Amplificateur de puissance économique de haute qualité. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Comme vous le savez, les amplificateurs finaux à large bande symétriques LF introduisent une distorsion minimale à tous les niveaux de puissance de sortie. L'une des versions les plus avancées d'un amplificateur de haute qualité avec ces propriétés a été publiée dans [1]. Une description détaillée de cet amplificateur peut également être trouvée dans [2]. L'amplificateur est conçu sur des transistors d'une structure supplémentaire et est symétrique et push-pull de l'entrée à la sortie. Un étage différentiel double est allumé en entrée, et chacun des bras de l'étage de sortie est un amplificateur recouvert par contre-réaction (NFB) avec un coefficient de transfert de tension supérieur à un. Les avantages de ces solutions de circuits sont décrits en détail à la fois dans ces ouvrages et dans les pages du magazine Radio [3, 4].

Fig.1 Dépendance de la puissance de sortie maximale, correspondant à un coefficient harmonique de 0,2 %, à la résistance de charge (courbe 1) et à la tension d'alimentation avec une résistance de charge de 7,7 Ohm (courbe 2)

Lors du test de plusieurs instances de l'amplificateur, assemblées selon un schéma similaire sur la base de l'élément domestique, un inconvénient a été révélé - une diminution significative du facteur d'utilisation de la tension d'alimentation (SIF) lors du fonctionnement sur une charge à faible résistance *. Et cela entraîne la nécessité d'augmenter la tension d'alimentation pour obtenir une puissance donnée, ce qui entraîne une diminution du rendement, une détérioration du régime thermique des transistors de sortie, et une augmentation des dimensions de l'amplificateur de 50 % et, parallèlement Au passage, réduisez l'impédance de sortie de l'amplificateur de 35% tout en conservant le reste des caractéristiques.

L'amplificateur décrit ci-dessous convient à l'amplification de signaux audio haute puissance dans des installations de reproduction sonore haut de gamme, ainsi qu'à une utilisation en tant qu'amplificateur opérationnel large bande haute puissance.

Principales caractéristiques techniques de l'amplificateur

Puissance de sortie nominale (sinusoïdale), W, avec résistance de charge, Ohm :
8 ...................... 48
quatre .................................................. ....... 4
La gamme de fréquences reproductibles avec une réponse en fréquence inégale
pas plus de 0,5 dB et puissance de sortie 2 W, Hz. . . . 10...200000
Niveau de distorsions non linéaires à la puissance de sortie nominale dans la plage de 20...20000 Hz, % ........ 0,05
Tension d'entrée nominale (valeur efficace), V 0,8
Résistance d'entrée, kOhm. . . . . . . . . . . . . 47
Impédance de sortie, Ohm ....................... 0,02

Les paramètres ont été mesurés lorsque l'amplificateur était alimenté à partir d'une source stabilisée de ± 31,5 V. Lors de l'utilisation d'une source non stabilisée, afin de maintenir les caractéristiques, la tension d'alimentation doit être augmentée de 1 ... 3 V, en fonction de la capacité de les condensateurs de filtrage. Il convient de noter que pour le niveau de distorsions non linéaires, la valeur limite supérieure est indiquée, en raison des capacités de l'équipement de mesure à la disposition des auteurs.

Le temps nécessaire pour établir la caractéristique transitoire a également été mesuré lorsqu'une chute de tension avec un temps de montée de 0,1 μs a été appliquée à l'entrée. Pour une amplitude de sortie de 10 V, elle s'est avérée être d'environ 1 μs, et les pics sur la partie plate n'étaient pas supérieurs à 15' %. Sur la fig. 1 montre les dépendances de la puissance maximale de sortie, correspondant à un coefficient d'harmonique de 0,2 %, sur la résistance de charge RH avec une alimentation stabilisée de ±31,5 V (courbe L), ainsi que sur la tension d'alimentation à RH 7,7 Ohm ( courbe 2).
Le schéma de principe de l'amplificateur est illustré à la fig. 2. L'étage d'entrée est constitué de deux amplificateurs différentiels (connectés en parallèle) réalisés sur les transistors VT1, VT3 et VT2, VT4 d'une structure supplémentaire. Les générateurs de courant sur les transistors VT5, VT6 assurent la stabilité des valeurs (environ I mA) des courants d'émetteur totaux des paires différentielles, ainsi que le découplage dans les circuits de puissance. Le signal à l'amplificateur de sortie est alimenté par des générateurs contrôlés.

courant (VT7, VT8), qui fonctionnent en antiphase. Une telle inclusion a doublé le courant "d'accumulation", réduit la distorsion non linéaire et amélioré les propriétés de fréquence; amplificateur dans son ensemble. Chacun des bras de l'amplificateur de sortie symétrique est réalisé selon le schéma de Darlington. C'est un amplificateur à trois étages (en deux étages, les transistors sont connectés selon le circuit avec un émetteur commun et en un - avec un collecteur commun). L'amplificateur est couvert par un OOS dépendant de la fréquence, qui détermine son coefficient de transfert de tension, qui est proche de trois dans la gamme audio. Le signal de rétroaction prélevé sur la résistance R39 (R40) étant proportionnel aux variations du courant du transistor de sortie, une stabilisation assez rigide du point de fonctionnement de ce transistor est en outre effectuée; La tension de polarisation de l'étage de sortie est déterminée par la résistance de la jonction collecteur-émetteur du transistor VT9 et est régulée par la résistance R24. La tension de polarisation est stabilisée thermiquement par la diode VD4, qui est montée sur le dissipateur thermique de l'un des puissants transistors.

L'OOS total pour le courant continu à travers la résistance R33 stabilise le mode de tous les étages et rapproche le potentiel de sortie de l'entrée, qui est nulle. Le circuit R17C5 réduit la profondeur du FOS en courant alternatif en convertissant l'amplificateur en un filtre actif avec un gain d'environ 27 dB.

Les éléments de correction R16, C4, C6 -C11 assurent la stabilité de l'amplificateur et égalisent sa réponse en fréquence. Le filtre passe-bas passif R2C1 empêche les signaux RF d'entrer dans l'entrée. La chaîne C12R45L1R47 compense la composante réactive de la résistance de charge. Sur les transistors VT12 et VT13, une unité de protection des transistors de sortie contre les surcharges de courant et de tension est assemblée. La résistance R1 permet, si nécessaire, de limiter la puissance de sortie en fonction du niveau du signal issu du préamplificateur et des capacités de l'enceinte utilisée.

L'amplificateur est monté sur une carte de circuit imprimé (Fig. 3) de dimensions 142X72 mm, en fibre de verre double face de 1,5 mm d'épaisseur. Du côté des pièces (Fig. 4), la feuille est laissée sous la forme d'un champ "au sol" continu. Autour des trous pour les fils des pièces dans un rayon de 1,5 ... 2,5 mm, la feuille a été retirée.

À l'extérieur de la carte, il y a des fusibles FU1-FU3, des transistors VT16, VT17, qui sont fixés sur des dissipateurs thermiques d'une surface d'au moins 1000 cm2, et une diode VD4. De plus, la résistance R1 peut être fixée au panneau avant afin que la puissance de sortie maximale puisse être rapidement ajustée.

En plus de ceux indiqués dans le schéma, d'autres transistors au silicium haute fréquence de faible puissance peuvent être utilisés dans l'amplificateur, par exemple, KT342A, KT342B et KT313B, KT315 et KT361 (avec des indices de B à E). Les transistors VT14 et VT15 (remplacement possible -KT816V, KT816G et KT817V, KT817G ou KT626V et KT904A) sont équipés de dissipateurs nervurés de dimensions 23X X25X12 mm. Les transistors KT818GM et KT819GM ​​​​peuvent être utilisés comme transistors de sortie, ce qui permet, avec une augmentation de la tension d'alimentation (voir Fig. 1), d'obtenir des puissances supérieures à 70 watts.

La diode Zener VD1 peut également être D816G ou 2S536A, VD2, VD3 -KS147A (avec correction appropriée des résistances des résistances R11 et R14).

Des résistances de type SP5-3 ont été utilisées comme trimmers. Les résistances R39, R40, R46, R47 sont constituées de fil à haute résistance d'un diamètre de 0,8 mm, les résistances R35, R38, R45, R47 sont MOY, les autres sont MLT. L'inductance L1 est enroulée sur une résistance R47 avec un fil PEV-2 0,8 sur une rangée jusqu'à ce que le boîtier de la résistance soit rempli. Condensateur C2 - IT ou K50-6, C5 - K50-6, le reste - KM.

La configuration de l'amplificateur est la suivante. Tout d'abord, sans connecter de transistors puissants, un mannequin de charge est connecté à la sortie de l'amplificateur et, augmentant progressivement la tension d'alimentation, par l'absence de surtensions dans le courant consommé ou une chute de tension importante aux bornes de la charge, ils sont convaincus de la mise en place correcte. Après cela, les transistors de sortie sont connectés et la résistance R18 fixe la tension de sortie proche de zéro (pas plus de 10 mV), et la résistance R24 ​​fixe le courant de repos au niveau de 15 ... 25 mA.

En conclusion, notons que l'utilisation d'un nombre relativement important de transistors dans cet amplificateur est compensée par sa fabricabilité. Les solutions de circuit utilisées, la présence de protections environnementales locales offrent des performances élevées et une bonne reproductibilité sans réglage minutieux. Dans ce cas, la sélection préalable des transistors n'est pratiquement pas nécessaire. En raison de l'utilisation optimale de la tension d'alimentation et du faible courant de repos, l'amplificateur est économique. Et la possibilité d'obtenir une large gamme de puissances de sortie maximales à des charges de 4 à 15 ohms en modifiant la tension d'alimentation (en outre, il peut être nécessaire de sélectionner les résistances R21 et R25 pour que les courants qui les traversent soient à moins de 10 ... 20 mA) offre une utilisation polyvalente de cet amplificateur.

Publication : cxem.net

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