Двухполосный усилитель мощности

May 26, 2010 by admin Комментировать »

 Усилители мощности низких и высоких частот идентичны и выполнены на комплементарных парах транзисторов. Усилитель построен по схеме с гальванической связью и одинаковой глубиной обратной связи как по переменному, так и по постоянному току, которая составляет 20 дБ.

Высокая линейность усилителя достигнута благодаря симметричному построению всех его каскадов и использованию местных отрицательных обратных связей по току. Устойчивость обеспечивается коррекцией АЧХ по опережению и запаз­дыванию.

Все каскады работают в классе А, за исключением мощны транзисторов, которые работают в классе АВ с относительно высоким значением начального тока. Для управления добротностью подвижной системы громкоговорителя в усилителе мощности низких частот введена положительная обратная связь по току нагрузки. Фазочастотная характеристика (без истокового повторителя) практически линейна в диапазоне частот 20…30 000 Гц.

Принципиальная схема усилителя мощности низких частот показана на рис. 6. На входе усилителя мощности включен истоковый повторитель на полевом тран­зисторе VI типа КП302БМ, входное сопротивление которого определяется сопро­тивлением резистора R2 и равно 150 кОм. Второй, третий и четвертый каскады усилителя мощности — дифференциальные, собраны на -транзисторах V4, V5, V7, V8 и У12, V14.

В первых двух каскадах применены интегральные сборки типа К1НТ591Б, содержащие пары транзисторов (со статическими коэффициентами передачи тока, равными 100).

В четвертом каскаде использованы транзисторы типа КТ814В, также подоб­ранные по статическому коэффициенту передачи тока. Стабильность по постоян­ному току достигается построением входного каскада на сдвоенных транзисторах V4 и V5 в одном корпусе.

Во все дифференциальные каскады введены элементы коррекции по опере­жению (С4, С6, R17, С8), обеспечивающие на частоте 500 кГц спад АЧХ не более 5 дБ. Окончательную форму АЧХ определяет цепь коррекции по запаз­дыванию R11C5 в первом дифференциальном каскаде.

Особое внимание должно быть улелено температурной стабильности, так как усилитель критичен к стабильности настройки средней точки по постоянному току. Смещение средней точки (ОВ) на 0,2 В приводит к нарушению устойчи­вости усилителя, т. е. усилитель возбуждается на частоте примерно 500 кГц.

Для повышения температурной стабильности дифференциальные каскады выполнены на интегральной сборке К1НТ591Б в одном корпусе. Резисторы R20 и R28 — проволочные типа СП5-1А.

clip_image002

Рис. 6. Принципиальная схема низкочастотного усилителя мощности

Конденсаторы должны обладать очень малой утечкой по постоянному току. Замена конденсаторов С1, СЗ типа КМ-6 на биполярные электролитические может привести к нарушению устойчивости усилителя.

clip_image003

Рис. 7. Гармонические и интермодуляционные искажения

Транзисторы V16 имеют тепловой контакт с радиаторами выходных тран­зисторов. Радиаторы должны иметь тепловое сопротивление по отношению к внешней среде 0,75 °С/Вт, что обеспечивается большой площадью. Хорошие результаты дает установка транзистора V16 прямо на плате, рядом с радиатором транзисторов V12, V14, V15, V17, V18.

Для повышения коэффициента усиления и стабильности работы усилителя мощности каскады на транзисторах V4, V5 и V7, V8 питаются от источников тока, выполненных на транзисторах V6 и V9.

Транзисторы V13 и V15 выполняют функции динамической нагрузки (токового зеркала) транзисторов третьего дифференциального каскада. Транзисторы V14 этого каскада и V15 токового зеркала имеют общую нагрузку, функции которой выполняют транзисторы V16V18 и резисторы R27R29, R33, R34, поддерживаю­щие постоянным напряжение между базами транзисторов V17 и V18 предоконеч-ного каскада. Иначе говоря, оба эти транзистора управляются симметричным источником тока с низким выходным сопротивлением около 1 кОм.

clip_image004

Рис. 8. Частотные характеристики

Транзисторы V17 и V18 реботают в режиме А, транзисторы V19 и V20 — в режиме АВ при сравнительно большом токе покоя (200 мА).

Элементы R31, С9, СЮ, СИ, R32, С12 защищают усилитель от высокоча­стотных помех в цепях питания. Диоды V21 и V22 предназначены для защиты выходных транзисторов от перенапряжений при индуктивном характере нагрузки.

Напряжение отрицательной обратной связи снимается с резистора .R41 и подается на левый (по схеме) вход первого дифференциального каскада, а напряжение положительной обратной связи — на его правый вход.

Отрицательная обратная связь действует во всем рабочем диапазоне частот, положительная — только на частотах ниже 100 Гц.

Частота раздела усилителей мощности низких и высоких частот 600 Гц в низкочастотном канале обеспечивается емкостью С15, а в высокочастотном канале емкостями С1=1500 пФ и С3=0,022 мкФ.

Элементы положительной обратной связи (С 14, R43R45), а также емкость С15 монтируются только для низкочастотного канала; в высокочастотном емкости С1=1500 пФ, а С5=0,022 мкФ. Резистор R12 в высокочастотном канале 51 кОм, а в низкочастотном — 11 кОм.

Зависимость коэффициентов гармонических и интермодуляционных иска­жений от мощности на различных частотах показана на рис. 7, а АЧХ и ФЧХ — на рис. 8.

Усилитель был испытан на прохождение прямоугольных сигналов, при этом на переходной характеристике колебательный процесс не наблюдался. Длительность фронта сигнала амплитудой 5 В и частотой 500 кГц примерно составляла 0,1 икс.

Переходные процессы, которые вызывают резкие щелчки низкочастотной головки громкоговорителя, при включении усилителя мощности практически отсутствуют. При выходе из строя одного плеча источника питания или усилителя мощности разбаланс напряжения средней точки не превышает 2 В, что исключает необходимость разработки устройства защиты головок громкоговорителя.

Основные технические характеристики двухполосного усилителя мощности.

Номинальный диапазон частот, Гц, при спаде АЧХ на низко­частотной и высокочастотной границах соответственно на 2,5 и

5 дБ ……………………… 10…5-105

Максимальная мощность при сопротивлении нагрузки 8 Ом, Вт……………………… 40

Чувствительность, В ………………. 0,45

Номинальная выходная мощность при сопротивлении нагрузки 8 Ом и коэффициенте гармоник 0,04% в диапазоне частот 20…20 000 Гц, Вт . :……………… 30

Коэффициент интермодуляционных искажений при 30 Вт, % . . 0,04

Относительный уровень шумов в номинальном диапазоне частот, измеренный по линейной характеристике, дБ…….. — 75

Выходное сопротивление без положительной обратной связи, Ом……………………… 0,5

Глубина положительной обратной связи в низкочастотном канале, дБ . . . …………………… 10

Глубина отрицательной обратной связи, дБ:

в низкочастотном канале . . …………. 40

в высокочастотном канале…………… 20

Динамический диапазон, дБ……………. 70

Фазочастотная характеристика линейна в диапазоне частот 20…30 000 Гц, на частоте 100 кГц фазовый сдвиг составляет около 14 °.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты