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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE UMZCH simple et de haute qualité. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors L'analyse des lettres des radioamateurs ayant répondu à l'article [1] nous a permis d'arriver aux conclusions suivantes. Premièrement (et c'est naturel), tout le monde est favorable à la création d'amplificateurs de puissance 3CH à circuits simples (UMZCH) ; deuxièmement, plus le circuit amplificateur est simple, moins les radioamateurs formés entreprennent son montage ; troisièmement, même les concepteurs expérimentés ignorent souvent les règles d'installation connues, ce qui entraîne des échecs lors de la répétition d'UMZCH sur une base d'éléments moderne. Sur la base de ce qui précède, un UMZCH a été développé (voir Fig. 1) basé sur les amplificateurs décrits dans [1, 2].
Ses principales caractéristiques sont l'utilisation d'un ampli-op en mode petit signal (comme dans l'amplificateur décrit dans [1]), qui élargit la bande de fréquences des signaux reproduits sans dépasser la vitesse de montée de la tension de sortie de l'ampli-op. 3]; transistors de l'étage de sortie - dans le circuit OE et de l'étage pré-terminal - avec une charge divisée dans les circuits émetteur et collecteur. Ce dernier, en plus de l'avantage de conception évident - la possibilité de placer les quatre transistors sur un dissipateur thermique commun, offre certains avantages par rapport à l'étage de sortie dans lequel les transistors sont connectés selon le circuit OK [2]. Principales caractéristiques techniques de l'UMZCH :
L'ampli-op DA1 est alimenté par les transistors VT1 et VT2, qui réduisent la tension d'alimentation aux valeurs requises. Les courants de repos des transistors créent des chutes de tension aux bornes des résistances R8 et R9, suffisantes pour fournir la tension de polarisation requise aux bases des transistors VT3, VT4 et VT5, VT6. Dans ce cas, les tensions de polarisation des transistors de l'étage final sont choisies de telle sorte (0,35...0,4 V) qu'ils restent fermés de manière fiable lorsque la tension d'alimentation augmente de 10...15 % et en cas de surchauffe de 60...80. °C. Ils sont retirés des résistances R12, R13, qui stabilisent simultanément le mode de fonctionnement des transistors de l'étage pré-final et créent une rétroaction négative locale sur le courant. La relation entre les résistances des résistances R11 et R4 du circuit OOS est choisie à partir de la condition d'obtention d'une tension d'entrée nominale de 0,8 V. L'inclusion de circuits de correction externe et d'équilibrage de l'amplificateur opérationnel n'est pas représentée dans le schéma pour des raisons de simplicité (ce sera abordé dans la section consacrée à la mise en place de l’amplificateur). Le filtre passe-bas R3C2 et le filtre passe-haut C3R10 avec des fréquences de coupure de l'ordre de 60 kHz empêchent le fonctionnement des transistors relativement basse fréquence VT3-VT6 à des fréquences plus élevées afin d'éviter leur claquage. Les condensateurs C4, C5 corrigent les caractéristiques de réponse de phase des cascades pré-terminales et finales, empêchant leur auto-excitation en cas d'échec de l'installation. La bobine L1 augmente la stabilité de l'UMZCH avec une charge capacitive importante. L'UMZCH est alimenté par un redresseur non stabilisé. Il peut être commun aux deux canaux de l'amplificateur stéréo, mais dans ce cas la capacité des condensateurs de filtrage C8 et C9 doit être doublée, et le diamètre du fil de l'enroulement secondaire du transformateur T1 doit être doublé. Des fusibles sont inclus dans le circuit d'alimentation de chaque amplificateur. La conception de l'UMZCH peut être différente, mais certaines caractéristiques de conception dont dépend le succès de sa répétition doivent être prises en compte. Un dessin du circuit imprimé et l'emplacement des pièces pour un canal de l'UMZCH sont présentés sur la Fig. 2
La longueur des fils des pièces ne doit pas dépasser 7... 10 mm (pour faciliter l'installation, les fils de l'amplificateur opérationnel DA1 sont raccourcis à environ 15 mm). Dans UMZCH, il est nécessaire d'utiliser des condensateurs céramiques d'une tension nominale d'au moins 50 V. La carte peut être montée sur le dissipateur thermique des transistors de l'étage final à l'aide de racks de 15...20 mm de hauteur ou à proximité immédiate de il, en utilisant n'importe quel connecteur détachable pour connecter l'étage final au connecteur de l'étage pré-final, par exemple MRN-22 (les prises et les broches du connecteur sont connectées aux points 1-5). Dans ce dernier cas, la résistance des résistances R12 et R13 doit être choisie égale à 43... 47 Ohms, et sur la prise du connecteur avec les transistors VT5, VT6 qui y sont connectés, des résistances de même résistance R12' et R13' doivent être installé (cela empêchera la défaillance des transistors en cas de perte de contact dans le connecteur). La longueur des conducteurs entre la carte et les transistors de l'étage final ne doit pas dépasser 100 mm. En plus de ce qui est indiqué dans le schéma, l'UMZCH peut utiliser les amplificateurs opérationnels K140UD6B, K140UD7A, K544UD1A, cependant, le coefficient harmonique aux fréquences supérieures à 5 kHz augmentera dans ce cas jusqu'à environ 0,3 %. Les transistors de l'étage pré-terminal sont placés sur un dissipateur thermique, plié à partir d'une plaque de dimensions 70x35x3 mm (à l'exclusion d'une languette avec un trou d'un diamètre de 2,2 mm) en alliage d'aluminium, qui est fixée à la carte avec une vis et un écrou M2X8 pour éviter la rupture des fils du transistor due à des impacts mécaniques accidentels. Les transistors de l'étage final peuvent être placés soit sur un dissipateur thermique commun à chaque canal de l'UMZCH, soit sur un dissipateur thermique commun aux deux canaux. Dans le premier cas, ils sont fixés au dissipateur thermique et ce dernier est isolé du boîtier UMZCH ; dans le second cas, les transistors sont isolés, et le dissipateur thermique peut être un élément structurel du boîtier de l'amplificateur. Pour réduire la résistance thermique du corps du transistor - dissipateur thermique, il est nécessaire d'utiliser une pâte thermoconductrice. Lorsque vous utilisez des dissipateurs thermiques séparés (pour chaque canal), vous pouvez utiliser des transistors dans un boîtier en plastique qui, en raison de la petite surface des bases métalliques, peuvent surchauffer si les joints sont mal réalisés ou le contact thermique avec le dissipateur thermique est lâche et il y a une quantité excessive de pâte dans l'espace. Il est conseillé d'installer les transistors dans un boîtier métallique sur un dissipateur thermique commun aux deux canaux. La surface du dissipateur thermique par transistor doit être d'au moins 500 cm2. L'installation de l'UMZCH et la connexion de ses canaux à la source d'alimentation sont d'une grande importance. Les fils d'alimentation (+22 V, -22 V et commun) doivent être les plus courts possibles (ils doivent être posés séparément pour chaque canal) et d'une section suffisamment grande (à une puissance maximale de 42 W, au moins 1,5 mm2). Des fils de même section doivent être utilisés pour connecter les systèmes de haut-parleurs, ainsi que les circuits émetteur et collecteur des transistors de l'étage final à la carte UMZCH. Ils ont installé l'UMZCH avec la dernière étape éteinte. Si un connecteur détachable est utilisé pour connecter des parties de l'UMZCH, il est pratique d'utiliser une prise technologique à laquelle seuls les fils d'alimentation et la sortie du générateur de signal 3H sont connectés. Lors de la connexion directe des transistors terminaux à la carte UMZCH, il suffit de retirer les cavaliers à souder des conducteurs imprimés de leurs circuits de base et de souder temporairement ces derniers aux bornes de l'émetteur. Pour équilibrer l'ampli-op DA1 (si nécessaire), la carte comporte des trous pour des résistances ajustées et fixes ou des cavaliers pour connecter les broches du microcircuit conformément au circuit d'équilibrage d'un type spécifique. Par exemple, pour équilibrer l'ampli opérationnel K544UD2, ses bornes 1 et 8 sont connectées via une résistance d'une résistance de 62 kOhm à la sortie du moteur et à l'une des bornes de l'élément résistif d'une résistance accordée avec une résistance de 22 kOhm. La borne libre de cette résistance est connectée par un cavalier à la broche 7 de l'amplificateur opérationnel et via une résistance d'une résistance de 75 kOhm à la broche 5 (sur la figure 2, ces éléments sont représentés par des lignes pointillées). en utilisant l'ampli-op K544UD1, sa broche 1 est connectée aux broches via une résistance avec une résistance de 4.3 kOhm, une résistance ajustée avec une résistance de 1,5 kOhm. Sa sortie libre est connectée à la broche 8 de l'ampli-op via une résistance avec une résistance de 5,1 kOhm et à la broche 7 - avec un fil de liaison. Pour équilibrer les amplificateurs opérationnels K140UD6 et K140UD7, des résistances de mêmes valeurs sont utilisées, mais la sortie libre de la résistance d'ajustement est connectée via une résistance constante avec la broche 5 et un cavalier avec la broche 4 de l'ampli opérationnel. Cependant, l'équilibrage peut ne pas être nécessaire, ces pièces ne sont donc installées que si nécessaire. La configuration commence par le court-circuit de l'entrée de l'amplificateur, un oscilloscope allumé en mode de sensibilité maximale est connecté à la sortie et l'alimentation est brièvement appliquée. S'il n'y a pas de tension alternative à la sortie, c'est-à-dire s'il n'y a pas d'auto-excitation, mesurez le mode de fonctionnement des transistors VT3, VT4 et de l'amplificateur opérationnel DA1 en courant continu. Les tensions d'alimentation de l'ampli-op doivent être comprises entre +13,5...14 et -13,5...14 V et être approximativement les mêmes (l'écart est acceptable entre 0,2...0,3 V). La chute de tension aux bornes des résistances R12 et R13 doit être égale à 0,35...0,4 V. Si elles diffèrent de manière significative (de plus de 10 %) de la valeur spécifiée, il est nécessaire de sélectionner les résistances R8, R9, en s'assurant qu'elles sont les nouvelles résistances sont restées les mêmes. Remplacez les résistances lorsque l'alimentation de l'UMZCH est coupée. La résistance approximative des résistances de l'ampli opérationnel K544UD2A est indiquée dans le diagramme. Lors de l'utilisation des amplificateurs opérationnels K544UD1A et K140UD6, leur résistance initiale doit être de 680 Ohms et lors de l'utilisation de K140UD7 - 560 Ohms. Après avoir sélectionné les résistances R8, R9, mesurez la tension continue à la sortie de l'UMZCH et, si elle dépasse 20... 30 mV, équilibrez l'ampli opérationnel DA1. Connectez ensuite les bases des transistors VT5, VT6 aux émetteurs VT3, VT4 et, en mettant brièvement sous tension, assurez-vous que sous cette forme l'UMZCH ne s'auto-excite pas. Le bruit alternatif et la tension de fond lorsque l'entrée est court-circuitée ne doivent pas dépasser 1 mV. Ensuite, une résistance avec une résistance de 16 Ohms avec une dissipation de puissance de 10...15 W est connectée à la sortie de l'UMZCH, l'entrée de l'UMZCH est ouverte, un générateur réglé sur une fréquence de 1 kHz est connecté à et, en augmentant progressivement son signal jusqu'à l'obtention d'une tension de 13,5... 14 V, vérifier la symétrie de la limitation des alternances positives et négatives de l'onde sinusoïdale. La tension constante minimale (dans les limites spécifiées) à la sortie de l'amplificateur est obtenue, si nécessaire, par l'équilibrage final de l'ampli-op DA1. Après cela, vous pouvez commencer à mesurer les principales caractéristiques de l'UMZCH en le chargeant avec une charge nominale - une résistance d'une résistance de 4 ou 8 Ohms. Les caractéristiques de l'établissement d'un UMZCH de ce type sont décrites plus en détail dans [XNUMX]. Il faut cependant tenir compte du fait qu'une tentative d'ajustement, et d'évaluation encore plus précise des paramètres d'un UMZCH assemblé sans respecter les règles d'installation ci-dessus, sans l'installer à l'endroit qui lui est destiné et sans l'alimenter par sa propre énergie l'alimentation, non seulement ne donnera pas le résultat souhaité, mais peut également entraîner une défaillance des transistors de l'étage de sortie. La mise en place de l'UMZCH et la mesure de ses caractéristiques ne doivent être démarrées qu'une fois sa conception complètement terminée. La simplicité de