Site Loader

Содержание

Усилитель 10 Вт на транзисторах IRF510

Рассмотрим выходной каскад КВ-трансивера uBITX. Он построен на паре полевых транзисторов IRF510 и выдает около 10 Вт. Схема примечательна тем, что использует дешевые и доступные компоненты. Интересно, удастся ли ее повторить.

Я старался придерживаться оригинальной схемы, чтобы при модификации ее в будущем было с чем сравнить результаты. Но за неимением нескольких компонентов все же пришлось внести пару изменений. Полная версия модели для LTspice доступна здесь. Рассмотрим ее по частям.

В первой ступени мы видим усилитель с обратной связью на паре параллельно соединенных 2N3904. С параллельным включением транзисторов мы уже знакомы, благодаря заметке о JBOT. Это усилитель класса А, ток покоя каждого транзистора около 20 мА. R13 и C4 фильтруют ВЧ наводки по шине питания. L1-L3 представляет собой обычный понижающий трансформатор 4:1.

Во второй ступени пара таких же усилителей, как в первой ступени, используется по push-pull схеме.

Push-pull нам уже доводилось видеть во все том же JBOT.

Наконец, в третьей ступени у нас пара IRF510, тоже по схеме push-pull. Верхняя и нижняя части схемы похожи на последнюю ступень ранее рассмотренного усилителя 5 Вт. Основные отличия заключаются в следующем. Во-первых, эталонное напряжение 5 В берется не со стабилитрона. В своем усилителе я использовал линейный регулятор LD1085-5.0. С тем же успехом подойдет LM7805 или LM317. Во-вторых, здесь имеются обратные связи через R15 и R19. Как и в предыдущих ступенях, обратные связи выравнивают АЧХ усилителя.

Схема была собрана на плате 7x12 см таким образом:

Усилитель тестировался при питании напряжением 13.8 В. Документация к uBITX рекомендует выставить токи покоя каждого из МОП-транзисторов в 100 мА. Было решено выставить сначала 50 мА, а затем 100 мА, и сравнить результаты.

Выходная мощность при 50 мА:

Iq = 2 x 50 mA, 0 dBm input
Freq [Mhz]   Power [dBm]   Power [W]
       1.8          40.6        11.4
       3.7          40.9        12.3
       7.1          41.0        12.5
      10.1          40.8        12.0
      14.2          39.8         9.5
      18.1          38.2         6.6
      21.2          37.0         5.0
      24.9          35.8         3.8
      29.7          34.5         2.8

… и при 100 мA:

Iq = 2 x 100 mA, 0 dBm input
Freq [Mhz]   Power [dBm]   Power [W]
       1.8         40.7         11.7
       3.7         41.0         12.5
       7.1         41.2         13.1
      10.1         41.0         12.5
      14.2         40.0         10.0
      18.1         38.5          7.1
      21.2         37.5          5.6
      24.9         36.3          4.3
      29.7         35.2          3.3

Эффективность — около 55%. По входу КСВ ≤ 1.6 во всей рабочей полосе. Выходной импеданс оказался ~40 Ом. Можно повысить выходную мощность на пару ватт, раскачивая усилитель от 7 dBm. Но при этом растут IMD, поэтому прием годится только для телеграфа.

Схема была проверена в самодельном SSB-трансивере. Ею можно заменить ступени выходного каскада на 2N2219A и IRF510. Никаких дополнительных аттенюаторов или еще чего-то не требуется. Было проведено несколько пробных радиосвязей. Все они прошли без проблем. Трансивер работает, как и раньше, только выдает большую мощность.

Усилитель мне очень понравился. В качестве альтернативы IRF510 в схеме uBITX предлагаются RD15HVF1. Интересно, как усилитель будет работать с ними.

Дополнение: Широкополосный QRP усилитель на RD15HVF1

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.

Усилитель на 10 ватт

   Рассмотрим схему несложного усилителя мощности звука на 10 ватт. Предлагаемая схема УНЧ выбрана как одна из самых простых и качественных и главное — чистый класс А. Можно сказать — это доисторическая схема, поскольку была она создана в 70-е годы. Итак, начинаем сборку схемы которой свыше сорока лет!

   Транзистор VT2 можно заменить на отечественный КТ630Б, но с оригинальными деталями работает немного лучше. Выходная мощность составляет до 10 ватт. Питание двухполярное 24 вольт. Емкость входного конденсатора можно менять со значительными отклонениями в ту или иную сторону, от него зависит лишь чувствительность усилителя к определенным частотам. При увеличении емкости этого конденсатора (выше 0,1 микрофарад) усилитель более качественно будрт работать на низких частотах 

   Вся наладка сводится к установке резистором R2 половины напряжения питания на выходе УЗЧ. Усилитель не инвертирующий и имеет очень широкую полосу воспроизводимых частот, в вашем распоряжении весь слышимый спектр звука, поэтому при плохом монтаже возможно появление самовозбуждения из-за паразитных обратных связей. В этом случае положение может исправить RC-цепочка на выходе усилителя. Выходные транзисторы можно заменять на отечественные. Самые подходящие транзисторы для этой цели КТ803А, они в металлическом корпусе выпускались. Ну на крайний случай возможно использовать КТ819 или даже КТ805 (желательно в металлических корпусах, они более надежны). Полярные конденсаторы в данном 10-ти ваттном усилителе все были использованы с напряжением 50 вольт. Выходные транзисторы укреплены на теплоотводе.

   Использовать большие теплоотводы не стоит, поскольку транзисторы не так уж и сильно греются. Источник питания нужно использовать с мощностью 40-60 ватт, поскольку не нужно забывать, что данный усилитель класса А и потерь на тепло тут много. Также хочу сказать, что желательно для фильтрации питания использовать конденсаторы с большой емкостью ( от 3300 до 10.000микрофарад) от них зависит качество звучания усилителя. Схема работает даже со значительными изменениями номиналов деталей, но старайтесь их не отклонять, поскольку такие параметры усилитель выдает только при указанных в схеме номиналов. Ну и в заключении о качестве. Если учесть, что это чистый А класс, то качество лучше некуда, приятные, глубокие низкие частоты, четко слышимая средняя полоса, в высоких частотах. 


Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Схемы усилителей мощности на транзисторах, самодельные УНЧ и УМЗЧ (Страница 10)


Схема усилителя НЧ с темброблоком (25 Вт)

Описываемый стереофонический усилитель имеет следующие технические характеристики: Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом, 25 Вт, Коэффициент гармоник в полосе частот 30 Гц — 20 кГц при номинальной…

4 7844 1

Схема УМЗЧ на транзисторах с электронной защитой (20Вт)

Номинальная выходная мощность усилителя составляет 20 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и 10 Вт с нагрузкой сопротивлением 8 Ом. Для получения такой мощности на вход усилителя нужно подать сигнал амплитудой 1,2 В. Диапазон воспроизводимых частот равен…

1 6775 0

Схема мостового УМЗЧ для автомагнитолы (10Вт)

Схема самодельного мостового УМЗЧ на транзисторах и сдвоенном интегральном усилителе К548УН1А. Основные технические характеристики: УМЗЧ выполнен на сдвоенном интегральном усилителе К548УН1А (DA1) и восьми транзисторах (VT1 — VT8). Один из усилителей микросхемы (DA1.1) и транзисторы VT1 — VT4 использованы в неинвертирующем плече, другой …

2 5847 0

Схема транзисторного УМЗЧ с глубокой ООС и однополярным питанием (24Вт)

Усилитель прост и обеспечивает довольно хорошие параметры, прежде всего, за счет введения глубокой ООС. Особо следует отметить его высокую линейность на высших звуковых частотах, низкий уровень тока …

4 8748 5

Усилитель мощности без динамических искажений, схема

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке. На его вход подают сигнал звуковой частоты напряжением не менее 2 В от предварительного усилителя. Первый каскад усилителя, в котором работают транзисторы Т1 и Т2, дифференциальный. В эмиттерную цепь обоих транзисторов включены…

0 6357 0

Схема мостового транзистоного УМЗЧ для автомагнитолы (18Вт, +13В)

К особенностям описываемого УМЗЧ относится применение в нем составных транзисторов, что позволило сократить число используемых в усилителе деталей.

0 5418 0

Схема УМЗЧ с нестандартным включением ОУ (15Вт)

УМЗЧ состоит из усилителя напряжения на ОУ DA1 и усилителя тока на транзисторах VT2 — VT5. Основная особенность УМЗЧ -нестандартное включение ОУ, работающего на источник тока на транзисторе VT1. Такое включение позволяет более полно использовать напряжения питания …

2 7841 2

УМЗЧ с автоматической стабилизацией тока покоя выходных транзисторов

Достоинства предлагаемого УМЗЧ — весьма малая величина и высокая стабильность тока покоя выходных каскадов, незначительные нелинейные искажения в широкой полосе частот, некритичность к способу монтажа, номиналам используемых деталей и взаимному их расположению.

2 5834 0

Усилитель НЧ мощностью 12Вт на транзисторах КТ819 и КТ818, однополярное питание

Режим усилителя устанавливается автоматически и сохраняется даже при снижении напряжения источника питания в 4 раза. Такая некритичность к питанию достигнута применением глубоких ООС по синфазной составляющей сигнала как в предусилителе, так и в выходных каскадах.

5 8561 0

Мостовой УМЗЧ на ОУ и с полевыми транзисторами КП904 (12Вт)

Принципиальная схема усилителя мощности с МДП -транзисторами в выходном каскаде, мощность порядка 12Вт. Схема приведена на следующем рисунке. Его основные технические характеристики …

2 6555 1


Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах. Секреты звучания забытых германиевых УНЧ.

Эх, жалко пацанов — королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов… Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.

«Кремний — всему голова» — крикнут яростные члены на форумных дебатах.
«Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт» — вторят им другие, «для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои тупоголовые выводы».

На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры — тоже надо.
Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха — опять же, надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить: «Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»

На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.

Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук похож на звук ламповика.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться — не похож, абсолютно разное звучание.

Электрофон сетевой транзисторный «Вега-101-стерео» с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Однако душещипательные воспоминания о том, как звучали в конце 70-ых простенькие Веги с их примитивной схемотехникой открыли историю ожесточённой борьбы человечества с феноменом транзисторного звучания.

Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень — нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера — уже является буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ на потерю бдительности в процессе настройки схемы.

А теперь обещанные схемы.


Рис.1 Схема усилителя мощностью 1,5 Вт

Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% — 1 Вт, максимальная — 1,5Вт, чувствительность по входу — 0,2 В.
Усилитель сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 9В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.


Рис.2 Схема однотактного усилителя класса А

Схема, приведённая на Рис.2 — для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя, работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора — 150мА.


Рис.3 Схема германиевого усилителя мощностью 10 Вт

На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
При налаживании устройства подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равным половине напряжения питания.

Рис.4 Схема мощного усилителя на германиевых транзисторах

Схема более мощного усилителя приведена на Рис.4. Усилитель рассчитан на подключение электрогитары и микрофона, но может быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность — 30 Вт.
Максимальная выходная мощность — 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений — не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона — 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары — 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.


Рис.5 Схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B

На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B. При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков, намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя транзисторов — 120-150 мА.
При снижении напряжения питания на каждом плече до 30В транзисторы DTG110B без каких-либо колебаний могут быть заменены на отечественные П210А.

