Amplificatore Vasilich con stadio di uscita a canale N di Alexey Nikitin. Circuito degli stadi di uscita degli amplificatori di potenza Specifiche dell'amplificatore modificato

Stadi di uscita basati su "due"

Come sorgente del segnale utilizzeremo un generatore di corrente alternata con un'impedenza di uscita regolabile (da 100 Ohm a 10,1 kOhm) con un passo di 2 kOhm (Fig. 3). Pertanto, quando testiamo il VC alla massima impedenza di uscita del generatore (10,1 kOhm), in una certa misura avvicineremo la modalità operativa del VC testato al circuito con un OOS aperto e nell'altro (100 Ohm) - al circuito con un OOS chiuso.

I principali tipi di transistor bipolari compositi (BT) sono mostrati in fig. 4. Molto spesso, nel VC viene utilizzato un transistor Darlington composito (Fig. 4 a) basato su due transistor della stessa conduttività ("Doppio" Darlington), meno spesso - un transistor composito Shiklai (Fig. 4b) di due transistor di diversa conduttività con un OS negativo corrente e, ancora meno spesso, un transistor composito Bryston (Bryston, Fig. 4 c).
Il transistor "Diamond" - una sorta di transistor composto Shiklai - è mostrato in fig. 4 g A differenza del transistor Shiklai, in questo transistor, grazie allo "specchio di corrente", la corrente del collettore di entrambi i transistor VT 2 e VT 3 è quasi la stessa. A volte il transistor Shiklai viene utilizzato con un coefficiente di trasferimento maggiore di 1 (Fig. 4e). In questo caso, K P \u003d 1+ R 2 / R 1. Circuiti simili possono essere ottenuti anche su transistor ad effetto di campo (FET).

1.1. Stadi di uscita basati su "due". "Due" è uno stadio di uscita push-pull con transistor collegati secondo Darlington, Shiklai o loro combinazioni (stadio quasi complementare, Bryston, ecc.). Un tipico stadio di uscita push-pull dei "due" Darlington è mostrato in fig. 5. Se i resistori di emettitore R3, R4 (Fig. 10) dei transistor di ingresso VT 1, VT 2 sono collegati a bus di potenza opposti, questi transistor funzioneranno senza interruzione di corrente, ad es. in modalità Classe A.

Vediamo cosa offre l'accoppiamento dei transistor di uscita per i due "Darlingt" (Fig. 13).

Nella fig. 15 mostra il circuito VK utilizzato in uno degli amplificatori professionali e onali.

Meno popolare in VK è lo schema Shiklai (Fig. 18). All'inizio dello sviluppo dei circuiti a transistor UMZCH, erano popolari stadi di uscita quasi complementari, quando il braccio superiore veniva eseguito secondo lo schema Darlington e il braccio inferiore - secondo lo schema Shiklai. Tuttavia, nella versione originale, l'impedenza di ingresso dei bracci VK è asimmetrica, il che porta a ulteriori distorsioni. Una versione modificata di tale VC con un diodo Baxandall, che viene utilizzato come giunzione base-emettitore del transistor VT 3, è mostrata in fig. 20.

Oltre ai "due" considerati, esiste una modifica del VK Bryston, in cui i transistor di ingresso controllano i transistor di una conduttività con corrente di emettitore e i transistor di un'altra conduttività con corrente di collettore (Fig. 22). Una cascata simile può essere implementata anche su transistor ad effetto di campo, ad esempio MOSFET laterale (Fig. 24).

Uno stadio di uscita ibrido secondo il circuito Shiklai con transistor ad effetto di campo come uscita è mostrato in fig. 28. Considera un circuito amplificatore parallelo su transistor ad effetto di campo (Fig. 30).

Come modo efficace per aumentare e stabilizzare la resistenza di ingresso dei "due", si propone di utilizzare un buffer al suo ingresso, ad esempio un inseguitore di emettitore con un generatore di corrente nel circuito dell'emettitore (Fig. 32).

Dei "due" considerati, il peggiore in termini di deviazione di fase e larghezza di banda si è rivelato VK Shiklai. Vediamo cosa può offrire l'uso di un buffer per una tale cascata. Se, invece di un buffer, se ne utilizzano due su transistor di diversa conduttività, collegati in parallelo (Fig. 35), allora possiamo aspettarci un ulteriore miglioramento dei parametri e un aumento della resistenza di ingresso. Di tutti i circuiti a due stadi considerati, il migliore in termini di distorsione non lineare si è rivelato il circuito Shiklai con transistor ad effetto di campo. Vediamo cosa darà l'installazione di un buffer parallelo al suo ingresso (Fig. 37).

I parametri degli stadi di uscita studiati sono riepilogati nella Tabella. 1 .

L’analisi della tabella ci permette di trarre le seguenti conclusioni:
- qualsiasi VC dei "due" sul BT come carico ONU è scarsamente adatto per lavorare in un UMZCH ad alta fedeltà;
- le caratteristiche del VC con FET in uscita dipendono poco dalla resistenza della sorgente del segnale;
- uno stadio buffer all'ingresso di uno qualsiasi dei "due" sul BT aumenta l'impedenza di ingresso, riduce la componente induttiva dell'uscita, espande la larghezza di banda e rende i parametri indipendenti dall'impedenza di uscita della sorgente del segnale;
- VK Shiklai con un FET in uscita e un buffer parallelo in ingresso (Fig. 37) ha le caratteristiche più elevate (distorsione minima, larghezza di banda massima, deviazione di fase zero nella gamma audio).

Stadi di uscita basati su "tripli"

Nell'UMZCH di alta qualità, vengono spesso utilizzate strutture a tre stadi: triple Darlington, Shiklai con transistor di uscita Darling tone, Shiklai con transistor di uscita Bryston e altre combinazioni. Uno degli stadi di uscita più popolari attualmente è un VC basato su un transistor Darlington composito di tre transistor (Fig. 39). Nella fig. 41 mostra un VC con ramificazione in cascata: i ripetitori di ingresso lavorano contemporaneamente su due cascate, che, a loro volta, funzionano anche su due cascate ciascuna, e il terzo stadio è collegato a un'uscita comune. Di conseguenza, i quad transistor funzionano all'uscita di tale VC.

Il circuito VC, in cui i transistor Darlington compositi vengono utilizzati come transistor di uscita, è mostrato in fig. 43. I parametri del VC in Fig. 43 possono essere notevolmente migliorati se al suo ingresso è inclusa una comprovata cascata buffer parallela (Fig. 44).

Variante di VK Shiklai secondo lo schema di fig. 4 g utilizzando transistor compositi Bryston è mostrato in fig. 46 . Nella fig. La Figura 48 mostra una variante del VC basata su transistor Shiklai (Fig. 4 e) con coefficiente di trasferimento di circa 5, in cui i transistor di ingresso operano in classe A (non sono mostrati i circuiti di stabilizzazione termica).

Nella fig. 51 mostra il VC secondo la struttura del circuito precedente con il solo guadagno unitario. La revisione sarà incompleta se non ci soffermiamo sul circuito dello stadio di uscita con la correzione della non linearità di Hawksford (Hawksford), mostrato in fig. 53 . I transistor VT 5 e VT 6 sono transistor Darlington compositi.

Sostituiamo i transistor di uscita con transistor ad effetto di campo di tipo Laterale (Fig. 57

Un aumento dell'affidabilità degli amplificatori eliminando le correnti passanti, che sono particolarmente pericolose quando si tagliano i segnali ad alta frequenza, è facilitato dai circuiti anti-saturazione dei transistor di uscita. Varianti di tali soluzioni sono mostrate in fig. 58. Attraverso i diodi superiori, la corrente di base in eccesso viene scaricata nel collettore del transistor quando si avvicina alla tensione di saturazione. La tensione di saturazione dei transistor potenti è solitamente compresa tra 0,5 e 1,5 V, che coincide approssimativamente con la caduta di tensione sulla giunzione base-emettitore. Nella prima variante (Fig. 58 a), a causa di un diodo aggiuntivo nel circuito di base, la tensione emettitore-collettore non raggiunge la tensione di saturazione di circa 0,6 V (caduta di tensione sul diodo). Il secondo circuito (Fig. 58b) richiede la selezione dei resistori R 1 e R 2. I diodi inferiori nei circuiti sono progettati per spegnere rapidamente i transistor con segnali pulsati. Soluzioni simili sono utilizzate nei tasti di accensione.

Spesso, per migliorare la qualità nell'UMZCH, viene realizzato un alimentatore separato, aumentato di 10 ... 15 V per lo stadio di ingresso e l'amplificatore di tensione e ridotto per lo stadio di uscita. In questo caso, per evitare guasti ai transistor di uscita e ridurre il sovraccarico dei transistor di pre-uscita, è necessario utilizzare diodi di protezione. Considera questa opzione usando l'esempio di modifica del circuito in Fig. 39. In caso di aumento della tensione di ingresso al di sopra della tensione di alimentazione dei transistor di uscita, diodi aggiuntivi VD 1, VD 2 si aprono (Fig. 59) e la corrente in eccesso della base dei transistor VT 1, VT 2 viene scaricato sui bus di potenza dei transistor terminali. In questo caso, non è consentito aumentare la tensione di ingresso oltre i livelli di alimentazione per lo stadio di uscita VC e la corrente di collettore dei transistor VT 1, VT 2 diminuisce.

Circuiti di polarizzazione

In precedenza, a scopo di semplificazione, nell'UMZCH veniva utilizzata una sorgente di tensione separata al posto del circuito di polarizzazione. Molti dei circuiti considerati, in particolare gli stadi di uscita con un inseguitore parallelo all'ingresso, non necessitano di circuiti di polarizzazione, che è il loro ulteriore vantaggio. Consideriamo ora i tipici circuiti di spostamento, presentati in Fig. 60, 61.

