Радиолюбители знают, как бывает трудно выбрать схему усилителя мощности среди большого разнообразия. Предлагаемый здесь УМЗЧ разрабатывался для широкого круга радиолюбителей, имеет достойные внимания технические характеристики и обеспечивает естественное и детальное звучание. Он относительно не сложен в сборке и настройке, не требователен к деталям, устойчив и надёжен.
Схема УМЗЧ представляет из себя классическую компоновку усилителя класса AB: дифференциальный каскад → усилитель напряжения → усилитель тока (мощности), с использованием активных источников тока и тщательным расчётом режимов работы каскадов.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Режим работы выходного каскада – AB;
Напряжение питания, двухполярное, В – ±30;
Ток покоя выходного каскада, мА – 100;
Номинальное входное напряжение, мВ – 700;
Номинальная выходная мощность (4 Ом), Вт – 65;
THD при Pвых=65 Вт на частоте:
1 кГц – 0,001%;
20 кГц – 0,005%;
Неравномерность АЧХ в полосе частот 20…20000 Гц, дБ – ±0,5;
Напряжение шума и фона при замкнутом входе (max), мВ – 1;
Входное сопротивление, кОм – 68;
Выходное сопротивление, Ом – 0,04.
Входной сигнал через цепи ФВЧ C1R2 и ФНЧ R1C2 поступает на дифференциальный каскад на транзисторах VT1VT5, в эмиттерную цепь которых включён источник стабильного тока на транзисторе VT3.
В коллекторных цепях дифференциального усилителя применено токовое зеркало на транзисторах VT2VT4.
Далее сигнал следует на усилитель напряжения (УН) на транзисторе VT6 с буферной нагрузкой в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT8. Буфер в этом случае позволяет разгрузить УН и ввести компенсационную ОС, уменьшающую нелинейные искажения. Далее усиленный по напряжению сигнал поступает на выходной каскад.
Выходной каскад, собранный на транзисторах VT10…VT15, представляет собой трёхступенчатый эмиттерный повторитель.
Транзистор VT9 задаёт его ток покоя и осуществляет термокомпенсацию смещения для мощных транзисторов. Транзистор VT7 является источником стабильного тока для эмиттерного повторителя и цепи смещения на VT9.
Цепь R28C13 предохраняет УМЗЧ от самовозбуждения на высоких частотах. Цепь L1R29 повышает устойчивость усилителя при ёмкостном характере нагрузки.
Диоды VD7VD8 защищают выходные транзисторы от напряжения обратной полярности, а резисторы R26R27 повышают термостабильность режима.
Конденсатор С4 – фазокорректирующий, он обеспечивает устойчивость усилителя при охвате его общей обратной связью (ООС).
Конструкция и детали
Чертёж односторонней печатной платы, одного из каналов усилителя, из фольгированного стеклотекстолита показан на рисунке ниже.
Катушка L1 содержит 8 витков провода ПЭЛ-0,7, намотанных на оправке диаметром 10 мм
Выходные транзисторы запаиваются непосредственно на плату и вместе с ней крепятся к теплоотводу с поверхностью около 800 см^2 (в расчёте на один канал) через слюдяные прокладки. Для увеличения теплопроводности следует воспользоваться термопастой.
Транзисторы VT12VT13 также нужно устанавливать с небольшими теплоотводами площадью 10...15 см^2.
Транзистор VT9, используемый как термозависимый источник напряжения смещения, должен быть размещён рядом с корпусом одного из мощных транзисторов и иметь с ним хороший тепловой контакт. На плату подключается монтажным проводом.
Настройка
После проверки правильности монтажа вход усилителя замыкают накоротко, движок подстроечного резистора R17 устанавливают в верхнее по схеме положение и к выходу подключают осциллограф. Вместо плавких вставок (предохранителей) впаивают токоограничивающие резисторы мощностью 1...2 Вт сопротивлением 30... 50 Ом.
Подав питание, проверяют отсутствие постоянного напряжения на выходе усилителя (допустимое значение ±15 мВ) и отсутствие самовозбуждения.
Далее выпаивают защитные резисторы и устанавливают на свои места плавкие вставки. Затем подстроечным резистором R17 доводят ток покоя выходных транзисторов до 100 мА, ориентируясь по падению напряжения на резисторах R26R27, равному 20 мВ. После прогрева усилителя в течение 10 мин подстраивают ток покоя. На этом налаживание можно считать законченным.
Выбор блока питания
При выборе БП следует иметь в виду, что импульсный преобразователь в блоке, хотя и имеет меньшие габариты и вес, но является сильным источником помех в широкой полосе частот, борьба с которыми не всегда оправдана.
Поэтому часто предпочтительней использовать обычный сетевой трансформатор с выпрямителем. Трансформатор должен иметь мощность не менее 120 Вт в расчёте на один канал, это способствует меньшей «просадке» напряжения питания на максимальной мощности усилителя.
Диоды выпрямительного моста должны быть рассчитаны на прямой ток не менее 10 А, например, из отечественных можно применить КД2999А, КД2999Б. Они имеют малое падение прямого напряжения, соответственно уменьшается тепловыделение и повышается КПД блока питания в целом.
