Электрические схемы бесплатно. ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ

 






ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ

Категория: Акустика и Звук

AUDIO техника ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ А.ПЕТРОВ, г.Могилев.
Обычно, рассматривая работу УМЗЧ, предполагают, что его нагрузка чисто активная. Однако громкоговоритель, да ещё со сглаживающими фильтрами, представляет собой сложную комплексную нагрузку. При работе на комплексную нагрузку возникающий сдвиг фазы между напряжением и током на выходе усилителя приводит к тому, что при синусоидальных входных сигналах нагрузочная прямая превращается в эллипс. Положения рабочей точки (нагрузочная кривая) для реактивной нагрузки на выходных характеристиках триода и транзистора при усилении гармонического сигнала показаны на рис.1 и 2 соответственно.

Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ




Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Как видно из рис.1, выходные характеристики триода практически идеальны для комплексной нагрузки, какой является АС. Благоприятный спектр гармоник (не выше пятой) и высокая линейность в значительной степени определяют "мягкость" звучания ламповых усилителей. В то же час, однотактный транзисторный усилитель совершенно непригоден для работы на громкоговоритель, т.к. линия нагрузки заходит с одной стороны в область ограничения по допустимой мощности рассеяния на коллекторе (заштрихованная область, выше гиперболы), с иной - в нелинейные области при малых Uкэ.
Поперечный размер эллипса нагрузочной кривой зависит от индуктивной составляющей нагрузки, а продольный - от активной. При усилении импульсных сигналов, например типа "меандр", линия нагрузки представляет собой параллелограмм [1], что ещё больше усугубляет положение. Амплитуда скачка напряжения в момент переключения (за счет ЭДС самоиндукции) зависит от отношения постоянной времени сигнала То к постоянной времени нагрузки T=L/R. При т>То с поставленной задачей исключения вероятности пробоя выходных транзисторов (например в усилителях класса D с ШИМ) параллельно выходным транзисторам устанавливают обратновключенные диоды.
На рис.3 показаны нагрузочные характеристики двухтактного выходного каскада транзисторного УМЗЧ на семействе выходных вольт-амперных характеристик при чисто активной нагрузке (прямая) и при комплексной нагрузке (эллипс) в границах области безопасной работы (ОБР) транзисторов по постоянному току.

Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


При этом максимальная мощность рассеяния на каждый транзистор плеча выходного каскада увеличивается пропорционально сдвигу фазы <р вектора нагрузки (рис.4). Типовое роль сдвига фазы обычно лежит в пределах 25...60°, но в редких случаях достигает 80°.


Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Поскольку импеданс акустической системы (АС) носит индуктивный характер, вектор которой Z1=RL+ZL имеет направление, противоположное направлению вектора емкостной нагрузки (рис.4), можно подобрать RC-цепочку (компенсатор Буше) с импедансом Z2=R+Zc, компенсирующую индуктивную составляющую нагрузки. В результате импеданс АС становится чисто активным и не зависит от частоты.
Условия компенсации [1]:


Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


где RL - эквивалент активного сопротивления громкоговорителя (4...10 Ом); С = 0,1 мкФ.
Импульсный характер реального звукового сигнала и комплексный характер импеданса громкоговорителей приводят к тому, что пиковое роль выходного тока в 5...8 раз превышает максимальное амплитудное роль Im, соответствующее работе на активную нагрузку.
Так, например, при выходной мощности 60 Вт и сопротивлении нагрузки 4 Ом пиковое роль тока на выходе может иметь зна-
чение 5,5 А при активной нагрузке и 33 А при комплексной. Отсюда видно, насколько важно правильно подобрать компенсирующую RC-цепочку и иметь достаточный припас по мощности УМЗЧ.
На рис.5 представлена диаграмма работы оконечных транзисторов в режиме АВ, где Uo1, Uo2 - их начальное смещение; lo1, lo2 - ток покоя.


Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


При абсолютной симметрии каскада суммарная характеристика представляет собой прямую линию, в противном случае имеет место изгиб в ту или другую сторону [З].
Звучание ламповой аппаратуры часто характеризуют такими эпитетами как "бархатное", "мягкое", "теплое", естественное и т.п. Чем это вызвано? В первую очередь тем, что у ламп уровень искажений при увеличении сигнала возрастает медленно, достигая величин нескольких процентов. Такую подневольность называют "монотонным искажением". Причем гармоники выше третьей практически отсутствуют. Не бесполезно на смену усилителям класса Hi-Fi (High Fidelity - "высокая верность") приходят преимущественно ламповые усилители класса Hi End (High End - "высокий итог", "наивысший") с коэффициентом нелинейных искажений до 1%.
В транзисторных усилителях искажения низки только в рабочей области и резко возрастают при переходе ее границ. Характерной особенностью подавляющего большинства транзисторных усилителей является четкое ограничение выходного сигнала при перегрузке по напряжению в результате насыщения транзисторов предвыходного каскада (усилителя с ОЭ или с ОБ и его нагрузки - генератора тока, рис.6). Это ограничение не постоянно симметрично, что приводит к резкому возрастанию высших гармонических составляющих (до 10% и более) и жесткому, "металлическому" звуча


Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


нию. Как понятно, "меандр" содержит приблизительно 30% нечетных гармоник. При этом полезная информация на вершинах сигнала на час перегрузки полностью заменяется продуктами искажений в чистом виде. В этом смысле полностью оправдано раздельное, двух-или трехполосное усиление сигналов. Так как уровень ВЧ-составляющих на 10...15 дБ ниже, их компрессирования и полного пропадания не будет.
Для уменьшения искажений подобного рода непосредственно на входе обычного УМЗЧ устанавливают амплитудный ограничитель (Limiter).
В многополосном УМЗЧ лимитер устанавливают не на общем входе, а только на входе усилителя НЧ. Кроме того, для усилителей с нестабилизированным источником питания надобно учитывать возможное снижение напряжения сети.
Возможный вариант улучшения звучания одноканального усилителя с использованием ограничителя и отдельных активных регуляторов тембра показан на структурной схеме (рис.7). В этом варианте при наладке лимитера оставляют припас по перегрузочной способности усилителя для СЧ- и ВЧ-составляющих.


Схема ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Амплитудная модуляция частот вблизи 50, 100 и 200 Гц на максимальной мощности УМЗЧ, питающегося от нестабилизированного источника, также вносит дополнительные искажения, придающие "басам" жесткость. Устранить тот самый вид искажений можно питанием УМЗЧ от стабилизированного источника напряжения с током нагрузки в импульсе не менее 20 А или увеличением глубины ООС на несколько порядков в области нижних частот с помощью интегратора [2].
Дополнительные призвуки вносит и самовозбуждение УМЗЧ во час переходных процессов и при работе на комплексную нагрузку.
(Продолжение следует)

(РЛ 5-99)






Похожие схемы:

УМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА
УМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА
AUDIO техника УМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА Бывает, хочется послушать музыку во дворе с друзьями. Но тащить большой магнитофон неудобно, а плейер предназначен для одного. Предлагаю простую схему усилителя с выходной мощностью приблизительно 3 Вт (рис.1). Главное достоинство схемы - низкое напряжение питания (как и у плейера - 3...6 В). Эту схему можно использовать в минимагнитофоне, чтобы повысить его мощность. Динамики можно использовать любые, но с мощностью не менее 3 Вт и с сопротивлением 4 Ом. Вместо КА2206


Бесконтактная защита громкоговорителей
Бесконтактная защита громкоговорителей
Большинство современных усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) построены без разделительных конденсаторов на выходе. При неисправности усилителя появление постоянного напряжения на выходе УМЗЧ может привести к повреждению дорогостоящих динамиков акустической системы. Для их защиты от постоянного напряжения любой полярности предлагаю несложное устройство. В качестве прототипа взята схема устройства защиты усилителя "405" ф."Guad", но приняты меры по пре-дотвращению самопроизвольного открывания симистора при высокой скорости


Бесконтактная защита громкоговорителей
Бесконтактная защита громкоговорителей
Большинство современных усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) построены без разделительных конденсаторов на выходе. При неисправности усилителя появление постоянного напряжения на выходе УМЗЧ может привести к повреждению дорогостоящих динамиков акустической системы. Для их защиты от постоянного напряжения любой полярности предлагаю несложное устройство. В качестве прототипа взята схема устройства защиты усилителя "405" ф."Guad", но приняты меры по пре-дотвращению самопроизвольного открывания симистора при высокой скорости


Усилитель мощности 200 ВТ на базе TDA 7294
Усилитель мощности 200 ВТ на базе TDA 7294
AUDIO техника Усилитель мощности 200 ВТ на базе TDA 7294 ИМС TDA7294 разработана и изготовляется группой компаний SGS-THOMSON Microelectronics. Это одна из наиболее удачных микросхем УМЗЧ, обладающая не только большой отдаваемой мощностью (100 Вт) и высокой надежностью, но и обеспечивающая наиболее качественное (среди ИМС) звучание. При создании мощных УМЗЧ на биполярных транзисторах (и ИМС) возникает опасность вторичного пробоя, приводящего к выходу их из строя. Существующие системы


ЛАМПОВО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ УМЗЧ
ЛАМПОВО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ УМЗЧ
AUDIO техника ЛАМПОВО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ УМЗЧ В ряде статей на страницах журналов, посвященных аудиотехнике, часто обсуждается вопрос: что для усилителей лучше - лампы или транзисторы? При этом описываются как конструкции ламповых (в которых и выпрямители иногда выполнены на кенотронах), так и транзисторных УМЗЧ. Редакция решила познакомить читателей с кратким описанием особенностей комбинированного УМЗЧ, выполненного на усилительных приборах разных поколений: лампах, транзисторах,


Транзисторный регулятор напряжения
Транзисторный регулятор напряжения
В нескольких номерах журнала "Радиоаматор" были напечатаны схемы регуляторов сетевого напряжения на тиристорах, но такие устройства имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их возможности. Во-первых, они вносят довольно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для менеджмента нагрузкой с активным сопротивлением (электролампой, нагревательным элементом) и нельзя использовать одновременно с нагрузкой индуктивного





Оставить комментарий