Generatori di corrente stabili. Nel moderno UMZCH, sono ampiamente utilizzati numerosi circuiti tipici: una cascata differenziale (DC), un riflettore di corrente ("specchio di corrente"), un circuito di spostamento di livello, un cascode (con alimentazione seriale e parallela, quest'ultimo è anche chiamato un "cascode rotto"), un generatore di corrente stabile (GTS), ecc. La loro corretta applicazione può migliorare significativamente le caratteristiche tecniche dell'UMZCH. Valuteremo i parametri dei principali schemi GTS (Fig. 62 - 6 6) utilizzando la simulazione. Partiremo dal fatto che il GTS è il carico dell'ONU ed è collegato in parallelo al VC. Indaghiamo le sue proprietà utilizzando una tecnica simile allo studio del VC.

Riflettori attuali

Gli schemi considerati del GTS - , questa è una variante del carico dinamico per un'ONU a ciclo singolo. Nell'UMZCH con uno stadio differenziale (DC), per organizzare un carico controdinamico nell'ONU, utilizzano la struttura di uno "specchio di corrente" o, come viene anche chiamato, un "riflettore di corrente" (OT). Questa struttura UMZCH era tipica degli amplificatori Holton, Hafler, ecc .. I circuiti principali dei riflettori di corrente sono mostrati in fig. 67 . Possono essere sia con coefficiente di trasmissione unitario (più precisamente prossimo a 1), sia con coefficiente di trasmissione maggiore o minore (riflettori di corrente a scala). Nell'amplificatore di tensione, la corrente OT è compresa tra 3 e 20 mA: pertanto testeremo tutti gli OT con una corrente, ad esempio, di circa 10 mA secondo il circuito di Fig. 68.

I risultati del test sono riportati nella Tabella 1. 3 .

Come esempio di amplificatore reale viene proposto il circuito amplificatore di potenza S. BOCK, pubblicato sulla rivista Radiomir, 201 1 , n. 1, p. 5 - 7; N. 2, pag. 5 - 7 Radiotechnika №№ 11, 12/06

L'obiettivo dell'autore era quello di costruire un amplificatore di potenza adatto a suonare lo "spazio" durante le vacanze, e per le discoteche. Naturalmente volevo che entrasse in una custodia relativamente piccola e che fosse facilmente trasportabile. Un altro requisito è la disponibilità dei componenti. Nel tentativo di ottenere la qualità Hi-Fi, ho scelto un circuito dello stadio di uscita bilanciato in modo complementare. La potenza di uscita massima dell'amplificatore è stata fissata a 300 watt (su un carico di 4 ohm). Con questa potenza, la tensione di uscita è di circa 35 V. Pertanto, l'UMZCH richiede una tensione di alimentazione bipolare entro 2x60 V. Il circuito dell'amplificatore è mostrato in fig. 1 . UMZCH ha un ingresso asimmetrico. Lo stadio di ingresso è formato da due amplificatori differenziali.

A. PETROV, Radiomir, 2011, nn. 4 - 12

Non c'è limite al miglioramento! Dopo aver collegato gli altoparlanti DYNAUDIO Excite X12 acquistati al semplice amplificatore di Vasilich, si aveva la sensazione che l'amplificatore di frequenza audio non funzionasse un po' alle basse frequenze. Durante l'ascolto di questi altoparlanti nel negozio, riproducevano facilmente bassi profondi. Ciò non è stato osservato nella composizione del media center domestico. Dopo aver studiato questo argomento su Internet, sono giunto alla conclusione che questi oratori debbano creare un UMZCH migliore. All'amplificatore di tensione migliorato del semplice amplificatore Vasilich (l'attuale specchio di Wilson è stato introdotto nelle Nazioni Unite) è stato aggiunto stadio di uscita a canale N migliorato di Alexey Nikitin(Q8-Q12). Di seguito è mostrato uno schema del nuovo amplificatore di potenza audio.

Il risultato è un "amplificatore Vasilich di qualità" con un'impedenza di uscita inferiore.

Le principali caratteristiche tecniche dell'amplificatore di potenza:
Potenza di uscita nominale (W) - 45 (a Rn = 4 ohm);
Banda di frequenza passata (kHz) - 0,01 ... 100;
Coefficiente armonico nell'intera gamma di frequenza (%) - 0,001
(coefficiente armonico dell'apparato assemblato nella ghiandola senza selezione di elementi - non più di 0,005);

Resistenza di ingresso (kΩ) - 10;
Tensione di ingresso nominale (V) - 3;
Resistenza di uscita (Ohm) - non più di 0,1;
Corrente di quiescenza dello stadio di uscita (mA) - 200.

La corrente di riposo è impostata dal resistore R21. Sulla scheda è stata installata una resistenza multigiro con un valore nominale di 100 ohm. Consiglio di impostare la corrente di riposo ad almeno 75 mA. Già a questo valore, la distorsione della terminazione Nikitin nell'attuale implementazione non supera lo 0,1% e presenta uno spettro di armoniche breve e in rapida diminuzione. Con una corrente di riposo di 200 mA, nello spettro rimane quasi una seconda armonica e la distorsione del terminale non supera lo 0,02%.

Selezionando la resistenza R5 otteniamo il corretto bilanciamento dei bracci di alimentazione.

Come transistor di uscita Q12 / 13, è possibile installare IRLZ24N, che ha una capacità di ingresso quasi 2 volte inferiore. Ciò ti consentirà di ottenere un suono ancora più trasparente alle alte frequenze, ma peggiorerà leggermente lo sviluppo dei bassi su un altoparlante a bassa impedenza. HUF76639P3, consigliato per l'uso nell'amplificatore originale di Alexey Nikitin, ha conferito all'amplificatore un suono più ovattato.

Per alimentare l'amplificatore stereo viene utilizzato un alimentatore, assemblato secondo lo schema seguente.

Un trasformatore toroidale con una potenza di 120 W ha due avvolgimenti secondari da 36 V ciascuno. Dopo i diodi raddrizzatori, vengono installati in serie condensatori elettrolitici, alla giunzione dei quali si forma un punto medio (ogni canale ha il proprio) senza collegamento galvanico con filo comune. A questi punti vengono collegati i fili negativi dei sistemi di altoparlanti dei canali sinistro (AS Rc) e destro (AS Rc). Nel mio UMZCH, in base alla disponibilità dei componenti, ho installato 12 condensatori di filtro (3 in ciascun braccio con una capacità di 6800 microfarad per 50 V). Possono esserci due trasformatori, ciascuno con una potenza di 60 - 80 watt. I condensatori elettrolitici possono essere deviati con quelli di carta.

La scheda dell'amplificatore è stata progettata utilizzando il programma Sprint-Layout. Le viste dalle parti e dai binari sono mostrate di seguito.

La scheda dell'amplificatore è realizzata utilizzando la comprovata tecnologia LUT.

Foto dell'UMZCH assemblato:

Il risultato delle misurazioni dell'amplificatore assemblato per un carico di 4 ohm con una potenza di uscita di 21 W:

Attualmente, per la riproduzione musicale di alta qualità, come parte di un centro multimediale, utilizzo: un personal computer, un DAC con ingresso USB, un amplificatore Vasilich con terminale Nikitin e altoparlanti acustici DYNAUDIO Excite X12. Ora tutti i componenti del percorso audio sono più o meno della stessa classe e per il momento sono completamente soddisfatto.

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Selezioniamo lo schema a blocchi dell'amplificatore di potenza. È mostrato in Figura 2. Lo stadio di ingresso è realizzato su un transistor VT1, incluso con un emettitore comune. Resistore R4è il carico del primo stadio di guadagno. Da esso, il segnale amplificato viene alimentato alla base del transistor VT2, che è uno stadio di amplificazione intermedio. Lo stadio di uscita è assemblato su transistor bipolari VT7…VT10 secondo lo schema Darlington. Pertanto, l'amplificatore di potenza è a tre stadi. Facciamo uno schema approssimativo del futuro amplificatore di potenza:

Figura 2 - Schema indicativo dell'UMZCH

La tensione di uscita massima e la corrente di uscita massima vengono calcolate dalla potenza di uscita PL= 5 W. e resistenza al carico RL= 4 ohm.

Stadio di uscita

Tradizionalmente, il funzionamento e il calcolo di un amplificatore di potenza iniziano a essere considerati dallo stadio di uscita, poiché molti parametri dell'UMZCH dipendono in modo significativo dal circuito dello stadio di uscita, ad esempio: prestazioni energetiche, distorsione non lineare, affidabilità, ecc. Lo stadio di uscita è un inseguitore di emettitore su transistor complementari collegati secondo il circuito Darlington. In questa fase il carico è collegato ai collettori dei transistor di uscita. Lo stadio di uscita dell'UMZCH è mostrato nella Figura 3.

Figura 3 - Stadio di uscita UMZCH

Tensione di alimentazione richiesta EP troviamo l'amplificatore di potenza in base alla formula di potenza:

Dalla proporzione risultante troviamo:

Quando troviamo EP;

Scegliamo un po' di più la tensione di alimentazione, tenendo conto degli errori nel calcolo e delle perdite di potenza negli stadi di ingresso e intermedi. Accettare

Lo stadio di uscita funge da amplificatore di corrente e, in termini generali, può essere considerato come un convertitore di impedenza che adatta l'uscita a bassa resistenza dello stadio ad una resistenza di carico.

