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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einfaches, hochwertiges UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker Die Analyse der Briefe von Funkamateuren, die auf Artikel [1] geantwortet haben, ließ uns zu den folgenden Schlussfolgerungen kommen. Erstens (und das ist selbstverständlich) sind alle dafür, 3-Kanal-Leistungsverstärker (UMZCH) mit einfacher Schaltung zu entwickeln. Zweitens: Je einfacher die Verstärkerschaltung ist, desto weniger geschulte Funkamateure übernehmen den Zusammenbau. Drittens ignorieren selbst erfahrene Designer häufig bekannte Installationsregeln, was zu Fehlern bei der Wiederholung von UMZCH auf einer modernen Elementbasis führt. Darauf aufbauend wurde ein UMZCH entwickelt (siehe Abb. 1), der auf den in [1, 2] beschriebenen Verstärkern basiert.
Seine Hauptmerkmale sind die Verwendung eines Operationsverstärkers im Kleinsignalmodus (wie in dem in [1] beschriebenen Verstärker), der das Frequenzband der wiedergegebenen Signale erweitert, ohne die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers zu überschreiten [ 3]; Transistoren der Ausgangsstufe - im OE-Kreis und der Vorklemmenstufe - mit geteilter Last im Emitter- und Kollektorkreis. Letzteres bietet neben dem offensichtlichen Designvorteil – der Möglichkeit, alle vier Transistoren auf einem gemeinsamen Kühlkörper zu platzieren – gewisse Vorteile gegenüber der Ausgangsstufe, bei der die Transistoren nach der OK-Schaltung [2] angeschlossen sind. Technische Hauptmerkmale von UMZCH:
Der Operationsverstärker DA1 wird über die Transistoren VT1 und VT2 mit Strom versorgt, die die Versorgungsspannung auf die erforderlichen Werte reduzieren. Die Ruheströme der Transistoren erzeugen Spannungsabfälle an den Widerständen R8 und R9, die ausreichen, um die erforderliche Vorspannung an den Basen der Transistoren VT3, VT4 und VT5, VT6 bereitzustellen. Dabei werden die Vorspannungen für die Transistoren der Endstufe so gewählt (0,35...0,4 V), dass sie bei einem Anstieg der Versorgungsspannung um 10...15 % und einer Überhitzung um 60...80 zuverlässig geschlossen bleiben °C. Sie werden von den Widerständen R12, R13 entfernt, die gleichzeitig den Betriebsmodus der Transistoren der Vorendstufe stabilisieren und eine lokale Gegenkopplung des Stroms erzeugen. Die Beziehung zwischen den Widerständen der Widerstände R11 und R4 der OOS-Schaltung wird unter der Bedingung ausgewählt, dass eine Nenneingangsspannung von 0,8 V erreicht wird. Die Einbeziehung externer Korrektur- und Operationsverstärker-Ausgleichsschaltungen ist der Einfachheit halber im Diagramm nicht dargestellt (dies wird im Abschnitt über die Einrichtung des Verstärkers besprochen). Tiefpassfilter R3C2 und Hochpassfilter C3R10 mit Grenzfrequenzen im Bereich von 60 kHz verhindern den Betrieb relativ niederfrequenter Transistoren VT3-VT6 bei höheren Frequenzen, um deren Durchschlag zu vermeiden. Die Kondensatoren C4, C5 korrigieren die Phasengangeigenschaften der Vor- und Endkaskaden und verhindern so deren Selbsterregung bei fehlgeschlagener Installation. Spule L1 erhöht die Stabilität des UMZCH bei erheblicher kapazitiver Last. Der UMZCH wird von einem unstabilisierten Gleichrichter gespeist. Es kann beiden Kanälen des Stereoverstärkers gemeinsam sein, aber in diesem Fall muss die Kapazität der Filterkondensatoren C8 und C9 verdoppelt werden, und der Durchmesser des Drahtes der Sekundärwicklung des Transformators T1 muss verdoppelt werden. Im Stromversorgungskreis jedes Verstärkers sind Sicherungen enthalten. Das Design des UMZCH kann unterschiedlich sein, es müssen jedoch einige Designmerkmale berücksichtigt werden, von denen der Erfolg seiner Wiederholung abhängt. Eine Zeichnung der Leiterplatte und die Anordnung der Teile für einen Kanal des UMZCH sind in Abb. dargestellt. 2
