Umzch'in çıkış aşamasındaki mevcut ayna. Alexey Nikitin'in N-kanal çıkış kademeli Vasilich amplifikatörü. Amplifikatör teknik parametreleri
İtibaren
Dergi okuyucularının 1988 yılında tanıdığı bu amplifikatörün prototipi
artırılmış çıkış gücü ve çıkış aşamasının korunmasını sağlar
kısa devre. Boş modda amplifikatör çok az akım tüketir, ancak
sinyal güçlendirildiğinde dinamik önyargılı AB sınıfı moduna geçer.
Amplifikatör
Diyagramı şekilde gösterilen güç, birçok yönden anımsatıyor
Bu makalenin yazarı tarafından daha önce dergide yayınlanmıştı, ancak yenisi çok daha fazla
daha güçlü. Besleme voltajının arttırılması aşağıdakiler kullanılarak mümkün olmuştur:
yüksek voltajlı mikro devreler. Cihaz, güçlü transistörler için koruma ile desteklenmiştir
yük kısa devresinden.
Ana teknik özellikler
Nominal giriş voltajı, V – 0,5
Nominal çıkış gücü, W, başına
8 ohm yükle – en az 35
Nominal frekans aralığı, Hz – 20…20000
Harmonik katsayısı, %, nominalde
1 kHz frekansında güç, artık yok
– 0,1
Biraz
amplifikatörün çalışması hakkında. Giriş sinyali, op-amp DA1'in evirmeyen girişine beslenir,
yaklaşık 40 kat güçlendirilir ve çıkışından çıkış transistörüne beslenir.
VT3 ve kapasitör SZ aracılığıyla - op-amp DA2'nin evirmeyen girişine. Gerilim için
op-amp DA2'nin çıkış aşamasının transistörü VT3'e dayalı sinyal şu şekilde davranır:
voltaj takipçisi (geri besleme kapasitörü 04'ün varlığı nedeniyle).
Aynı zamanda DA2, çıkış katının hareketsiz akımını izlemeye yarar.
R10, R11 dirençleri arasındaki voltaj düşüşünün izlenmesi. Bu gerginlik
op-amp yükseltilir ve sinyalle birlikte çıkış transistörü VT4'ün tabanına gider
kademeli olarak ses sinyalinin duraklamasına ve neredeyse hareketsiz akımının azalmasına neden olur.
sıfıra. Transistör VT4'ün bu şekilde kapanması çıkışta bir değişikliğe neden olabilir
amplifikatör voltajı, ancak geri besleme voltajı (DC)
DA1 çıkışından transistör VT3'ün tabanına gelen R3 direnci aracılığıyla
amplifikatör çıkışındaki ortalamayı koruyarak akımında buna karşılık gelen bir azalma
gerilim sıfıra yakın.
Şu tarihte:
ses sinyallerinin yükseltilmesi, SZ-S5 kapasitörleri titreşimle yeniden şarj edilir
Güçlü transistörlerin baz-yayıcı bağlantılarına etki eden voltaj.
Bu nedenle sıfır sinyal gerilim değerlerinde çıkış katının geçiş akımı
aslında sıfırdan farklıdır ve ses sinyallerinin seviyesine bağlı olarak
100...150 mA'ya ulaşır. Sinyal yokluğunda VD1-VD3 diyotları süreci hızlandırır
Güçlü transistörler pratik olarak kullanıldığında ekonomik dinlenme moduna geçiş
kapalı.
Transistörler
VT1, VT2 çıkış aşamasını yük kısa devresinden korur
R10, R11 dirençlerinden alınan voltajı kullanarak akım geri bildirimi
güçlü transistörlerin yayıcı devreleri. Sonuç olarak, güçlü kademenin çıkış akımı
yaklaşık 6 A ile sınırlıdır.
Beslenme
UMZCH aynı zamanda “tek kutuplu” bir doğrultucudan (orta noktası olmayan) da mümkündür.
Böylece, bir telefon santralına kurulan ve bir kaynaktan beslenen bir amplifikatörün çıkışı
besleme voltajı -60 V, yüke bir oksit ayırıcı aracılığıyla bağlı
100 V'de 2200 μF kapasiteli kapasitör. VT3 ve DA1 güç devresi ortak bir devreye bağlanır
tel ve direnç R1'in alt terminaline yaklaşık olarak yarısına eşit bir voltaj
direnci olan iki dirençten oluşan bir bölücüden sağlanan besleme voltajı
50 V'ta 200 µF oksit engelleme kapasitörü ile 100 kOhm.
İLE
4 Ohm dirençli yük, UMZCH'nin çıkış gücü 100 W'tan biraz daha az,
bu nedenle soğutucunun boyutları en az 35x100x200 mm olmalıdır. Maksimum
Güç kaynağı redresörünün akımı (tercihen stabilize edilmiş) en az 6 A olmalıdır.
Kurulum
amplifikatör çok basittir ve karta monte edilen elemanlar arasındaki bağlantılar
ve esnek telden yapılmış ısı emici. Transistörleri bağlamak için
Çıkış katı için kesiti en az 0,75 mm2 olan tel kullanılması tavsiye edilir.
İÇİNDE
Çıkış aşamasında kompozit tamamlayıcı transistörleri de kullanabilirsiniz.
KT829A ve KT853A yapıları veya benzer ithal edilmiş yapılar veya ayrı içerir
orta ve yüksek güçlü yüksek frekanslı transistörler, bunları bileşen olarak bağlar
transistörler (Darlington devresi). Diyagramda gösterilen transistörler yerine
VT1, VT2 konumlarına sırasıyla KT315B ve KT361B'yi takabilirsiniz. Kondansatörler
C1 - C6 - K73-17. K1408UD1 mikro devresini kullanırken (yabancı analog - LM343)
301.8-1 durumunda pin çıkışındaki farklılıklar dikkate alınmalıdır.
İÇİNDE
Amplifikatörün pratikte herhangi bir ayarlamaya ihtiyacı yoktur. Amplifikatör çalışırken
uzun bir kabloyla bağlanan uzaktan yük, çıkış önerilir
amplifikatörü buna paralel bir LR devresi aracılığıyla bağlayın.
Bobinin tel ile sarıldığı 10 Ohm dirençli MLT-2 direnci
0,38 mm çapında PEV-2
Dolduruluncaya kadar tek katmanda.
EDEBİYAT
1. Otomatik Kompanenko L. UMZCH
çıkış aşamalarının hareketsiz akımının stabilizasyonu. - Radyo, 1988, Sayı 4, s. 50.
2. Myachin Yu. A. 180 analog mikro devreler.
- M.: Vatansever, 1993, s. 45.
"İkili"ye dayalı çıktı aşamaları
Sinyal kaynağı olarak, 2 kOhm'luk adımlarla ayarlanabilir çıkış direncine (100 Ohm'dan 10,1 kOhm'a) sahip bir alternatif akım jeneratörü kullanacağız (Şekil 3). Bu nedenle, VC'yi jeneratörün maksimum çıkış direncinde (10,1 kOhm) test ederken, test edilen VC'nin çalışma modunu bir dereceye kadar açık geri besleme döngüsüne sahip bir devreye ve başka bir devrede (100 Ohm) yaklaştıracağız - kapalı geri besleme döngüsüne sahip bir devreye.
Kompozit bipolar transistörlerin (BT'ler) ana tipleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 4. Çoğu zaman VC'de, aynı iletkenliğe sahip iki transistöre (Darlington “çift”) dayanan bir kompozit Darlington transistörü kullanılır (Şekil 4a), daha az sıklıkla - farklı iki transistörün bir kompozit Szyklai transistörü (Şekil 4b). mevcut negatif işletim sistemi ile iletkenlik ve hatta daha az sıklıkla - kompozit bir Bryston transistörü (Bryston, Şekil 4 c).
Bir tür Sziklai bileşik transistörü olan "elmas" transistör, Şekil 2'de gösterilmektedir. 4 g Szyklai transistörünün aksine, bu transistörde "akım aynası" sayesinde, hem VT 2 hem de VT 3 transistörlerinin kolektör akımı neredeyse aynıdır. Bazen Shiklai transistörü 1'den büyük bir iletim katsayısıyla kullanılır (Şekil 4 d). Bu durumda KP =1+ R 2/ R 1. Alan etkili transistörler (FET'ler) kullanılarak benzer devreler elde edilebilir.
1.1. Çıkış aşamaları "ikili"ye dayalıdır. "Deuka", Darlington, Szyklai devresine veya bunların bir kombinasyonuna (yarı tamamlayıcı aşama, Bryston, vb.) göre bağlanan transistörlere sahip bir itme-çekme çıkış aşamasıdır. Darlington ikilisine dayanan tipik bir itme-çekme çıkış aşaması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Giriş transistörleri VT 1, VT 2'nin verici dirençleri R3, R4 (Şekil 10) zıt güç veriyollarına bağlanırsa, bu transistörler akım kesilmeden çalışacaktır, yani. A sınıfı modunda.
Bakalım çıkış transistörlerinin iki "Darlingt she" için nasıl bir eşleşme sağlayacağını görelim (Şekil 13).
İncirde. Şekil 15, profesyonel ve onal amplifikatörlerden birinde kullanılan bir VK devresini göstermektedir.
 |
Siklai şeması VK'da daha az popülerdir (Şekil 18). Transistör UMZCH'ler için devre tasarımının geliştirilmesinin ilk aşamalarında, üst kolun Darlington devresine göre ve alt kolun Sziklai devresine göre gerçekleştirildiği yarı tamamlayıcı çıkış aşamaları popülerdi. Ancak orijinal versiyonda VC kollarının giriş empedansı asimetriktir ve bu da ek distorsiyona neden olur. VT 3 transistörünün baz-yayıcı bağlantısını kullanan Baxandall diyotlu böyle bir VC'nin değiştirilmiş bir versiyonu, Şekil 1'de gösterilmektedir. 20.
Dikkate alınan "ikililere" ek olarak, giriş transistörlerinin yayıcı akımla aynı iletkenliğe sahip transistörleri kontrol ettiği ve kolektör akımının farklı iletkenliğe sahip transistörleri kontrol ettiği Bryston VC'nin bir modifikasyonu da vardır (Şekil 22). Benzer bir kademe, alan etkili transistörlerde, örneğin Yanal MOSFET'te uygulanabilir (Şekil 24).
Çıkış olarak alan etkili transistörlerin kullanıldığı Sziklai devresine göre hibrit çıkış aşaması Şekil 2'de gösterilmektedir. 28. Alan etkili transistörleri kullanan paralel bir amplifikatörün devresini düşünelim (Şekil 30).
"İki" giriş direncini arttırmanın ve stabilize etmenin etkili bir yolu olarak, girişinde bir tampon kullanılması, örneğin yayıcı devresinde bir akım jeneratörü olan bir yayıcı takipçisi kullanılması önerilmektedir (Şekil 32).
 |
Değerlendirilen "ikili" arasında faz sapması ve bant genişliği açısından en kötüsü Szyklai VK idi. Böyle bir basamak için tampon kullanmanın neler yapabileceğini görelim. Paralel bağlı farklı iletkenliğe sahip transistörlerde bir tampon yerine iki tampon kullanırsanız (Şekil 35), parametrelerde daha fazla iyileşme ve giriş direncinde bir artış bekleyebilirsiniz. Dikkate alınan tüm iki aşamalı devreler arasında, alan etkili transistörlere sahip Szyklai devresi, doğrusal olmayan distorsiyonlar açısından en iyisi olduğunu gösterdi. Girişine paralel bir tampon takmanın ne yapacağını görelim (Şek. 37).
Çalışılan çıktı aşamalarının parametreleri Tablo'da özetlenmiştir. 1.
 |
Tablonun analizi aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar:
- BM yükü olarak BT'deki “ikililerden” herhangi bir VC, yüksek kaliteli bir UMZCH'de çalışmak için pek uygun değildir;
- çıkışta DC bulunan bir VC'nin özellikleri, sinyal kaynağının direncine çok az bağlıdır;
- BT üzerindeki "ikililerden" herhangi birinin girişindeki bir tampon aşaması, giriş empedansını artırır, çıkışın endüktif bileşenini azaltır, bant genişliğini genişletir ve parametreleri sinyal kaynağının çıkış empedansından bağımsız hale getirir;
- DC çıkışlı ve girişte paralel tamponlu VK Siklai (Şekil 37) en yüksek özelliklere sahiptir (minimum bozulma, maksimum bant genişliği, ses aralığında sıfır faz sapması).
"Üçlülere" dayalı çıktı aşamaları
Yüksek kaliteli UMZCH'lerde üç aşamalı yapılar daha sık kullanılır: Darlington üçlüleri, Darlington çıkış transistörlü Shiklai, Bryston çıkış transistörlü Shiklai ve diğer kombinasyonlar. Şu anda en popüler çıkış aşamalarından biri, üç transistörden oluşan bileşik Darlington transistörünü temel alan bir VC'dir (Şekil 39). İncirde. Şekil 41, kademeli dallanmaya sahip bir VC'yi göstermektedir: giriş tekrarlayıcıları aynı anda iki aşamada çalışır, bu aşamalar da her biri iki aşamada çalışır ve üçüncü aşama ortak çıkışa bağlanır. Sonuç olarak, böyle bir VC'nin çıkışında dörtlü transistörler çalışır.
 |
Çıkış transistörü olarak kompozit Darlington transistörlerinin kullanıldığı VC devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 43. Şekil 43'teki VC'nin parametreleri, girişine "ikili" ile kendini iyi kanıtlamış bir paralel tampon kademesini dahil ederseniz önemli ölçüde geliştirilebilir (Şekil 44).
Şekil 2'deki şemaya göre VK Siklai'nin bir çeşidi. Kompozit Bryston transistörlerinin kullanıldığı 4 g, Şekil 2'de gösterilmektedir. 46. İncirde. Şekil 48, giriş transistörlerinin A sınıfında çalıştığı (termostat devreleri gösterilmemiştir) yaklaşık 5 iletim katsayısına sahip Sziklai transistörleri üzerindeki VK'nin bir varyantını göstermektedir (Şekil 4e).
İncirde. Şekil 51, önceki devrenin yapısına göre sadece birim iletim katsayısına sahip VC'yi göstermektedir. Şekil 1'de gösterilen Hawksford doğrusal olmayan düzeltmeli çıkış aşaması devresine odaklanmadan inceleme eksik kalacaktır. 53. Transistörler VT 5 ve VT 6, kompozit Darlington transistörleridir.
Çıkış transistörlerini Yanal tipteki alan etkili transistörlerle değiştirelim (Şek. 57)
 |
Çıkış transistörlerinin doygunluk önleyici devreleri, özellikle yüksek frekanslı sinyalleri keserken tehlikeli olan geçiş akımlarını ortadan kaldırarak amplifikatörlerin güvenilirliğinin arttırılmasına katkıda bulunur. Bu tür çözümlerin çeşitleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 58. Doyma voltajına yaklaşıldığında üst diyotlar aracılığıyla transistörün toplayıcısına aşırı baz akımı boşaltılır. Güç transistörlerinin doyma voltajı genellikle 0,5...1,5 V aralığındadır ve bu, yaklaşık olarak baz-yayıcı bağlantı noktası boyunca voltaj düşüşüne denk gelir. İlk seçenekte (Şekil 58 a), baz devresindeki ilave diyot nedeniyle, yayıcı-kollektör voltajı doyma voltajına yaklaşık 0,6 V (diyot boyunca voltaj düşüşü) ulaşmaz. İkinci devre (Şekil 58b), R1 ve R2 dirençlerinin seçimini gerektirir. Devrelerdeki alt diyotlar, darbe sinyalleri sırasında transistörleri hızlı bir şekilde kapatmak için tasarlanmıştır. Benzer çözümler güç anahtarlarında da kullanılmaktadır.
Genellikle kaliteyi artırmak için UMZCH'ler ayrı bir güç kaynağıyla donatılır, giriş katı ve voltaj amplifikatörü için 10...15 V artırılır ve çıkış katı için azaltılır. Bu durumda çıkış transistörlerinin arızalanmasını önlemek ve ön çıkış transistörlerinin aşırı yükünü azaltmak için koruyucu diyotların kullanılması gerekir. Şekil 2'deki devrenin modifikasyon örneğini kullanarak bu seçeneği ele alalım. 39. Giriş voltajı, çıkış transistörlerinin besleme voltajının üzerine çıkarsa, ek VD 1, VD 2 diyotları açılır (Şekil 59) ve VT 1, VT 2 transistörlerinin aşırı baz akımı, güç veri yollarına boşaltılır. son transistörler. Bu durumda, giriş voltajının VC'nin çıkış aşaması için besleme seviyelerinin üzerine çıkmasına izin verilmez ve VT 1, VT 2 transistörlerinin kolektör akımı azalır.
Önyargı devreleri
Daha önce, basitlik amacıyla UMZCH'deki öngerilim devresi yerine ayrı bir voltaj kaynağı kullanılıyordu. Dikkate alınan devrelerin birçoğu, özellikle de girişte paralel izleyici bulunan çıkış aşamaları, öngerilim devrelerine ihtiyaç duymaz, bu da onların ek bir avantajıdır. Şimdi Şekil 2'de gösterilen tipik yer değiştirme şemalarına bakalım. 60, 61.
Kararlı akım jeneratörleri. Modern UMZCH'lerde bir dizi standart devre yaygın olarak kullanılmaktadır: diferansiyel kaskad (DC), akım reflektörü ("akım aynası"), seviye kaydırma devresi, kaskod (seri ve paralel güç kaynağı ile ikincisine aynı zamanda denir) "bozuk kaskod"), kararlı bir jeneratör akımı (GST), vb. Doğru kullanımları UMZCH'in teknik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir. Modellemeyi kullanarak ana GTS devrelerinin (Şekil 62 - 6 6) parametrelerini tahmin edeceğiz. GTS'nin BM'nin bir yükü olduğunu ve VC'ye paralel olarak bağlandığını varsayacağız. Özelliklerini VC çalışmasına benzer bir teknik kullanarak inceliyoruz.
Akım reflektörleri
Dikkate alınan GTS devreleri, tek çevrimli UN için dinamik yükün bir çeşididir. Bir diferansiyel kademeye (DC) sahip bir UMZCH'de, BM'de bir karşı dinamik yük düzenlemek için, bir "akım aynası" veya aynı zamanda "akım reflektörü" (OT) olarak da adlandırıldığı üzere yapısını kullanırlar. UMZCH'nin bu yapısı Holton, Hafler ve diğerlerinin amplifikatörlerinin karakteristiğiydi. Akım reflektörlerinin ana devreleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 67. Birlik iletim katsayısına sahip (daha kesin olarak 1'e yakın) veya daha büyük veya daha küçük bir birime (ölçekli akım reflektörleri) sahip olabilirler. Bir voltaj amplifikatöründe OT akımı 3...20 mA aralığındadır: Bu nedenle tüm OT'leri Şekil 2'deki diyagrama göre örneğin yaklaşık 10 mA'lik bir akımda test edeceğiz. 68.
Test sonuçları tabloda verilmiştir. 3.
Gerçek bir amplifikatöre örnek olarak Radiomir dergisinde yayınlanan S.BOCK güç amplifikatörü devresi, 201 1, No. 1, s. 5 - 7; 2, s. 5 - 7 Radiotechnika No. 11, 12/06
Yazarın amacı, hem şenlikli etkinlikler hem de diskolar için "boşluk" sesi çıkarmaya uygun bir güç amplifikatörü oluşturmaktı. Tabii ki nispeten küçük boyutlu bir kasaya sığmasını ve kolayca taşınmasını istedim. Bunun bir diğer şartı da bileşenlerin kolay bulunabilirliğidir. Hi-Fi kalitesini elde etmek amacıyla tamamlayıcı simetrik bir çıkış aşaması devresi seçtim. Amplifikatörün maksimum çıkış gücü 300 W'ye (4 ohm'luk bir yüke) ayarlandı. Bu güçle çıkış voltajı yaklaşık 35 V'tur. Bu nedenle UMZCH, 2x60 V dahilinde iki kutuplu bir besleme voltajına ihtiyaç duyar. Amplifikatör devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. UMZCH asimetrik bir girişe sahiptir. Giriş katı iki diferansiyel amplifikatörden oluşur.
A. PETROV, Radiomir, 201 1, No. 4 - 12
Güç amplifikatörünün blok diyagramının seçilmesi. Şekil 2'de gösterilmektedir. Giriş katı bir transistörden yapılmıştır. VT1, ortak bir yayıcıya bağlı. Direnç R4 ilk amplifikasyon aşamasının yüküdür. Ondan güçlendirilmiş sinyal transistörün tabanına gider VT2 bir ara amplifikasyon aşamasıdır. Çıkış aşaması bipolar transistörler kullanılarak monte edilir VT7…VT10 Darlington planına göre. Böylece güç amplifikatörü üç aşamalıdır. Gelecekteki güç amplifikatörünün yaklaşık bir diyagramını çizelim:
Şekil 2 - UMZCH'nin yaklaşık diyagramı
Maksimum çıkış voltajı ve maksimum çıkış akımı, çıkış gücünden hesaplanır P.L.= 5W. ve yük direnci R.L.= 4Ohm.
Çıkış aşaması
Geleneksel olarak, bir güç amplifikatörünün çalışması ve hesaplanması çıkış aşamasından itibaren dikkate alınmaya başlar, çünkü UMZCH'nin enerji performansı, doğrusal olmayan bozulma, güvenilirlik vb. gibi birçok parametresi önemli ölçüde çıkış aşaması devresine bağlıdır. Çıkış aşaması, Darlington devresine göre bağlanan tamamlayıcı transistörlere dayalı bir verici takipçisidir. Bu aşamada yük, çıkış transistörlerinin toplayıcılarına bağlanır. UMZCH'nin çıkış aşaması Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3 - UMZCH çıkış aşaması
Gerekli besleme voltajı EP Güç amplifikatörünü güç formülüne göre bulacağız:
Ortaya çıkan orandan şunları buluyoruz:
bulduğumuzda EP;
Giriş ve ara aşamalardaki hesaplama hatalarını ve güç kayıplarını dikkate alarak biraz daha yüksek bir besleme voltajı seçelim. Kabul edelim
Çıkış katı bir akım amplifikatörü görevi görür ve genel olarak katın düşük empedans çıkışını bir yük direnciyle eşleştiren bir empedans dönüştürücü olarak düşünülebilir.
Çıkış aşamalarının gücü genellikle 50 mW arasında değişir. 100W'a kadar. Ve dahası, bu nedenle amplifikatörleri hesaplarken, transistörler tarafından harcanan gücü her zaman hesaba katmalısınız.
Çıkış transistörlerinin arıza gerilimi VT 8 ve VT 10 şöyle olmalıdır:
Transistörlerin maksimum güç dağıtımı VT 8 ve VT Aktif yük ve girişteki harmonik sinyal ile 10 şuna eşittir:
Çıkış transistörlerinin kısa devre akımı:
Böylece, bilinen parametre değerleriyle, referans verilerini kullanarak tamamlayıcı bir çift çıkış transistörü seçiyoruz: VT 8 - KT 816V, VT 10 - KT 817V.
Maksimum çıkış akımına göre Imaks ve minimum akım kazancı B0 = 25, seçilen transistör tipi VT 8 ve VT 10, transistörlerin kollektör akımını hesaplayın VT 7 ve VT 9:
Bu kolektör akımı, düşük güçlü silikon transistör KT 3102B yapılarına karşılık gelir n-p-n ve düşük güçlü silikon transistör KT 3107B - yapılar p-n-p.
Transistör olarak VT 2 (ara aşama transistörü), hemen hemen tüm düşük güçlü düşük frekanslı transistörleri kullanabilirsiniz. Sadece daha az olmaması gereken maksimum kollektör-verici voltajına dikkat etmeniz yeterlidir. Bu voltaj, maksimum kollektör-verici voltajının 45V olduğu KT 3107B tipi bir transistöre karşılık gelir.
Aşırı akım yüküne ve çıkış kısa devresine karşı korumanın dikkate alınmasına ve hesaplanmasına geçelim. Çıkış direncinin düşük olması nedeniyle güç amplifikatörü, yük akımıyla kolayca aşırı yüklenebilir ve çıkış transistörlerinin aşırı ısınması nedeniyle hasar görebilir. Geniş bir güç dağılımı marjına sahip transistörlerin seçilmesi, ısı yayan yüzey alanının arttırılması gibi güvenilirliği artırmaya yönelik tasarım önlemleri, yapının maliyetinde bir artışa ve ağırlık ve boyut özelliklerinde bozulmaya yol açar. Bu nedenle, güç amplifikatörüne aşırı akım yüklemelerine ve çıkış kısa devrelerine karşı koruma devreleri yerleştirerek güvenilirliği artırmak için devre yöntemlerinin kullanılması tavsiye edilir.
UMZCH'nin çıkış aşamasını aşırı akımdan ve çıkış kısa devresinden korumanın çalışma prensibini ele alalım. Koruma devresi transistörlerden oluşur VT 5 ve VT 6 ve dirençler R 10…R 13. Koruma devresi Şekil 4'te gösterilmektedir. Koruma devresi aşağıdaki gibi çalışır.
Yeterince düşük bir yük akımında transistör VT 5 kilitlendi çünkü direnç üzerindeki voltaj düşüşü R 11 onu açmak için yeterli değildir ve koruma devresinin güç amplifikatörünün çalışması üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Yük akımı arttıkça direnç üzerindeki voltaj düşüşü artar R 11 (pozitif bir yarım dalga için; çıkış voltajının negatif bir yarım dalgası için, direnç üzerindeki voltaj düşüşü artacaktır R 12). Direnç üzerindeki voltaj düşüşü ulaştığında R 11, eşik UBE POR transistörün açılması VTŞekil 5'te kaynak akımının bir kısmını alarak kilidi açar ve böylece maksimum yük akımını dengeler. R11 ve R12 dirençlerinin değerleri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
Dirençler R 11 ve R 13 düşük dirence sahiptir (100...150 Ohm) ve transistör taban akımını sınırlamaya yarar VT 11 VT 13. Dirençler R 11 ve R 13'ün koruma devresinin çalışması üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur.
Şekil 4 - UMZCH'nin çıkış aşamasını aşırı akımdan ve çıkış kısa devresinden koruyan devre.
Daha sonra, UMZCH'nin çıkış aşamasının hareketsiz akımının sıcaklık stabilite diyagramını dikkate almaya devam edelim. Çıkış transistörlerinin hareketsiz akımının sıcaklık stabilitesini sağlamak için oldukça fazla farklı devre tekniği vardır. Hepsi sonuçta, stabilizasyon devresinin elemanları arasında ya transistörlerin gövdesiyle ya da ısı yayan yüzeyle termal temasın oluşturulmasını gerektirir. Çıkış transistörlerinin hareketsiz akımının sıcaklık stabilizasyonu ile bir güç amplifikatörünün çıkış aşamasını oluşturmanın bir başka örneği, Şekil 4'te gösterilmektedir. Bu yöntemin avantajı, ısı emici yüzeye yalnızca bir sıcaklığa duyarlı elemanın yerleştirilmesidir - bir transistör VT 4. Direnç değerlerinin seçildiği koşul R 6 ve R 8:
Genel olarak oran, sayısal olarak miktardan bir eksik olmalıdır. p-n devredeki geçişler. Direnç RŞekil 8, güç amplifikatörünün çıkış aşamasının transistörlerinin gerekli hareketsiz akımının kurulumunu sağlamak için değişken olarak gerçekleştirilir. Direnç değerlerini seçelim R 6 ve R 8, oranlarının yaklaşık olarak üçe eşit olması gerektiği dikkate alındığında, çıkış aşamasında dört transistör vardır (yani dört tane vardır) p-n geçiş). Direnişe sahip çıkalım R 6, 1000 Ohm'a eşittir, o zaman R 8 şuna eşit olacaktır:
Direnç R7'yi hesaplamak için şu ifadeyi kullanırız:
hadi hesaplayalım R 7.
İyileşmenin sınırı yoktur! Satın alınan DYNAUDIO Excite X12 hoparlörleri Vasilich'in basit amplifikatörüne bağladıktan sonra, ses amplifikatörünün düşük frekanslarda biraz az gelişmiş olduğu hissine kapıldım. Bu hoparlörleri bir mağazada dinlerken derin basları kolayca yeniden ürettiler. Bu, bir ev medya merkezinin parçası olarak gözlemlenmedi. İnternette bu konuyu inceledikten sonra bu hoparlörler için daha kaliteli bir UMZCH üretme sonucuna vardım. Basit Vasilich amplifikatörünün geliştirilmiş voltaj amplifikatörüne (BM'ye bir Wilson akım aynası tanıtıldı) Alexey Nikitin tarafından geliştirilmiş N-kanal çıkış aşaması(Q8-Q12). Yeni ses güç amplifikatörünün devre şeması aşağıda gösterilmiştir.
Sonuç, daha düşük çıkış empedansına sahip bir "Vasilich Kaliteli Amplifikatör" oldu.
Güç amplifikatörünün ana teknik özellikleri:
Nominal çıkış gücü (W) - 45 (Rn = 4 Ohm'da);
İletilen frekansların bant genişliği (kHz) - 0,01...100;
Tüm frekans aralığı boyunca harmonik katsayısı (%) - 0,001
(eleman seçmeden demirden monte edilen bir cihazın harmonik katsayısı 0,005'ten fazla değildir);
Giriş direnci (kOhm) - 10;
Nominal giriş voltajı (V) - 3;
Çıkış direnci (Ohm) - 0,1'den fazla değil;
Çıkış aşamasının hareketsiz akımı (mA) - 200.
Sakin akım R21 direnci tarafından ayarlanır. Karta 100 Ohm'luk çok turlu bir direnç takıldı. Sakin akımı en az 75 mA'ya ayarlamanızı öneririm. Bu değerde bile mevcut uygulamada Nikitin ucunun distorsiyonu %0,1'i geçmemektedir ve kısa, hızla azalan bir harmonik spektruma sahiptir. 200 mA'lik hareketsiz bir akımda, spektrumda neredeyse bir saniyelik harmonik kalır ve uç distorsiyonu %0,02'yi aşmaz.
Direnç R5'i seçerek güç kollarının doğru şekilde dengelenmesini sağlıyoruz.
IRLZ24N, neredeyse 2 kat daha az giriş kapasitansına sahip Q12/13 çıkış transistörleri olarak kurulabilir. Bu, yüksek frekanslarda daha da şeffaf ses elde etmenize olanak tanır, ancak düşük empedanslı hoparlörlerde bas performansını bir miktar kötüleştirir. Alexei Nikitin tarafından orijinal amplifikatörde kullanılması önerilen HUF76639P3, amplifikatöre daha pamuksu bir ses kazandırdı.
Stereo amplifikatöre güç sağlamak için aşağıdaki devreye göre monte edilmiş bir güç kaynağı kullanılır.
120 W gücünde bir toroidal transformatör, her biri 36 V'luk iki ikincil sargıya sahiptir. Doğrultucu diyotlardan sonra, bir orta noktanın oluşturulduğu bağlantı noktasına (her kanalın kendine ait) elektrolitik kapasitörler seri olarak monte edilir. ortak tel ile galvanik bağlantı olmadan. Sol (AS Rc) ve sağ (AS Rc) kanalların hoparlör sistemlerinin negatif kabloları bu noktalara bağlanır. UMZCH'imde bileşenlerin mevcudiyetine bağlı olarak 12 filtre kapasitörü kurdum (her kolda 3 adet, 50V'de 6800 uF kapasiteli). Her biri 60 - 80 W gücünde iki transformatör olabilir. Elektrolitik kapasitörler kağıt kapasitörlerle bypass edilebilir.
Amplifikatör kartı Sprint-Layout programı kullanılarak tasarlandı. Parçalardan ve parçalardan görünümler aşağıda gösterilmiştir.
Amplifikatör kartı kanıtlanmış LUT teknolojisi kullanılarak yapılmıştır.
Birleştirilmiş UMZCH'in fotoğrafları:
Birleştirilmiş amplifikatörün 21 W çıkış gücünde 4 Ohm'luk bir yüke göre ölçümlerinin sonucu:
Şu anda, yüksek kaliteli müzik çalmak için multimedya merkezinin bir parçası olarak kullanıyorum: kişisel bir bilgisayar, USB girişli bir DAC, Nikitin uçlu Vasilich amplifikatörü ve DYNAUDIO Excite X12 hoparlörler. Artık ses yolunun tüm bileşenleri yaklaşık olarak aynı sınıfta ve şu anda tamamen memnunum.
Ek: 991,62 KB (İndirilenler: 930)
Ek: 192,60 KB (İndirilenler: 814)
Son zamanlarda, birçok şirket ve radyo amatörleri, tasarımlarında indüklenmiş bir kanala ve yalıtımlı bir kapıya sahip güçlü alan etkili transistörleri giderek daha sık kullanıyor. Bununla birlikte, yeterli güce sahip tamamlayıcı çift alan etkili transistör çiftleri satın almak hala kolay değil, bu nedenle radyo amatörleri, aynı iletkenliğe sahip kanallara sahip güçlü transistörler kullanan UMZCH devreleri arıyor. “Radyo” dergisi bu tür birkaç tasarım yayınladı. Yazar, UMZCH tasarımlarında yaygın olan birçok devreden biraz farklı bir yapıya sahip olan başka bir devre önermektedir.
Teknik özellikler:
8 ohm yükte nominal çıkış gücü: 24 W
16 Ohm yükte nominal çıkış gücü: 18 W
Nominal güçte 8 ohm yükte harmonik bozulma: %0,05
Nominal güçte 16 ohm yükte harmonik bozulma: %0,03
Hassasiyet: 0,7V
Kazanç: 26 dB
Son otuz yıldır klasik transistör UMZCH diferansiyel aşamayı kullandı. Giriş sinyalini OOS devresinden dönen çıkış sinyaliyle karşılaştırmak ve ayrıca amplifikatör çıkışındaki "sıfır" ı dengelemek gerekir (çoğu durumda güç kaynağı iki kutupludur ve yük, olmadan doğrudan bağlanır) bir izolasyon kapasitörü). İkincisi, voltaj yükseltme aşamasıdır - bipolar transistörler üzerindeki sonraki akım amplifikatörü için gereken voltajın tam genliğini sağlayan bir sürücü. Bu kademe nispeten düşük akım olduğundan, akım yükselticisi (voltaj takipçisi) iki veya üç çift kompozit tamamlayıcı transistörden oluşur. Sonuç olarak, diferansiyel aşamadan sonra sinyal, her birinde karşılık gelen distorsiyon ve bir gecikmeyle birlikte üç, dört veya hatta beş amplifikasyon aşamasından daha geçer. Dinamik distorsiyonların ortaya çıkmasının nedenlerinden biri de budur.
Güçlü alan etkili transistörlerin kullanılması durumunda çok aşamalı akım amplifikasyonuna gerek yoktur. Bununla birlikte, bir alan etkili transistörün kapı-kanal elektrotlar arası kapasitansını hızlı bir şekilde yeniden şarj etmek için önemli bir akım da gereklidir. Ses sinyallerini yükseltmek için bu akım genellikle çok daha azdır, ancak yüksek ses frekanslarındaki anahtarlama modunda fark edilebilir hale gelir ve onlarca miliamper kadardır.
Aşağıda açıklanan UMZCH, kademe sayısını en aza indirme konseptini uygulamaktadır. Amplifikatörün girişinde, yük VT6, VT7 transistörleri üzerinde bir akım aynası ile aktif bir akım kaynağına uygulanan VT2, VT3 ve VT4, VT5 transistörlerinde diferansiyel aşamanın kademeli bir versiyonu vardır. VT1'deki akım jeneratörü, doğru akım için diferansiyel kademenin modunu ayarlar. Transistörlerin bir kademede sıralı bağlantısının kullanılması, küçük bir maksimum voltaj değeri (genellikle UKEmax = 15 V) ile karakterize edilen çok yüksek baz akım transfer katsayısına sahip transistörlerin kullanılmasına izin verir.
Amplifikatörün negatif güç kaynağı devresi (kaynak VT14) ile VT4 ve VT5 transistörlerinin tabanları arasına, rolü VT8, VT9 transistörlerinin ters bağlı baz-yayıcı geçişleri tarafından oynanan iki zener diyot bağlanır. Stabilizasyon voltajlarının toplamı, izin verilen maksimum kapı kaynağı voltajı VT14'ten biraz daha azdır ve bu, güçlü transistörün korunmasını sağlar.
Çıkış aşamasında, alan etkili transistör VT14'ün drenajı, anahtarlama diyotu VD5 aracılığıyla yüke bağlanır. Eksi polarite sinyalinin yarım döngüleri diyot aracılığıyla yüke beslenir; pozitif polaritenin yarım döngüleri içinden geçmez, ancak alan etkili transistör VT13'ün kapısını kontrol etmek için transistör VT11 aracılığıyla sağlanır, yalnızca bu yarım döngüler sırasında açılır.
Anahtarlama diyotlu benzer çıkış aşaması devreleri, bipolar transistörlü amplifikatörlerin devre tasarımında dinamik yüklü bir aşama olarak bilinmektedir. Bu amplifikatörler B sınıfı modunda çalıştırıldı; sakin akım olmadan. Alan etkili transistörlere sahip tarif edilen amplifikatörde, aynı anda birkaç işlevi yerine getiren bir transistör VT11 de vardır: VT13 kapısını kontrol etmek için içinden bir sinyal alınır ve hareketsiz akım üzerinde yerel geri bildirim oluşturularak onu stabilize eder. Ek olarak, VT11 ve VT13 transistörlerinin termal teması, tüm çıkış aşamasının sıcaklık rejimini stabilize eder. Sonuç olarak, çıkış aşaması transistörleri AB sınıfı modunda çalışır; itme-çekme aşamalarının çoğu versiyonuna karşılık gelen doğrusal olmayan bir distorsiyon seviyesi ile. Sakin akımla orantılı bir voltaj, R14 direncinden ve VD5 diyotundan çıkarılır ve VT11 tabanına beslenir. VT10 transistörü, çıkış aşamasının çalışması için gerekli olan aktif bir kararlı akım kaynağı içerir. Sinyalin karşılık gelen yarım çevrimleri sırasında aktif olduğunda VT14 için dinamik bir yüktür. VD6 ve VD7 tarafından oluşturulan kompozit zener diyot, VT13'ün geçit kaynağı voltajını sınırlayarak transistörü bozulmaya karşı korur.
Böyle iki kanallı bir UMZCH, orada bulunan UMZCH'nin yerini almak üzere ROTEL RX-820 alıcısının mahfazasına monte edildi. Plakalı ısı emici, etkili alanı 500 cm2'ye çıkarmak için metal çelik desteklerle güçlendirilmiştir. Güç kaynağındaki oksit kapasitörler, 35 V voltaj için toplam 12000 μF kapasiteli yenileriyle değiştirildi. Önceki UMZCH'den aktif akım kaynaklarına (VT1-VT3) sahip diferansiyel aşamalar da kullanıldı. Devre tahtaları, R9, VD3 ve VD4 ortak elemanlarına sahip ortak bir kart üzerinde her kanal için akım aynaları (VT4-VT9, R5 ve R6) ve çıkış aşamaları için aktif akım kaynakları (her iki kanalın VT10'u) ile diferansiyel aşamanın kademeli devamlarını içerir. . VT10 transistörleri, yalıtım ara parçalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmak için arka taraflarıyla metal şasiye bastırılır. Çıkış alan etkili transistörler, vidalı ısı ileten yalıtım pedleri aracılığıyla en az 500 cm2 alana sahip ortak bir soğutucuya sabitlenir. Her kanalın transistörleri VT11, güvenilir termal temasın sağlanması için doğrudan VT13 transistörlerinin terminallerine monte edilir. Çıkış aşamalarının geri kalan kısımları, güçlü transistörlerin ve montaj raflarının terminallerine monte edilir. Kondansatörler C5 ve C6, çıkış transistörlerinin yakınına yerleştirilmiştir.
Kullanılan parçalar hakkında. Transistörler VT8 ve VT9, 7-8 V voltaj için düşük akımda (1 mA) çalışabilen zener diyotlarla değiştirilebilir, VT1-VT5 transistörleri KT502 veya KT3107A, KT3107B, KT3107I serilerinden herhangi biriyle değiştirilebilir ve bunların çiftler halinde akım aktarım katsayısı bazlarında yakın seçilmesi tavsiye edilir, VT6 ve VT7, KT342 veya KT3102 ile A, B harf endeksleriyle değiştirilebilir, VT11 yerine KT503 serisinden herhangi biri olabilir. D814A zener diyotlarını (VD6 ve VD7) diğerleriyle değiştirmeye değmez, çünkü dinamik yük akımı yaklaşık 20 mA ve D814A zener diyotlarından geçen maksimum akım 35 mA olduğundan oldukça uygundurlar. İndüktör sargısı L1, direnç R16 üzerine sarılır ve 15-20 tur PEL 1.2 tel içerir.
UMZCH'nin her kanalının kurulması, VT13 drenaj çıkışının geçici olarak güç devresinden ayrılmasıyla başlar. VT10'un emitör akımını ölçün - yaklaşık 20 mA olmalıdır. Daha sonra, hareketsiz akımı ölçmek için transistör VT13'ün drenajını bir ampermetre aracılığıyla güç kaynağına bağlayın. 120 mA'yı önemli ölçüde aşmamalıdır; bu, parçaların doğru montajını ve servis verilebilirliğini gösterir. Hareketsiz akım, R10 direnci seçilerek düzenlenir. Açıldıktan hemen sonra yaklaşık 120 mA'ye ayarlanmalıdır, 20-30 dakika ısındıktan sonra 80-90 mA'ya düşecektir.
5-10 pF'ye kadar kapasiteye sahip C8 kapasitörünün seçilmesiyle olası kendi kendine uyarılma ortadan kaldırılır. Yazarın versiyonunda, kanallardan birindeki arızalı transistör VT13 nedeniyle kendi kendine uyarılma ortaya çıktı. Diğer besleme voltajları için, ısı emici alanı, maksimum güçteki bir yöndeki değişikliklere göre yeniden hesaplanmalı ve kullanılan yarı iletken cihazlar için izin verilen parametrelerin aşılmadığından emin olunmalıdır.
"Radyo" Sayı 12, 2008
