В мире аудиотехники немаловажную роль играют компактные и эффективные усилители, способные обеспечить высокое качество звука при минимальных затратах энергии. Одним из ярких примеров такого устройства является экономичный усилитель на операционном усилителе (ОУ) К140УД1Б и транзисторах. Его ключевая особенность - синхронное (с сигналом) питание каскада на операционном усилителе изменяющимися напряжениями и применение в выходном каскаде режима "В".
- Номинальный диапазон частот: 10-50 000 Гц.
- Номинальная выходная мощность на нагрузке сопротивлением 8 Ом (при коэффициенте гармоник 0,2 %): 10 Вт.
- Номинальное входное напряжение: 1 В.
- Входное сопротивление: 5 кОм.
- Ток покоя: 5 мА.
Эти параметры делают усилитель подходящим для использования в домашних аудиосистемах, портативных устройствах.
Каскад усиления напряжения сигнала на операционном усилителе А1 (К140УД1Б) - отвечает за предварительное усиление входного сигнала. Выходной каскад на транзисторах V5-V8 - обеспечивает передачу усиленного сигнала на нагрузку 🔊. В отсутствие сигнала транзисторы V5-V8 закрыты, что обеспечивает малый ток потребления усилителем. Напряжение в точке соединения стабилитронов V3, V4 и резистора R10 равно нулю. На выводах питания операционного усилителя поддерживается номинальное напряжение, обеспечиваемое стабилизаторами на транзисторах V1, V2. При появлении сигнала на входе напряжение в точке соединения стабилитронов изменяется на величину выходного сигнала. Это позволяет операционному усилителю генерировать значительно большее напряжение сигнала по сравнению с обычным питанием.
Ключевые элементы схемы
- Стабилитроны (V3, V4): обеспечивают стабильность работы схемы, защищая от перенапряжения.
- Резистор R10: соединяет стабилитроны с выходом усилителя, ограничивая максимальное напряжение на входах операционного усилителя по постоянному току.
- Резисторы R3 и R2 (цепь ООС): определяют коэффициент усиления усилителя по формуле: К = 1 + R3/R2. Также снижают выходное сопротивление усилителя, улучшая его работу на низких частотах и стабилизируя напряжение на нагрузке.
- Транзисторы V5-V8 (выходной каскад): работают в режиме В, что обеспечивает высокую эффективность и минимальные потери мощности.
Преимущества
Экономичность: малый ток покоя (5 мА) и высокая эффективность благодаря режиму В в выходном каскаде. Устойчивость к перегрузкам: усилитель не боится перегрузок по входу и коротких замыканий в нагрузке. При перегрузке коэффициент усиления ОУ резко уменьшается, а выходной ток ограничивается резистором R6. Широкий диапазон частот: от 10 до 50 000 Гц, что покрывает весь слышимый спектр звука. Низкий коэффициент гармоник (0,2 %): обеспечивает высокое качество звука без искажений. Выход 10 ватт.
Налаживание усилителя
- Проверить постоянное напряжение на нагрузке - оно должно быть близко к нулю.
- Подобрать резистор R10:
- На время налаживания заменить R10 на переменный резистор (2,7-3,3 кОм).
- Подать на вход усилителя переменное напряжение от генератора сигналов звуковой частоты.
- Уменьшать сопротивление резистора до получения на осциллографе максимально возможного неискажённого выходного сигнала.
- Важно: не рекомендуется чрезмерно уменьшать сопротивление R10, так как это может привести к снижению устойчивости работы усилителя (переход в триггерный режим).
3. Если напряжение на выходе отличается от нуля более чем на ±0,1 В, подобрать резистор R1.
Экономичный усилитель на ОУ К140УД1Б и шести транзисторах - это отличное решение для тех, кто ценит сочетание высокой эффективности, компактности и качества звука. Благодаря синхронному питанию и режиму "В" в выходном каскаде, устройство демонстрирует отличные эксплуатационные характеристики при минимальной потребляемой мощности. Эта схема подойдёт как для опытных радиолюбителей, так и для начинающих, желающих собрать надёжный и качественный усилитель своими руками.