Усилитель ЗЧ мощностью 4 Вт на интегральной микросхеме

November 3, 2010 by admin Комментировать »

В радиолюбительских конструкциях все чаще можно встретить микросхему К174УН7. В ее пластмассовом корпусе (его размеры аналогичны размерам микросхем серии К118, К155) разместился сравнительно чувствительный усилитель звуковой частоты с мощным двухтактным выходным каскадом. Для охлаждения выходных транзисторов по бокам микросхемы выпущены металлические лапки, которыми ее крепят к теплоотводу.


При напряжении питания 13,5… 16,5 В и токе покоя до 20 мА усилитель развивает выходную мощность до 4 Вт, максимальную — 4,5 Вт. Полоса же пропускаемых частот составляет 40…20 000 Гц. Правда, при максимальной выходной мощности несколько повышен коэффициент гармоник (нелинейных искажений) — он может достигать 10%, но существуют способы снижения его до 1,5…2% (об этом будет сказано позже).

На базе этой микросхемы можно собрать сравнительно простой усилитель, способный работать, например, с пьезоэлектрическим звукоснимателем.
Принципиальная схема усилителя приведена на рис. У-3.

На входе усилителя включен регулятор громкости — переменный резистор R1. С его движка сигнал поступает через конденсатор С1 на микросхему, включенную в соответствии с рекомендациями по ее применению, обеспечивающими нужный режим работы каскадов усилителя. Так, резистор R2 обеспечивает напряжение смещения на базе транзистора входного каскада, а конденсатор СЗ дополнительно фильтрует напряжение питания, подаваемое на первые каскады. Цепочка R3C4 определяет глубину отрицательной обратной связи. Детали С5, С7, С9, R5 корректируют характеристику усилителя в области высших частот. Резистор R4 и конденсатор С6 образуют цепь «вольтодобавки» для питания предоконечного каскада усилителя. Благодаря этой цепи обеспечивается указанная выходная мощность, но именно эта цепь и создает повышенный коэффициент гармоник. Для регулировки тембра в области высших звуковых частот в усилитель введенаеще одна обратная связь, состоящая из конденсатора С8 и переменного резистора R6. При перемещении движка резистора вниз высшие частоты «заваливаются», а вверх — поднимаются.

 

Питается усилитель от блока, состоящего из трансформатора Т1 и двухполупериодного выпрямителя на диодах VD1—VD4. Пульсации выпрямленного напряжения фильтруются конденсатором С2. Нагрузкой усилителя может быть динамическая головка ВА1 или готовый громкоговоритель (6АС-2, 10МАС-1М) мощностью до 10 Вт.

Оксидные конденсаторы — К50-6, К50-3, К53-1 на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме, остальные конденсаторы — любого типа. Переменные резисторы— СП-I. В выпрямителе могут работать любые диоды серий Д7, Д226, Д229. Подойдет и выпрямительный мост КЦ402 с любым буквенным индексом.

Трансформатор питания готовый или самодельный, с напряжением на обмотке 11 около 11 В. Мощность трансформатора — не менее 8 Вт. При использовании другого блока питания, например со стабилизированным выходным напряжением, следует помнить, что микросхема обеспечивает заданные параметры при изменении напряжения питания от 13,5 до 16,5 В.

 

При использовании в качестве нагрузки усилителя динамической головки сопротивление ее звуковой катушки должно быть 4…5 Ом (например, головка 4ГД-28).

Часть деталей усилителя, кроме переменных резисторов, деталей блока питания, конденсатора СЮ и разъемов, удобно смонтировать на плате (рис. У-4) из изоляционного материала. Микросхему нужно обязательно прикрепить к радиатору П-образной формы (рис. У-5), изготовленному из листового алюминия или дюралюминия толщиной 1…1,5 мм. Затем микросхему вставляют выводами в отверстия платы и соединяют выводы проводниками с соответствующими монтажными шпильками.

Переменные резисторы и выключатель питания можно расположить на лицевой стенке корпуса подходящих габаритов, а входной и выходной разъемы расположить на задней стенке. Монтажную плату и остальные детали крепят ко дну корпуса. Динамическую головку желательно разместить в отдельном корпусе (деревянном) возможно больших габаритов — в этом случае будут лучше воспроизводиться низшие частоты.

При правильном монтаже и исправных деталях усилитель начинает работать сразу. Тем не менее нужно проверить его режимы и убедиться, что они в норме. Вначале вывод 1 микросхемы и верхний вывод резистора R4 отключают от блока питания и нагружают блок на резистор сопротивлением 50 Ом мощностью 6…10 Вт. Выходное напряжение блока не должно быть ниже 13,5 В.

Затем восстанавливают соединение усилителя с блоком питания и проверяют выходное напряжение блока — оно не должно превышать 16,5 В. При этом напряжение на выводе 12 микросхемы должно равняться примерно половине выпрямленного. На вход усилителя подают сигнал со звукоснимателя, прослушивают работу усилителя и проверяют действие регуляторов громкости и тембра. Включив в цепь питания усилителя миллиамперметр на 500 мА (еще лучше амперметр на 1 А), проверяют потребляемый ток при громких звуках —
он может достигать 300…400 мА. В режиме же покоя ток не должен превышать нескольких десятков миллиампер.

Теперь несколько слов о нелинейных искажениях. Как было сказано выше, коэффициент гармоник усилителя достигает 10% и эта цифра обусловлена цепочкой R4C6. Из-за нее образуется положительная обратная связь, приводящая к увеличению нелинейных искажений. Несколько снизить коэффициент гармоник можно изъятием этих деталей и соединением вывода 4 микросхемы непосредственно с плюсом питания. Однако эта мера неизбежно приведет к снижению выходной мощности микросхемы, а значит, к неполному использованию ее возможностей и уменьшению КПД усилителя.

Лучшие результаты получаются, если исключить конденсатор С6, а вместо резистора R4 включить стабилизатор тока (рис. У-6) на полевом транзисторе КП103Л (можно КП103И, КП103К, КП103М). При этом ток стока транзистора должен ‘ быть 2…2,5 мА — точнее его устанавливают подбором резистора. Это позволит получить наибольшую амплитуду усиливаемого сигнала и одновременно снизить коэффициент гармоник до 2…2,5%. Дальнейшего уменьшения нелинейных искажений можно достичь увеличением сопротивления резистора R3 до 82…100 Ом. После таких изменений коэффициент гармоник усилителя даже при максимальной выходной мощности не превышает 2%, а с некоторыми экземплярами микросхем — 0,8%.

Энциклопедия начинающего радиолюбителя Б.С.Иванов 1992

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