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. .

[Hennady]

Генадий, я собирал такого плана усилитель, очень неплохо, немного по другому было. При всей простоте звук очень приличный.

да, я тоже не вижу "косяков"

ООС - стоИт по делу, питание - реальное, режимы биполяров - ничего крамольного.

собирать буду только один канал , не вижу данную реализацию в стереоварианте. Возможно, когда будет рабочий макап, для стереоварианта схему смогу доработать...

[Alex]

эх, так и не воткнул СПЕКТРАЛАБ в свой комп, попробовал, а потом отплевывался, и радовался что имеется резервная копия WIN

В чем проблемы со Спектралабом?! Прекрасно работает и под ХП и под вин7ультимейт. И уж винду от него точно переставлять не надо

[теоретизирующий практик]

В чем проблемы со Спектралабом?!

На ВЕГАЛАБ не нашел, несмотря на подсказку, производитель предлагает рекламные месячные бесплатные варианты, нашел и скачал пару (разных?) вариантов не помню с каких файлообменников. Быстренько включил (забыл уже , кажется нужна была инсталяция). После разглядывания довольно сложно устроенного раскрывшегося окна, и потыкав некоторые кнопки пожалел,что плохо учил английский (ох как давно это было). На следующий день включаю - нет звука. Я и драйвера звука, и новые драйвера прямо с майкрософта, деинсталирую, инсталирую звук результат - хрен. А в окне оборудования компа всё ОК - карта (чип) есть и работает. Думаю, придется менять маму, и разбираться с майкрософтом (у меня официальная версия максимальной WIN 7), жальче, чем материнка). Потом на всякий случай включил старый винт с ХР - звук есть! Вот тогда я понял важность иметь копию системы и всего диска С:. Слил месячную копию С: с системой - и звук появился. Ну по крайней мере теперь не жалею времени и рессурсов на резервирование.

Анатолий.

[Hennady]

Насчет переворота схемы - это необходимо делать, входной и выходной конденсатор у нас электролит, а электролиты работают чище для звука, когда к ним приложено бОльшее поляризующее напряжение...

Возможна еще одна доработка схемы старттопика(если не переворачивать схему), R2 подключать не на землю, а к динамику, сам динамик шунтировать сопротивлением 100Ом. В этом случае у нас выходной конденсатор также будет охвачен ОС и искажения на НЧ должны уменьшиться.

[Alex]

На ВЕГАЛАБ не нашел,

На Вегалабе лежит:
SpectraLAB v4.32.17
SpectraPLUS
в каталоге \pub\Soft&Tools

если мне память не изменяет, и у меня на фтп лежит.

[теоретизирующий практик]

Возможна еще одна доработка схемы старттопика

R3 принимаем 20 кОм. Делим пополам. Точку совокупления соединяем конденсатором с правым концом С11. Надо уточнить по месту R3 (тоже увеличить номинал), и емкость дополнительного конденсатора (инфранизкое самовозбуждение? хотя маловероятно)

Анатолий.

---------- Добавлено в 18:35 ---------- Предыдущее сообщение в 18:19 ----------

\pub\Soft&Tools

....vegalab\pub\soft&Tools - запрашиваемый материал отсутствует или недоступен.

Анатолий.

[теоретизирующий практик]

Насчет переворота схемы

Перевернуть приведенную схему непросто, правильнее сказать вывернуть наизнанку. Простота схемы связана с использованием дросселя и как дроссель, и как датчик весьма большого постоянного напряжения для ОС по постоянному току.

Если эмиттеры и исток так же как вход и выход подключить например к минусу, то где взять датчик тока выходного транзистора? Хоть прилепляй оптрон входом к цепи дросселя.

Как вариант - резистор в цепи истока Т3. Взять побольше - потеря усиления, выходной мощности, и КПД. Взять доли Ома с падением напряжения порядка 0,1В, придется прилеплять что-то типа сервопривода (так на форуме кажется называют схемки стабилизации какого либо параметра постоянного тока, как правило нулевого напряжения на выходе двухтактных схем). Это ещё как минимум 2 - сбалансированных транзистора.

Еще вариант - падение на дросселе отфильтровать и отослать транзистором сигнал по постоянному току вниз, к основной схеме. Вариантов много, но это будут уже другие схемы.

Анатолий.

[duty]

есть безумная идея. Если взять операционник, нагрузить его на полевик в истоковом повторителе на дроссель. Размаха операционника должно хватить, термостабилизация - вроде как активное сопротивление будет великовато. Это вообще офтопик. Мысли вслух.

[Alex]

.vegalab\pub\soft&Tools - запрашиваемый материал отсутствует или недоступен.

Значит ты просто неправильно заходишь на FTP.

Полезно научиться - там кроме Спектралаба еще очень много чего интересного

[Hennady]

есть безумная идея. Если взять операционник, нагрузить его на полевик в истоковом повторителе на дроссель. ....

Жесть.

---------- Добавлено в 14:29 ---------- Предыдущее сообщение в 14:19 ----------

Перевернуть приведенную схему непросто, правильнее сказать вывернуть наизнанку. Простота схемы связана с использованием дросселя и как дроссель, и как датчик весьма большого постоянного напряжения для ОС по постоянному току.....

уже перевернул, не вижу проблем...

---------- Добавлено в 14:31 ---------- Предыдущее сообщение в 14:29 ----------

R3 принимаем 20 кОм. Делим пополам. Точку совокупления соединяем конденсатором с правым концом С11...

R3 10кОм делим пополам 5.1кОм+5.1кОм между ними и землёй полярный кондер на 100мкф и фсё....

[теоретизирующий практик]

R3 10кОм делим пополам 5.1кОм+5.1кОм между ними и землёй полярный кондер на 100мкф и фсё....

Итак оставляем только ООС по постоянному току. Если же этот кондёр соединить не с землей, а с нагрузкой, то цель достгнута уже будет, только ООС будет на 6 дБ больше (5 кОм вместо 10 кОм) со всеми последствиями (даже если усь не засвистит, чувствительность упадёт в 2 раза). Поэтому и предложил 10кОм + 10 кОм.

Анатолий.

P.S. Если же имелось в виду одновременное переключение R2, тогда можно и так.

[Hennady]

...P.S. Если же имелось в виду одновременное переключение R2, тогда можно и так.

да, имелось ввиду одновременное...

[ingen]

Hennady, а можно взглянуть на ваш перевернутый вариант схемы? думаю, многим будет интересно.

[Hennady]

Hennady, а можно взглянуть на ваш перевернутый вариант схемы? думаю, многим будет интересно.

вот сделал "фотку" (не очень качественно, но смысл понятен)

[теоретизирующий практик]

но смысл понятен

Схема в принципе работоспособна, но с оч. качесвенным стабилизированным источником питания, помеха сверху так и прет через эмиттер - базу первого транзистора и далее через источник сигнала.

Анатолий.

[теоретизирующий практик]

Привожу примерную схему со стабилизацией режима с помощью оптрона.Проверял работу аналогичного по конфигурации уся (кроме стабилизации режима) с СВЧ npn транзисторами поверхностного монтажа, снятыми с польского антенного усилителя для TV. Работают хорошо, только обязательна (с присрастием) проверка на самовозбуждение. Самовозбуждение хорошо подавляеся RC цепочкой во втором каскаде, как и в схеме в заголовке, только емкость конденсатора можно поменьше. R1, C1, для тех кто не любит работу полярных конденсаторов с малым напряжением поляризации.

[duty]

Ну поставьте вместо КС - супрессор, он же для этого, но тоже непонятно, вроде бросков не должно быть никаких, а даже и если будут - то напряжение не велико, транзистор не пробьёт. Кстати, транзистор выходной какой?

[теоретизирующий практик]

Ну поставьте вместо КС - супрессор

С удовольствием, будь они в наличии, а возиться с почтой не хочется, беру то "что под ногами". Многие более современные транзисторы имеют встроенный ограничитель, кстати.

---------- Добавлено в 09:53 ---------- Предыдущее сообщение в 09:45 ----------

вроде бросков не должно быть никаких

Должны быть, и неопределенно большой величины, например при совмещении перегрузки (клиппинг ?) и повышенном сопротивлении нагрузки (например на ВЧ) или того хуже холостом ходе. По физике явлений аналогичным образом работают импульсные повышающие стабилизаторы (преобразователи) напряжения.

Анатолий

---------- Добавлено в 09:57 ---------- Предыдущее сообщение в 09:53 ----------

транзистор выходной какой?

PHD66NQ03LT - снят с отработанной материской платы ПК. Кстати сейчас имеется много более современных транзистотров, подходящих параметров, бльшинство из них вполне подойдут сюда.

[ingen]

А может не надо переворачивать оригинальную схему, а пойти по пути JLH. Там все уже перевернуто

[теоретизирующий практик]

А может не надо переворачивать оригинальную схему, а пойти по пути JLH. Там все уже перевернуто

Схема понравилась, но величина ООС вряд ли будет составлять 60 Дб, как по схеме а заголовке ветки. В любом случае петлевое усиление с тремя транзисторами больше.

Кроме того выбранные номиналы цепи стабилизации, и братной связи по сигналу и связанная с ними величина R6 выбраны великоватыми, что не обеспечит широкополосности. Я подразумеавю, что точка перегиба АЧХ, определяемая R6 и входной ёмкостью выходного транзистора будет находится в районе 5 кГц (зависит от параметров транзистора), что в общем не является криминалом, но на 20 кГц КООС заметно снизится, не будет блистать и скорость нарастания уся. Я бы уменьшил R12, R14, увеличил бы ток первого транзистора, и поставил бы вместо R6 динамическую нагрузку. При этом петлевое усиление заметно увеличится во всем звуковом диапазоне, несмотря на заметное снижение частоты упомянутой точки перегиба АЧХ. Возможно при этом потребуется добавить элементы частотной коррекции для обеспечения устойчивости.

И ещё один момент личных пристрастий, мне больше нравятся инвертирующие уси, имеющие возможно и малые, но преимущества.

Анатолий.