Усилитель Агеева (25 Вт/8 Ом)

Предлагаемый вниманию читателей усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) разработан на основе технических решений и объединяет их наиболее ценные качества. Кроме того, в нем нейтрализован характерный для УМЗЧ такого типа источник нелинейных искажений, каким является процесс перезарядки входных емкостей ОУ при больших синфазных сигналах.

Напомним, что входная емкость ОУ (примерно 3 пФ) складывается из нескольких линейных и нелинейных компонентов. Один из них — емкость закрытого p-n-перехода затвор — сток полевого транзистора входного дифференциального каскада – существенно нелинеен. При работе УМЗЧ эта емкость (около 0,3 пФ) интенсивно перезаряжается и, если сигнал синусоидальный, в цепи затвора протекает значительный ток перезарядки (удвоенной частоты), создавая на элементах входной цепи ОУ соответствующее падение напряжения. Складываясь с входным сигналом, оно искажает его. Приведенное к входу значение второй гармоники U2, порождаемой процессом перезарядки емкости входного дифференциального каскада ОУ, как было установлено экспериментально, может быть оценено соотношением:

U2= А · ΔR · f · (Uсф/Uсф max)2, где

А = 0,5 х 10-12 Кл;

ΔR – величина разбаланса сопротивлений цепей входов ОУ;

f – частота синусоидального сигнала;

Uсф – амплитуда синфазного сигнала.

Если, например, f=10 кГц, Uсф= Uсф max, ΔR = 100 кОм, то U2=0,5 мВ, а это значит, что при входном сигнале 1 УЗ коэффициент гармоник УМЗЧ, даже если нет других продуктов нелинейностей, составит 0,05%. Ограничив разбаланс сопротивлений ΔR пределом 1 кОм, можно пренебречь вкладом процесса перезарядки входных емкостей ОУ в коэффициент гармоник УМЗЧ.

 um-ageeva ldsound_ru (1)

Рис. 1

 

Основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность на нагрузке сопротивлением 8 Ом: 25 Вт

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 – 20000 Гц: не более 0,003 %

Скорость нарастания выходного напряжения: не менее 40 В/мкс

Номинальное входное напряжение: 0,7 В

 

Коэффициент гармоник измерялся анализатором спектра СК4-58, позволяющим регистрировать искажения, начиная с 0,03%. Для расширения его динамического диапазона использовались режекторные фильтры, что позволило довести нижний предел измерений до 0,001%. Точность измерений ограничивалась шумами испытательного генератора. Реальный коэффициент гармоник использованного генератора Г3-102 не превышал 0,003%.

УМЗЧ состоит из двухкаскадного усилителя напряжения (ОУ DA1, DA2) и собственно усилителя мощности (VT1 – VT4). Каскады на ОУ DA1, DA2 питаются от идентичных источников, образованных элементами VD1, VD2, R6, R7, С6, С7 и VD3, VD4, R14, R15, С13, С14. Средние точки этих источников питания соединены с низкоомным делителем напряжения R5R12R20, подключенным к выходу УМЗЧ, чем обеспечивается подача отслеживающих потенциалов в каскады усилителя напряжения. Цепи R16C8 и R19C10 фильтруют напряжения, питающие первые каскады, от порождаемых сигналом нелинейных пульсаций в цепях питания выходного каскада.

Каскад на ОУ DA1 охвачен местной ООС (R2, R4) и усиливает сигнал в 10 раз. Поскольку на выходе каскада имеется постоянное напряжение около 1 В, он отделен от входа ОУ DA2 конденсатором С5.

Второй каскад (DA2) совместно с выходным (VT1—VT4) усиливает напряжение сигнала только в 2 раза. Коэффициент усиления этого ОУ «расходуется», таким образом, только на линеаризацию выходного каскада. Последний представляет собой известный параллельный усилитель. Резисторы R17, R18, R25, R26 корректируют его АЧХ в области высших частот.

Активные сопротивления входных цепей ОУ DA1 согласованы с точностью около 1 кОм, т.е. ΔR=|R3—R2llR4|»0 (предполагается, что источник сигнала обладает низким выходным сопротивлением). Так же согласованы сопротивления входных цепей и второго каскада (ΔR=|R11 — R9||R13|»0). Элементы R3, С2 образуют входной фильтр нижних частот с частотой среза 110 кГц. Конденсатор СЗ улучшает переходную характеристику первого каскада. Элементы С4, R10 и С9, С11, С12 корректируют АЧХ усилителя напряжения.

Коэффициенты усиления каскадов и коэффициенты передачи делителя R5R12R20 выбраны таким образом, чтобы амплитуды синфазных входных и выходных напряжений каждого из ОУ (относительно соответствующих средних точек их «плавающих» источников питания) были равны примерно четверти амплитуды выходного напряжения. В описываемом УМЗЧ амплитудпые характеристики ОУ используются менее чем наполовину, в то время как уровень ограничения усилителя напряжения равен ±50 В. И это. вообще говоря, не предел: вполне реальным представляется четырехкаскадный усилитель напряжения с уровнем ограничения ±100 В.

 um-ageeva ldsound_ru (2)

Рис. 2

 

Как показали испытания, при питании напряжениями более ±35 В выходной каскад УМЗЧ становится неустойчивым, так как рабочие точки транзисторов приближаются к границе области безопасных режимов. Стабилизировать режим работы оконечных транзисторов можно, включив в эмиттерные цепи резисторы, как показано на рис. 2. Однако при этом резко уменьшается их ток покоя, что приводит к значительному увеличению коэффициента гармоник. Ослабить последствия введения резисторов удалось заменой транзисторов предоконечного каскада на транзисторы серии КТ814 и КТ815, у которых площадь переходов намного меньше, чем у КТ818. КТ819 (на таких переходах создаются большие падения напряжения, что и позволяет увеличить ток покоя транзисторов VT3, VT4). В каскаде по схеме на рис. 2 ток покоя транзисторов VT3, VT4 – примерно 0,2 А, а всего УМЗЧ – 0,4 А. Повышение питающих напряжений до ±40 В увеличило выходную мощность (на той же нагрузке) до 50 Вт при коэффициенте гармоник на частотах 2 и 10 кГц соответственно не более 0,007 и 0,015 %. Номинальное входное напряжение УМЗЧ с таким выходным каскадом — 1 В.

Конструкция и детали. В усилителе применены конденсаторы КМ (С2 – С4, С9, С11, С12), МБМ (C1, С5, С15, С16) и К50-6 (остальные); резисторы МЛТ (R21 – R24 составлены из трех резисторов МЛТ-1 сопротивлением 75 Ом). В выходном каскаде можно использовать транзисторы указанных на схеме серий с индексом Г (статический коэффициент передачи тока h21э транзнсторов VT3, VT4 должен быть не менее 30). В усилителе напряжения возможно применение ОУ К140УД8, К544УД1, однако коэффициент гармоник в этом случае возрастет примерно втрое. Стабилитроны KC515A можно заменить двумя соединенными последовательно стабилитронами Д814А.

 um-ageeva ldsound_ru (3)

Рис. 3

 

Детали УМЗЧ смонтированы па двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита (рис. 3): на одной из них (рис. 3, а) размещены детали усилителя напряжения, на другой (рис. 3, б) – резисторы R16, R19, R21-R26 и конденсаторы С17, С18 (это предотвращает нагрев элементов усилителя напряжения теплом, выделяемым названными резисторами). Дли повышения надежности УМЗЧ микросхемы DA1, DA2 следует снабдить легкими ребристыми теплоотводами с площадью охлаждения около 8 см2. Транзисторы выходного каскада устанавливают попарно (VT1 и VT4, VT2 и VT3), вплотную один к другому, на теплоотводах с эффективной площадью охлаждения около 300 см2. Для уменьшения наводок, создаваемых токами выходного каскада, каждый транзистор следует соединить с платой тремя сплетенными проводами. Такие же или скрученные провода необходимо использовать и для соединения УМЗЧ с внешними устройствами. Конденсаторы С19, С20 размещают как можно ближе, к плате. С источником питания ее соединяют на выводах этих конденсаторов.

Питать оба варианта УМЗЧ можно от нестабилизированного источника, напряжения которого (под нагрузкой) меньше указанных на схемах на 10%.

Правильно собранные УМЗЧ налаживания не требуют. Их параметры в основном зависят от рациональности конструкции и, следовательно, от опыта радиолюбителя.

 

Автор: Агеев А.А. (журнал “Радио” 1987, №2)

26 комментариев: Усилитель Агеева (25 Вт/8 Ом)

  1. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    этот выходной каскад за рубежом называется Diamond Follower за его необычайно хорошие качества, включая полную неубиваемость и работу на любую нагрузку и с любым питанием, устойчивость к возбудам, а главное- прекрасную термостабильность. Когда для постройки мощного генератора на частоту 300 кгц искал надёжную схему, то пришёл к этой и ей не было конкурентов, включая дорогие мощные операционники ОРА 548 и иже с ними. Усилитель Агеева в 80-е годы собирал на том, что было под рукой, включая пары КТ805- КТ 837 и всё работало чудесно. Схема мощного каскада собиралась прямо на выводах транзисторов. навесом, цеплялась к раскачке от прежнего усилителя – и готово.

  2. Александр Юрьевич пишет:

    Чудесный усилитель!!! Я собирал сам такой в 80е годы. Советую! Только я использовал 574 микрухи

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      знаете, когда появились 574-е опера, я уже вовсю работал с военной приёмки 544уд2а, они рассчитаны на 2 кома нагрузки ,а не на 10 килоом, как 574. К тому же 574- ширпотреб, пластик, а 544уд2- золотой корпус, круть.
      Позже открыл для себя очень неплохие двойные 574 уд2. Но у них цоколёвка нестандартная.

      • Станислав пишет:

        Разводка платы под железный (круглый и золотой) корпус к574уд1а, а не под прямоугольный пластмассовый.
        Разницы, кстати нет. Играют одинаково и великолепно.

        • шел мимо пишет:

          вы молод и зелен, если не понимаете слов “военная приемка”!
          мне как то попали мп40 с отметками ВП, h21 за сотню!

          • Питон пишет:

            h21 никак не зависит от приёмки. есть справочные данные, там всё указано.

            • шел мимо пишет:

              мне остается только улыбнуться, что и сделаю ))

            • Александр Бокарёв Ростов-на-Дону пишет:

              справочник даёт ворота на бетту: скажем: 60- 160. Это значит: на ширпотреб идут транзисторы с бетой дай бог 70, а военка- 140 вся коробка.

  3. шел мимо пишет:

    хорошая альтернатива для замены УНЧ 50-8

  4. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    он не даст 50 ватт, но 30 точно и упалить его в принципе нельзя.

  5. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    для S70 я применил бы TDA7293 или LM3886. Шикарные микросхемы.

    • Виталий пишет:

      Александр, сможете собрать мне усь на на лм3886? Как с вами связаться? я из Ростовской обл

  6. шел мимо пишет:

    S70.
    Можно и и микруху, получится дешево и сердито. Но я бы применил транзисторный УМ на 70-100вт. Запас мощности только исходя из качества воспроизведения. Тем более, что БП позволяет такую мощность отдавать
    а , учитывая, что места в боксе для УМ хватает, там вполне может разместиться и гибридный ум.
    одним словом, поле для творчества большое)

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      как вариант- заменить наши транзисторы на современные , выбор нынче совсем иной, нежели в те годы. ну и ёмкости по питанию тоже все долой.

      • шел мимо пишет:

        я согласился бы, да только есть но:
        платы сделаны на гетинаксе такого качества, что однократная выпайка детали приводит к отслоению дорожек(не знаю, может это мне попались такие экземпляры, что медь отваливалась при однократном нагреве). А если придется шаманить, то последствия плачевны. Придется делать новую плату. да и режимы с новым набором активных элементов, вероятно всего, потребуется подгонять.
        По сути, получится изготовление нового усилка. Так что вариант замены транзисторов будет соизмерим по затратам времени и комплетухи с изготовлением нового усилка по известным схемам. Хотя, надо признать, УНЧ50-8 довольно хорошая разработка и не очень критична к замене транзисторов.

  7. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    ой, не говорите. Привыкнув к стеклотекстолиту, особенно настоящему, попадая потом на гетинакс, с ужасом понимаешь, что паять ты не умеешь, каждое касание дорожек- сносит их вслед за жалом. Как раньше радиомастера работали- выше моего понимания.

    • Станислав пишет:

      …монтажницы работали. Женскими ручками. И сейчас только им доверяют )) А ремонтники-то дааа-конечно мужчины!

      • шел мимо пишет:

        Дело не в ручках, а в бумаге, коей по своему составу и является гетинакс.
        Очень удобен для изготовления ПП штамповкой, а вот ремонтникам не позавидуешь, особенно, если монтаж очень плотный….литературных слов не хватает). Да и ручная пайка новых плат бывает с плачевным результатом, если чуть передержал паяльник. Текстолит- совсем другое дело! Но дороже в цене, поэтому практически весь ширпотреб в СССР и шел на гетинаксе- экономия, однако!

  8. Василий пишет:

    Попробовать бы на импорте, как думаете?

    • Валерий М пишет:

      УСИЛ ОБАЛДЕННЫЙ!!!!!!!!! Попробовать бы на импорте 0 только как с цепями в обьвязке !!!!

  9. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    прекрасная импортная замена нашим кт 818-819 это Тошиба 2SC5200 и 2SA1943 , идеальная пара транзисторов. И цена невелика.

  10. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    А ещё есть транзисторы, опробованные в этой схеме и успешно- BD911- BD912 . Звери, с усилением 160.

Добавить комментарий для шел мимо Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *