Усилитель Филина 1980 (20 Вт/4 Ом)

Усилитель прост в изготовлении и налаживании. Имеет достаточно высокие характеристики.

Технические характеристики:

Диапазон рабочих частот: 16 – 16000 Гц

Неравномерность АЧХ в диапазоне 16-16000 Гц: 2 дБ

Номинальная выходная мощность: 20 Вт/4 Ом

Коэфициент гармоник: 0,5%

Чувствительность пр иноминальной выходной мощности: 0,8 В

Входное сопротивление: 10 кОм

Выходное сопротивление: ‹1 Ом

Описание:

Усилитель питается от нестабилизированого двухполярного источника тока напряжением ±15 В с общей земленной средней точкой. В усилителе приняты меры, чтобы ток, потребляемый им от источника питания, на частотах выше 20000 Гц не превышал тока, потребляемого при частоте входного сигнала 1000 Гц более чем в 2,5-3 раза.

Схема содержит 4 каскада с гальванической связью между всеми транзисторами. Первый каскад на V1, V2 представляет собой дифференциальный усилитель. На базу V2 подается напряжение через резистор R6 с выхода усилителя, а база транзистора V1 через резистор R1 соединена с общим проводом. И если постоянное напряжение на выходе усилителя становится отличным от нуля, то на выходе дифферинциального каскада появляется сигнал рассогласования, который усиливается последующими каскадами и подается в противофазе на выход оконечного усилителя. Режим работы этого каскада по постоянному току устанавливают подстроечным резистором R3. Питание эмиттерных цепей V1 и V2 стабилизировано стабилитроном V3.

^Нажмите для увеличения^

Рис. 1

Конденсатор C3, шунтирующий подстроечный резистор R3, улучшает стабильность работы дифференциального каскада по переменному току. Особенно это ощущается при значительных пульсациях питающего напряжения или колебаниях напряжения сети переменного тока более чем на ±10%. В принципе же, его можно исключить, что практически не скажется на основных технических данных усилителя, но, учитывая возможность появления дестабилизирующих причин, которые могут возникнуть при эксплуатации усилителя, конденсатор С3 лучше все же оставить.

С выхода дифференциального каскада низкочастотный сигнал поступает на базу транзистора V4 усилителя напряжения. В коллекторную цепь этого транзистора включен стабилизатор тока, выполненый на полевом транзисторе V5. Это позволило уменьшить нелинейные искажения и получить сигнал на нагрузке усилителя с максимальной неискаженной амплитудой, близкой к напряжению источника питания.

С коллектора транзистора V4 усиленный сигнал поступает на фазоинверсный каскад на транзисторах V7, V8 разной структуры, включенных по последовательной двухтактной схеме. Далее сигнал усиливается выходным двухтактным каскадом на транзисторах V9, V10 и преобразуется динамической головкой B1 громкоговорителя в звук. Транзистор V6 обеспечивает необходимое начальное напряжение смещения на базах транзисторов V7, V8, а также термостабилизирует рабочие точки этих транзисторов. Ток покоя выходных транзисторов плавно устанавливают подстроечным резистором R8.

Усилитель охвачен глубокой отрицательной обратной связью по переменному току (через ячейку R6C4 и цепочку R7C5). Глубину обратной связи по переменному току устанавливают подбором резистора R7. Конденсатор С4 ограничивает ток, потребляемый усилителем на высших звуковых частотах, и предотвращает его самовозбуждение. С этой же целью нагрузочный резистор R2 дифференциального каскада зашунтирован конденсатором С2.

Питается усилитель от двуполярного источника постоянного тока напряжением ±15 В, схема которого показана на рис. 2. Средняя точка источника питания и один из выводов нагрузки В1 соединены с общим приводом, что практически эквивалентно двум отдельным источникам питания. Для защиты выходных транзисторов усилителя и деталей источника питания от перегрузок и коротких замыканий на выходе усилителя, в цепи питания включены плавкие предохранители F1, F2.

^Нажмите для увеличения^

Рис. 2

Работоспособность усилителя и его основные параметры сохраняются при напряжении источника питания от ±10 до ±25 В. Изменяется лишь максимальная выходная мощность неискаженного сигнала.

Конструкция, детали

Большая часть деталей смонтирована на плате размерами 90х45 мм (рис.3) и толщиной 1,5 мм. Выходные транзисторы V9, V10 установлены на радиаторах таких как в магнитофонах Маяк-203 или Юпитер-202.

^Нажмите для увеличения^

Рис. 3

1. постоянные резисторы МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5$
2. подстроечные R3 и R8 – СП-5-3$
3. конденсаторы С1, С3 и С5 типа К53-4;
4. С2 и С4 – КТ (КД, КМ);
5. С6 и С7 – К50-6.

Полевой транзистор V5, работающий в стабилизаторе тока, предварительно подбирают по схеме, приведенной на рис.4. Здесь резистор R9 заменен двумя последовательно соединенными резисторами: постоянным на 27 Ом, ограничивающим ток через транзистор, и переменным на 3,3 кОм. В цепь стока транзистора включают миллиамперметр (РА1) на ток 5-10 мА. Напряжение источника питания может быть 10-15 В. Переменным резистором устанавливают ток стока в пределах 3,5-4,5 мА. Затем измеряют общее сопротивление резисторов в истоковой цепи транзистора и монтируют в усилитель резистор R9 такого же номинала.

^Нажмите для увеличения^

Рис. 4

В место указанных на схеме транзисторов могут быть применены:

1. V1, V2 и V6 – любые из серий КТ301, КТ315, П307;
2. V4 – КТ203, ГТ321, МП21;
3. V5 – КП302А, КП302В, КП303;
4. V7 – КТ503А, КТ503Г, ГТ404Б, ГТ404Г;
5. V8 – КТ502А, КТ502Г, ГТ402Б, ГТ402Г;
6. V9, V10 – КТ908, КТ808, КТ802, КТ805 с любыми буквенными индексами.

Блок питания монтируют на самостоятельной плате. Для трансформатора Т1 можно использовать магнитопровод, собранный из пластин Ш-20, толщина набора 40 мм. Обмотка I содержит 1250 витков провода ПЭВ-2 0,3-0,35 мм, обмотка II – 2х74 витков провода ПЭВ-2 0,9-1,1 мм.

Следует иметь в виду, что при увеличении напряжения источника питания усилителя более ±15 В замену транзисторов V1, V2, V4, V7 и V8 можно производить лишь таким образом, чтобы максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером заменяющего транзистора было не меньше напряжения между средней точкой и одним из плеч блока питания.

Настройка

Настройку усилителя производят с подключенным к его выходу эквивалентом нагрузки, к примеру резистор на 4 Ома и мощностью 20-25 Вт. Параллельно нагрузке подключаем милливольтметр и подстроечным резистором R3 добиваемся нулевого напряжения на выходе усилителя. После этого подстроечным резистором R8 устанавливают суммарный ток покоя транзисторов усилителя в пределах 30-40 мА. Уменьшать ток покоя более чем до 20 мА нельзя – могут появится искажения типа «ступенька».

Режимы работы транзисторов можно проконтролировать с помощью вольтметра постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 10 кОм/В. При напряжении питания ±15 В на аноду стабилитрона V3 должно быть -11 В, на коллекторе транзистора V1 – +14,6 В, на эмиттере транзистора V7 = +0,35…+0,5 В, на коллекторе транзистора V8 = -14,5…-14,65 В, между базами транзисторов V7 и V8 = 0,6…0,8 В.

Чувствительность усилителя со входа можно несколько увеличить путем замены резистора R7 резистором меньшего сопротивления (но не менее чем 240 Ом).

При возбуждении усилителя на частоте 1 МГц между базой транзистора V8 и -15 В цепи питания необходимо включить конденсатор емкостью 300 пФ. Для предупреждения перегрева V7 и V8 на их корпусы следует надеть радиаторы, например обрезки латунных или алюминиевых трубок.

Автор работы: Филин С., г. Санкт-Петербург, 1980

По материалам: журнал «Радио» за 1980 год, №8

Источник