Усилитель по схеме операционника

[Lapasso]

Разработка Усилителя по схемотехнике операционного усилителя.

Вариант схемы на 16 июня 2012г. Обсуждение с поста 148 данной ветки.
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1555231

Вариант схемы на 20 мая 2011г. Обсуждение с поста 2 данной ветки.


Требования к усилителю:
Напряжение питания +/-15 - 30в.
Мощность отдаваемая в нагрузку 10 - 20 вт на сопротивление нагрузки 8 Ом.
Независимость режимов работы транзисторов от напряжения источника питания.
Минимальное количество подстроечных элементов.
Использование недорогих транзисторов.
Выходной каскад на полевых транзисторах типа IRF540 и IRF9540.
Отсутствие электролитических конденсаторов в сигнальных цепях.
В качестве предоконечного каскада использовать транзисторы без радиаторов.
При неисправности выходных транзисторов исключить выход из строя других деталей.
Все замечания и дополнения принимаются.

[Lapasso]

Исправленная схема

[Mepavel]

Lapasso, на мой взгляд, в качестве VD2 лучше поставить маломощный диод Шоттки типа BAS40.
P.S. Цепочка коррекции R3C1 - тоже была в схеме ОУ?
Полёт мысли с ограничением тока при перегрузке очень интересен!

[fakel]

По поводу R20 пробовал ставить от 1К до 20К. Разницы пока не заметил никакой. Вроде по теории чем больше R20 тем меньше нагружается диф.каскад.

Так то оно так, но при увеличении резика падает ток эмиттера, а значит бета и частотные свойства транзистора. Так что существует некая золотая середина.
А лучше поменяй поставь тр-р другой проводимости и обопри эмиттер о противоположный полюс питания. Так сразу убъешь 2х зайцев - и ток приличный обеспечишь, и нагрузку высокоомную

[Lapasso]

Теперь по схеме защиты.
В железе собиралась схема защиты из поста 138.
Схема защиты из поста 142 только моделировалась.
Дальше вопрос по защите из поста 142.
Данная схема защиты обеспечивает ОБР транзистора на уровне 150 вт. при комнатной температуре.
Необходимо предусмотреть изменение этой мощности в зависимости от температуры.
Есть несколько вариантов:
1 - Посадить VT15 VT16 на радиатор. но при этом при нагреве до 100 градусов напряжение БЭ изменится только на 20 процентов и соответственно на небольшое значение уменьшится мощность.
2 - Поставить вместо них составные транзисторы у них температурный коэффициент выше. Но как это будет работать не знаю.
3 - Менять сопротивления R34 R45. При уменьшении их до 20 ком. мощность уменьшается в модели до 50 вт.
Поэтому думаю самый простой для меня вариант менять эти сопротивления в зависимости от температуры.
Вопрос как это сделать (вариант с терморезисторами не предлагать)?
Есть мысль вместо резисторов поставить 2 датчика температуры на транзисторах чтобы сопротивление цепи менялось от 50 до 20 ком.
Нужна помощь как это реализовать практически.

[VADIK]

Offтопик:
Тема бесконечна и обсуждать можно столько же. "Операционников" сегодня бесконечное множество, любой УНЧ, УПЧ, УВЧ - операционник. Мощность не рассматривается(хотя и УВЧ бывают огого), ошибка в названии темы. Параметров "Операционников" выращенных на одной подложке, мы с вами никогда не добьёмся(в идентичных схемах). Это не блаж, это производство и факт. Вся беда в том, что там работают тоже не д..ы, на одной подложке обеспечивается температурный дрейф и токовая девиация элементов.
п.с. От меня, не стоит копировать схемы "операционников". В Итоге "операционник" будет лучше и долговечней. Как пример "3 - Менять сопротивления R34 R45. При уменьшении их до 20 ком. мощность уменьшается в модели до 50 вт.
Поэтому думаю самый простой для меня вариант менять эти сопротивления в зависимости от температуры.
Вопрос как это сделать (вариант с терморезисторами не предлагать)?
Есть мысль вместо резисторов поставить 2 датчика температуры на транзисторах чтобы сопротивление цепи менялось от 50 до 20 ком.
Нужна помощь как это реализовать практически. " Бесконечное усложнение схемы. Практически, в данной ситуации - никак.
п.пс. Все стремяться укоротить тракт, а Вы наоборот!!!

[Mepavel]

Вопрос как это сделать (вариант с терморезисторами не предлагать)?

Очень просто. Используйте в качестве термодатчика биполярный транзистор (можно в SOT-корпусе). Любой температурный коэффициент можно накрутить схемой делителя (по аналогии с термостабилизацией транзисторов ВК).

