Звукотехника, усилитель с много петлевой ООС, УМЗЧ

Усилители Зуева, УМЗЧ с многопетлевой отрицательной обратной связью

Усилитель с много петлевой ООС часть 2

Окончание журнал радио № 12 1994,  начало журнал Радио 1984 № 11 автор: Зуев

Требования к монтажу. Низкий коэффициент гармоник усилителя накладывает определенные требовании на монтаж внешних цепей (5).

Для уменьшения наводок от магнитных полей, возникающих в монтажных проводах при протекании по ним электрического тока, провода, соединяющие выводы транзисторов выходного каскада с печатной платой, необходимо свить на всем протяжении, причем их длина не должна быть более 15 см. а сечение - менее 0,5 мм. Провода питания от конденсаторов фильтра выпрямителя ло самой печатной платы также должны быть свиты. Длина этих проводов - не более 20 см, сечение - не менее 0.5 мм. Провода питания нужно припаять к соответствующим контактам 3, 12 печатной платы, а общий провод - сначала к шасси усилителя (в непосредственной близости от контакта 7 печатной платы), а затем (от точки пайки) - к этому контакту.

Провода, идущие от вторичных обмоток трансформатора питания к выпрямителю и от выпрямителя к конденсаторам фильтра, тоже должны быть по возможности более короткими и обязательно свитыми по всей длине.

Скрученными проводами соединяют и выход усилителя с разъемом для подключения громкоговорителя. При этом общий провод соединяют с шасси усилителя в той же точке, что и общий провод питания. Рекомендуемый шаг скрутки проводов - не более 40 мм.

Сигнал следует подавать не вход усилителя через экранированный провод с наружной изоляцией, причем экранирующую оплетку необходимо надежно припаять сначала к шасси (в непосредственной близости от контакта I печатной платы), а затем и к самому контакту 1. Для уменьшения
высокочастотных помех, наводимых на каскады предварительного усиления. шасси усилителя рекомендуется изготавливать из немагнитного материала с хорошей электропроводностью (алюминий, латунь и т. п.), а трансформатор питания разместить по возможности дальше от каскадов предварительного усиления.

Налаживание начинают (при отключенной нагрузке) с установки (подстроечным резистором RI6) тока покоя транзисторов VTI3, VTI4 в пределах 150...250 мА. После прогрева в течение 20...30 мин ток покоя измеряют еще раз и. при необходимости, устанавливают в пределах, указанных выше. Затем подстроечным резистором R4 добиваются отсутствия постоянного напряжения на выходе усилители (допустимое его значение не более +10 мВ).

После этого подключают к выходу усилителя эквивалент нагрузки, подают на выход синусоидальный сигнал частотой 20 кГц и напряжением 0.6 В и на экране осциллографа наблюдают выходное напряжение усилителя. Оно должно быть без видимых искажений и характерной для самовозбуждения размытости. Для повышения вероятности обнаружения этих дефектов усилителя выходной сигнал рекомендуется подавать на вход осциллографа через дифференцирующую цепь с постоянной времени около 0.2 мкф, например, из резистора сопротивлением 200Ом и конденсатора емкостью 1000 пФ. При этом необходимо предварительно убедиться в отсутствии искажений формы сигнала самого генератора.

Далее увеличивают входной сигнал до тех пор. пока выходное напряжение не начнет ограничиваться. Ограничение должно наступить практически одновременно по обеим полуволнам синусоиды.

Вносимые усилителем искажения оценивают компенсационным методом. Схема соединений измерительных устройств показана на рис. 4. Резисторами R3. R4. R7 компенсируют активные составляющие разбаланса, резистором R2 - реактивные. Компенсацию производят до получения минимального уровня остаточного сигнала (между точками А и В), наблюдаемого на экране осциллографа. Для повышения точности измерения входной сигнал следует подавать непосредственно на резистор R2 усилителя (при отключенных элементах R1. С1. С2), а выходное напряжение снимать с точки соединения резисторов R3I. R32. Цепь R9C4 ослабляет попавшие на выход усилителя высокочастотные внешние наводки и, таким образом, повышает точность измерения.

В завершение вместо нагрузочного резистора сопротивлением 2,5 Ом подключают эквивалент номинальной нагрузки (4 Ом), подают на вход усилителя номинальное входное напряжение частотой 1 кГц и замыкают накоротко выход усилителя. При этом сразу должно сработать устройство зашиты, а после повторного включения питания работоспособность усилителя должна полностью восстановиться.

Несколько слов о характере искажений усилителя. Указанные в технических характеристиках коэффициенты гармоник измерялись в полосе частот до 250 кГц, т. е. учитывалось не менее 10 гармоник даже высшей воспроизводимой усилителем частоты 20 кГц. Выходной каскад усилителя работал при этом в режиме АВ. Вносимые усилителем искажения носили импульсный характер, длительность импульсов лежала в пределах 0,5... 1 мкс, и возникали они в момент переключения транзисторов выходного каскада.

Устройство защиты от перегрузок проверяют следующим образом. При отсутствии сигнала на входе подключают к выходу усилителя нагрузочный резистор сопротивлением 2,45...2,55 Ом и вольтметр переменного тока (класса 1,5) с верхним пределом измерений 20...30 В. устанавливают частоту генератора в пределах 1...2 кГц и плавно повышают его выходное напряжение до тех пор, пока не сработает устройство защиты. Показание вольтметра в момент, непосредственно предшествующий его срабатыванию, должно составлять 14... 16 В. В противном случае следует подобрать резистор R26 и повторить испытание. Эту процедуру нужно проводить достаточно быстро, чтобы не перегрелись выходные транзисторы.

Наличие импульсов отражает тот факт, что глубина ООС в усилителе падает с ростом частоты, и самые высокочастотные составляющие продуктов искажений слабо подавляются ООС. Степень подавления этих составляющих зависит, как известно, от быстродействия усилителя.

Рассматриваемый усилитель имеет, как минимум, пятикратный запас по быстродействию. Поэтому он способен обеспечить на частоте 100 кГц мощность в нагрузке лишь на 3 дБ меньше номинальной.

В тех случаях, когда допустимо некоторое увеличение коэффициента гармоник, выходной каскад усилителя можно перевести в режим В {с нулевым током покоя выходных транзисторов). Для этого между базами холодных транзисторов VT13, VT14 необходимо (резистором R16) установить напряжение 0,8...0,9 В. Искажения типа "ступенька" при этом будут отсутствовать [6], так как в переходной зоне, когда выходные транзисторы закрыты, ток в нагрузке усилителя обеспечивается предоконечным каскадом.

Наибольший коэффициент гармоник (0,1 %) будет в этом случае на частоте 20 кГц при выходной мощности около 0,25 Вт. На средних частотах звукового диапазона и при больших выходных мощностях он снизится до 0,002... 0,02 % (измерения продуктов иска же-

Быстродействие рассматриваемого усилителя (предельная скорость нарастания Snp его выходного напряжения) определяется током покоя 1п каскада на транзисторе VT1 и суммарной емкостью С2 корректирующего конденсатора С4 и коллекторного перехода транзистора VT3 (Snp=In/Cs). При 1П-1,2 мА и Су=60 пФ Snn= =20 В/мкс. р

Как показано в [2], для исключения динамических искажений в усилителе, Snp должна быть не менее 3 В/мкс, т. е.
Анализ спектрального состава продуктов искажений, вносимых усилителем, показал, что наиболее мощные составляющие приходятся на область частот 100...2000 кГц, т. е. лежат за пределами звукового диапазона. Мощность компонентов, попадающих в полосу звуковых частот, очень мала по сравнению с полной мощностью продуктов искажений и составляет примерно одну тысячную ее часть. Поэтому подобные искажения можно рассматривать как высокочастотную помеху, не воспринимаемую на слух, а значит, и не влияющую на качество звучания несмотря на то, что объективно измеренный (в широкой полосе частот) коэффициент гармоник усилителя может быть довольно большим.

Видимо, имеет смысл практически исследовать степень заметности таких искажений на слух и, если они не будут оказывать заметного влияния на качество звучания, можно поставить вопрос о нормировании коэффициента гармоник высококачественных усилителей мощности ЗЧ (естественно, на достаточно малом уровне) с учетом только тех составляющих, которые попадают в полосу частот 20,..20 ООО Гц.

Интересно, что измеренный таким способом (в полосе частот 5...20 ООО Гц) коэффициент гармоник рассматриваемого усилителя (в режиме В) не превышал 0,003 % в диапазоне частот 20...20 000 Гц и выходных мощностей 2...70 Вт, что подтверждает сказанное выше о спектральном составе продуктов искажений. Измеренный этим же способом коэффициент гармоник усилителя, выходной каскад которого работает в режиме АВ, не превышает 0,002 % в тех же диапазонах частот и выходных мощностей, что говорит о высокой эффективности ООС в полосе звуковых частот. При мощности менее 2 Вт продукты искажений столь малы, что маскируются выходными шумами усилителя, поэтому измерение коэффициента гармоник становится практически невозможным.

г. Челябинск П. ЗУЕВ

ЛИТЕРАТУРА

5. Волин М.  Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и связь, 1981.

6. Титце У., Шейк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.

7. Харкевич А. А. Спектры и анализ.- М.: Гостехнздат, 1963.

Читаем также

Устройство защиты АС

Устройство защиты громкоговорителей 1

Устройство защиты громкоговорителей 2

Блоки питания для усилителей

 

 

Полезные и интересные статьи про усилители

На предыдущую страницу  На главную страницу  На следующую страницу