Усилитель с нестандартным включением ОУ в литературе опубликовано немало описаний усилителей мощности ЗЧ. Однако высокое качество многих конструкций достигнуто ценой значительного их усложнения и меньшей доступности для повторения. В то же время элементная база в сочетании и некоторыми схемотехническими решениями позволяет создать УМЗЧ, сочетающие такие достоинства, как не плохие качественные показатели, простота схемотехнических решений, легкость настройки. Одна из таких конструкций и предлагается для ознакомления.
Основные характеристики усилителя мощности
Входное сопротивление, кОм 130
Номинальное входное напряжение, В…0,7
Номинальная (максимальная) выходная мощность. Вт …12 (15)
Номинальный диапазон частот, Гц 20…20 000
Коэффициент гармоник при выходной мощности 1… 12 Вт в номинальном диапазоне частот (на частоте 1 кГц), % …0.04 (0,02)
Скорость нарастания выходного напряжения (при отключенной катушке L1), В/мкс, не менее 10
Относительный уровень шума (не взвешенное значение), дб, не более — 90
Принципиальная схема усилитель с нестандартным включением ОУ приведена на рисунке. Он состоит из усилителя напряжения на операционном усилителе DA1 и усилителя тока на транзисторах VT2—VT5. Основная особенность усилителя — нестандартное включение операционного усилителя, работающего на источник тока на транзисторе VT1. Такое включение позволяет более полно использовать напряжение питания, получить низкий коэффициент гармоник операционного усилителя (особенно в области высших звуковых частот) и большую скорость нарастания выходного напряжения.
Несколько видоизменена, по сравнению с обычной, и схема выходного каскада УМЗЧ. Анализ причин возникновения нелинейных искажений показал, что существенный вклад в их увеличение вносит накапливание электрического заряда во входных емкостях транзисторов. Причем для мощных транзисторов выходного каскада величина этого заряда оказывается довольно большой, что приводит к резкому увеличению нелинейных искажений и возникновению сквозных токов через выходные транзисторы в момент изменения полярности усиливаемого сигнала.
Помимо снижения нелинейных искажений примененное в данном усилители мощности включение выходных транзисторов позволило получить минимальный коэффициент гармоник при токе покоя выходного каскада 15…20 мА, что, в свою очередь, дало возможность обойтись без термостабилизации усилителя мощности. Все детали усилитель с нестандартным включением ОУ, за исключением транзисторов VT2—VT5 и резисторов R10—R12, размещены на печатной плате, выполненной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Транзисторы VT2, VT4 и VT3, VT5 закреплены соответственно на двух теплоотводах с площадью рассеивающей поверхности 300 см2. Резисторы R10—R12 с помощью гибких проводников припаяны непосредственно к выводам выходных транзисторов. Во избежание возможных замыканий на все выводы транзисторов и резисторов надеты полихлорвиниловые трубки.
В усилитель с нестандартным включением ОУ использованы резисторы СПЗ-226 (R7), проволочные (R11, R12) и МЛТ-0,125 (остальные); конденсаторы КМ-6 и К73-17. Диоды КД522А можно заменить КД521 и КД522 с любым буквенным индексом. На месте транзистора VT1 может работать любой маломощный высокочастотный транзистор структуры п-р-п с напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В. Указанные на схеме транзисторы и ОУ можно заменить любыми другими из этих же серий.
Здесь можно использовать и операционный усилитель К140УД8 с любым буквенным индексом, однако в этом случае несколько возрастут нелинейные искажения на частотах выше 5 кГц и снизится скорость нарастания выходного напряжения. Катушка L1 содержит 30 витков провода ПЭВ-1 0,6 намотанных виток к витку на бумажном каркасе диаметром 8 и длиной 25 мм.
Питается усилитель от выпрямителя, выполненного по мостовой схеме на диодах Д243А и подключенного к выводам последовательно и синфазно соединенных вторичных обмоток двух трансформаторов ТН11. Первичные обмотки трансформаторов соединены параллельно и подключены к сети. В фильтре выпрямителя использованы конденсаторы К50-18 емкостью 10 000 мкФ.
Настройка усилителя мощности сводится к установке (резистором R7) тока покоя выходного каскада в пределах 15…20 мА сразу же после подключения к источнику питания. Коэффициент гармоник измерен с помощью генератора НЧ ГЗ-102 и измерителя нелинейных искажений С6-7. Для снижения коэффициента гармоник рекомендуется попарный подбор транзисторов VT2, VT3 и VT4, VT5 с одинаковыми коэффициентами передачи тока h21Э.