Усилитель 16 Вт на трёх транзисторах

[теоретизирующий практик]

Класс А, 16 Вт, три транзистора.

Параметры усилителя при включении в качестве нагрузки резистора: Сопротивление нагрузки - 4 Ома; Выходная мощность до наступления ограничения сигнала — 16 Вт; Напряжение питания - 14 В; Потребляемый ток - 3А. Диапазон воспроизводимых частот не менее 20 Гц (-2дБ) — 20 кГц (0 дБ), реально АЧХ линейна при максимальной мощности до частоты не менее 70 кГц (граница имеющегося генератора НЧ). Входное сопротивление — 1 кОм. Входное напряжение — 0,85 В. КНИ не измерялся, но мне так представляется - очень маленький. Выходное сопротивление до разделительного выходного конденсатора — маленькое (расчётное ниже 0,001 Ом. С учётом замечания пост #191, корректнее написать ниже 0,004 Ома ). Глубина ООС — не менее 60 дБ в диапазоне частот 20 — 20000 Гц. Отношение сигнал/шум — 100 дБ (без взвешивающего фильтра).

На схеме приведены переменные напряжения в характерных точках при выходном напряжении усилителя 6,4 В. Ошибка в отношении сигнал/шум непредсказуема, т. к. в применённом милливольтметре В3-39 на диапазоне 1мВ значение 0,05мВ находится уже не в рабочей части шкалы.

Усилитель собран в макетном варианте из того что было под рукой. Выходной транзистор — из неисправной материнской платы ПК. Транзисторы Т1 и Т2 импульсные СВЧ. Работоспособность проверена на устойчивость при отключении и коротком замыкании на входе и выходе. Все манипуляции с включением — отключением нагрузки производились при выключенном питании (приберёг ограничительный стабилитрон). При КЗ на выходе и наличии входного сигнала потребляемый от источника питания ток увеличивался до перегорания 5А предохранителя в цепи питания между ИП и усилителем. После устранения КЗ и замены предохранителя работоспособность усилителя восстанавливается. Блок питания при испытаниях - стабилизированный, напряжение пульсаций 3 мВ эфф. Цепь R6 — C5 оставлена по инерции, на всякий случай, после того, как усилитель пришлось «усмирять» во время попыток «улучшения». ПО ВОЗМОЖНОСТИ, НИЧЕГО УЛУЧШАТЬ НЕ ТРЕБУЕТСЯ. При повторении можно по выбору убрать либо R6-C5, либо R9-C7. Ну а я на всякий пожарный оставил обе цепочки.

Дроссель намотан на витом сердечнике ШЛ 25х40 (окно 45х16). При сборке дросселя устанавливается немагнитный зазор толщиной 0,5 мм. Обмотка содержит 220 витков провода ПЭЛ Ф 1,18мм (виток к витку до заполнения каркаса). Индуктивность при токе подмагничивания 3А — 0,04 Г, активное сопротивление обмотки — 0,7 Ом. Конечно, для усилителя на 16 Вт размер дросселя может показаться великоватым (75х75х85), но и не больше, чем размеры теплоотвода под выходной транзистор на расчётные 36Вт.

Добавлено 03.09.2012г. В последнее время отношение к размеру индукивности чуть изменилось, сегодня я рекомендую индуктивность порядка 0,1 Г. Это снизит возможность появление нелинейности перемагничивания железа на НЧ, и сведёт нелинейностьть АЧХ почти к нулю.

С уважением, Анатолий Шувалов.

P.S. Стабилитрон, с требуемыми параметрами 24V, 3A в наличии отсутствовал, так что извините за обман с тремя транзисторами, пришлось ещё добавить в эквивалент мощного стабилитрона.

Добавлено 08.09.2012.г. В связи с имеющимися желаюшими повторить конструкцию, для начинающих привожу эквивалент мощного стабилитрона на 24В.

Добавлено 16.10.213г. Пост #257. Схема и печатка на 30 Вт от энтузиаста и сторонника экстремальных решений. .

[SanSound]

Какой-то идеальный усилитель - 1)6.4 В на выходе при 14 Вольтах питания (ну может быть...дроссель ведь), 2)16 Вт(4 ом) при 6.4 В на выходе( вроде 9...10 Вт должно), 3)0.25 мВ на базе первого транзистора и при этом С\Ш=100 дБ... Не-е, пойду я лучше спать, пора...
Звучит-то как?

Offтопик:
Вот не выбросил я в свое время КТ363 и КТ326 - как в воду глядел...

[Царенко.В]

А почему были выбранны именно советские транзисторы?

[anli]

С немного схожей идеологией выкладывал как-то схему Костя Мусатов.

16 Вт(4 ом) при 6.4 В на выходе( вроде 9...10 Вт должно)

Наверное, имеется в виду пиковая мощность.

//---------------------------------------------

На мой вкус, две штуки вызывают у меня сомнение:

- я бы увеличил ток в затворной цепи раза в три (нам тут на фиг не нужны децибелы петлевого усиления на НЧ, а вот в частотном плане усь стал бы лучше),
- не очень нравится низкое напряжение питания первого транзистора.

[fakel]

А ничо, что первый транзистор работает с нулевым Uбэ?

[теоретизирующий практик]

SanSound, 1) Вполне может быть...дроссель ведь. 2) Автору всегда кажется что он ясно излагается, но не асегда это получается: 16Вт - максимальная мощность, а конкретные замеры были произведены при меньшей, около 10Вт. 3) 0,25 мВ на базе первого транзистора при контрольном замере (примерно 10Вт) , а шум замерен на эквиваленте нагрузки при отсутстствии сигнала. Берём и делим максимальное напряжение на выходе при 16 Вт ,т.е 8000мВ на напряжение шумов при нулевом сигнале на входных клеммах - 0,05мВ. Получаем отношение 160000 (раз). Заметно больше 100 дБ. При стандартной методе с учётом взвешивающего фильтра полагаю отношение сигнал/шум будет лучше. 4) А никак не звучит, ввиду простоты схемы она собрана в лежачей позиции на столе, там же токарный станок, осциллограф, БП, милливольтметр, ЗГ (хватит?). Всё это в мини мастерской. О каком звуке речь? Ориентируюсь по объективным показателям приборов. (Подключил для контроля устойчивости через ЗГ 6 Ом RFT, 12,5Вт, просвистел по всему диапазону, не прихрипывает.)

С уважением, Анатолий.

[RINDIG]

Возможно данную схему перевести в класс AB и двуполярное питание ?

[теоретизирующий практик]

Царенко.В, А мне по барабану, Советские, или любые другие, подходили бы для задуманного. (кстати ваходной транзистор скорее всего не Советский ,и не Российский, хотя теоретически где нибудь в Подмосковье возможно научились копировать китайскую электронику?)

---------- Добавлено в 08:42 ---------- Предыдущее сообщение в 08:25 ----------

anli, 1) Ток коллектора Т2 около 5 мА. По контрольному замеру частотных свойств выходного транзистора при сопротивлении источника сигнала 600 Ом, нагрузке 4 Ома, токе стока 3А за счет эффекта Миллера излом частотной характеристики начинается с 30 кГц. (-3 дБ). исходя из этого и принят способ формирования частотной характеристики при задуманной с самого начала глубины ООС 60 дБ. На счёт фиге петлевому усилению категорически не согласен. В частотном плане диапазон до 70 кГц -достаточный (ну не широкополосный УМ для КСДВ передатчика делаем). И вообще на входе усилителя меня всегда тянет поставить ФНЧ с частотой среза 25-30 кГц.
2) Да нормально работают эти транзисторы при близком к нулю Uк-б., особенно в первом каскаде. Для чистоты эксперимента подпирал я эмиттер Т2 стабилитроном КС133, зашунтированном ёмкостью-ноль эмоций! Красиво выглядит присобачивание эмиттерного повторителя между Т1 и Т2, если хотите иметь геморой на голову с самовозбуждением, попробуйте, может Вам удастся избавится от него (от самовозбуждения и гемроя).
С уважением Анатолий.

[Царенко.В]

Жаль нет такого полевика а то собрал бы на пробу. У меня много макетов разных в классе а.

[darkman]

Бери IRFP240 и собирай

[fakel]

Да нет, на нижнем выводе R3 -2V.

Описался, Uкб

[Серый Мыш]

Жаль нет такого полевика а то собрал бы на пробу.

да ставь любой. Хуже 60А 30 Вольт полевика уж трудно найти IRL серии поищи... он тут похоже из logic level. Но и обычные IRF пойдут.

[Phlanger]

...а вот глянуть на показания анализатора спектра было бы весьма интересно...

[Царенко.В]

да ставь любой. Хуже 60А 30 Вольт полевика уж трудно найти IRL серии поищи... он тут похоже из logic level. Но и обычные IRF пойдут.

Может быть разрожусь попозже, сейчас совсем не прёт.

[SashaNetrusov]

Интересно, а что если на выходе ионистор поставить?

[.Васильев]

Интересно, а что если на выходе ионистор поставить?

Прощек двухкомпонентную оос сделать, тогда хрен кто на слух поймет разницу самого навороченного конденсатора с примитивным эльзетом.Вводится тут элементарно,благо тут есть оос

[SashaNetrusov]

Прощек двухкомпонентную оос сделать,

А если без ООС? Можно ещё попробовать два NiCd аккумулятора поставить. Ноль на выходе интегратором поддерживать...

[anli]

излом частотной характеристики начинается с 30 кГц

Я не страдаю спектрофилией, но если говорить о частотных свойствах усилителя, то снимаю семейство АЧХ гармоник на разных уровнях. На мой вкус эти АЧХ должны быть горизонтальны в звуковом (а лучше немного и в надзвуковом) диапазоне, типа http://gaydenko.com/audio/se/measurements/

если хотите иметь геморой на голову с самовозбуждением, попробуйте, может Вам удастся избавится от него (от самовозбуждения и гемроя)

Сори, пробовать не буду, так как есть, на чём музыку слушать

[Alex]

И вообще на входе усилителя меня всегда тянет поставить ФНЧ с частотой среза 25-30 кГц.

Мало.
Фильтр на входе обычно ставят для защиты от радиочастотных наводок на соединительные провода, и делают его килигерц на 100 и выше. Фильтр на 25-30кгц может весьма неприятно конфликтовать с выходным фильтром ЦАПа,, который тоже обычно на 25-80кгц (в зависимости от ЦФ и его передискретизации), зачем-же фазу усугублять?

[теоретизирующий практик]

RINDIG,

Возможно данную схему перевести в класс AB и двуполярное питание ?

Данная схема в класс АВ никак не переводится. Судя по сноске Вашего вопроса Вы изготавливаете систему с многополосным усилением, причём НЧ звено с ЭМОС уже в разработке. Советую учесть что максимальное эммоциональное воздействие на слушателя оказывает качество звуковоспроизведения в зоне максимальной чувствительности и разборчивости слуха, т. е. на СЧ. Мой совет: доведитее НЧ с ЭМОС до работоспособности, да хоть на базе какой либо мощной микросхемы, а для СЧ и ВЧ усилителей уж не экономте на сотне ватт, и поставте нормальные, в классе А, хоть по предлагаемой схеме. Возможно, для домашнего варианта мощность в 16 Вт на каждый будет великоватой, так используйте БП на 12 В. На 4 Ома получится порядка 12Вт на полосу. Кстати, дроссели на СЧ и ВЧ заметно меньше по размерам. А БП на 12 В от персоналки в самый раз. Удачи!
С уважением, Анатолий.