Представляю третье поколение студийного усилителя класса ЭА. Относительно первого поколения и промежуточного тестового второго схема претерпела изменения во входной части и в цепи ее питания. Так-же изменена элементная база и номиналы выходного каскада.
Характеристики:
- Линейный диапазон рабочих частот с отклонением не более 1дБ: 20Гц-30кГц
- Номинальная выходная мощность одного канала: 80 Вт
- Максимальная выходная мощность одного канала: 100 Вт
- Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
- Коэффициент гармонических искажений: 0.01%
- Отношение сигнал/шум: 95дБ
- Чувствительность: 2.5В~80Вт на 8Ом
- Коэффициент демпфирования: 200-300
- Максимальная скорость нарастания: 48 В/мкс
- Напряжение питания: +-33В
Схема
На схеме входная часть — C1, C2, R1, R2. Далее дифференциальный усилитель на ОУ OP1. Питание ОУ поступает через резисторы R7 и R10, ограничивается стабилитронами VD1 и VD2 и шунтируется конденсаторами С5 и С6 по НЧ, С7 и С8 по ВЧ. Цепочкой R3, C3, R4, C4 образована обратная отрицательная связь. Далее каскад тока покоя и термостабилизации на VT1, резисторами R5 и R6 задается рабочая точка. После него каскад УН(усилитель напряжения) на VT2 и VT3, эмиттеры которых подключены к общему через R11 и R12, и на которые заведены напряжения через R14 и R15 с выходных резисторов R17 и R18, вместе с нагрузкой работающих как токовый шунт относительно общего. Выходной каскад собран на VT4 и VT5, базовый ток которых ограничен резисторами R13 и R16. На выходе усилителя стандартная цепочка цобеля R19, C13. По питанию стоят шунтирующие конденсаторы C10 и С11 по ВЧ, С12 и С14 по СЧ.
Как это работает
Сигнал с входного разъема проходит через разделительный конденсатор С1 и поступает на делитель R2- R1 и уже с них на не инвертирующий вход ОУ ОР1. Конденсатор С2 шунтирует вход и подавляет ВЧ помехи.
На графике выше можно увидеть форму сигнала на входе усилителя (синий), а так-же на базах VT2 (красный) и VT3 (зеленый).
Эта разность на базах транзисторов после усиления ими позволяет избавится от эффекта ступеньки и зависит от тока покоя, который задается транзистором VT1. Чем больше открыт VT1, тем меньше ток покоя. Это происходит благодаря тому что VT1 соединяя базы транзисторов VT2 и VT3 при открытии притягивает их друг к другу, то-есть напряжение на каждой базе становится более приближенным к эмиттеру, а значит транзистор постепенно закрывается. Напряжение на базе VT1 формируется делителем R5-R6, на который поступает с полюсов питания через резисторы R8 и R10.
На графике выше сигнал на входе ОУ (зеленый), на базе транзистора VT4 (синий), VT5 (красный) и сигнал на выходе усилителя (фиолетовый).
С транзисторов VT2 и VT3 сигнал поступает на базы VT4 и VT5 через ограничительные резисторы R13 и R16. В эмиттерных цепях VT2 и VT3 относительно общего стоят 2 резистора R11 и R12, при помощи которых через R14 и R15 задается отрицательная обратная связь по току, где шунтом являются R17 и R18. Именно эта обратная связь задает усилителю класс ЭА. Чем больше выходная мощность, тем меньше ток покоя. Это значит что на малых мощностях и сигналах усилитель работает в классе А, а с ее увеличением переходит в класс АБ.
Обратная связь образована цепочкой R3 и С3 а так-же R4 и C4, где R3 задает общую обратную связь по напряжению, а С3 урезает верхний диапазон для предотвращения самовозбуждения усилителя, нижняя часть делителя работает только с переменной частью сигнала за счет конденсатора C4. Это устанавливает относительно постоянного тока бо’льшую обратную связь, и ее большие значения во время простоя усилителя.
