Усилитель низкой частоты

РАДИОпоиск

АНТОЛОГИЯ «ТРАНЗИСТОРНЫЕ УНЧ»
по материалам журналов «РАДИО» 1955-1975

Я не преследую цель создать некую библиотеку схем ТРАНЗИСТОРЫХ УНЧ. Моя задача — показать ТЕНДЕНЦИЮ.
Перелистав свою коллекцию журналов РАДИО (1955 -2013), я захотел показать, как с течением времени менялся интерес к данной теме, и как часто схемы транзисторных УНЧ появлялись на страницах журнала.
Хотелось бы отметить также, что схемы различных транзисторных УНЧ, которые кочуют из сайта в сайт (без указания первоисточника, зачастую выдаваемые за собственные гениальные схемные творения) произошли именно отсюда…

1955
№3, с.28, Усилитель низкой частоты на кристаллических триодах


№8, с.44, Усилители низкой частоты на кристаллических триодах (теория, начало)
№9, с.45, Усилители низкой частоты на кристаллических триодах (теория, окончание)

1956
№2, с.37, Магнитофон с усилителем на полупроводниковых триодах

1957
№5, с.53, Усилитель на полупроводниковых триодах

№11, с.51, Радиомегафон

1959
№5, с.46, Усилитель НЧ на полупроводниковых триодах

№8, с.44, Усилитель НЧ на полупроводниковых триодах

№8, с.45, Переносный электромегафон

№9, с.43, Бестрансформаторные усилители на полупроводниковых триодах

№9, с.46, Полупроводниковые усилител мощности класса В с низковольтным источником питания (теория)

1960
№2, с.27, Высококачественный усилитель НЧ

1961
№11, с.55, Громкоговорящая радиоустановка

1962
№2, с.43, Высококачественный усилитель НЧ на транзисторах

№2, с.44, Переносная радиола на транзисторах

1963
№10, с.45, Усилители НЧ на транзисторах (теория, начало)
№11, с.42, Усилители НЧ на транзисторах (теория, продолжение)
№12, с.29, Усилители НЧ на транзисторах (теория, окончание)

1964
№3, с.41, Бестрансформаторный усилитель НЧ
№4, с.39, Усилители НЧ на транзисторах с малым В
№6, с.39, Усилители с автоподстройкой режима транзисторов
№10, с.27, Усилитель НЧ на транзисторах
№11, с.38, Бестрансформаторные усилители низкой частоты

1965
№3, с.28, Транзисторные усилители с непосредственной связью

№8, с.35, Усилители НЧ повышенной мощности на трапнзисторах

1966
№2, с.26, Мостовые усилители НЧ на транзисторах (начало)
№3, с.36, Мостовые усилители НЧ на транзисторах (окончание)

№6, с.28, Термостабилизация транзисторных усилителей мощности

1967
№4, с.28, Стабильный бестрансформаторный усилитель НЧ
№4, с.29, Особенности бестрансформаторных усилителей НЧ на транзисторах (теория)
№5, с.35, Переносная радиоустановка
№6, с.26, Радиоустановка на мотоцикле
№6, с.33, Радиоузел туриста
№9, с.32, Токовое управление оконечным каскадом усилителей НЧ
№12, с.28, Усилитель НЧ с фиксированным смещением

1968
№2, с.49, О подборе транзисторов для высококачественных УНЧ
№3, с.36, Стереофонический усилитель
№4, с.27, Походный радиограммофон
№7, с.33, Транзисторы П601-П606 в усилителях НЧ

№11, с.23, Стереофонический усилитель с УКВ приёмником
№12, с.19, Усилитель низкой частоты

1969
№2, с.28, Транзисторный усилитель мощностью 50 Вт
№8, с.44, «Нота» — переносной магнитофон
№8, с.47, Усилитель для гитары

1970
№1, с.41, Транзисторный усилитель НЧ
№1, с.58, Усилитель к электропроигрывателю

№2, с.29, Бестрансформаторный УНЧ
№3, с.17, Универсальный усилитель НЧ

№5, с.49, Походный усилитель НЧ

№7, с.56, Усилители класса D

№10, с.17, Широкополосный усилитель низкой частоты
№12, с.31, Стереофонический усилитель НЧ

1971
№2, с.39, Усилитель для гитары-соло
№4, с.40, Эстрадный усилитель (начало)

№5, с.42, Эстрадный усилитель (окончание)

№6, с.28, Мощный усилитель НЧ
№12, с.22, Усилитель НЧ «Радуга»

1972
№2, с.40, Высококачественный усилитель низкой частоты
№3, с.30, Электроакустический агрегат из доступных деталей
№6, с.52, Высококачественный усилитель НЧ Hi-Fi
№7, с.32, Высококачественный усилитель НЧ на транзисторах с низкой граничной частотой

№12, с.27, Стереофонический усилитель для воспроизведения грамзаписи

1973
№1, с.28, Простой усилитель НЧ
№3, с.43, Ещё раз об электромеханической ОС в усилителях НЧ
№6, с.58, Предварительный усилитель НЧ
№7, стр.61, Двухтактный выход без фазоинвертора
№8, с.27, Монофонический усилитель НЧ

№8, с.62, Предварительный усилитель
№9, с.50, Защита транзисторных усилителей НЧ от перегрузок
№9, с.56, Широкополосный усилитель
№10, с.55, Гибридный усилитель к «Ноте»

1974
№1, с.42, Усилитель тока низкой частоты
№2, с.52, Экономичный усилитель
№3, с.46, Малогабаритный стереофонический усилитель

№4, с.26, Усилитель НЧ с глубокими регулировками тембра
№4, с.50, Основные параметры усилителя НЧ и их измерение (практические рекомендации)
№5, с.45, Блок регуляторов тембра высококачественного усилителя НЧ

№6, с.26, Стереофонический усилитель

№6, с.60, Усилители мощности с защитой от короткого замыкания

№9, с.41, Двухполосный стереофонический усилитель

1975
№1, с.25, Hi-Fi стереоусилитель (начало)
№1, с.54, Токовая обратная связь в усилителях НЧ
№2, с.56, Hi-Fi стереоусилитель (окончание)
№3, с.39, Устранение «ступеньки» в усилителях НЧ
№4, с.32, Малогабаритный стерео
№8, с.34, Усилитель НЧ
№10, с.36, Двухполосный стереоусилитель
№11, с.37, Эстрадный усилитель

Поиск Лекций

Классификация и принцип работы УНЧ

Курсовая работа

По курсу: «Ремонт и эксплуатация ЭВМ»

На тему: «Усилитель низких частот»

Выполнил Крутских С.А.

Учащийся 3 года обучения

Группа №34

Проверил: Лахин Н.А.

Воронеж 2013

Введение………………………………………………………..….…3

Усилитель низких частот(УНЧ).

Область применения УНЧ…………………….……………………..4

Классификация и принцип работы УНЧ……..…………..…………7

Основные характеристики УНЧ…….………………..…….………13

Практическая работа……………………………………………….16

Заключение………………………………………………………….23

Список литературы…………………………………………….…..24

Введение

Характерной особенностью современных электронных усилителей является

исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены.

Усилители различаются по характеру усиливаемых сигналов: усилители

гармонических сигналов, импульсные усилители и т. д. Также они различаются по

назначение, числу каскадов, роду электропитания и другим показателям.

Однако одним из наиболее существенных классификационных признаков является диапазон частот электрических сигналов, в пределах которого данный усилитель может удовлетворительно работать. По этому признаку различают следующие основные типы усилителей:

Усилители низкой частоты, предназначенные для усиления непрерывных

периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от

десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью УНЧ является то,

что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней велико и обычно составляет

не менее нескольких десятков.

Усилители постоянного тока – усиливающие электрические сигналы в диапазоне

частот от нуля до высшей рабочей частоты. Они позволяют усиливать как

переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.

Избирательные усилители – усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот.

Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней. Эти

усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и

выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить

заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полоса частотного

диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки

таких усилителей колебательного контура. В связи с этим избирательные

усилители часто называют резонансными.

Широкополосные усилители, усиливающие очень широкую полосу частот.

Эти

усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи,

радиолокации и телевидения. Часто широкополосные усилители называют

видеоусилителями. Помимо своего основного назначения, эти усилители

используются в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Область применения УНЧ

Усилитель осуществляет увеличение энергии управляющего сигнала за счет энергии вспомогательного источника. Входной сигнал является как бы шаблоном, в соответствии с которым регулируется поступление энергии от источника к потребителю усиленного сигнала.

Электронными называют усилители электрических сигналов с регулирующими элементами на полупроводниковых или электровакуумных приборах.

Прежде чем описывать специфику работы конкретных усилительных каскадов на транзисторах, следует получить четкое представление о том, каково основное предназначение данных каскадов. Ведь усиливаться могут различные показатели электрических сигналов и при различных ограничениях и условиях. Да и само понятие «усиление» иногда требует пояснения.

В общем, возможна классификация усилителей по очень большому количеству признаков, относящихся как к виду выполняемых ими функций, так и к качеству или способу выполнения этих функций. В дальнейшем мы будем придерживаться следующего разделения усилителей на группы.

По виду сигналов, для усиления которых предназначен усилитель:

  • усилители гармонических сигналов (при построении усилителей гармонических сигналов важнейшим является обеспечение минимального уровня вносимых в сигнал искажений);
  • усилители импульсных сигналов (усилители импульсных сигналов обычно используют различные ключевые режимы работы транзисторов, здесь важнейшим фактором является минимизация задержек фронтов и спадов усиливаемых сигналов, а также устранение паразитных выбросов токов и напряжений, неизбежно возникающих при прохождении таких сигналов через каскады усиления).

По способности усиливать постоянные и переменные сигналы:

  • усилители постоянного тока (усилители, обладающие способностью усиливать весьма медленные колебания, в том числе и нулевой частоты, даже в том случае, если они в первую очередь предназначены для усиления мощности или напряжения переменных сигналов);
  • усилители переменного тока (прочие — не обладающие способностью усиливать сигналы нулевой частоты — усилители).

По диапазону частот, на которые рассчитан усилитель:

  • усилители низкой частоты (УНЧ); предназначены для усиления частот звукового диапазона (0,01…20 кГц);
  • усилители высокой частоты (УВЧ); предназначены для усиления сигналов в радиочастотном диапазоне;

По соответствию вида амплитудно-частотной характеристики полосе частот рабочего сигнала:

  • узкополосные усилители; на практике принято называть усилитель узкополосным, если полоса пропускаемых частот уже, чем это минимально необходимо для качественного воспроизведения спектра усиливаемого сигнала (узкополосные УНЧ имеют полосу пропускания менее 2,5…3 кГц; узкополосные УВЧ, например, для применения в телевидении, обладают полосой пропускаемых частот 4,5…5 МГц, что меньше минимально необходимого для качественного воспроизведения телевизионного сигнала);
  • широкополосные усилители (часто для уменьшения нелинейных искажений и повышения устойчивости усилителя выгодно реализовывать в нем максимально широкую полосу пропускания, гораздо шире, чем это реально необходимо для всех возможных частот рабочего сигнала);

Классификация и принцип работы УНЧ

Мощность и качество — это те, два основные параметра, характеризующие усилители низкой частоты, и, конечно, по которым мы привыкли сравнивать и оценивать их технические свойства, возможности и способности, радующие наш музыкальный слух. Немаловажную роль в работе усилителя мощности играет его составляющая — акустическая система. Чувствительность акустической системы — это величина, показывающая, какое звуковое давление в децибелах (дБ) на расстоянии в 1м будет создавать данная акустическая система при подведении к ней усилительной мощности в 1 Вт.
И все же, усилители мощности подразделяются т на классы по типу обработки входного сигнала и схеме построения выходного каскада усилителя.
Класс «А». Усилители этого класса обладают низкой эффективностью, но дают очень «чистый» сигнал на выходе, при минимальных нелинейных искажениях. Мощность не высокая, схема построения каскада не сложная. При умеренном питании, лишь часть подаваемой энергии уходит на усиление звука, а остальное выделяется в виде тепла. Предпочтенье отдается ламповой технике и конструкциям с несложными типовыми транзисторными и интегральными схемами.
Класс «В». Эффективность усилителя этого класса почти в два раза выше эффективности усилителя класса «А». Но, к сожалению, искажения в выходном сигнале очень высоки, особенно при малом входном сигнале. Потребляемая мощность усилителя всецело зависит от его выходной мощности, термостабильность высокая.
Класс «АВ». Большинство Hi-Fi усилителей принадлежат именно этому промежуточному классу. (Фото-7)Они вобрали в себя возможности усилителей класса А — относительно «чистый сигнал», без искажений, при относительно неплохой эффективности (немного ниже чем в классе В).
Класс «С». Усилители этого класса имеют К.П.Д. равным почти 75%, что делает их очень эффективными, но с увеличением К.П.Д. резко увеличиваются искажения. Эти усилители не подходят для усиления звука в Hi-Fi аудиосистемах. Усилители класса «С» работают при напряжении смещения большем, чем напряжение запирания, и амплитудой сигнала не превышающем напряжения смещения.
Класс «D». Принцип работы звукового усилителя класса Д схож с принципом работы импульсного блока питания. Он состоит в том, что выходной каскад усилителя возбуждается импульсами прямоугольной формы высокой частоты.) Поэтому усилитель, работающий в классе Д также часто называют импульсным или цифровым усилителем. Усилитель мощности класса Д обладает рядом преимуществ. Это, прежде всего малый вес и высокий КПД. За счёт того, что выходные транзисторы работают в режиме переключения (в импульсном ключевом режиме, мощность, рассеиваемая выходными транзисторами уменьшается на порядок, не требуя таких массивных радиаторов охлаждения. Мало того, при мощностях до 200Вт в канал, можно отказаться и от принудительного охлаждения вентиляторами выходных ключей-транзисторов.Соответственно, и мощность, потребляемая усилителем от сети, уменьшается, приближаясь к выходной мощности усилителя.

Принцип работы в общем случае — выбирается такой режим работы транзисторов выхода при котором данный сигнал проходит на выход без ограничения сигнала — выбор точки на ВАХ характеристике транзисторов выбирается уровнем смещения поданного на базу этого транзистора — которое должно быть не боле и не менее необходимого чтобы данный элемент работал именно в режиме усиления а не в ином режиме.

усиление идет за счет свойств полупроводника при определенных токах смещения создавать лавиноподобное увеличение тока на выходе транзистора — а чтоб было именно усиление, а не режим насыщения (ключевой) — добиваются расчетом тока в базовой цепи транзистора — открой справочник для техникума года 70-ого — там это все толково расписано (в отличие от более поздних — почему-то)

УНЧ на микросхемах

Усилитель низкой частоты (УНЧ) это такое устройство для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеческим ухом диапазону частот, т.е УНЧ должны усиливать в диапазоне частот от 20 ГЦ до 20 кГц, но некоторые УНЧ могут иметь диапазон и до 200 кГц. УНЧ может быть собран в виде самостоятельного устройства, или использоваться в более сложных устройствах — телевизорах, радиоприёмниках, магнитолах и т.п

Рассмотрим на этой страницы различные типы УНЧ в виде отдельных устройств, в основе которых используются микросхемы усилители.

Схема УНЧ 2×22 Вт на TDA1552Q

Особенность этой схемы в том, что 11 вывод микросхемы TDA1552 управляет режимами работы — Обычным или MUTE.

С1, С2 — проходные блокировочные конденсаторы, используются для отсекания постоянной составляющей синусоидального сигнала. Электролитические конденсаторы лучше не использовать. Микросхему TDA1552 желательно разместить на радиаторе с использованием теплопроводящей пасты.

Схема УНЧ на TDA1557Q

Все большую популярность в среде радиолюбителей набирают модульные усилители мощности на микросхемах. Это отчасти объясняется тем, что такая микросборка уже содержит все нужные усилительные радиокомпоненты, выигрывая кучу времени от изготовления сложных печатных плат и долгого процесса пайки элементов.

Схема УНЧ на TDA1558Q

В принципе представленные схемы является мостовыми, т.к в одном корпусе микросборки TDA1558Q имеется 4 канала усиления, поэтому выводы 1 — 2, и 16 — 17 соединены попарно, и на них поступают входные сигналы обоих каналов через конденсаторы С1 и С2. Но если вам нужен силитель на четыре колонки, тогда можно воспользоваться вариантом схемы ниже, правда мощность при этом будет в 2 раза меньше на канал.

Усилитель на основе микросхемы TDA1560Q

Основа конструкции микросборка TDA1560Q класса H. Максимальная мощность такого УНЧ достигает 40 Вт, при нагрузки в 8 Ом. Такая мощность обеспечивается увеличенным напряжением примерно в два раза, благодаря работе емкостей.

Схема УНЧ на микросхеме TDA2005 с выходной мощностью на 20 Ватт

Схема работает в классическом варианте включения. Степень усиления НЧ зависит от номинала резисторов R3 и R5, которое можно варьировать в диапазоне от 10 до 47 Ом. Для отвода тепла микросхему УНЧ TDA2005 требуется разместить на радиаторе.

Схема УНЧ на микросхеме TDA2030

Выходная мощность усилителя в первой схеме собранного на TDA2030- 60Вт при нагрузке 4 Ома и 80Вт при нагрузке 2 Ома; TDA2030А 80Вт при нагрузке 4 Ома и 120Вт при нагрузке 2 Ома. Вторая схема рассмотренного УНЧ уже с выходной мощностью 14 Ватт.

HI-FI усилитель на TDA2050

Усилитель мощности TDA2822

Это типовой двух канальный УНЧ.

С небольшой обвязкой из пассивных радиокомпонентов на этой микросхеме можно собрать превосходный стереоусилитель с выходной мощностью на каждом канале 1 Вт.

Схема УНЧ на TDA7057AQ

TDA7057AQ представляет собой типовой звуковой усилитель мощности низкой частоты с мостовой схемой включения нагрузки и регулировкой громкости с помощью постоянного напряжения. УНЧ является стерео вариантом микросхемы TDA7056B, но был специально разработан для портативных систем, но достаточно большой диапазон питающего напряжения (от 4,5В до 18В) позволяет использовать его в стационарных системах мультимедиа.

УНЧ на TDA7265

Микросборка TDA7265 — представляет из себя достаточно мощный двухканальный Hi-Fi усилитель класса АВ в типовом корпусе Multiwatt, микросхема нашла свою нишу в высококачественной стерео технике, Hi-Fi класса. Проста схемы включения и отличные параметры сделали TDA7265 прекрасно сбалансированным и великолепным решением при построении радиолюбительской высококачественной аудио аппаратуры.

УНЧ на TDA7294

Этот усилитель способен выдать на выходе схемы мощность 70 ватт. Для исключения перегрева УНЧ TDA7294 требуется установить на радиатор. Монтаж выполнен на односторонней печатной плате, рисунок прилагается.

Вторая схема УНЧ выполнена по мостовому типу

Схема усилителя на микросхеме TDA7295

Сначала был собран тестовый вариант на макетной плате в точности как по даташиту по ссылке выше, и успешно испытан на колонках S90. Звук неплохой, но чего то не хватало. Через некоторое время решил переделать усилитель по измененной схеме.

УНЧ на TDA7297

Построение схемы усилителя на микросборке TDA7297 не требует много радио деталей. Принципиальная схема готового УНЧ выполнена на основе предложенной принипиалки из документации с небольшими доработками и усовершенствованиями.

Усилитель на основе микросхемы TDA7377

Микросборка представляет собой счетверенный усилитель класса AB, разработанный специально для использования в автомобильных аудиоустройствах. На основе этой микросхемы можно построить несколько качественных вариантов УНЧ с задействованием минимума радиокомпонентов. Микросхему можно посоветовать начинающим радиолюбителям, для домашней сборки различных акустических систем.

УНЧ на TDA7384

Микросхема представляет собой почти готовый четырехканальный усилитель мощности низкой частоты, работающий в режиме AB, с максимальной мощностью на выходе до 4×40 Вт при 4-х Ом нагрузке . Для самостоятельной сборки четырехканального усилителя звуковой частоты необходим минимум внешних компонентов, а благодаря построению выходных ступеней УНЧ по мостовой схеме отпала необходимость в разделительных емкостях.

Усилитель на основе микросхемы TDA7386

Основным достоинством схемы усилителя на этой микросборке является наличие в ней четырех независимых друг от друга каналов. Работает данный усилитель мощности в режиме AB. Ее можно применять для усиления различных стерео сигналов. При желании можно подсоединить к акустической системе автомобиля, либо персонального компьютера.

Схема УНЧ на TDA7560

Микросборка TDA7560 это типовой четырех канальный аудио усилитель на 45 Вт каждый, микросхема характеризуется низким коэффициентом искажений и отличным качеством звучания. На ее вход можно подавать достаточно высокий уровень сигнала без сильного падения качества звука. На ее базе можно легко собрать прекрасный стерео усилитель для авто с выходом на четыре колонки

Схема усилителя мощности на TDA8560Q

TDA8560Q является всего лишь более мощным аналогом широко известной радиолюбителям микросхемы TDA1557Q. Разработчики только усилили выходной каскад, благодаря чему УНЧ отлично подходит к двух омной нагрузке.

УНЧ на BA5406

Микросборка BA5406 является интегральным усилителем низкой частоты. Выходная мощность ее около 5 Вт при сопротивлении динамиков на выходе 4 Ома. Схема может работать от напряжения от 5 до 15 В. BA5406 применяется во многих устройствах, где не требуется большая выходная мощность: электронных игрушках, усилителях для наушников, в звуковых сигнализирующие устройства и т. п.

Схема усилителя мощности на микросхеме LM386

Микросборка LM386, это готовый усилитель мощности, который можно применять в конструкциях с низким питающим напряжением. Например при питании схемы от аккумуляторной батареи. LM386 имеет коэффициент усиления по напряжению около 20. Но подключая внешние сопротивления и емкости можно регулировать усиление до 200, а напряжение на выходе автоматически становится равным половине питающего.

Схема усилителя мощности на микросхеме LM3886

Микросборка LM3886 является усилителем высокого качества с мощностью на выходе 68 ватт при 4 Ом нагрузке или 50 ватт на 8 Ом. В пиковый момент мощность на выходе способна достигать значения в 135 Вт. К микросхеме применим широкий диапазон напряжений от 20 до 94 вольт. Причем можно использовать как двуполярные, так и однополярные блоки питания. Коэффициент гармоник УНЧ составляет 0,03 %. Причем это по всему частотному интервалу от 20 до 20000 Гц.

Схема УНЧ для автомобильного громкоговорителя на микросхеме КР548УН1

В схеме используются две ИС в типовом включении — КР548УH1 в качестве микpофонного усилителя (устанавливается в тангенте) и TDA2004 (TDA2005) в мостовомвключении в качестве оконечного усилителя (устанавливается в коpпусе сиpены вместо pодной платы). В качестве акустического излучателся используется доpаботанная сиpена от сигнализации с магнитной головкой (пьезоизлучатели не годятся). Доpаботка заключается в pазбиpании сиpены и выкидывании pодной пищалки с усилителем. Микpофон — электpодинамический. Пpи использовании электpетного микpофона (напpимеp, от китайских телефонных тpубок), точку соединения микpофона с конденсатоpом нужно чеpез pезистоp ~4.7К подключить к +12В (после кнопки!). Резистоp 100К в цепи обpатной связи К548УH1 пpи этом лучше поставить сопpотивлением ~30-47К. Данный pезистоp используется для настpойки гpомкости. Микpосхему TDA2004 лучше установить на небольшой pадиатоp.

Испытывать и эксплуатиpовать — с излучателем под капотом, а тангентой в салоне. Иначе неизбежен визг из-за самовозбуждения. Подстpоечным pезистоpом устанавливается уpовень гpомкости, чтобы не было сильных искажений звука и самовозбуждения. Пpи недостаточной гpомкости (напpимеp, плохой микpофон) и явном запасе мощности излучателя можно повысить усиление микpофонного усилителя, увеличив в несколько pаз номинал подстpоечника в цепи обpатной связи (тот, котоpый по схеме 100К). По-хорошему — нужен бы еще пpимамбас, не дающий схеме самовозбуждаться — фазосдвигающая цепочка какая-нибудь или фильтp на частоту возбуждения. Хотя схема и без усложнений работает отлично

Усилитель Э. Холтона пользуется большой популярностью среди звуковиков и аудиофилов. Схема этого усилителя низкой частоты была создана более 40 лет назад. Основные достоинства этого усилителя можно перечислять часами. Схема позволяет получить высокую мощность на выходе, что позволяет построить на основе этой схемы мощные концертные усилители с мощностью более 1000 ватт. Высокая мощность, сравнительно простая схема (не для начинающих, конечно) делают эту электросхему такой популярной. Выходной каскад усилителя работает в режиме АВ, это дает возможность использовать усилитель для широкополосной акустики.

Схема усилителя имеет несколько модернизаций. В основном повторяют схемы с мощностью от 200 до 800 ватт, редко до 1200, хотя на основе схемы Холтона можно построить усилители низкой частоты до 5000 ватт и более. Аудиофилами схема используется для питания мощных сабвуферных головок, Холтон одна из тех схем, которая может легко справляться с любой сабвуферной головкой, которые встречаются в магазинах. На основе этого усилители создаются усилители повышенной мощности, которые находят широкое применение в конкурсах по автозвуку, для раскачки сабвуферных головок с мощностью по несколько киловатт.

Классическая схема Холтона содержит 3 пары выходных транзисторов, почти всегда выходной каскад полевой. Ниже основные параметры схемы Холтона с 3-я парами выходного каскада.
Максимальное напряжение питания, ± В ±85 В на нагрузку 8 Ом. Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: В скобках указан требуемый блок оконечных каскадов для получение указанной мощности.
±30 В
40 (О-1)
80 (О-1)
160 (О-2)
±35 В
60 (О-1)
120 (О-1)
240 (О-3)
±40 В
80 (О-1)
160 (О-2)
320 (О-4)
±45 В
100 (О-1)
200 (О-2)
400 (О-5)
±50 В
135 (О-2)
270 (О-3)
540 (О-6)
±55 В
160 (О-2)
320 (О-4)
640 (О-7)
±60 В
200 (О-2)
400 (О-4)
800 (О-8)
±65 В
240 (О-3)
480 (О-5)
±70 В
270 (О-3)
540 (О-6)
±75 В
310 (О-4)
620 (О-6)
±80 В
360 (О-4)
720 (О-7)
±85 В
410 (О-4)
820 (О-8)
Коф усиления, дБ 24
Нелинейные искажения при 2/3 от максимальной мощности, % 0,03%
Скорость нарастания выходного сигнала, не менее В/мкС 25

Единственной защитой транзисторов выходного каскада являются эмиттерные резисторы, номинал которых может лежать в пределах от 0,22 до 0,49 Ом, незначительное отклонение никак повлияет на работу схемы. Коф. нелинейных искажения данной схемы не превышает 0,07% на частоте 18 кГц, Приведенная схема усилителя отличается от стандартной схемы Энтони Холтона лишь типами используемых транзисторов, поскольку оригинальные транзисторы, которые использовал автор, уже давно вышли из продажи.

Мощность представленной схемы может доходить со 800 ватт на нагрузку в 4 Ом, представьте эти 800 ватт в автомобиле или в квартире…

В нашем варианте имеем стереофонический усилитель Холтона с максимальной выходной мощностью 1600 ватт.

Для питания каждого канала имеется отдельный блок питания, в данном случае сетевые тороидальные трансформаторы на 1000 ватт каждый.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ

9.1.3 Усилители мощности низкой частоты

Усилителем мощности называется усилитель, в котором выходная мощность усиленного сигнала сравнима с мощностью, подводимой к выходной цепи усилителя от источника питания.

Обычно в усилителе мощности амплитуды выходных напряжений и токов сравнимы с предельно допустимыми значениями, а выходная мощность сравнима с предельно допустимой мощностью, рассеиваемой прибором. В таком режиме, например, обычно работает выходной каскад усилителя звуковых частот в радиовещательных приемниках.

В отличие от усилителей напряжения и тока к усилителям мощности предъявляются требования получения большой мощности на нагрузке при высоком коэффициенте полезного действия. Выполнение этих требований сопряжено с использованием больших, предельно допустимых токов и напряжений, но при этом нельзя допустить искажений формы выходного сигнала. Простейший усилитель мощности низкой частоты строится по той же схеме, что и усилитель слабого сигнала. Например, обычный резистивный каскад на транзисторе с ОЭ также может быть использован и в качестве усилителя мощности.

Простой вывод основных соотношений для усилителя мощности основывается на использовании идеализированных характеристик транзистора. Активный элемент усилителя характеризуется предельно допустимыми значениями мощности, напряжения и тока в выходной цепи. Для транзистора с ОЭ это . Так как , то на семействе выходных характеристик транзистора можно отметить предельно допустимые режимы. На рис.6 показаны выходные характеристики транзистора с ОЭ, линия допустимой мощности , ограниченная допустимыми значениями тока и напряжения..

Рис.6

Область, ограниченная этими линиями (одинарная штриховка), позволяет использовать транзистор без выхода его из строя. Обычно максимальные мгновенные значения выходных токов и напряжений ограничивают до величин: .

На рис.6 область, ограниченная максимальными режимами, показана двойной штриховкой.

Для упрощения анализа усилителя мощности правомерно применение идеализации BAX транзистора в виде кусочно-ломаной аппроксимации.

В широкополосных усилителях мощности низкой частоты, использующих в каскаде один транзистор, используется для усиления только режим усиления класса “А” ( q = 180 0), позволяющий работать без нелинейных искажений сигнала. Напряжение питания Ек выбирается равным максимальному значению коллекторного напряжения, а сопротивление нагрузки Rк=Eк/iк,max. На рис.7 показаны осциллограммы напряжений и токов, действующих в схеме резистивного каскада.

Рис.7

Коэффициент полезного действия электронного усилителя определяется как отношение полезной выходной мощности к мощности, затрачиваемой источником питания. Определим максимально возможный КПД усилителя мощности, работающего в режиме класса А.

Выходная полезная мощность в случае усиления гармонического сигнала равна:

,

где Uм,кэ, Iм,к –амплитуды напряжения и тока. Мощность, затрачиваемая источником питания, определяется произведением напряжения Ек и постоянной составляющей тока Iк,o, протекающего в коллекторной цепи:

Таким образом, КПД равен:

Величина называется коэффициентом использования напряжения источника питания; величина отражает отношение амплитуды первой гармоники коллекторного тока к величине постоянной составляющей. Для получения высокого КПД следует увеличивать и . Максимальный КПД (100%) получается при .

Из рис.7 видно, что при максимальном использовании линейного участка ДПХ , следовательно, , и, таким образом, при выбранной идеализации в режиме класса “А” имеем

В реальных усилителях мощности линейный участок ДПХ ограничен нелинейностями сверху и снизу, поэтому реальный .

Увеличения КПД в режиме класса “А” можно добиться, увеличив , например, увеличив амплитуду напряжения на выходе за счет использования трансформаторного включения нагрузки; схема такого усилителя мощности показана на рис. 8.

Рис. 8.

В этом случае постоянный коллекторный ток протекает только через первичную обмотку трансформатора, имеющую сопротивление для постоянного тока (омическое сопротивление первичной обмотки) очень малое по сравнению с сопротивлением трансформатора для переменного тока. Линия нагрузки для постоянного тока определяется здесь соотношением: .

Так как , где n – коэффициент трансформации, то линия нагрузки в области допустимых значений идет почти вертикально (см рис.9). Выбираем рабочую точку на уровне ik,max/2.

Рис.9

Для определения амплитуд тока и напряжения построим через точку А линию нагрузки по переменному току (ЛН~), угол наклона которой определяется сопротивлением Rк. В этом случае максимальная амплитуда напряжения на коллекторе может в идеале принять значение, равное Ек, т.е. коэффициент использования напряжения источника питания , и максимальный КПД при данной идеализации

Дальнейшее увеличение КПД возможно лишь за счет увеличения , что предполагает нелинейный режим работы транзистора с заходом в область отсечки тока. Из-за широкополосности нагрузки в этом случае нельзя избавиться от высших гармонических составляющих тока и, следовательно, от нелинейных искажений формы выходного сигнала.

Одним из способов построения усилителей мощности низкой частоты с высоким КПД являются двухтактные схемы (один из вариантов показан на рис.10), в которых транзисторы работают с углом отсечки q = 900 в противофазе.

Рис.10

Так как выходное напряжение определяется разностью токов каждого транзистора, то в нагрузке будет выделяться практически гармоническое напряжение (при гармоническом сигнале на входе). Это проиллюстрировано графиками рис.11.

Рис.11

Хорошее симметрирование схемы позволяет исключить из выходного напряжения все четные гармоники тока. У реальных усилителей из-за нижнего нелинейного участка ДПХ приходится проводить дополнительные регулировки смещений транзисторов.

Амплитуда первой гармоники и постоянная составляющая коллекторного тока определяются здесь как:

Для угла отсечки 90о. Таким образом, максимальный КПД каждого плеча схемы равен

Важным свойством усилителей мощности низкой частоты является их широкополосность, требующая применения резистора или широкополосного трансформатора в коллекторной цепи. Это приводит к тому, что на выходе при усилении больших сигналов могут иметь место нелинейные искажения, обусловленные появлением высших гармонических составляющих сигнала. Нелинейные искажения принято оценивать коэффициентом гармоник, который равен отношению среднеквадратического напряжения суммы всех гармоник, начиная со второй, к среднеквадратическому напряжению первой гармоники, когда на вход усилителя подается гармонический сигнал. Так как среднеквадратические значения пропорциональны амплитудам, коэффициент гармоник (или коэфициент нелинейных искажений — КНИ) равен:

Обычно коэффициент гармоник выражают в процентах и не допускают, чтобы он превышал 5-10%, причем при высококачественном усилении звуковых колебаний он не должен превышать 1 – 1,5 %.

Применяют и безтрансформаторные двухтактные схемы усилителей мощности низкой частоты. В этом случае должно быть использовано либо два источника питания, либо транзисторы разной проводимости . На рис.12 показаны примеры такого усилителя.

Рис.12

Главный недостаток схем бестрансформаторных усилителей заключается в трудности подбора двух транзисторов (особенно при использовании транзисторов разной полярности) с характеристиками, близкими на всем диапазоне значений выходного сигнала. Это приводит к значительному усложнению схемы. Многие усилители в микросхемном исполнении, в том числе и операционные, имеют достаточно сложные схемные реализации выходных каскадов.

Добавить комментарий

Закрыть меню