Есть мысль вместо резисторов поставить 2 датчика температуры на транзисторах чтобы сопротивление цепи менялось от 50 до 20 ком.

Измерять сопротивление транзисторных термодатчиков мне кажется не очень корректно. Вот оперировать понятием температурного коэффициента напряжения (ТКН) более уместно.

Посадить VT15 VT16 на радиатор. но при этом при нагреве до 100 градусов напряжение БЭ изменится только на 20 процентов и соответственно на небольшое значение уменьшится мощность.

Можно получить и более существенный вклад температурного изменения напряжения U_БЭ на параметры порога срабатывания защиты, если немного сместить эмиттеры транзисторов VT15 и V16 соответственно в отрицательном и положительном направлении.

[Lapasso]

По поводу сместить эмиттеры транзисторов VT15 VT16 - это хорошая идея. сам не додумался.
Подумаю как проще это сделать.
Или сделать смещение постоянным и транзисторы посадить на радиатор
Или транзисторы не сажать на радиатор , а смещение сделать зависимым от температуры.

[Mepavel]

Или транзисторы не сажать на радиатор , а смещение сделать зависимым от температуры.

Плохая идея. Откуда термозависимое "смещение" будет знать температуру перехода транзисторов VT15 и VT16 (внутри корпуса усилителя температура тоже пляшет не слабо. )? Вот если их посадить на радиатор, то сразу получаем правильную термозависимую границу ОБР.
В реальной конструкции удобно использовать плату с односторонним расположением SMD-элементов. Её размещают гладкой стороной на плоской поверхности радиатора. В этом случае в качестве термодатчиков, как я уже писал, используются транзисторы в SOT-корпусах, коллектор которых напаян на небольшой полигон платы. На практике работает очень здорово! . И нет надобности как-то крепить датчики на радиаторе, потом тянуть провода от них. Плюс радиатор можно использовать как низкоиндуктивную "землю".

[Lapasso]

Набросал простенькую схему защиты.
Как будет работать ни в теории ни на практике пока не знаю.
Кратко опишу задуманный алгаритм работы - если что не так то поправите.


Транзисторы VT15 VT16 сидят на радиаторе.
резисторами R49 R50 задаем начальное смещение на транзисторах порядка 0.2в.
Цепочки из VD15 VD16 R47 R48 дают добавок порядка 0.05 в. который зависит от максимального тока через транзистор.При отсутствии тока через выходной транзистор добавок =0. При максимальном токе - добавок =0.05 в. По теории эта цепочка должна уменьшать мощность срабатывания защиты от мгновенной температуры на транзисторе по отношению к температуре радиатора.
Остальная цепочка работает как у Селфа. (R35 R36 R37 R39 VD11 VD13).

Относительное изменение напряжения на переходе БЭ при изменении температуры от 25 до 100 град. будет уже не 20 процентов (без постоянного смещения на базах) а больше.

[Mepavel]

Цепочки из VD15 VD16 R47 R48 дают добавок порядка 0.05 в. который зависит от максимального тока через транзистор.При отсутствии тока через выходной транзистор добавок =0. При максимальном токе - добавок =0.05 в.

Хорошая идея. Может вообще обойтись без истоковых резисторов? А ток измерять по напряжению U_ЗИ?
Что касается данной схемы, то придётся уменьшить истоковые резисторы раз в 5.

[.Васильев]

Ун выполнили бы по схеме УД11. Было бы неплохо. Там у него усиления море.Офф может действительно накропать в микрокапе модель уся на УД11 ? Глянули бы на сталкере разбор схемотехники УД11/ЛМ318

[Lapasso]

Ун выполнили бы по схеме УД11. Было бы неплохо. Там у него усиления море.Офф может действительно накропать в микрокапе модель уся на УД11 ? Глянули бы на сталкере разбор схемотехники УД11/ЛМ318

Вот ссылочка на Stalker здесь про УД11 вот что пишут: "но чтоб применять его в звуке - боже упаси!"
http://www.stalker-lab.ru/forum/showthread.php?t=230

Усиление море это конечно хорошо. Проверял я схему своего усилителя по поводу коэффициента усиления. Усиление с обратной связью было больше 15000. Дальше не испытывал.
А по поводу искажений самый значительный вклад в уровень 2 гармоники вносит предоконечный каскад. Сделайте ток порядка 50 ма. и 2 гармоника уберется.
А 3 гармоника зависит только в основном от тока покоя выходных транзисторов. При токе покоя более 150 ма. уровень ее не превышает -105 Дб. при выходной мощности 10 вт.