Именно таким путём пошёл большой поклонник «германиевого» звука, схемотехник и постоянный участник выставок «Российский Hi-End» Жан Цихисели.
Вот что он пишет про свою конструкцию германиевого УМЗЧ, являющуюся развитием темы усилителя с согласующим трансформатором (Рис.6):

Рис.6 Схема усилителя на транзисторах П-210

«Вашему вниманию представлен германиевый усилитель с выходной мощностью 60 Вт на нагрузке 8 Ом. Выходные транзисторы, используемые в усилителе, П210А, П210Ш. Полоса частот: 20-16000гц. Субъективной нехватки высоких частот практически не ощущается. При нагрузке 4 Ом усилитель выдаёт 100вт.
Согласующий трансформатор выполнен на железе Ш20 на 40. Первичная обмотка разделена на две части и содержит 480 вит.
Вторичная обмотка содержит 72 витка и мотается в два провода одновременно. Сначала наматывается 240 вит первички, затем вторичка, затем снова 240 вит первички.
Диаметр провода первички 0,355 мм, вторички 0,63 мм.
Трансформатор собирается встык (с зазором), зазор — прокладка из кабельной бумаги примерно 0,25 мм.
Резистор номиналом 120 Ом включён для гарантированного отсутствия самовозбуждения при отключённой нагрузке.
Цепочки 250 Ом + 2 по 4.7 Ом, служат для подачи начального смещения на базы выходных транзисторов. С помощью подстроечных резисторов 4,7 Ом устанавливается ток покоя 100ма. Выходные транзисторы П210 должны быть при этом практически едва тёплые.
Для точной установки нулевого потенциала резисторы 250 Ом должны быть точно подобраны. В реальной конструкции они состоят из четырёх резисторов по 1 кОм 2вт.
Для плавной установки тока покоя используются подстроечные резисторы R18, R19 типа СП5-3В 4,7 Ом 5%».

Честно говоря, я не сильно понимаю, каким образом транзисторы П210А с Uкэ max = 65 В будут нормально и надёжно работать в устройстве с напряжением питания ± 40 В. Однако есть такая схема и есть такой автор, и слов из песни не выкинешь, и не пропьёшь талант, тем более, что в материальной жизни этот усилитель существует и наверняка кого-то радует красивым и мощным германиевым звуком.
Ладно, едем дальше.

Рис.7 Усилитель мощностью 30Вт на ГТ806

Схема, представленная на Рис.7, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:

«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:

Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.

Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.

Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада 100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.

Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».

Я никогда не ставил в выходные каскады УМЗЧ высокочастотные транзисторы ГТ806, однако знаю, что при их использовании порой возникают сложности, связанные как с устойчивостью усилителя, так и с надёжностью изделия, связанной с внезапными отказами транзисторов.
Такого же мнения придерживается и Жан Цихисели, который для звуковых целей рекомендует использовать следующий ряд германиевых транзисторов (из числа отечественных): П201, П202, П203, П4, 1Т403, ГТ402, ГТ404, ГТ703, ГТ705, П213-П217, П208, П210.

 

Усилитель на транзисторах Класс А 10Вт

Уже и не помню откуда мне пришла идея собрать Унч класса А, зато четко помню как я искал эту схему. А все как было, нашел я на свалке 4 транзистора советских КТ803А в железном корпусе. Они такие были тертые, но тем не менее мультиметр показал что все четыре живые, как пользоваться мультиметром можно посмотреть тут. Ища что можно собрать на этих транзисторах, попала мне схема усилителя Класс А от J. Linsley Hood… Кто этот человек понятия я не имею, но схема рабочая и очень качественная, не смотря что отзывы о ней не лучшие и человеку этому огромное спасибо за качество и простоту…

Короче после кучки эксперементов до ума довел я одну из плат и проект бросил из-за не хватки время, а схема у меня осталась и я сейчас с вами поделюсь..

Схема усилителя Класс А на КТ803А

Используемые в схеме усилителя компоненты
C1 = 1.5мФ
C2 = 100мФ
C3 = 220мФ
C5 = 10000мФ
C7-8 = 0,1мФ

P1 = 100к
R1 = 39к
R2 = 100к
R3 = 8.2к
R4 = 2.7к
R5 = 220
R8 = 2.2к
R9 = 10

VT1 = КТ361
VT2 = КТ602БМ
VT3-4 = КТ803А

Некоторые детали, напряжение питания и ток покоя берутся из этой таблицы исходя из нагрузки, которую вы будете подключать к выходу УНЧ.

Rнагр

R6

R7

C4

C6

U пит

4

47

180

470мФ

4700мФ

18В

8

100

560

220мФ

2200мФ

27В

16

200

1,2к

220мФ

2200мФ

37В

Настройка вся сводится к выставлению на плюсовом выходе конденсатора C6 подстроечным резистором P1, половины от напряжения питания, естественно без подключенного источника сигнала и без подключенной нагрузки

Короче собирал я данный усилитель, звук был на столько насыщенный и чистый. Питал все добро от старенького трансформатора от УНЧ Радиотехника У101 вроде(время прошло 2 года как собирал), источник звука был мой пк и неоцифрованный звук компакт диска с любимыми треками моего брата, группы «Любэ».

Все кто будет повторять схему, будьте внимательны к разводке печатной платы. Помните что расположение деталей на плате играет огромное значение в качестве звука…
Удачи в повторении и побольше качественных и простых схем..
С ув. Админ-чек

Похожие материалы: Загрузка…

Собираем усилитель 500 Вт на транзисторах навесным монтажом


Каждый радиолюбитель хоть раз в жизни должен собрать усилитель мощности звуковой частоты. В этом примере как раз представлен такой образец мощность 500 Вт. Собирается эта модель быстро, буквально за 1 час. Класс усилителя — АВ, аналоговый на биполярных транзисторах. Схема построена по классическому принципу. Выходной транзистор составной, состоит из 5 штук на каждое плечо.
Применение во входном каскаде операционного усилителя с отрицательной обратной связью позволило свисти к минимуму линейные искажения.

Понадобится


Транзисторы мощности и операционный усилитель:

Остальные компоненты:

  • SC 2SC2073 Транзисторы х 2.
  • S 2SA940 Транзисторы х 2.
  • 3 0,33 / 5 Вт резисторы х 10.
  • 4.7 / 1W резисторы x 10.
  • резисторы 10/2 Вт x 2.
  • резисторы 100/1 Вт х 6.
  • резисторы 330/1 Вт х 2.
  • 10 резисторов х 1.
  • 100 резисторов х 1.
  • 1K резисторы х 1.
  • 5K6 резисторов х 2.
  • резисторы 10К х 2.
  • 47К резисторов х 1.
  • резисторы 100К х 1.
  • 33P конденсаторы х 1.
  • конденсаторы 220P x 4.
  • 680P конденсаторы х 1.
  • 0.1 мкФ конденсаторы х 1.
  • 10 мкФ / 50 В конденсаторы х 2.
  • 100 мкФ / 25 В конденсаторы х 3.
  • 10.000 мкФ / 80 В конденсаторы х 2 или х 4.
  • Диод 4148 х 2.
  • Диодный мост 35A X 1.
  • Стабилитрон 15V X 2.
  • Катушка 16 витков (медная проволока диаметром 1,5мм).
  • 50 К Потенциометры х 1.
  • Слюдяная изоляция транзисторов x 10.
  • Алюминиевый радиатор х 1.
  • Трансформатор 45 — 50 В переменного тока 2 x 30A.



Схема



Питание двуполярное — 70 Вольт.

Как сделать мощный усилитель


В радиаторе сверлим отверстия под транзисторы и нарезаем в них резьбу. Теплопроводящей пастой смазываем слюдяные прокладки с обеих сторон и раскладываем на места, где будут крепиться транзисторы.

Устанавливаем транзисторы. 5 штук одной структы на одной стороне, другой на противоположной.

Снизу под контактами изолируем радиатор клейкой лентой.

Соединяем коллекторы по каждой стороне.

Подпаиваем к базам согласующие резисторы.

Припаиваем к эмиттерам согласующие пятиваттные резисторы и присоединяем их к общему проводнику.

Из катушки 16 витков проводом 1,5 мм и резистора соберем буферную цепь и подключим ее к выходу усилителя.


Далее припаиваем управляющие транзисторы и цепи коррекции согласно схемы.


Обязательно не забудем включить в схему ВЧ конденсаторы, которые не дадут усилителю возбуждения на высоких частотах.

В дело идет операционный усилитель.

Вполне можно использовать любой другой. Далее сажаем переменный резистор на супер клей.

Продолжаем собирать схему.


Запаиваем снабберную цепь в конце.

К выходу усилителя припаиваем провода с разъемами.

Усилитель готов. Переходим к сборке блока питания. Он имеет самую что нинаесть классическую схему из диодного моста и пары мощных конденсаторов.

Трансформатор выполнен на тороидальном сердечнике.


Подключаем к усилителю динамическую готовку.

Все работает отлично. Если все собранно правильно и из исправных компонентов, то усилок в настройке не нуждается.
Перед подключение динамика следует замерить напряжение средней точки. Оно должно быть равным половине питания.

Динамик на 200 Вт. Мощности хватает с запасом, что не удается даже прибавить потенциометр на 1/3, так как диффузор начинает сильно трястись. Использование мощной акустической системы решает эти проблемы.

Смотрите видео


Усилитель 10 Ватт в классе А по мотивам J.L. Hood


Все началось как всегда очень банально, огромное желание иметь усилитель в классе А, и отсутствие энной суммы на его приобретение! В общем, бороздя просторы Сети, я наткнулся на схемку всего на 4-х транзисторах усилителя с чистом классе «А».
Мне она показалась несложной и я решил взяться за паяльник, и теперь ничуть не жалею об этом! Автор схемы — J. Linsley Hood. Первые упоминания в отечественных источниках относятся ко второй половине 70-х годов.

Усилитель не инвертирующий и имеет очень широкую полосу воспроизводимых частот, поэтому при неудачном монтаже возможно появление самовозбуждения из-за паразитных обратных связей. В этом случае положение может исправить RC-цепочка на выходе усилителя.

Схема заработала сразу, только с КТ803 не хотела потреблять больше 300 мА. Оказалось, попались то ли брак, то ли паленые, в результате заменил их на 2N3055 и все запело как положено.
VT2 поставил КТ630Б, пробовал и КТ602БМ, мне показалось, что стало играть потусклее, входные как в оригинале 2N3906.
Вся наладка сводится к установке резистором R2 половины напряжения питания на выходе УЗЧ.

Собрал это на двух «рыбках», да так до травления руки и не дошли. Единственная на мой взгляд проблема — это радиаторы.
Слава Богу, мне повезло, я раздобыл листового алюминия 1,5 мм и сделал четыре отдельных площадью около 800 см2 каждый. На стабилизированный блок питания тяма не хватило и я поставил 2 конденсатора по 10 000мкФ и 2 по 0,1 мкФ; еще мечтаю поставить между ними дроссель, а также сделать человеческий корпус.




P.S.: Не судите строго за внешний вид, это моя первая конструкция, и самое главное, что до этого я ничего подобного не собирал.
Звуком остался более чем доволен, стало ясно, что 10 Вт это много.

Схема с сайта Железный Шихман

Тема на форуме:


Собираем усилитель 10 Ватт в классе А по мотивам J.L. Hood

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

 

Веб-сайт Open Door: ЭЛЕКТРОНИКА: УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 10 ВАТТ

Транзисторы:
Tr1 BCY70 (или BC 182L или BC212L или BC214L)
Tr2 / 3/4 BFY50 / 51
Tr5 BFX88
Tr6 / 7 2N3055
Риск нестабильности, если вход не подключен; при тестировании подключите R (около 3к3).
Требуется хорошо сглаженный источник питания от 20 до 30 вольт. Пик мощность значительно превышает 10 Вт.
В таблице ниже указаны приблизительные ожидаемые напряжения. при использовании источника питания 24 В и с переменный резистор установлен, чтобы дать ток около 40 мА в выходном каскаде.
Контрольная точка Приблизительное напряжение
Тр1 (д) 12.5
Тр1 (в) 0,65
Тр2 (в) 12,5
Тр3 (в) 14,4
Тр4 (д) 13,7
Тр5 (д) 13,1
Тр5 (в) 0,6
Тр7 (в) 13,1
Для метода изготовления простых печатных плат, подобных этому один, см. здесь.
Печатная плата, медная сторона
Печатная плата, компонентная сторона
Показаны только номиналы резисторов… предполагается, что вы сможет использовать принципиальную схему для определения конденсаторы!
Силовые транзисторы Tr 6 и Tr 7 отсутствуют на самой печатной плате. но монтируется отдельно на какой-то радиатор.
Усилитель 10Вт взят от компании «Транзистор Аудио и Radio Circuits »издательства Mullard (я думаю…)

Стереоусилитель звука 10 Вт с транзисторами · Один транзистор

Это Hi-Fi стереоусилитель мощностью 10 Вт, построенный на транзисторах BD237 / BD238 общего назначения и средней мощности. Предоставляется полная схема, дизайн печатной платы и симуляция LTspice.

Большинство звуковых усилителей в настоящее время построено на специальных интегральных схемах. Эти микросхемы становятся меньше, но мощность и эффективность, которые они обеспечивают, возрастают. Следующий усилитель представляет собой классическую конструкцию, построенную с общими частями и некоторыми силовыми транзисторами в выходных каскадах.Он может выдавать максимум 10 Вт на динамики с сопротивлением 4 Ом на каждом канале, когда на него подается размах сигнала 0,5 В. Входное сопротивление превышает 100 кОм. Усилитель должен питаться от регулируемого источника питания 24 В.

Выходные транзисторы должны выдерживать ток коллектора не менее 2 А и рассеивать не менее 20 Вт. Подойдут пары типа BD237 и BD238 или BD 437 и BD 438. Остальные — это транзисторы общего назначения, такие как BC547, BC171, 2N2222, S8050, 2N3904 и их дополнительные BC557, BC177, 2N2907, S8550, 2N3906 (обратите внимание на порядок выводов).Драйверы силовых транзисторов, как и они, должны быть комплементарными и иметь одинаковое усиление по току. Итак, если у вас есть измеритель hFE, рекомендуется проверить транзисторы и сопоставить их на основе hFE. Если вы не можете их измерить, следуйте маркировке hFE. Не совмещайте BC547B с BC557C, потому что они имеют разные коэффициенты усиления.

Встроенный канальный усилитель (без радиатора)

Схема канала ниже. Вам нужно построить два таких, если вы хотите стереоусилитель.

Схема усилителя (показан один канал)

А это контур компонента на печатной плате. Маркировка шелкографии сделана для транзисторов BC547 / 57/48/58, поэтому, если вы используете другие, обязательно проверьте их распиновку и установите их соответствующим образом. Я использовал в своем прототипе транзисторы S9014 / S9015 (поэтому они повернуты на 180 градусов). Размеры платы на один канал — 65 на 70 миллиметров.

Схема компонентов платы усилителя

Обратите внимание на резистор обратной связи R8 (33 кОм).Его следует измерить и сопоставить с одним из другого канала. Вы можете заменить его резистором 24 кОм, 27 кОм или 30 кОм (используйте то же самое для обоих каналов). Он играет важную роль в изменении выходной мощности. Если используется более низкое сопротивление, выходная мощность немного увеличивается. Все резисторы могут быть даже 0,125 Вт, за исключением эмиттерных резисторов 3 Вт и R10 (680), которые могут составлять 0,25 Вт, хотя я бы рекомендовал 0,5 Вт. внимание.Это силовые и сигнальные линии, идущие к силовым транзисторам и от них, которые должны должным образом выдерживать высокие токи. Они имеют ширину 1,2 мм, но если вы каким-либо образом сделаете их тоньше, нанесите на них припой. Они будут выдерживать пиковый ток более 2 А! Также перемычки должны быть выполнены из медной проволоки диаметром 0,7 — 1 мм. Поверните RV2 на максимум в сторону R11 (вправо), чтобы получить минимальный ток коллектора. На всякий случай перед первым включением схемы установите радиатор!

Вам нужно будет произвести некоторые измерения и настройки.Регулировка RV1 является обязательной, а RV2 — необязательной для нормальной работы усилителя. RV2 необходимо повернуть вправо.

Выполните следующие настройки для каждого канала. Есть два предустановленных резистора, которые управляют напряжением коллектора постоянного тока (RV1) и током покоя коллектора (RV2) силовых транзисторов. Установите перемычку на вход, подключите динамик на 4 Ом и подайте питание на схему. С помощью вольтметра, подключенного между коллекторами транзисторов и землей, настроить RV1 (200…250 k), пока вы не увидите половину напряжения питания на вашем счетчике (то есть 12 В для источника питания 24 В). Теперь измерьте полный ток, потребляемый усилителем (включите его последовательно с амперметром). Настраивайте RV2 (2,2 кОм), пока ваш амперметр не покажет около 15-40 мА. Будьте осторожны, потому что ток быстро меняется между микроамперами и усилителями при повороте пресета (вот почему на этом этапе вам нужен радиатор). Усилитель неплохо работает с минимальным током покоя (работа класса B), так что вы можете оставить RV2 повернутым вправо.Коллекторный ток достигает нескольких десятков мА, когда курсор RV2 находится близко к середине. Перепроверьте напряжение коллектора и при необходимости отрегулируйте его с помощью RV1 (200 … 250 кОм). Если вы не можете достичь половины напряжения питания, замените R2 резистором 100–220 кОм. Повторите для другого канала. Вот и все.

Радиатор должен иметь площадь не менее 80 кв. См. Транзисторов Q3 (BC547) нет только потому, что не было лучшего места (маленькие транзисторы на краю печатной платы между силовыми).Они должны быть термически связаны с радиатором, чтобы обеспечить надлежащую отрицательную обратную связь при повышении температуры. Радиатор каждого канала должен быть общим для всех трех транзисторов (Q3, Q7, Q8), и нет необходимости изолировать их электрически. Только не размещайте оба канала транзистора на одном радиаторе! Радиатор может нести напряжение коллектора силовых транзисторов.

Моделирование

SPICE доказывает среднюю выходную мощность 10 Вт при входном сигнале 500 мВпик-пик.

Моделирование выходной мощности усилителя (зеленая кривая) vs.уровень напряжения входного сигнала (синяя кривая)

Если вы внимательно посмотрите фотографии моей собранной печатной платы, вы увидите несколько неправильно установленных транзисторов. Это потому, что я использовал транзисторы S9014 и S9015 с обратной схемой вывода BC547 / BC557, для которых предназначена печатная плата. В моей сборке только Q3 — это BC547.

Схема адаптирована из румынской литературы по электронике (Инженер Эмиль Мариан в Tehnium Almanah 1984, стр. 114-116 и в Схема și montaje de audiofrecvență , Editura Tehnică 1992, ISBN 973-31-0437-X, стр.108-109).

Ресурсы

Объяснение простых схем 10-ваттного усилителя

В этом посте всесторонне объясняются 3 простых в сборке схемы 10-ваттного усилителя мощности, которые могут быть построены с использованием дискретных компонентов, таких как резисторы, транзисторы и полевые МОП-транзисторы. В этих конструкциях используются полевые МОП-транзисторы — обычные IRF540 и IRF9540, которые легко доступны на рынке и относительно недороги.

Схема истинно дополнительного 10-ваттного усилителя

Первая схема на Рисунке 1 ниже изображает схемную конструкцию базового, действительно комплементарного 10-ваттного усилителя на полевых МОП-транзисторах.Это хорошо известная конфигурация, в которой входной каскад с общим эмиттером (Tr1) напрямую управляет каскадом с общим эмиттером (Tr2). Это, впоследствии, задействует пару дополнительных выходных транзисторов эмиттерного повторителя или в данном случае дополнительные выходные транзисторы истокового повторителя.

Смещение обратной связи

Из-за обратной связи, подаваемой R6 через выход усилителя (источники Tr3 и Tr4) на эмиттер Tr1, на постоянном токе имеется почти 100% отрицательная обратная связь. Это обеспечивает простое смещение выходного сигнала и примерно половину потенциала питания, поскольку все, что требуется, — это использовать резистивный делитель для смещения входа (базы Tr1) до этого уровня.R1, R2, R3 и C2 составляют цепь смещения. R1 и C2 отфильтровывают любой гул или шум, который в противном случае протекал бы по линиям питания на вход усилителя через сеть смещения.

Обычно размах выходного напряжения (и, следовательно, мощность) смещается на 1/2 напряжения питания, чтобы избежать ограничения и значительных искажений. Как мы вскоре увидим, наилучшие результаты в этой ситуации дают немного большее выходное напряжение покоя, так что схема смещается соответствующим образом.

R4 — нагрузка коллектора Tr1, и его значение составляет около 1 мА, что поддерживает ток коллектора Tr1 на разумном уровне. Основная нагрузка коллектора Tr2 — это R7, и R8 также включен в нагрузку коллектора Tr2. R8 регулирует ток смещения покоя через выходные транзисторы и настроен на потребление общего тока покоя около 30 мА.

Хотя было бы нормально использовать транзистор или диоды для цепи смещения, чтобы включить температурную компенсацию, если бы для выходных транзисторов использовались биполярные устройства.Здесь в этом нет необходимости, потому что два выходных полевых МОП-транзистора имеют отрицательный температурный коэффициент и, следовательно, в конечном итоге приведут к небольшому снижению выходного тока покоя при их перегреве во время работы.

Таким образом, нет опасности теплового разгона, и нет необходимости в регулировании температуры, потому что небольшое уменьшение выходного тока смещения, которое происходит при нагревании выходных полевых МОП-транзисторов, не имеет ощутимого эффекта.

МОП-транзисторы и биполярные транзисторы

По сравнению с биполярными устройствами в аналогичной схеме, одним из недостатков МОП-транзисторов, используемых в такой конструкции, является их пониженная эффективность.Входное напряжение на базе транзистора вызывает примерно одинаковое изменение выходного напряжения на эмиттере при использовании в конфигурации эмиттерного повторителя, а падение напряжения между выводами базы и эмиттера BJT составляет всего примерно 0,65 вольт.

Коэффициент усиления по напряжению не совсем единица, но обычно он составляет около 0,98, что достаточно для высокого КПД в такой схеме, как эта, с размахом выходного напряжения, который не слишком далеко от уровня напряжения питания, когда усилитель полностью загружен. питание.

Устройство MOSFET, в отличие от BJT, имеет пороговое напряжение затвора, которое несколько выше, чем соответствующее напряжение в устройстве BJT, что приводит к уменьшенному сдвигу выходного напряжения. При этом в биполярных усилителях мощности обычно используется пара Дарлингтона или другая подобная конфигурация для каждого устройства вывода, что приводит к увеличению базового порогового напряжения в два раза.

Однако устройства MOSFET могут по-прежнему демонстрировать более низкую эффективность, поскольку им требуется большой затвор для источника напряжения, чтобы сильно смещать их в проводимость, в то время как биполярное устройство требует только немного большее напряжение базы-эмиттера, чем его базовое пороговое напряжение, чтобы достичь эквивалентной степени. проводимости.

При использовании в режиме повторителя истока, полевой МОП-транзистор обеспечивает усиление напряжения значительно меньше единицы, а падение напряжения между затвором и истоком становится больше по мере увеличения выходного тока.

Использование начальной загрузки

Подход начальной загрузки — один из методов уменьшения этой проблемы, и C5 и D1 предлагают начальную загрузку в этой архитектуре. D1 позволяет току течь через R7, R8 и Tr2, когда цепь простаивает, следовательно, он оказывает минимальное влияние на цепь.C5 связывает приращение напряжения с переходом D1 и R7, как только выход становится положительным.

Следовательно, напряжение питания каскада драйвера идеально увеличивается на величину, эквивалентную изменению выходного напряжения при положительных выходных сигналах (за вычетом падения напряжения D1 примерно на 0,5 В).

Сигнал начальной загрузки должен быть изолирован от положительного напряжения питания, поэтому необходимо добавить D1. Резистор на месте D1 является довольно стандартным для этого типа схем (который также широко используется в биполярных схемах для увеличения выходной мощности).Однако, если для D1 используется резистор, то конденсатор C5 будет иметь более низкий импеданс и должен быть конденсатором большей емкости, чтобы гарантировать лучшую производительность на более низких частотах.

Идея включения сети самонастройки состоит в том, что она позволяет Tr3 получить напряжение затвора, превышающее положительное напряжение питания. Из-за этого даже при падении напряжения на много вольт между его выводами затвора и истока он способен создавать потенциал истока, который почти эквивалентен положительному напряжению на шине.

Одним из недостатков метода самонастройки является то, что он дает желаемое воздействие только в одном наборе полупериодов, в данном случае в положительных полупериодах. Поскольку напряжение коллектора Tr2 не может точно снизиться до отрицательного напряжения питания, минимальное напряжение возбуждения, доступное для Tr4, остается 0 В или немного выше.

При самом низком напряжении затвора, немного превышающем 0 В, самое низкое напряжение источника Tr4 в ситуациях с высоким выходным током должно быть на много вольт ниже, чем это напряжение затвора.

Чтобы компенсировать это, необходимо использовать немного более высокое напряжение питания, чем обычно используется для усилителя с такой номинальной мощностью и сопротивлением нагрузки. Как указывалось ранее, выходной сигнал смещен до уровня, несколько превышающего половину напряжения питания, что необходимо, поскольку в противном случае выход будет фиксировать отрицательные пики задолго до ограничения положительных выходных пиков. Смещение выхода на несколько вольт больше, чем половина напряжения источника гарантирует почти симметричное ограничение и максимальную выходную мощность для данного напряжения питания.

КПД и усиление

При указанных настройках коэффициент усиления по напряжению усилителя примерно равен R6, деленному на R5, или примерно в 10 раз (20 дБ). Однако, изменяя значение R5, коэффициент усиления по напряжению схемы может быть отрегулирован для удовлетворения конкретных потребностей в разумных пределах. Как и в случае с любой компоновкой аудиоусилителя, эффективность может незначительно отличаться от одного образца к другому. Тем не менее, уровень искажений конструкции, по-видимому, эквивалентен уровню основных схем BJT с эффективным гармоническим искажением ниже 0.1 процент во всех диапазонах входной мощности.

Коэффициент усиления разомкнутого контура схемы (то есть напряжение в отсутствие отрицательной обратной связи) почти постоянен по всему спектру звуковых частот, поэтому при увеличении звуковых частот должно быть небольшое падение. Отсутствие в этой конструкции каких-либо деталей, обеспечивающих спад высоких частот или фазовую коррекцию, может удивить читателей, которые привыкли к подобным системам BJT.

Выходная мощность

При использовании источника питания 30 В (под нагрузкой) выходная мощность схемы обычно составляет от 6 до 7 Вт RMS на 8-омный громкоговоритель.Источник питания около 36 вольт может обеспечить большую выходную мощность примерно 10 ватт (среднеквадратичное значение), что является примерно самым высоким напряжением питания при нагрузке, которое нельзя превышать.

Стоит отметить, что устройства вывода (особенно Tr4) выделяют много тепла, поэтому их необходимо устанавливать на больших радиаторах.

Усилитель мощностью 10 Вт с квазикомплементарным каскадом полевого МОП-транзистора

Достаточно хороший усилитель на 10 Вт со среднеквадратичным значением, использующий квазикомплементарный выходной каскад полевого МОП-транзистора класса B, показан на рисунке 2.При положительном выходе транзистор истокового повторителя (Tr3) работает для управления нагрузкой, а самонастройка (обеспечиваемая D1 и C6) используется для обеспечения превосходной эффективности на положительных выходах, как в более ранних проектах.

В то время, когда выход является отрицательным, нагрузка питается от Tr3 в режиме общего источника, который, как и в более ранней схеме, обеспечивает хорошую производительность на отрицательных выходах. Tr3 сопровождается операционным усилителем, неинвертирующий вход которого соединен с выходом усилителя (источники Tr3 и Tr4).Учитывая, что сигнал реверсируется через Tr4, это приводит к 100% отрицательной обратной связи между Tr4 и 1C1.

Это приводит к единичному усилению напряжения от инвертирующего входа 1C1 к выходу усилителя, что приводит к довольно приличному совпадению с Tr3. Существует небольшое расхождение, поскольку Tr4 и 1C1 дают почти точную единицу, но коэффициент усиления по напряжению Tr3 (как описано ранее) будет существенно меньше единицы.

Однако, поскольку схема имеет значительное количество общих отрицательных обратных связей, чтобы уравновесить рассогласование и гарантировать минимальные уровни искажений, это не имеет большого фактического значения.1C1 — это тип с входным каскадом PMOS, и, как следствие, он имеет очень высокий входной импеданс, эквивалентный устройству MOSFET.

Регулировка тока покоя

В каскаде драйвера используется полевой МОП-транзистор в режиме общего источника (Tr2), причем R9 выступает в качестве нагрузки первичного коллектора, а R10 обеспечивает необходимый ток покоя смещения для выходных транзисторов. Чтобы избежать большого тока смещения на выходных транзисторах (и потенциального повреждения этих транзисторов в результате), R10 следует сначала настроить почти на нулевое сопротивление.Затем R10 можно настроить для увеличения сопротивления до тех пор, пока усилитель не потребляет ток около 30 мА.

Tr1 служит входным каскадом с общим эмиттером, который напрямую связан с Tr2, а R6 служит нагрузкой коллектора Tr1. Несмотря на то, что схемы, использующие биполярный каскад драйвера в этой базовой конструкции, могут работать без использования нагрузочного резистора для входного каскада (переход база-эмиттер задающего транзистора обеспечивает высокое, но работоспособное сопротивление), в этой схеме необходимо использовать резистор.Входное сопротивление полевого МОП-транзистора слишком велико для питания биполярного транзистора с приемлемым сопротивлением нагрузки коллектора.

По сути, входной импеданс полевого МОП-транзистора настолько высок, что, если R6, Tr1 не используются, будет иметь тенденцию заряжать входную емкость Tr2, которая затем останется заряженной, поскольку нет внешнего канала разряда и сопротивление затвора Tr2 к истоку равно слишком высоко, чтобы его создать. Тогда Tr2 включится, выходное напряжение усилителя упадет почти до нуля, в результате чего схема перейдет в режим фиксации в этом состоянии.При создании схемы драйвера для каскада MOSFET необходимо помнить об этом.

R8 подключает эмиттер к выходу усилителя, что приводит к 100-процентной отрицательной обратной связи и единичному усилению напряжения на постоянном токе. Цепь смещения состоит из R2 — R4 для смещения усилителя, а R2 вместе с C2 устраняет гудение или другие паразитные помехи на линиях питания, которые не попадают на вход усилителя через цепь смещения. R7 и C5 устраняют часть обратной связи усилителя на звуковых частотах, что приводит к увеличению напряжения примерно в 20 раз (26 дБ).

Коэффициент усиления по напряжению усилителя можно регулировать, изменяя значение R7, где R8, деленное на R7, приблизительно соответствует коэффициенту усиления по напряжению. C4 помогает стабилизации, снижая высокочастотную характеристику схемы до определенного уровня. C4 вполне может быть ненужным при хорошо спроектированной архитектуре схемы, однако все же может быть рекомендовано использовать C4 для обеспечения минимальной возможности радиочастотных помех выходу.

Схема обычно дает среднеквадратичную мощность 10 Вт на громкоговоритель на 8 Ом при входном источнике питания 32 В.Это обеспечивает общее гармоническое искажение всего около 0,1 процента на большинстве выходных уровней. Однако он значительно увеличивается непосредственно перед обрезкой. Схема требует приблизительно 450 мВ RMS на входе для достижения пиковой мощности, в то время как входное сопротивление составляет около 60 кОм.

Напряжение питания никогда не должно быть выше 36 вольт, так как это абсолютный максимум питания CA3140 при использовании в положении 1C1. Если необходимо обеспечить полную выходную мощность схемы, ток питания при пиковых выходных параметрах составляет примерно 600 мА.Источник питания должен обеспечивать этот ток и поддерживать выходное напряжение 32 вольт. На самом деле это означает, что в нестабилизированной цепи необходимо использовать либо стабилизированный источник питания, либо сетевой трансформатор с адекватным номинальным значением вторичного тока (трансформатор 24 В, 1,5 А, сопровождаемый мостовым выпрямителем и фильтром 3300 мкФ). конденсатор рекомендуется).

Оба транзистора Tr3 и Tr4 будут рассеивать значительную мощность на высоких уровнях выходной мощности, поэтому их следует устанавливать на больших радиаторах.

Альтернативная схема усилителя мощностью 10 Вт

Фактически, существует множество способов сделать квазикомплементарный выходной каскад полевого МОП-транзистора, и схема на Рисунке 3 ниже показывает один из них. В нем используется механизм, совершенно идентичный тому, который использовался в более старых биполярных квазикомплементарных схемах. В верхней части выходного каскада часто использовался каскад с эмиттерным повторителем Дарлингтона с парой усилителей с общим эмиттером со 100-процентной отрицательной обратной связью в нижней половине.

Эмиттерный повторитель на паре Дарлингтона работает без инверсии фазы и обеспечивает усиление по напряжению примерно на единицу. Чистого фазового сдвига нет, поскольку два усилителя эмиттерного повторителя по отдельности создают инверсию фазы. Они эффективно дают коэффициент усиления по напряжению, равный единице, в результате высокой степени обратной связи. Следовательно, этот подход дает довольно хорошие и симметричные результаты, даже несмотря на то, что настоящие дополнительные конфигурации теперь возможны и широко используются.

Tr4 по существу заменяет каскад эмиттерного повторителя Дарлингтона в этой схеме, Tr5 / 6 является выходным транзистором с общим истоком, а Tr3 является дополнительным транзистором с общим эмиттером для Tr5 / 6.R6 служит нагрузкой коллектора Tr3, и получить 100-процентную отрицательную обратную связь так же просто, как подключить эмиттер Tr3 к выходу усилителя.

Недостаток использования полевых МОП-транзисторов

Одним из недостатков этой конфигурации с полевым МОП-транзистором является то, что пороговое напряжение полевого МОП-транзистора больше, чем у биполярного транзистора, что требует очень большого напряжения затвор-исток, чтобы надежно вставить полевой МОП-транзистор в сеть. режим. Tr3 используется для генерации напряжения затвора для Tr5-6 с выхода усилителя.Чтобы полностью отключить выход усилителя, Tr5-6 должен иметь очень большое напряжение затвор-исток, чтобы он сильно смещался, однако, поскольку выход усилителя переключается более отрицательно, самое высокое значение затвора-истока, которое Tr5-6 может достигать уменьшений.

Это делает общий КПД усилителя обычным.

Решение

Одно решение для смягчения этой проблемы, и то, которое реализовано в этой схеме, состоит в том, чтобы объединить пару устройств MOSFET параллельно через общую позицию источника выходного каскада.Это снижает напряжение смещения затвора, необходимое для определенного выходного тока, повышая эффективность, позволяя размаху выходного напряжения максимально приближаться к отрицательному напряжению шины питания.

Остающаяся конфигурация схемы является базовой, где Tr1 и Tr2 служат основой для каскада с общим эмиттером Дарлингтона. R5 используется для установления необходимого тока через выходные транзисторы в состоянии покоя, а D1 и C3 обеспечивают самонастройку, позволяя Tr4 работать с максимальной эффективностью.

Источник питания

Схема обеспечивает эффективность, аналогичную показанной на Рисунке 2, при напряжении питания приблизительно 36 вольт, хотя и с несколько уменьшенным усилением и входным сопротивлением. Для максимальной выходной мощности на входе может потребоваться среднеквадратичное значение чуть более 500 мВ, а входное сопротивление составляет около 15 кОм.

Еще одна простая конструкция усилителя мощностью 10 Вт

R1 и R2 используются для смещения устройства для получения наилучшего уровня выходного напряжения покоя и отрицательной обратной связи, что улучшает характеристики воспроизведения выходного сигнала.D1 и C4 — это компоненты, обеспечивающие загрузочную обвязку, которые позволяют напряжению управления затвором на Q3 превышать положительное напряжение питания, повышая эффективность схемы. Нагрузкой основного коллектора Q2 является R3, в то время как PR1 используется для обеспечения смещения покоя на выходных транзисторах, что приводит к потребляемому току покоя около 25 мА.

Поскольку полевые МОП-транзисторы не подвержены тепловому разгоне, схема термокомпенсации в этой конструкции совершенно не нужна. В действительности, когда выходные полевые МОП-транзисторы нагреваются, ток покоя смещения значительно падает, хотя и не настолько, чтобы вызывать существенные перекрестные искажения.

C1 — это компонент развязки питания, тогда как C2 и C5 предлагают блокировку постоянного тока на входе и выходе соответственно. C3 способствует стабильности схемы за счет ослабления высоких частот. Несмотря на то, что ток в каскаде драйвера составляет всего около 1 мА, этого должно быть достаточно, потому что полевые МОП-транзисторы имеют исключительно высокое входное сопротивление и не используют значительного входного тока. Это одно из их основных преимуществ по сравнению с BJT.

Одним из недостатков этой схемы усилителя является ее более низкая эффективность из-за более высоких пороговых напряжений и более высокое сопротивление полевых МОП-транзисторов по сравнению с биполярными устройствами.Тем не менее, при напряжении питания около 33 В или около того схема может обеспечить выходную мощность 10 Вт (среднеквадратичное значение) (при потребляемом токе примерно до 600 мА). Для пиковой мощности требуется входная мощность около 500 мВ (среднеквадратичное значение).

Принципиальная схема усилителя звука мощностью 10 Вт с ОУ и силовыми транзисторами

Усилители являются основой аналоговой электроники. Они широко используются в электронной промышленности. Усилители используются почти во всех приложениях, связанных со звуком.

Усилитель мощности входит в состав звуковой электроники. Он разработан для максимального увеличения мощности заданного входного сигнала. В звуковой электронике операционный усилитель увеличивает напряжение сигнала, но не может обеспечить ток, необходимый для управления нагрузкой.

В этом уроке мы построим усилитель 10 Вт с подключенным к нему динамиком с импедансом 8 Ом. Мы будем использовать операционный усилитель и два дополнительных силовых транзистора, чтобы обеспечить выходную мощность 10 Вт на выходной нагрузке

.

Топология конструкции для усилителей

В цепной системе усилителя усилитель мощности используется на последнем или последнем этапе перед нагрузкой.Как правило, система усилителя звука использует топологию ниже, показанную на блок-схеме

.

Как вы можете видеть на приведенной выше блок-схеме, усилитель мощности — это последний каскад, который напрямую подключен к нагрузке. Как правило, перед усилителем мощности сигнал корректируется с помощью предварительных усилителей и усилителей управления напряжением. Кроме того, в некоторых случаях, когда требуется регулировка тембра, схема регулировки тембра добавляется перед усилителем мощности.

Знай свою нагрузку

В случае системы аудиоусилителя нагрузка и управляемая нагрузка усилителя являются важными аспектами в конструкции.Основная нагрузка усилителя мощности — громкоговоритель . Выход усилителя мощности зависит от импеданса нагрузки, поэтому подключение неправильной нагрузки может поставить под угрозу эффективность усилителя мощности, а также его стабильность.

Громкоговоритель — это огромная нагрузка, которая действует как индуктивная и резистивная нагрузка. Усилитель мощности обеспечивает выход переменного тока, поэтому сопротивление динамика является критическим фактором для правильной передачи мощности.

Импеданс — это эффективное сопротивление электронной схемы или компонента для переменного тока, которое возникает в результате комбинированных эффектов, связанных с омическим сопротивлением и реактивным сопротивлением.

В аудиоэлектронике доступны разные типы громкоговорителей разной мощности с разным сопротивлением. Импеданс динамика можно лучше понять, используя соотношение между потоком воды внутри трубы. Просто представьте громкоговоритель как водопроводную трубу, вода, протекающая по трубе, является переменным звуковым сигналом. Теперь, если труба стала больше в диаметре, вода будет легко течь по трубе, объем воды будет больше, а если мы уменьшим диаметр, тем меньше воды будет течь по трубе, поэтому объем воды будет ниже.Диаметр — это эффект, создаваемый омическим сопротивлением и реактивным сопротивлением. Если диаметр трубы станет больше, импеданс будет низким, поэтому динамик сможет получить большую мощность, а усилитель обеспечит более высокий сценарий передачи мощности, а если сопротивление станет высоким, то усилитель будет обеспечивать динамик меньшей мощностью.

Существуют различные варианты, а также различные сегменты динамиков, доступных на рынке, как правило, с сопротивлением 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом и 32 Ом, из которых громкоговорители на 4 и 8 Ом широко доступны по низким ценам.Кроме того, мы должны понимать, что усилитель мощностью 5 Вт, 6 Вт или 10 Вт или даже больше является среднеквадратичной мощностью, подаваемой усилителем на конкретную нагрузку в непрерывном режиме.

Итак, мы должны быть осторожны с рейтингом динамика, рейтингом усилителя, эффективностью динамика и импедансом.

Необходимые компоненты

Для построения схемы усилителя 10 Вт нам понадобятся следующие компоненты:

  1. Плата Vero (может использоваться любой желающий с точками или подключениями)
  2. Паяльник
  3. Проволока для припоя
  4. Кусачки и инструмент для зачистки проводов
  5. Провода
  6. Алюминиевый радиатор
  7. Источник питания 12V Rail to Rail с шиной питания + 12V GND -12V
  8. 8 Ом, 10 Вт динамик
  9. 2шт 4.Резистор 7к 1/4 ом Вт
  10. 2шт 200R Резистор 1/2 th Вт
  11. 1шт 47к резистор
  12. Конденсатор 10 пФ 1шт
  13. резистор 3.2к
  14. .82uF конденсатор
  15. TIP127 Транзистор
  16. TIP122 Транзистор
  17. LF351 IC с 8-контактным основанием IC

Схема усилителя звука мощностью 10 Вт и объяснение

Схема для 10-ваттного усилителя довольно проста, LF351 усиливает напряжение сигнала, а два силовых транзистора обеспечивают необходимое усиление мощности.Питание напрямую от источника питания поступает на громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом через два транзистора. Поскольку синусоидальная волна меняет полярность, TIP127 обеспечивает усиление мощности на положительном пике, а TIP 122 обеспечивает усиление мощности на отрицательных пиковых сигналах.

В этой схеме TIP122 и TIP 127 являются двумя основными компонентами. Эти два транзистора представляют собой идентичную пару с поддерживающим напряжением коллектор-эмиттер 100 В при 100 мА. Обе ИС обеспечивают высокий коэффициент усиления по постоянному току — обычно hFE = 2500.

На изображении выше показан корпус TO-220B , оба транзистора доступны в этом корпусе. Этот пакет необходим для идеальной теплопередачи и его можно использовать с радиатором. Эти транзисторы смещены с помощью резисторов 200R. Усиленный выход берется с коллекторного перехода TIP122 и TIP127.

Тестирование цепи усилителя мощностью 10 Вт

Мы использовали инструменты моделирования Proteus для проверки выхода схемы; мы измерили выходной сигнал в виртуальном осциллографе.Вы можете проверить полное демонстрационное видео , приведенное ниже

Мы запитываем схему с помощью +/- 12 В, и на вход подается синусоидальный сигнал. Осциллограф подключается к выходу с нагрузкой 8 Ом на канал A (желтый), а входной сигнал подключается к каналу B (синий).

Мы можем видеть разницу выходного сигнала между входным сигналом и усиленным выходом в видео, приведенном ниже.

Кроме того, мы проверили выходную мощность. Мощность усилителя сильно зависит от нескольких факторов, как обсуждалось ранее.Это сильно зависит от импеданса динамика, эффективности динамика, эффективности усилителя, топологии конструкции, общих гармонических искажений и т. Д. Мы не могли рассмотреть или рассчитать все возможные факторы, которые создают зависимости в мощности усилителя. Реальная схема отличается от моделирования, потому что при проверке или тестировании выходных данных необходимо учитывать множество факторов.

Расчет мощности усилителя

Мы использовали простую формулу для расчета мощности усилителя

  Мощность усилителя = В  2  / R  

Мы подключили мультиметр переменного тока к выходу.Напряжение переменного тока, отображаемое на мультиметре, представляет собой размах переменного напряжения. Мы обеспечили очень низкочастотный синусоидальный сигнал немногим 25-50 Гц. Как и в случае с низкой частотой, усилитель будет подавать больший ток на нагрузку, и мультиметр сможет правильно определять напряжение переменного тока.

Мультиметр показал + 8,90 В переменного тока. Итак, по формуле выходная мощность усилителя мощности при нагрузке 8 Ом составляет

  Мощность усилителя = 8,90  2 /8 
  Мощность усилителя = 9. (приблизительно 10 Вт)  

Что следует помнить при создании усилителя мощностью 10 Вт
  • Силовые транзисторы должны быть правильно подключены к радиатору. Радиатор большего размера обеспечивает лучший результат. Также,
  • Для лучшего результата рекомендуется использовать конденсаторы коробчатого типа, рассчитанные на аудиосистему.
  • Постарайтесь сделать предварительный усилитель до коллекторного перехода силового транзистора и конечной выходной дорожки как можно короче. Это уменьшит шумовую связь на выходе.Также,
  • Попробуйте использовать динамик с более высоким КПД на 8 Ом для работы с этим усилителем мощности.

Проверьте демонстрацию Видео ниже для этой системы усилителя 10 Вт

Усилитель звука мощностью 10 Вт — Инженерные проекты

Драйвер-усилитель усиливает слабый электрический сигнал от микрофона и делает его пригодным для усиления мощности. Таким образом, усилитель, который используется перед усилителем мощности, называется усилителем драйвера. Как и все усилители, драйвер усилителя также является каскадным усилителем.Таким образом, путем каскадного включения нескольких каскадов усилителей создается проектный 10-ваттный усилитель звука.

Описание схемы 10-ваттного усилителя звука

Проекты, показанные на рисунке 1, представляют собой 10-ваттный звуковой усилитель, который в основном представляет собой комбинацию различных усилителей, то есть предварительного усилителя, усилителя драйвера и двухтактного усилителя. Здесь в проекте «10-ваттный усилитель звука» транзистор T 1 выступает в качестве предварительного усилителя, T 2 — в качестве задающего усилителя, а транзисторы T 3 с T 4 — в качестве двухтактного усилителя.

Выход микрофона подается на базу транзистора T 1 (предусилитель) через конденсатор связи C 1 . Выход транзистора Т 1 доступен на коллекторе, который используется для управления усилителем драйвера. Усилитель драйвера усиливает слабый сигнал и делает его пригодным для усиления мощности. Выход задающего усилителя подается на базу двухтактного усилителя (Т 3 и Т 4 ). Выход двухтактного усилителя (транзисторы Т 3 и Т 4 ) снят с эмиттера через 1 резистор (резисторы R 7 и R 8 ).Выходной сигнал подается на динамик через разделительный конденсатор C 5 . Резистор R 9 — это резистор обратной связи, который подключен к базе транзистора T 4 .

Аналогично, другая цепь обратной связи спроектирована с использованием резистора R 5 и конденсатора C 4 , который подключен к эмиттеру транзистора предварительного усилителя T 1 . Когда на схему подается напряжение питания 22 В, на выходе получается мощность 10 Вт, которая изменяется в зависимости от напряжения питания.Поскольку напряжение питания низкое, мощность, получаемая на выходе, также становится меньше.

Схема печатной платы:

Схема печатной платы 10-ваттного аудиоусилителя разработана с использованием Proteus 8.1. Фактический размер Схема печатной платы со стороны пайки и со стороны компонентов показана ниже.

Рисунок 2: Плата под пайку

Рисунок 3: Плата со стороны компонентов

ПРИМЕЧАНИЕ: Радиатор необходим из-за проблемы с нагревом усилителя мощности на стадии. Поэтому правильное нагревание должно быть подключено к транзисторам Т 3 и Т 4 .

Рисунок 4: Авторский прототип усилителя звука мощностью 10 Вт

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ 10-ВАТТНОГО АУДИОУСИЛИТЕЛЯ

Резисторы (все ¼ Вт, ± 5% углерода)
R 1 = 390 кОм

R 2 = 120 кОм

R 3 , R 4 = 39 кОм

R 5 = 3,3 кОм

R 6 = 15 Ом

R 7 , R 8 = 1 Ом

R 9 = 560 кОм

Конденсаторы
C 1 = 220 пФ (керамический диск)

C 2 = 220 мкФ / 16 В (электролитические конденсаторы)

C 3 = 22 мкФ / 10 В (электролитические конденсаторы)

С 4 = 2.2 нФ (керамический диск)

C 5 = 1000 мкФ / 16 В (электролитические конденсаторы)

Полупроводники
T 1 = BEL548 (транзистор NPN)

T 2 = BE188 (транзистор PNP)

T 3 = AC187 (транзистор NPN)

T 4 = AC188 (транзистор PNP)

Разное
LS 1 = Динамик

Различные другие схемы усилителя мощности размещены в bestengineerngprojects.com

  1. Аудиоусилитель мощностью 3 Вт с использованием пары AC187 и AC188
  2. Аудиоусилитель мощностью 7 Вт с использованием TBA810
  3. Схема стереоусилителя 8 + 8 Вт с графическим эквалайзером
  4. Усилитель звука мощностью 20 Вт с использованием TDA2003
  5. Усилитель звука мощностью 20 Вт с TDA2020

Нравится:

Нравится Загрузка …

Простой усилитель класса A

Простой усилитель класса A
The Audio Pages
Elliott Sound Products Простой усилитель класса A

На основе оригинальной статьи Джона Линсли-Гуда


Основной индекс Указатель статей Сайт усилителя класса A

Авторские права на эту статью являются собственностью Mr.Linsley Hood и Electronics World (ранее Wireless World). Он перепечатан здесь как услуга для читателей, и ESP не претендует на какие-либо права интеллектуальной собственности, за исключением редакционных комментариев. Он воспроизводится с использованием оригинального текста (или того количества, которое мне удалось получить), а описания принадлежат автору (за исключением примечаний редактора).

Следует отметить, что статья была первоначально опубликована где-то в 1969 году, и что транзисторы в настоящее время устарели. Большая часть описательного текста больше не подходит для новых разработок, и комментарии по усилителям класса AB могут не применяться сегодня.

Оригинальные статьи Джона Линсли Гуда и другие материалы можно найти на сайте усилителя класса A (TCAAS).


Простой усилитель класса A

Конструкция мощностью 10 Вт, дающая субъективно лучшие результаты, чем транзисторные усилители класса B

от J. L. Linsley Hood, M.I.E.E.

* Примечания редактора Рода Эллиотта

За последние несколько лет был опубликован ряд превосходных разработок домашних усилителей звука.Однако некоторые из этих конструкций в настоящее время устаревают из-за изменений в доступности компонентов, а другие предназначены для обеспечения уровней выходной мощности, превышающих требования обычной гостиной. Кроме того, большинство дизайнов имели тенденцию быть довольно сложными.

В сложившихся обстоятельствах казалось целесообразным подумать о том, насколько простой может быть конструкция, обеспечивающая адекватную выходную мощность вместе со стандартом безупречных характеристик, и результатом этого исследования стала настоящая конструкция.


Выходная мощность и искажения

Ввиду огромной популярности лампового усилителя Mullard «5-10» оказалось, что выходная мощность 10 Вт будет достаточной для нормального использования; действительно, когда два таких усилителя используются в качестве стереопары, общий вывод звука на полной мощности может быть весьма удивительным при использовании достаточно чувствительных динамиков.

* Для сегодняшних ораторов и ожиданий это явно не так. Однако 10 Вт, вероятно, будет достаточно для твитеров в триампированной системе, и это причина публикации данной схемы.

Первоначальные стандарты гармонических искажений для звука были установлены Д. Т. Уильямсоном в серии статей, опубликованных в Wireless World в 1947 и 1949 годах; и предложенный им стандарт для общего гармонического искажения менее 0,1% при полной номинальной выходной мощности был общепринятым в качестве целевого показателя для высококачественных усилителей мощности звука. Поскольку основная проблема при проектировании ламповых усилителей звука заключается в трудности получения адекватных характеристик выходного трансформатора, и поскольку современные методы транзисторных схем позволяют проектировать усилители мощности без выходных трансформаторов, казалось возможным стремиться к несколько более высокому стандарту. , 0.Общий коэффициент гармонических искажений 05% при полной выходной мощности в диапазоне 30 Гц — 20 кГц. Это также означает, что выходная мощность будет постоянной в этом диапазоне частот.


Схема

Первой известной автору схемой усилителя, в которой использовалась конструкция бестрансформаторного транзистора, чтобы получить стандарт производительности, приближающийся к таковому у усилителя «Вильямсона», была схема, опубликованная в Wireless World в 1961 году Тоби и Динсдейлом. В нем использовался выходной каскад класса B с последовательно соединенными транзисторами с квазикомплементарной симметрией.Последующие высококачественные транзисторные усилители мощности в основном следовали принципам конструкции, изложенным в этой статье.

Основным преимуществом усилителей этого типа является то, что нормальное статическое рассеивание мощности очень мало, а общая эффективность преобразования мощности высока. К сожалению, есть также некоторые присущие им недостатки из-за внутреннего несходства в отклике двух половин двухтактной пары (если комплементарные транзисторы используются в асимметричной схеме) вместе с некоторым перекрестным искажением из-за I c / V b характеристики.Многое было сделано, особенно Бейли, чтобы свести к минимуму последнее.

Дополнительная характеристика выходного каскада класса B заключается в том, что потребность в токе выходных транзисторов увеличивается вместе с выходным сигналом, и это может снизить выходное напряжение и ухудшить сглаживание источника питания, если это не спроектировано должным образом. Кроме того, из-за увеличения тока возбуждения с выходной мощностью возможна переходная перегрузка, которая приведет выходные транзисторы в состояние теплового разгона, особенно при реактивных нагрузках, если не используется подходящая схема защиты.Эти требования объединились, чтобы увеличить сложность схемы, и хорошо спроектированный усилитель мощности класса B с низким уровнем искажений больше не является простой или недорогой конструкцией.

* Термический пробой, о котором идет речь, теперь известен как вторичный пробой, когда транзистор испытывает локальный нагрев на кремниевый кристалл. Этот эффект очень быстр и может привести к почти мгновенному разрушению транзистора. Это одна из причин того, что полевые МОП-транзисторы предпочитают многие разработчики усилителей.

Альтернативный подход к конструкции транзисторного усилителя мощности, сочетающий хорошие характеристики с простой конструкцией, заключается в использовании выходных транзисторов в конфигурации класса А. Это позволяет избежать проблем асимметрии в квазикомплементарных схемах, теплового разгона при переходной перегрузке, перекрестных искажений и зависимых от сигнала изменений в потребляемом токе источника питания. Однако он менее эффективен, чем схема класса B, и выходные транзисторы должны быть установлены на больших радиаторах.

Базовая конструкция класса A состоит из одного транзистора с подходящей коллекторной нагрузкой. использование резистора, как на рис. 1 (а), было бы практическим решением, но наилучший КПД преобразования мощности будет около 12%. Дроссель НН, как показано на рис. 1 (b), даст гораздо больший КПД, но правильно спроектированный компонент будет громоздким и дорогим и лишит многих преимуществ бестрансформаторной конструкции. Использование второго аналогичного транзистора в качестве нагрузки коллектора, как показано на рис.1 (c), было бы более удобным с точки зрения размера и стоимости, и позволило бы эффективно управлять нагрузкой в ​​двухтактном режиме, если бы входы из двух транзисторов были подходящей величины и противоположны по фазе.Это требование может быть выполнено, если транзистор драйвера подключен, как показано на рис. 2.

Этот метод подключения также отвечает одному из наиболее важных требований к усилителю с низким уровнем искажений: — что основная линейность усилителя должна быть хорошей даже при отсутствии обратной связи. Этому способствует несколько факторов. Нелинейность Ic / Vb характеристик выходных транзисторов имеет тенденцию к устранению, потому что в течение той части цикла, в которой один транзистор приближается к отсечке, другой полностью включен.Существует мера внутренней обратной связи вокруг контура Tr1 Tr2 Tr3 из-за влияния, которое характеристики базового импеданса Tr1 оказывают на выходной ток Tr3. Кроме того, задающий транзистор Tr3, который должен обеспечивать большой размах напряжения, работает в условиях, благоприятствующих низким гармоническим искажениям: — низкое выходное сопротивление нагрузки, высокое входное сопротивление.

* Потенциально стоящим усовершенствованием этой схемы является добавление резистора 0,1 Ом в цепь эмиттера Tr1.Этот применяет локальную обратную связь ко всему каскаду усиления, обеспечивая значительное уменьшение искажений. Если используется, это должен быть 5-ваттный провод с обмоткой. тип для обработки тока.

* Верхний транзистор (Tr2) работает как источник тока, выходной ток которого модулируется. Это позволяет схеме работают при примерно половине тока покоя, который потребовался бы, если бы модуляция не применялась. Необходимо выбрать значения для R1 и R2, на основе усиления Тр2.Для источника питания 40 В, если Tr2 должен иметь усиление 50 при 1 А, тогда …

(R1 + R2) = 20 В / 20 мА (базовый ток) = 1000 Ом.

Одна проблема с этим подходом заключается в том, что ток, обеспечиваемый Tr2, будет изменяться в зависимости от температуры. Читатели, желающие поэкспериментировать с этим Схема должна гарантировать, что ток проверяется при нормальной рабочей температуре (т. е. HOT). В схеме нет механизма для предотвращения теплового разгона, за исключением использования радиатора подходящего размера. В какой-то момент схема должна стабилизировать ток покоя.Если это так нет (а ток продолжает расти), значит радиатор маловат. Чтобы обеспечить срок службы транзисторов, они не должны работать при температуре выше 50 ° C, что в нормальных условиях должно быть вполне достижимым. Поскольку каждый транзистор работает на (или около) 25 Вт, теплоотвод каждого транзистора должен иметь теплоемкость около 1 ° C / Вт. Радиатор лучше (то есть большего размера) совершенно не годится вреда, и обеспечит защиту от теплового разгона.

Есть также более новая версия этого усилителя, но я не планирую ее переиздавать.Больше можно найти на Сайт усилителя класса A (TCAAS).

Коэффициент усиления разомкнутого контура схемы составляет приблизительно 600 с типичными транзисторами. Коэффициент усиления замкнутого контура определяется на частотах, достаточно высоких для того, чтобы полное сопротивление C3 было небольшим по сравнению с R4, соотношением (R3 + R4) / R4. Для значений, указанных на рис. 3, это 13. Это дает коэффициент обратной связи около 160 миллиом.

Поскольку схема имеет единичное усиление на постоянном токе, из-за включения C3 в контур обратной связи выходное напряжение Ve поддерживается на том же уровне, что и база Tr4, плюс потенциал эмиттера базы Tr4 и падение потенциала вдоль R3 из-за эмиттерного тока этого транзистора.Поскольку выходной транзистор Tr1 будет включать столько тока, сколько необходимо для снижения Ve до этого значения, резистор R2, который вместе с R1 регулирует ток коллектора Tr2, можно использовать для установки статического тока выходных каскадов усилителя. . Также будет очевидно, что Ve можно установить на любое желаемое значение небольшими корректировками R5 и R6. Оптимальная производительность будет достигнута, когда оно равно половине напряжения питания. (Полвольта или около того в любом случае будет лишь незначительно отличаться от максимальной достижимой выходной мощности и других характеристик этого усилителя, поэтому нет необходимости в большой точности при настройке.)

* Не упоминается назначение C1 (вместе с R1 и R2). Этот конденсатор обеспечивает «начальную загрузку», которая пытается поддерживать постоянное напряжение на R2. Если напряжение на резисторе остается постоянным, значит, ток через резистор должен также остаются постоянными. Если значение C1 слишком мало, исходя из самого низкого значения, производительность этой схемы будет сильно снижена. частота срабатывания и параллельное значение R1 и R2. Для работы до 20 Гц (при условии, что R1 + R2 = 1000 Ом) конденсатор должен быть не менее 220 мкФ.

Аналогично, реактивное сопротивление C1 должно быть низким по отношению к импедансу динамика (предпочтительно менее 1/2 импеданса динамика при самом низком интересующая частота — предполагается 20 Гц). Это примерно 2000 мкФ. Рекомендуется рабочее напряжение не менее 50В для всех электролитические конденсаторы, а также для оптимальной ВЧ. производительность, полиэстер емкостью 1 мкФ может использоваться параллельно с каждым электроприводом. По моему опыту это не нужен, но многие не согласятся, поэтому, если хотите, добавьте.

Повсюду используются кремниевые планарные транзисторы

, что обеспечивает хорошую термическую стабильность и низкий уровень шума.Кроме того, поскольку нет необходимости в дополнительной симметрии, все силовые каскады могут использовать транзисторы n-p-n, которые в кремнии обеспечивают лучшую производительность и низкую стоимость. Общая производительность при выходной мощности 10 Вт или на любом более низком уровне больше, чем соответствует стандартам, установленным Williamson. Графики выходной мощности и коэффициента усиления / частоты показаны на рис. 4 и 5, а соотношение между выходной мощностью и полным гармоническим искажением показано на рис. 6. Поскольку усилитель представляет собой прямую схему класса A, искажение уменьшается линейно с выходным напряжением.(Это не обязательно будет иметь место в системе класса B, если присутствует какое-либо значительное количество перекрестных искажений.) Анализ компонентов искажения на уровнях порядка 0,05% затруднен, но кажется, что остаточное искажение ниже Уровень, на котором начинается отсечение, — это преимущественно вторая гармоника.


Стабильность, выходная мощность и сопротивление нагрузки

Кремниевые планарные NPN-транзисторы в целом имеют отличные высокочастотные характеристики, что способствует очень хорошей стабильности усилителя при реактивных нагрузках.Автор еще не нашел комбинацию L и C, которая делает систему нестабильной, хотя система легко станет колебательной с индуктивной нагрузкой, если R3 шунтируется небольшим конденсатором, чтобы вызвать спад на высоких частотах.

Схема, показанная на рис. 3, может использоваться, с очень небольшими изменениями в значениях компонентов, для управления импедансом нагрузки в диапазоне 3-15 Ом. Однако выбранная выходная мощность представлена ​​различным соотношением тока / напряжения в каждом случае, и поэтому ток через выходные транзисторы и размах выходного напряжения будут разными.Размах пикового напряжения и средний выходной ток можно довольно просто вычислить из хорошо известного соотношения W = I 2 R и V = IR, где символы имеют свое обычное значение. (однако следует помнить, что расчет выходной мощности основан на среднеквадратичных значениях тока и напряжения, что они должны быть умножены на 1,41 для получения пиковых значений, и что измеренный размах напряжения представляет собой размах напряжения от пика до пика, который вдвое больше пикового значения.)

Когда эти расчеты были произведены, размах напряжения от пика до пика для мощности 10 Вт на нагрузке 15 Ом оказался равным 34.8 вольт. Поскольку два выходных транзистора имеют нижнее напряжение около 0,6 вольт каждый, источник питания должен обеспечивать минимум 36 вольт для обеспечения этого выхода. Для нагрузок 8 и 3 Ом минимальное значение h.t. напряжение в сети должно быть 27 В и 17 В соответственно. Необходимые минимальные токи — 0,9, 1,2 и 2,0 ампер. Предлагаемые значения компонентов для работы с этими импедансами нагрузки показаны в таблице 1. C3 и C1 вместе влияют на напряжение и спад мощности на низких звуковых частотах, желательно, чем показано на фиг.4 и 5.

Поскольку соответствующие напряжения питания и выходные токи приводят к рассеянию порядка 17 Вт на каждом выходном транзисторе, и поскольку нежелательно (для долговечности компонентов) допускать высокие рабочие температуры, для каждого транзистора должна быть предусмотрена соответствующая площадь радиатора. Предлагается пара отдельно установленных радиаторов с оребрением 125 мм на 100 мм (5 дюймов на 4 дюйма). К сожалению, это штраф, который должен быть уплачен за операцию класса А.Для источников питания выше 30 В Tr1 и Tr2 должны иметь значение Mj481s, а Tr3 — 2n1613.

Если выходное сопротивление предусилителя превышает несколько тысяч Ом, входной каскад усилителя модифицируется, чтобы включить простой f.e.t. Схема повторителя источника, показанная на рис. 8. Это увеличивает гармонические искажения примерно до 0,12% и поэтому (теоретически) является менее привлекательным решением, чем лучший предварительный усилитель.

Высокочастотный спад может быть получен, если необходимо, подключив небольшой конденсатор между затвором f.e.t и отрицательная (земная) линия.


Подходящие транзисторы

Было проведено несколько экспериментов, чтобы определить, в какой степени на характеристики схемы влияют тип и коэффициент усиления по току используемых транзисторов. Как и ожидалось, лучшая производительность была получена при использовании транзисторов с высоким коэффициентом усиления и когда в выходном каскаде использовалась согласованная пара. Неизвестно никакой адекватной замены для типа 2N697 / 2N1613, используемого в каскаде драйвера, но примеры этого типа транзистора от трех разных производителей использовались с явно идентичными результатами.Аналогичным образом, использование альтернативных типов входных транзисторов не привело к заметным изменениям производительности, и Texas Instruments 2N4058 полностью взаимозаменяема с Motorola 2N3906, использованной в прототипе.

Наиболее заметные изменения производительности были обнаружены в характеристиках коэффициента усиления по току пары выходных транзисторов, и для минимально возможных искажений с любой парой напряжение в точке подачи от громкоговорителя должно быть отрегулировано так, чтобы оно находилось в пределах 0,25 В. половины потенциала линии питания.

В этих экспериментах использовались транзисторы Motorola MJ480 / 481, за одним исключением, в котором были опробованы устройства Texas 2S034. Основной вывод, который можно сделать из этого, заключается в том, что тип используемого транзистора может не иметь большого значения, но что если есть различия в текущих коэффициентах усиления выходных транзисторов, необходимо использовать устройство с более высоким коэффициентом усиления. в позиции Tr1.

Когда компоненты искажения были обнаружены до начала ограничения формы сигнала, они были почти полностью из-за присутствия вторых гармоник.


Примечания по конструкции

Усилитель

Компоненты, необходимые для пары стереоусилителей мощностью 10 + 10 Вт, могут быть удобно собраны на стандартном «Lektrokit» 4 «X 4,75» s.r.b.p. штыревой плате с четырьмя силовыми транзисторами, установленными на внешних радиаторах. Если не указано иное, значения компонентов не кажутся особенно критическими, и резисторы с допуском 10%, безусловно, могут использоваться без вреда для здоровья. Однако самый низкий уровень шума будет достигнут при использовании компонентов хорошего качества и резисторов из углеродной пленки или оксида металла.

* Во всем следует использовать резисторы с металлической пленкой, так как они превосходят типы с углеродной пленкой по всем параметрам. Это обычно доступен только с допуском 1% или выше, что не вызовет никаких проблем.

Блок питания

Предлагаемая форма блока питания показана на рис. 9 (а). Поскольку потребность в токе усилителя по существу постоянна, может использоваться схема последовательного транзистора сглаживания, в которой выходное напряжение источника питания может регулироваться путем выбора входного тока базы, обеспечиваемого эмиттерным повторителем Tr2 и потенциометром VR1.Со значениями емкости накопительного конденсатора, приведенными в таблице 3, уровень пульсаций будет меньше 10 мВ при номинальном выходном токе, при условии, что коэффициент усиления по току последовательного транзистора больше 40. Для выходных токов до 2,5 А последовательно Указанные транзисторы будут подходящими при условии, что они установлены на радиаторах, соответствующих их нагрузке.

Однако при текущих уровнях, необходимых для работы 3-омной версии усилителя в качестве стереопары, одного MJ480 больше не будет достаточно, и необходимо использовать более подходящий последовательный транзистор, такой как Mullard BDY20, например, с 2N1711 в качестве Tr2 или с параллельным подключением, как показано на рис.9 (б).

Общее сопротивление в «первичной» цепи выпрямителя, включая вторичную обмотку трансформатора, должно быть не менее 0,25 Ом. Когда источник питания, с усилителем или без него, должен использоваться с радиочастотным. блока усилителя-тюнера может потребоваться добавить конденсатор 0,25 мкФ (160 В) во вторичные обмотки T1 для предотвращения переходного излучения. Указанные выпрямительные диоды представляют собой герметизированные мосты International Rectifier.

* Этот источник питания не является регулируемым, а представляет собой простой умножитель емкости.Для более полного описания лучшей схемы см. Фильтр источника питания умножителя емкости на этих страницах.

Ограничение тока
* Хотя в исходной статье об этом не упоминалось (и мне удалось на время «потерять» файл схемы), текущий ограничитель был включен. Это гарантирует, что ток через устройства вывода не превысит заданное значение, хотя я считаю, что концепция ошибочна и имеет ограниченную ценность в этом общем дизайне.

Схема выше показывает способ подключения ограничителя тока. Он не стабилизирует ток покоя (без сигнала), а только способен гарантировать, что абсолютный максимальный ток не превышает значения, определяемого потенциометром 100 Ом. Чтобы быть полезным, ток необходим стабилизатор, который обеспечит постоянство рабочего тока в режиме отсутствия сигнала независимо от температуры или напряжения питания. вариации. Информация для достижения этой цели не предоставляется.

Дополнительные примечания

Эта статья (с редакционными примечаниями) перепечатывается в качестве услуги для читателей, которым напоминаются законы об авторском праве, которые могут ограничивать права читателей на воспроизведение, коммерческое производство (и т. Д.). Представленная информация не предназначена для использования в качестве руководства для строительства, а предназначена, прежде всего, для представления интереса и может служить отправной точкой для других проектировщиков.

Первоначальному изделию уже много лет, и некоторые из упомянутых типов транзисторов заменены значительно лучшими конструкциями.Я оставляю читателям экспериментировать с типами устройств. Хотя большая часть дизайна по-прежнему актуальна для нового дизайна, я думаю, что этого усилителя может не хватать по сравнению с более поздними тенденциями дизайна. В частности, система смещения нестабильна с температурой, и дрейф постоянного тока будет очевиден. Кроме того, коэффициент усиления разомкнутого контура очень низок, поэтому обратная связь намного меньше, чем хотелось бы (хотя многие сочтут это хорошо!). Как упоминалось выше, дополнительная локальная обратная связь (0.Резистор 1 Ом в эмиттере Tr1) может уменьшить искажения разомкнутого контура, но еще больше снижает коэффициент усиления. Я предлагаю поэкспериментировать (пока я провел лишь несколько компьютерных симуляций) и буду признателен за отзывы всех, кто попробует эту схему.

Я бы также предположил, что усилитель мощности с одним источником питания на самом деле не является предложением для новых разработок (хотя DoZ использует тот же принцип), и биполярный (+/-) источник питания может быть предпочтительнее. В этом случае стабилизация постоянного тока становится серьезной проблемой, поскольку небольшие напряжения смещения постоянного тока могут оказаться катастрофой, в частности, для твитеров.

Схемы невысокого качества, но являются оригиналами с исходной WWW-страницы. Я не предлагаю их перерисовывать, так как этот дизайн предоставляется только для информации.

Автор
Джон Л. Линсли-Худ был плодовитым автором конструкции усилителей и до своей смерти в 2004 году представлял новые идеи и схемы в британском журнале Electronics World (ранее Wireless World). Его влияние на дизайн качественного звука усилителей было немало. Это не значит, что я согласен или поддерживаю все его идеи или теории, но, по крайней мере, у него хватило смелости сказать то, что он думает, и у журнала хватило смелости напечатать это тоже.См. Статью в Википедии, чтобы узнать немного об этом.



Основной индекс Указатель статей Усилитель класса A

ЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЕСЯТИ ВАТТ от SM0VPO

ЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЕСЯТИ ВАТТ от SM0VPO

ЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЕСЯТЬ ВАТТ


от Гарри Литолла — SM0VPO

Введение

Достаточно легко получить ватт или более с помощью очень простого оборудования, но получить более 5 ватт становится немного сложнее.В этой статье описывается 10-ваттный линейный усилитель, обеспечивающий мощность более 15 ватт на 50 Ом и использует дешевые пластиковые транзисторы, которые используются в оборудовании CB. Если вам не удается найти 2SC2078, поднимите крышку вашего набора CB. найти подходящую альтернативу. Транзистор генератора смещения TR4 обозначен TIP31 на принципиальной схеме, но здесь вы можете использовать практически все, что подойдет. Вы даже могли бы использовать другой 2SC2078, если бы у вас были деньги, но более практичными компонентами были бы TIP41, TIP3055, MJE3055.Все что имеет значение в том, что он пропускает до 1 А и имеет правильные базовые детали в Корпус TO220.

Схема

Усилитель имеет широкую полосу пропускания от 1,8 МГц до более 30 МГц. Требуемый уровень возбуждения составляет всего около 2-5 мВт при частоте ниже 14 МГц, увеличиваясь до 10 мВт при 30 МГц. Таким образом, вы можете сделать хорошую установку QRP CW ни с чем. побольше этого УМ и простой кварцевый генератор. Я могу достичь 12 ватт из моего, используя 10-витковую петлю вокруг моего Grid Dip Oscillator! я могу получить более 15 Вт от моего генератора сигналов Marconi, но более 12 Вт он перегружен и может быть не очень приятно смотреть на спектр анализатор.Схема была разработана так, чтобы быть максимально чистой. Вот вид готовой печатной платы (извините, фото так паршиво):

Схема изначально была разработана для моего SSB фазирующего типа. возбудителя, но его можно использовать для усиления практически любого ВЧ сигнала от 2 мВт в диапазон ВЧ. Обратите внимание, что необходим фильтр низких частот между усилитель и антенна. Это требование для ВСЕХ передатчиков.

L1 согласовывает входное сопротивление 50 Ом с входным сопротивлением 10 Ом TR1.В выход TR1 подключен через T1 к основаниям TR2 и TR3. T1 также преобразует сопротивление очень низкому входному сопротивлению этих двух транзисторов, поэтому вторичная обмотка должна быть довольно толстой проволокой.

TR2 и TR3 усиливают сигнал еще дальше, примерно до 12 Вт. Они находятся в двухтактной конфигурации, поэтому вторичный T1 и первичный T2 должны быть симметричным. T2 увеличивает выходное сопротивление до 50 Ом.

TR1, TR2 и TR3 имеют 330R и 10n между коллектором и базой. терминалы.Это необходимо для стабильности и является грубой формой нейтрализации. Без этих компонентов ступени почти наверняка будут колебаться. или генерировать ложные сигналы. Дополнительный конденсатор 180 пФ от TR2 и Коллекторы TR3 на массу (на схеме не показаны) дают усилителю еще более чистый выходной сигнал. Конденсатор 68 пФ на выходе может быть увеличивается, если вы никогда не используете полосу 30 МГц. Это тоже увеличивает стабильность и помогает сохранить низкий уровень гармоник.Мой анализатор спектра не показывать любые значимые паразитные или гармонические выходы в диапазоне от 0 до 100 МГц, когда работает при постоянной мощности 10 Вт, 14 МГц. Все ложные выходы были лучше чем -60 дБм (-70 дБс), что, как мне показалось, было довольно неплохим!

TR4 — это не что иное, как сильноточный последовательный стабилизатор постоянного напряжения. использование стабилитрона 3v3 для стабильности. Он обеспечивает напряжение смещения базы для TR2 и TR3. Термистор 1K термически соединен с луженой медью. радиатор, чтобы немного уменьшить смещение, когда PA нагревается.Подробнее о термистор позже.

Выравнивание

Для выравнивания установите потенциометр 1K0 на минимальное сопротивление, подайте питание. к клеммам «PA-12v» и «DV-12v» при одновременном контроле тока нарисованный соединением «ПА-12в». Тока не должно быть почти ничего. Увеличивайте потенциометр, пока ток не возрастет примерно до 50–100 мА. Вот и все!

Катушки

Я неизменно получаю массу писем с вопросами о катушках, которые я использовать.» Какая была относительная влажность при намотке … » и « Не понимаю, как выглядит ферритовый шарик … ». Итак чтобы ответить на ваши вопросы:

L1 — 6 + 6 витков 28 — 36 SWG провод на двух «маленьких» ферритовых бусинах. супер склеенные — бок о бок. Две обмотки соединены последовательно, чтобы сформировать одну 12-витковую катушку с центральным отводом. Два конца катушки подводятся к усилителю и земле. Центральный кран подключен к TR1 BASE через конденсатор.

L2, L3, L4 — все около 10 витков 28 — 36 провод SWG на одном феррите шарик. Если вы используете толстую проволоку, то достаточно 4-5 витков. Вы просто можете видеть одна из катушек на картинке выше (вверху). L5 — это просто ссылка на 18 SWG подается через ферритовый валик. Если у вас есть бусина с отверстием, достаточным для сделайте один или два хода, а затем обязательно добавьте несколько поворотов (это просто делает молоток побольше при разбивании яиц).

T1 — 6 витков провода 24 SWG ​​на двух больших ферритовых бусинах, склеенных друг с другом. — бок о бок, как в бинокль.Используйте для этого бусинки большего размера, я использовали две большие ферритовые вставки (диаметром 8 мм), оторванные от старой клапанной коробки IF. Вторичные цепи, которые питают пару оконечных усилителей, имеют 1 + 1 виток 18SWG. эмалированный провод. Выглядит это так:

T2 всегда доставлял людям много проблем. Всего 3 + 3 хода 18SWG на большой ферритовой плите с двумя отверстиями или даже на «Pot-core», как у меня использовал. Все работают одинаково хорошо. Вторичная обмотка — 16 витков 22 SWG. Важен не материал, а физический размер феррита.Если феррит нагревается, значит, он слишком мал. Вы можете складывать 2 или 3 Ферритовые кольца размером 1/2 дюйма поверх другого — дважды, затем поместите 2 трубки сформированы бок о бок, чтобы сформировать еще одну форму бинокулярного феррита, все удерживаются вместе с суперклеем. Вот последний T2, который я использовал, и тот, который я буду использовать продолжать использовать.

Термистор (* 1K0)

Термистор подключается между ОСНОВАНИЕМ TR4 и медным заземлением. плоскость на верхней стороне печатной платы.Его цель — снизить напряжение смещения. к TR2 и TR4, когда они немного нагреваются. Это снижает стойкость (отсутствие сигнала) ток к исходной настройке и предотвращает « тепловое отклонение » (начинается медленно). В моем случае я использовал термистор 1K0 последовательно с Резистор 330R. Резистор 330R гасит действие термистора, понижая это динамический диапазон. Термистор находится в прямом контакте с радиатор из луженой меди для силовых транзисторов.Если у вас есть проблемы с током холостого хода (нет сигнала), горячий / холодный, затем уменьшая 330R и сброс тока смещения снизит «горячий ток PA». Увеличение 330R увеличит «горячий ток PA». Постоянный ток ПА должны быть одинаковыми, независимо от того, горячие или холодные TR2 и TR3.

Строительство

Печатная плата построена на двухсторонней плате, покрытой медью, но только с одной стороны. вытравлен.Во время сборки вставляйте каждый компонент со ссылкой на наложение компонентов. Если над отверстием есть красный кружок с зеленым крестиком, тогда вывод компонента должен быть припаян как сверху, так и снизу. Если нет крест / круг, то верхняя медь должна быть немного утоплена на 3 мм. сверло для удаления меди с края отверстия. Это наглядно показано на этой картинке:

Развязочные конденсаторы в схеме несколько «схематичны».я действительно использовал первый колпачок, который попал мне в руки, и есть только два типа развязывающие конденсаторы; БОЛЬШИЕ и маленькие:

BIG — Электролитический где-то между 10 мкФ и 10 000 мкФ
малый — Керамический колпачок где-то между 1 и 330 нф

Мне посчастливилось заполучить сверхминиатюрный низковольтный электролитик в прямоугольном пластиковом корпусе.Используйте все, что есть под рукой, это все то же самое, и все значения компонентов развязки ОЧЕНЬ ГИБКИЕ. Вы заметите, что в схеме я показываю места, которые должны быть разъединены, но на настоящей доске их довольно много. Вы действительно не можете насытиться развязка. Я люблю это!

PCB

Имеется рисунок фольги печатной платы. Извините за качество, но я его нарисовал год 5BC (5 лет до компьютеров).В то время я пользовался ручками и чертежной пленкой. нарисовать все мои схемы. Загрузите пленку печатной платы для десять ватт PA (38 712 байт). Размер медной фольги 134 мм x 72 мм, но я Также есть около 1 см дополнительной границы по всему периметру платы для монтажа полная печатная плата.

Последний пункт заключается в том, что радиатор изготовлен из луженой медной пластины толщиной 0,5 мм, согнутой в L форма так, чтобы он поместился под три силовых транзистора. Я закрасил нижнюю часть буквы L красным цветом на перекрытии компонентов.Вертикальная часть L соединена с гораздо большей алюминиевый радиатор, например металлический корпус вашего передатчика.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *