Aukštos kokybės 50 W galios stiprintuvas

Vertė Andrius Vaičeliūnas.
Шушурин В. Высококачественный усилитель мощности. – Радио, 1978, № 6, с. 45, 46, № 11, с. 62, № 12, с. 36.

Stiprintuvo techniniai duomenys

Pagrindinės stiprintuvo energinės charakteristikos pateiktos grafinėje formoje 1 pav., kai maitinimo įtampa ±35 V. Grafikuose pateikta galios (1 kreivė) ir srovės (2 kreivė), naudojamų stiprintuvo esant maksimaliai išėjimo įtampai ir maksimaliai galiai, atiduodamai apkrovai (3 kreivė), priklausomybės nuo apkrovos varžos.

1 pav. Atskirų parametrų priklausomybės nuo apkrovos varžos

Stiprintuvo harmonikos koeficiento priklausomybė nuo įėjimo signalo dažnio ir išėjimo galios pateikta 2 pav. Kreivės sudarytos pagal suvidurkintas keturių stiprintuvo patikrinimo būdų reikšmes.

2 pav. Stiprintuvo harmonikos koeficiento priklausomybė nuo įėjimo signalo dažnio ir išėjimo galios

Principinė elektrinė stiprintuvo schema

Principinė elektrinė stiprintuvo schema parodyta 3 pav.

3 pav. Stiprintuvo principinė elektrinė schema (Padidinti)

Kadangi apkrova galvaniškai surišta su stiprintuvu, iškilo reikalas užtikrinti minimalų „nulio“ dreifą jo išėjime. Šiuo tikslu tranzistoriai V1 ir V2 jungiami pagal diferencinio stiprintuvo schemą. Į tranzistoriaus V1 bazę, sujungiamą su bendru laidu per rezistorių R2, paduodamas įėjimo signalas, o į tranzistoriaus V2 bazę per įtampos daliklį R13R16 – dalis išėjimo signalo. Tokiu būdu diferencialinė kaskada palygina potencialą stiprintuvo išėjime su nuliniu bendro laido potencialu ir jeigu, dėl kokių nors priežasčių, pastovi įtampa stiprintuvo išėjime nukrypsta nuo nulio, neatitikimo signalas, proporcingas tranzistorių V1 ir V2 bazių potencialų skirtumui, patenka į stiprintuvo išėjimą ir sumažina pastovią įtampą iki nulinio lygio.

Kad diferencialinis stiprintuvas reaguotų tik į įėjimo įtampų skirtumą, būtina užtikrinti tranzistorių V1 ir V2 kolektorių srovių sumos pastovumą. Šiuo tikslu į tranzistorių emiterių grandinę įjungiamas srovės šaltinis – kaskada tranzistoriuje V3.

Per rezistorius R3, R5, R6, R10 į tranzistorių V1, V2 bazes paduotas nedidelis neigiamas priešįtampis, kompensuojantis tranzistorių parametrų išsklaidymą. Nulinis potencialas stiprintuvo apkrovoje nustatomas paderinamu rezistoriumi R5.

Aukščiau nurodyti dydžiai, o taip pat pakankamai kruopštus skaičiavimas ir eksperimentinis diferencialinės kaskados optimalaus darbo režimo parinkimo patikrinimas leido gauti apie 90 mV „nulio“ dreifą stiprintuvo išėjime esant temperatūrai nuo +5 °C iki +45 °C ir keičiantis signalui apkrovoje nuo nulio iki maksimalios reikšmės.

Nuo diferencialinės kaskados signalas patenka į tranzistorių V4, jame stiprinamas ir per rezistorių R15 pasiduoda į tranzistoriaus V11 bazę. Nuo jo emiterio signalas patenka į tranzistorius V14, V16, V17 ir per diodus V7...V10, skirtus dėl pradinio priešįtampio tranzistorių V13 ir V14 bazėse sudarymo, – į tranzistorius V13, V15, V18.

Stiprintuvo susižadinimas aukštuose dažniuose pasišalina priklausomu nuo dažnio atgaliniu neigiamu ryšiu per kondensatorių C5 ir grandinę R4C4.

Būtina atminti, kad srovės stiprintuvo tranzistoriuje V11 pritaikymas leido sumažinti iki minimumo stiprintuvo harmonikos koeficientą. Ši kaskada, įjungta tuoj po tranzistoriaus V4, leidžia pastarajai dirbti su nedidelėmis kolektorių srovėmis, o tuo pačiu ir su mažais nelinijiniais iškraipymais.

Kad užtikrinti išėjimo tranzistorių režimo pastovumą, įtampos kritimas dioduose V7...V10 taip pat turi būti pastovus. Pratekanti per diodus srovė stabilizuojasi dar vienu srovės šaltiniu tranzistoriuje V12. Ši srovė nustatoma rezistoriaus R14 parinkimu. Priešįtampis tranzistorių V13, V14 bazėse reguliuojamas paderinamu rezistoriumi R18 stiprintuvo derinimo pabaigoje. Išėjimo tranzistoriai sustatyti ant bendro briaunoto 400 cm² radiatoriaus, o tranzistoriai V11, V12, V15 ir V16 – su aušintuvais, kurių matmenys pateikti 4 pav.

4 pav. Tranzistorių aušintuvų brėžinys

Montažas

Stiprintuvo spausdintinės plokštės vaizdas ir detalių išdėstymas joje pateikti atitinkamai 5 pav. ir 6 pav.

5 pav. Spausdintinė plokštė

6 pav. Detalių išdėstymas spausdintinėje plokštėje

Stiprintuve naudojami rezistoriai СП4-1B (R5, R18), C5-16T (R27, R28), МЛТ-2 (R29), МЛТ-0,25 (visi kiti); kondensatoriai – К50-6 (C1, C3, C6), КМ (C2, C4, C5) ir МБМ (C7). Tranzistorius П307B galima pakeisti į П307, П307А, П307Б, КТ601А; КТ209М – į КТ209Л, КТ203А, КТ502Д, КТ502Е. Priešpaskutinėje kaskadoje vietoj tranzistorių КТ801Б galima naudoti КТ801А, КТ807А, КТ807Б, П701А, o paskutinėje – tranzistorius КТ802А, КТ808А.

Stiprintuvo derinimas nesunkus ir naudojant patikrintas detales tėra „nulinės“ įtampos išėjime nustatymas paderinamo rezistoriumi R5, o taip pat, esant būtinybei, „laiptelių“ pašalinimas išėjimo signale paderinamuoju rezistoriumi R18. Išėjimo tranzistorių ramybės srovė neturi viršyti 50–100 mA. Reguliavimas atliekamas pajungus į stiprintuvo išėjimą apkrovos ekvivalentą.

Maitinimo šaltinis

Stiprintuvo maitinimo šaltinio schema parodyta 7 pav. Vietoj transformatoriaus jame galima panaudoti pramoninį transformatorių ТПП322–127/220–50 arba ТПП321–127/220–50. Elektrolitiniai kondensatoriai К50-18 arba К50-25. Saugikliai apskaičiuoti 2 A srovei.

7 pav. Maitinimo šaltinio principinė elektrinė schema