УМЗЧ на транзисторах

УМЗЧ (25Вт) на комплементарных транзисторах с симметричной структурой

Описание данного УМЗЧ приведено в журнале Радио 5/2009 с.13, автор схемы С.Григорьев. Усилитель отличается симметрией структуры, использованием нескольких петель ООС для стабилизации режимов каскадов УМЗЧ при изменении напряжения питания. Чувствительность усилителя — 1,1В, выходная мощность при питании +/-20В — 25 Вт (на нагрузке 4 Ом). Напряжение питания можно подымать до 40В.

схема симметричного усилителя на биполярных транзисторах

УМЗЧ 300 Вт на восьми IGBT транзисторах

Источник: С. Шпак УМЗЧ мощностью 300 Вт с малыми искажениями. — Радио, 2009, №1, с.13-16

Максимальная мощность (300Вт) достигается при использовании в выходном плече всего 8 IGBT транзисторов при этом коэффициент гармоник в полосе звуковых частот не превышает 0,006%. При отсутствии необходимости получения большой мощности взамен IGBT можно использовать мощные полевые транзисторы с изолированным затвором и каналом n-типа.

Разработанный автором УМЗЧ обладает следующими характеристиками:

Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности 300 Вт, Rн = 4 Ом, не более — 0,006%
Максимальная выходная мощность, при Rн = 4 Ом, Кг = 10 % — 420 Вт
Скорость нарастания выходного напряжения — 110 В/мкс
Отношения сигнала/шум — -106дБ
Максимальный выходной ток — 22 А

Ток покоя (0,2 А) выставляется подстроечным резистором R17. Для его термостабилизации используются диоды VD5-VD6, которые устанавливают на теплоотвод с выходными транзисторами. Транзисторы VT4, VT6 снабжают небольшими теплоотводами (рассеиваемая ими мощность 0,8 Вт), а выходные устанавливают на теплоотвод площадью не менее 3000см².

Усилитель класса А с интегральными стабилизаторами тока

схема усилителя мощности с интегральными стабилизаторами тока

В схеме использовано 2 интегральных стабилизатора TL783C для возможности установки тока покоя — 1,25А.

Схемы на германиевых транзисторах

На П213Б мощностью 10Вт

УМЗЧ выдает на выходе мощность до 10 Вт на нагрузке 4 Ом и входном напряжении 10 мВ. При налаживании усилителя подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равное половине напряжения питания.

На составном каскаде из П213 и П217А мощностью 40Вт

УМЗЧ на германиевых транзисторах П213 и П217

Данный усилитель рассчитан на использование совместно с электрогитарой и микрофоном, но может быть использован как обычный УМЗЧ.

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность – 30 Вт.
Максимальная выходная мощность – 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений – не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона – 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары – 0,1 В.

Напряжение в половину питания устанавливается на коллекторе транзистора Т10 подбором резистора R19. Ток покоя УМЗЧ не должен превышать 170 мА.

На DTG110B (П210А)

УМЗЧ на германиевых транзисторах П210 или DTG110B

Простой оконечный (подключается к предварительному усилителю с мощностью 1,5-2 Вт) УМЗЧ можно построить на DTG110B (можно использовать П210А). Максимальная выходная мощность на нагрузку 8 Ом — 50 Вт.

Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 с толщиной пакета 20-25 мм и содержит 3 обмотки по 120 витков, намотанных ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7 мм.

Налаживание заключается в подборе резисторов R2 и R4 для достижения нулевого потенциала на выходе и тока покоя транзисторов 120-150 мА.

Модификация данного усилителя со «встроенным» предусилителем показана на схеме ниже:

Мощный УМЗЧ на германиевых транзисторах П210

Данный усилитель на германиевых транзисторах развивает максимальную мощность на выходе до 60 Вт, на нагрузке 8 Ом (100 Вт на нагрузке 4 Ом). Выходные транзисторы используемые в усилителе П210А, П210Ш. Линейность АЧХ достигнута в диапазоне 20 — 16000 Гц.

Усилитель питается от нестабилизированного, блока питания с двухполярным напряжением + 40 и — 40 вольт.
Конденсаторы фильтра, желательно применять не менее 10000 мкФ на каждом выходе. Силовой трансформатор рекомендуется использовать с межобмоточным экраном, который следует заземлить.

Согласующий трансформатор выполнен на железе Ш20х40.
Первичная обмотка разделена на две части и содержит 480 витков провода ПЭВ-1 (2) диаметром 0,35 мм.
Вторичная обмотка содержит 72 витка и мотается в два провода одновременно (та же марка диаметром 0,63 мм).
Сначала наматывается 240 витков первичной, затем вторичная, затем снова 240 витком первичной.
Трансформатор собирается в стык, зазор — прокладка из кабельной бумаги ~ 0,25 мм.
Резистор R20 120 Ом включен для гарантированного отсутствия самовозбуждения при отключенной нагрузке.
Цепочки резисторов R12-R15 служат для подачи начального смещения на базы выходных транзисторов.
С помощью подстроечных резисторов R18-R19 4,7 Ом (типа СП5-3В 4,7 Ом 5%), плавно устанавливается ток покоя 100 мА. На резисторах в эмиттерах выходных транзисторов 0,47 Ом, должно при этом быть напряжение, величиной 47 мВ. Выходные транзисторы П210, должны быть при этом, практически едва теплые.
Для точной установки нулевого потенциала, резисторы R12 и R14 по 250 Ом, должны быть точно подобраны (могут быть составные, например состоять из четырех резисторов по 1 кОм 2вт).

Рекомендованные автором разработки коэффициенты усиления транзисторов: П210 — 40, П215 — 100, ГТ402Г — 200.

УМЗЧ 24Вт с глубокой ООС

УМЗЧ имеет высокую линейность на высших звуковых частотах, низкий уровень тока покоя, возможность работы без специального устройства защиты громкоговорителя от постоянной составляющей тока, сохранение работоспособности при снижении напряжения питания. Номинальная выходная мощность УМЗЧ на нагрузке 8 Ом — 16 Вт, на нагрузке 4 Ом — 24 Вт; диапазон воспроизводимых частот— 20…20 000 Гц; коэффициент гармоник, измеренный селектором дефект-сигнала, на частоте 1 кГц — 0,005 %, на частоте 20 кГц — 0,008 % при максимальном уровне выходного сигнала.

Описание устройства и принципа работы приведено в источнике.

Все детали усилителя и выпрямителя смонтированы на двух пластинах из стеклотекстолита, между которыми зажаты теплоотводы выходных транзисторов VT11, VT12 и оксидные конденсаторы С11, С12. На одной из пластин размещены диоды выпрямителя и транзисторы оконечного усилителя, а на другой — все элементы предоконечного усилителя. Монтаж навесной. Катушка L1 намотана на резисторе R15 и содержит 30 витков провода ПЭЛ 0,8.

Предложенный вариант конструкции позволяет ослабить взаимное влияние его цепей друг на друга.

Налаживание УМЗЧ сводилось к установке (с помощью резистора R12 или R13) тока покоя в пределах 15…25 мА. Первая проверка работоспособности УМЗЧ производится при подключении в разрыв цепи питания ограничительного резистора R16 и миллиамперметра РА1.

Для контроля искажений УМЗЧ используется компенсационный селектор с предусилителем дефект-сигнала, схема которого приведена на рис. 2. Сам селектор представляет собой резистивную цепь R1 — R4, на которую через конденсатор C1 подается входной сигнал УМЗЧ (с контрольной точки А), а через делитель R5 — R7 — противофазный выходной сигнал (с контрольной точки Б). Далее сигналы балансируют регулировочными резисторами R6 и R5 и добиваются компенсации запаздывания выходного сигнала конденсатором С2. С выхода селектора (точка соединения выводов резисторов R2, R3) обработанный разностный сигнал (так называемый дефект-сигнал) через конденсатор С3 поступает на предусилитель на транзисторах VT1, VT2 и далее на осциллограф или милливольтметр. Для оценки величины дефект-сигнала используется масштабная калибровка экрана осциллографа или шкалы миллиамперметра. Для этого нажатием на кнопку SB1 величина подаваемого на предусилитель напряжения снижалась до 0,005 входного сигнала УМЗЧ и в дальнейшем с ним сравнивалась величина дефект-сигнала. Для оценки глубины ООС на 1000 и 20 000 Гц с помощью переключателя SB2 предусилитель следует подключить к контрольной точке В УМЗЧ и подать на вход последнего синусоидальные сигналы соответствующих частот. Селектор смонтирован на стеклстекстолитовой пластине, закрепляемой на время испытаний УМЗЧ вблизи его контрольных точек

Источник: И.Акулиничев УМЗЧ с глубокой ООС. — Радио, 1989, №10, с.56-58.

УМЗЧ 25Вт без общей ООС

Основные технические характеристики:

Максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом при Кг не более 0,5% — 25 Вт
Номинальный диапазон частот — 10…63 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, не более для диапазонов частот:
- 100 — 0,07
- 1000 — 0,08
- 10000 — 0,1
- 20000 — 0,12
Номинальное входное напряжение — 2 В

Подробное описание данного усилителя приведено в источнике.

Все детали УМЗЧ, кроме транзисторов VT11, VT12 смонтированы на печатной плате (см. рис. 2), изготовленной из фольгироваиного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Каждый из транзисторов оконечного каскада установлен на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности около 300 см2.

Вместо указанных на схеме транзисторов КТ3117А можно применить транзисторы серии КТ503, вместо КТ313Б — транзисторы серии КТ502.

Конденсаторы С1, С4, С6, С7, С11 — К73-17, С5 — К50-24, остальные — керамические любого типа. Использовать в качестве С6, С7 оксидные конденсаторы нежелательно, так как это может привести к увеличению коэффициента гармоник.

В УМЗЧ применен подстроечный резистор СП5-16В, постоянные резисторы С5-16 (R30, R31) и МЛТ (остальные). Для удобства монтажа резисторы R16 и R1В составлены каждый из двух резисторов МЛТ-0,25 сопротивлением 300 Ом.

Для получения указанных выше технических характеристик резисторы R11—R14, R20, R22, R26—R29 необходимо подобрать попарно с отклонением от указанных на схеме номиналов не более it 0,5 %.

Налаживание устройства сводится к балансировке токового зеркала подстроечным резистором R9 по минимуму второй гармоники на выходе при подаче на вход УМЗЧ переменного напряжения 2 В частотой 1 кГц.

Питание усилителя следует осуществлять от однополярного стабилизированного источника.

Источник: В.Хорошев, А.Шадров УМЗЧ без общей ООС. — Радио, 1989, №9, с.65-68.

УМЗЧ 65 Вт на полевых транзисторах с регулятором тембра

Основные технические характеристики:

Номинальная (максимальная) выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 45 (65) Вт
Номинальный диапазон частот при неравномерности АЧХ не более 0,25 дБ — 20…100 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, не более для диапазонов частот:
- — 20…5000 — 0,003
- — 5000…20000 — 0,01
Номинальное входное напряжение — 0,775 В
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее — 60
Отношение сигнал/шум, дБ — 100.

Входной каскад усилителя выполнен на ОУ DA1. Для увеличения амплитуды выходного напряжения применено управление выходными транзисторами УМЗЧ по цепям питания ОУ. Выходной сигнал снимается с положительного вывода питания DA1 и через включенный по схеме с ОБ транзистор VT1 подается на один из входов дифференциального каскада на транзисторах VT2, VT4. На второй его вход поступает стабилизированное напряжение с делителя, образованного диодами VD2— VD5 и резистором R13.

В эмиттерные цепи транзисторов дифференциального каскада включен источник тока на транзисторе VT3, а их коллекторные токи управляют выходными полевыми транзисторами VT5, VT6. Местной ООС охвачена группа каскадов. Напряжение ООС снимается с выхода усилителя и через делитель R6R7 подается в цепь эмиттера выходного транзистора ОУ (вывод 6). Устойчивость работы обеспечивается благодаря тому, что все они, за исключением выходного, почти не усиливают ток (выходной каскад ОУ по отношению к сигналу ООС включен по схеме с ОБ, транзистор VT1 также включен по схеме с ОБ, коэффициент же передачи тока дифференциального каскада не превышает трех, поскольку он охвачен местной ООС, и его вход шунтирован резистором R3 сопротивлением всего 300 Ом), а полюса их АЧХ лежат на частотах, по крайней мере, в сто раз превышающих частоту полюса АЧХ выходного каскада.

Сочетание ООС, охватывающей группу каскадов, с местной ООС не только уменьшает возникающие в них искажения, но и позволяет использовать в качестве нагрузки дифференциального каскада резисторы, а не источники тока (при условии применения полевых транзисторов с пороговым напряжением не менее 3 В). Усилитель охвачен, кроме того, цепью общей ООС (R2, R4). Минимальная ее глубина (на частоте 20 кГц) составляет 40 дБ, максимальная (на низших звуковых частотах) превышает 73 дБ. Частотная коррекция по цепи общей ООС обеспечивается ОУ при замкнутых выводах 1 и 8, а коррекция по опережению — цепью R4C2, компенсирующей полюс АЧХ УМЗЧ, возникающий из-за влияния входной емкости каскада на полевых транзисторах

Цепочка VD1, HL1, HL2 выполняет двойную функцию: индицирует перегрузку усилителя и уменьшает возникающие при этом искажения сигнала.

Описываемый усилитель не требует принятия каких-либо специальных мер для защиты выходных транзисторов от коротких замыканий в нагрузке, поскольку максимальное напряжение между истоком и затвором только в два раза превышает это же напряжение в режиме покоя и соответствует току через выходной транзистор примерно 9 А. А такой ток примененные транзисторы надежно выдерживают в течение того времени, которое необходимо для перегорания предохранителей и отключения УМЗЧ от источника питания.

Термостабилизация тока покоя выходных транзисторов обеспечивается за счет тепловой связи (размещения на одном теплоотводе) транзисторов VT3 и VT5. При повышении температуры крутизна характеристики и ток стока полевых транзисторов уменьшаются. Ток же транзисторов дифференциального каскада увеличивается и компенсирует эту нестабильность. Причем относительное изменение тока дифференциального каскада при изменении температуры транзистора VT3 зависит от напряжения на его эмиттере или базе. Таким образом, подбирая число и тип диодов VD2, VD3, включенных между базой этого транзистора и плюсом источника питания, можно добиться того, что ток покоя выходных транзисторов практически не будет зависеть от их температуры.
В качестве предусилителя УМЗЧ использован усилитель с многополосным регулятором тембра, собранный по схеме, показанной на рис. 2. ОУ DA1 является повторителем напряжения, согласующим регулятор громкости с входным сопротивлением второго каскада усилителя на ОУ DA2, выполняющего функции собственно регулятора тембра. Активные фильтры регулятора настроены на 40, 100, 300, 1000 Гц и 3, 7,5, 16 кГц. На схеме показаны фильтры на 40 Гц и 16 кГц. Емкости конденсаторов С4—С13 пяти остальных фильтров равны соответственно 1 и 0,027 мкФ; 0,33 и 0,01 мкФ; 0,1 мкФ и 2700 пФ; 0,027 мкФ и 1200 пФ; 9100 и 560 пФ. На ОУ DA3 собран усилитель напряжения, повышающий уровень входного сигнала 200 мВ до уровня входного напряжения УМЗЧ 775 мВ.

Повышать напряжение в каскаде на ОУ DA1 не рекомендуется, так как это вызовет увеличение искажений, возникающих в активных фильтрах. Коэффициент гармоник регулятора тембра может достичь и даже превысить величину коэффициента гармоник УМЗЧ, что, конечно же, нежелательно. В случае большего входного напряжения регулятора тембра в активных фильтрах нужно использовать не простые эмиттерные повторители, а повторители напряжения с меньшими искажениями, например, на ОУ или на двух транзисторах разной структуры.

Конденсатор С1 ограничивает уровень ультразвуковых составляющих сигнала, поступающего на вход УМЗЧ. Единственная особенность включения ОУ в этом усилителе — это шунтирование (с целью уменьшения искажений) транзисторов их выходных каскадов резисторами R2, R5, R8.

Питается предусилитель от двуполярного параметрического стабилизатора напряжения на транзисторах VT8, VT9. На стабилизатор напряжение питания подается от общего с УМЗЧ источника через уменьшающие амплитуду пульсаций однозвенные RC-фильтры (на схеме не показаны).

Предусилитель и УМЗЧ можно смонтировать на общей печатной плате из фольгированного стеклотекстолита:

печатная плата усилителя с расположением деталей

Активные фильтры смонтированы на отдельной плате. Выходные транзисторы установлены на теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности 400 см2.

К теплоотводу транзистора VT5 приклеен транзистор VT3. Резисторы R14 и R15 припаяны непосредственно к выводам транзисторов VT5 и VT6. Светодиоды HL1, HL2 размещены на лицевой панели усилителя, фильтр R16C4L1 — у выходного разъема УМЗЧ.

В усилителе можно использовать любые постоянные резисторы, нет каких-либо особых требований и к конденсаторам, за исключением работающих в предусилителе конденсаторов С2—С15, которые должны быть высокочастотными (например, К73, МБМ, МБГИ с ТКЕ М750, М1500 и отклонением ёмкости не более ±10 %). Переменные резисторы активных фильтров — СПЗ-23е. Катушка L1 намотана в один слой на тороидальном каркасе с наружным диаметром 20, внутренним 10 и высотой 10 мм и содержит 28 витков провода ПЭВ-2 1,0.

В предусилителе можно применить и другие универсальные ОУ. Не рекомендуется только использовать ОУ с малой скоростью нарастания выходного напряжения, такие как К140УД2 и К140УД9. Транзисторы активных фильтров КТ3102ЕМ можно заменить КТ3102Г, КТ342В.

В УМЗЧ желательно использовать ОУ КР544УД2А, как самый широкополосный отечественный ОУ с внутренней частотной коррекцией. Транзисторы КТ3108А заменимы КТ313А, КТ313Б, а КП912Б — КП912А (оптимальны для применения, пороговое напряжение ~4 В, крутизна ~2 А/В) и КП913, КП920А.

Налаживание УМЗЧ сводится к установке тока покоя транзисторов выходного каскада в пределах 200… 300 мА подбором резисторов R9 и R10. Высокой его термостабильности можно добиться, как указывалось выше, изменением напряжения на базе транзистора VT3 подбором числа и типа диодов VD2, VD3.

Схема блока питания для усилителя МЗЧ — Схема блока питания для усилителя

Источник: А.Иванов УМЗЧ с выходным каскадом на полевых транзисторах. — Радио, 1988, №9, с.33-35

УМЗЧ 15Вт на биполярных транзисторах

Основные технические характеристики:

Входное сопротивление — 130 кОм
Номинальная (максимальная) выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 12 (15) Вт
Номинальный диапазон частот — 20…20 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности — 0,04
Номинальное входное напряжение — 0,7 В
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее — 10
Относительный уровень шума, дБ, не более — -90.

Транзисторы VT2, VT4 и VT3, VT5 крепятся соответственно на 2-х теплоотводах с площадью рассеяния не менее 300 см2. Резисторы R10-R12 припаиваются непосредственно к выводам выходных транзисторов.

R11 и R12 должны быть проволочными, диоды можно использовать любые из серий (или аналогов) КД521-КД522, на месте VT1 — любой маломощный высокочастотный с напряжением коллектор — эмиттер не менее 30В. Катушка L1 содержит 30 витков ПЭВ-1 0,6 намотанных виток к витку на бумажном каркасе диаметром 8 и длиной 25 мм.

Питать усилитель можно от нестабилизированного источника питания в выходном фильтре которого установлен конденсатор ёмкостью от 10 000 мкФ.

Налаживание сводится к установке резистором R7 тока покоя выходного каскада в пределах 15..20 мА.

Н.Трошин УМЗЧ с нестандартным включением ОУ. — Радио, 1988, №6, с.55-56

УМЗЧ 60Вт на биполярных транзисторах

Основные технические характеристики:

Номинальная (максимальная) выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 60 (80) Вт
Номинальный диапазон частот — 20…20 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности — 0,03
Номинальное входное напряжение — 0,775 В
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее — 40

Усилитель имеет низкий коэффициент гармоник при сравнительно простом схемном решении, способен выдерживать кратковременное короткое замыкание нагрузки и не требует термостабилизации тока покоя транзисторов оконечного каскада.

Основное усиление УМЗЧ по напряжению обеспечивает каскад на быстродействующем ОУ DA1. Предоконечный каскад собран на транзисторах VT1—VT4.

С целью снижения нелинейных искажений был выбран режим АВ с относительно большим током покоя (около 20 мА). Температурная стабильность достигнута включением в коллекторные цепи транзисторов VT3, VT4 резисторов сравнительно большого сопротивления R19, R20. Однако из-за отсутствия в предоконечном каскаде 100 %-ной ООС при изменении его температурного режима возможны колебания тока покоя в пределах 15… 25 мА, которые вполне допустимы, поскольку не нарушают эксплуатационную надежность усилителя в целом. Для компенсации возможной нестабильности напряжения база — эмиттер транзисторов VT1, VT2 при изменении температуры в их базовые цепи включены диоды VD3—VD5. Каждое плечо предоконечного каскада охвачено цепью местной ООС глубиной не менее 20 дБ. Напряжение ООС снимается с коллекторных нагрузок транзисторов VT3, VT4 и через делители R11R14 и R12R15 подается в эмиттерные цепи транзисторов VT1, VT2. Частотная коррекция и устойчивость по цепи ООС обеспечиваются конденсаторами С10, С11. Резисторы R13, R16 и R19, R20 ограничивают максимальные токи предоконечного и оконечного каскадов усилителя при коротком замыкании нагрузки. При любых перегрузках максимальный ток транзисторов VT5, VT6 не превышает 3,5…4 А, причем в этом случае они не перегреваются, поскольку успевают сгореть предохранители FU1 и FU2 и отключить питание усилителя.

Диод VD6, включенный между базами транзисторов VT5, VT6, снижает искажения типа «ступенька». Падающее на нем напряжение (около 0,75 В) сужает интервал напряжений на эмиттерных переходах транзисторов, при которых они закрыты. Тем самым обеспечивается их открывание при меньшей амплитуде сигнала и в то же время надежное закрывание в его отсутствие. При малых сигналах в нагрузку течет ток предоконечного каскада, поступающий через резистор R21. К выходу оконечного каскада подключен фильтр нижних частот L1C14R23, уменьшающий амплитуду резких всплесков сигнала (длительностью около 1 мкс) в момент переключения транзисторов выходного каскада и устраняющий колебательные процессы в выходном каскаде. Заметного влияния на скорость нарастания выходного сигнала фильтр не оказывает.

Снижение коэффициента гармоник достигнуто введением глубокой (не менее 70 дБ) общей ООС. напряжение которой снимается с выхода усилителя и через делитель С3 -C5R3R4 подается на инвертирующий вход ОУ DA1. Конденсатор С5 корректирует АЧХ усилителя по цепи ООС.

Жесткая стабилизация постоянного выходного напряжения на уровне не более ±20 мВ достигнута применением в усилителе 100 %-ной ООС по постоянному току. Для снижения этого напряжения до ±1 мВ и менее необходимо сбалансировать ОУ DA1, подключив к соответствующему выводу (в зависимости от знака напряжения) резистор R24 или R25 сопротивлением 200… 820 кОм.

Включенная на входе усилителя цепь R1C1 ограничивает его полосу пропускания частотой 160 кГц. Максимально возможная линеаризация АЧХ УМЗЧ в полосе 10…200 Гц достигнута соответствующим выбором ёмкости конденсаторов С1, С3, С4.

Усилитель может питаться как от стабилизированного, так и от нестабилизированного источника питания, причем работоспособность его сохраняется при снижении питающих напряжений до ±25 В. При использовании стабилизированного источника питания следует учитывать возможность появления на выходе стабилизаторов больших (до 10 В) пульсаций с частотой усиливаемого УМЗЧ сигнала при мощности, близкой к номинальной.

Усилитель собран на плате из фольгиронаиного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Транзисторы VT3, VT4 снабжены теплоотводами, согнутыми из листового алюминиевого сплава толщиной 1 мм, и установлены на плате. Транзисторы оконечного каскада VT5, VT6 закреплены вне платы на теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности 400 см2 каждый. В усилителе использованы резисторы МЛТ, конденсаторы К73-17 (C1), КМ(С2, С8—С11), К53-1 (СЗ, С4, С6, С7), КД(С5), МБМ (С14) и К73-16В (С 12, С13). Катушка L1 намотана проводом ПЭВ-2 0,8 в три слоя на корпусе резистора R22 (МТ-1) и содержит 40 витков.

Вместо указанных на схеме можно использовать ОУ К574УД1А, К574УД1В и транзисторы тех же типов, но с индексами Г, Д (VT1, VT2) и В (VT3-VT6).

Усилитель, собранный из исправных деталей, почти не требует налаживания. Как указывалось выше, ток покоя транзисторов VT3, VT4 устанавливают при необходимости подбором резистора R6, а минимальное постоянное напряжение на выходе усилителя — резистора R24 или R25.

В [2] приводится усовершенствованная схема вышеописанного усилителя со значительно улучшенными характеристиками. Схема данного усилителя мощности показана на рисунке ниже.

УМЗЧ на 80 Вт со сверхнизкими искажениями — Схема УМЗЧ, описанного в [2]

Источник:

Г.Брагин Усилитель мощности ЗЧ. — Радио, 1987, №4, с.28-30
Г.Брагин Усилитель мощности ЗЧ. — Радио, 1990, №12, с.62-64

УМЗЧ 25Вт на биполярных транзисторах

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом — 25 Вт
Номинальный диапазон частот — 10…20 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности на частоте 2000 Гц — 0,003
Номинальное входное напряжение — 0,7 В
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее — 40

В предложенной схеме нейтрализован характерный для УМЗЧ такого типа источник нелинейных искажений, каким является процесс перезарядки входных ёмкостей ОУ при больших синфазных сигналах.

Справочно: входная ёмкость ОУ (примерно 3 пФ) складывается из
нескольких линейных и нелинейных компонентов. Один из них — ёмкость закрытого p-n — перехода затвор — сток полевого транзистора входного дифференциального каскада — существенно нелинеен. При работе УМЗЧ эта ёмкость (около 0,3 пФ) интенсивно перезаряжается и, если сигнал синусоидальный, в цепи затвора протекает значительный ток перезарядки (удвоенной частоты), создавая на элементах входной цепи ОУ соответствующее падение напряжения. Складываясь с входным сигналом, оно искажает его.

УМЗЧ состоит из двухкаскадного усилителя напряжения (ОУ DA1, DA2) и собственно усилителя мощности (VT1 —VT4). Каскады на ОУ DA1, DA2 питаются от идентичных источников, образованных элементами VD1, VD2, R6, R7, С6, С7 и VD3, VD4, R14, R15, С13, С14. Средние точки этих источников питания соединены с низкоомным делителем напряжения R5R12R20, подключенным к выходу УМЗЧ, для обеспечения подачи отслеживающих потенциалов в каскады усилителя напряжения. Цепи R16C8 и R19C10 фильтруют напряжения, питающие первые каскады, от порождаемых сигналом нелинейных пульсаций в цепях питания выходного каскада.

Конструкция и детали. В усилителе применены конденсаторы КМ (С2—С4, С9, С11, С12), МБМ (C1, С5, С15, С16) и К50-6 (остальные); резисторы МЛТ (R21 —R24 составлены из трех резисторов МЛТ-1 сопротивлением 75 Ом). В выходном каскаде можно использовать транзисторы указанных на схеме серий с индексом Г (статический коэффициент передачи тока h21э транзисторов VT3, VT4 должен быть не менее 30). Стабилитроны КС515А можно заменить двумя соединенными последовательно стабилитронами Д814А.

Детали УМЗЧ смонтированы на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита: на одной из них размещены детали усилителя напряжения, на другой резисторы R16, R19, R21 — R26 и конденсаторы С17, С18 (это предотвращает нагрев элементов усилителя напряжения теплом, выделяемым названными резисторами). Для повышения надежности УМЗЧ микросхемы DA1, DA2 следует снабдить легкими ребристыми теплоотводами с площадью охлаждения около 8 см2. Транзисторы выходного каскада устанавливают попарно (VT1 и VT4, VT2 и VT3), вплотную один к другому, на теплоотводах с эффективной площадью охлаждения около 300 см2. Для уменьшения наводок, создаваемых токами выходного каскада, каждый транзистор следует соединить с платой тремя сплетенными проводами. Такие же или скрученные провода необходимо использовать и для соединения УМЗЧ с внешними устройствами. Конденсаторы С19, С20 размешают как можно ближе к плате. С источником питания е1 соединяют на выводах этих конденсаторов.

Питать УМЗЧ можно от нестабилизированного источника, напряжение которого (под нагрузкой) меньше указанных на схемах на 10 %.

Правильно собранные УМЗЧ налаживания не требуют.

При питании напряжениями более ± 35 В выходной каскад УМЗЧ становится неустойчивым, так как рабочие точки транзисторов приближаются к границе области безопасных режимов. Стабилизировать режим работы оконечных транзисторов можно, включив в эмиттерные цепи резисторы, как показано на рисунке ниже. Повышение питающих напряжений до ±40 В увеличило выходную мощность (на той же нагрузке) до 50 Вт при коэффициенте гармоник на частотах 2 и 10 кГц соответственно не более 0,007 и 0,015 %. Номинальное входное напряжение УМЗЧ с таким выходным каскадом — 1 В.

Примечание: При работе усилителя на нагрузку 4 Ом для исключения выхода УМЗЧ из строя выходное напряжение необходимо уменьшить выходное напряжение источника питания до 22..24 В и пропорционально уменьшить сопротивление резисторов R6, R7, R14-R16, R19.

Источник: А.Агеев УМЗЧ с малыми нелинейными искажениями. — Радио, 1987, №2, с.26-29.

УМЗЧ 90Вт на составных транзисторах

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 90 Вт
Номинальный диапазон частот — 10…20 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности на частоте 2000 Гц — 0,018
Относительный уровень шумов и помех, дБ — 90
Номинальное входное напряжение — 1,8 В
Входное сопротивление — 10 кОм

В схеме предлагается способ увеличения выходного напряжения ОУ за счет включение транзисторов предоконечного каскада усилителя по схеме с общей базой. Такой каскад, как известно, обладает малыми нелинейными искажениями и его часто используют в качестве «буферного» в линейных усилителях. Амплитуда напряжения на выходе усилителя ЗЧ построенного на основе ОУ с применением названного предоконечного каскада, может достигать нескольких сотен вольт и ограничена только максимальным напряжением между коллектором и эмиттером транзисторов оконечного каскада.

УМЗЧ состоит из каскада усиления напряжения на быстродействующем ОУ DA1 и выходного каскада на транзисторах VT1 — VT4. Транзисторы комплементарной пары предоконечного каскада (VТ1, VT2) включены по схеме с обшей базой, а оконечного (VT3, VT4) — с общим эмиттером. Такое включение мощных составных транзисторов оконечного каскада обеспечивает усиление сигнала не только по току, но и по напряжению.

Конденсаторы С4, С5, шунтирующие резисторы R6, R7, снижают искажения типа «ступенька». Уменьшению искажений способствует и выбор довольно большого (150.. 200 мА) тока покоя транзисторов VT3, VT4, который устанавливают подстроен ними резисторами R10, R11. Стабилизация тока покоя достигнута размещением диодов VD5—VD8 на теплоотводах этих транзисторов и обеспечением хорошего теплового контакта с ними. Цепь R12C6 предотвращает самовозбуждение усилителя в области высших звуковых частот и повышает устойчивость его работы при реактив ном характере нагрузки. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2, R3. При указанных на схеме номиналах он равен 10

Для питании усилителя подойдет любой нестабилизированный двуполярный источник напряжением ±25…±45 В

В усилителе мощности применены подстроечные резисторы СП4-1в (R10, R11), постоянные резисторы из нихромового провода диаметром 0,7…0,8 мм (R13, R14) и МЛТ (остальные). Все конденсаторы — КМ. Вместо транзистора КТ503Д можно использовать КТ503Е, вместо КТ502Д — КТ502Е.

В непосредственной близости от транзисторов к теплоотводам приклеены (и сверху прижаты скобой) диоды VD5—VD8. При мощности усилителя свыше 50 Вт (напряжение питания — более ±25 В) теплоотводы рекомендуется располагать на боковых стенках корпуса.

Источник: А.Мельниченко Простой усилитель мощности. — радио, 1986, №12, с.34-35

УМЗЧ 12,5Вт на полевых транзисторах

Усилитель мощности на полевых транзисторах

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом — 12,5 Вт
Номинальный диапазон частот — 20…20 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности в номинальном диапазоне частот — 0,01
Относительный уровень шумов и помех, дБ — 95
Номинальное входное напряжение — 0,5 В
Входное сопротивление — 5 кОм

Каскад усиления сигнала по напряжению собран на работающих и противофазе быстродействующих ОУ DA1 и DA2, один из которых охвачен цепью последовательной (R7, R3), а второй — параллельной (R8, R4) ООС. Выходной каскад выполнен на МДП-транзисторах VT2, VT3. Напряжение смещения обеспечивает генератор тока на транзисторе VT1. Цени VD1VD2 и VD3VD4 защищают затворы МДП-транзисторов от пробоя. Для исключения самовозбуждения усилителя параллельно нагрузке подключена цепь R15C6.

УМЗЧ хорошо подавляет синфазные помехи и питается от нестабилизированного источника.

Вместо ОУ К574УД1Б в устройстве можно применить К140УД11 или К544УД2 (с любым буквенным индексом).

Стабилитроны КС518А можно заменить на KC512A, КС515А, KC211E, KC212E; диоды КД510А — на КД509А, КД522А, КД522Б. В генераторе тока можно использовать транзисторы КП303 с индексами Г, Д, Е. в выходном каскаде — КП904Б или КП901А, КП901Б. Следует отметить, что в последнем случае существенно снизится номинальная выходная мощность, однако ее легко повысить, увеличив число транзисторов в каждом плече до двух. Для примера ниже показано, как это сделать в верхнем плече УМЗЧ. Резисторы R13 и R13′ уменьшают влияние разброса входных характеристик полевых транзисторов на работу устройства.

включение транзисторов для увеличения выходной мощности

Налаживание УМЗЧ сводится к установке (подстроечным резистором R6) такого тока покоя выходного каскада (в пределах 150…200 мА), при котором отсутствуют нелинейные искажения типа «ступенька».

Дополнительные сведения о настройке и применении блоков питания можно прочитать в ж.Радио, 1987, №7, с.60-61

Источник: Н.Якименко Полевые транзисторы в мостовом УМЗЧ. — Радио, 1986, №9, с.38-39

УМЗЧ 36Вт на биполярных транзисторах

Усилитель построен по схеме с двумя дифференциальными каскадами, обеспечивающими усиление низкочастотных сигналов по напряжению с высокой температурной стабильностью режима транзисторов выходного каскада.

VT2 выполняет функции стабилизатора тока первого дифференциального каскада, температурная стабилизация обеспечивается терморезистором R7, приклеенным к теплоотводу одного из транзисторов VT11, VT12. На транзисторах VT4, VT5 выполнена защита от перегрузок.

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 36 Вт
Номинальный диапазон частот — 20…40 000 Гц
Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности в номинальном диапазоне частот — 0,03
Относительный уровень шумов и помех, дБ — 92
Номинальное входное напряжение — 4 В
Входное сопротивление — 10 кОм

При монтаже транзисторы VT9, VT10 необходимо закрепить на дюралюминиевой пластине площадью не менее 50 см2, VT11, VT12 — на игольчатых теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности 1000 см2. Транзисторы П307Б можно заменить на КТ315В или КТ315Е, КТ361В — на КТ361Е, КТ203А на КТ203Б, а также транзисторы серий КТ208, КТ209 или другие с допустимым напряжением между коллектором и эмиттером не менее 15 В. Вместо КТ312Б можно использовать транзистор КТ315 с любым буквенным индексом, вместо КТ904А — КТ602Б, а вместо КТ903Б — КТ908А. Постоянные резисторы МЛТ, подстроечные резисторы СГ12-36 и терморезистор ММТ-1. Резисторы R27, R28 — проволочные. Конденсатор С2—К52-1, остальные — КМ (С1 составлен из двух конденсаторов КМ-6 ёмкостью 1 мкФ).

Печатная плата выполнена из двухстороннего стеклотекстолита, одна сторона которого служит общим проводом (во избежании КЗ отверстия зенкуют). Выводы деталей, припаиваемые к общему проводу показаны крестиками.

Перед налаживанием усилителя движок подстроечного резистора R6 устанавливают в нижнее (по схеме) положение, а резистора R20 —- в положение, соответствующее примерно 75 % его сопротивления между левым (также по схеме) выводом и движком. Затем в коллекторную цепь транзистора VT11 включают амперметр, подсоединяют усилитель к источнику питания и после пятиминутного прогрева подстроечным резистором R6 устанавливают ток покоя выходных транзисторов около 200 мА. Если при включении питания срабатывает защита (светодиод VD2 не светится), следует искать ошибку в монтаже или неисправный элемент. Порог срабатывания узла защиты устанавливают подстроечным резистором R20. В некоторых случаях для исключения срабатывания от кратковременной помехи между коллектором транзистора VT5 и минусовым проводом питания потребуется включить конденсатор ёмкостью 0,1…0,47 мкФ.

При необходимости согласование с предварительным усилителем необходимо собрать узел согласования уровней напряжения:

Источник: В.Куприянов Усилитель мощности. — Радио, 1985, №1, с.26

УМЗЧ высокой верности Н. Сухова

Источник: Сухов Н. УМЗЧ высокой верности. — Радио, 1989, №6, с. 55-57, №7, с.57-61

Данный усилитель был разработан автором под специфические нужды — прослушивание CD — проигрывателей и не должен был вносить дополнительных искажений в звук. Для своего времени он обладал непревзойденными характеристиками в части нелинейных искажений, причем собран был полностью на отечественной элементной базе. Его отличительная особенность — отсутствие усилительных каскадов, выполненных по схеме с ОЭ и отсутствие оксидных конденсаторов (как вносящих специфические искажения в звук) в сигнальных цепях.

Чувствительность — 0,8 В.
Входное сопротивление — 34 кОм.
Номинальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом и питании усилителя +/- 45В — 100 Вт.
Скорость изменения выходного напряжения — 18 В/мкс.
Полоса эффективно усиливаемых частот по уровню 0… -0,5дБ — 5…35000 Гц.
Коэффициент гармоник — не более 0,001% во всем диапазоне звуковых частот.

схема усилителя Сухова высокой верности мощностью 100 Вт — Красными линиями выделена цепь компенсации сопротивления проводов до АС и холодных контактов

Печатная плата предусмотрена отдельная для каждого канала. Транзисторы VT12, VT13 установлены на теплоотводах из листового алюминия или латуни толщиной 0,5..1 мм и площадью 6 см². Резисторы R37-R40 и конденсатор С21 смонтированы на печатной плате устройства защиты АС. Выходные транзисторы VT15 и VT16 устанавливаются на теплоотводы (отдельные), площадью обеспечивающей температуру их корпуса не более +80^оC при работе в наиболее термонапряженном режиме. Транзистор VT8 устанавливается через прокладку рядом с VT15.

В УМЗЧ допустимо применить: DA1 — К574УД1Б, DA2 — К140УД7, К140УД12, К140УД14, К140УД17, DA3 — К544УД2, К544УД1. Стабилитроны VD1-VD2 — любые маломощные на напряжение 12..14В. Диоды VD3-VD6 — любые маломощные кремниевые. Отклонение сопротивления резисторов R33-R36 — не хуже 2%, подстроечные резисторы R21, R26, R32 — СП5-3. Конденсаторы пленочные (авторские — К73-11)

Блок питания и схема подключения земли показана ниже. Питание усилителя без переделки может осуществляться в диапазоне 25…45 В и выбирается в зависимости от необходимой выходной мощности (U_пит = 5+ (2P_нR_н)^1/2, где P_н — номинальная мощность в нагрузке, R_н — номинальное сопротивление АС).

Блок питания усилителя мощности со схемой соединения земли

Тонкости настройки и эксплуатации описаны достаточно подробно в источнике.

печатная плата УМЗЧ высокой верности — Печатная плата УМЗЧ

Для данного усилителя автором был разработан высококачественный регулятор громкости и тембра.

Интерес также могут представлять две авторские статьи, первая являлась предисловием к появлению данного УМЗЧ, а вторая — ответом на критику в его адрес со стороны авторов журнала «АудиоМагазин»:

Сухов Н. К вопросу об оценке нелинейны искажений УМЗЧ. 1989 г. /pdf/

Сухов Н. Hi-Fi правда и High-End сказки. 1998 г. /pdf/