[Lapasso]

При постоянном токе через выходные транзисторы были произведены замеры напряжения
между затворами выходных полевых транзисторов при изменении температуры радиаторов.
30 град. - 7.386 в.
40 град. - 7.286 в.
50 град. - 7.197 в.
60 град. - 7.113 в.
68 град. - 7.051 в.

Вопрос по полевым транзисторам в выходном каскаде.
1 Значение крутизны у полевых транзисторов постоянно для всех транзисторов, или приводится в справочнике среднее значение (или минимальное) значение для партии?
2 Как зависит крутизна от температуры?
3 Как будет меняться напряжение между затворами при изменении тока через транзистор от 0 до 10 а?

Меня интересует хотя бы примерные численные значения и знак изменения.
Может быть какой нибудь параметр до определенного тока растет, а затем уменьшается?

[Mepavel]

Значение крутизны у полевых транзисторов постоянно для всех транзисторов, или приводится в справочнике среднее значение (или минимальное) значение для партии?

Чаще приводят минимальное значение крутизны при определённой температуре перехода транзистора Tj (разумеется измерения производятся в импульсном режиме). Типовое (среднее) значение крутизны при данной температуре Tj можно узнать по проходным ВАХ, приведённым в даташите.

Как зависит крутизна от температуры?

Крутизна, измеренная при постоянном токе стока, уменьшается с ростом температуры по закону S~T^(-3/4), тоже при постоянной разности напряжений U_ЗИ-U_ЗИ.пор по закону S~T^(-3/2).

Как будет меняться напряжение между затворами при изменении тока через транзистор от 0 до 10 а?

Это легко увидеть по проходным ВАХ (DC Transfer), приведённым в даташите.

Может быть какой нибудь параметр до определенного тока растет, а затем уменьшается?

Разумеется крутизна с начала растёт, а потом уменьшается (но это уже на загибе проходных ВАХ).

[Lapasso]

Теперь вопрос по уровням шума.
вертикальная шкала 0.5 мв. на деление.
горизонтальная шкала 1 мс. на деление.
точка замера - выход стабилизатора 78L05.
аналогичный уровень помехи по входу стабилизатора.
Такой уровень помех для стабилизаторов данного типа это нормально?

[Mepavel]

Такой уровень помех для стабилизаторов данного типа это нормально?

А если на выход этого стабилизатора повесить шунтирующую ёмкость порядка 1000 - 2200 мкФ? Напряжение снимать прямо с выводов конденсатора.
P.S. Хотя при таких уровнях напряжений не исключены наводки на измерительные провода.

[Lapasso]

Вопрос с шумами разрешился.
Чувствительность 0.1 мв/дел. развертка 1мс/дел.
24 фото - закороченный вход осциллографа.
25 фото - земляной вывод стабилизатора.
27 фото - выход стабилизатора (стоят конденсаторы по 0.1 мкф.)
- установка конденсатора 100 мкф. по входу стабилизатора ничего не меняет.
33 фото - добавлен конденсатор 100 мкф. на выход (шумы немного уменьшились)
Установка конденсатора 1000 мкф. ничего существенно не поменяла.
35 фото - добавлена на выход RC цепочка 33 ом и 22 мкф. (остались только НЧ составляющая)
36 фото - RC цепочка 33 ом и 1000 мкф. (шумы стали на уровне шумов прибора.)

http://www.kit-e.ru/articles/powerel/2007_2_88.php

http://www.compeljournal.ru/enews/2006/4/6
http://www.compeljournal.ru/enews/2006/5/7
http://www.compeljournal.ru/enews/2006/8/7

[Mepavel]

Lapasso, спасибо! Очень наглядно!

[Lapasso]

Теперь вопрос по варианту схемы на 16 июня 2012г. (верхняя схема поста 1)
(В стабилизаторе используются только кондеры по 0.1 мкф.)
чувствительность 0.1 мв/дел. развертка 1 мс/дел.
Все измерения проводятся без входного сигнала с открытым входом.
Р28 фото - осциллограмма между коллектором VT13 и нижним выводом резистора R26 - линия прямая.
P30 фото - между коллектором VT13 и верхним выводом резистора R26 - видны выбросы амплитудой около 0.4 мв.

Аналогичные импульсы по форме сигнала и частоте следования наблюдаются между затворами полевых транзисторов.
При этом амплитуда выбросов составляет 12 мв.

Откуда они могут браться?

[Mepavel]

Откуда они могут браться?

Lapasso, а у Вас осциллограф имеет дифференциальные входы? Я просто не пойму как Вы измеряли

между коллектором VT13 и верхним выводом резистора R26

Или просто землю осциллографа подсоединяли к верхнему выводу R26?