7485 подписчиков

Симметричный усилитель мощности. Ревизия #43

10 марта 202210 мар 2022

5086

3 мин

Хочу представить усилитель мощности, разработанный мной еще в 2008 году по учебникам. Тогда автор еще только-только окончил школу, но уже что-то начинал соображать в схемотехнике усилителей.

Представленный усилитель является полностью симметричным, начиная от входа, заканчивая выходом, даже узел регулировки и стабилизации тока покоя сделан симметричным. Такой подход, был тогда выбран автором по идеологическим соображениям и под впечатлением от усилителя мощности "Ланзар".

Представленная здесь схема - это 43-ая ревизия схемы на пути к идеалу. От ревизии, к ревизии, схема чем-то улучшалась, при этом каждый раз к номеру ревизии изменялся на единицу.

Данный усилитель задумывалась как мощный и высококачественный. Усилитель обеспечивает достаточно высокие технические характеристики.

Схема усилителя довольно наворочена.

На входе применяется симметричный дифференциальный каскад (VT5, VT6 и VT6 VT10) с каскодными парами (VT2, VT8 и VT3, VT11) и токовыми зеркалами (VT1, VT7 и VT4, VT12).

Входные диф. каскады питаются от источников тока на транзисторах VT14, VT16 и VT13, VT15. Рабочий ток входного каскада - 1,5 мА.

Коррекция АЧХ усилителя используется классическая (C8 и С9). При возникновении самовозбуждения усилителя необходимо увеличивать номиналы именно этих емкостей.

Каскад усилителя напряжения построен на транзисторах VT19 и VT20, является стандартным для подобных усилителей и не представляет собой ничего особо интересного.

Транзисторы VT17 и VT18 являются датчиками температурной компенсации тока покоя. Эти транзисторы обязательно устанавливаются на общем с выходными транзисторами радиаторе. Ток покоя усилителя задается путем вращения движка подстроечного резистора R19. Оптимальное значение тока покоя: 40 - 80 мА. Большее значение тока покоя не приведет к значительному улучшению качественных характеристик усилителя, зато значительно скажется на нагреве транзисторов выходного каскада.

Выходной каскад - стандартный, не заслуживает особого внимания.

Цепи питания выходного каскада и усилителя напряжения разделены цепочкой из последовательно включенного диода и резистора (VD3, R21 и VD4, R24), сделано это для того, чтобы уменьшить пульсации питающего напряжения усилителя напряжения.

Технические характеристики схемы (получены путем моделирования схемы в Multisim):

Выходная мощность (1 кГц, +/- 80 В) = 360 Вт.

Коэффициент нелинейных искажения (100 Вт, 1 кГц) = 0.005%;
Коэффициент нелинейных искажения (300 Вт, 1 кГц) = 0.025%;
Коэффициент нелинейных искажения (100 Вт, 20 кГц) = 0.006%;
Коэффициент нелинейных искажения (300 Вт, 20 кГц) = 0.035%.

Диапазон усиливаемых частот (-1 дБ) = 2 - 115 000 Гц.

Скорость нарастания/спада выходного напряжения = 40 В/мкс.

Указанные технические характеристики схемы справедливы при следующих условиях: напряжение питания +/- 80 В, токе покоя 75 мА и нагрузке 8 Ом.

Спектрограмма выходного сигнала усилителя, сделанная при выходной мощности 1 Вт:

Спектр выходного сигнала усилителя при выходной мощности 1 Вт

Данная спектрограмма получена с использованием встроенной звуковой карты ноутбука, поэтому не отличается низким уровнем шума.

С применяемой элементной базой можно ознакомиться, заглянув в список радиоэлементов. Все детали доступны и широко распространены.

Мощностные характеристики применяемых резисторов, а также тип и номинальное напряжение применяемых конденсаторов, указаны в графе "примечание" списка радиоэлементов.

Поскольку усилитель работает в режиме AB и имеет относительно низкий КПД, необходимо обеспечить очень приличный отвод тепла от выходных транзисторов. При пассивном охлаждении площадь поверхности радиатора для одного канала усилителя должна быть не менее 3000 см2. При наличии активного охлаждения, площадь радиатора можно уменьшить в 2-4 раза.

Для питания усилителя допускается использовать любой источник питания способный обеспечить на своем выходе долговременную выходную мощность не менее 350 Вт, при напряжении питания не ниже +/- 70 В.

Собранный из исправных деталей усилитель, начинает работать сразу же после первого включения. Единственное, что необходимо сделать - настроить ток покоя выходных транзисторов с помощью подстроечного резистора R19.

Обновленная авторская печатная плата - SPA43.01: