Усилитель hi fi на комплементарных полевых транзисторах. Усилитель Hi-Fi на комплементарных транзисторах

Схема усилителя приведена на рис.1. Через RC-цепочку фильтра нижних частот сигнал попадает на комплементарный входной каскад (Т1, Т2, ТЗ, Т4). При желании можно увеличить емкость разделительного конденсатора С1, однако делать это имеет смысл только в случае очень низкой граничной частоты звукоизлучающей системы. В эмиттерную цепь входного каскада включен линеаризующий резистор R11 на 100 Ом, к эмиттерам же подключена общая отрицательная обратная связь величиной около 30 дБ. "Внутри" каскада, между коллектором "нижнего" транзистора (Т2) и эмиттером "верхнего" (ТЗ) действует вторая ("внутренняя") петля обратной связи величиной около 18 дБ. Это означает, что за исключением транзисторов Т1, Т2, обе петли оказывают одинаковое действие на все остальные каскады.

крупнее

Монтаж. Усилитель собран на двусторонней печатной плате, чертеж которой показан на рис.2-3. Со стороны деталей имеется сплошная фольга заземления. Зенковка в местах "входа" выводов деталей в плату предотвращает замыкания. Соединяющиеся с землей выводы деталей припаиваются непосредственно (без отверстий) к фольге заземления. На сборочном чертеже эти точки помечены черным цветом. Два оконечных полевых транзистора устанавливаются на уголки из алюминия, которые соединяются с радиатором, создавая тепловой мостик, и оба крепятся к плате. Их необходимо изолировать от уголков и платы. Имеющийся в цепи эмиттера резистор "висит в воздухе", поскольку установлен навесным монтажом. Резисторы R29 и R30 для укорачивания выводов припаиваются со стороны дорожек платы. Теплоотводы не должны образовывать с "нулевой" фольгой "ложную землю", поэтому "нулевая" фольга прерывается глубокой царапиной, идущей параллельно теплоотводам. Для нормального охлаждения полевых транзисторов достаточно охлаждающей поверхности около 400 см 2 . Транзисторы Т9 и Т10 крепятся к "нулевой" фольге через тонкую слюдяную пластину. Здесь очень легко может возникнуть короткое замыкание, поэтому монтаж нужно тщательно проверить омметром. Катушка L1 диаметром 10 мм состоит из примерно 15 плотно намотанных витков провода диаметром 0,5 мм (без сердечника). Резистор R33 расположен по оси L1, и его выводы спаиваются вместе с выводами катушки, а затем крепятся к плате. Три провода, идущие к блоку питания, скручиваются вместе. Два провода, ведущие к динамику, также скручиваются в отдельный жгут (независимо от предыдущих). Поскольку здесь текут большие токи, их магнитные поля могут значительно увеличить искажения - главным образом, на высоких частотах. Скручивание проводов вместе приводит к тому, что магнитные поля токов, текущих в противоположных направлениях, взаимно уничтожаются. Нулевая точка блока питания и вывод динамика не соединяются с корпусом, и идущие к ним провода не укладываются вместе с другими проводами.

Блок питания. Схема блока питания - самая простая (рис.4). Трансформатор, имеющий отвод от середины вторичной обмотки, питает двухполупериодный выпрямитель, состоящий из двух групп по 2 диода. Сглаживание пульсации осуществляют конденсаторы емкостью не менее 4700 мкФ (40 В). Такой блок может обеспечить питанием два оконечных усилителя.

Верхний предел напряжения вторичной обмотки трансформатора определяется типом использованных транзисторов Т7, Т8. В случае использования пары ВС 546/556, напряжение питания (в отсутствие сигнала) не должно превосходить 30...32 В. Более высокое напряжение эти транзисторы "переносят плохо". При напряжении питания ±30 В можно использовать трансформатор 220/2х22,5 В или 230/2х24 В. Усилитель с напряжением питания ±30 В может отдать в нагрузку мощность около 24 Вт (на 8 Ом). Полевые транзисторы, используемые в оконечном усилителе, очень дорогие. За цену одного такого транзистора можно приобрести весь остальной набор деталей. Невольно возникает вопрос- компенсируются ли излишки расходов ожидаемым улучшением качества. Ответ на этот вопрос зависит от многих обстоятельств, поскольку:

речь идет о субъективно воспринимаемых искажениях, поэтому звуковые ощущения у разных людей будут разными;

восприятие искажений зависит от воспроизводимой музыки. При воспроизведении чисто "авторской" электронной музыки не имеет смысла говорить об искажениях, ибо невозможно узнать, были или нет эти искажения в исходном материале;

проблематично воспроизведение музыки, поступающей с CD. По мнению "критических ушей" и автора, эта музыка имеет специфическую окраску. Воспроизведение же с хорошей аналоговой пластинки или непосредственно с концерта дает превосходное качество.

Перевод А. Бельского. Radiotechnika, № 7, 96

Через эмиттерный повторитель (основная роль которого - сдвиг уровня постоянного напряжения) сигнал с входного каскада подается на усилитель напряжения(Т7,Т8). В эмиттерах транзисторов здесь снова установлены линеаризующие резисторы. Коллекторный ток этих транзисторов протекает через цепи, которые регулируют ток покоя полевых транзисторов оконечного усилителя. Остановимся на мгновение! Температурный коэффициент Kт полевых транзисторов (т.е. отношение напряжение на затворе/ток стока) близок к нулю. Для малых токов он небольшой и отрицательный, для больших - небольшой и положительный. Перемена знака происходит для мощных транзисторов при токе около 100 мА. Оконечный усилитель работает при токе покоя 100 мА. Полевые транзисторы "раскачиваются" через транзисторные эмиттерные повторители, у которых, как известно, Кт положительный. Поэтому необходимо использовать такую предварительно смещенную цепь, которая компенсировала бы температурную зависимость. Температурную зависимость эмиттерных повторителей компенсируют диоды D3 и D4. Ток покоя полевых транзисторов оконечного усилителя устанавливается потенциометром Р на уровне порядка 100 мА. В цепях затворов полевых транзисторов установлены резисторы (R29, R30), препятствующие самовозбуждению. Цепь, состоящая из диодов и стабилитронов (D5...D8), предотвращает появление опасного для полевых транзисторов напряжения затвор-исток. В цепи истока полевых транзисторов имеются резисторы (R31 и R32) номиналом на 0,47 Ом. Из них R32 отмечен звездочкой - в опытном образце его значение было равно нулю. Этот резистор сглаживает возможные различия в крутизне полевых транзисторов. Как правило, включение R32 не оказывает катастрофического действия на усиление, можно ожидать увеличения искажений на величину порядка 20...30%. Как обычно, RCL-звено на выходе усилителя защищает его от самовозбуждения при чрезвычайно высоком реактивном импедансе нагрузки. Сопротивление Rx в цепи эмиттера Т1 на входе усилителя используется для точной балансировки усилителя. Если взять R13 и R14 одинаковой величины (6,8 кОм), а Rx закоротить, то смещение выхода будет вполне удовлетворительным. Но если необходимо его улучшить, то R13 уменьшается до 6,2 кОм, а вместо Rx временно подключается потенциометр на 1 кОм. После примерно 30 мин "прогрева" усилителя, этим потенциометром устанавливается на выходе уровень напряжения, равный нулю. Сопротивление потенциометра измеряется, и в качестве Rx припаивается резистор с номиналом, подходящим ближе всего к измеренному. Как правило, при замене D1 или D2 возникает необходимость в замене Rx. Конденсатор С9 осуществляет частотную коррекцию усилителя. Он вызывает двойной эффект: осуществляет, с одной стороны, "запаздывающую" коррекцию при емкостной нагрузке коллекторов Т7 и Т8 и, с другой стороны, "опережающую", будучи подсоединенным не к земле, а к R21. Резистор R34 предотвращает возникновение двух различных петель заземления в том случае, когда два или более УМЗЧ питаются от одного блока питания. Земля на входе соединяется с металлическим корпусом или шасси и с предусилителем, а другие земли представляющие собой, по сути дела, возвратные провода для токов нуля, соединяются по отдельности с нулевой точкой блока питания.

Монтаж. Усилитель собран на двусторонней печатной плате, чертеж которой показан на рис.2-3. Со стороны деталей имеется сплошная фольга заземления. Зенковка в местах "входа" выводов деталей в плату предотвращает замыкания. Соединяющиеся с землей выводы деталей припаиваются непосредственно (без отверстий) к фольге заземления. На сборочном чертеже эти точки помечены черным цветом. Два оконечных полевых транзистора устанавливаются на уголки из алюминия, которые соединяются с радиатором, создавая тепловой мостик, и оба крепятся к плате. Их необходимо изолировать от уголков и платы. Имеющийся в цепи эмиттера резистор "висит в воздухе", поскольку установлен навесным монтажом. Резисторы R29 и R30 для укорачивания выводов припаиваются со стороны дорожек платы. Теплоотводы не должны образовывать с "нулевой" фольгой "ложную землю", поэтому "нулевая" фольга прерывается глубокой царапиной, идущей параллельно теплоотводам. Для нормального охлаждения полевых транзисторов достаточно охлаждающей поверхности около 400 см2. Транзисторы Т9 и Т10 крепятся к "нулевой" фольге через тонкую слюдяную пластину. Здесь очень легко может возникнуть короткое замыкание, поэтому монтаж нужно тщательно проверить омметром. Катушка L1 диаметром 10 мм состоит из примерно 15 плотно намотанных витков провода диаметром 0,5 мм (без сердечника). Резистор R33 расположен по оси L1, и его выводы спаиваются вместе с выводами катушки, а затем крепятся к плате. Три провода, идущие к блоку питания, скручиваются вместе. Два провода, ведущие к динамику, также скручиваются в отдельный жгут (независимо от предыдущих). Поскольку здесь текут большие токи, их магнитные поля могут значительно увеличить искажения - главным образом, на высоких частотах. Скручивание проводов вместе приводит к тому, что магнитные поля токов, текущих в противоположных направлениях, взаимно уничтожаются. Нулевая точка блока питания и вывод динамика не соединяются с корпусом, и идущие к ним провода не укладываются вместе с другими проводами.

Блок питания. Схема блока питания - самая простая (рис.4). Трансформатор, имеющий отвод от середины вторичной обмотки, питает двухполупериодный выпрямитель, состоящий из двух групп по 2 диода. Сглаживание пульсации осуществляют конденсаторы емкостью не менее 4700 мкФ (40 В). Такой блок может обеспечить питанием два оконечных усилителя.

Верхний предел напряжения вторичной обмотки трансформатора определяется типом использованных транзисторов Т7, Т8. В случае использования пары ВС 546/556, напряжение питания (в отсутствие сигнала) не должно превосходить 30...32 В. Более высокое напряжение эти транзисторы "переносят плохо". При напряжении питания ±30 В можно использовать трансформатор 220/2х22,5 В или 230/2х24 В. Усилитель с напряжением питания ±30 В может отдать в нагрузку мощность около 24 Вт (на 8 Ом). Полевые транзисторы, используемые в оконечном усилителе, очень дорогие. За цену одного такого транзистора можно приобрести весь остальной набор деталей. Невольно возникает вопрос- компенсируются ли излишки расходов ожидаемым улучшением качества. Ответ на этот вопрос зависит от многих обстоятельств, поскольку:

речь идет о субъективно воспринимаемых искажениях, поэтому звуковые ощущения у разных людей будут разными;

восприятие искажений зависит от воспроизводимой музыки. При воспроизведении чисто "авторской" электронной музыки не имеет смысла говорить об искажениях, ибо невозможно узнать, были или нет эти искажения в исходном материале;

проблематично воспроизведение музыки, поступающей с CD. По мнению "критических ушей" и автора, эта музыка имеет специфическую окраску. Воспроизведение же с хорошей аналоговой пластинки или непосредственно с концерта дает превосходное качество.

Вот простой 100-ваттнй HI-FI усилитель на транзисторах MOSFET. Главной особенностью этого усилителя является простота конструкции и сборки. Следует отметить, что многие hi-end усилители как раз и имеют очень простое, но хорошее качество конструкций. Меньше деталей - меньше проблем.

Схема довольно проста. MPSA56 - дифференциальный вход. Эти транзисторы были выбраны из-за качества звука как результат многолетнего опыта. Комплементарная пара выходных транзисторов 2SK1058 и 2SJ162. Для лучшей защиты динамиков АС рекомендуется добавить задержку включения.

Силовой трансформатор для 8 Ом выходной нагрузки 35-0-35 вольт и не менее 3 ампер. Выпрямитель и фильтр на 2-х конденсаторах 4700 мкФ 63 В. Эта цепь питания для одного канала.

Усилитель предназначен для домашнего эксплуатирования, но при его пиковой мощности в 300 ватт, он вполне справится и с небольшим концертным залом.

Примечание : Эта схема не имеет защиты АС от постоянного тока. Данный HI-FI усилитель не подходит для начинающих, так как для грамотной настройки необходимы специальные измерительные инструменты и навыки.

Спектр гармоник этого транзисторного усилителя подобран таким образом, что звучанием он напоминает старый добрый пентодный однотактник.

Последние 10 - 15 лет ругать звучание транзисторных усилителей и превозносить достоинства ламповых стало чуть ли не обязанностью аудиокритиков. Я думаю, что специфический саунд первых связан с чисто формальным подходом к их конструированию. Сейчас любой аудиофил, имеющий мало-мальский опыт прослушивания, знает, что параметры типа «0,002% гармонических искажений при 100 Вт мощности» в действительности мало что говорят о музыкальности аппарата. От чего же она зависит? Попробуем разобраться.

Вряд ли кто будет оспаривать факт, что ламповый триод - самый линейный элемент, который был изобретен человеком за последние сто лет. Транзисторам же, как биполярным, так и полевым, до него очень далеко. Но так ли все безнадежно?

Об авторе

Жан Цихисели. Несколько неожиданное сочетание имени и фамилии словно символизирует эклектичность жанров этого конструктора. В ассортименте лаборатории Time Wind, возглавлямой Жаном, самые разные проекты: усилители на триодах, пентодах в одно- и двухтактном включении и даже, не побоимся этого слова - на транзисторах. Относится к категории самородков, для которого самостоятельно изготовить конденсатор или намотать выходной транс плевое дело. Постоянный участник выставок «Российский Hi-End», в быту скромен, своего мнения никому не навязывает. Тем более, стоит прислушаться.

Оказывается, нет. Известно, что существует три типа усилительных каскадов на транзисторах: с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. Наиболее широко распространен первый тип, но он, к сожалению, имеет такие искажения, что ни о какой линейности говорить не приходится. Каскад с общим коллектором, или эмиттерный повторитель, значительно лучше, но его коэффициент усиления меньше единицы. Он обычно применяется в качестве согласующего, когда нужно получить большое входное сопротивление и малое выходное, в частности, для согласования громкоговорителя с усилителем напряжения. Оптимальным является каскад с общей базой - у него и искажения меньше, и полоса пропускания шире (из-за чего он часто используется в ВЧ-схемах), и усиление вполне приличное. В итоге в качестве кирпичиков для построения усилителя нам остаются лишь каскады с общим коллектором и общей базой. Идем дальше.

Те, кто знаком со схемами промышленных усилителей, вероятно, заметили, что количество транзисторов там может достигать сотни штук на один канал. Проходя через каждый р-n переход, сигнал деградирует, так что напрашивается вывод: для построения действительно качественного усилителя необходимо использовать их минимально возможное количество, и я думаю, вряд ли кто с этим не согласится. Теперь поговорим об обратной связи. То, что лучше обойтись без нее, знают, пожалуй, все, но природа транзисторных усилителей такова, что вряд ли это возможно. Единственное, что нам по силам, - сделать глубину ОС минимально необходимой.

Теперь коротко о режимах работы транзисторов. Даже при беглом анализе их выходных характеристик легко убедиться, что только в классе А они обладают наибольшей линейностью. Но в природе за все приходится платить, и вот вам пример: выходной каскад на комплементарной паре биполярных транзисторов, включенный в классе А, из-за перегрева выходит из строя через несколько секунд. Чтобы такая схема была работоспособна, нужно вместо одной пары поставить 10, а это уже противоречит требованию использовать минимально возможное количество активных элементов. В большинстве случаев никакого выигрыша тут нет, и самое разумное - поставить выходной каскад в режим «форсированный АВ», и такая схема будет долговечной и надежной. А вот все остальные каскады должны работать в «чистом» классе А. Но и это еще не все. У каждого конкретного типа биполярного или полевого прибора существует оптимальный ток коллектора (стока), при котором он имеет максимальную линейность, и использовать его нужно именно в таком режиме. Все перечисленные требования являются необходимыми, но далеко не достаточными для достижения нашей единственной цели - хорошего звучания.

Еще одно, и весьма важное условие - правильный подбор элементной базы, а именно транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов, проводов и припоя.

После нескольких месяцев тестирования и слепого прослушивания было установлено, что наиболее подходящими для описываемой схемы являются следующие типы элементов: БСИТ (Bipolar Static Induction Transistor) - для входного каскада, генератора тока и усилителя напряжения; полевые транзисторы в качестве истокового повторителя, биполярные - в устройстве сдвига уровня и генераторе тока, предвыходном двухтактном каскаде и выходном двухтактном эмиттерном повторителе.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя.

Теперь о пассивных компонентах. Регулятор громкости следует взять качественный и надежный ALPS, постоянные резисторы углеродистые, С1-4, а в эмиттерных цепях выходных транзисторов - проволочные. Конденсаторы на входе и цепи обратной связи бумажные, К42-11, МБМ и т.д. Они могут показаться чересчур громоздкими, но применять другие типы я не рекомендую ввиду заметного ухудшения звучания. Если не удастся купить фирменные электролиты, то из отечественных лучше использовать К50-24.

Входной каскад на VT1, VT2 - однотактный дифференциальный усилитель с местной токовой обратной связью, нагруженный на генератор тока на VT3. C выхода дифкаскада сигнал поступает на затвор полевого транзистора VT4, включенного истоковым повторителем. С истока VT4 сигнал через устройство сдвига уровня VT5 KT9115A идет на усилитель напряжения VT6. Тот, в свою очередь, нагружен на генератор тока VT7 и два последовательно соединенных двухтактных эмиттерных повторителя на VT8, VT9, VT10 и VT11. Последовательно включенные диоды VD7 - VD10 задают ток покоя выходного каскада (примерно 0,2 А). Добавив еще один или несколько (пятый диод изображен на схеме пунктиром), можно увеличить ток покоя до 0,8 А и, таким образом, перевести каскад в класс А. Подбором резистора R7 устанавливают нулевой потенциал +/-10 мВ на выходе усилителя. Подстроечники применять здесь не рекомендуется, поэтому лучше подобрать нужное значение, припаивая параллельно резистору 470 Ом другой, большего или меньшего номинала.

Пары транзисторов VT2 и VT2, VT8 и VT9, VT10 и VT11 следует подобрать с одинаковым значением коэффициента усиления с точностью не хуже 1%. Для защиты акустических систем от постоянного напряжения на выходе усилителя служит специальное устройство (рис. 2).

Рис. 2

Для надежной работы схемы защиты конденсаторы С1, С2 лучше использовать оксидно-полупроводниковые танталовые серии К53.

Теперь несколько слов о блоке питания (рис. 3, стр. 14). В нем применен тороидальный трансформатор мощностью 200 - 250 ВА с экранной обмоткой, которую нужно заземлить. Чтобы активные сопротивления вторичных обмоток были одинаковыми, их лучше мотать в два провода и среднюю точку соединить с шасси толстым коротким проводом. В качестве выпрямительных диодов применены КД2994А с барьером Шоттки, обладающие высоким быстродействем. Электролитические конденсаторы типа К50-24, а шунтирующие - бумажные МБМ, БМТ. Если вы захотите оснастить усилитель устройством защиты, для его питания потребуется дополнительная обмотка на напряжение 18 В и ток около 300 мА, а также простейший выпрямитель со сглаживающим фильтром.

Рис. 3

При монтаже усилителя следует обратить внимание на качество соединительных проводов и припоя. Монтаж нужно вести медным проводом с сечением около 2 кв. мм, очень хорошо для этой цели подходят колоночные кабели стоимостью 30 - 40 руб. за метр. Из припоев могу посоветовать ПОС-61, он недорогой и купить его можно на любом радиорынке. Печатные платы лучше выполнить из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и жестко закрепить на дне корпуса с помощью металлических втулок. Все транзисторы, кроме VT1, VT2, VT3, крепятся через изолирующие прокладки к дну корпуса, выполненного из алюминиевой плиты толщиной 10 мм, которая одновременно является и теплоотводом.

Большое влияние на звук оказывает и разводка «земляных» шин. Сигнальная и сильноточная земля должны быть присоединены к корпусу в одной точке, рядом с входными разъемами. Корпус следует сделать из немагнитного материала. Изготовленный в 1995 г. в лаборатории «Time Wind» по описанной выше схеме, усилитель продемонстрировал качество звучания, сравнимое со звучанием хорошего лампового пентодного двухтактника. Благодаря тщательно подобранному спектральному составу искажений усилитель выдает сочную середину, прозрачный верх и осязаемый бас.

У схемы есть еще одно очевидное достоинство - хорошая повторяемость и несложная настройка, поскольку предназначалась она для мелкосерийного производства в промышленных условиях.

Таблица 1. Детали усилителя
Сопротивления
R1	1k	1/4 w	углерод
R2, R9	15k	1/4 w	углерод
R3	8k2	1/4 w	углерод
R4,R5	13	1/4 w	углерод
R6	24k	1/4 w	углерод
R7	150	1/4 w	углерод
R8	200	1/4 w	углерод
R10,R11	750	1/4 w	углерод
R12	5k6	1 w	углерод
R13	48	1/2 w	углерод
R14	24	1/2 w	углерод
R15, R16	100	2 w	углерод
R17	18	2 w	углерод
R19, R20	0,47	5 w	проволочные
R21	10	2 w	углерод
Конденсаторы
С1	2,2 мкФ		МБМ, К42-11 (бумага)
С2	1000 пФ		КСО, СГМ (слюда)
С3	3,9 пФ		керамика
С4	22 мкФ		МБМ, К42-11 (бумага)
С5	0,1 мкФ х 160 В		МБМ, К42-11 (бумага)
С6,С9	1 мкФ х 160 В		МБМ, К42-11 (бумага)
С7 - С11	2200 мкФ х 63 В		К50-24
Полупроводники
VD1 - VD10	КД522Б
VT1 - VT3	КП959А		БСИТ
VT4	КП902А		КМОП
VT5, VT7	КТ9115А		биполярный
VT6	КП956А		БСИТ
VT8	КТ850А		биполярный
VT9	КТ851А		биполярный

Литература:
1. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», Москва, «Мир», 1993 г.
2. Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов. «Фоточувствительные приборы и их применение». Издательство «Радио и Связь», 1991 г.

Схема усилителя приведена на рис.1. Через RC-цепочку фильтра нижних частот сигнал попадает на комплементарный входной каскад (Т1, Т2, ТЗ, Т4). При желании можно увеличить емкость разделительного конденсатора С1, однако делать это имеет смысл только в случае очень низкой граничной частоты звукоизлучающей системы. В эмиттерную цепь входного каскада включен линеаризующий резистор R11 на 100 Ом, к эмиттерам же подключена общая отрицательная обратная связь величиной около 30 дБ. “Внутри” каскада, между коллектором “нижнего” транзистора (Т2) и эмиттером “верхнего” (ТЗ) действует вторая (“внутренняя”) петля обратной связи величиной около 18 дБ. Это означает, что за исключением транзисторов Т1, Т2, обе петли оказывают одинаковое действие на все остальные каскады.

Рис.1.
Через эмиттерный повторитель (основная роль которого – сдвиг уровня постоянного напряжения) сигнал с входного каскада подается на усилитель напряжения(Т7,Т8). В эмиттерах транзисторов здесь снова установлены линеаризующие резисторы. Коллекторный ток этих транзисторов протекает через цепи, которые регулируют ток покоя полевых транзисторов оконечного усилителя. Остановимся на мгновение! Температурный коэффициент Kт полевых транзисторов (т.е. отношение напряжение на затворе/ток стока) близок к нулю. Для малых токов он небольшой и отрицательный, для больших – небольшой и положительный. Перемена знака происходит для мощных транзисторов при токе около 100 мА. Оконечный усилитель работает при токе покоя 100 мА. Полевые транзисторы “раскачиваются” через транзисторные эмиттерные повторители, у которых, как известно, Кт положительный. Поэтому необходимо использовать такую предварительно смещенную цепь, которая компенсировала бы температурную зависимость. Температурную зависимость эмиттерных повторителей компенсируют диоды D3 и D4. Ток покоя полевых транзисторов оконечного усилителя устанавливается потенциометром Р на уровне порядка 100 мА. В цепях затворов полевых транзисторов установлены резисторы (R29, R30), препятствующие самовозбуждению. Цепь, состоящая из диодов и стабилитронов (D5…D8), предотвращает появление опасного для полевых транзисторов напряжения затвор-исток. В цепи истока полевых транзисторов имеются резисторы (R31 и R32) номиналом на 0,47 Ом. Из них R32 отмечен звездочкой – в опытном образце его значение было равно нулю. Этот резистор сглаживает возможные различия в крутизне полевых транзисторов. Как правило, включение R32 не оказывает катастрофического действия на усиление, можно ожидать увеличения искажений на величину порядка 20…30%. Как обычно, RCL-звено на выходе усилителя защищает его от самовозбуждения при чрезвычайно высоком реактивном импедансе нагрузки. Сопротивление Rx в цепи эмиттера Т1 на входе усилителя используется для точной балансировки усилителя. Если взять R13 и R14 одинаковой величины (6,8 кОм), а Rx закоротить, то смещение выхода будет вполне удовлетворительным. Но если необходимо его улучшить, то R13 уменьшается до 6,2 кОм, а вместо Rx временно подключается потенциометр на 1 кОм. После примерно 30 мин “прогрева” усилителя, этим потенциометром устанавливается на выходе уровень напряжения, равный нулю. Сопротивление потенциометра измеряется, и в качестве Rx припаивается резистор с номиналом, подходящим ближе всего к измеренному. Как правило, при замене D1 или D2 возникает необходимость в замене Rx. Конденсатор С9 осуществляет частотную коррекцию усилителя. Он вызывает двойной эффект: осуществляет, с одной стороны, “запаздывающую” коррекцию при емкостной нагрузке коллекторов Т7 и Т8 и, с другой стороны, “опережающую”, будучи подсоединенным не к земле, а к R21. Резистор R34 предотвращает возникновение двух различных петель заземления в том случае, когда два или более УМЗЧ питаются от одного блока питания. Земля на входе соединяется с металлическим корпусом или шасси и с предусилителем, а другие земли представляющие собой, по сути дела, возвратные провода для токов нуля, соединяются по отдельности с нулевой точкой блока питания.

Монтаж. Усилитель собран на двусторонней печатной плате, чертеж которой показан на рис.2-3. Со стороны деталей имеется сплошная фольга заземления. Зенковка в местах “входа” выводов деталей в плату предотвращает замыкания. Соединяющиеся с землей выводы деталей припаиваются непосредственно (без отверстий) к фольге заземления. На сборочном чертеже эти точки помечены черным цветом. Два оконечных полевых транзистора устанавливаются на уголки из алюминия, которые соединяются с радиатором, создавая тепловой мостик, и оба крепятся к плате. Их необходимо изолировать от уголков и платы. Имеющийся в цепи эмиттера резистор “висит в воздухе”, поскольку установлен навесным монтажом. Резисторы R29 и R30 для укорачивания выводов припаиваются со стороны дорожек платы. Теплоотводы не должны образовывать с “нулевой” фольгой “ложную землю”, поэтому “нулевая” фольга прерывается глубокой царапиной, идущей параллельно теплоотводам. Для нормального охлаждения полевых транзисторов достаточно охлаждающей поверхности около 400 см2. Транзисторы Т9 и Т10 крепятся к “нулевой” фольге через тонкую слюдяную пластину. Здесь очень легко может возникнуть короткое замыкание, поэтому монтаж нужно тщательно проверить омметром. Катушка L1 диаметром 10 мм состоит из примерно 15 плотно намотанных витков провода диаметром 0,5 мм (без сердечника). Резистор R33 расположен по оси L1, и его выводы спаиваются вместе с выводами катушки, а затем крепятся к плате. Три провода, идущие к блоку питания, скручиваются вместе. Два провода, ведущие к динамику, также скручиваются в отдельный жгут (независимо от предыдущих). Поскольку здесь текут большие токи, их магнитные поля могут значительно увеличить искажения – главным образом, на высоких частотах. Скручивание проводов вместе приводит к тому, что магнитные поля токов, текущих в противоположных направлениях, взаимно уничтожаются. Нулевая точка блока питания и вывод динамика не соединяются с корпусом, и идущие к ним провода не укладываются вместе с другими проводами.
Блок питания. Схема блока питания – самая простая (рис.4). Трансформатор, имеющий отвод от середины вторичной обмотки, питает двухполупериодный выпрямитель, состоящий из двух групп по 2 диода. Сглаживание пульсации осуществляют конденсаторы емкостью не менее 4700 мкФ (40 В). Такой блок может обеспечить питанием два оконечных усилителя.

Рис.4.
Верхний предел напряжения вторичной обмотки трансформатора определяется типом использованных транзисторов Т7, Т8. В случае использования пары ВС 546/556, напряжение питания (в отсутствие сигнала) не должно превосходить 30…32 В. Более высокое напряжение эти транзисторы “переносят плохо”. При напряжении питания ±30 В можно использовать трансформатор 220/2х22,5 В или 230/2х24 В. Усилитель с напряжением питания ±30 В может отдать в нагрузку мощность около 24 Вт (на 8 Ом). Полевые транзисторы, используемые в оконечном усилителе, очень дорогие. За цену одного такого транзистора можно приобрести весь остальной набор деталей. Невольно возникает вопрос- компенсируются ли излишки расходов ожидаемым улучшением качества. Ответ на этот вопрос зависит от многих обстоятельств, поскольку:
— речь идет о субъективно воспринимаемых искажениях, поэтому звуковые ощущения у разных людей будут разными;
— восприятие искажений зависит от воспроизводимой музыки. При воспроизведении чисто “авторской” электронной музыки не имеет смысла говорить об искажениях, ибо невозможно узнать, были или нет эти искажения в исходном материале;
— проблематично воспроизведение музыки, поступающей с CD. По мнению “критических ушей” и автора, эта музыка имеет специфическую окраску. Воспроизведение же с хорошей аналоговой пластинки или непосредственно с концерта дает превосходное качество.

Предлагаемый вниманию читателей стереофонический усилитель мощности разработан для автомобильного кассетного проигрывателя, но, естественно, может быть использован и в носимой аппаратуре с напряжением питания 9…13 В. Усилитель содержит минимум деталей, прост…….

Многие радиолюбители слышали о красивом звучании, достигаемом с усилителями на лампах, но слышать от кого-то - это одно, а сделать и слушать самому - совсем другое дело. К тому же…….

Предлагаемый УМЗЧ (рис.1) построен на базе операционного усилителя КР544УД2. Параметры УМЗЧ Рабочий диапазон частот, Гц, не менее 15…30000 Нелинейность амплитудно-частотной характеристики, дБ, не более 2 Номинальная мощность на нагрузке: —…….

Было у меня когда-то время увлечения тотально прямонакальными схемами. Строго говоря, оно так и не прошло до сих пор, но приняло мягкую, компромиссную форму, когда я легко уживаюсь, например, с…….

Продолжаем тему маломощных усилителей на интегральных микросхемах. На сей раз, рассмотрим усилитель на микросхеме MAX9751. Чем примечательна эта микросхема? Ну, прежде всего – низким напряжением питания – 5 вольт, однополярное,…….

Усилитель hi fi на комплементарных полевых транзисторах. Усилитель Hi-Fi на комплементарных транзисторах

Об авторе

Related Posts