Однотактный усилитель Семигора в экономичном классе А

Датчик для автоматического включения УМЗЧ

Усилители мощности ЗЧ сейчас обычно делают на интегральных микросхемах УМЗЧ. Это очень удобно, потому что позволяет относительно недорого и без существенных трудовых затрат получить достаточно качественный Hi-Fi усилитель. К тому же микросхема — УМЗЧ кроме функции усиления сигнала имеет и другие полезные функции, например, вывод, переводящий её в энергосберегающий режим. При этом нет необходимости в мощном выключателе питания, отключаю­щем УМЗЧ полностью, а достаточно только изменить напряжение на соот­ветствующем выводе микросхемы. Таким образом, можно организовать управление включением и выключением УМЗЧ автоматически, за счет источника сигнала. В этом случае нужно сделать датчик нали­чия входного сигнала и дополнительно присоединить к нему таймер. Таймер нужен чтобы УМЗЧ не отключался в перерывах между программами, паузах в музыкальном произведении. При этом нужно чтобы усилитель включался сразу же после поступления на вход сигнала, — без задержек.

Принципиальная схема датчика показана на рисунке. Входное сопротивление дат­чика составляет 100 кОм, обычно входное сопротивление интегрального УМЗЧ значительно ниже. Но, если нужно, вход­ное сопротивление датчика можно повы­сить увеличив сопротивления резисторов R1 и R2. Эти резисторы должны быть одинакового сопротивления, так как они создают напряжение смещения на входе ОУ, равное половине напряжения пита­ния. Это необходимо для работы ОУ от однополярного источника питания. Вход датчика подключается параллельно входу одного из стереоканалов УМЗЧ. Во время отсутствия сигнала переменное напряже­ние на выходе А1 отсутствует, транзистор VТ1 закрыт и на его коллекторе напря­жение равно логическому нулю. При этом напряжение на выходе логического элемента D1.3 — логическая единица. Это должно соответствовать выключенному состоянию УМЗЧ.

Как только на вход УМЗЧ поступает сигнал, он также поступает и на вход ОУ А1. ОУ этот сигнал усиливает и даже может быть до ограничения (значения не имеет), главное, что до такого уровня, при котором транзистор VТ1 станет откры­ваться в ключевом режиме. При этом на его коллекторе будут импульсы произ­вольной формы и частоты, первый же их которых запустит одновибратор на логи­ческих элементах D1.1 и D1.2. На выходе D1.4 появится логическая единица на время не менее постоянной времени цепи R7-С5. Этим напряжением через резистор R8 и диод VD1 относительно быстро зарядится конденсатор С7 до напряжения логической единицы. На выходе элемента D1.3 — ноль, который включает УМЗЧ в рабочий режим.

В перерывах между программами, паузах в музыкальном произведении переменное напряжение на выходе А1 отсутствует, транзистор VT1 закрыт и на его коллек­торе напряжение равно логическому нулю. Соответственно, на выходе D1.1 будет логическая единица, а на выходе D1.4 — ноль. Но это не приводит к выключению УМЗЧ сразу же, потому что в таком режи­ме, когда на выходе D1.4 ноль, конден­сатор С7 разряжается преимущественно через резистор R9 и собственную утечку, на что уходит около минуты. Поэтому, выключается УМЗЧ только через минуту после того, как был выключен источник сигнала.

Цифровую микросхему К561ЛЕ5 можно заменить импортными аналогами типа 4001. Операционный усилитель типа NE5534N можно заменить практически на любым ОУ общего применения, например, на TL071, К140УД6 или другой.

Налаживание. Подстройкой сопротивле­ния R3 нужно установить такой коэф­фициент усиления А1, при котором чувствительность датчика достаточна для уверенного включения УМЗЧ даже при очень небольшом сигнале, но схема не реагирует на шумы или наводки в предусилителе.

Автор: Лыжин Р.

Однотактный усилитель Семигора в экономичном классе А

Идея собрать усилитель в “экономичном” классе А появилась в связи с приближением лета. Честный класс А, хорош всем, кроме большого количества выделяемого тепла, которое греет комнату прослушивания и сам организм слушателя. Все это приводит к повышенному расходу электроэнергии и пива.

Рис. 1. Псевдооднотактный выходной каскад в экономичном классе А

На рис.1 приведена упрощенная принципиальная схема выходного каскада. Сразу оговорюсь, что согласен с тем, что все уже изобретено, но я конкретно такую схему не встречал. Если у нее есть другой автор – напишите мне, и я приведу ссылку.

Идея – стандартная. Когда усиливается положительная полуволна сигнала, Т2 и Т4 закрыты, а Т3 работает как обычный эмиттерный повторитель, весь ток которого течет в нагрузку. Когда усиливается отрицательная полуволна – T2 управляет током Т4 таким образом, что ток через R2 = const и Т3 остается в активном режиме. Ниже приведен прикидочный расчет схемы.

Будем считать, что коэффициенты передачи по току транзисторов значительно больше 1, тогда:

Ik = Iэ = Iб • h , где

Ik – ток коллектора;

Iэ – ток эмиттера;

Iб – ток базы;

h – коэффициент передачи транзистора по току.

Если транзисторы Т1 и Т2 однотипные и находятся в одинаковых температурных условиях (на одном радиаторе), можно с достаточной точностью считать, что:

I1 • R1 = I3 • R2.

Также справедливы следующие соотношения:

I3 = I2 + I4

I5 = I4 – Iн = I2 • h3, где h3 – коэфф. передачи по току Т3.

Отсюда следует:

I4 = [I1 • h3 • (R1/R2) – Iн] / (h3 – 1)

или, с учетом того, что h3 >> 1:

I4 = I1 • (R1 / R2) – Iн / h3

Когда ток нагрузки равнен 0, ток покоя не зависит от h3 и определяется выражением:

I4 = I5 = I1 • (R1 / R2)

Максимальный ток через нагрузку при усилении отрицательной полуволны сигнала можно найти из условия: I4 = 0, тогда:

Iн max = I1 • h3 • (R1 / R2)

Рис. 2

Для практической проверки идеи я собрал схемку, которая приведена на рис.2. Это рабочий макетный образец, который я надеюсь со временем довести до ума.

1. Входной каскад – транзисторный SRPP.
2. Переменным резистором 22 Ом выставляется ток покоя 190 мА.
3. Диод КД213 ограничиват падение напряжения на датчике тока (резисторе 1 Ом).
4. Дополнительный транзистор КТ626, включенный с общей базой, повышает быстродействие цепи управления и снижает мощность, рассеиваемую на верхнем транзисторе КТ626.
5. Катушка в эмиттере нижнего транзистора 2Т908 обеспечивает устойчивость схемы.

Автор: Игорь Семынин, по материалам: semigor2.narod.ru

Конструкция

Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

• +36В, -36В — усилители мощности на TDA7250
• 22В — схемы задержки включения и защиты акустических систем
• 12В — электронные регуляторы громкости, стерео-процессоры, индикаторы выходной мощности, схемы термоконтроля, вентиляторы, подсветка;
• 14В — электронные регуляторы тембра.
• 5В — индикаторы температуры, микроконтроллер, панель цифрового управления.

Микросхемы и транзисторы стабилизаторов напряжения были закреплены на небольших радиаторах, которые я извлек из нерабочих компьютерных блоков питания. Корпуса крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

Печатная плата была изготовлена из двух частей, каждая из которых содержит двуполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и нужный набор стабилизаторов напряжения.

Рис. 4. Одна половинка платы источника питания.

Рис. 5. Другая половинка платы источника питания.

Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

Позже, при отладке я пришел к выводу что гораздо удобнее было бы изготовить стабилизаторы напряжений на отдельных платах. Тем не менее, вариант «все на одной плате» тоже не плох и по своему удобен.

Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) можно собрать навесным монтажом, а схемы стабилизаторов (рисунок 3) в нужном количестве — на отдельных печатных платах.

Соединение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

Рис. 7. Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа.

Соединения нужно выполнять используя толстые изолированные медные проводники.

Диодный мост с конденсаторами на 1000pF можно разместить на радиаторе отдельно. Монтаж мощных диодов КД213 (таблетки) на один общий радиатор нужно выполнять через изоляционные термо-прокладки (терморезина или слюда), поскольку один из выводов диода имеет контакт с его металлической подкладкой!

Для схемы фильтрации (электролитические конденсаторы по 10000мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0,1-0,33мкФ) можно на скорую руку собрать небольшую панель — печатную плату (рисунок 8).

Рис. 8. Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя.

Для изготовления такой панели понадобится прямоугольный кусочек стеклотекстолита. С помощью самодельного резака (рисунок 9), изготовленного из ножовочного полотна по металлу, прорезаем медную фольгу вдоль по всей длине, потом одну из получившихся частей разрезаем перпендикулярно пополам.

Рис. 9. Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке.

После этого намечаем и сверлим отверстия для деталей и крепления, зачищаем тоненькой наждачной бумагой медную поверхность и лудим ее с помощью флюса и припоя. Впаиваем детали и подключаем к схеме.

Легенды и мифы

Если в поисковой строке на ПК набрать фразу «купить стабилизатор напряжения», будет выдан километровый список продавцов, которые будут уверять, что именно их супер точные приборы необходимы всем без исключения пользователям. В большинстве случаев цены имеют вид пяти-шестизначных чисел.

Но при более глубоком анализе выяснится, что не все так однозначно.

1. Точность регулировки параметра напряжения – неплохой маркетинговый ход для производителей этих самых стабилизаторов. Часто указывают диапазоны ±2, 4, 6% и даже 0,5% и продают устройства по заоблачным ценам. В реальности для подавляющего большинства техники достаточно реального напряжения 220-230 В ± 10%. Запасом «прочности» обладает почти вся техника, в крайнем случае можно ознакомиться с рекомендациями производителя аудиотехники из паспорта устройства;
2. Все стабилизаторы улучшают качество звука – это не так, более того, стабилизатор способен ухудшить звуковой сигнал. Этим грешат многие электронные стабилизаторы, созданные на базе тиристоров и симисторов. Причины – радиопомехи, излучаемые такого рода полупроводниками. Данный факт многократно доказывался при подключении осциллографа к выходу стабилизаторов данного типа.

Вывод

Стабилизаторы релейного и электромеханического (сервоприводного) типа не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на качество звука. Основная их задача — обеспечить нормальную работу всем элементам аппаратуры пользователя и предохранить их от досрочного выхода из строя. Приобретать стабилизатор напряжения для аудио-аппаратуры рекомендуется только, если достоверно известно, что напряжение в сети нестабильно и отличается от норм, указанных производителем аудиосистемы.

Для точного определения среднего значения напряжения следует производить измерения в разное время суток, в будние дни, выходные и праздники.

При выборе стабилизатора напряжения нужно руководствоваться следующими соображениями:

• мощность прибора должна быть не меньше, чем у потребителей электроэнергии. Оптимально — с 3-5 кратным запасом;
• выбирать либо релейный, либо сервоприводный. Электронные (симисторные, тиристорные или двойного преобразования) могут создавать помехи для чувствительной аппаратуры, особенно этим грешат бюджетные модели, у который момент переключения не привязан к моменту перехода тока через ноль;
• релейный стабилизатор – дешевое устройство, но так как контакты реле постоянно подгорают, иногда придется заниматься его ремонтом (заменой реле).

Резюмируя все вышесказанное, делаем вывод, что оптимальный стабилизатор для акустики — сервоприводный. Он не искажает выходной сигнал, не создает помех, производит регулировку с высокой степенью точности и стоит не очень дорого.