Усилитель Шушурина (50 Вт/8 Ом)

Данная статья является оригинальной авторской работой талантливого инженера Владимира Шушурина, опубликованная в журнале «Радио» в 1978 г. Для удобства здесь скомпонованы поправки и дополнения на первую статью, а также вопросы и ответы читателей.

Описываемый усилитель мощности предназначен для работы в аппаратуре высококачественно воспроизведения звука в комплекте с предварительным усилителем.

 

Технические характеристики:

 

Номинальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом: 50 Вт

Неравномерность АЧХ в диапазоне 15 – 25000 Гц: 1 дБ

Коэффициент гармоник на частоте:

20 Гц: 0,04%

1000 Гц: 0,03%

20000 Гц: 0,1%

Номинальное выходное напряжение: 20 В

Номинальное входное напряжение: 0,775 В

Относительный уровень помех: -78 дБ

Входное сопротивление: 16 кОм

Выходное сопротивление (на частоте 1000 Гц): 0,07 Ом

Коэффициент демпфирования при нагрузке 8 Ом: 58 дБ

Мощность, потребляемая от источника питания: 72 Вт

 

         На рис. 1 в графической форме представлены основные энергетические характеристики усилителя (при напряжении питания ±35 В); зависимости от сопротивления нагрузки мощности (кривая 1) и тока (кривая 2), потребляемых усилителем при максимальном выходном напряжении и максимальной мощности, отдаваемой в нагрузку (кривая 3).

умзч-шушурина ldsound_ru (1)

         На рис. 2 приведена зависимость коэффициента гармоник усилителя от частоты входного сигнала и выходной мощности. Кривые построены по усредненным значениям результатов проверки четырех образцов усилителя.

умзч-шушурина ldsound_ru (2)

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 3. Поскольку нагрузка гальванически связана с усилителем, потребовалось обеспечить максимальный дрейф «нуля» на его выходе. С этой целью транзисторы V1 и V2 включены по схеме дифференциального усилителя. На базу транзистора V1, соединенную с общим проводом через резистор R2, подается входной сигнал, а на базу транзистора V2 через делитель напряжения R13 и R16 – часть выходного сигнала. Таким образом, дифференциальный каскад сравнивает потенциал на выходе усилителя с нулевым потенциалом общего провода, и если по каким-либо причинам постоянное напряжение на выходе усилителя становится отличным от нуля, сигнал рассогласования, пропорциональный разности потенциалов без транзисторов V1 и V2, поступает на выход усилителя и приводит постоянное напряжение к нулевому уровню.

умзч-шушурина ldsound_ru (1)

Чтобы дифференциальный усилитель реагировал только на разность входных напряжений, необходимо обеспечить постоянство суммы коллекторных токов транзисторов V1 и V2. С этой целью в эмиттерную цепь транзисторов включен источник тока – каскад на транзисторе V3.

Через резисторы R3, R3, R6, R10 на базы транзисторов V1,V2 подано небольшое отрицательное смещение, компенсирующее разброс параметров транзисторов. Нулевой потенциал на нагрузке усилителя устанавливают подстроечным резистором R5.

Указанные выше меры, а также достаточно тщательный расчет и экспериментальная проверка выбора оптимального режима работы дифференциального каскада позволили получить дрейф «нуля» на выходе усилителя около 90 мВ в интервале температур от +5º до +45º С и изменении сигнала на нагрузке от нуля до максимального значения.

С выхода дифференциального каскада сигнал поступает на транзистор V4, усиливается им и через резистор R15 подается на базу транзистора V11. С его эмиттера сигнал поступает на транзисторы V14, V16, V17 и через диоды V7 – V10, предназначенные для созданий начального смещения на базах транзисторов V14 и V13 – на транзисторы V13, V15, V18.

Самовозбуждение усилителя на высоких частотах устраняется частотно зависимой отрицательной обратной связью через конденсатор С5 и цепь R4С4.

Необходимо отметить, что применение усилителя тока на транзисторе V11 позволило свести к минимуму коэффициент гармоник усилителя.

Этот каскад, будучи включенным, после транзистора V4, позволяет последнему работать с небольшим коллекторным током, а следовательно, и с меньшими нелинейными искажениями.

Чтобы обеспечить постоянство режима выходных транзисторов, падение напряжения на диадах V7 – V10 также должно быть постоянным. Протекающий через диоды ток стабилизируется еще одним источником тока на транзисторе V12. Этот ток устанавливают подбором резистора R14. Напряжение смещения на базах транзисторов V13, V14 регулируют подстроечным резистором R18 при окончательной настройке усилителя. Выходные транзисторы, а также транзисторы V11, V12, V16 – на радиаторах.

Транзисторы П307В можно заменить на П307, П307А, П307Б, КТ601А. В предоконечном каскаде вместо транзисторов КТ801Б можно использовать КТ801А, КТ807А, КТ807Б, П701А, а в оконечном – транзисторы КТ802А, КТ808А. Вместо КТ209М можно применить транзисторы КТ209Л, КТ203А, КТ502Д, КТ502Е, а вместо КТ805А – КТ808А. Также вместо транзистора КТ602Б (V11 и V12) можно использовать транзисторы серий КТ604, КТ 630 или КТ940.

На рис. 4 показан чертеж печатной платы и расположение деталей усилителя на ней:

умзч-шушурина ldsound_ru (2)

 

В усилителе применены:

резисторы: СП4-1а (R5, R18), С5-16Т (R27, R28), МЛТ-2 (R29) и МЛТ-0,25 (остальные);

конденсаторы: К50-6 (С1, С3, С6), КМ (С2, С4, С5) и МБМ (С7);

транзисторы: V11, V12, V15, V16 снабжены теплоотводами (хомутики, согнутые из латунных полосок), которые закреплены на корпусах транзисторов с помощью гаек М2.5. Выступающие концы винтов вставлены в отверстия в плате и закреплены на ней такими же гайками, навинченными со стороны печатных проводников.

 

Транзисторы V11, 12, V15 и V16 установлены на радиаторах типа «флажок»,размеры приведены на рис. 5. А выходные транзисторы V17 и V18 установлены на ребристых радиаторах, размеры которых даны на рис. 6.

умзч-шушурина ldsound_ru (3)

Схема блока питания приведена на рис. 7. В качестве Т1 можно применить промышленный трансформатор ТПП322-127/20-50 или ТПП321/127/220-50. Конденсаторы С3 и С4 марки К50-18 или К50-26. Предохранители F1 – F5 рассчитаны на ток 2 А.

умзч-шушурина ldsound_ru (4)

 

Режимы транзисторов приведены в таблице:

Обозначение

по схеме

Uк, В

Uб, В

Uэ, В

V1

33,7

-1

-1,63

V2

33,5

-1

-1,63

V3

-1,63

-33,6

-34,1

V4

2,25

33,7

34,13

V11

35

2,18

1,58

V12

-1,5

-33,4

-34,1

V12

-33

-0,8

-0,12

V14

35

1,54

1,02

V15

0

-33

-34,5

V16

35

1,02

0,51

V17

35

0,51

0,02

V18

0

-34,5

-34,98

Режимы измеренные вольтметром ВК7-10

относительно общего («земляного») провода

 

Налаживание усилителя несложно и при использовании проверенных деталей сводится к установке на выходе «нулевого» напряжения с помощью подстроечного резистора R5 и, в случае необходимости, к устранению «ступеньки» в выходном сигнале с помощью подстроечного резистора R18. Ток покоя выходных транзисторов не должен превышать 50 – 100 мА. Регулировку производят с подключенным к выходу усилителя эквивалентом нагрузки.

умзч-шушурина ldsound_ru (5)

С данным усилителем можно использовать практически любой предварительный усилитель, имеющий амплитудно-частотную характеристику не хуже, чем у усилителя мощности и с напряжением выходного сигнала не менее 0,775 В.

Чтобы при работе усилителя на нагрузку 4 Ом, коэффициент гармоник был не выше, чем при сопротивлении нагрузки 8 Ом, достаточно транзисторы КТ805А (V17 и V18) оконечного каскада заменить транзисторами КТ808А.

Печатная плата под транзисторы КТ808А в формате .lay

 

Автор: Шушурин В., г. Львов

Статья специально подкорректирована для сайта ldsound.ru

2 комментария: Усилитель Шушурина (50 Вт/8 Ом)

  1. Vladimir пишет:

    R1 должен быть 3кОм, а C2 – 420 пФ. Иначе мы закоротим пред. ус. по ВЧ.

Добавить комментарий

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