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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA UMZCH em transistores de efeito de campo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência a transistor O UMZCH descrito com poderosos transistores de efeito de campo é caracterizado pela estabilidade de alta temperatura, possui baixa corrente quiescente, não tem medo de curtos-circuitos na carga, é bastante estável e confiável. As características do projeto proposto incluem corrente de saída limitada e, portanto, a necessidade de utilização de alto-falantes com impedância nominal de 8 ou 16 ohms. Especificações do amplificador
A relação sinal-ruído do amplificador não foi medida, mas perto dos alto-falantes, nenhum ruído perceptível é ouvido quando o UMZCH é ligado. A principal característica do dispositivo é a utilização de transistores de efeito de campo geradores de alta frequência com estrutura de canal horizontal (KP904A). Como é conhecido em [1], este tipo de transistor MIS se distingue por uma característica de transferência relativamente linear e alta velocidade. No entanto, a inclinação relativamente baixa da característica e o aumento da resistência no estado ligado limitam a corrente máxima do transistor. Como se viu em experimentos com transistores KP904A, a curvatura da seção inicial de sua característica de vazão é insignificante e, em uma corrente quiescente de cerca de 30 mA, a característica de vazão do estágio de saída já é bastante linear, então distorções de comutação acabam. ser muito baixo. Os valores relativamente pequenos das capacitâncias desses transistores permitem recusar sua recarga forçada. Os transistores da série KP904 também são promissores como amplificadores de tensão, pois fornecem ganho linear significativo e velocidade na ausência de efeito de saturação. Devido às suas características bastante lineares, a distorção em tal amplificador não possui o amplo espectro de harmônicos que ocorre com os transistores bipolares. O amplificador em si é coberto por um OOS geral de média profundidade, que praticamente não diminui em todas as frequências de áudio. Nele não são utilizadas correções “para frente” ou “para trás”, causando sobrecarga no sinal de impulso ou reduzindo as características de velocidade. O esquema UMZCH é mostrado na fig. 1. O sinal de entrada após o LPF R2C1 chega a uma das entradas de um amplificador diferencial feito nos transistores VT1 - VT4. O uso de transistores compostos aumenta a linearidade do estágio de entrada e sua impedância de entrada. O gerador de corrente em cascata é feito no VT5; os diodos VD2, VD3 e o resistor R11 definem sua corrente, e o resistor R12 melhora a simetria dos braços da cascata em altas frequências. Este gerador em si é alimentado por uma tensão determinada pelo diodo zener VD1. Um amplificador diferencial com corrente quiescente de 3 mA tem uma queda de ganho de 1 dB em cerca de 360 kHz (a capacitância de entrada do estágio subsequente é de cerca de 300 pF).
Da saída do primeiro estágio, os sinais antifase são conectados às portas dos poderosos transistores de efeito de campo VT6, VT7 do segundo estágio diferencial - o amplificador de tensão principal. Potentes transistores KP904A são usados aqui porque em uma corrente de dreno VT7 de 20 mA eles têm uma alta inclinação da característica e um grande ganho: em uma frequência de 20 kHz - cerca de 170. A cascata desenvolve uma tensão de até 25 Veff. A corrente quiescente é selecionada para fornecer alta taxa de variação e linearidade. Da saída do amplificador de tensão, o sinal entra na porta de um poderoso transistor VT11 através de um seguidor de emissor no VT9, e chega à porta do transistor inferior VT12 do estágio de saída através de um estágio inverso de fase feito no VT10. O resistor R23 é selecionado de forma que o coeficiente de transferência de ambos os braços do estágio de saída seja estritamente o mesmo. Os elementos R29-R31, C3 definem a profundidade do OOS UMZCH para corrente contínua e alternada, e o capacitor C4 é usado para correção de fase do loop OOS. Os elementos L3, C23, R27, R28 garantem o funcionamento normal do amplificador com carga complexa em altas frequências. Este UMZCH em uma determinada profundidade de proteção ambiental total é bastante estável. Como experiência, a profundidade do FOS foi temporariamente aumentada para 54 dB e o ganho foi reduzido para 2 com C4 soldado - e neste caso, nenhuma instabilidade foi encontrada. O circuito de alimentação é mostrado na fig. 2. Como você pode ver, é extremamente simples. Deve-se observar que os capacitores do filtro de potência estão localizados nas placas de cada canal UMZCH. Assim, cada canal possui seu próprio filtro localizado próximo ao estágio de saída. Os resistores R2 - R5 (0,5 Ohm) limitam a corrente de partida durante a inicialização e fornecem algum desacoplamento adicional dos amplificadores. Este método é recomendado em [2].
O dispositivo de proteção para o UMZCH não foi desenvolvido, e o relé na saída do UMZCH não é utilizado devido ao fato de o clique do transiente quando ligado ser quase inaudível. Deve-se ter em mente que os transistores mais caros da série 2P904A, que possuem menor dispersão de parâmetros, devem ser utilizados no amplificador descrito no segundo estágio diferencial. O esquema do acessório para medição da corrente de dreno inicial é mostrado na fig. 3. Transistores com grande corrente inicial, via de regra, apresentam grande inclinação.
Um pouco sobre a instalação do amplificador. A placa de circuito impresso deste amplificador não foi desenvolvida, apenas foi feito um layout de dois canais com montagem volumétrica. Ao instalar ou auto-conectar uma placa de circuito impresso, você deve prestar atenção a vários pontos importantes. O fio comum dos circuitos de potência (mostrado no diagrama com uma linha grossa) e o fio comum dos circuitos de sinal (linha fina) são separados por um resistor de 10 ohms (R33). No diagrama, o circuito fonte VT12 inclui um diodo VD8, desviado por um capacitor de tântalo C22. Esses elementos devem ser instalados somente se uma determinada instância do VT12 KP904A tiver uma corrente de dreno inicial acima de 5 mA; neste caso, este “suporte” será simplesmente necessário. Mesmo assim, seria muito melhor instalar uma instância com corrente de dreno inicial inferior a 12 mA no lugar do VT5 e instalar transistores com grande corrente no ombro superior ou um amplificador diferencial. Seria útil lembrar que durante a instalação, todas as conclusões dos elementos e condutores devem ser tentadas o mais curtas possível, e as de potência devem ser mais grossas. É importante que o dreno VT11 e a fonte VT12 (ou “suporte” de diodo) sejam conectados diretamente aos terminais dos capacitores do filtro, o comprimento dos condutores aqui deve ser mínimo. Os transistores de saída VT11, VT12 estão localizados em dissipadores de calor com nervuras separados com dimensões de 90x65x50 mm, que foram usados nas unidades de varredura horizontal MS-3 das TVs. A espessura da placa do dissipador de calor é de 5 mm, e para montar a caixa do transistor basta fazer um furo com diâmetro de 8,5 mm. O transistor VT8 também deve ser colocado sobre um dissipador de calor, que na versão do autor é composto por duas placas de duralumínio medindo 40x25x2 mm, colocadas em ambos os lados da placa de circuito e fixadas com parafuso. Durante a instalação, essas placas são conectadas ao coletor VT8, sobre o qual atua uma tensão de alta amplitude do sinal amplificado. Portanto, tal dissipador de calor deve ser colocado longe dos circuitos de entrada do amplificador. As placas podem ser isoladas do transistor, mas você não deve conectá-las a um fio ou caixa comum, pois uma capacitância de carga parasita significativa é formada, o que pode reduzir significativamente a taxa de variação da tensão de saída do estágio. Resistores MLT-0,125 podem ser usados no amplificador, mas nas posições R6 - R9 é melhor usar resistores de precisão C2-14, C2-29 com tolerância não superior a 1% ou comuns, selecionados com um ohmímetro. Capacitores C1, C4 - KT-1; C2, C3, C6, C9, C18-C21 - K73-17; C7, C22 - K53-4; C23 - K73-9. Capacitores de óxido C5, C8 para tensão de 63 V - JAMICON. Os capacitores C10-C17 são NRZ importados de pequeno porte, mas os maiores - JAMICON - também são adequados. Indutores L1, L2 - D1-0,1 da série DPM ou similar com indutância de 200 ... 500 μH para uma corrente de 100 mA. A bobina L3 é enrolada em um resistor MLT-2 (R27) volta a volta e contém 20 voltas de fio PEV-20,8 mm. Sobre a configuração de um amplificador. Após ligar a alimentação, você deve verificar se os modos DC correspondem aos indicados no diagrama. A corrente do segundo estágio diferencial (40 mA) em caso de desvio perceptível pode ser alterada selecionando o resistor R11. Se a tensão nos resistores R8, R9 for muito diferente (mais de 20%), isso indica uma diferença significativa nos parâmetros dos transistores VT6, VT7; é desejável selecioná-los com mais precisão. Ao escolher o resistor R17, a corrente quiescente dos transistores de saída é ajustada para 30...40 mA. A seguir, o UMZCH é carregado em uma carga equivalente com resistência de 8 ohms e, tendo aplicado um sinal com frequência de 3 kHz e amplitude de 1 V, na entrada do gerador 1H, verificam a presença de um sinal senoidal na saída com amplitude de cerca de 16 V. A razão para um desvio significativo deste valor ou distorção da forma de onda é geralmente um erro de instalação ou uso de elementos defeituosos. Além disso, desligando temporariamente o capacitor C1, um sinal de “meandro” com oscilação de cerca de 73 V e frequência de 17 kHz é alimentado na entrada UMZCH através do capacitor K1,5-0,25 com capacidade de 100 μF; a seleção do capacitor C4 atinge a amplitude e duração mínimas do processo oscilatório transitório. Após esta verificação, o capacitor C1 é instalado no lugar. Pode acontecer que o capacitor não seja necessário. Nesta configuração pode ser considerada completa. O amplificador se distingue pelo som natural, aberto e leve dos instrumentos musicais, e a baixa distorção contribui para a reprodução detalhada da cena espacial e microdinâmica das imagens sonoras. AC S-90D foi usado como alto-falantes amplificados. Literatura
Autor: Ya.Tokarev, Moscou
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