Пропонований УМЗЧ (рис. 1) побудований на базі операційного підсилювача КР544УД2А.

Операційний підсилювач DA1 живиться через транзистори VT1 ​​і ѴТ2, які знижують напруги живлення до значень, що задаються дільниками R3, R4 і R5, R6. Напруги зсуву транзисторів ѴТЗ, ѴТ4 визначаються падінням напруги на резисторах R8, R9. У разі необхідності DA1 може бути отбалансирован за допомогою дільника R14, R15.

Рис. 1. Схема УМЗЧ

Струм спокою предоконечних транзисторів ѴТЗ, ѴТ4 визначає напругу зміщення на резистора R11, R12 (0,35 … 0,4 В), яке при малих рівнях сигналів підтримує транзистори VT5, VT6 в закритому стані навіть при підвищенні напруги живлення на 10 … 15% або перегріві на 60 … 80 °. Резистори R11, R12 одночасно стабілізують режим роботи предоконечного каскаду ѴТЗ, ѴТ4, створюючи місцеві негативні зворотні зв’язки (ООС) по струму. Загальна ООС по напрузі формується дільником R7, R10.

   Основні параметри УМЗЧ

Робочий діапазон частот, Гц, не менше

   15…30000

Нелінійність амплітудно-частотної

 

характеристики, дБ, не більше

   2

Номінальна потужність на навантаженні:

 

4 Ом, Вт

   40

8 Ом, Вт

   20

Коефіцієнт гармонік, при Рном,%, не більше

   0,01

Номінальна вхідна напруга, В

   0,7

Вхідний опір, кОм, не менш

   47

Вихідний опір, Ом, не більше

   0,03

Відносний рівень шумів і фону, дБ,

 

не більше

   -86

Номінальні напруги живлення, В

   ±30

Фільтри низьких частот R2, С2 і R13, С7 з частотами зрізу в області 60 кГц запобігають самозбудження підсилювача на високих частотах. Конденсатори С5, Сб коректують фазочастотную характеристику предоконечного і кінцевого каскадів. Котушка L1 підвищує стабільність роботи підсилювача при роботі на навантаження, що володіє підвищеною реактивністю.

   Складання та монтаж

При збірці конструкції необхідно користуватися паяльником з гарною ізоляцією і потужністю не більше 40 Вт Креслення друкованої плати УМЗЧ наведено на рис. 2, а складальне креслення – на рис. 3.

Порядок складання наступний: перемичка S1, резистори, конденсатори, котушка L1, операційний підсилювач (DA1), транзистори ѴТ1 … ѴТ4, після попереднього регулювання – транзистори ѴТ5, ѴТ6. Безкаркасні котушка L1 містить 10 витків будь-якого мідного обмотувального дроту діаметром 1 … 2 мм. Її намотують на тимчасовій оправці діаметром 4 … 6 мм, наприклад на тонкій кульковій ручці або олівці.

Рис. 2. Друкована плата

Рис. 3. Складальне креслення

З метою мінімізації нелінійних спотворень транзистори VT3 … VT6 повинні підключатися до друкованої плати провідниками довжиною не більше 50 мм. Оптимальна конструкція УМЗЧ наведена на рис. 3. За допомогою двох куточків плату пригвинчують до теплоотводу, а транзистори упаюється безпосередньо в плату. Найзручніше це робити в наступній послідовності:

– Розмітьте тепловідвід, просвердлите необхідні отвори і наріжте в них різьблення М3. Конструкція теплоот-вода може бути довільною, проте площа його поверхні для максимальної вихідний потужності 60 Вт повинна бути не менше 500 см2;

– Пригвинтите плату до теплоотводу;

– Встановіть транзистори ѴТЗ, ѴТ4 у відповідні отвори плати, після чого закрутіть їх до теплоотводу, а потім припаяйте їх;

– Після попереднього регулювання аналогічно змонтуйте транзистори ѴТ5, ѴТ6;

– Після цього припаяйте дроти для підключення живлення і навантаження перерізом не менше 0,5 мм2.

   Налагодження

Для налагодження підсилювача необхідні осцилограф, низькочастотний генератор, тестер, еквівалент навантаження і біполярний джерело живлення з вихідною напругою ± 30 В при струмі навантаження не менше 4 А.

Висока стабільність УМЗЧ дозволяє живити його від найпростішого нестабілізованого джерела живлення. Харчування на підсилювач при його регулюванні та експлуатації подають через запобіжники на 5 А. Регулювання починають при відключених транзисторах ѴТ5, ѴТ6 і закороченном вході (точки 1 і 2 з’єднані).

До виходу УМЗЧ без навантаження підключіть осцилограф в режимі максимальної чутливості і короткочасно подайте харчування. Якщо на виході немає змінної напруги, тобто підсилювач не збуджується, заміряйте режими роботи ѴТЗ, ѴТ4; напруги на висновках 7 і 4 DА1. Вони повинні бути в межах 13,4 … 14 У і відрізнятися між собою не більше ніж на 0,3 В. Падіння напруги на резисторах R11, R12 повинні бути в межах 0,35 … 0,4 В. Якщо вони відрізняються більше ніж на 10%, необхідно підібрати резистори R8, R9. При цьому їх нові значення, як і раніше повинні бути приблизно рівні між собою.

У разі самозбудження підсилювача слід збільшити ємності конденсаторів С5, Сб, або, розрізавши доріжку, що сполучає висновки 1 і 8 DA1 підпаяти до них конденсатор типу КМ-5 ємністю 5 … 10 пФ.

Виміряйте постійна напруга на виході і, якщо воно перевищує 30 мВ, отбалансіруйте DA1. Для цього впаяти змінний резистор опором 100 … 200 кОм замість резисторів R14 і R15 (Середнім виводом в точку їх з’єднання з виведенням 7 DA1). Обертанням осі цього резистора добийтеся потрібного значення вихідної напруги, заміряйте отримані величини опорів і впаяти відповідні постійні резистори R14 і R15. Небажано використовувати як балансування підлаштування резистор – внаслідок старіння цього резистора можливе порушення балансування підсилювача в процесі його експлуатації.

Встановіть на тепловідвід і на плату транзистори VT5, VT6. Короткочасно подавши харчування, переконайтеся, що УМЗЧ не порушується.

Підключіть до виходу УМЗЧ резистор опором 16 Ом потужністю 10 … 15 Вт, і подайте від генератора на вхід (точки 1 і 2 роз’єднаєте) сигнал з рівнем 0,05 В частотою 1 кГц. Поступово збільшуючи рівень вхідного сигналу до 1,0 В, перевірте симетричність обмеження обох напівхвиль синусоїди.

При необхідності, остаточної балансуванням DA1 добийтеся мінімального постійної напруги на виході УМЗЧ.

Підключіть номінальне навантаження-резистор опором 4 … 8 Ом потужністю не менше 50 Вт (наприклад реостат) – і ще раз виміряйте основні характеристики УМЗЧ.

Після остаточного регулювання підключіть джерело музичного сигналу і реальну акустичну систему.

Для роботи підсилювача потужності від джерел сигналу зі стандартним лінійним виходом 250 мВ (магнітофон, програвач і т.п.) слід використовувати попередній підсилювач з можливістю регулювання гучності й тембру.

Якщо джерело вхідного сигналу зібраний за схемою з однополярним живленням, при включенні підсилювача можуть прослуховуватися «клацання» в акустичних системах. Для усунення цього явища можна зібрати схему затримки підключення акустичної системи та захисту динаміків від короткого замикання, наприклад за схемами, наведеними в [1 … 3].

Автор статті – А. Фефелов. Стаття опублікована в РЛ, № 4, 1999 р.