Ультралінейний підсилювач потужності на 100 Вт.

Ультралінейний підсилювач потужності на 100 Вт. У 1975 р. на сторінках радіоаматорських журналів багатьох країн з'явилися повідомлення про створення потужних ультралпнсйних підсилювачів низької частоти, в яких кінцеві каскади виконані па … польових транзисторах. Мова йшла про якісно нових підсилювальних приладах високої і надвисокої частоти – так званих польових МОП-транзисторах з вертикальною структурою затвора. Виявилося, чго польові транзистори великої потужності, розроблені для використання в передавачах високих і надвисоких частот, можуть з успіхом працювати в підсилювачах потужності низької частоти Так, вже перші зразки підсилювачів з польовими транзисторами у кінцевих каскадах мали вихідну потужність до 100 Вт на канал при коефіцієнті гармонійних спотворень не більше 0,01%. На середніх частотах спотворення сигналу були настільки малі, що їх важко було виміряти існуючими вимірювальними приладами. Мова йде про коефіцієнт гармонійних спотворень на рівні 0,002-0,003% –

Польові транзистори мають значно кращими характеристиками при посиленні сигналу без спотворень, але прилади, придатні для роботи у кінцевих каскадах, з'явилися лише на початку 70-х років.

На рис. 1 приведена принципова схема підсилювача потужності низької частоти в смузі частот від 10 Гц до 600 кГц на 100 Вт.


Рис. 1.

Як видно з рис. 1, підсилювач по своїй структурі дуже схожий на класичні УНЧ з Двуполярность харчуванням: вхідний підсилювач з диференціальної схемою на транзисторах Т1, Т2 і ТЗ, Т4, каскад попереднього посилення на транзисторі Т5 і крайовий каскад з бестрансформаторпим виходом за схемою з додатковою симетрією на польових транзисторах (Т6, Т7 і Т8, Т9) з різним типом провідності каналу Початкову зміщення на затворах транзисторів Т6, Т7 і Т8, Т9, включених попарно паралельно, регулюється змінним резистором R13. Для захисту затворів польових транзисторів від великих кидків напруг, спостережуваних при включенні і виключенні підсилювача при роботі з перевантаженням, застосовані додаткові діоди Д2-Д5. Для зменшення впливу розкиду вхідних характеристик польових транзисторів на роботу підсилювача в цілому в ланцюзі затворів транзисторів Т6-Т9 включені резистори R14-R17 по 220 Ом.

Використання попарно включених транзисторів у кінцевих каскаді дозволяє при опорі навантаження 8 Ом отримати вихідну потужність 100 Вт Есл.ч використовувати тільки по одному польовому транзистору і навантаження з сопротівлгпіем 16 Ом, то вихідна потужність складе 50 Вт. В одній з конструкцій у кінцевих каскаді підсилювача на 60 Вт використовують шість польових транзисторів, включених паралельно по три. У цьому відношенні польові транзистори мають великі переваги перед біполярними, паралельне включення є важким.

Необхідно відзначити дві характерні особливості підсилювача. Перша полягає в тому, що використовуються чотири джерела живлення: два нестабілі-зірованних, що живлять крайовий каскад, і два стабілізованих для живлення попередніх каскадів. Друга особливість у тому, що на виході підсилювача включені три коригувальні ланцюги-R18C8, R20C9 і R19, L1. Призначення RС-ланцюгів запобігати самозбудження підсилювача на високих і надвисоких частотах. Ланцюг, що складається з дроселя L1, зашунтірованного резистором R19, зменшує гармонійні спотворення сигналу на частотах вище 3-4 кГц. Виявляється, що за відсутності цього ланцюга коефіцієнт гармонійних спотворень підсилювача на високих частотах біля 0,01%. а з ланцюгом зменшується до 0,002%. На жаль, у зарубіжній літературі не вказані дані дроселя L1, тому при повторенні конструкції підсилювача необхідно підбирати намотувальні дані експериментальним шляхом.

В підсилювачі можна застосовувати тільки кремнієві високовольтні транзистори високої частоти. Якщо не прагнути до досягнення дуже великий вихідний потужності і обмежитися межею в 30-40 Вт, то можна знизити напругу кожного з чотирьох джерел живлення до 40 В і застосувати вітчизняні транзистори: типу КТ626 з будь-якими буквеними індексами (T1, Т2, Т5), типу КТ602 також з будь-якими подальшими буквеними індексами (ТЗ, T4) і польові транзистори типу КП904А (Т6, T7), КП901А (Т8, Т9). Діоди Д1, Д2, Д5 типу Д220; ДЗ і Д4 – типу КС156А. Вхідне гніздо Гн1 типу СГ-3 або СГ-5.

Налагодження підсилювача з чотирма джерелами живлення зводиться до встановлення змінним резистором R13 такої напруги зміщення на затворах польових транзисторів, при якому початковий струм стоку кожного польового транзистора складе близько 50 мА. При такому початковому струмі практично повністю усуваються спотворення сигналу виду "сходинки".

Приступаючи до роботи з польовими транзисторами, необхідно враховувати їх схильність до пробою затвора під дією розряду статичної електрики, тому необхідним є дотримання умов, про які домовилися в інструкції, що додається до транзистору. Слід також враховувати, що польові транзистори взагалі і потужні в особливості є приладами нового типу, тому їх придбання може бути пов'язане з низкою труднощів.

Залишається нагадати, що польові транзистори, що працюють у кінцевих каскадах, так само як і їх попередники біполярні транзистори, вимагають застосування ефективних тепловідводів. Правда, у польових транзисторів є одна важлива перевага: вони не бояться короткого замикання на виході. Якщо таке трапиться, то відбувається підвищення температури каналу і зменшення його струму.