С. Сакевич, м. Луганськ, Україна

Описуваний підсилювач призначений для двоканального підсилення потужності сигналу, що подається з пульта мікшера або попереднього підсилювача Кожен з двох входів має регулятор рівня вхідного сигналу дозволяє встановити необхідну чутливість. Перемикачем можна об'єднувати його входи, при цьому один з двох вхідних роз'ємів можна використовувати як лінійний вихід для збільшення числа працюючих паралельно підсилювачів До особливостей УМЗЧ можна віднести перемикається фактор демпфування гучномовців для оптимізації їх звучання в різних акустичних умовах.

              Основні технічні характеристики:
Номінальна вхідна напруга, В. …………… 1,1
Ном. вих. по. кожного каналу, Вт при Кг-1% і Rнагр
4 Ом ………………………………………… …………………… 400
8 Ом ………………………………………… …………………… 220
Діапазону. раб. частот, Гц, при нерівні. -0,5 ДБ ….. 20 … 20000
Швидкість наростання вих. сигналу, В/мкс………..25
Коеф. гарм. спотворень сигналу,%, не більше:
на частоті 1 кГц ………………………………………. …….. 0,01
в робочому діапазоні частот ……………………………. 0,1
Відношення сигнал / шум фон, дБ ………………………… 96
Допустиме отклон. напруги в мережі, В. ……. 180 .. 260
Мін. опір навантаження, Ом …………………….. 2,5
Маса, кг, не більше …………………………………….. ……. 16

Підсилювач має індикатори рівня вихідного сигналу і його обмеження, перевантаження по виходу, а також індикатори аварійного відключення гучномовців та перевищення на напруги мережі.
На рис. 1 наведена схема правого каналу підсилювача і вузла захисту навантаження.
На вході УМЗЧ застосований ОУ КР544УД2А, а ланцюга C4R4 і R1C3 обмежують смугу підсилюються ча стота Вони зменшують проникнення в УМ коливань інфра- і ультразвукових частот, здатних привести до перевантаження підсилювача і динамічних головок. Підсилювач напруги на VT1-VT4 аналогічний застосованому в [1, 2]. Вихід ОУ з'єднаний з емітерний повторювачем VT3 який спільно з ланцюгом R6C15 виконує функції перетворювача напруга-струм. Цей струм надходить через каскад з ПРО на VT2 до підсилювача напруги на VT1
Далі структура підсилювача практично симетрична: навантаженням транзистора VT1 є генератор струму на VT4, вхідні ланцюг подальшого каскаду підсилювачів струму, а також резистор R12, стабілізуючий опір навантаження для VT1. Це зроблено з метою деякого зменшення ня загального посилення і збільшення стійкості підсилювача при замкнутої це та ООС Подальший підсилювач струму виконаний триступінчатим VT5 VT10, далі – VT11 VT17 і потім VT12-VT16, VT18-VT22 (в кожному плечі по п'ять паралельно включених транзисторів)
 

Рисунок 1

Вузол захисту від короткого замикання (КЗ) у навантаженні виконаний на транзисторах VT6, VT7 і VT8, VT9, включених за схемою аналога тиристора, для верхнього і нижнього плеча відповідно У вьключенном зі стоянні цей вузол не впливає на вихідний каскад. При виникненні умов для спрацювання захисту транзистори відповідного плеча вихідного каскаду повністю закриваються. Таким чином, струм споживання УМ при КЗ і номінальній вхідній напрузі буде навіть менше, ніж в режимі холостого ходу, тому при КЗ на виході підсилювач потужності не ви ходить з ладу.
Резистор R14 необхідний для кор ректной роботи захисту від КЗ. Наприклад, при перевантаженні верхнього за схемою плеча відкриваються транзистори VT6, VT7 і залишкова напруга на базі VT5 щодо виходу не перевищує 0,8 В. Якщо цього резистора немає, то напруга зсуву на діодах (приблизно 2,6 В) призведе до збільшення напруги зсуву для нижнього плеча вихідного каскаду і його відмикання.
На відміну від інших пристроїв захисту з виключенням вихідних транзисторів [2, 3], пропонований вузол автоматично повертається в початковий стан при відновленні навантаження опором 2,5 … 16 Ом і подачі на вхід підсилювача корисного сигналу з рівнем 25% від номінального і вище. Ланцюги R18C13 і R19C14 усувають можливість помилкового спрацьовування захисту через зсув фази струму в навантаженні внаслідок її реактивного характеру.

У вихідному каскаді транзистори предоконечного щаблі працюють в режимі АВ зі струмом спокою близько 100 мА, що визначається напругою зміщення на діодах VD9-VD12 і резисторами R24, R35. Відносно невелика їх опір дозволяє цій щаблі працювати в режимі малого сигналу безпосередньо на навантаження і скорочує час розрядки ємності СБЕ транзисторів оконечной ступені, знижуючи її комутаційні спотворення. Ці транзистори працюють в режимі В. тому для них не потрібно ланцюгів термокомпенсации і регулювання струму спокою.
Індикатор обмеження вихідного сигналу і КЗ на виході харчується імпульсами негативної полярності на виході ОП DA1, що виникають внаслідок розриву петлі ОС при обмеженні вихідного сигналу або спрацьовування вузла захисту.
Пристрій затримки підключення навантаження і відключення її при появі постійної напруги на виході підсилювачів виконано загальним для обох каналів. При включенні живлення конденсатор С19 заряджається через резистор R49, забезпечуючи затримку відкривання транзисторів VT25. VT27 і включення реле К1 на 2 с. Г | ри появі постійної напруги ла виході одного з підсилювачів при позитивній полярності відкриється транзистор VT23, а в разі негативної – VT24, замикаючи транзистори VT25. VT27 і вимикаючи реле.

 

Рисунок 2.

Відключення гучномовців проводиться вузлом захисту і при збільшенні напруги в мережі вище 250В (VT26, VD17-VT19, R51-R53). Як показує практика, перевищення напруги живлення буває набагато частіше ніж можна припускати При підвищенні напруги живлення вузла захисту струм, поточний через стабілітрони VD17-VD19, відкриває транзистор VT26, внаслідок включається індикація перевищення напруги мережі і відкривається транзистор VT23, що призводить до відключення навантаження. Продовження роботи можливе після переведення перемикача напруги мережі в положення "250 В".
Схема джерела живлення, блоку індикації і міжблокових з'єднань обох каналів показана на рис. 2. Нумерація міжблокових з'єднань плати УМ і захисту АС, а також плати індикаторів відповідає нумерації висновків контактних майданчиків на відповідних малюнках розміщення елементів на друкованих платах. Кожен з двох входів підсилювача має регулятор рівня вхідного сигналу (змінні резистори R1. R2). дозволяє встановити необхідну чутливість. Кнопковим перемикачем SB1 можна об'єднувати його входи.
У УМЗЧ можливо переключення ступеня демпфірування гучномовців, використовуваних в різних акустичних умовах. При перекладі підсилювача в режим високого вихідного опору (кнопка перемикача SB2 "Вих. Н / В" натиснута) вихідний опір підсилювача підвищується до 8. 10 Ом за рахунок введення в уси літеле зворотного зв'язку по струму з резисторів R3, R4. Це, як показує практика, – оптимальна величина для більшості гучномовців. Однак її легко змінити в будь-яку сторону підбором резистора R2 на платі підсилювачів
Зауважимо, що режим підвищеної вихідного опору помітно підвищує надійність роботи АС Справа в тому, що підвищення вихідного опору підсилювача сприяє зниженню активних втрат в гучномовці, що дозволяє більш повно використовувати його можливості і, крім того, помітно знизити інтермодуляційні спотворення [4]. Режим підвищеного вихідного опору також зменшує зсув фази струму в вихідному каскаді щодо вхідного сигналу.
Підсилювач оснащений індикаторами контролю режиму роботи. Це індикатори включення мережі живлення (HL9), аварійного відключення гучномовців (HL7) та індикатор HL8, що свідчить про примусове відключення навантаження внаслідок небезпечного перевищення напруги харчування. Індикатори рівня сигналу HL2 і HL3 HL5 і HL6 мають порогові значення 5, 20 дБ, а також показують його обмеження (світлодіоди HL1, HL4) для кожного каналу окремо. Крім обмеження, ті ж індикатори сигналізують про коротке замикання на виході будь-якого каналу (при відсутності світіння інших індикаторів рівня)

КОНСТРУКЦІЯ І ДЕТАЛІ

Зовнішній вигляд підсилювача зображений на рис. 3 (з боку задньої панелі) Основні його вузли розміщені на металевому шасі з кришкою. На передній панелі з щілинними отворами встановлені вентилятори для примусового обдування теплоотво-дов потужних транзисторів підсилювача, а також плата індикації режимів роботи. На задній панелі встановлені з'єднувачі для приєднання сигнальних кабелів і трьохпровідний кабель живлення, перемикачі граничного напруги мережі і фактора демпфування гучномовців, тримач запобіжника.
Монтаж підсилювача виконаний в основному на трьох платах – платі підсилювачів, платі індикації та платі випрямляча харчування. На платі підсилювачів розташовані два канали УМ з тепловідводів вихідних транзисторів і вузол захисту гучномовців. Друкована плата (її розміри 355×263 мм) і розташування елементів, які прийнято зображати у журналі в натуральну величину наведені на рис. 4 (з 40,41} в масштабі 85%.
У вузлі захисту навантаження можна застосувати реле РП21 має чотири групи контактів (по два паралельно), або РЕК34 або аналогічне з напругою спрацьовування 24 В. Як геплоот-водів застосовані "радіатори" типу Р1 виробництва Вінницького ВО "Маяк" (ТУ 8.650.022) з фрезерованими майданчиками для встановлення двох потужних транзисторів (КТ8101Аілі КТ8102А) на кожен.
Тепловідводи охолоджуються за допомогою витяжної вентиляції двома вентиляторами ВВФ71, встановленими за передньою панеллю підсилювача. Вкрай небажано встановлювати їх на задній панелі зважаючи на великий рівня наведень від їх двигунів.
Конструкція плати дозволяє також застосувати саморобні тепловідвід на шість транзисторів (для кожного плеча) з теплоот-водящей поверхнею не менше 600 СМ5 і примусовому охолодженням. Плата підсилювачів розміщена в корпусі самого підсилювача так, що сигнальні входи і виходи обох каналів розташовуються з боку задньої панелі.
Як вже вказувалося підсилювач має перемикається фактор демпфування, реалізований включенням петлі ООС по току. Резистори R3, R4 на рис 2-датчики струму навантаження, використовувані для зміни фактора демпфування виконані з десяти паралельно включених резисторів МЛТ-0, 5 опором 1 Ом. Застосування дротяних резисторів небажано.
Дросель L1 (див. рис. 1) намотаний безпосередньо на резисторі R55 МЛТ-2 проводом ПЕВ-2 0,8 мм в один шар (до заповнення). Блокувальні конденсатори – К73-11, у фільтрі живлення К50-18. Трансформатор харчування виконан нен на стрічковому магнітопроводі типу ШЛ40 45 мм Його намотувальні дані наведені у таблиці.

Блок живлення підсилювача максимально спрощений. Харчування власне УМЗЧ проводиться від випрямляча з напругою 70 В, для блоку захисту та індикації використовується свій ви прямітель, що підключається до окремої обмотці трансформатора живлення. Вентилятори М1, М2 призначені для обдування тепловідводів потужних транзисторів.

Транзистори вихідного каскаду КТ8101А і КТ8102А необхідно відібрати по коефіцієнту підсилення – не менше 25 і не більше 60, а головне за граничним напрузі. Для визначення цього параметра необхідно зібрати нескладний пристрій, що складається з випрямляча змінного напруги до 300 .. 350 В, резистора опором 24 .. 40 кОм (потужністю 2 Вт) і вольтметра з межею 500 В (рис. 5) Транзистор із замкнутими висновками бази і емітера підключають через токоогра-нічівающій резистор до джерела Вольтметр, підключений паралельно транзистору, фіксує при цьому напруга лавинного пробою перевіряється транзистора, яке і буде для нього граничним. Транзистори слід відбирати з напругою пробою не менше 250 В. Ігнорування цієї вимоги може привести до виходу з ладу підсилювача в процесі експлуатації.

Малюнок 8.

Спочатку на виході підсилювача з'явиться постійна напруга позитивної полярності. При досягненні його значення приблизно половини від номінального напруги живлення вихідна напруга стрибком виявиться близьким до нуля внаслідок включення дії ООС. Падіння напруги на резисторах R24 і R25 має становити 200 .. 250 мВ, що відповідає струму спокою транзисторів VT11, VT17 в межах 60. 85 мА При необхідності підбирають діоди VD9-VD12 або один з VD9-VD11 замінюють германієвих.
Після цього перевіряють роботу УМЗЧ без навантаження від генератора 34 Встановивши частоту 1 … 2 кГц, плавно збільшують сигнал на вході підсилювача і переконуються в тому, що амплітуда його вихідної напруги становить не менше 50 В. Індикатор перевантаження повинен запалюватися з початком офаніченія вихідного сигналу Далі замінивши запобіжник іншим (на струм 5-7 А) за осцилограф спостерігають роботу підсилювача під навантаженням на потужний резистор опором спочатку 8, а потім – 4 Ом Амплітуда необмеженого сигналу повинна складати не менше 46 і 42 В відповідно Можливе в деяких випадках порушення на ВЧ усувають підбором конденсаторів С9, СЮ, С15, а при замінах потужних транзисторів – і С11, С12
Перевірку роботи в режимі підвищеного вихідного опору треба робити при нафузки опором 4 Ом саме при такому навантаженні сигнал з датчика струму приблизно дорівнює вхідному і не виникає помітної зміни коефіцієнта підсилення. Якщо після включення цього режиму виявиться саме збудження, потрібно збільшити ємність конденсатора С10 фазової корекції в ланцюзі ООС
Далі потрібно переконатися в працездатності вузла захисту від короткого за поневірянь в ланцюзі нафузки (цю перевірку краще проводити в режимі низького вихідного опору). Для цього слід спочатку при навантаженні опором ем 8 Ом і розмах вихідної напруги 20. .30 У перемкнуть бази VT6, VT7, а потім і VT8 VT9 При цьому на осцилограмі вихідного сигналу повинні "відсікатися" позитивна і негативна напівхвилі відповідно.
Після цієї процедури потрібно перевірити реакцію підсилювача на навантаження опором 0 33 Ом і потужністю 3-6 Вт, імітує коротке замикання. Забрати вхідний сигнал, підключити в ланцюг харчування одного з плечей амперметр до виходу вольтметр Підключивши це навантаження до виходу повільно збільшувати вхідна напруга контролюючи вихідна напруга споживаний струм і форму сигналу При рівні вихідної напруги 2,1 .. 2,3 В повинна срабо а ь защи а для одного плеча (зазвичай верхнього за схемою форма сигналу показана на рис. 8, а), при подальшому збільшенні напруги спрацює захист для іншого плеча (рис. 8,6). Струм споживання при цьому повинен впасти до 160. .200 М А. Після цього перевірку роботи УМЗЧ можна вважати закінченою.

Транзистори в оконечной щаблі вихідного каскаду підсилювача працюють практично без початкового зсуву. Переведення їх в режим класу АВ дозволяє приблизно в 6 … 8 разів знизити нелінійні спотворення на високих частотах. Найбільш простий варіант сайту зміщення зображений на рис. 9. Його включають замість чотирьох діодів зміщення, точка "А" – до колектора VT1, точка "В" до колектора VT4. Резистор R12 в цьому випадку також виключається. Термодатчик (транзистор VT28) встановлюють на тепловідвід якомога ближче до потужного транзистору вихідного каскаду, що знаходиться в найгірших умовах охолодження. Застосовуючи цей вузол, необхідно збільшити опір резисторів R24, R35 до 12-15 Ом.

 

Малюнок 9.

Регулювання струму спокою полягає в наступному. Спочатку движок змінного резистора R58 виводять у верхнє за схемою становище. Подавши харчування, встановлюють струм спокою 150 … 180 мА. Після цього при підключеній навантаженні і номінальному вихідному напрузі підсилювач прогрівають протягом 10 … 15 мін. Знову вимірюють струм спокою. Якщо він нижчий первісного, потрібно небагато збільшити опір R60 в ланцюзі емітера VT28 і повторювати процедуру налаштування до отримання приблизно однакового струму спокою в холодному і гарячому станах. Недоліки цього вузла – наявність підлаштування резистора і велика інерційність теплової ланцюга ООС
Від цих недоліків вільно пристрій автоматичного регулювання струму спокою за схемою, показаної на рис. 10. Принцип його дії полягає у вимірі падіння напруги на резисторах R63, R64 – датчиках струму спокою вихідних транзисторів, з подальшим управлінням струмом транзисторів оптопари U1, включених замість смещающие діодів.

При досить великому сигналі транзистори VT29 і VT30 працюють практично по черзі: коли один з них перебуває в стані насичення, інший – в активному стані, керуючи оптопарою і струмом спокою. І навпаки. Установки вузол не вимагає, проте можлива корекція струму спокою підбором резистора R58. Після включення живлення струм спокою УМЗЧ протягом В. .. 10 з дорівнює нулю, а потім плавно збільшується до норми. В підсилювачі з авторегулювання струму спокою опір резисторів R24, R35 можна збільшити до 12-15 Ом.

 

Малюнок 10.

В підсилювачі можливо ввести плавне регулювання вихідного опору. Для цього достатньо перемикач демпфування SB2 замінити здвоєним змінним резистором опором 2 … 4 кОм і зменшити опір R2 до 100 Ом для розширення діапазону регулювання вихідного опору (Убік збільшення).
Потужні транзистори вихідного каскаду можна замінити на 2SC3281 і 2SA1302, 2SA1216 і 2SC2922, 2SA1294 і 2SC3263 (в цьому випадку відбір транзисторів проводити не обов'язково). КТ940А і КТ9115А можна замінити на КТ851 і КТ850 з будь-яким буквеним індексом.

 

ЛІТЕРАТУРА

1 Кльоц В. Підсилювач НЧ з малими спотвореннями – Радіо, 1983, N ° 7, с. 51 – 53.
2 Сухов Н. УМЗЧ високої вірності Радіо, 1989, № 6, с 55 57
3 Зуєв П. Підсилювач з многопетлевой ООС – Радіо, 1984 № 11. з 29-32
4 Агєєв С. Чи повинен УМЗЧ мати мале вихідний сопротівленіе9 – Радіо, 1997. № 4 с. 14-16