Давно известен способ уменьшения коэффициента гармонических искажений УНЧ до 0,5-0,1%, заключающийся в том, что оконечный каскад переводится в режим работы класса А при всех значениях напряжения входного сигнала. Недостатками такого пути создания сверхлинейных усилителей являются низкий коэффициент полезного действия усилителей класса А и высокий уровень мощности, рассеиваемой оконечными транзисторами, особенно при работе на малых сигналах. Но при использовании современных транзисторов большой мощности, снабженных надежными теплоотводами, по крайней мере второй из этих недостатков становится несущественным. Усилители мощности класса А имеют и преимущества перед аналогичными усилителями класса АВ и B, которые заключаются в простоте конструкции, a также в постоянстве среднего значении потребляемого тока, что снижает уровень дополнительных гармонических искажений, обусловленных резкими изменениями потребляемого тока при изменениях уровня усиливаемого сигнала. У стереофонических усилителей фирмы «Пайонир» (США) оконечные каскады выполнены по схеме, работающей в режиме класса А и обеспечивающей выходную мощность 160 Вт при коэффициенте гармонических искажений не более 0,01%. На рис. 1 приведена принципиальная схема ультралинейного усилителя мощности низкой частоты, собранного на шести кремниевых транзисторах средней и большой мощности высокой частоты, причем четыре транзистора (T1-Т4) используются непосредственно в усилителе, a два других — в стабилизированном выпрямителе источника питания. Характерной особенностью данного усилители является то, что оконечные транзисторы ТЗ и T4 работают в режиме класса А, т.e. при большом начальном токе эмиттеров, составляющем в зависимости от напряжения источника питания и сопротивления нагрузки 1-2 А. Такой режим работы обеспечивает высокую стабильность работы усилителя как при смене транзисторов, так и при изменении температуры. Другой особенностью усилителя является его способность работать c динамическими головками, имеющими различное сопротивление, от 3 до 16 Ом.
^Нажмите для увеличения^
При этом для обеспечения минимальных искажений сигнала требуется лишь изменить напряжение источника питания и емкость конденсаторов С3, С5, С6. Значения параметров указанных элементов и режимов работы выпрямителя приведены в таблицах 1 и 2.
^Нажмите для увеличения^
Таблица 1
Наладить усилитель несложно. Сначала переменным резистором R10 устанавливается выходное напряжение стабилизированного выпрямителя, равное указанному в таблице 2 значению. Затем переменным резистором R1 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на эмиттере транзистора T3 было равно половине напряжении источника питания c погрешностью до ±0,25 B. Далее к входному гнезду Гн1 подключают источник напряжения сигнала (выход согласующего или корректирующего каскада), к выходу усилителя присоединяют динамическую головку соответствующей мощности (не менее 10 Вт) и прослушивают качество звучания.
^Нажмите для увеличения^
Таблица 2
Как показывает практика повторения данного усилителя в нашей стране и за рубежом, оконечные транзисторы T3 и T4 могут иметь существенный разброс параметров. Так, при произвольном размещении оконечных транзисторов c коэффициентом передачи h21Э от 40 до 140, коэффициент гармонических искажений не превышал 0,4%. Когда разброс параметров транзисторов не превышал 10-20%, коэффициент гармонических искажений был не более 0,05-0,1%.
При изготовлении усилителя могут быть использованы следующие детали и узлы:
- транзисторы Т2, ТЗ, Т4, Т6 типа КТ802 или КТ803, КТ805, КТ903 c любыми буквенными индексами;
- транзистор T1 может быть германиевым высоковольтным, например, типа МП20 или МП21, МП41А; транзистор T5 типа КТ801 или КТ602А;
- электролитические конденсаторы типа К50-6 или К50-3, ЭГЦ;
- постоянные резисторы типа МЛТ-0,5 или МЛТ-1;
- переменные резисторы R1 и R10 типа СП, СПО или СПЗ-46 группы А;
- трансформатор Тр1 должен быть рассчитан на мощность не менее 40 – 50 Вт;
- транзисторы T2, Т3, T4 и Т6 должны иметь эффективные теллоотводы, например, пластинчатой формы размерами Зх100х100 мм каждый;
- для транзисторов T2 и T5 размеры пластин можно уменьшить до 2х60х60 мм.
Недостатком данного каскада является склонность усилителя к самовозбуждению на высоких частотах (вплоть до нескольких мегагерц). Основная причина самовозбуждения, как показал анализ, заключается в чрезмерно широкой полосе пропускания усилителя, равной 1 МГц. Поэтому из-за паразитных связей между выходом и входом усилителя и возникает самовозбуждение. Для подавления такого самовозбуждения усилителя предлагается подключать параллельно выходу усилителя в непосредственной близости от эмиттера транзистора T3 и коллектора транзистора T4 корректирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 8 – 10 Ом на мощность 3 – 5 Вт и керамического конденсатора емкостью 0,01 мкФ.
Для реализации больших возможностей данного ультралинейного усилителя необходимо, чтобы предварительные каскады, предшествующие ему, также имели небольшой коэффициент гармонических искажений — не более 0,03-0,05%.
