УМЗЧ с изолированным питанием выходного каскада (100Вт)
Применение в УМЗЧ выходного каскада с изолированным источником питания позволяет использовать предуси-литель с низковольтным питанием.
Практическая схема имеет следующие технические характеристики:
- Выходная мощность на нагрузке 8 Ом, Вт ................................................100
- Диапазон воспроизводимых частот, Гц.......................................... 5... 150000
- Коэффициент гармоник на нагрузке 8 Ом
- в полосе частот 20...20000 Гц, %, не более...............................................0,5
- Коэффициент гармоник при выходном напряжении 0,5 В, %, не более.....0,015
- Номинальное входное напряжение, В.........................................................1,0
- Входное сопротивление, кОм.......................................................................30
- Ток покоя выходных транзисторов, мА......................................................120.
Принципиальная схема
Усилитель инвертирующий и состоит из двух каскадов, охваченных местными ОС. По постоянному напряжению усилитель охвачен ООС с помощью интегратора на DA2.
Рис. 1. Принципиальная схема УМЗЧ с изолированным питанием выходного каскада (100Вт).
Первый каскад выполнен на быстродействующем широкополосном операционном усилителе типа К140УД11 (КР140УД11, КР140УД1101) по неинвертирующей схеме.
Коэффициент усиления каскада зависит от номиналов резисторов R3 и R21. На транзисторах VT1...VT8 выполнен параллельный усилитель со схемой смещения. Схема смещения выполнена на резисторах R5, R6; диодах VD1, VD2 и генераторах тока на транзисторах VT1, VT2.
Рис. 2. Осциллограммы напряжения на затворах транзисторов.
Для уменьшения искажений, вносимых входными эмиттерными повторителями, в качестве нагрузки использованы генераторы тока.
Транзисторы VT7, VT8 необходимо снабдить флажком-теплоотво-дом. В качестве транзисторов VT7, VT8 можно использовать любые комплементарные транзисторы средней мощности, в том числе и БСИТ-транзисторы типа КП959, КП960. В качестве HL1, HL2 можно использовать любые светодиоды красного свечения, например, AJ1307А(Б).
Выходной каскад выполнен на МДП-транзисторах VT9, VT10, охваченных двумя ООС: параллельной ООС по напряжению с помощью резисторов R12...R15 и последовательной ООС по току с помощью резисторов R16, R17. ООС по напряжению рассчитана таким образом, что выходные транзисторы работают без отсечки тока. На рис. 2 .а,б показаны осциллограммы напряжения на затворах выходных транзисторов.
В отличие от большинства УМЗЧ, в которых выходные транзисторы включены по схеме двухтактного повторителя напряжения, транзисторы VT9, VT10 включены по схеме с общим истоком и при крутизне транзисторов S> 0,25 А/В вносят вклад в общий коэффициент усиления по напряжению уже при работе на нагрузку сопротивлением 4 Ом.
Поскольку питание предварительного каскада ±15 В, отпадает необходимость в защите переходов затвор-исток полевых транзисторов (предельно допустимое напряжение ±20 В).
Термостабилизацию каскада обеспечивают диоды VD1, VD2, являющиеся элементами схемы сдвига уровня. Полевые транзисторы Минского производственного объединения «Интеграл», их желательно подобрать с разбросом по крутизне не более 20%. Можно использовать любые зарубежные комплементарные транзисторы подходящей мощности и допустимого напряжения.
Налаживание
Сначала выставляют ток покоя и симметрируют плечи выходного каскада по постоянному току следующим образом:
- прервать связь между выходом DAI и точкой соединения диодов VD1, VD2 (в плате предусмотреть технологическую перемычку) и временно соединить точку соединения диодов и выход УМЗЧ с «общим»;
- вывести движки резисторов R5, R6 в положение, соответствующее минимальному сопротивлению;
- в стоки выходных транзисторов временно включить проволочные резисторы сопротивлением по 10 Ом, по падению на них выставить ток покоя;
- установить технологическую перемычку на место, снять «за-коротку» с выхода, убедиться, что на выходе DA1 в отсутствие входного сигнала постоянное напряжение близкое к нулю. При необходимости аккуратно подкорректировать одним из резисторов R5, R6;
- по падению напряжения на стоковых резисторах окончательно проверить ток покоя выходных транзисторов;
- убрать стоковые резисторы;
- снять характеристики.
При необходимости можно минимизировать искажения подбором истоковых резисторов в пределах 0,1...0,3 Ом.
А. А. Петров - Звуковая схемотехника для радиолюбителей.