La potenza degli stadi di uscita è solitamente nell'ordine di 50 mW. fino a 100W. Inoltre, nel calcolo degli amplificatori, è necessario tenere sempre conto della potenza dissipata dai transistor.

Tensione di rottura dei transistor di uscita VT 8 e VT 10 dovrebbe essere:

Massima dissipazione di potenza dei transistor VT 8 e VT 10 con carico attivo e segnale armonico in ingresso è pari a:

La corrente di cortocircuito dei transistor di uscita è:

Pertanto, con valori noti dei parametri, in base ai dati di riferimento, selezioniamo una coppia complementare di transistor di uscita: VT 8-KT816V, VT 10-KT817V.

In base alla corrente di uscita massima Imax e guadagno di corrente minimo B0 = 25, tipo selezionato di transistor VT 8 e VT 10, calcola la corrente di collettore dei transistor VT 7 e VT 9:

Tale corrente di collettore corrisponde alle strutture del transistor al silicio a bassa potenza KT 3102B n-p-n e transistor al silicio a bassa potenza KT 3107B - strutture p-n-p.

Come un transistor VT 2 (transistor dello stadio intermedio), è possibile utilizzare quasi tutti i transistor a bassa frequenza e bassa potenza. Dovresti solo prestare attenzione alla tensione limite del collettore-emettitore, che non dovrebbe essere inferiore a. Questa tensione corrisponde ad un transistor del tipo KT 3107B, in cui la tensione massima collettore-emettitore è di 45 V.

Passiamo alla considerazione e al calcolo della protezione contro il sovraccarico di corrente e il cortocircuito dell'uscita. A causa della bassa resistenza di uscita, l'amplificatore di potenza può essere facilmente sovraccaricato dalla corrente di carico e disattivato a causa del surriscaldamento dei transistor di uscita. Le misure di progettazione per migliorare l'affidabilità, come la scelta di transistor con un ampio margine di potenza di dissipazione, un aumento della superficie di rimozione del calore, portano ad un aumento del costo della struttura e ad un deterioramento dei suoi indicatori di peso e dimensioni. Pertanto, è consigliabile utilizzare metodi circuitali per aumentare l'affidabilità introducendo circuiti di protezione contro sovraccarichi di corrente e cortocircuiti in uscita nell'amplificatore di potenza.

Considerare il principio di funzionamento della protezione dello stadio di uscita dell'UMZCH dal sovraccarico di corrente e dal cortocircuito dell'uscita. Il circuito di protezione è costituito da transistor VT 5 e VT 6 e resistori R 10…R 13. Il circuito di protezione è mostrato nella Figura 4. Il circuito di protezione funziona come segue.

Con una corrente di carico sufficientemente bassa, il transistor VT 5 è bloccato a causa della caduta di tensione ai capi del resistore R 11 non è sufficiente per aprirlo e il circuito di protezione non ha quasi alcun effetto sul funzionamento dell'amplificatore di potenza. All'aumentare della corrente di carico, aumenta la caduta di tensione sul resistore. R 11 (per la semionda positiva; per la semionda negativa della tensione di uscita, la caduta di tensione attraverso il resistore aumenterà R 12). Al raggiungimento della caduta di tensione attraverso il resistore R 11, soglia UBE POR apertura del transistor VT 5, si sblocca caricandosi di parte della corrente sorgente, stabilizzando così la corrente massima di carico. I valori dei resistori R11 e R12 sono calcolati dalla formula:

Resistori R 11 e R 13 hanno una bassa resistenza (100...150 ohm) e servono a limitare la corrente della base dei transistor VT 11 VT 13. Resistori R 11 e R 13 praticamente non influenzano il funzionamento del circuito di protezione.

Figura 4 - Schema per proteggere lo stadio di uscita dell'UMZCH dal sovraccarico di corrente e dal cortocircuito dell'uscita.

Passiamo quindi a considerare il circuito di stabilità della temperatura della corrente di riposo dello stadio di uscita UMZCH. Esistono diverse tecniche circuitali per garantire la stabilità della temperatura della corrente di riposo dei transistor di uscita. Tutti alla fine richiedono la creazione di un contatto termico tra gli elementi del circuito stabilizzatore, sia con la custodia del transistor che con una superficie che rimuove il calore. Un altro esempio di costruzione dello stadio di uscita di un amplificatore di potenza con stabilizzazione della temperatura della corrente di riposo dei transistor di uscita è mostrato nella Figura 4. Il vantaggio di questo metodo è che sulla superficie di rimozione del calore è posizionato solo un elemento sensibile alla temperatura: un transistor VT 4. Condizione da cui vengono selezionati i valori del resistore R 6 e R 8:

In generale, il rapporto dovrebbe essere numericamente uno in meno del numero p transizioni nel circuito. Resistore R 8 è variabile per garantire che venga impostata la corrente di riposo richiesta dei transistor dello stadio di uscita dell'amplificatore di potenza. Scegliamo i valori di resistenza R 6 e R 8, dato che il loro rapporto dovrebbe essere circa pari a tre, quindi ci sono quattro transistor nello stadio di uscita (cioè ci sono quattro p transizione). Prendiamo la resistenza R 6 pari a 1000 ohm, quindi R 8 sarà uguale a:

Per calcolare il resistore R7, usiamo l'espressione:

calcolare R 7.

Questo materiale è stato spinto dall'articolo in cui l'autore critica aspramente tutto ciò che è stato fatto finora nello sviluppo degli amplificatori di frequenza audio e propone la struttura del suo UMZCH "assoluto". Non sono d'accordo con l'autore e quindi, sulla base dell'analisi degli sviluppi noti sui singoli nodi UMZCH, voglio presentare la mia versione di un UMZCH semplice, "perfetto", nelle parole di Douglas Self.

Oggi ci sono tre principali svantaggi dei transistor bipolari:

Effetto Earlyy (dipendenza della corrente di collettore dalla tensione emettitore-collettore);

Effetto Miller (dipendenza della capacità di ingresso dal guadagno);

Distorsioni termiche associate alla dipendenza dei parametri dalla temperatura del cristallo.

Un modo generalmente accettato per affrontare le prime due carenze, e in parte anche la terza, è rappresentato dai regimi cascode. La diminuzione del primo effetto, associato anche alle pulsazioni dell'alimentatore UMZCH sotto carico, è facilitata dall'alimentazione separata del driver e dello stadio di uscita. Per eliminare la distorsione termica è necessario stabilizzare la potenza dissipata dal transistor, e se ciò non viene fattoforse, almeno per minimizzarne le fluttuazioni.

Per prima cosa definiamo il driver. Come hanno dimostrato gli studi in e successivamente, i driver cascode simmetrici estremamente semplici non sono inferiori e in alcuni casi sono superiori nei parametri rispetto a circuiti più complessi che utilizzano una cascata differenziale (DC). Pertanto, ci concentreremo sul driver cascode.

Ora è necessario selezionare lo stadio di uscita (VC). L'opzione più semplice, non molto inferiore all'Hawksford VC modificato, è l'economico Shikpai VC con transistor Darlington compositi, all'ingresso del quale viene aggiunto un paralleloripetitore. In questo VC, le giunzioni base-emettitore dell'inseguitore parallelo impostano l'offset per il VC e contemporaneamente effettuano la stabilizzazione termica. Per fare ciò, è necessario selezionare i transistor TV 12, TV 16 e TV 13, TV 1 5 dello stesso tipo e forniscono il contatto termico in coppia.

Il vantaggio di questa soluzione è che questi transistor funzionano come uno specchio di corrente e, modificando la corrente di collettore dei transistor follower paralleli, è possibile regolare la corrente di riposo dei transistor di uscita. In tale inclusione, le distorsioni dipendono poco dalla corrente di riposo dei transistor di uscita, pertanto, per aumentare l'efficienza, può essere impostata entro 5 ... 30 mA. Un altro vantaggio di questo VK è che introduce distorsioni molto piccole anche senza OOS.

Diodi VD 5, VD 8 migliorare la stabilizzazione termica e ridurre la distorsione, poiché i transistor di uscita funzionano come riflettori di corrente su larga scala con un elevato coefficiente di riflessione e diodi VD6, VD7 servono a limitare la tensione minima base-collettore dei transistor di uscita per prevenirne la saturazione. Resistori a bassa resistenza R29, R30 contribuire al rapido spegnimento dei transistor.

Come risultato della combinazione di questi due stadi, otteniamo il circuito UMZCH con un driver a stadio singolo, mostrato in Fig. 1.

Il vantaggio di un circuito UMZCH completamente simmetrico è che quando si selezionano transistor "specchio" in base al coefficiente di trasferimento di corrente statico della base (per te, la persona amata, puoi permettertelo) e gli stessi condensatori elettrolitici, UMZCH non ha transitori . Pertanto non è necessario un relè di ritardo della connessione CA.

Per ridurre al minimo le distorsioni legate alle carenze elencate, è stata realizzata una leggera complicazione del circuito del conducente: è stato aggiunto un casco UN d per transistor di ingresso e come generatore stabilecorrente (GTS) ha utilizzato la GTS preferita di Douglas Selfretroazione di corrente, in cui le correnti di collettore dei transistor di retroazione di corrente sono stabilizzate. Un tale HTS consente di ridurre al minimo l'effetto delle ondulazioni della tensione di alimentazione e, quindi, di rifiutare fonti di alimentazione aggiuntive. La sezione più lineare della caratteristica della corrente di stabilizzazione per il diodo E202(S202) - quando la caduta di tensione su di esso è compresa tra 5...20 (3...50) V . La caduta sul diodo è limitata tenendo conto della caduta di tensione sotto carico utilizzando un resistore R18. In assenza di un diodo, può essere sostituito con un ponticello, i parametri praticamente non ne saranno influenzati.

Come transistor di uscita, puoi utilizzare con successo transistor vecchio stile come KT825, KT827 (simili a quelli mostrati nel diagramma). Si possono ottenere risultati ancora miglioriottenere con i moderni transistor, ad esempio, 2SD2560,2SB1647; 2SD 2449, 2SB 1594; 2SD 2385, 2SB 1556 e simili.

Lo spostamento dello zero all'uscita dell'UMZCH viene elaborato dall'integratore su D.A.1. Grazie al filtraggio aggiuntivo non si manifesta in alcun modo nella gamma audio. Dato che il VC utilizzato stesso ha una bassa distorsione, è possibile prevedere dei ponticelli per il funzionamento senza OOS comune, come suggerito in.

Questo amplificatore ha un ingresso aperto, quindi, prima di collegarvi un amplificatore normalizzatore, è necessario assicurarsi che non vi sia alcun componente costante alla sua uscita. La resistenza di ingresso dell'UMZCH è piccola (circa 3 kOhm), quindi se è presente un condensatore all'uscita dell'amplificatore normalizzatore, la sua capacità deve essere di almeno 10 microfarad. Perchéi condensatori non elettrolitici di tale capacità sono piuttosto grandi, è possibile realizzare un condensatore da due polari uno dopo l'altro con una capacità di 22 ... 47 microfarad e in parallelo con essi uno non polare con un capacità di 1 ... 2 microfarad. È meglio utilizzare un ripetitore buffer dopo il controllo del volume (ese la sensibilità non è sufficiente, quindi un amplificatore normalizzatore con K e \u003d 2 ... 3) all'amplificatore operazionale e collega l'UMZCH direttamente alla sua uscita.

Rimuoviamo le caratteristiche standard: diagramma di Bode senza condensatore C1, distorsione non lineare alle frequenze di 1, 10 e 20 kHz e vediamo anche se ci sono distorsioni visibili nella forma d'onda alla frequenza di 100 kHz.

Il diagramma di Bode è mostrato nella Figura 2. Da ciò si può vedere che l'amplificatore è a banda piuttosto larga: la frequenza di taglio è di circa 500 kHz con una frequenza di guadagno unitaria di 2 MHz. Piccoloil superamento nella regione dei 400 kHz è dovuto all'intervento della correzione bipolare. Il margine di ampiezza è di 18 dB, il margine di fase è di circa 60°, che è il valore ottimale.

Le distorsioni non lineari introdotte con un'ampiezza del segnale di uscita di 30 V a frequenze di 1,10 e 20 kHz, rispettivamente, sono 0,0005, 0,001 e 0,003%. Ad esempio, la Fig. 3 mostra lo spettro di distorsione ad una frequenza di 10 kHz.

Come si può vedere dalla figura, nello spettro sono presenti solo la 2a e la 3a armonica. Il livello dell'armonica più vicina che rientra nella gamma audio è lo stesso 0,0005% della frequenza di 1 kHz.

Controlliamo lo slew rate del segnale: c'è qualche distorsione visibile a piena potenza alla frequenza di 100 kHz (Fig. 4)?

Come vediamo, e va tutto bene qui. Quando si controlla l'UMZCH con un meandro con una frequenza di 2 kHz(senza condensatore C1) si è scoperto che sui ripiani all'estremità della parte anteriore si osservano piccole emissioni. Ma con l'installazione del condensatore C1, i piani dei meandri sono assolutamente uniformi e i fronti del segnale sono piuttosto ripidi.

La seconda modifica dell'UMZCH, alla quale voglio prestare attenzione, è mostrata in Fig. 5. In esso, il numero di elementi è lo stesso del circuito di Fig. 1, ma lo stadio di uscita del driver, come lo stadio di ingresso, è cascode.

Da
prototipo, che i lettori della rivista incontrarono nel 1988, questo amplificatore
caratterizzato da una maggiore potenza di uscita e protezione dello stadio di uscita da
corto circuito. L'amplificatore in modalità inattiva consuma pochissima corrente, ma
quando il segnale viene amplificato, passa alla modalità classe AB con uno spostamento dinamico.

Amplificatore
il potere, il cui diagramma è mostrato nella figura, assomiglia per molti versi
pubblicato in precedenza dall'autore di questo articolo sulla rivista, ma quello nuovo è molto
più potente. L'aumento della tensione di alimentazione è stato reso possibile dall'uso di
microcircuiti ad alta tensione. Il dispositivo è integrato con la protezione di potenti transistor
contro il carico di cortocircuito.

Principali caratteristiche tecniche

Tensione di ingresso nominale, V – 0,5

Potenza di uscita nominale, W, per
carico 8 ohm - almeno 35

Gamma di frequenza nominale, Hz – 20…20000

Coefficiente armonico, %, al valore nominale
potenza ad una frequenza di 1 kHz, non di più
– 0,1

Un po
sul funzionamento dell'amplificatore. Il segnale di ingresso viene inviato all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1,
viene amplificato da esso di circa 40 volte e viene alimentato dalla sua uscita al transistor di uscita
VT3 e attraverso il condensatore C3 - all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA2. Per tensione
il segnale basato sull'amplificatore operazionale DA2 dello stadio di uscita a transistor VT3 funge da
inseguitore di tensione (dovuto alla presenza del condensatore di retroazione 04).
Allo stesso tempo, DA2 serve a monitorare la corrente di riposo dello stadio di uscita,
controllare la caduta di tensione sui resistori R10, R11. Questa tensione
l'amplificatore operazionale viene amplificato e, insieme al segnale, entra nella base del transistor di uscita VT4
cascata, portando praticamente nelle pause del segnale audio ad una diminuzione della sua corrente di quiescenza
fino a zero. Questa chiusura del transistor VT4 potrebbe causare una variazione nell'uscita
tensione dell'amplificatore, ma tensione di feedback (CC)
attraverso il resistore R3, proveniente dall'uscita DA1 alla base del transistor VT3, provoca
una corrispondente diminuzione della sua corrente, mantenendo una media
tensione prossima allo zero.

A
amplificazione dei segnali sonori, i condensatori C3-C5 vengono ricaricati da un pulsante
tensione che agisce sulle giunzioni base-emettitore di potenti transistor.
Pertanto, la corrente passante dello stadio di uscita a valori zero della tensione del segnale
effettivamente diverso da zero e, a seconda del livello dei segnali audio,
raggiunge 100…150 mA. In assenza di segnale, i diodi VD1-VD3 accelerano il processo
transizione a una modalità di riposo economica, quando i transistor potenti sono praticamente
Chiuso.

transistor
VT1, VT2 proteggono lo stadio di uscita da un cortocircuito del carico dovuto a
retroazione di corrente, utilizzando la tensione prelevata dai resistori R10, R11 in
circuiti emettitori di potenti transistor. Di conseguenza, la corrente di uscita dello stadio potente
limitato a circa 6 A.

Nutrizione
UMZCH è possibile anche da un raddrizzatore “unipolare” (senza punto medio).
Quindi, l'uscita di un amplificatore installato su un PBX e alimentato da una sorgente
tensione di alimentazione -60 V, collegata al carico tramite un isolatore all'ossido
un condensatore con una capacità di 2200 uF a 100 V. Il circuito di alimentazione VT3 e DA1 sono collegati a un comune
filo e sul terminale inferiore del resistore R1 una tensione pari a circa la metà
tensione di alimentazione, fornita da un partitore di due resistori con una resistenza di
100 kΩ con condensatore di blocco all'ossido da 200 µF a 50 V.

CON
carico con una resistenza di 4 ohm, la potenza di uscita dell'UMZCH è leggermente inferiore a 100 W,
pertanto le dimensioni del dissipatore devono essere almeno 35x100x200 mm. Massimo
la corrente del raddrizzatore dell'alimentatore (meglio che stabilizzata) deve essere almeno 6 A.

Installazione
L'amplificatore è molto semplice, così come i collegamenti tra gli elementi installati sulla scheda
e dissipatore di calore, realizzato in filo flessibile. Per collegare i transistor
stadio di uscita, si consiglia di utilizzare un cavo con sezione di almeno 0,75 mm2.

IN
stadio di uscita, è possibile utilizzare anche transistor compositi complementari
strutture KT829A e KT853A o simili importate o incluse separatamente
transistor ad alta frequenza di media e alta potenza, collegandoli come compositi
transistor (secondo lo schema Darlington). Al posto dei transistor indicati nello schema in
posizioni VT1, VT2 è possibile installare rispettivamente KT315B e KT361B. Condensatori
C1-C6-K73-17. Quando si utilizza il chip K1408UD1 (analogo straniero - LM343)
nel caso 301.8-1 occorre tenere presente le differenze di piedinatura.

IN
praticamente non è necessario regolare l'amplificatore. Quando l'amplificatore è in funzione
carico remoto collegato tramite un cavo lungo, si consiglia un'uscita
amplificatore ad esso collegato tramite un circuito LR parallelo costituito da
resistore MLT-2 con una resistenza di 10 ohm, su cui la bobina è avvolta con un filo
PEV-2 con un diametro di 0,38 mm
una mano fino al riempimento.

LETTERATURA

1. Kompanenko L. UMZCH con automatico
stabilizzazione della corrente di riposo degli stadi di uscita. - Radio, 1988, n. 4, pag. 50.

2. Myachin Yu. A. 180 microcircuiti analogici.
- M.: Patriota, 1993, p. 45.