UMZCH auf MIS-Transistoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Es gibt zwei Haupttypen von leistungsstarken Feldeffekttransistoren (FETs) mit einem Steuer-pn-Übergang: herkömmliche mit einer "Pentode"-Strom-Spannungs-Charakteristik (CVC) und mit statischer Induktion (SIT) - mit einer "Triode". . SIT-Transistoren sind normalerweise (d. h. bei Uzi = 0) offen. Wenn eine negative Vorspannung an das Gate angelegt wird, arbeiten sie wie eine Vakuumtriode und haben daher rückkopplungsfrei einen niedrigen Ausgangswiderstand (Rout ~ 1/So). Normalerweise ist es ein Bruchteil eines Ohms. Die quadratische Übertragungscharakteristik solcher Transistoren mit ziemlich langen linearen Abschnitten führt zum fast vollständigen Verschwinden von geradzahligen Harmonischen, und die Verwendung von Gegentaktschaltungen sorgt für eine Unterdrückung von ungeradzahligen Harmonischen. Der harmonische Koeffizient ist auch ohne externe Rückkopplung sehr niedrig, die Amplitude höherer Harmonischer nimmt schnell ab, was Röhrenschaltungen innewohnt. Ein weiterer Vorteil der SIT ist die hervorragende Temperaturstabilisierung.

Mit einer positiven Vorspannung an der Steuerelektrode wird der SIT tatsächlich zu einem Bipolartransistor. Der bipolare Betriebsmodus ermöglicht es, im Anfangsabschnitt des CVC einen niedrigeren Ri zu erhalten, führt jedoch aufgrund der Akkumulation überschüssiger Ladungen von Minoritätsträgern in der Struktur zu einem starken Leistungsabfall.

Die Industrie der GUS-Staaten produziert SIT nur mit einem Kanal vom Typ n. Die Auswahl an ausländischen Transistoren dieser Klasse ist ebenfalls sehr begrenzt. Außerdem erfordern solche Transistoren spezielle Vorspannungsschaltungen, um sicherzustellen, dass sie ausgeschaltet werden, bevor die Versorgungsspannung angelegt oder die Drain-Versorgung verzögert wird.

Gegenwärtig sind herkömmliche MIS-Transistoren üblicher. Der vorgeschlagene Verstärker ist auf der Basis eben solcher Transistoren aufgebaut und ist eine modernisierte Version des UMZCH aus [1]. Dank des Integrators im OOS hat der Verstärker eine niedrige Ausgangsimpedanz bei infratiefen Frequenzen und bei Gleichstrom. Aufgrund des flachen OOS, der die Ausgangsstufe bedeckt, ist der Einfluss des Lautsprechers auf den UMZCH-Ausgang minimal. Überlastverzerrung ist monoton.

Hauptmerkmale von UMZCH:

• Ausgangsleistung, W .......... 100;
• Reproduzierbarer Frequenzbereich, Hz .......... 5...150000
• Harmonischer Koeffizient (im Bereich 20...20000 Hz), %, nicht mehr als .......... 0,5
• Eingangsspannung, V .......... 1,0

Die Verstärkerschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. Der Verstärker ist invertierend und besteht aus zwei Stufen, die durch den örtlichen Umweltschutz abgedeckt sind. Bei Gleichspannung wird der Verstärker vom OOS mit Hilfe eines Integrators auf DA2 abgedeckt. Die erste Stufe wird auf einem Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker vom Typ K140UD11 (KR140UD11, KR140UD1101) gemäß einer nicht invertierenden Schaltung hergestellt. Die Stufenverstärkung hängt von den Werten von R3 und R19 ab. An den Transistoren VT1, VT2, VT5, VT6 wird ein Parallelverstärker mit einer Vorspannungsschaltung für R5, R6, VD1, VD2 und Stromgeneratoren für VT3, VT4 hergestellt. Durch Auswahl von R9 erreichen Sie den sogenannten "Non-Switching Amp"-Modus, d.h. Modus ohne Abschaltung der Ausgangstransistoren. Es besteht jedoch die Gefahr großer Durchgangsströme.

Abb.1. Schematische Darstellung des Verstärkers (zum Vergrößern anklicken)

Die Ausgangsstufe besteht aus den Transistoren VT7, VT8, die von zwei OOS-Schleifen abgedeckt werden: paralleler OOS für Spannung - durch R10 ... R13 und seriell - für Strom - durch R14, R15. Die Spannungsrückkopplung ist so berechnet, dass die Ausgangstransistoren praktisch ohne Stromabschaltung arbeiten. Die Fig. 2 und 3 zeigen Spannungswellenformen an den Gates der Ausgangstransistoren.

Ris.2

Ris.3

Die Spannungsversorgung der Vorstufe beträgt ±15 V, sodass die Gate-Source-Übergänge von Feldeffekttransistoren nicht geschützt werden müssen (die maximal zulässige Spannung beträgt ±20 V). Die thermische Stabilisierung der Kaskade wird durch die Dioden VD1, VD2 bereitgestellt, die Elemente der Pegelverschiebungsschaltung sind.

Details und Design. Es ist wünschenswert, den Stromversorgungstransformator auf einem Ringmagnetkreis (für einen Stereoverstärker - auf zwei Transformatoren) herzustellen. Zwischen Primär- und Sekundärwicklung ist eine Schirmwicklung einlagig mit PEL-Draht d0,4 mm gewickelt, einer ihrer Ausgänge ist geerdet. Es ist ratsam, die Diodenbrücke und die Filterkondensatoren (mindestens 10000 uF) in einem Mindestabstand von der UMZCH-Platine zu platzieren (Sie können direkt darauf). Die Drähte der Sekundärwicklung werden zur Platine im Schirm geführt.

Um die Amplitudenmodulation des Audiosignals durch Welligkeiten der Stromversorgung zu minimieren, ist es wünschenswert, darin L-förmige LC-Filter zu verwenden. Filterdrosseln können auf dem Kern ShLM25x32 oder ähnlich mit einem Spalt von 1 mm hergestellt werden. Sie werden mit PEL-Draht d0,69 mm umwickelt, bis der Rahmen gefüllt ist. Die Induktivität L1 ist mit einem Draht d0,69 mm Windung an Windung (vor dem Füllen) auf einen Widerstand R18 (MLT-2) gewickelt.

Die Dioden VD1, VD2 sind auf einer Wärmeleitpaste an den Heizkörpern der Ausgangstransistoren befestigt (es ist möglich - unter der Unterlegscheibe zur Befestigung der Ausgangstransistoren). Als VD3, VD4 können Sie beliebige rote LEDs verwenden, zB AL307A (B). Es ist wünschenswert, die Transistoren VT5, VT6 mit Kühlkörper-Flags auszustatten. Feldeffekttransistoren - Minsk-Software "Integral", es ist wünschenswert, sie mit einer Steigungsschwankung von nicht mehr als 20% auszuwählen. Auch BSIT-Transistoren wie KP959, KP960 sind geeignet. Sie können beliebige ausländische Komplementärtransistoren mit geeigneter Leistung und akzeptabler Spannung verwenden (z. B. IRF540 und IRF9540). Widerstände R14, R15 - hausgemacht, Draht, aus Manganin oder Konstantan d0,4 ... 0,5 mm. Um ihre parasitäre Induktivität zu minimieren, wird ein Drahtstück (ca. 10 cm) in der Mitte gefaltet und in 1,5-mm-Schritten auf einen d4-mm-Dorn gewickelt.

Einrichtung. Zuerst wird der Ruhestrom eingestellt und die Zweige der Endstufe sind symmetrisch für Gleichstrom. Unterbrechen Sie dazu die Verbindung zwischen dem DA1-Ausgang und den Basen der Transistoren VT1, VT2 (es lohnt sich, einen technologischen Jumper auf der Platine vorzusehen) und verbinden Sie die Transistorbasen und den UMZCH-Ausgang vorübergehend mit dem "gemeinsamen Draht". Die Schieber der Widerstände R5 und R6 werden in die Position gebracht, die dem minimalen Widerstand entspricht. Die Drains der Ausgangstransistoren enthalten vorübergehend Drahtwiderstände von 10 Ohm mit einer Leistung von 10 ... 25 Watt. Stellen Sie durch Messen des Spannungsabfalls an ihnen den erforderlichen Ruhestrom ein.

Stellen Sie die Verbindung der Basen VT1, VT2 mit dem Ausgang DA1 wieder her, entfernen Sie den "Kurzschluss" vom Ausgang und stellen Sie sicher, dass am Ausgang DA1 bei fehlendem Eingangssignal der konstante Pegel nahe Null ist. Gegebenenfalls wird er vorsichtig mit einem der Widerstände R5, R6 abgeglichen. Der Spannungsabfall an den Drain-Widerständen regelt schließlich den Ruhestrom der Ausgangstransistoren. Danach werden die Drain-Widerstände entfernt.

Falls erforderlich, kann die Verzerrung minimiert werden, indem die Widerstände R12, R13 ausgewählt werden.

Literatur

1. A. Petrow. Sparsamer UMZCH mit "Pentoden"-Sound. - Radiomir, 2002, N9, S.Z.

Autor: A. Petrov, Mogilev; Veröffentlichung: radioradar.net

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