Усилитель на N-канальных полевиках

**Alex Nikitin** · 07.01.2005, 02:10

Схема усилителя здесь:

http://www.ant-audio.co.uk/circuits/MOSFET1.gif

Извините за не очень изящный рисунок от руки, но это всё, что я мог сделать в спешке. Потом как-нибудь сделаю в редакторе - или если у кого есть время, то помогите и перерисуйте. Надеюсь, что тем не менее всё понятно и читаемо.

Это переработанный вариант на основе схемы разработанного мной и уже давно снятого с производства усилителя Creek 4330 (выпуска примерно 1997 года) . Почти в точности такая схема у усилителя, который я и сейчас использую дома.

Как видите, схема довольно простая с небольшим количеством деталей.

Выходная мощность при питании +/- 35 Вольт примерно 40 Вт на 8 Омах, 65-70 Вт на 4 Ом.

Не показаны на схеме цепи питания, в том числе питания ОУ ( +/-15В) . Основной блок питания может быть от +/-25 до +/-35 Вольт с ёмкостью сглаживающих конденсаторов от 6800 до 10000 мкФ на два канала, защищённый плавкими предохранителями на 3-4 А ("медленными", с буквой Т) на ВХОДЕ выпрямительного моста, то есть последовательно с каждой половиной вторичной обмотки трансформатора. Выходные транзисторы помещены на теплоотвод с тепловым сопротивлением не больше 1-1,5 градусов на Ватт, закреплены прижимом сверху алюминиевым блоком 10х10х45мм, изоляция ОБЯЗАТЕЛЬНО слюдяная с теплопроводящей смазкой с обеих сторон. Q9 должен иметь хороший тепловой контакт (со смазкой) с теплоотводом выходных транзисторов и лучше всего прямо между ними. Величина R15 определяет крутизну температурной компенсации и может быть слегка изменена для другого типа выходных транзисторов. Теплоотвод желательно заземлить.

В целом рекомендую на выход поставить ещё последовательно цепь из резистора 3Вт 1 Ом параллельно с намотанными на него 10 витками эмалированного провода диаметром 1 мм. Это в целом обеспечит хорошую стабильность на реактивной нагрузке даже при не слишком удачной разводке.

Вот пока и всё.

Алексей

**Payal-Nik** · 12.05.2005, 18:11

Так что, тогда не нужна цепь из резистора и кондера или это в дополнение?

**Alex Nikitin** · 12.05.2005, 18:24

Сообщение от Payal-Nik

Так что, тогда не нужна цепь из резистора и кондера или это в дополнение?

Эта цепь необходима. Просто без этого провода или небольшой индуктивности, как я написал в начале ветки, выходной каскад может иногда возбуждаться при работе на сравнительно небольшие ёмкости (5-10 нФ). Полезно проверить стабильность на прямоугольном сигнале 1кГц с набором ёмкостей от 5000пФ до 1-2 мкФ.

Алексей

**ИГВИН** · 14.05.2005, 23:09

Здравствуйте, Алексей!

Насколько я понимаю (разбирал Вашу схему оконечника еще при публикации в РадиоХобби), токи смещения на вых. транзисторах должны выравниваться автоматически и совпадать. В этом, собственно, основная фишка этой схемы. Однако на деле токи распределяются неравномерно!

В цепи сток-исток верхнего выходного транзистора течет ток покоя, а в нижнем течет сумма токов: ток покоя плюс ток резистора затвор-исток верхнего транзистора.

Эта разность токов особенно проявляется при малых токах покоя, и смещает выход усилителя, создавая ток в нагрузке. Ваша рекомендация увеличить ток генератора усугубляет проблему.

Конечно, Вы боретесь с этим явлением путем подачи внешнего смещения по цепи сервослежения. Т.е. от постоянки на выходе мы избавились.

А как быть с разностью токов покоя выходных транзисторов? Просто наплевать не получается, при токе покоя 50 mA сверху, в нижнем плече будет на Iсмещения больше.

Соответственно, верхний транзистор закрывается раньше времени, выходной каскад работает несимметрично, дает длинный спектр гармоник высокого порядка.

Возможно, в мои рассуждения вкралась ошибка, или всё так и есть?

С уважением, Игорь.

**Alex Nikitin** · 15.05.2005, 00:06

Сообщение от ИГВИН

Однако на деле токи распределяются неравномерно!

В цепи сток-исток верхнего выходного транзистора течет ток покоя, а в нижнем течет сумма токов: ток покоя плюс ток резистора затвор-исток верхнего транзистора.

Совершенно верно. В самом начале я пытался с этим бороться, но быстро выяснил, что эта небольшая асимметрия ничему на практике особо не вредит, а возможно даже и полезна

. Ток смещения в случае с 4330 составляет примерно 3,5-4 мА, и даже при токе покоя в 35 мА (как в более позднем варианте) , плохо на звуке это не сказывалось. То есть примерно до 10% от тока покоя вполне терпимо.

Алексей

**ИГВИН** · 15.05.2005, 00:21

Алексей!

В упомянутом Вами случае с 4330 все ОК, а при токе смещения 35 mA картина нравится мне гораздо меньше.

Впрочем, Вашу позицию я понял, спасибо!

С уважением, Игорь.

**Gishu** · 15.05.2005, 01:41

2 Alex Nikitin
А если подобрать параллельно нижнему транзистору - резистор, компенсирующий ток смещения?

**Alex Nikitin** · 15.05.2005, 01:54

Сообщение от Gishu

А если подобрать параллельно нижнему транзистору - резистор, компенсирующий ток смещения?

Я пробовал несколько вариантов компенсации, включая и просто резистор, но в конце концов отказался от этой идеи вообще.

Алексей

**Sergey_G.** · 17.05.2005, 01:03

Здравствуйте.
Меня заинтересовала схема из поста, взятая с иностранного сайта.

Она мне нравится своей простотой, взаимозаменяемостью и доступностью деталей, отсутствием комплементарных транзисторов, легким наращиванием мощности.
Хотелось бы более подробного обсуждения этой схемы, так как она обладает неплохими характеристиками.
Запуская схему в MicroCap я немного изменил ее и добился достаточно низкого уровня искажений -80 db на максимальной мощности. Исправления следующие:
1. Полевики заменены на IRF540 по 1 штуке, без резисторов.
2. Эмитерные резисторы 2-го дифкаскада подняты до 30 ом, иначе входное сопротивление 2-го диф слишком мало.
3. Нагрузочные резисторы 2 диф каскада подняты до 470 Ом для увеличения усиления по напряжению.
4. Корректирующие конденсаторы из 2 диф. каскада выкинуты.
5. Эмиттерные резисторы из 1-го дифкаскада выкинуты.
6. Источники тока отвязаны от земли
7. Питание +/- 30В на выход и 70В стабилизированных на предварительные каскады.

Вопросы пока следующие:
1. На что из доступного можно заменить BC546B, ведь 70В высоковато для них.
2. Имеет ли смысл поставить в первый диф каскад транзисторы средней мощности, например BD140 или MJE340? В последнем схема получилось бы универсальной в плане выходной мощности.
3. Как еще можно заменить транзисторы, чтобы сократить стоисоить схемы. На данный момент стоимость схемы точно равна TDA7294

- около 100 руб.

Данные по гармоникам:
Питание 30В, нагрузка 4м ом, выходная мощность 95 Вт, синус 1 кГц.
2 -84db
3 -86 db
4 -120 db
5 -102 db

На частоте 20 кГц 2 гармоника -80 db остальные не изменились.

Еще я гонял тест на интермодуляцию с 10 синусоидами - там тоже все в рамках -80 db.

SMD-n · 17.05.2005, 02:45

- Резисторы в затворы верни , иначе будут помехи TV .

- Мощность , рассеиваемая на Q6 , Q7 отличается в 2 раза (надо что-то делать)
Можно R22 - убрать нафик

, а R26 увеличить по номиналу , до выравнивания мощности на Q6 , Q7.
- Термостабилизацию проверял в этой схеме ?
- Если R32 - нагрузка , то надо уменьшать влияние неравномерности импеданса аккустики , как минимум RC-цепочкой параллельно этому резистору ...

1. На что из доступного можно заменить BC546B, ведь 70В высоковато для них.

- Почему , на них будет 70/2+0,6В(падение на переходе БЭ) - падение на резисторе нагрузки , будет значительно меньше 70В ...

Сорри , если огорчил .
Я могу ошибаться , но думаю , что дела обстоят именно так .

**Sergey_G.** · 17.05.2005, 03:20

R22, R26 - это и есть резисторы в затворах. Просто я их предвинул, но это не критично. По поводу мощности Q6 Q7 а чем это плохо? Поставлю их на радиатор, если сильно нагреются. Выравнивание их мощности увеличивает искажения.
Термостабилизацию пока не смотрел.
R32 - это АС. Работа АС с источником тока - это уже отдельная объемная тема

Вообще по результатам моделирования получается, что КНИ зависят, главным образом, от усиления при разомкнутой ОС. И усиления по напряжению у двух каскадов хватает еле-еле. Я добавлял еще один диф каскад - КНИ сильно упал. Самый главный вопрос у меня - по поводу транзисторов. В смысле что оптимально использовать.

SMD-n · 17.05.2005, 03:29

Сообщение от Sergey_G.

... Самый главный вопрос у меня - по поводу транзисторов. В смысле что оптимально использовать.

- Используй дарлингтоны либо составные на предвыход , если ты думаешь , что дело в усилении .

**ИГВИН** · 17.05.2005, 12:24

Сергей!

У меня работает такой же выходной каскад, только в чистом А. И без ОООС. Как у Вас с ОООС работает, виднее Вам. Моделировать некогда, а посмотреть можно, если выложите зазипованный файл Микрокапа.

В моей схеме были заложены IRFZ34, работали отвратительно! При замене на 2SK1058 (с некоторым изменением схемы) всё устаканилось.

Будете выкладывать миниатюру - обозначьте пжл. токи. (чтоб не считать

)

Игорь.

**Александр Котов** · 17.05.2005, 13:32

Стабилитроны в затворах "порадовали". Типичный стабилитрон на 15 вольт мощностью 0,5 ватт имеет емкость 25 пФ при напряжении 2 вольта на нем. Емкость эта изменяется нелинейно. В данном случае эта нелинейность является нагрузкой каскада усиления напряжения. (Часто делают повторитель на БТ перед MOSFET выходными транзисторами, и ставят эти стабилитроны в базы предвыходных БТ - это вообще финиш).

**Airt** · 17.05.2005, 15:27

Про стабилитроны обсуждали уже. Надо последовательно с ними поставить диоды, и все будет пучком. Стабилитроны при отладке нужны, и еще резисторы в цепи питания, как у услилителя этой ветки. А то засвистит и если не пробьются затворы, так выходники умрут от перегрева (у тех, что предполагается использовать - велико тепловое сопротивление кристалл - корпус, и корпус не ахти какой, а если они еще и ST...

). И ток покоя нужно будет выставлять милиампер 200, иначе сильна разница в токах у M1 и M2.

**Александр Котов** · 17.05.2005, 15:34

Сообщение от Airt

Надо последовательно с ними поставить диоды, и все будет пучком

ничего не дает

**Airt** · 17.05.2005, 15:40

Почему установка диодов ничего не дает - диод должен блокировать емкость стабилитрона, не давая ему перезаряжаться. Или это не так?

**Александр Котов** · 17.05.2005, 15:42

Ты его в прямом напрвлении ставишь, он проводит соответственно.

**Airt** · 17.05.2005, 15:55

С другой стороны - я собирал это подобный усилитель, но все присутствующие меня "мягко" натолкнули на мысль отказаться от продолжения проекта. Рабочий экземпляр есть. По замечаниям - наиболее серьезное - высокое выходное сопротивление, которое видимо лечится глубиной ООС. В моем случае в качестве УН стоит ОУ и глубина ООС по заверениям автора 73дб на низких частотах. Короче - звучит чисто, но "ватно" - может это признак высокого качества?

(были заявления о том , что у высококачественного усилителя первое время не хватает верхов

). Время потрачено только на получение собственного опыта...

[ADDED=Airt]1116330956[/ADDED]
А насчет диода - в моем понимании, в грубом приближении, получается выпрямитель - туда пускает, а обратно, чтобы разрядится - нет. Вот и получается что емкость гадит меньше ввиду меньшей емкости диода. Но без этой цепи безусловно лучше, я и говорил, что на период отладки.

Да простит меня Алекс Никитин за треп в его ветке.

**Sergey_G.** · 17.05.2005, 16:20

Да что так все к стабилитрону привязались

Это далеко не самая важная часть схемы. Переделал схему с учетом температурного режима. Q5 Q6 должны иметь тепловой контакт.
Токи получаются 5, 15, 110 ма в 1 2 и 3 каскадах соответственно.

[ADDED=Sergey_G.]1116332440[/ADDED]
Во сложении схема в microcap.

Может создать по этому усилителю отдельную ветку?