Ю. Солнцев.   Высококачественный усилитель мощности. Часть 1.

Качество усилителей мощности ЗЧ оценивают обычно несколькими основными, наиболее важными параметрами: номинальным диапазоном частот (как правило, по уровню -3 дБ), коэффициентом гармоник и скоростью нарастания выходного напряжения. Значительно реже пользуются коэффициентом интермодуляционных искажений, выходным сопротивлением и т. п. характеристиками.

Считается, что набор указанных параметров достаточно полно характеризует качество усилителей мощности. Что касается норм на эти параметры, то здесь в последнее время наметились два основных направления. Сторонники одного из них считают, что необходимо совершенствовать аппаратуру практически беспредельно, и создают, исходя из этого, ультралинейные усилители с коэффициентом гармоник порядка десятитысячных долей процента, усилители со скоростью нарастания выходного напряжения несколько сотен вольт в микросекунду. Сторонники другого направления вполне резонно отмечают, что качество звучания зависит от характеристик всех звеньев звуковоспроизводящего тракта и определяется тем из них, которое имеет наихудшие параметры [1]. Исходя из этой предпосылки, они считают допустимым коэффициент гармонник 0,3...1 %, а скорость нарастания выходного напряжения либо вовсе не нормируют, либо ограничивают ее сравнительно невысоким значением 1...2 В/мкс. Основанием для таких норм являются стандартизированные параметры основных источников сигнала - проигрывателей и магнитофонов. Известно, например, что даже студийные магнитофоны могут иметь коэффициент гармоник до 1...2 % [1]. Практика работы со звуковоспроизводящими установками показывает, что усилители с примерно одинаковыми параметрами (полосой рабочих частот, коэффициентом гармоник, скоростью нарастания выходного напряжения) при субъективной оценке «звучат» по-разному (естественно, при использовании одних и тех же источников сигнала и акустических систем). В некоторых случаях разницу в звучании обусловливают такие параметры, как коэффициент демпфирования динамический диапазон и т. п., в других - «микронелинейность» амплитудной характеристики, вызванная, например, самовозбуждением на высоких частотах [2]. Во многих случаях разница в звучании не находит удовлетворительного однозначного объяснения и не подтверждается объективными измерениями. Из этого можно сделать, по крайней мере, два вывода:

- на качество звуковоспроизводящего тракта влияет один или несколько еще малоизученных параметров усилителя мощности, поэтому судить о его качестве можно только по результатам субъективной (обязательно квалифицированной!) экспертизы, сопоставляя звучание вновь разработанного усилителя со звучанием какого-либо хорошо изученного высококачественного, принятого за эталон;

- нет смысла беспредельно улучшать такие объективные показатели усилителя мощности, как полоса рабочих частот, скорость нарастания выходного напряжения и т. п. Эти параметры имеют вполне определенные пороговые значения, и дальнейшее их улучшение не влияет на субъективное восприятие фонограммы.

Каковы же пороговые значения основных параметров? Естественно, они зависят от характеристик акустической системы, источника сигнала и т. д. Оценим пороговые значения скорости нарастания выходного напряжения, коэффициента гармоник и рабочего диапазона частот для звуковоспроизводящего тракта, состоящего, например, из громкоговорителей 35АС-1 или им подобных, усилителя мощности и проигрывателя, реализующего характеристики грампластинок по ГОСТу 7893-72, или студийного магнитофона с параметрами, приведенными в [1]. Для нормальной работы указанных громкоговорителей усилитель должен развивать мощность не менее 50Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом. При такой мощности выходное напряжение Umax=14,14В, что соответствует амплитудному значению 20В. Будем считать, что спектр фонограммы, не спадая, простирается до частоты 20кГц, что представляется вполне достаточным. Следовательно, верхняя частота полосы пропускания сигнала максимальной амплитуды для рассматриваемого усилителя может быть принята равной 20кГц. (Мало сигнальная полоса пропускания усилителя при этом может быть значительно шире). Минимальную скорость нарастания выходного напряжения, обеспечивающую требуемую полосу пропускания сигнала максимальной амплитуды 20В можно определить как максимум производной от напряжения гармонического сигнала частотой 20кГц:

