0jihad0 (0jihad0) wrote,
0jihad0
0jihad0

Category:

Усилитель мощности с двухпетлевой обратной связью

Для построения высоколинейного УНЧ на современной элементной базе достаточно соблюсти 3 основных условия: Высокое напряжение питания. Большой ток покоя. Несколько транзисторов в параллель на выходе. Схемное решение не принципиально. Стандартный трёхкаскадный усилитель при этом может демонстрировать образцовую линейность и отлично обогревать помещение. На том стоит весь топ хай-фай. Его же копирует подавляющая часть любительских конструкций, это просто, и выглядит эффектно для обывателя. Здесь ничего подобного не применяется.
Другой способ  – въебать тяжёлой артиллерией глубокой обратной связи, но в отличие от гигантских трансформаторов, радиаторов и емкостей - не звучит. То что надо. Однако встречаются и причудливые комбинации двух способов, бессмысленные и нелепые мутанты.



Сперва был сконструирован обычный трёхкаскадный усилитель с относительно неплохими параметрами
https://0jihad0.livejournal.com/30011.html
После сравнения, работы над ним были немедленно свёрнуты.

Эксперимент показал, что наиболее стабильно работают схемы с двухпетлевой обратной связью, не даром такая применялась в промышленных конструкциях, в частности в УНЧ «Бриг», «Барк», «Корвет». Пригодность к серийному производству лучший аргумент в пользу схемы. Она была взята за основу.

На макете опробовано множество возможных топологий и найдена оптимальная. Усложнения схемы (в частности симметрия) приводят лишь к ухудшению параметров, это усложнения ради усложнения. Достаточно близкую к оптимальной предложил Зуев в Радио 11/84 «Усилитель с многопетлевой обратной связью», решения оттуда тоже пригодились.

Большая в архиве
высококачественный усилитель схема, усилитель Зуева

Суть двухпетлевой ОС: вместо выходного повторителя, обычно дарлигтона, включается полноценный усилитель со 100% ОС. Линейность этого усилителя может быть на порядок лучше повторителя дарлингтона (преобладающего источника искажений в УНЧ). Но он менее широкополосен, т.к. ему необходима собственная коррекция. В реальной схеме коэф. усиления выходного усилителя не единичный, и полоса рабочих частот снижается пропорционально усилению.

Хоть это и УМ предназначенный для работы с штатным ПУ
https://0jihad0.livejournal.com/27324.html
он имеет собственный регулятор усиления на резисторе с логарифмической характеристикой (импорт группа А). В таком случае выходные сопротивления цепей подключённых к обоим входам ОУ не равны, как и падения напряжения на них, возникает ошибка слежения. Если вход на полевых транзисторах это не существенно благодаря ничтожным входным токам, но лучше эти сопротивления по возможности выровнять и уменьшить. Низкое входное сопротивление способствует снижению шумов и наводок. Оно устанавливается около 2К подстроечными сопротивлениями.

Если в источнике сигнала разделительный конденсатор имеет малую ёмкость (что встречал только в советской технике) - образуется ФНЧ в звуковом диапазоне, в этом случае входное сопротивление следует увеличить.

Разъёмы и регулятор монтируются на отдельной плате.



Параметры усилителя в основном определяются характеристиками ОУ. Решающим является усиление в звуковом диапазоне. КР544УД2А даёт усиление 55Дб на 10Кгц. Спад АЧХ типового ОУ составляет около 20Дб на декаду, потому желательно выбирать ОУ с частотой единичного усиления от 10 МГц. Аудиотихоходки TL071 (4 МГц) дают в несколько раз худшую линейность, но можно применять и их если дело совсем худо.

NE5532 показывающие отличный результат в моделях, на макете показали чудовищный, как и имеющиеся ОРА2134, JRC4580. Похоже подделки. Купить оригинальные ОУ больше возможности не будет, поголовье любителей китайчины не думает убывать. Применение бракованных отечественных компонентов снова актуально.

Удивительно, но даже железный 544УД2 до сих пор выпускается и продаётся, вот справочный листок:https://yadi.sk/i/QuoSSZ8gOtjv6A
Заменить КР544УД2 можно на КР574УД1(без стандартной коррекции). Он даёт почти такие же параметры, но запас устойчивости меньше.

Смещение выхода с 544 – 20 мВ, дрейф 0.5 мВ. Его можно сбалансировать RV11 но это потеря времени, оно никак не ухудшает ничего.

высококачественный усилитель

Выходная часть усилителя имеет Ку=4 (1+R20/R5), и не может похвастаться хорошими частотными характеристиками, потому усиление скоростных ОУ нужно снижать введением местной частотнозависимой ОС С3R3, она же уменьшит сдвиг фазы вносимый ОУ. Для медленных ОУ цепочка не является оптимальной.

Коррекция выходного усилителя с помощью С28 формирует низкий второй полюс на общей АЧХ на частоте несколько сотен килогерц. Но если ослабить коррекцию, возникнут выбросы при ограничении вых. напряжения, возможна потеря устойчивости выходного усилителя. Этим обусловлена большая ёмкость С28.

Во время фронта сигнала С28 заряжается через генератор тока 5 мА на Q4. Перезаряд на спаде происходит через Q1, который может выдать ток до 30 мА, но для работы в линейном режиме во всём диапазоне частот, его ток покоя должен быть близок к 5 мА. Это полностью устранит пики на переходной характеристике.

D1D2 - стандартная защита от насыщения усилителя напряжения. При насыщении значительно ухудшаются частотные свойства Q3, в результате возможна генерация и сквозной ВЧ ток через выходной каскад. Не стоит на них экономить, это работает.

высококачественный усилитель схема

Усилитель в целом сохраняет устойчивость при изменении номинала любого конденсатора коррекции в несколько раз, и может работать с единичным усилением (с 544УД2).
УНЧ слабо чувствителен к режимам и типам компонентов в выходном усилителе. Те же параметры были получены с КТ805/837 на выходе без всякого подбора, что очень кстати в сегодняшних реалиях.

Термостабилизация осуществляется Q5Q6 закреплёнными непосредственно на выходных транзисторах для уменьшения тепловой инерции. Генератор смещения задаёт ток покоя без перекомпенсации и колебательного процесса. Ток покоя опасный для выходных транзисторов выставить невозможно.
Так как выходные транзисторы присоединены длинными проводами, в базы установлены резисторы для исключения генерации.

высококачественный усилитель схема

Задержка включения отсутствует. Традиционное реле на выходе отсутствует. Окисленный контакт даёт нелинейность на порядки большую, чем собственная усилителя, и её невозможно оперативно контролировать. Это обычная проблема советских усилителей с РЭС6 РЭС22 на выходе. Китайчине доверия не больше.
Если предполагается делать задержку закорачиванием усилителя напряжения на землю, нужно сделать ограничение его тока, зашунтировав R6 двумя включёнными последовательно диодами.

Триггерная защита отключает питание. При превышении тока Q13 включит оптрон, который включит тиристор отключающий всё остальное. При указанных номиналах защита настроена на 8Ом. Токоизмерительные R13R14 на 0.2Ом только по тому, что у меня такие есть, во всех остальных случаях целесообразны 0.1Ом.

Защита от постоянного напряжения - двухпороговый компаратор на U3. Он же является защитой от перекоса напряжения 15В питающего ОУ.
На радиаторах установлены термопредохранители на 80 град.
Если не сработает ничего - в цепи акустических систем предусмотрены предохранители (под пайку), обвязанные ОС, чтобы без песочка в верхней середине.



Выпрямители раздельные для каждого канала для построения глубокой сцены. Без сцены никуда. Ёмкости всего 4700, очевидно, что нижний регистр провален, говоря профессиональным языком – подсерает на басовых паритях.

Для индикации выходного напряжения установлены стрелочные индикаторы. Не любитель стилизации под ретро, но на рынке продавались новые. Я их зачем-то купил, и поставил.



Динамический диапазон магнитофонных индикаторов всего 20Дб, и они сюда не годятся. Для усилителя нужны на 60, или хотя бы на 40Дб, иначе будут работать только на большой мощности. Приобрести такие невозможно. Для этих сначала была разработана простейшая схема АРУ, но в этом случае показания теряют всякую информативность, потому решил от неё отказаться.




Сборка-наладка производится в следующем порядке:
Сначала собирается и проверяется питание и защиты. Двухпороговый компаратор должен сработать при нулевом сопротивлении RV5. Если срабатывает при включении - проверить С14.

Токовая защита проверяется подачей напряжения от пальчиковой батарейки между эмиттером Q13 и R25.

Далее собирается УНЧ без выходных транзисторов и включается. На выходе должно быть не более нескольких десятков милливольт пост. смещения. Резистором RV3 устанавливается падение напряжения 0.5 В на R10 и R12. Если они сгорели – не правильно подключены Q5Q6. Если подозрительно греются, и плохо пахнут – возбуждение. Если нет - подаётся синусоида 1кГц. На ХХ не должно быть никаких искажений, генерации. Ничего не сгорело – удача, монтаж выполнен правильно, тогда подключаются выходные транзисторы, устанавливается ток покоя 20 мА.

Стрелочные индикаторы индицируют среднее значение, и настраиваются по шумовому сигналу, средний уровень которого на 10 дБ ниже пикового. Если настроить по синусоиде, которая равна пиковому значению, показания будут соответственно занижены. 0дБ соответствует такой уровень, при котором становятся заметны искажения.

При 18В неискаженной синусоиды на выходе, напряжение белого шума будет около 5.6В. Таким образом, номинальная мощность на 8 Ом по ГОСТ составит 18*18/8=40 Вт, мощность же на звуковом сигнале при пик-факторе 10дБ 5,6*5,6/8=4Вт.

высококачественный усилитель

Испытания запишу отдельным постом иначе ЖЖ всё потеряет.
https://0jihad0.livejournal.com/28731.html

Что внутри https://0jihad0.livejournal.com/29104.html

Ориентировочные технические характеристики:

Uвых. макс. (THD - 0.01%, Uпит.-31В) - 18В rms
Полоса пропускания (-3Дб) - 300КГц
Эмоциональность (4Ом) – удовлетворительная
Ку. - 20 раз
Сцена (4Ом) – довольно глубокая, слегка упрощённая.
THD ( Uвых.-6В, 4Ом, 1КГц, Ток покоя 20мА) - 0,001%
IMD (4Ом, 250Гц+8Кгц 1/4) - 0,002%
Звук(20Гц-20Кгц) – холодный

Архив: https://yadi.sk/d/iLrxHMqglLtrKw

схема высококачественного усилителя. усилитель Зуева






Tags: звук
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments