Уникальный способ снижения искажений в усилителе на микросхеме К174УН7. Так называется видео, в котором автор рассказывает о своем способе снижения искажений путем добавления внешних выходных транзисторов, уменьшив тем самым нагрузку самой микросхемы:
Заинтересовало. Я собрал этот усилитель. Uпит = 15В, Rн=4 Ом. Действительно, коэффициент гармоник оказался довольно низким: 0,017...0,15%! В диапазоне изменения выходного напряжения от 0,2 В до начала ограничения. Для сравнения, в типовой схеме включения в этих условиях коэффициент гармоник составляет от 0,4% до 0,8%. Справедливости ради надо сказать, что Кг= 10%, при 4,5 Вт на 4 Ом и Uпит = 15В - это наихудшее значение. В моем случае, при испытании по типовой схеме, при Рmax, Кг был равен 2,5%, вершины синусоиды были немного ограничены. Кг = 0,4% на малых мощностях - это тоже не есть хорошо, даже в более простых УНЧ он бывает меньше. Это небольшое техническое отступление. Вернемся к нашему усилителю.
При всех положительный свойствах, в схеме есть недостатки:
Первый и существенный. При ограничении отрицательной полуволны синусоиды, когда VT2 входит в насыщение, начинает открываться VT1. Появляется сквозной ток, что может привести к пробою этих транзисторов, и, возможно, выходу микросхемы из строя. Это проявляется при любой нагрузке, в т.ч. и при отключенной.
Происходит это по следующей причине, посмотрим на внутреннюю схему К174УН7 и ее аналога TBA810AS:
Током базы транзистора VT17 (T15 для ТВА810AS ) управляют транзисторы VT11,VT12 (Т10, Т11). При отрицательной полуволне ток через них возрастает. В УН7-й также возрастает ток коллектора транзистора VT8. Это приводит к возрастанию тока через резисторы R17 (R11) и внешний - R3. Возрастает падение напряжения на них и на базе транзистора VT1, он открывается, не смотря на то, что VT16 (Т14) при этом закрыт. Для устранения этого эффекта в схему пришлось внести изменения:
Транзисторы VT1, VT2, диод VD1, конденсатор С6, резисторы R4-R7 предотвращают открывание транзистора VT3 (VT1 в исходной схеме) при ограничении на отрицательной полуволне сигнала.
Делитель R4, R5 задает напряжение базы VT2 на 0,6 В ниже (устанавливать при отключенном диоде VD1), чем на средней точке выходного каскада и выводе 12 микросхемы, к которым подключен его эмиттер. При снижении напряжения средней точки на 1,2 В, транзистор VT2 начинает открываться, в след за ним открывается VT1, шунтирует внутренний резистор R17 (R11) и внешний - R9 (R3 в исходной схеме), а также переход БЭ транзистора VT3 и не дает ему открываться. При меньшем, чем 1,2 В снижении напряжения средней точки и дальнейшем его повышении на положительной полуволне транзисторы VT1, VT2 закрываются и не препятствуют открыванию транзистора VT3. Диод VD1 ограничивает отрицательное напряжение на базе транзистора VT2.
Также пришлось скорректировать номиналы резисторов R9, R10 (R3, R4 в исходной схеме): падение напряжения на них должно быть в пределах 0,4...0,5 В. В моем случае R9 =100 Ом, R10 = 150 Ом. Сопротивление параллельно соединенных R9 и внутреннего R17 все же должно быть меньше, чем R10, т.к. через них протекает не только ток покоя транзистора VT16(T14), но и ток внутренних цепей микросхемы, подключенных к выводу 1.
Второй недостаток - наличие "звона" на вершинах синусоиды. Устранил подключением цепочки Цобеля C7, R8 на выходе усилителя.
Добавил ФНЧ R1, C1 с частотой среза 80 кГц, т.к. усилитель пропускает частоты до 300 кГц. Без ФНЧ на вход проходят ВЧ помехи и создают интермодуляционные искажения, а также щелчки при включении/выключении бытовых приборов.
Испытания.
Uпит = 15 В. Ток покоя Iо = 12 мА. Нагрузка - резистор С5-35 4 Ом. С1 отключен.
Прямоугольный сигнал. Длительность фронтов у генератора, с которого подавался сигнал 50 нс.
Передний фронт:
Задний фронт:
Прямоугольные импульсы F = 20 кГц, амплитуда на выходе 4 В и 1,25 В:
F = 50 кГц, амплитуда на выходе 4 В:
F = 100 кГц, амплитуда на выходе 4 В:
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц при разных Рвых, Rн = 4 Ом. Генератор сигнала - программный на телефоне Кг = 0,004% на частоте 1 кГц:
Частота 100 Гц, Рвых = 3 Вт, Rн = 4 Ом, Кг генератора 0,008% - в основном 2-я гармоника 0,007%, остальные - 0,0002...0,0007%:
Частота 10 кГц, Рвых = 4 Вт, Rн = 4 Ом, Кг генератора 0,007%: 2-я гармоника 0,0027%, 3-я - 0,0065%, 4-я - 0,0005%:
Интермодуляционные искажения:
F1 = 20 кГц, F2= 19 кГц, U2= 0.25U1, Uвых макс = 4 В.
Уровень гармоники 1 кГц относительно уровня гармоники 20 кГц составляет -83дБ.
Собран усилитель на макетной плате 40х60 мм. Работа показана в видео.
Коэффициент гармоник в зависимости от выходной мощности на частотах 100 Гц, 1 кГц и 10 кГц:
Увеличением тока покоя внешних транзисторов на 5 мА (в начале был 1 мА) удалось снизить Кг на частоте 1 кГц в два раза.
Для тех, кто захочет повторить. Усилитель собран на макетной плате 40х60 мм. Транзисторы нужно установить на П-образный радиатор высотой 50 мм - медная или алюминиевая пластина толщиной 1-1,5 мм, показан красной линией:
Еще один способ снижения искажений в УНЧ на микросхеме К174УН7: https://dzen.ru/a/aMb-Y9f1yTj8IPcV?share_to=link
Ссылка на исходную статью: Уникальный способ снижения искажений в усилителе на микросхеме К174ун7.
- Полная или частичная перепечатка статьи, без письменного разрешения автора, запрещена.