V_Umin = 2,5 В/мкс   прим. в последствии будет добавлена формула вычисления

При таком значении параметра VU выходное напряжение усилителя возрастает от нуля до максимальной амплитуды за 8 мкс. Для сравнения отметим, что в усилителе со скоростью нарастания выходного напряжения 100 В/мкс это время равно 0,2 мкс. Маловероятно, чтобы реальные источники сигналов (даже электронные синтезаторы!) могли сформировать музыкальные переходы с такими фронтами, и еще менее вероятно, чтобы громкоговорители их воспроизвели.

Сложнее оценить пороговое значение коэффициента гармоник, который, как уже отмечалось, у основных источников сигнала может достигать 1...1,5 %. Однако, по мнению автора, это не вполне достаточное основание считать допустимым для высококачественного усилителя мощности коэффициент гармоник 0,2...0,5 %. Более логично установить норму на этот параметр усилителя исходя из того, что все побочные компоненты выходного сигнала, обусловленные нелинейностью его амплитудной характеристики (т. е. нелинейные и интермодуляционные искажения) либо вовсе не должны восприниматься на слух, либо должны лежать ниже нижней границы динамического диапазона, на уровне собственных шумов (фона) усилителя. Очевидно, что в этом случае пороговое значение коэффициента гармоник усилителей высокого класса должно составлять примерно -70 дБ, т. е. около 0,03 %, что близко к норме, приведенной в [3].

Особо нужно подчеркнуть, что коэффициент гармоник высококачественного усилителя мощности не должен превышать порогового значения во всем диапазоне звуковых частот, т. е., по крайней мере, до частоты 20кГц.

Что касается малосигнальной полосы пропускания усилителя мощности, то ее влияние не столь существенно, как рассмотренных выше параметров. Действительно, задав полосу пропускания сигнала полной амплитуды, мы тем самым устанавливаем диапазон частот, за пределами которого начинается спад АЧХ при больших сигналах (или, иными словами, уменьшается максимальная амплитуда неискаженного сигнала). Однако спектр входного сигнала в этой области спадает достаточно быстро, поэтому сколько-нибудь заметные частотные искажения отсутствуют.

Уже отмечалось, что малые нелинейные искажения и высокая скорость нарастания выходного напряжения необходимы, но еще недостаточны для высококачественного звуковоспроизведения. Что же требуется еще?

В обычном усилителе мощности эффективность ООС, благодаря которой обеспечиваются высокие значения основных параметров, падает с ростом частоты. Графически это показано на рис. 1, где заштрихованная область характеризует эффективность ООС (граничные частоты полосы пропускания усилителя без ООС и с ООС обозначены соответственно f₁ и f₂). На высших частотах полосы пропускания и тем более за ее пределами параметры обычного усилителя мощности ухудшаются, в частности, возрастает уровень искажений. К тому же они в этой области частот значительно заметнее, так как хуже маскируются полезным сигналом (в реальных фонограммах вблизи границы полосы пропускания спектр сигнала спадает). В результате наблюдается явление, которое разные авторы называют по-разному (хриплость, призвуки, отсутствие прозрачности звучания, неестественное звучание и т. д.), но означает оно одно и то же: ухудшение звучания на высших частотах. Чтобы как-то поправить положение, часто просто поднимают уровень высших частот регулятором тембра. При этом амплитуда высокочастотных компонентов полезного сигнала увеличивается, а среднечастотных, которые порождают гармоники, лежащие вблизи верхней границы полосы пропускания, остается практически неизменной. В результате гармоники в области высших частот маскируются полезным сигналом и субъективно звучание высших частот улучшается. Гармоники высокочастотных компонентов усиленного сигнала лежат за пределами звукового диапазона, порождаемые ими интермодуляционные продукты хорошо маскируются более мощными среднечастотными составляющими сигнала, поэтому подъем усиления на высших частотах дает эффект улучшений качества звуковоспроизведения. В высококачественном усилителе уровень гармоник меньше, и они могут маскироваться без подъема АЧХ в области высших частот. Сказанное объясняет тот факт, что одинаковое, субъективно сбалансированное по тембру звучание в разных усилителях получается при различных положениях регуляторов тембра.

Очевидно, что для снижения уровня искажений на высших частотах необходимо увеличивать либо частоту f1, что чревато потерей устойчивости, либо общую глубину ООС, что, в свою очередь, может вызвать динамические искажения.

Однако существуют способы снижения искажений на высших частотах, не связанные с использованием ООС. Один из них, получивший название «feedforward error correction» (коррекция искажений с использованием прямой связи), применен в промышленном усилителе «Квод 405» [4]. Этот способ снижения искажений подробно описан в [5], здесь же отметим только, что его схемная реализация, проста, а эффект компенсации искажений на высших частотах хорошо выражен.

Несомненно, что на качество звуковоспроизведения влияет форма ФЧХ тракта. В диапазоне звуковых частот ФЧХ должна быть линейной, ее форма не должна зависеть от амплитуды входного сигнала. Этот вопрос изучен пока недостаточно, поэтому установить какие-либо нормы на ФЧХ не представляется возможным, хотя очевидно, что необходимо принимать меры по ее линеаризации.

Одной из важнейших) для любого усилителя является переходная характеристика, т. е. его реакция на скачок входного напряжения. Два возможных вида переходной характеристики изображены на рис. 2. Одна из них (кривая 1) отличается большей скоростью нарастания выходного напряжения и колебательным характером его установления, другая (кривая 2) - меньшей скоростью нарастания, отсутствием выброса на фронте и монотонным характером установления напряжения. Очевидно, что характеристика 1 нежелательна, так как любой скачок входного напряжения в этом случае сопровождается паразитными колебаниями диффузора громкоговорителя.

При экспериментах с усилителями мощности неожиданно выяснилось, что качество звучания существенно зависит от характеристик блока питания. Если один и тот же усилитель питать вначале от нестабилизированного источника с достаточно большой емкостью фильтра, а затем - от стабилизированного, то во втором случае качество звучания, оцениваемое субъективно, улучшается как на низших, так и на высших частотах. Вероятно, «просадки» напряжения на пиках сигнала, неизбежные в нестабилизированном блоке питания, вносят свою лепту в ухудшение качества звучания, несмотря на большой коэффициент подавления флюктуации питающих напряжений, свойственный всем современным усилителям.

На качество звуковоспроизведения в известной мере влияет и стабильность режима транзисторов выходного каскада, в частности, его тока покоя. Поскольку стабилизация тока покоя - довольно сложная задача [6], наиболее предпочтительными для повторения следует считать усилители с выходными каскадами, работающими в режиме В.

Резюмируя все сказанное выше, можно сформулировать следующие основные требования к усилителю мощности современного высококачественного звуковоспроизводящего комплекса. Диапазон частот при выходном, напряжении, соответствующем номинальной выходной мощности, должен быть не уже 20...20 000 Гц, коэффициент гармоник в этом диапазоне не более 0,03 %, скорость нарастания выходного напряжения не менее 2,5 В/мкс. Переходная характеристика усилителя должна быть гладкой (без выбросов), а ФЧХ линейной во всем звуковом диапазоне частот.

При проектировании описываемого ниже усилителя за основу был взят уже упоминавшийся «Квод 405» [4, 5], удачно сочетающий в себе высокие технические характеристики и схемную простоту. Структурная схема усилителя в основном осталась неизменной, исключены лишь устройства защиты транзисторов выходного каскада от перегрузки. Практика показала, что устройства такого рода не исключают полностью отказов транзисторов, но вносят нелинейные искажения при максимальной выходной мощности. Ток же транзисторов можно ограничить иначе, например, используя защиту от перегрузки по току в стабилизаторах напряжения. В то же время представляется целесообразной защита громкоговорителей при выходе из строя усилителя или источников питания.

Для улучшения симметрии усилителя выходной каскад выполнен на комплиментарной паре транзисторов (рис. 3). Учитывая, что основные параметры усилителя улучшаются с ростом коэффициента передачи тока h_21Э. в выходном каскаде применены составные транзисторы КТ827А (VT9) и КТ825Г (VT10), в оконечном каскаде линейного усилителя (VT5) - составной транзистор КТ825Г. Для уменьшения нелинейных искажений типа «ступенька» между базами транзисторов VT9, VT10 включены диоды VD5 и VD6. При этом обеспечивается достаточно надежное закрывание транзисторов выходного каскада в отсутствие сигнала.

Незначительно изменена входная цепь. В качестве сигнального использован не инвертирующий вход ОУ DA1, что позволило увеличить входное сопротивление усилителя (оно определяется сопротивлением резистора R1 и равно 100 кОм). Если большое входное сопротивление не требуется, входную цепь лучше выполнить в соответствии с [5]. Входное сопротивление при этом уменьшится до 22 кОм, но усилитель станет инвертирующим и менее склонным к самовозбуждению при возникновении обратной связи между его выходом и входом (эта связь будет отрицательной). Следует, однако, отметить, что и в не инвертирующем варианте устойчивость усилителя остается высокой.

Для предотвращения щелчков в громкоговорителях, обусловленных переходными процессами при включении питания, а также для защиты громкоговорителей от постоянного напряжения при выходе из строя усилителя или источников питания применено простое, хорошо зарекомендовавшее себя устройство (VT6-VT8), используемое в промышленном усилителе «Бриг-001». При срабатывании этого устройства загорается одна из ламп HL1, HL2, сигнализируя о наличии на выходе усилителя постоянного напряжения той или иной полярности.

В остальном схема описываемого усилителя не отличается от схемы усилителя «Квод 405».

Печатная плата усилителя (на рис. 4 приведен ее чертеж для стереофонического варианта) изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Все цепи каналов полностью разделены. Как показала проверка, это облегчает достижение низкого уровня фона, уменьшает проникание сигнала из канала в качал. Из этих же соображений рекомендуется каждый из каналов усилителя питать от отдельного двухполярного стабилизированного источника.

Для соединения с внешними цепями применены три стандартных разъема МРН: через один из них (МРН4-1) поступают входные сигналы, через два других (МРН22-1) подключаются транзисторы выходных каскадов, источники питания и громкоговорители. Разводка цепей по контактам разъемов приведена в таблице.

Остальные детали следующих типов: резисторы - МЛТ, конденсаторы - КМ-6б (С1, СЗ-С6, С8, С9, С11, С12, С16, С17), МБМ (C13), K50-29 (С14, C15), K53-16 (C18, C19), К53-18 (С2, С7), подстроечные конденсаторы КТ2-19, реле РЭС-48А [паспорт РС4.590.201 (К1)]. Катушки намотаны проводом ПЭВ-2 1,0 на каркасах диаметром 10 мм и содержат: L1 и L3 - по 50 витков (индуктивность - 5...7 мкГн), L2 - 30 витков (3 мкГн). Для уменьшения взаимной связи катушки L1 и L3 установлены перпендикулярно одна другой и параллельно плате, a L2 - перпендикулярно ей.

Вместо указанных на схеме в усилителе можно использовать ОУ К574УД1Б, К574УД1В, К544УД2, а также (при некотором ухудшении параметров) К544УД1 и К140УД8А - К140УД8В; транзисторы КТ312В, КТ373А (VT2), КТ3107В, КТ3107И, КТ313Б, КТ361В, КТ361К (VT1, VT3, VT4), КТ315В (VT6, VT8), КТ801А, КТ801Б (VT7). Каждый из транзисторов КТ825Г можно заменить составными транзисторами КТ814В, КТ814Г + КТ818В, КТ818Г, а КТ827А - составным транзистором КТ815В, КТ815Г + КТ819В, КТ819Г. Диоды VD3-VD6, VD11, VD12 - любые кремниевые с максимальным прямым током не менее 100 мА, VD7-VD10 - то же, но с максимальным током не менее 50 мА. При отсутствии стабилитронов КС515А допустимо использовать соединенные последовательно стабилитроны Д814А, Д814Б или КС175А.

Печатная плата с помощью винтов с надетыми на них трубчатыми стойками установлена на дюралюминиевой задней стенке усилителя, выполняющей одновременно и функции теплоотвода транзисторов выходных каскадов (VT9, VT10). Последние закреплены на ней через слюдяные прокладки толщиной 0,05 мм. Транзисторы VT5 установлены без прокладок на отдельных игольчатых теплоотводах. закрепленных на плате.

Смонтированный из исправных деталей усилитель налаживания почти не требует. Необходимо лишь подобрать резистор R30 (по надежному срабатыванию реле К1 через несколько секунд после включения питания) и суммарную емкость конденсаторов С10, С11 (по минимуму нелинейных искажений на частоте 20 кГц). Рекомендуемая в [5] методика подбора этой емкости по минимуму искажений формы выходного сигнала на частотах 50...100 кГц не всегда дает нужный результат, поэтому ею целесообразно пользоваться только при отсутствии измерителя нелинейных искажений.

Несколько экземпляров описываемого усилителя мощности были подвергнуты всесторонним испытаниям. Их основные технические характеристики оказались следующими:

Последний из этих параметров измерялся прибором С6-5. Источником сигнала служил измерительный генератор ГЗ-102 с коэффициентом гармоник 0,05 %. Измеренные значения коэффициента на входе и выходе усилителя практически были одинаковы, из чего можно сделать вывод, что уровень вносимых им нелинейных искажений значительно меньше 0,05 %. Кстати, при испытаниях первого из собранных усилителей наблюдалось интересное явление: коэффициент гармоник существенно зависел от места подключения соответствующего провода громкоговорителя к общему проводу усилителя. При подключении громкоговорителя к общему проводу непосредственно на разъеме печатной платы коэффициент гармоник оказался примерно втрое меньше, чем в том случае, когда тот же провод громкоговорителя был соединен с общим проводом в источнике питания.

Особое внимание было уделено субъективным экспертизам. Качество звучания усилителей сопоставлялось с качеством звучания таких известных радиолюбителям конструкций, как промышленный усилитель высшего класса «Электроника T1-002-стерео» [7], усилитель мощности на основе так называемого «параллельного» усилителя [8], усилитель с выходным каскадом на МДП-транзисторах [9] и некоторые другие. Источники сигналов и акустические системы, естественно, во всех случаях были одними и теми же.

В ходе экспертиз отмечено более естественное звучание описываемого усилителя. При воспроизведении одной и той же фонограммы для получения примерно одинаково сбалансированного по тембру звучания в большинстве сравниваемых усилителей требовался подъем АЧХ в области высших частот от 3 до 10 дБ.

Интересно, что фонограммы, которые при прослушивании через другие усилители воспринимались как одинаковые по качеству, с новым усилителем стали звучать по-разному. Еще более интересно то, что преимущества описываемого усилителя отмечались даже при использовании источника сигнала среднего качества. В частности, оценивалось звучание при работе от кассетного магнитофона с электрическими характеристиками, соответствующими второму классу. Несмотря на то, что его параметры были значительно хуже, чем у любого из сравниваемых усилителей (коэффициент гармоник - около 2 % на частоте 1 кГц, рабочий диапазон частот - 40...14 000 Гц, отношение сигнал/шум, взвешенное по кривой МЭК-А, - около 56 дБ), при включении в тракт описываемого усилителя мощности явственно ощущалось улучшение звучания. В большинстве случаев оказалось возможным слушать фонограммы, не пользуясь темброблоком, подавая сигнал непосредственно на усилитель мощности.

Естественно, что наиболее полно возможности разработанного усилителя реализуются в том случае, если и остальные звенья тракта имеют соответствующие высокие характеристики.

Результаты объективных и субъективных проверок подтвердили правильность выбранного подхода к проектированию усилителей мощности, необходимость и достаточность норм, установленных на основные параметры.

Литература:

1. Валентин и Виктор Лексины. О заметности нелинейных искажений усилителя мощности
    Радио, 1984, № 2, с. 33-35.
2. Витушкин А., Телеснин В. Устойчивость усилителя и естественность звучания - Радио, 1980, № 7, с. 36, 37.
3. Пикерсгиль А., Беспалов И. Феномен транзисторного» звучания - Радио, 1981, № 12, с. 36-38.
4. QUAD 405. Current Dumping Amplifier. Instruction Book. (pdf)
5. Решетников О. Снижение искажений в усилителе мощности. - Радио, 1979, № 12, с. 40-42.
6. Жбанов В. Высоколинейный термостабильный усилитель НЧ.- Радио. 1983, № 10, с. 44-46.
7. Кузнецов П. и др. «Электроника T1-002-стерео».- Радио, 1981, № 4, с. 32-34.
8. Агеев А. Усилительный блок любительского радиокомплекса.- Радио, 1982, № 7, с. 31-35.
9. Ильин В., Яцковский Р. Полевые транзисторы в выходном каскаде усилителя мощности.
    Радио, 1983, № 2, с. 54-55.

Источник:

Ю. Солнцев. Высококачественный усилитель мощности. Радио №5, 1984г. стр. 29-34

Под таким заголовком в майском номере журнала «Радио» за этот год было опубликовано описание усилителя, который, судя по редакционной почте, заинтересовал многих читателей. В своих письмах они просят рассказать о блоке питания усилителя, привести дополнительные сведения о конструкции катушек и теплоотводов, дать рекомендации по замене деталей, по изменению чувствительности усилителя и т. д. На вопросы читателей отвечает Ю. Солнцев.

Какой источник питания использовал автор?

Принципиальная схема блока питания стереофонического варианта усилителя приведена на рис. 1. Он содержит сетевой трансформатор Т1 с четырьмя вторичными обмотками и такое же число стабилизированных выпрямителей. Два из них (G1 и G3) обеспечивают напряжения положительной (по отношению к общему проводу) полярности, два других (G2 и G4) - отрицательной. Каждый из узлов G1-G4, в свою очередь, состоит из выпрямителя на диодах VD1-VD4 (на рис. 2 изображена схема источников G1, G3), фильтрующих конденсаторов C1-C4 и стабилизатора напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне V05. Стабилизированные выпрямители напряжения отрицательной полярности (G2, G4) отличаются от изображенного на рис. 2 противоположной полярностью включения диодов, стабилитрона и электролитических конденсаторов, а также примененными транзисторами (указаны в скобках).

Стабилизаторы напряжения выполнены по известной схеме на транзисторах разной структуры. Благодаря включению обоих транзисторов по схеме с общим эмиттером, параметры такого устройства, несмотря на простоту, достаточно хорошие. К тому же стабилизаторы устойчивы к перегрузке и к коротким замыканиям в нагрузке. При коротком замыкании обесточивается стабилитрон VD5, и транзисторы VT1, VT2 закрываются. После устранения замыкания работоспособность устройства автоматически восстанавливается. Изготовленные автором стабилизаторы выключались при токе нагрузки 7...8 А, что можно считать вполне допустимым, так как бросок тока в момент пробоя одного из транзисторов выходного каскада усилителя превышает это значение.

Как видно из схемы, регулирующий транзистор VT2 включен в «холодный» (т. е. соединенный с общим проводом усилителя) провод выпрямителя. Это позволяет установить регулирующие транзисторы всех четырех стабилизаторов на общий теплоотвод без каких-либо изолирующих прокладок, и требует для каждого из выпрямителей отдельной обмотки трансформатора.

Трансформатор питания намотан на тороидальном магнитопроводе ОЛ100/50-50 сечением 12,5 см2. Его обмотка I содержит 880 витков провода ПЭВ-2 0,86, каждая из обмоток II-V - по 120 витков провода ПЭВ-2 1,14. Для уменьшения внешних полей, а следовательно, и наводок на чувствительные к таким помехам цепи, числа витков обмоток выбраны несколько большими, чем требовалось по расчету. С этой же целью между первичной и вторичными обмотками помещен электростатический экран (один слой провода ПЭВ-2 0,3). Последний можно намотать и алюминиевой фольгой (например, от металлобумажных конденсаторов большой емкости), позаботившись, естественно, об изоляции ее витков друг от друга и от остальных обмоток. Лучше всего подходит лента из фольги шириной 10...20 мм, изолированная с обеих сторон конденсаторной бумагой.

Если несмотря на эти меры уровень фона усилителя окажется все же высоким, рекомендуется попробовать изменить монтаж и поместить трансформатор питания в экран. Практика показала, что если трансформатор рассчитан и изготовлен правильно, то преобладающую роль в создании помех играет не магнитное, а электрическое поле, поэтому для снижения уровня помех экран целесообразно изготовить из немагнитного материала, например из листового алюминиевого сплава.

При наличии трансформатора только с двумя подходящими обмотками, схему блока питания придется изменить следующим образом: соединить с общим проводом выводы 3 стабилизаторов, в качестве источников напряжений положительной полярности использовать стабилизированные выпрямители G2, G4 (рис. 2), отрицательной - G1, G3. Естественно, в этом случае транзисторы VT2 можно устанавливать на общем теплоотводе только через изолирующие прокладки.

Каждый из стабилизаторов напряжения смонтирован на отдельной печатной плате (рис. 3), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита. При монтаже следует учесть, что на рис. 3 полярность включения диодов, стабилитрона и электролитических конденсаторов показана для стабилизаторов положительного напряжения (источники G1 и G3 по схеме на рис. 1). Для источников напряжения отрицательной полярности полярность включения этих элементов необходимо изменить на обратную.

Печатные платы рассчитаны на установку конденсаторов К50-29 (С1-С4) и К53-18(С5), резисторов МЛТ. Диоды КД213А (VD1-VD4) монтируют без теплоотводов. Регулирующие транзисторы VT2 устанавливают на теплоотводе, в качестве которого можно использовать металлическое шасси усилителя, и соединяют с печатными платами проводами минимальной длины.

Вместо указанных на схемах в блоке питания можно использовать транзисторы КТ313Б, КТ361В, КТ361К (VT1 в стабилизаторах положительного напряжения), КТ827Б, 2Т827А, 2Т827Б (VT2) и КТ316В, КТ312В, КТ3102А (VT1 в стабилизаторах отрицательного напряжения), КТ825Д, 2Т825А, 2Т825Б (VT2). Транзисторы КТ827А можно также заменить составными транзисторами КТ815В, КТ815Г + КТ819В, КТ819Г, а К.Т825Г - составными транзисторами КТ814В, КТ814Г+КТ818В, КТ818Г. Стабилитроны Д818Е можно заменить другими стабилитронами этой серии, а также Д814Б. Конденсаторы С1-С4 - К50-16, К50-18, К50-24, К50-27, К50-29 и т. п.

Какова конструкция катушек L1-L3?

Катушки усилителя намотаны в два слоя на каркасах диаметром 10 и длиной 30 мм. Длина намотки катушек L1 и L3 - 26 мм, L2 - 18 мм. Как показала проверка, катушки могут быть и бескаркасными. В этом случае их наматывают тем же проводом внатяг на оправке диаметром 9 - 10 мм. Жесткость катушек, снятых с оправки, вполне достаточна. При необходимости ее можно повысить, скрепив витки подходящим клеем или эпоксидной смолой.

Какие теплоотводы применил автор?

Как говорилось в статье, транзисторы выходных каскадов обоих каналов усилителя установлены через прокладки на общем теплоотводе, выполняющем одновременно и функции задней стенки усилителя. Теплоотвод - штыревой, изготовлен методом фрезерования. Площадь эффективной теплоотводящей поверхности - около 1250 см2. Можно использовать и отдельные теплоотводы площадью 400...500 см2 для каждого из транзисторов выходного каскада. Транзистор VT5 установлен на штыревом теплоотводе (рис. 4) с общей площадью теплоотводящей поверхности 45 см2. При монтаже транзисторы VT5, VT9, VT10 соединяют с печатной платой проводами возможно меньшей длины.

Расскажите подробнее о замене деталей усилителя.

Вместо транзисторов КТ825Г в выходных каскадах можно использовать транзисторы 2Т825А. В крайнем случае допустима замена КТ825Г на КТ825Д, 2Т825Б, а КТ827А - на КТ827Б, КТ827В, 2Т827А - 2Т827В. Следует, однако, учесть, что эта замена снизит надежность усилителя, так как указанные транзисторы будут работать в режимах, близких к предельно допустимым.

При замене транзисторов выходных каскадов составными (на основе КТ814, КТ818 и КТ815, КТ819) между выводами базы и эмиттера второго (более мощного) транзистора необходимо включить резистор сопротивлением 100...300 Ом, а сами транзисторы, входящие в составной, расположить возможно ближе друг к другу и соединить короткими проводами.

Подбирая замену ОУ, следует обратить внимание на быстродействие и режим работы его выходного каскада. В большинстве ОУ последний работает в режиме АВ, поэтому для высококачественного усилителя ЗЧ пригоден только такой ОУ, у которого ток покоя при данном сопротивлении нагрузки (входное сопротивление каскада на транзисторе VT2) имеет величину, обеспечивающую работу выходного каскада в режиме А (нелинейные искажения в этом случае минимальны).

Помимо рекомендованных в статье можно попробовать применить ОУ К153УД2 (К553УД2). Низкоскоростные ОУ К140УД7, К140УД12, К140УД20, 153УДЗ, 153УД4 и т. п. использовать не рекомендуется во избежание появления динамических интермодуляционных искажений.

Реле К1 в устройстве защиты громкоговорителей - любое с напряжением срабатывания 27 В и суммарным допустимым током через контакты 4 А (например, РЭС-47, РЭН-33 и т. п.), сигнальные лампы HL1, HL2 - любые на напряжение 24...28 В (например, СМ28-1.5). Можно использовать лампы накаливания и на меньшее напряжение, однако в этом случае в цепь их общего провода необходимо включить резистор соответствующего сопротивления. Индикатор на светодиодах собирают по схеме на рис. 5 (диоды VD11, VD12 в этом случае исключают).

Как повысить номинальное входное напряжение усилителя до 0,7В?

Проще всего это сделать, включив последовательно с конденсатором С1 резистор сопротивлением 200...390 кОм Этой же цели можно добиться и уменьшением коэффициента передачи каскада на ОУ DA1, для чего достаточно увеличить сопротивление резистора R3 до 30...47 кОм. При самовозбуждении ОУ между его выводами 6 и 7 необходимо включить корректирующий конденсатор емкостью 5...30 пФ.

Может ли усилитель работать на нагрузку сопротивлением 8 Ом?

Да, может, однако его максимальная выходная мощность в этом случае уменьшится до 35 Вт. Коэффициент гармоник несколько снизится.

Можно ли для питании усилителя использовать источник с другими напряжениями?

Благодаря нескольким ООС напряжения питания усилителя можно изменять в довольно широких пределах. Единственное, что необходимо при этом сделать,- это изменить в соответствующую сторону сопротивления резисторов R5, R6, от которых зависит режим работы стабилитронов VD1, VD2. Качество звучания остается вполне удовлетворительным при уменьшении напряжений питания вплоть до ±15 В. Что касается максимальных напряжений, то они определяются предельно допустимыми напряжениями между электродами транзисторов и номинальными напряжениями электролитических конденсаторов. Схема усилителя допускает повышение напряжений питания до ±50 В.

Источник:

Ю. Солнцев. Высококачественный усилитель мощности. Радио №12, 1984г. стр. 44-46