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Dois amplificadores de potência AF. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência a transistor

 Comentários do artigo

As vantagens dos amplificadores descritos incluem um baixo coeficiente de distorção harmônica em toda a banda de frequência operacional, uma limitação suave dos níveis máximos de sinal. A alta impedância de saída de um dos amplificadores ajuda a reduzir a distorção de intermodulação das cabeças nas bandas de média e alta frequência. A baixa impedância de saída do outro amortece o alto-falante em uma ampla banda de frequência.

Por mais paradoxal que pareça, mas de acordo com estimativas subjetivas, a qualidade de operação dos UMZCHs transistorizados, mesmo com os melhores parâmetros, costuma ser considerada pior do que os valvulados. E embora a percepção auditiva de pessoas diferentes varie significativamente, a avaliação final da qualidade do equipamento de áudio ainda fica com os ouvintes.

Com a disseminação do UMZCH sem transformador em transistores, os gravadores de som se deparam com o chamado efeito do som "transistor". Os desenvolvedores, acreditando que a causa desse fenômeno são distorções não lineares, aumentaram a profundidade do OOS geral, usaram os estágios de amplificação de saída na classe A ou em suas variedades mais econômicas - com deslocamento dinâmico dos tipos Super Glass A. Nova classe A. Amplificador sem comutação, etc. No entanto, para amplificadores de classe Hi-End com potência nominal, um fator de distorção não linear de até 1% ou mais é considerado aceitável e para cabeçotes dinâmicos - 5% ou mais [ 1, 2]. Em seguida, eles reduziram a intermodulação e as distorções dinâmicas, cuja principal causa foi considerada OOS profunda. Alguns chegaram à conclusão de que a profundidade do OOS deveria ser limitada a 20 dB, outros o abandonaram completamente, alcançando a linearidade do UMZCH devido ao OOS local.

Para um amortecimento eficaz do alto-falante, o amplificador geralmente é projetado com uma baixa impedância de saída. Acredita-se que o fator de amortecimento mínimo deva ser de pelo menos 20 e, para sistemas Hi-Fi, de pelo menos 40. A impedância de saída dos amplificadores valvulados atinge dez ohms. No entanto, em [3] foi mostrado que a resistência de saída do UMZCH com um valor não superior a 18 ohms é suficiente para amortecimento efetivo da carga elétrica (8 ohms).

Em [4], também é afirmado que um amplificador com baixa impedância de saída não fornece proporcionalidade de corrente devido à resistência complexa da cabeça dinâmica e processos termodinâmicos na bobina associados ao seu aquecimento, bem como à não linearidade de a indutância. Além disso, em frequências médias, a distorção de intermodulação da cabeça é reduzida ao operar a partir de UMZCH com uma impedância de saída relativamente alta. A saída de alta impedância tem um efeito benéfico na reprodução de sinais pulsados.

A eficácia do amortecimento elétrico das cabeças dos alto-falantes só pode ser discutida na região da ação do pistão do difusor, ou seja, em frequências mais baixas.

Para uma avaliação visual da eficiência de frenagem da bobina de voz do alto-falante, propõe-se a inclusão de um resistor com resistência de cerca de 0.2 ... 0.4 Ohm no fio comum do alto-falante. conecte um osciloscópio a ele e aplique um sinal intermitente à entrada do amplificador na faixa de frequência de 30 ... 300 Hz. A duração das rajadas tonais deve ser de 25...30 ms (para ajustar o período completo do sinal de frequência mais baixa) com pausas de 40...60 ms. Dependendo da impedância de saída do UMZCH, o amortecimento das oscilações naturais da cabeça será mais ou menos longo.

Observe que a estabilidade da impedância do alto-falante na faixa de frequência operacional tem um efeito positivo na operação de qualquer amplificador valvulado e transistorizado.

Portanto, sugere-se a conclusão de que é aconselhável usar um transistor UMZCH com saída de baixa resistência apenas para trabalhar em um woofer de alto-falante multibanda. Com cabeçotes MF e HF é preferível usar amplificadores com saída de corrente de alta resistência. A amplificação e reprodução separadas em várias bandas de sinais de áudio têm um efeito particularmente benéfico na redução da distorção de intermodulação das cabeças, mesmo em caso de sobrecarga.

Com base nas características acima da operação do amplificador e alto-falante, o autor desenvolveu dois amplificadores. No primeiro deles (seu diagrama na Fig. 1) existem dois loops de um OOS comum: para corrente alternada - através de R5, C6 e para tensão contínua - através do integrador em DA1. A utilização de um integrador elimina a componente DC na saída do amplificador mesmo que ela esteja presente na entrada, por exemplo, devido a vazamento do capacitor de transição na saída do bloco de tom ou amplificador linear. Esta solução também tem um efeito positivo no amortecimento do alto-falante. O amplificador tem impedância de saída quase zero em frequências infrabaixas e em corrente contínua, o que equivale a amortecer o alto-falante pelo enrolamento secundário do transformador UMZCH nas lâmpadas. Isso elimina as oscilações de infra-baixa frequência da cabeça de baixa frequência que ocorrem com alguns transistores UMZCH.

Dois amplificadores de potência AF
(clique para ampliar)

No estágio de saída em um amplificador de corrente de dois estágios, LSITs são usados. Esses transistores são caracterizados por alta transcondutância, baixa tensão de saturação residual, comutação rápida e taxa de transferência de corrente relativamente alta no modo linear.

As cascatas diferenciais com realimentação local usadas no amplificador são conhecidas por terem uma capacidade de sobrecarga aumentada e as distorções nelas são amplamente compensadas.

Os diodos VD3-VD6 alcançam as mudanças de nível necessárias para garantir o modo dos transistores VT10, VT12. Soma dos sinais dos repetidores para VT7, VT9 e VT8. VT13 ocorre respectivamente nos transistores VT10 e VT12. Resistores R20. R21 são, por um lado, sistemas operacionais locais para VT10. VT12. por outro lado, a carga dos seguidores de emissor nos transistores VT9.VT13.

O sinal é limitado na saída do segundo estágio e, consequentemente, o amplificador como um todo ocorre mais cedo do que nos amplificadores convencionais, em cerca de 3 V (devido à queda de tensão nos transistores VT9. VT13). Nesse caso, com um aumento adicional na tensão de entrada, não há limitação rígida do sinal, pois os transistores VT10, VT12 entram no modo de saturação suave. Assim, o valor da amplitude do sinal na saída do amplificador é o mesmo. como em um amplificador convencional, mas sem um limite rígido. Esta solução de circuito permite que você obtenha a natureza da distorção durante a sobrecarga, semelhante aos amplificadores valvulados.

A estabilização térmica da cascata é fornecida pelo transistor VT14. A corrente quiescente de cada um dos transistores de saída VT17-VT20 em um nível de cerca de 80 mA é definida pelo resistor R24.

O amplificador tem uma impedância de entrada relativamente baixa (cerca de 6 kΩ). portanto, a fonte do sinal (por exemplo, um bloco de tom) deve ter uma impedância de saída não superior a 200 ohms.

Especificações UMZCH

  • Os circuitos OOC (R5, C6) e C1 são desabilitados; R = 4 ohms
  • Ganho, não menos ...... 1000
  • Coeficiente harmônico, %, não mais, a uma frequência de 1000 Hz......0.5
  • 10 kHz......0.6
  • 20 kHz......0.9
  • Largura de banda. kHz......110
  • Os circuitos de proteção ambiental e filtro passa-baixa (C1) estão incluídos; R = 4 ohms
  • Ganho ...... 16
  • Profundidade OOS. dB......36
  • Coeficiente harmônico, %, não mais, a uma frequência de 1000 Hz......0,02
  • 10 kHz......0,02
  • 20 kHz......0,03
  • Saída classificada
  • potência. Ter......60
  • Banda de frequências amplificadas. sinal baixo, kHz......130
  • Impedância de entrada, kOhm......5,7

O amplificador é feito de acordo com o esquema "mono duplo", ou seja, com fontes de alimentação separadas em transformadores com circuito magnético anular... Esse design oferece maior desempenho dinâmico e evita diafonia entre os canais, o que melhora significativamente as características espaciais da transmissão do som.

As capacitâncias dos capacitores nas saídas da fonte de alimentação devem ser de pelo menos 20000 microfarads.

A bobina L1 é enrolada no resistor R33 (MLT-2) com fio PEV-2 0.69 volta para girar em uma camada até ser preenchida. Capacitores C2-C5 - K50-35. Os resistores R28-R31 são feitos de fio de manganina com diâmetro de 0.3 mm.

Como DA1, você pode usar os microcircuitos KR544UD1. K140UD8. assim como KR544UD2 com a conexão dos pinos 1 e 8.

Os transistores VT15, VT16 são equipados com pequenos dissipadores de calor e os transistores VT14, VT17 - VT20 são montados em dissipadores de calor de placa feitos de duralumínio com espessura de pelo menos 5 mm.

Os transistores de saída de cada braço do amplificador são conectados à placa com condutores trançados com comprimento mínimo de 1 mm2. Os fios que levam à fonte de alimentação e ao alto-falante também devem ser torcidos.

É aconselhável pré-selecionar transistores em pares com um spread de n2|e não superior a 20%.

Com peças reparáveis, o ajuste do amplificador é reduzido para definir a corrente quiescente de cada IE dos transistores de saída dentro de 60 ... 100 mA.

Estágios de saída do amplificador com baixa impedância de saída, mais adequados para um woofer. feito em uma base de elemento mais acessível (Fig. 2). O restante do esquema é praticamente semelhante ao considerado anteriormente (na Fig. 1 é separado por uma linha tracejada e pontilhada).

Dois amplificadores de potência AF

O estágio de saída push-pull no VT15-VT18 é feito de acordo com o esquema OE-OE com OOS profundo. Circuito de polarização em diodos VD9. O VD10 é complementado com os resistores R23, R24, que fornecem pequenas alterações na resistência de entrada da cascata e na corrente através dos diodos VD9, VD10, mesmo quando a corrente é cortada no braço oposto da cascata.

A proteção contra curto-circuito na carga é feita nos diodos VD11, VD12.

Como VT7, VT9, VT13, você pode usar transistores do tipo KT3102 com qualquer índice de letras. Com uma tensão de alimentação de até ± 30 V, transistores como KT11V e VT16 são adequados como VT626, VT12. VT15 - KT646A. Os transistores VT15, VT16 são equipados com pequenas placas - dissipadores de calor. Para estabilização térmica adicional, os diodos VD16, VD17 são montados junto com os resistores R33. P34 diretamente nos terminais dos transistores de saída. Quando usado nas posições VT11, VT12, VT15, VT16 transistores da série KT850. KT851 a capacitância dos capacitores C10, C11 pode ser reduzida para 150 pF e C12, C13 - até 39 pF. Para aumentar a estabilidade do amplificador, é desejável incluir resistores com resistência de 10-12 ohms nas bases dos transistores VT1, VT10 (ver Fig. 13) e VT2-VT50 (Fig. 100). o que reduzirá a capacitância dos capacitores C10-C13 ou até os abandonará.

Ao configurar o amplificador (a princípio, sem transistores potentes VT17, VT18, veja a Fig. 2), ele é ligado e desligado. dando um sinal do gerador, eles estão convencidos de que o dispositivo está funcionando sem carga. Em seguida, conectando os transistores de saída, eles verificam sob uma carga resistiva usando um sinal senoidal e um sinal de meandro até uma frequência de 20 kHz. O sinal de saída deve ser limpo, sem overshoot ou toque. Atenção especial deve ser dada à forma de onda de saída quando o amplificador se recupera da sobretensão. Em um sinal senoidal, não deve haver sinais de excitação momentânea.

Os parâmetros do amplificador mostrados na fig. 2. pode ser melhorado usando transistores compostos de frequência mais alta ou transistores individuais com uma frequência de ganho unitário de pelo menos 20 MHz como transistores de saída.

Literatura

  1. Burko I., Lyamin P. Sistemas acústicos domésticos. - Minsk, Bielorrússia". 1996.
  2. Kostin V. Critérios psicoacústicos para qualidade de som e escolha de parâmetros UMZCH. - Rádio. 1987. No. 12. S. 40-43.
  3. Ephrussi M. Alto-falantes e sua aplicação. - M.: Energia. 1971.
  4. Ageev S. O UMZCH deve ter uma baixa impedância de saída? - Rádio. 1997. Nº 4. Com. 14-16.
  5. Belov V. Ferrovia para som. - ESTÉREO & VÍDEO, 1998. No. 9, p. 131-137.

Autor: A.Petrov, Mogilev, Bielorrússia

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