Меню

Гибридный каскад усилителей мощности

Гибридный усилитель звука

Гибридный усилитель звука-1

Гибридный усилитель звука без ООС

Гибридный усилитель звука, который показан на схеме ниже многими меломанами считается одним из лучших аппаратов такого типа вобравший в себя все самое лучшее, что может максимально предоставить ламповый и транзисторный УМЗЧ. Его звучание похоже на двухтактный аппарат выполненный на триодах, но басы намного насыщеннее, быстрее, четче и солиднее. Средняя полоса прозрачная с ярко выраженными деталями, верхние частоты без всяких примесей, которыми грешат транзисторные приборы. Я уже давно подумывал взяться за сборку усилителя мощности с высоким классом. Перебрав различные варианты схем, коих великое множество в интернете, но большее внимание привлекла именно вот эта принципиальная схема.

Гибридный усилитель звука-2

В общем как основа, такое схематическое решение мне абсолютно подходило, тем не менее позднее, по ходу настройки возникла необходимость ее немного модернизировать. Схема то прекрасная, но не хватало там защитных функций. Поэтому я в первую очередь добавил защиту, обеспечивающей мягкий запуск усилителя при включении сетевого напряжения. Усовершенствовал функцию выполняющей автоматическое смещение напряжения на транзисторах MOSFET IRFP140 и IRFP9140. В изначальной авторской разработке, напряжение с выхода ламп значительно терялось в схеме смещения обладающей малым внутренним сопротивлением. Только после того, как я увеличил ее общее сопротивление порядка до нескольких сот кОм, то размах амплитуды на выходе возрос до 30v.

В конечном итоге гибридный усилитель обеспечивает выходную мощность до 200 Вт на каждый канал, при работе на нагрузку 4 Ом. Исходя из того, что выходной каскад аппарата работает в классе А, я заранее предусмотрел установку теплоотводов под полевые транзисторы, а для охлаждения радиаторов дополнительно еще вентилятор. По техническим и звуковым параметрам эта схема очень схожа с известным гибридным усилителем мощности Magnat RV3. Существенное отличие этого усилителя от Магната, это то, что в выходных каскадах последнего реализованы кремневые биполярные транзисторы, а в этом оконечный каскад работает на полевых транзисторах. Именно применение MOSFET-транзисторов исключило необходимость установки дополнительных каналов согласования, исключительно только конденсаторы в качестве переходных элементов.

Говоря об устройствах такого типа как лампово-транзисторный усилитель, стоит отметить, что основная цель в получении высокой мощности на выходе, не в угоду громкости в динамиках, а для воспроизведения качественного, естественного звука.

Также стоить отметить еще одну конструктивную особенность устройства. Что бы обеспечить питающим напряжением ламповый модуль усилителя был использован импульсный блок питания имеющий постоянное выходное напряжение 6,3v и 270v, вследствие чего удалось максимально убрать фон низкой частоты и кардинально снизить уровень шума.

Гибридный усилитель звука-3

Важное замечание! Представленная здесь схема, как было сказано выше, использовалась как основа. Поэтому у каждого кто возможно планирует ее повторить, есть возможности усовершенствовать ее по своему. Еще хочу добавить, что в процессе тестирования решил полностью убрать каскад установленный между конденсаторами и полевыми транзисторами. На данный момент установлен каскад, задающий смещение на затворах. Основными элементами этого каскада являются переменные, много оборотные резисторы, а также стабилитроны, возможно нужно будет заменить постоянные стабилизаторы на регулируемые.

Источник

Гибридный линейный усилитель мощности

В коротковолновых трансиверах передающий тракт обычно содержит мощный оконечный усилитель на электровакуумной радиолампе и предварительный усилитель на транзисторах. При этом, для согласования предварительного усилителя с оконечным, применяют резонансные цепи. Подобные же цепи включают и между предварительным усилителем и последним смесителем передающего тракта.

Такое построение передающего тракта трансивера нельзя считать оптимальным. Применение двух переключаемых резонансных контуров на входе и выходе предварительного усилителя усложняет устройство. Кроме того, включение коллектора мощного транзистора в цепь резонансного контура может принести к появлению нелинейных искажений, обусловленных большой нелинейностью емкости коллекторного перехода транзистора.

На рисунке приведена схема гибридного усилителя мощности, в выходном каскаде которого используется каскодное соединение биполярного транзистора VT4, включенного по схеме с общим эмиттером, и лампы VL1, включенной по схеме с общей сеткой.

Читайте также:  С2000 кдл потребляемая мощность контроллером

Такое построение не только позволило хорошо согласовать низкое выходное сопротивление мощного транзистора со входом лампы, но и обеспечило исключительную линейность амплитудно-частотной характеристики каскада.

Другим важным преимуществом является то, что в лампе оказались «заземленными» три электрода — первая и вторая сетки и лучеобразующие пластины. Проходная емкость лампы стала пренебрежимо малой, вследствие чего отпала необходимость в ее нейтрализации.

Для повышения входного сопротивления оконечного каскада на его входе включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. Поскольку эмиттер этого транзистора непосредственно соединен с базой транзистора VТ4, то ток покоя выходного каскада можно регулировать подстроечным резистором R20, включенным в цепь базы VТ3.

Для повышения линейности и температурной стабильности усилителя каскодный каскад охвачен последовательной отрицательной обратной связью через два параллельно включенных резистора R23 и R25. При токе покоя 25 мА, анодном напряжении 600 В и мощности сигнала на входе эмиттерного повторителя 8. 10 мВт усилитель отдает мощность не менее 130 Вт на всех КВ диапазонах. При этом постоянная составляющая анодного тока равна 330 мА. Интермодуляционные искажения третьего и пятого порядка при выходной мощности 140 Вт не превышают —37 дБ.

В усилителе предусмотрена защита транзистора VТ4 от пробоя при неисправностях лампы, а также во время переходных процессов при ее разогреве. Для этого коллектор транзистора VТ4 через диоды VD2, VD3 подключен к стабилитрону VD4 с напряжением стабилизации 50 В. При нормальной работе усилителя диоды VD2, VD3 закрыты, поскольку напряжение на коллекторе VT4 не превышает 35 В. Если по какой-либо причине мгновенное напряжение на коллекторе превысит 50 В, диоды VD2, VD3 откроются и он окажется зашунтирован-ным низким дифференциальным сопротивлением стабилитрона VD4.

Входное сопротивление каскодного каскада (со входа эмиттерного повторителя) практически активно, мало зависит от частоты и близко к 400 Ом. Чтобы получить выходную мощность 130 Вт, достаточно иметь на входе эмиттерного повторителя ВЧ сигнал напряжением 1,8 В. Такой уровень вполне может обеспечить смеситель на транзисторах. (Если в трансивере последний смеситель передающего тракта выполнен на диодах, то мощность ВЧ сигнала на выходе смесителя не превышает, как правило, 0,05. 0,1 мВт).

Для повышения коэффициента усиления на входе эмиттерного повторителя включен двухкаскадный широкополосный усилитель на транзисторах VT1 и VТ2. Входное сопротивление усилителя около 200 Ом, что хорошо согласуется с выходным сопротивлением обычных диодных смесителей. Коэффициент усиления в интервале частот 1. 30 МГц практически постоянен и равен 26 дБ. Для получения выходной мощности 130 Вт на вход предварительного усилителя достаточно подать сигнал мощностью 0,05 мВт, т. е. усилитель можно включить непосредственно на выходе диодного смесителя передающего тракта КВ трансивера.

Когда на входе нет РЧ сигнала, усилитель потребляет ток около 40 мА от источника напряжением +15В и 25 мА от источника +600 В. Поэтому выгодно в режиме приема усилитель «закрывать». Для этой цели к цепям питания баз трех транзисторов VT1-VT3 подключены выходы инверторов D1.1 -DD1.3. В режиме приема на их входы подают логическую 1. При этом потенциал на выходах инверторов ниже напряжения открывания кремниевых транзисторов, вследствие чего все каскады усилителя закрыты. В режиме передачи на входы инверторов подают низкий логический уровень. Потенциал на выходах элементов DD1.1- DD1.3 становится высоким, и усилитель открывается.

Эквивалентное сопротивление выходного каскада усилителя около 900 Ом. Расчетные значения реактивных элементов П-контура для согласования усилителя с антенной приведены в таблице.

Значение элементов П-контура

Рабочая частота, МГц Емкость первого конденсатора. пф Индуктивность, мкГн Емкость второго конденсатора, пф
Rн=50 Ом Rн=75 Ом Rн=50 Ом Rн=75 Ом Rн=50 Ом Rн=75 Ом
1.85
3,6
7.05
14.15
21,2
28,5
4033
2073
1058
527
352
262
3433
1764
901
449
300
223
2.8
1,4
0,73
0,36
0,24
0.18
2.8
1,4
0,73
0,36
0,24
0.18
13765
7074
3612
1800
1201
894
9177
4716
2408
1200
801
596
Читайте также:  Сечение кабеля по мощности таблица 380 медь для электродвигателя 11 квт

Паспортное значение допустимой мощности рассеивания на аноде лампы 6П45С равно 35 Вт. В данном усилителе при анодном токе 330 мА на аноде лампы рассеивается мощность около 70 Вт. Однако это не снижает заметно надежность лампы, поскольку мощность рассеивания достигает 70 Вт только на пиках огибающей SSB сигнала или во время телеграфных посылок. Средняя рассеиваемая мощность обычно не превышает допустимого значения.

Конструктивно лампа 6П45С и элементы согласующего П-контура размещены в экранированном отсеке, выводы из которого сделаны посредством проходных конденсаторов КТП. Для улучшения охлаждения лампы верхняя и нижняя крышки должны быть перфорированы. Следует отметить, что лампа лучше охлаждается при её горизонтальном положении. Транзисторы VT1 и VT3 размещены в непосредственной близости к панели лампы и закреплены на шасси так, чтобы обеспечивался хороший теплоотвод. Остальные элементы усилителя могут быть размещены на печатных платах трансивера.

Дроссель L6 выполнен на цилиндрическом диэлектрическом каркасе диаметром 14 мм и содержит 270 витков провода ПЭВ 0,33, намотанных виток к витку.

Дроссель L7 содержит 3 витка провода ПЭВ 0,11 , размещенных на резисторе R21. При правильном монтаже усилитель не требует настройки, единственная необходимая регулировка это установка тока покоя выходного каскада подстроечным резистором R20.

none Опубликована: 1999 г. 0
Вознаградить Я собрал 0 0

Источник



Гибридный каскад усилителей мощности

Гибридные усилители звука, в которых используются лампы и полевые транзисторы, имеют ряд преимуществ по сравнению с чисто микросхемным или транзисторным УНЧ. Тут за счёт использования радиолампы, достигается отличное усиление сигнала, который можно сразу подавать на раскачку мощных выходных полевых транзисторов. Таким образом, мы имеем всего 2 каскада усиления, в то время как если брать предусилитель с операционником, то звук внутри микросхемы пройдёт по десятку каскадов, наполнившись пусть небольшими, но искажениями. Так что разрешите представить вам, уважаемые посетители сайта «Электроника», проект нового гибридного УМЗЧ.

Усилитель

Схема электрическая гибридного усилителя

Первый каскад усилителя построен на двойном триоде по схеме SRPP с целью уменьшения собственной нелинейности и увеличения нагрузочной способности. Нижняя по схеме половинка лампы занимается усилением сигнала, а верхняя – играет роль динамической нагрузки. Положительные особенности такого включения – это высокий коэффициент усиления и низкое выходное сопротивление каскада. Анодное напряжение выбрано равным 150-180 В.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ - печатная плата

Однотактный выходной каскад построен на полевом транзисторе по схеме мощного истокового повторителя, нагруженного на генератор стабильного тока на транзистор той же структуры. Входной сигнал с лампы через межкаскадный конденсатор поступает во входную цепь усилительного транзистора, обеспечивая хорошие технические характеристики, особенно если учесть, что усилитель не охвачен ООС.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ - сборка схемы

Интегратор собран на операционном усилителе ОРА134 (можно применять к140уд6), что обеспечивает автоматическое удержание нулевого потенциала на выходе усилителя. Кроме того, интегратор имеет эквивалентную частоту среза 3 Гц на инфранизких частотах, что благоприятно сказывается на демпфирование акустических систем.

Схема БП гибридного усилителя

Блок питания – 300 Ватный тороидальный трансформатор снят с галогеновой люстры, с двумя обмотками по 12 В 6,5 А , к которым домотано по 4 витка того же провода, намотана анодная 140 В 200 мА и обмотка накальная 6,36 В 0,7 А. Количество витков подбирал экспериментально, намотав 10 витков измерил напряжение подсчитав сколько нужно витков на Вольт. В качестве межслойной изоляции использовал фторопластовую ленту ФУМ, закрепленную скотчем. Диодные мосты взяты с запасом для зарядки выпрямительных конденсаторов. Монтаж навесной. Все поместилось в корпус компьютерного БП.

Трансформатор в ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Электронный фильтр с умножением емкости, размещён на основной плате УНЧ. Емкость в базе умножается на h21э составного транзистора. Из-за того что транзисторы биполярные, пришлось в базу городить многозвенную фильтрующую RC цепочку. Резистор 12 кОм шунтирующий последний конденсатор этой цепочки задает падение напряжения на транзисторе, предотвращая его насыщение. При подаче питания, напряжение плавно нарастает по мере заряда базовых конденсаторов, тем самым обеспечивая плавный выход в режим всего УНЧ. Транзисторы можно заменить на составные TIP142 и TIP147 которые уже имеют на борту диод это упростит немножко схему.

Читайте также:  Мощность тела движущего по

Защита колонок

Схема защиты АС усилителя

Задержка включения и защита от постоянного тока АС — Универсальная защита акустических систем от постоянного напряжения, щелчков и выбросов при включении питания, инфранизких частот. При появлении на выходе УНЧ постоянного напряжении любой полярности более 1,5 В открывается соответствующий ключ, что закроет полевой транзистор и реле разомкнет цепь АС. Защита обеспечивает задержку подключения акустических систем при включении питания (на время 5 с), тем самым предотвращается проникновение в акустическую систему помех, вызванных переходными процессами в усилителе.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ своими руками

Настройка усилителя

Настройка сводится к установке нулевого потенциала подстроечным резистором коррекции интегратора при снятых лампах и заданием необходимого максимального тока 2,5 А, в токозадающей цепи при положении аттенюатора наименьшего сопротивления.

 галетном переключателе 10П4Н

Аттенюатор сконструирован на галетном переключателе 10П4Н, состоит из 4-х галет на 11 положений с широким лепестком ротора для безразрывного переключения сигнала. Одним из важных параметров регуляторов громкости является согласование секции правого и левого канала, так как этим явлением обусловлены пространственные характеристики всего усилителя. Регулятор громкости состоит из делителя многозвеньевой цепи из одиннадцати резисторов.

Аттенюатор громкости на галетном переключателе 10П4Н

Резисторы подбирались методом подбора одинаковых сопротивлений из десятка по каждому номиналу. Две остальные галеты переключателя используются для изменения тока выходных транзисторов по отношению к амплитуде выхода аттенюатора громкости. Делитель намотан нихромом диаметром 0,5 мм., скрученным в двое на оправке 6 мм. и припаян к контактам галеты каждым третьим витком так чтоб между соседними контактами сопротивление составляло 0,15 Ом.

Технологические особенности

Электронный фильтр, усилитель, защита акустики — сделаны на плате из одностороннего текстолита лазерно-утюжным способом. Плата выполнена отдельными блоками для настройки и проверки индивидуально каждой схемы. Полевые транзисторы впаяны со стороны дорожек и прижаты через слюдяные прокладки алюминиевой пластиной к корпусу из радиаторов 4 м2, на полной мощности греются до 60-75 0с.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ в корпусе

При подаче питания, лампа прогреваясь через межкаскадный влияет на полевой транзистор тем самым смещая ноль, схема защиты не подключает АС до выхода в режим лампы 30-40 секунд. Если резко крутнуть ручку аттенюатора, действие вызовет появление инфранизких частот и сработает защита на 5 секунд. При значительным увеличении тока подстрочным резистором могут возникнуть искажения на высоких частотах, лучше уменьшить токовый резистор до 0,25 – 0,28 Ома. Межкаскадный конденсатор нужно выбрать по лучше чтобы не испортить всю картину звука.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ на лампах и транзисторах

УНЧ получился отличный, слушаю больше месяца. Выходной каскад в точности повторяет усиленный входной сигнал от 10 Гц почти до 1 МГц, проверял генератором без ламп сигналами – меандр, пила, синусоида, комплексными шумами. Лампа придает звуку характерною окраску, которая в свою очередь хорошо восприниматься слушателем. Классический завал меандра на частоте 50000 Гц характерная черта каскадов построенных на лампах. Это есть, мягкое и незаметное ограничение амплитуды звукового сигнала на динамических всплесках, своего рода улучшайзер.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

P.S. Кому хочется точной передачи сигнала можно удалить лампу, а интегратор использовать еще как предварительный усилитель, добавив в схему два резистора, но тогда надо качественные ОУ, а они дороговаты. Все необходимые файлы и даташиты на используемые радиоэлементы — в общем архиве .

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ - задняя часть

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКА

Есть ещё мысль попробовать генератор тока на операционнике подвязав его сдвоенным резистором с регулятором громкости, чтобы плавно регулировать ток в зависимости от мощности. В общем проекту есть куда развиваться, с вами был О.Сененко.

Автор: https://elwo.ru

Вас может заинтересовать:

Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.

При перепечатке материалов ссылка на первоисточник обязательна.

Источник