Die Länge der Leitungen der Teile sollte nicht mehr als 7 ... 10 mm betragen (zur einfacheren Installation sind die Leitungen des Operationsverstärkers DA1 auf ca. 15 mm gekürzt). Im UMZCH müssen Keramikkondensatoren mit einer Nennspannung von mindestens 50 V verwendet werden. Die Platine kann mit Racks von 15...20 mm Höhe oder in unmittelbarer Nähe auf dem Kühlkörper der Transistoren der Endstufe montiert werden Verwenden Sie dazu einen beliebigen lösbaren Stecker, um die Endstufe mit dem Vorendstufenstecker zu verbinden, zum Beispiel MRN-22 (Buchsen und Stifte des Steckers werden an den Punkten 1-5 verbunden). Im letzteren Fall sollte der Widerstandswert der Widerstände R12 und R13 gleich 43...47 Ohm gewählt werden, und an der Anschlussbuchse mit angeschlossenen Transistoren VT5, VT6 sollten Widerstände mit demselben Widerstandswert R12' und R13' vorhanden sein installiert (dies verhindert einen Ausfall der Transistoren, wenn der Kontakt im Stecker verloren geht). Die Länge der Leiter zwischen der Platine und den Transistoren der Endstufe sollte nicht mehr als 100 mm betragen. Zusätzlich zu den Angaben im Diagramm kann der UMZCH die Operationsverstärker K140UD6B, K140UD7A, K544UD1A verwenden, allerdings erhöht sich der harmonische Koeffizient bei Frequenzen über 5 kHz in diesem Fall auf etwa 0,3 %. Die Transistoren der Voranschlussstufe werden auf einem Kühlkörper platziert, der aus einer Platte mit den Abmessungen 70 x 35 x 3 mm (ohne Lasche mit einem Loch mit einem Durchmesser von 2,2 mm) aus einer Aluminiumlegierung gebogen ist und mit der an der Platine befestigt wird Eine M2X8-Schraube und eine Mutter, um einen Bruch der Transistorleitungen durch versehentliche mechanische Stöße zu verhindern. Die Transistoren der Endstufe können entweder auf einem gemeinsamen Kühlkörper für jeden Kanal des UMZCH oder auf einem gemeinsamen Kühlkörper für beide Kanäle platziert werden. Im ersten Fall sind sie am Kühlkörper befestigt und dieser vom UMZCH-Gehäuse isoliert; im zweiten Fall sind die Transistoren isoliert und der Kühlkörper kann ein Strukturelement des Verstärkergehäuses sein. Um den Wärmewiderstand des Transistorkörpers – Kühlkörper zu verringern, ist die Verwendung von Wärmeleitpaste erforderlich. Bei Verwendung separater (für jeden Kanal) Kühlkörper können Sie Transistoren in einem Kunststoffgehäuse verwenden, die aufgrund der geringen Fläche der Metallsockel bei schlechter Verarbeitung der Dichtungen oder des thermischen Kontakts mit dem Kühlkörper überhitzen können ist locker und es befindet sich zu viel Paste im Spalt. Es empfiehlt sich, Transistoren in einem Metallgehäuse auf einem für beide Kanäle gemeinsamen Kühlkörper zu installieren. Die Kühlkörperfläche pro Transistor muss mindestens 500 cm2 betragen. Die Installation des UMZCH und der Anschluss seiner Kanäle an die Stromquelle sind von großer Bedeutung. Die Stromleitungen (+22 V, -22 V und Masse) sollten möglichst kurz sein (sie sollten für jeden Kanal separat verlegt werden) und einen ausreichend großen Querschnitt haben (bei einer maximalen Leistung von 42 W mindestens 1,5). mm2). Für den Anschluss der Lautsprechersysteme sowie der Emitter- und Kollektorkreise der Endstufentransistoren an die UMZCH-Platine müssen Drähte gleichen Querschnitts verwendet werden. Sie bauten den UMZCH bei ausgeschalteter Endstufe auf. Wenn zum Verbinden von Teilen des UMZCH ein abnehmbarer Stecker verwendet wird, ist es zweckmäßig, eine technologische Steckdose zu verwenden, an die nur die Stromkabel und der Ausgang des 3H-Signalgenerators angeschlossen werden. Beim direkten Anschluss der Anschlusstransistoren an die UMZCH-Platine genügt es, die Lötbrücken von den Leiterbahnen ihrer Basiskreise zu entfernen und diese vorübergehend an die Emitteranschlüsse anzulöten. Um den Operationsverstärker DA1 auszugleichen (falls erforderlich), verfügt die Platine über Löcher für angepasste und feste Widerstände oder Drahtbrücken, um die Pins der Mikroschaltung entsprechend der Ausgleichsschaltung für einen bestimmten Typ zu verbinden. Um beispielsweise den Operationsverstärker K544UD2 auszugleichen, sind seine Anschlüsse 1 und 8 über einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 62 kOhm mit dem Ausgang des Motors und einer der Anschlüsse des Widerstandselements eines abgestimmten Widerstands mit einem Widerstandswert von verbunden 22 kOhm. Der freie Anschluss dieses Widerstands ist über eine Drahtbrücke mit Pin 7 des Operationsverstärkers und über einen Widerstand mit einem Widerstand von 75 kOhm „mit Pin 5 verbunden (in Abb. 2 sind diese Elemente als gestrichelte Linien dargestellt). Bei Verwendung des Operationsverstärkers K544UD1 ist dessen Pin 1 über einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 4.3 kOhm mit den Pins verbunden, getrimmter Widerstand mit einem Widerstandswert von 1,5 kOhm. Sein freier Ausgang ist über einen Widerstand mit Pin 8 des Operationsverstärkers verbunden mit einem Widerstand von 5,1 kOhm und an Pin 7 - mit einem Überbrückungsdraht. Um die Operationsverstärker K140UD6 und K140UD7 auszugleichen, werden Widerstände mit den gleichen Werten verwendet, der freie Ausgang des Trimmwiderstands ist jedoch über eine Konstante verbunden Widerstand mit Pin 5 und eine Brücke mit Pin 4 des Operationsverstärkers. Ein Abgleich ist jedoch möglicherweise nicht erforderlich, daher werden diese Teile nur bei Bedarf installiert. Der Aufbau beginnt damit, dass der Eingang des Verstärkers kurzgeschlossen wird, ein im Modus maximaler Empfindlichkeit eingeschaltetes Oszilloskop an den Ausgang angeschlossen und kurzzeitig mit Strom versorgt wird. Liegt am Ausgang keine Wechselspannung an, also keine Selbsterregung, messen Sie die Betriebsart der Transistoren VT3, VT4 und Operationsverstärker DA1 mit Gleichstrom. Die Versorgungsspannungen des Operationsverstärkers sollten im Bereich von +13,5...14 und -13,5...14 V liegen und ungefähr gleich sein (Abweichung ist innerhalb von 0,2...0,3 V akzeptabel). Der Spannungsabfall an den Widerständen R12 und R13 sollte 0,35...0,4 V betragen. Wenn sie erheblich (um mehr als 10 %) vom angegebenen Wert abweichen, müssen die Widerstände R8, R9 ausgewählt werden, wobei darauf zu achten ist, dass sie richtig sind Neue Widerstände blieben gleich. Ersetzen Sie die Widerstände, wenn die UMZCH-Stromversorgung ausgeschaltet ist. Der ungefähre Widerstandswert der Widerstände für den Operationsverstärker K544UD2A ist im Diagramm angegeben. Bei Verwendung der Operationsverstärker K544UD1A und K140UD6 sollte ihr Anfangswiderstand 680 Ohm betragen, bei Verwendung von K140UD7 560 Ohm. Nachdem Sie die Widerstände R8, R9 ausgewählt haben, messen Sie die Gleichspannung am Ausgang des UMZCH und gleichen Sie den Operationsverstärker DA20 aus, wenn sie 30 ... 1 mV überschreitet. Verbinden Sie dann die Basen der Transistoren VT5, VT6 mit den Emittern VT3, VT4 und stellen Sie durch kurzes Einschalten der Stromversorgung sicher, dass sich der UMZCH auch in dieser Form nicht selbst erregt. Das Wechselstromrauschen und die Hintergrundspannung bei kurzgeschlossenem Eingang sollten 1 mV nicht überschreiten. Als nächstes wird ein Widerstand mit einem Widerstand von 16 Ohm und einer Verlustleistung von 10...15 W an den Ausgang des UMZCH angeschlossen, der Eingang des UMZCH geöffnet und ein auf eine Frequenz von 1 kHz abgestimmter Generator angeschlossen es und erhöht sein Signal allmählich, bis an der Last eine Spannung von 13,5... 14 V erreicht wird, überprüfen Sie die Symmetrie der Begrenzung der positiven und negativen Halbwellen der Sinuswelle. Die minimale (innerhalb der angegebenen Grenzen) konstante Spannung am Ausgang des Verstärkers wird bei Bedarf durch Endabgleich des Operationsverstärkers DA1 erreicht. Danach können Sie mit der Messung der Haupteigenschaften des UMZCH beginnen, indem Sie ihn mit einer Nennlast belasten – einem Widerstand mit einem Widerstand von 4 oder 8 Ohm. Die Besonderheiten der Einrichtung eines solchen UMZCH werden in [XNUMX] ausführlicher beschrieben. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass der Versuch, die Parameter eines zusammengebauten UMZCH einzustellen und noch genauer auszuwerten, ohne die oben genannten Installationsregeln zu beachten, ohne ihn an dem dafür vorgesehenen Ort zu installieren und ohne ihn mit eigener Energie zu versorgen Versorgung führt nicht nur nicht zum gewünschten Ergebnis, sondern kann auch zum Ausfall der Endstufentransistoren führen. Mit dem Aufbau des UMZCH und der Messung seiner Eigenschaften sollte erst begonnen werden, nachdem sein Entwurf vollständig abgeschlossen ist. Die Einfachheit des Verstärkers ist nur scheinbar. Wir sollten nicht vergessen, dass sowohl der DA1-Operationsverstärker als auch der UMZCH insgesamt Transistoren mit maximalen Erzeugungsfrequenzen von 100 bis 300 MHz und in den Ausgangsstufen mit erheblichen Übergangskapazitäten verwenden, die sogar zu Selbsterregung führen können in dem offensichtlichen Fehlen von umgekehrten Stromkreisverbindungen und ausreichend großen Lasten. Die unbedeutende Induktivität des Emitterkreisdrahtes und die parallele Anordnung der Basis- und Kollektorkreisdrähte über eine beträchtliche Länge können bei hohen Frequenzen zu Selbsterregung führen, was für Transistoren der End- und Vorklemmenstufen äußerst gefährlich ist. (Dies gilt jedoch nicht nur für das beschriebene Gerät, sondern auch für UMZCH, die nach einem anderen Schema aufgebaut sind.) Die Eigenschaften des UMZCH werden nach bekannten Methoden mit geeigneten Messgeräten gemessen. Um einzelne Parameter zu messen, deren Werte außerhalb der Möglichkeiten kommerzieller Messgeräte liegen (z. B. kleine nichtlineare Verzerrungen), können Sie Methoden verwenden, die in der Zeitschrift „Radio“ veröffentlicht wurden (siehe z. B. [4]). Bei der Messung des harmonischen Koeffizienten und des relativen Rausch- und Interferenzpegels sollten Sie mögliche Störungen durch das Stromversorgungsnetz, Fernseh- und Radiosender, Fernseher und andere Radiogeräte aufgrund der schlechten Abschirmung der Verbindungskabel, des UMZCH-Eingangs und der empfindlichen Messung berücksichtigen Instrumente sowie in Ermangelung ihrer Verbindung ungeerdete Gehäuse untereinander. Manchmal reicht es aus, den Netzstecker eines der Geräte oder UMZCH in der Steckdose umzustecken, um ein falsches Ergebnis zu erhalten. Die aus der alten Amateurfunkpraxis bekannte Methode der Überprüfung des UMZCH durch Berühren seines Eingangskreises mit dem Finger sollten Sie übrigens nicht anwenden. Dies kann zu so starken hochfrequenten Störungen führen, dass die Ausgangstransistoren ausfallen. Bei der Erstellung von UMZCH mit unterschiedlichen Ausgangsleistungen kann die betrachtete Schaltung zugrunde gelegt werden. Dazu müssen Sie lediglich einige Elemente des UMZCH und der Stromversorgung ändern. Einige Empfehlungen hierzu können der Tabelle entnommen werden.
Beim Aufbau eines UMZCH mit einer Ausgangsleistung von ca. 25 W können einige Elemente eingespart werden (siehe Abb. 3).
Wie Sie sehen, wird hier anstelle eines Widerstands im Stromkreis des nichtinvertierenden Eingangs des Operationsverstärkers DA1, der mit einem gemeinsamen Draht verbunden ist, ein Teiler der Widerstände R1-R3 verwendet, der es ermöglichte, auf den mittleren Anschluss zu verzichten der Sekundärwicklung des Netztransformators T1. Dies ermöglicht den Einsatz von Transformatoren mit einer Sekundärwicklungsspannung von 24...28 V und schützt das Lautsprechersystem vor einem Ausfall, wenn einer der Endstufentransistoren ausfällt. UMZCH gemäß dem Diagramm in Abb. 3 kann auf derselben Platine montiert werden (siehe Abb. 2). In diesem Fall bleiben die Löcher für die Anschlüsse der Widerstände R2, R5-R7 frei, die Widerstände R8 und R9 werden direkt in den Stromkreis des Operationsverstärkers DA1 eingelötet, wofür Drahtbrücken in den Löchern für die Anschlüsse installiert werden der Emitter und Kollektoren der Transistoren VT1, VT2. Bei einer Ausgangsleistung von weniger als 25 W können in der Endstufe Transistoren der Serien KT805 und KT837 mit beliebigen Buchstabenindizes eingesetzt werden. Gründung von UMZCH nach dem Schema von Abb. 3 unterscheidet sich nicht von der oben beschriebenen. Литература:
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Kommentare zum Artikel: Schulbertino Lorenti Dies ist kein sehr einfacher Verstärker! Lassen Sie sich nicht von seiner Einfachheit und seinen hohen Parametern verführen. In der Originalversion ist dieser Verstärker nicht sehr stabil !!!! Aus unerklärlichen Gründen fliegen die Ausgangstransistoren aus. Ich empfehle keine Wiederholung...
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