В публикации из раздела УМЗЧ представлена схема и конструкция усилитель, отвечающего высоким требованиям к качеству усиливаемого сигнала. Схема имеет в своём составе интегратор для поддержания практически абсолютно нулевого постоянного напряжения на выходе и встроенную защиту акустических систем (АС), отключающих выход усилителя при наличии опасного постоянного напряжения при поломке.
Искажения данного усилителя составляют сотые доли процента, а отношение сигнал/шум достигает 100 дБА.
Публикуемая схема – дальнейшее развитие ранее представленных конструкций УМЗЧ из предыдущих статей: «Симметричный усилитель мощности» и «Мощный УМЗЧ на МОП-парах IRF640/IRF9640».
Схемотехника интегратора на ОУ для поддержки «нуля» на выходе и блок защиты АС заимствованы из журнала «Elektor Electronics» №3/2005.
Компоновка схемы представляет собой (рис. приведён ниже) два симметричных дифференциальных усилительных каскада VT5, VT11, VT6, VT12 и VT13…VT16, нагруженных на двухтактный составной эмиттерный повторитель VT18…VT21.
За «нулем» на выходе следит интегратор «DC-коррекция», а блок защиты «Защита АС» выполняет стандартные функции.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Режим работы выходного каскада – AB.
Напряжение питания – ± 25 В;
Ток покоя выходного каскада – 150 мА;
Рабочий диапазон частот – 10 Гц…30 кГц;
Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот – ±0,2 дБ;
Номинальное входное напряжение – 670 мВ (действующее);
Номинальная выходная мощность – 55 Вт;
THD при номинальной выходной мощности (55 Вт) на частоте:
1 кГц – 0,008%;
20 кГц – 0,08%.
Параметры блока защиты АС:
Задержка подключения АС к выходу УМ – 5с.;
Чувствительность к постоянному напряжению – 1800 мВ;
Время срабатывания защиты – зависит от величины DC:
при 1800 мВ – 3с.;
при 5 В – 600 мс.
при 12 В – 300 мс.
при 25 В – 100 мс.
Входной дифференциальный усилитель состоит из VT5, VT11 и VT6, VT12. Для лучшей термостабильности схемы пары транзисторов дифкаскада имеют между собой тепловой контакт (склеиваются при монтаже на печатную плату). Нагружены эти каскады на токовые зеркала VT7, VT9 и VT8, VT10.
Второй дифференциальный усилитель – каскад на транзисторах VT13, VT15 и VT14, VT16 создает основное усиление. Комбинация VT13…VT16 также формирует двухтактную раскачку током, достаточным для выходных эмиттерных повторителей.
Режимы транзисторов второго дифференциального каскада определяются резисторами R19R23R26 и R24R20R29. Режимы работы первому дифкаскаду задаются генераторами тока VT3 и VT4.
Режимы всех транзисторов усилителя фактически зависят от упомянутых генераторов тока, которые содержат в задающих цепях красные плоские светодиоды VD3, VD4 (для лучшей термостабильности также склеены с VT3, VT4) и генераторы тока на полевых транзисторах VT1, VT2. Такое схемное решение обеспечивает высокую термостабильность и независимость режимов от пульсаций и дрейфа напряжений питания.
Выходное сопротивление второго дифкаскада определяется резисторами R27, R28, которые по переменному току можно считать включёнными последовательно в цепи баз транзисторов выходного каскада VТ18, VT19. Это несколько снижает усиление, но расширяет широкополосность и уменьшает нелинейность из-за паразитных емкостей.
Начальный ток (150 мА) транзисторов выходного каскада VT20, VT21 задается подстроечным резистором R32 и термостабилизируется транзистором VT17, размещенном на одном теплоотводе с VT20, VT21.
Интегратор на ОУ DA1 компенсирует не только смещение нуля, вызванное неидеальной согласованностью элементов дифкаскадов усилителя, но и возможную разность токов баз VT5VT11/VT6VT12.
Инфразвуковой ФНЧ R5C5R1 пропускает на вход усилителя только постоянный ток, устраняя таким образом малейшую возможность зашумления звукового сигнала собственными шумами ОУ DA1.
Общая ООС R22/R25 задает усиление схемы. Устойчивость при замкнутой петле ООС обеспечивают частотно-компенсирующая цепочка R21C7, а негативное влияние емкостной нагрузки предотвращает L1R40. L1 намотана проводом диаметром 1,5 мм на оправке диаметром 10 мм и содержит 8 витков.
5-секундную задержку подключения нагрузки, необходимую для исключения щелчков при включении, создаёт схема на VT22…VT24 и реле K1, защищающая также от аномалий «нуля» на выходе и «просадок» напряжений питания.
Чертёж двухсторонней печатной платы из фольгированного стеклотекстолита показа ниже. Рисунок доступен для скачивания, а для изготовления методом ЛУТ, уже отзеркален. Кого интересуют gerber-файлы или формат DipTrace, могу выслать по запросу на почту.