На рис.1 представлена схема УМЗЧ общего назначения, малой мощности, с отличными характеристиками. Его легко сконфигурировать выходным каскадом для аудио приложений небольшой мощности, например, электромузыкальных инструментов.
Рис.1.Схема УМЗЧ малой мощности
Внешний вид УМЗЧ, выполненного на макетной плате, приведён на рис.2.
Рис.2.Внешний вид платы УМЗЧ малой мощности
Схемная особенность усилителя по схеме Венцеля в том, что в выходном каскаде применяется стабилизации тока покоя выходных транзисторов с помощью глубокой ООС на основе ОУ. Каждая половина операционного усилителя DA2 с соответствующим транзистором работает повторителем напряжения, поддерживая дифференциальное напряжение на эмиттерных резисторах R16 и R17 равным точному значению, установленному резисторами R10 и R11, включенным между входами ОУ. Такой метод обеспечивает очень высокую стабилизацию.
При напряжении питания 12 В, на резисторах R10 и R11 падает примерно 15 мВ, и это напряжение, усиленное операционным усилителем, устанавливает ток покоя через резисторы R16, R17 по 1 Ом равным примерно 8 мА.
Диоды VD1 и VD2 ограничивают размах выходного напряжения ОУ при выключении соответствующего транзистора.
Такой способ позволяет получить очень низкие искажения в выходном каскаде, в том числе, на высоких частотах и при наибольшей выходной мощности.
Операционные усилители
Первые два ОУ должны быть пригодны для аудио приложений. Таковым является OPA2134PA, высокоэффективный, 2-х канальный ОУ с КНИ не хуже 0.00008%, с частотой единичного усиления F1= 8МГц, с динамическим диапазоном D=120дБ, в корпусе DIP-8, и который может работать при напряжении питания до 36В. При меньших требованиях к усилителю, могут применяться MC33182, LM833 и многие другие.
Для выходного каскада, также, применяется ОУ OPA2134PA. Как и в первом случае, здесь могут применяться более простые ОУ.
Суммарный уровень гармоник THD усилителя при напряжении питания 12 В и выходной мощности в 1 Вт, не хуже 0.003%.
Транзисторы
Использование транзисторов TIP31 и TIP32 обеспечивает возможность получить необходимые параметры. Некоторые значения мощности в нагрузке и рассеиваемой на транзисторах при различном питании приведены в таблице:
THD при этом не превышает 0.08.
АЧХ усилителя
Рис.3. АЧХ УМЗЧ малой мощности
Полоса рабочих частот УМЗЧ от 2.5 Гц до 122 кГц. Практически очень несущественно зависит от характера нагрузки.
Нагрузочная х-ка
Рис.4. Нагрузочная характеристика УМЗЧ малой мощности
Усилитель не переходит в аварийный режим при коротком замыкании в цепи нагрузки.
I нагр. кз <15А и уменьшается в процессе заряда конденсатора C10.
Итог
Существуют микросхемы аудиоусилителей, работающие не хуже, чем этот УМЗЧ. Однако в предлагаемой схеме использованы детали, которые всегда есть под рукой у большинства. Усилитель стабилен, работает в широком диапазоне напряжений питания и нагрузок, условий эксплуатации, а его параметры легко изменить в соответствии с требованиями конкретного приложения.
Модель УМЗЧ малой мощности для MULTISIM-14 для исследования характеристик: https://yadi.sk/d/PqDb0Z8tx0MWpQ
Топологию печатной платы УМЗЧ можно получить по запросу.
В следующей публикации рассмотри УМЗЧ выполненный по аналогичной технологии, качественный, мощностью более 100 Вт.
Есть вопросы – задавайте.
