Пролог. Чтобы сразу расставить все точки над "И". Данный усилитель мощности не является чем-то особенным или прорывным, чем-то что ранее никто не делал. Данная публикация создана не с той целью, чтобы преподнести какое-то революционное открытие, а лишь для того, чтобы безвозмездно поделиться с общественностью скромной работой автора, которая кому-то тоже сможет стать полезной. В данной статье представлена очередная схема из учебника, которая сделана автором под определенную задачу - активную акустическую систему с bi-amping'ом, однако это не мешает использовать данную схему для решения любых других задач.
Название усилителя. Возможность придумать название для данного усилителя автор предоставил подписчикам сообщества Nem0 в ВК. Подписчиками сообщества было предложено достаточно много различных вариантов, среди которых однозначным лидером был вариант - "Сонет". Человек, предложивший данное название, мотивировал это тем, что сонет - это поэтическая форма, состоящая из 14 строк, как и данный усилитель, схема которого состоит из 14 транзисторов. Количество транзисторов было посчитано по фотографии, приложенной автором к посту, под которым обсуждалось название для данного усилителя. Казалось бы все хорошо: 14 строк - 14 транзисторов... если бы не одно большое "НО" - транзисторов 15... Да, на фотографии усилителя их было 14, но с обратной стороны присутствовал еще один - пятнадцатый, в SMD исполнении. Поэтому название "Сонет" само-собой отпало
Что касается других вариантов, то автору приглянулся вариант "уголок", который не был одним из самых популярных, но который предложили одновременно сразу три человека. Суть происхождения данного названия думаю объяснять не требуется - достаточно взглянуть на конструктивное исполнение платы усилителя и все становится понятно.
Автору данное название приглянулось, но было решено немного изменить предложенное название с "уголок" на "угловой"... Дело в том, что в городе, где живет автор, существует спорт-бар, который облюбовали местные любители одного известного вида спорта под названием - "литрбол". Сам автор посетителем данного заведения не является, но тем не менее решил назвать свой усилитель в честь данного замечательного заведения (в том, что оно замечательное автор не сомневается). Ну, а почему бы и нет?! :)
Выражаю свою благодарность всем тем, кто принял участие в обсуждении названия для данного усилителя!
Схема усилителя. Как было написано выше, схема не представляет из себя ничего выдающегося - очередная схема из учебника.
В описании принципа работы или назначения отдельных элементов данной схемы - необходимости нет. Подробно, о принципе работе подобных усилителей мощности, можно ознакомиться в книге Дугласа Селфа по данной теме, там есть вся необходимая информация.
По схеме необходимо пояснить лишь один момент, ведь как повелось со всеми предыдущими схемами автора, в комментариях к статье обязательно спросят: зачем нужен транзистор VT6, да еще и с диодом VD2 в эмиттере? Необходимы они для ограничения тока через транзистор VT8, чтобы данный транзистор не сгорел при клипинге (ограничении выходного напряжения), или при коротком замыкании на выходе усилителя. Надеюсь, что с этим разобрались и автору не придется в сотый раз отвечать на один и тот же надоевший вопрос.
Так же стоит упомянуть, что схема оснащена защитой от перегрузки и короткого замыкания на выходе усилителя. Другими словами, замыкание выхода данного усилителя не приведет к фатальным последствиям - пробою транзисторов выходного каскада, как это происходит со всеми усилителями не оснащенными подобной защитой (а таких усилителей, среди представленных в интернете схем - подавляющее большинство).
Технические характеристики схем усилителя мощности "Угловой". Получены путем моделирования усилителя в NI Multisim 14.
Допустимый диапазон питающих напряжения = +/- 20 ... 50 В.
При эксплуатации усилителя с нагрузкой сопротивлением 4 Ом, напряжение питания усилителя не должно превышать +/- 38 В, а при эксплуатации усилителя с нагрузкой сопротивлением 8 Ом, допускается увеличить напряжение питания усилителя вплоть до +/- 50 В.
Максимальна выходная мощность (8 Ом, +/- 45 В) = 105 Вт;
Максимальна выходная мощность (4 Ом, +/- 35 В) = 115 Вт.
Скорость нарастания вых. напряжения (с входным фильтром) = 15 В/мкс;
Скорость нарастания вых. напряжения (без входного фильтра) = 21 В/мкс;
Коэфф. нелинейных искажений (+/- 45 В, 8 Ом, 1 кГц, 0,7 - 50 Вт, ) < 0,005%;
Диапазон воспроизводимых частот (-1 дБ) = 10 - 85 000 Гц;
Диапазон воспроизводимых частот (-3 дБ) = 5 - 160 000 Гц.
Кратко резюмируя, можно сказать, что данные технические характеристики более чем достойны и их достаточно для решения почти любой задачи.
Элементная база, сборка и настройка. Все требования к элементной базе, а также возможные варианты замены радиоэлементов, прописаны в перечне используемых радиоэлементов, который находится в конце статьи.
При сборке усилителя необходимо использовать только исправные и оригинальные комплектующие, особенно это касается электролитических конденсаторов, транзисторов средней и большой мощности. Использование некачественной и/или поддельной комплектации чревато тем, что усилитель как минимум не будет соответствовать заявленным автором техническим характеристикам, а как максимум - вообще не заработает, выйдет из строй при первом же включении или при попытке снять с него более-менее значительную мощность.
Необходимости в подборе каких-либо элементов схемы - нет. При наличии время и желания, можно заморочиться и подобрать по коэффициенту усиления, пары транзисторов VT2 и VT3, VT4 и VT5. Это может быть полезным с точки зрения снижения постоянного напряжения на выходе усилителя (которое и без подбора данных транзисторов не будет превышать 50 мВ).
Правильно собранный из качественных и исправных деталей усилитель, начинает работать сразу же после первого включения. Единственное что требуется сделать - выставить ток покоя выходного каскада усилителя, значение которого должно находится в диапазоне от 40 до 80 мА. Задание величины тока покоя осуществляется путем подбора сопротивления резисторов R12 и R13 (или одного из них). Чем ниже сопротивление этих резисторов - тем выше ток покоя, и наоборот. Более подробно процесс регулировки тока покоя описан в других статьях автора. По умолчанию, при указанных в схеме транзисторах и номиналах резисторов R12 и R13, значение тока покоя будет находится в диапазоне от 10 до 50 мА (значение тока покоя по умолчанию будет отличаться в зависимости от моделей применяемых транзисторов, разброса сопротивлений резисторов).
Печатная плата усилителя. Монтаж печатной платы усилителя частично выполняется на выводных элементах, частично на элементах для поверхностного монтажа (SMD). Габариты печатной платы 81х84 мм.
Здесь стоит обратить внимание на конденсатора C4, который присутствует сразу с обоих сторон печатной платы в выводном и SMD пополнениях, сделано это ради удобства и наличия выбора. Устанавливать нужно только один из них.
Выводы на печатной плате:
+U - плюсовая шина питания усилителя;
-U - минусовая шина питания усилителя;
GND - земля блока питания усилителя и выходная земля усилителя;
OUT - сигнальный выход усилителя;
IN - сигнальный вход усилителя;
sGND - сигнальная (входная) земля усилителя.
Альтернативная версия печатной платы без SMD элементов:
Внимание! Повседневная эксплуатация усилителя мощности допускается только совместно с устройством защиты акустической системы. В качестве защиты акустической системы для данного усилителя мощности рекомендуется использовать устройство защиты - DEF 2022. Эксплуатация данного (и любого другого) усилителя без устройства защиты акустической системы - не безопасна и строго не рекомендуется. Эксплуатация усилителя без устройства защиты может привести к повреждению и выходу из строя акустической системы, подключенной к усилителю. Работа усилителя без устройств защиту допускается только при первом запуска и настройке усилителя.
Усилитель "Угловой", собранный руками других авторов:
Перечень используемых радиоэлементов:
Файлы:
Авторская печатная плата - https://disk.yandex.by/d/_splUG07Z0z6_Q
Альтернативная версия печатной платы без SMD элементов (автор - Андрей Сажин) - https://disk.yandex.ru/d/O1OsA872LgQhAw
Дата первой публикации: 11 октября 2022
Дата изменения: 2 ноября 2022