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)

63 комментария: 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.

    • Игорь пишет:

      А ещё у Тошибы есть пара 2SC5198 и 2SA1941. Они слабее 5200/1943 по Vce и по току, зато более линейные и их реже подделывают.

  10. Александр Ростов-на-Дону пишет:

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

    • Андрей пишет:

      BD911/BD912 достойно ведут себя и в Веге-50у122с. Термостабильность высока, ступенька на 20кгц при токе покоя 15-20ма отсутствует как у кт818/819. Очень хорошая комплиментарная пара с высоким усилением.
      Пока на иссяк запас, активно использовал в усилителях на выход качественные 2SA1265/2SC3182

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        У наших комплементарных пар кт818-819 (равно как у 8129-8130) найти пару с равным усилением по току- безнадега. Ещё одна беда- стальная подошва у транзисторов в металлокорпусе ТО-3, смерть кристаллу на пиках мощности. В этом плане пластиковые транзисторы на медной подошве с их заявленными 60 ваттами даже более живучие нежели их 100-ваттные собратья в металле.

  11. М.Васильев пишет:

    Не нравится мне такая раскачка ,лучше по питанию оу сигнал снять и забыть о синфизке навеки.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Делал всяко, и с дрыгающимся питанием операционника и с выходным каскадом. усиливающим в 2-3 раза, – работают все схемы, важно лишь повозиться и добиться.
      Более того, намереваюсь взять раскачку именно эту. а выходной каскад сделать на латералах -полевиках, просто сказка и песня такие транзисторы . И входное сопротивление повторителя на латералах – 4-5 и выше килоом. Операционнику – самое то.

  12. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    ПС. Входному каскаду на ОУ вряд ли нужна синфазная раскачка по питанию, согласен с вами. ООС все равно заведена во второй каскад. Хотя, и автору виднее.

  13. Владимир Васильевич пишет:

    Скиньте ссылку на схему с полевиками буду очень признателен.

  14. Владимир Васильевич пишет:

    А можно ли каскады предварительного усиления сделать не на Оу а на лампах с катодным повторителем на выходе

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Я так и сделаю, но не скатодником на лампе(он гадит и песочит звук) а с СРПП либо резисторным каскадом на маломюшном триоде с низким внутренним- скажем , 6с31б, 5687, нувисторе 6с52н, 6н28б-в

  15. Владимир Васильевич пишет:

    Можно ли все транзисторы через изолирующие прокладки установить на один радиатор

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Категорически нельзя.Транзисторы и так на пределе по теплу, радиаторы кипят, прокладки будут последней соломиной, переломившей хребет верблюду.
      Схема на латералах есть в макете и в альбоме, ссылка будет позже. Видимо, когда на каникулах отлажу весь усилитель.

      • Юрий пишет:

        Не только можно , но даже и нужно , выходные + предвыходной – это повысит термостабализацию выходного каскада .

        • NEULO пишет:

          С чего бы вдруг оно повысит термостабилизацию?
          Ни разу. Предвыход будет нагреваться выходом и дополнительно растить ток покоя. В итоге эффект будет мягко говоря предсказуемым- лавинообразный скачок тока в конце концов выбьет выходные транзисторы. 15 секунд – и меняй оконечники.
          Я бы взял нормальные активные радиаторы от компа, цена сейчас 200 р за штуку отводить могут по 100 ватт без проблем.) И оконечники на каждый по одному.)

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            Схема Агеева тем интересна, что ток базы выходного транзистора отбирается от него перегретым предвыходным, режим остается на месте. Но эти оба транзистора обязаны быть рядом в тепловом контакте.

            • Александр Ростов-на-Дону пишет:

              Конструктив агеевского выходного каскада жеван и разжеван с 1982 года, когда схема появилась, а позже в новом варианте в 1985 и 1987 годах. Выходные и предвыходные одной проводимости сидят рядом на одном радиаторе и без прокладок.

              • Юрий пишет:

                НEULO / Если бы вы разработали хотя бы один унч , то такого бреда бы не писали как очкарёв . Я не собираюсь разжёвывать для вас принцип работы . Посмотрите хотя бы на унч “бриг” 2-ой мод, и сущ. множ. примеров , дилет. этого не понять хоть вывернись наизнанку.

                • Александр Ростов-на-Дону пишет:

                  Какие мы умные и ясновельможные. Мы же сочинили лучшие в мире усилители, а какие-то чумазые смеют мнение свое выказывать. Фамилию оппонента прочти снова, авось напишешь правильно, ваше косоглазие.

                • Юрий пишет:

                  Про схему агеева , в последних комм. Александр прав .

                  • Александр Ростов-на-Дону пишет:

                    последние мои комментарии явно после ведра шампанского. Утром буду просить прощения у всех.
                    С ув. АБ.и с Новым Годом всех!

  16. М.Васильев пишет:

    что там расжевано,когда все бездумно слизано с западных источников .В первом варианте 7/82 выбросить нахрен диоднорезисторный коммутатор и поставить между базами нормальный электролит 105 градусный на 1000мк /50-63 вольта и все. Кг упадет сразу и размах амплитуды станет максимально возможным.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Не получится , нужно отпереть заведомо запертые предвыходные транзисторы из-за разной площади кристаллов с выходными. Проще взять одинаковые пары на вход и выход.
      Возился с выходным каскадом от 82 года, плюнул, пакость. Сделал на одинаковых и не наших, а BD911 912 . Супер.

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        В те годы само понятие западных источников было пустым звуком. Забор слишком высокий был. Кстати, там эта схема обзывалась алмазным повторителем за массу достоинств.

  17. М.Васильев пишет:

    Все шикарно работает.Иначе бы не говорил.
    Ну некоторые товарищи в то время имели доступ к зарубежной литературе

  18. М.Васильев пишет:

    По мне усь по мотивам Гумели намного перспективнее и точнее звучит

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Мне тот гумеля попалил шикарных транзисторов, ну б его нахрен. Звучал его усилитель чудно, но недолго, до следующего включения. А через три номера журнала появилась статейка с оправданием, что не так поняли, и что нужно драйверные транзисторы на радиаторы сажать и вообще все иначе делать. Угу. Спасибо. Когда ведро упаленных транзисторов рядом,- извинения помогают. Нафиг.

      • Андрей С пишет:

        Если Вы про Гумеля из Радио за 89год, то да. Попалил он мне выходников в своё время. Мог полгода работать, мог сгореть при включении

        • Александр Ростов-на-Дону пишет:

          Все было именно так, как вы пишете. Сгорал при включении, случайно. звучал божественно.

  19. М.Васильев пишет:

    так там от сквозняка не было мер принято. Да и оу был от пробоя при авариях не защищен.Ничего невероятного в том,что выходники вылетели не было.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Подобная история приключилась со схемой Митрофанова из Радио 11 за 1981год, благодаря хорошим приборам я сумел найти причину выгорания транзисторов в выходном каскаде, устранил неполадки и схема ожила. Прочие собирали, включали, – дым в потолок, -меняй транзисторы.
      Позже нашел и автора схемы- W Маршалла Лича, интересный подход, но данной схемы там нет.

  20. М.Васильев пишет:

    Мне кажется вы путаете с усилителем Гумели по мтивам золотого булыжника Шмидта из радио 9/85 год , статья “Качество и схемотехника УМЗЧ”.Этот дерьмо полное

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Есть Гумеля-1 и Гумеля-2, который по следам и с извинениями. Но – поезд ушел, транзисторы спалены и повторять скорбный путь думаю вряд ли кто захотел. Я к тому времени спаял многопетлевик Зуева, офигел от его параметров и неубиваемости. Что звук так себе- узнал куда позже, когда ламповый услышал .

    • Андрей С пишет:

      По подобной схеме из радио 9/85 год, только с двухуровневым питанием был промышленный усилитель Форманта-ум0522. Весьма надежный. С 91года до сих пор работает, несмотря что постоянно раньше на дискотеках играл на 4ом нагрузку (по паре Формантовской акустики на канал)

    • NEULO пишет:

      А я перечитал статейку эту самую только что. Там написано что предвыход работает в режиме А, выход в режиме В. Если транзистор при напряжении питания +-30 вольт работает в режиме А то ему наверное радиатор точно нужен.) Мой отец в своё время пересобирал кучу усилителей – предвыход всегда был с небольшими радиаторами, правда то были не Гумели, а его личные схемы. Единственно что эта Гумеля тип то как в QUAD 405 с коррекцией. И сильно высокочастотный сам по себе. Довольно капризен понятное дело.
      Лично не повторял. Повторял Акулиничева с широкополосной ООС на который тоже много помоев вылили и по тому же поводу.

Добавить комментарий

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