Усилитель хорошо выдерживает коротковременные КЗ в нагрузке за счет токовой обратной связи. При КЗ транзисторы выходного каскада хоть и работают в нештатном режиме, но цепочка токовой ООС уменьшает выходную мощность достаточно, чтобы транзисторы не сгорели сразу, они скорее выйдут из строя ввиду перегрева. Схеме так-же совершенно безразлично включение без нагрузки, в отличии от некоторых усилителей. Таким образом схема имеет повышенную надежность.
Еще раз о характеристиках
На графике ниже виден частотный диапазон для данных номиналов, он составляет 30Гц-25кГц на ровном участке, или 20Гц-40кГц при отклонении не более 1 Дб.
Скорость нарастания была вычислена путем умножения скорости нарастания ОУ на коэффициент усиления УНа и и выходного каскада. И в отличии от некоторых авторов, она реальна (Автор ОМ2 накрутил эту цифру до 228В/мкс), у большинства серийных усилителей этот показатель не превышает 15-20В/мкс по данным производителей.
Все данные получены путем моделирования и математического расчета. На практике усилитель имеет чистое детальное звучание и упругие низы.
Настройка
Правильно собранный усилитель в настройке не нуждается. Но все-же. Ток покоя подбирается соотношением резисторов R5 и R6, и составляет целых 200мА (класс А все таки) без сигнала на входе (далее как сказано выше — работает токовая ООС). На ОУ должно быть стабильно +-15В. Коэффициент усиления зависит от делителя на входе и номинала резистора обратной связи.
Конструктивные требования
Все транзисторы усилителя должны быть установлены на один радиатор площадью не менее 1600см2 . Питание усилителя минимум +-30В, максимум +-60В. Номинальное +-35В.
Транзисторы необходимо монтировать на радиатор пользуясь изолирующей термоподложкой и термопастой. Осторожнее при креплении платы через штатные отверстия — один человек уже замкнул и спалил так дорожки.
Печатная плата
Печатная плат имеет размеры 50х100мм. Плата двухсторонняя. Крайне рекомендуется использовать заводские печатные платы ввиду плотного монтажа, не позволяющего высококачественно припаять выводы на верхний слой, а так-же наличие переходных отверстий в питающих цепях.
Фото устройства
На фото выше усилитель версии 1.1. Ниже усилитель версии 1.2
Зеленные платы были заказаны на предоставляемом сайтом сервисе, кнопку которого вы можете найти ниже.
Так-же одна из версий усилителя была оформлена в корпус как готовое решение.
К статье прилагается проект в MicroCap 8. Запустив симуляцию вы можете изучить происходящие в схеме процессы подробнее, а так-же посмотреть как схема будет себя вести при других номиналах.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
OP1
Операционный усилительTL0811
VT1
Биполярный транзисторBD1391
VT2
Биполярный транзисторMJE150321
VT3
Биполярный транзисторMJE150331
VT4
Биполярный транзистор2SA19431
VT5
Биполярный транзистор2SC52001
R1, R2
Резистор22 кОм2
0.25W R3, R8, R9
Резистор20 кОм3
0.25W R4
Резистор1 кОм1
0.25W R5
Резистор6.8 кОм1
0.25W R13, R16
Резистор51 Ом2
0.25W R6
Резистор10 кОм1
0.25W R7, R10
Резистор1.2 кОм2
1W R11, R12
Резистор68 Ом2
2W R14, R15
Резистор630 Ом2
2W R17, R18
Резистор0.22 Ом2
2W R19
Резистор10 Ом1
2W C1
Конденсатор1 мкФ1
Пленочный C2
Конденсатор100 пФ1
Керамический C3
Конденсатор20 пФ1
Керамический C4
Конденсатор100 мкФ1
Неполярный C5, C6
Электролитический конденсатор1000 мкФ2
C7, C8
Конденсатор0.1 мкФ2
Керамический C9, C10. C11, C13
Конденсатор100 нФ4
Пленочный С12, C14
Электролитический конденсатор330 мкФ2
VD1, VD2
Стабилитрон15В2
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- AMP1_2.rar (67 Кб)
- Усилитель 1_2.lay (224 Кб)
Теги: