Когда-то давно я увлекся радиоэлектроникой, начал повторять схемы усилителей из журнала "Радио", потом начал разрабатывать и свои. Параллельно и работал инженером, но совместить работу и хобби не получилось, поэтому инженерил в области приборостроения. В какой-то момент от хобби пришлось отказаться - родились дети, надо было кормить семью, а времена были трудные - начало 90-х. Не до хобби было простому инженеру-электронщику. И вот недавно решил тряхнуть стариной. Одни дети выросли, других кормить можно почти не в ущерб хобби, так что почему бы и нет. Но за эти годы я здорово отстал, следил за развитием отрасли лишь от случая к случаю, поэтому взялся читать тематические форумы и статьи. И вот на одном форуме натыкаюсь на довольно забавную схему симметричного усилителя мощности.
Водяными знаками было обозначено авторство, и я отправился читать первоисточник.
http://www.redcircuits.com/Page175.htm
В комментарии к схеме автор ссылался на мнение Линсли Худа о симметрии в усилительных схемах, рассказывал о том, что для проверки этой теории разработал собственную максимально простую и симметричную схему усилителя с весьма неплохими параметрами. Кому интересно - они там приведены в конце статьи, равно как и перечень элементов к схеме.
Меня же заинтересовали три момента - стабилитрон, почему применены V-MOSFET'ы, а не латералы (причём в описании статьи отдельно указывалось - не пытайтесь применить транзисторы другого типа), и, наконец, несимметричная цепь коррекции со спорными значениями сопротивления.
Для начала я отмакетировал схему в MicroCAP и убедился, что она рабочая и её параметры близки к заявленным. Тогда я списался с автором схемы (им оказался Flavio Dellepiano, достаточно известный итальянский инженер), и он мне сказал, что отказался от использования латералов, поскольку у него ушла куча времени на попытки добиться стабильности их токов покоя, и всё без толку. Я в микрокапе подставил вместо V-MOSFET'ов латералы, и обнаружил, что при токе покоя в 100-120мА напряжение между затворами составляет 250мВ. Естественно, при таком напряжении ни один исполнительный элемент (а чаще всего это биполярный транзистор или их пара) работать не будет. Даже диод при таком напряжении не откроется. Поэтому у автора и не получилась термостабилизация.
Тут я и решил, что это же челлендж. Задача стояла следующим образом - вписать в схему латералы с возможностью регулирования и термостабилизации их тока покоя. Для начала схема выглядела так:
Моделирование показало вот такие АЧХ и ФЧХ:
Также моделирование показало неплохие результаты THD:
И интермодуляционные искажения:
Ну, в общем, всё хорошо, и схема стоит того, чтобы попытаться её усовершенствовать. Для того, чтобы можно было регулировать ток покоя латералов, пришлось ввести вспомогательный каскад повторителей. К тому же он облегчил режим работы каскада усилителя напряжения, который своим высоким выходным сопротивлением был нагружен на немаленькие емкости затворов полевиков. В дальнейшем дифкаскады захотелось нагрузить токовыми зеркалами, что и было реализовано, потом (аппетит приходит во время еды) вспомогательный каскад повторителей захотелось расщепить с тем, чтобы перевести выход усилителя в режим "экономичного А" (повторители и работающие от них мосфеты до конца не закрываются практически во всем диапазоне выходных мощностей), затем эти повторители были нагружены на генераторы стабильного тока с использованием светодиодов (заодно и индикация наличия напряжений питания появилась), затем добавилось дополнительное питание усилительных каскадов, а под конец и выходные латералы были запараллелены для облегчения режимов их работы.
В итоге получилось вот что:
Пора переходить к реализации проекта в железе, и это - в продолжении.