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. .

[PA-qa7]

Юрий Анатольевич, спад сигнала на -0.17дБ это потеря по напряжению на 2%, а по мощности на 4%, так вроде?

Тогда при Rвх усилителя =1кОм и Свх=27мкф потери по мощности на 20Гц будут 4%, сдвиг фазы = 16.4град
при Rвх усилителя =1кОм и Свх=39мкф потери по мощности на 20Гц будут 2%, сдвиг фазы = 11.5град
при Rвх усилителя = 1кОм и Свх = 47мкф потери по мощности на 20Гц будут 1.5%, сдвиг фазы = 9.6град
при Rвх усилителя = 1кОм и Свх = 180мкф потери по мощности на 20Гц будут 0.01%, сдвиг фазы = 2.5град

P.S: я за честные выборы послушаю еще раз 47 и 180мкф в сравнении, ведь к цифиркам еще надо прибавить и ушки, ну а там слышно или нет каждый решит сам.

P.S 2: "кто-то где-то" писал про "требование в 10град. на Fн к профессиональным мониторам" ..."требование к набегу фазы является минимальным и для аппаратов высшего уровня набег не должен превыщать 5град" (хотя ТС знает его - hydr).

[SAS-M]

P.S 2: "кто-то где-то" писал про "требование в 10град. на Fн к профессиональным мониторам" ..."требование к набегу фазы является минимальным и для аппаратов высшего уровня набег не должен превыщать 5град" (хотя ТС знает его - hydr).[/I]

Точность расчётов для потерь не более 2% (-0,17 дБ) на краях диапазонов для ТВЗ дана в книге Горского, Русина и др. "Расчёт электромагнитных элементов ИВЭП" в формулах определения допустимой мощности трансформатора в заданном частотном диапазоне.

Да, коллега hydr именно так сказал. Думаю, что он даже слегка уменьшил требования по допустимому углу сдвига фазы.
Тут нет реальных технически обоснованных требований. Я бы предпочёл сдвиг фазы не более 1 градуса.
А слышимость такого сдвига, разумеется, будет зависеть и от источника, и от АС, и от кабелей, и от записи.

От ушей мало что зависит - они у всех примерно одинаково "пошиты".
А от "процессора", от опыта его обучения - очень многое.

[Alex]

Юрий Анатольевич, спад сигнала на -0.17дБ это потеря по напряжению на 2%, а по мощности на 4%, так вроде?

Осталось только понять - почему именно 2%, а не 1.5% или 4.37% ?
Вместо общепринятых -3dB.

[теоретизирующий практик]

Осталось только понять - почему именно 2%, а не 1.5% или 4.37% ?
Вместо общепринятых -3dB.

Дык немаловажно и совокупление с акустикой. Но почему то рассматривается обычно Fн = 20Гц. Редко можно встретить достойную акустику к примеру от 20 Гц. Но и с 35 Гц акустика звучит достойно. В таком случае по мне лучше поставить на входе вместо разделительной ёмкости активный ФВЧ с частотой среза скажем под 30 Гц. Если волнует неравномерность ФЧХ усилителя (хотя в акустике для жилого помещения ФЧХ вообще не поддаётся описанию) можно использовать фильтр с максимально плоской ФЧХ, Бесселя например. Тот же принцип можно применить и для усилителей для акустики от 20 Гц.

Может этот вопрос не относится непосредственно к УНЧ, а скажем к "предкорректорам", но, наверное не ошибусь, большинство желающих изготовить усилитель, глубже УНЧ и не копают. Хотя функционально такой ФВЧ ближе к УНЧ. Даже к универсальному, но тогда ФВЧ - на 18 - 20 Гц.

[Hennady]

"борьба" идет за низкие частоты, а вот попробуйте проверить свой порог слышимости в верхнем диапазоне: http://dj-sensor.ru/khz.htm

широкий частотный диапазон нужен для комфортного восприятия громкости звучания, но чем ниже частотный диапазон, тем мощнее должен быть источник питания....

[SAS-M]

Вот отсюда растут "ноги"... 2% или -0,17 дБ.

[Alex]

Вот отсюда растут "ноги"... 2% или -0,17 дБ.

"Задаваясь вполне приемлемой для практических расчетов точностью 2%..." - ну как и предполагалось, цифра взята с потолка одним, и продолжает повторяться другим. А весь ПерлоПортал, вместо того, чтобы заглянуть в учебник, уже повторяет вслед открыв рот

[теоретизирующий практик]

"Задаваясь вполне приемлемой для практических расчетов точностью 2%..."

Да, почему то цитируемый автор связал точность расчётов с завалом АЧХ на краях диапазона, приняв завал равный точности расчётов. Странная связь. Современными методами машинного расчёта достигается несоизмеримая точность расчётов, тогда получится что практически ничего путного с машинным расчётом изготовить невозможно. Парадокс , однако.

Напоминает перлы известного в своё время Гендина, особенно запомнилась рекомендация отражательную доску изготавливать непременно из древесины "музыкальных сортов ели".

Добавлено позже. Ещё раз перечитал. Это просто возможность двоякого толкования предложения. Видимо автор как раз и имел в виду точность поддержания АЧХ с точностью 2%. Ну если изготавливается измерительный прибор с точностью +/- 2%, то тогда конечно. А в других случаях цифра может быть и больше и меньше.

---------- Добавлено в 10:43 ---------- Предыдущее сообщение в 10:32 ----------

Offтопик:

"борьба" идет за низкие частоты, а вот попробуйте проверить свой порог слышимости в верхнем диапазоне: http://dj-sensor.ru/khz.htm

Да склероз, наверное, ничего не слышу. Может к звуковой карте что-то подключить? Анатолий, 66лет.

[теоретизирующий практик]

чем ниже частотный диапазон, тем мощнее должен быть источник питания....

Я бы даже сказал, тем мощнее должен быть усилитель, и соответственно ИП.

[vova56]

а вот попробуйте проверить свой порог слышимости в верхнем диапазоне: http://dj-sensor.ru/khz.htm

Настоящий кайф там можно получить, запуская быстро-одновременно разные частоты, например 11к и 15к. Между прочим у себя кроме биений я услышал и 4 кгц. Плохо...

[SAS-M]

ну как и предполагалось, цифра взята с потолка одним, и продолжает повторяться другим.

Сомневаюсь, что кто-то сможет рассчитать и исполнить ТВЗ с более высокой точностью. Даже уважаемый Марк Фельдшер...

[Alex]

Сомневаюсь, что кто-то сможет рассчитать и исполнить ТВЗ с более высокой точностью. Даже уважаемый Марк Фельдшер...

В огороде бузина, а в Орле - Марк Фельдшер.
Причем тут точность расчетов и изготовления ТВЗ, к стандартизации границ определений и измерений?!

P.S. Там у вас на ПерлоПортале есть Толя Манаков, он метролог по профессии, спросите у него - он обьяснит

[SAS-M]

Ещё раз перечитал. Это просто возможность двоякого толкования предложения. Видимо автор как раз и имел в виду точность поддержания АЧХ с точностью 2%. Ну если изготавливается измерительный прибор с точностью +/- 2%, то тогда конечно. А в других случаях цифра может быть и больше и меньше.

Ну, это же совершенно очевидно, если пожелать именно понять, а не "прицепиться"...

[Alex]

А в других случаях цифра может быть и больше и меньше.

Разумеется. И для тго, чтобы все небыли "кто в лес кто по дрова", и существуют стандарты и общепринятые методики.
И если принято АЧХ измерять по уровню -3дБ, то к чему выдумывать всякие "0.17дб" или "2%" - совершенно непонятно, тем более что те 3дБ были тоже не с потолка взяты.
Наверное по той-же причине, по которой и к параметру "скорость нарастания" надо было добавить слово "приведенная"

Offтопик:
P.S. Юрий Анатольевич, Вы прекрасно знаете как я Вас уважаю, и что и ПСН и Ваши 0.17дБ я теоретически готов принять, но вот кроссовер в Монтане и особенно тест ЦД/болванка я точно не забуду

[SAS-M]

Offтопик:
P.S. Юрий Анатольевич, Вы прекрасно знаете как я Вас уважаю, и что и ПСН и Ваши 0.17дБ я теоретически готов принять, но вот кроссовер в Монтане и особенно тест ЦД/болванка я точно не забуду

Offтопик:
Ну, так я помню...про кроссовер... что он там есть...
Вот, соберусь поменять внутреннюю проводку на антифазную, то придётся-таки кроссовер вынимать и выносить наружу, наверное, - тогда и увидим, что в нём имеется. Зачем Вам кроссовер...без Монтаны?

Тест проделан в присутствии нескольких вегалабовцев с тест-диском №4 Олега - на болванке хуже, чем на оригинале, как и следовало ожидать.

[теоретизирующий практик]

Ну, это же совершенно очевидно, если пожелать именно понять, а не "прицепиться"...

Не пытаюсь я прицепиться, имеется двоякий смысл выражения, но по ходу разбора математической части стало понятно, что имел автор в виду. Моё несогласие с принятой отправной точкой не значит, что я хочу прицепиться. Может проскользнул сарказм, это иногда у меня иногда появляется, потом сам жалею. Стараюсь исправляться однако.

[Alex]

Offтопик:

Зачем Вам кроссовер...без Монтаны?

Я в свое время об этом говорил.

Тест проделан в присутствии нескольких вегалабовцев с тест-диском №4 Олега - на болванке хуже, чем на оригинале, как и следовало ожидать.

Ну и что? Не об этом же тогда речь шла, сам тест тут не причем, и вопроса "что хуже, что лучше" - я не ставил, это я и так знаю.

P.S. Кстати, а "оригинал тест-диска №4 Олега" - он что, на заводской штамповке был?

[теоретизирующий практик]

существуют стандарты и общепринятые методики

Алекс, ты тоже стараешся ко мне прицепиться. АЧХ САР для системы наведения на цель имеет одни допуски, АЧХ измерительных приборов другие. О большем ничего не сказано.

[Alex]

А где тут про "АЧХ измерительных приборов"?
Говорилось про АЧХ обьекта измерения, а не "приборов" - как, по какому уровню, измерять АЧХ усилителей, ТВЗ, АС, и т.д.

Для измерительных приборов, это делается совсем по другому - есть определенный класс прибора, именно он определяет погрешность прибора.
В соответствии с ней и измеряются АЧХ прибора, и другие его характеристики. Я же недаром к Толику отправил

[теоретизирующий практик]

Наверное по той-же причине, по которой и к параметру "скорость нарастания" надо было добавить слово "приведенная"

А я бы назвал просто, как в импульсной технике - длительность нарастания фронта импульса. И размерность простая и результат ясен для любых амплитуд.

Зафлудили ветку, однако...