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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amplificador Hi-Fi QUAD-405. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência a transistor Por décadas, o "QUAD-405" tem sido um dos amplificadores de qualidade mais conhecidos. Com a aplicação de inovações nascidas da tecnologia, seus parâmetros foram repetidamente aprimorados. Conheceremos sua versão modificada, na qual a ênfase está no aumento da potência. O objetivo da modificação era dobrar a potência da "versão básica" do "QUAD", ou seja, até 200 W, mantendo todos os seus parâmetros de saída. Esta tarefa não é fácil, pois envolve, em primeiro lugar, um aumento da tensão de alimentação. Para obter uma potência senoidal de 200 W em uma carga de 4 ohms, você precisa de um sinal pico a pico de 80 V. Este nível de sinal requer uma tensão de alimentação de aproximadamente ±50. .55 V. A situação é ainda mais complicada no caso de alto-falantes de 8 ohms. quando a oscilação do sinal de saída precisa ser aumentada para 115 V. A tensão de alimentação necessária para isso aumenta para ± 60 ... 65 V. A partir dos exemplos acima, fica claro que aumentar a potência requer considerável discrição na solução de problemas de circuitos e tecnológicos. A escolha correta dos transistores é condição necessária, mas não suficiente para a correta solução deste problema. Esquema "QUAD-405/200"" é mostrado na Fig.1.
O ganho de tensão AC é determinado no amplificador operacional 1C pela razão das resistências R6 e R3. O feedback negativo, devido à presença do capacitor C3, começa a atuar acima da frequência de 1 Hz. Através do circuito R5-R3, 100% de feedback negativo DC é realizado a partir da saída do amplificador. Como o amplificador possui ganho unitário em relação ao DC, o offset resultante (offset) é o mesmo que a tensão de polarização do amplificador operacional. A amplificação da tensão CA e a operação do amplificador classe "A" no transistor T2 em alta frequência são determinadas principalmente pelos elementos da ponte. O capacitor C9, junto com este amplificador, forma um integrador de alta velocidade, enquanto serve simultaneamente como um dos elementos da ponte. O próximo elemento da ponte é R37. O controle da corrente do estágio de saída (dumper) é realizado pelo terceiro elemento da ponte - indutância L2. O quarto elemento da ponte é a resistência equivalente da cadeia paralela de resistores R16-R17, que, com a ajuda de R15, fixa o ganho de tensão da cascata em T2, contribuindo para uma linearidade muito boa da característica. Da mesma forma, a tensão é fornecida a T2, que compensa o erro que ocorre devido à queda de tensão em L2 devido à corrente de saída. Este sinal de erro passa pelo amplificador e aparece na saída com a mesma amplitude, mas com a fase oposta em relação ao sinal que ocorre em 12. Depois que os dois sinais de erro são cancelados no alto-falante, uma ligeira incompatibilidade da ponte cria um excelente sinal de saída sem distorção. . O desempenho do sistema é afetado pela distorção Classe A, incompatibilidade da ponte e distorção do amplificador operacional NE5534. A limitação da faixa de frequência do sinal que chega a T2 é fornecida pela cadeia de integração R11-C6. Isso coloca um limite superior na largura de banda das frequências amplificadas e é uma das maneiras mais simples de proteger contra a distorção de intermodulação. Sobre a mudança de fase adequada do amplificador em T2. além de C9, a cadeia C8-R14, assim como o capacitor C10, também "cuida". Deslocamento de fase excessivo que ocorre durante a ativação do estágio de saída é compensado pelas cadeias L3-R33 e L1-R36. O amplificador "QUA0-405/200" é colocado em uma placa de circuito impresso de face única, cujo desenho é mostrado na Fig. 2, e a disposição dos elementos é mostrada na Fig. 3.
A montagem das peças na placa começa com os resistores (as peças são instaladas em ordem crescente de altura). Isso evita que a parte soldada saia do lugar quando a placa é virada. Recomenda-se que os resistores sejam medidos com um ohmímetro, em vez de identificados por um código de cores impresso neles. Resistores poderosos devem ser instalados alguns milímetros acima da placa para que esfriem melhor. Cada um dos indutores L1...L3 contém 22 voltas de fio enrolado de 01 mm enrolado em um mandril de 013 mm (L1, L3) e 016 mm (L2). Em seguida, é realizada uma operação que afeta particularmente a confiabilidade do amplificador: a instalação de transistores terminais. Vamos pensar no seguinte: com uma eficiência de 70% e um sinal senoidal, aproximadamente 90 W de potência térmica devem ser desviados para que a temperatura instantânea dos semicondutores não se aproxime de um valor crítico! Nos catálogos, essa temperatura geralmente é indicada na faixa de 120 ... 140 ° C. Isso só pode ser alcançado instalando os transistores T7 ... T10 em um radiador com transferência de calor muito boa (com pasta condutora de calor). Após a conclusão da montagem, examinamos cuidadosamente todo o circuito novamente. Usando um ohmímetro, verificamos o isolamento entre os transistores e o radiador. Se tudo estiver em ordem, você pode fazer a primeira inclusão. Você não deve se apressar, porque no caso de um amplificador poderoso é impossível determinar inequivocamente como ele se comportará quando a configuração do ponto de operação ainda não for conhecida. Trabalhando com o devido cuidado, o chamado "efeito fumaça" pode ser evitado. Para fazer isso, incluímos amperímetros nos circuitos de potência positiva e negativa. É necessário, de uma forma ou de outra, limitar a corrente máxima da fonte de alimentação para que, em caso de curto-circuito, não haja problemas. Basicamente, dois casos são possíveis. No primeiro deles, o estágio final funciona normalmente, no segundo “fuma” devido a algum tipo de mau funcionamento. No primeiro caso, o consumo de corrente é de cerca de 100 mA. No segundo caso, há algum tipo de anomalia, a corrente é muito maior (é limitada apenas pela resistência interna da nossa fonte de alimentação). Diante disso, é desejável ter uma proteção com tal característica que a impedância em baixas correntes possa ser desprezada, enquanto em altas correntes ela aumentaria abruptamente. Esta característica tem uma lâmpada incandescente convencional. Incluiremos nos ramos positivo e negativo da fonte de alimentação uma lâmpada (uma cadeia de lâmpadas em série), cuja tensão não seja inferior à tensão de alimentação. A capacidade de proteção de uma lâmpada incandescente é baseada na propriedade de haver uma diferença de mais de uma ordem de grandeza entre sua resistência ao frio e ao calor. Se o amplificador estiver funcionando bem, a corrente quiescente é de cerca de 100 mA. Com essa corrente, uma lâmpada incandescente devido à pequena resistência "fria" equivale a um curto-circuito, como se não existisse. Em outras palavras, quando está desligado, está tudo bem. Caso contrário, se a bomba estiver ligada, isso indica uma grande corrente e a presença de algum tipo de mau funcionamento no sistema. No entanto, o desastre não aconteceu e há poucas chances de que alguma peça tenha falhado. A experiência tem mostrado que a corrente alta geralmente é devida à colocação inadequada do resistor, defeitos na placa, solda ruim, auto-excitação de alta frequência e, com muito menos frequência, peças ruins. Com uma lâmpada, a solução de problemas é simplificada porque o circuito pode permanecer ligado por mais tempo. Durante esse tempo, a peça defeituosa esquenta bem e é fácil detectá-la pelo toque. Se isso não ajudar, serão necessárias medições com instrumentos. Este método de proteção usando uma lâmpada incandescente é aplicável com sucesso a qualquer amplificador. Então, conectamos a tensão de alimentação aos contatos apropriados. Seu valor não é crítico: ±45 ... 55 V. Olhamos para as lâmpadas; se estiverem desligados, controlamos a corrente em ambos os ramos da tensão de alimentação usando amperímetros e, a seguir, a tensão na saída do amplificador. Isso deve ser em torno de 0 V. A corrente abaixo de 100 mA e a presença de zero no ponto médio indicam que o ponto de operação CC está definido corretamente e o controle dinâmico pode ser exercido. Por precaução, as lâmpadas incandescentes com um sinal pequeno podem ser deixadas. Deve-se ter em mente que eles limitam a potência de saída e, dependendo da magnitude do sinal, piscam e “desligam” a energia, como em caso de mau funcionamento, portanto, não são usados com um grande sinal. Controlamos a transmissão do sinal sem carga usando um gerador de frequência de áudio e um osciloscópio. Se, após ligar o amplificador sem sinal e carga, alguma lâmpada acender, desligue imediatamente a energia e faça uma busca sistemática de erros. Infelizmente, nenhuma receita exata pode ser fornecida aqui, pois qualquer erro pode afetar a nutrição. Examinamos o amplificador novamente, prestando atenção redobrada aos trilhos da placa (presença de quebras, curtos-circuitos, etc.), solda (curto-circuito nos pontos vizinhos, "sem solda"). polaridade de diodos instalados, capacitores, etc. É aconselhável complementar esse amplificador com um circuito de proteção apropriado - um "silenciador de batida". Em primeiro lugar, protege o sistema de alto-falantes contra picos de tensão que ocorrem ao desligar e ligar o amplificador, bem como o surgimento de uma tensão constante na saída em caso de possível mau funcionamento. Ao finalizar antes do amplificador de saída, você precisa ligar algum tipo de pré-amplificador e controle de tom para ajustar o nível e o tom do som. É aconselhável alimentar o amplificador a partir de uma unidade de alimentação estruturalmente simples (transformador-ponte-capacitor de um filtro de alta capacidade). Para atingir uma potência de saída de 200 W com uma boa aproximação, é necessário um transformador de rede de pelo menos 300 W. O amplificador pode ser conectado à fonte de alimentação usando conexões de contato. A entrada do sinal na placa é feita na forma de um patch de solda, pois é mais conveniente soldar diretamente o cabo blindado do pré-amplificador aqui.
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Comentários sobre o artigo: convidado "O ganho de tensão CA é determinado no amplificador operacional 1C pela razão das resistências R6 e R3." Não totalmente preciso, é difícil concordar com isso com reservas. "A realimentação negativa, devido à presença do capacitor C3, passa a atuar acima de uma frequência de 1 Hz." Aqui já está um erro grosseiro, falando eloquentemente sobre as qualificações do escritor. Não precisa ler mais...
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