Широкосмуговий УМЗЧ

В. ОРЛОВ, м. Москва.

У радіоаматорського практиці широке розповсюдження отримав підсилювач потужності ЗЧ (УМЗЧ), виконаний за симетричною схемою. Комплементарні біполярні транзистори його вхідного каскаду включені за схемою двотактного диференціального підсилювача, а наступного за ним – за схемою з загальним емітером.

Істотно поліпшити параметри такого УМЗЧ дозволяє використання в його вхідних каскадах біполярних і польових транзисторів (рис.1), що включенi за схемою каскодной загальний витік загальна база (ОІ-ПРО). При такої побудови каскаду за допомогою стабілітронів VD1-VD2 вдається підтримувати сталість потенціалів баз транзисторів VT1, VT4 (а отже, витоків VT2, VT3) і таким чином унеможливити їх перевантаження і можливість виходу з ладу. При відповідному виборі режиму роботи вхідного каскаду можна отримати нульовий потенціал в точці з'єднання резисторів R8, R9 і через резистор R12 ввести сюди глибоку ООС по постійному струму, забезпечивши тим самим високий термостабнльность підсилювача. З інших достоїнств підсилювача слід зазначити високу частоту зрізу АЧХ, низький рівень шумів, хорошу стійкість. Основний недолік такого вхідного каскаду – досить значна чутливість до пульсація напруги живлення, що вимагає застосування стабілізованої джерела живлення.

При необхідності розрахунку каскаду слід задатися струмом спокою Io через його транзистори VT1-VT4. Опору резисторів R8, R9 знаходять з наступних співвідношень:
R8 = | Uзі отс2 | * (1 – (Io/Iн2) 0,5 ) / Io; R9 = | Uзі отс3 | * (1 – (Io/Iн3) 0,5 )/Io,
де Uзі отс2, Uзі отс3 – напруги відсічки, а Iн2, Iн3 – початкові струми стоку транзисторів VT2 і VT3 відповідно.

Наприклад, при однакових параметрах цих транзисторів (Uзі отс2 = Uзі отс3 = 2,4 В, Iн2 = Iн3 = 6мА) і струмі спокою Io = 3 мА опору резисторів R8 = R9 = 240 Ом.

Другий каскад УМЗЧ виконаний на транзисторах VT5-VT8, включених також по каскодной схемою ОІ-ПРО.

Основні технічні характеристики підсилювача

    Номінальна вхідна напруга, В. . . 0,8
    Вхідний опір, кОм. . . 100
    Максимальна вихідна потужність на навантаженні 8 Ом, Вт . . 10
    Номінальна вихідна потужність, Вт, при Кг <0,1%
    в діапазоні частот 20 … 20000 Гц. . . 6
    Номінальний діапазон частот (без R2C1), Гц. . . 10 … 400 000
    Швидкість наростання вихідної напруги (без R2C1), В / мкс. . . 75
    Відношення сигнал / шум, дБ. . . 94


Рис. 1

В підсилювачі можна використовувати резистори СП3-16 (R6, R15) і МЛТ (решта), конденсатори КТ1 (С1, С4), МБМ (С2, С7), К50-6 (С3, С5, С6). Транзистори КП303Д можна замінити на КП303Г (Е); КП103М-КП103Л; KT3102A – КТ3102Б; КТ3107А – КТ3107Б; КП904А – КП904Б.

Транзистори VT2 і VT3 необхідно попередньо підібрати. Для цього їх слід включити у відповідності зі схемою, зображеної на рис.2. При підборі транзистора VT2 необхідне джерело позитивного напруги, а транзистора VT3 – негативного, Для роботи в підсилювачі придатні транзистори, при включенні яких падіння напруги на резисторі R1 знаходиться в межах 1 … 1,1 В. Польові транзистори VT5, VT8 потребують підборі з початкового струму стоку, який при напрузі сток-витік 8 В повинен лежати в межах 5,5 … 7 мА. Решта транзистори в підборі не потребують.

Перед налагодженням підсилювача движок резистора R15 слід встановити в середнє положення. Починають налагодження з установки резистором R6 нульової напруги на виході підсилювача. Після чого прогрівають підсилювач протягом 5 мін і резистором R15 встановлюють струм спокою транзисторів вихідного каскаду в межах 150 … 200 мА. Потім, подаючи на вхід підсилювача прямокутні імпульси частотою 1 кГц, підбором конденсатора С4 домагаються відсутності викидів на перехідній характеристиці при зміні вихідної напруги від 0,1 до 9 В на навантаженні опором 8 Ом.

Макет підсилювачі випробовувався при роботі на гучномовець від радіоли "Симфонія-2-стерео". В ході випробувань вхідний каскад описаного УМЗЧ (VT1-VT4) замінювався на двотактний диференціальний каскад на комплементарних біполярних транзисторах (при дотриманні рівності коефіцієнтів підсилення обох каскадів з метою збереження однакової глибини загальної ООС). Потім на місце другого каскаду УМЗЧ (VT5-VT8) включався підсилювальний каскад, виконаний на біполярних транзисторах по каскодной схемою ОЕ-ПРО (знову ж таки при збереженні колишньої ООС). В обох випадках було підтверджено істотну перевагу підсилювальних каскадів з використанням польових транзисторів, що виявляється в кращій "чіткість" і "прозорості" звучання. Пояснюється це, найімовірніше, тим, що польові транзистори мають близькі до квадратичних перехідні характеристики, які сприяють зниженню інтермодуляціонних спотворень.

І нарешті, порівнювалася звучання описаного УМЗЧ, при заміні його другого каскаду каскадами, виконаними за схемою ОЕ-ПРО і ОЕ (перший каскад був виконаний за схемою ОІ-ПРО, і глибина ООС не змінювалася). При порівнянні звучання цих варіантів УМЗЧ було виявлено перевагу каскаду ОЕ-ПРО, при використанні якого відзначався більш природне звучання вищих звукових частот, що пов'язано, очевидно, з частковою компенсацією спотворень каскадом, виконаним за каскодной схемою ОЕ-ПРО.


Рис. 2

Радіо № 3, 1988 р., стор.43