l’amplificateur n’est qu’apparente. Nous ne devons pas oublier que l'ampli opérationnel DA1 et l'UMZCH dans leur ensemble utilisent des transistors avec des fréquences de génération maximales de 100...300 MHz, et dans les étages de sortie - avec des capacités de transition importantes, qui peuvent conduire à une auto-excitation même en l'absence apparente de connexions de circuits inverses et de charges d'une ampleur suffisante. L'inductance insignifiante du fil du circuit émetteur, la disposition parallèle des fils du circuit de base et du circuit collecteur sur une longueur importante peuvent provoquer une auto-excitation à hautes fréquences, ce qui est extrêmement dangereux pour les transistors des étages final et pré-terminal. (Cependant, cela est vrai non seulement pour l'appareil décrit, mais également pour l'UMZCH assemblé selon tout autre schéma.) Les caractéristiques de l'UMZCH sont mesurées selon des méthodes bien connues utilisant des équipements de mesure appropriés. Pour mesurer des paramètres individuels dont les valeurs dépassent les capacités des instruments de mesure commerciaux (par exemple, de petites distorsions non linéaires), vous pouvez utiliser des méthodes publiées dans la revue "Radio" (voir, par exemple, [4]). Lors de la mesure du coefficient harmonique et du niveau relatif de bruit et d'interférences, n'oubliez pas les interférences possibles du réseau d'alimentation électrique, des émetteurs de télévision et de radio, des téléviseurs et autres appareils radio en raison d'un mauvais blindage des fils de connexion, de l'entrée UMZCH et des mesures sensibles. instruments, ainsi qu'en l'absence de connexion des boîtiers non mis à la terre entre eux. Parfois, il suffit de réorganiser la fiche d'alimentation de l'un des appareils ou de l'UMZCH dans la prise pour obtenir un mauvais résultat. À propos, vous ne devez pas utiliser la méthode de vérification de l'UMZCH, connue dans l'ancienne pratique des radioamateurs, en touchant son circuit d'entrée avec votre doigt. Cela peut conduire à un tel niveau d'interférence haute fréquence que les transistors de sortie tombent en panne. Le circuit considéré peut être pris comme base lors de la création d'UMZCH avec différentes puissances de sortie. Pour ce faire, il suffit de changer un certain nombre d'éléments de l'UMZCH et de l'alimentation. Certaines recommandations à ce sujet peuvent être tirées du tableau.
Lors de la construction d'un UMZCH avec une puissance de sortie d'environ 25 W, certains éléments peuvent être éliminés (voir Fig. 3).
Comme vous pouvez le voir, au lieu d'une résistance dans le circuit de l'entrée non inverseuse de l'ampli-op DA1, connectée à un fil commun, un diviseur de résistances R1-R3 est utilisé ici, ce qui a permis d'abandonner la borne médiane de l'enroulement secondaire du transformateur de réseau T1. Cela permet l'utilisation de transformateurs avec une tension d'enroulement secondaire de 24...28 V et protège le système de haut-parleurs contre les pannes en cas de panne de l'un des transistors de l'étage final. UMZCH selon le schéma de la Fig. 3 peuvent être montés sur le même PCB (voir Fig. 2). Dans ce cas, les trous pour les bornes des résistances R2, R5-R7 sont laissés libres, les résistances R8 et R9 sont soudées directement dans le circuit d'alimentation de l'ampli opérationnel DA1, pour lequel des cavaliers sont installés dans les trous pour les bornes des émetteurs et collecteurs des transistors VT1, VT2. Avec une puissance de sortie inférieure à 25 W, les transistors des séries KT805 et KT837 avec n'importe quelle lettre peuvent être utilisés dans l'étape finale. Établissement de l'UMZCH selon le schéma de la fig. 3 ne diffère pas de celle décrite ci-dessus. Littérature
Auteur : E. Gumelya
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Commentaires sur l'article : Schulbertino Lorenti Ce n'est pas un ampli très simple ! Ne vous laissez pas tenter par sa simplicité et ses paramètres élevés. Dans la version originale, cet ampli n'est pas très stable !!!! Pour des raisons inexplicables, les transistors de sortie s'envolent. Je ne recommande pas de répéter...
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