Verstärker mit geringer dynamischer Verzerrung und hoher thermischer Stabilität. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Die Reduzierung der dynamischen Verzerrung im Verstärker wurde durch die Erweiterung der Bandbreite des ursprünglichen Verstärkers (ohne allgemeine Rückkopplung), die Verwendung einer linearisierenden lokalen Rückkopplung und die geeignete Wahl der Grenzfrequenzen der Amplituden-Frequenz-Eigenschaften der Stufen erreicht. Eine hohe thermische Stabilität wird durch lokales OOS, den Einsatz von Transistoren in der Vorendstufe, deren Gehäuse den gleichen thermischen Widerstand aufweisen, und den relativ großen (ca. 250 mA) Ruhestrom der Endstufentransistoren gewährleistet.

Die wichtigsten Parameter:

• Nennfrequenzbereich, Hz.......20...20 000
• Nennausgangsleistung (im Nennfrequenzbereich), W bei einer Last mit einem Widerstand von 8 Ohm bei einer harmonischen Verzerrung von 0,5 %.......20
• an einer Last mit einem Widerstand von 4 Ohm mit einem harmonischen Koeffizienten von 0,8 %.......25
• Nominale Eingangsspannung an einer 8-Ohm-Last (bei 20 W Ausgangsleistung).......1
• Grenzfrequenz ohne OOS (bei Ausgangsleistung 1 W), kHz.......30
• OOS-Tiefe, dB.......20
• Relativer Rausch- und Hintergrundpegel, dB.......-70

Der Verstärker ist dreistufig. Die erste Stufe ist differenziell an den Transistoren V1, V2, ausgewählt entsprechend dem statischen Stromübertragungskoeffizienten h21e und der Emitter-Basis-Spannung. Um einen ausreichend hohen Eingangswiderstand und einen geringen Rauschpegel zu erreichen und eine Selbsterwärmung der Übergänge zu verhindern, wird der Kollektorstrom dieser Transistoren auf 250 μA gewählt. Der Gesamtemitterstrom der Transistoren wird durch die Zenerdiode V13 stabilisiert. Der lokale OOS in der ersten Stufe wird durch die Einbeziehung der Widerstände R2, R2 in die Emitterkreise der Transistoren VI, V3 erzeugt.

Die zweite Stufe wird mit einem Verbundtransistor V4V5 aufgebaut. Der lokale OOS erfolgt hier über den Widerstand R10, der den Kollektor des Transistors V5 mit dem Emitter des Transistors V4 verbindet. Die Last der Kaskade ist ein Stromgenerator an den Transistoren V6, V8, Widerstand R16 und der Eingangswiderstand der Kaskade an den Transistoren V9, V10. Der zusammengesetzte Transistor, der Stromgenerator und der Widerstand R16 bilden eine äquivalente Signalspannungsquelle für die Ausgangsstufe. Die daraus resultierende 100-prozentige Spannungsrückkopplung eliminiert die Nichtlinearität des Stromübertragungskoeffizienten und erhöht die Grenzfrequenz der Kaskade.

Die Ausgangsstufe besteht aus den Transistoren V9-V12. Um eine hohe thermische Stabilität zu gewährleisten, werden in der Vorendstufe die Transistoren P701A und P303A eingesetzt, deren Gehäuse den gleichen thermischen Widerstand aufweisen. Der große Ruhestrom der Transistoren V11 und V12 ermöglicht es, stufenartige Verzerrungen zu reduzieren und den Übergangsprozess in der Haupt-OOS-Schleife (R15, R14, R4, C6) aufgrund eines Thermoschocks bei einer starken Änderung des Ausgangs zu eliminieren Signalpegel. Die thermische Stabilisierung des Ruhestroms erfolgt durch den Transistor V7. Die Dioden V15, V16 seiner Vorspannungsschaltung sind auf dem Kühlkörper eines der Transistoren der Endstufe platziert. Der Frequenzgang des Verstärkers wird durch die Kondensatoren C2 und C8* angepasst.

Der Verstärker ist durch die Sicherungen F1 - F3, den Transistor V3 und die Diode V14 vor Lastkurzschlüssen und Stromüberlastung geschützt. Transistor V3 begrenzt den Strom des Verbundtransistors auf 9...55 mA, wenn eine der Sicherungen durchbrennt, Diode V60 begrenzt die negative Spannung an der Basis von Transistor V14 auf 2 V, wenn Sicherung F0,7 durchbrennt.

Die Transistoren V5, V8 sind auf U-förmigen Kühlkörpern montiert, die aus 1 mm dickem Kupferblech gebogen sind. Die Grundmaße jedes Kühlkörpers betragen 23 x 23 mm, die Ablagen 10 x 23 mm. Der Wärmewiderstand eines solchen Kühlkörpers beträgt ca. 35 °C/W. Die Kühlkörper der Transistoren V11, V12 sind aus 2 mm dickem Kupferblech gebogen.

Jeder von ihnen besteht aus zwei U-förmigen Teilen, die an den Ecken der Sockel mit Kupfernieten vernietet sind. Abmessungen der Basis - 80 x 80 mm, Regale - 25 x 80 mm. Wärmewiderstand - 3,6 °C/W. Die Dioden V15, V16 werden in die Löcher im Kühlkörper des Transistors V11 eingeklebt.

Spule L1 ist mit PEV-2-Draht umwickelt – 0,5 Umdrehungen pro Umdrehung, bis das Gehäuse des Widerstands R25 (MLT-2) gefüllt ist. Die Widerstandsabweichung von den Werten aller im Diagramm angegebenen Widerstände außer R24 ​​und R25 sollte ±5 % nicht überschreiten.

Zuerst muss der Teil des Verstärkers installiert werden, der von einer Spannungsquelle von ±30 V gespeist wird. Entfernen Sie dazu die Sicherungen F1 - F3, unterbrechen Sie die Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors V5 und der Basis des Transistors V9 sowie die Kollektor des Transistors V8 mit der Basis des Transistors V10. Der Emitter des Transistors V5 ist vorübergehend mit dem Kollektor des Transistors V8 verbunden, und der Verbindungspunkt der Widerstände R14 und R15 ist mit dem gemeinsamen Draht verbunden. Durch die Auswahl des Widerstands R7* (abwärts, beginnend bei 100 Ohm) erreichen wir eine Nullspannung am Kollektor des Transistors V8. Diese Spannung sollte ±1 V nicht überschreiten, sowohl unmittelbar nach dem Einschalten als auch nach dem Aufwärmen der Transistoren für zehn Minuten.

Die Symmetrie der Signalbegrenzung wird mit einem Oszilloskop überprüft, indem an den Verstärkereingang eine sinusförmige Wechselspannung von 100 mV angelegt wird. Der Spannungshub am Kollektor des Transistors V8 muss mindestens ±24 V betragen, die Grenzfrequenz muss mindestens sein 200 kHz. Um das Einschwingverhalten der ersten beiden Stufen zu überprüfen, wird der Emitter des Transistors V5 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände RJ4, R15 verbunden und am Eingang werden Rechteckimpulse mit einer Amplitude von 0,5 V und einer Frequenz von 1 kHz angelegt. Die Impulse auf dem Oszilloskopbildschirm sollten einen steilen Anstieg und Abfall (ohne Spitzen) aufweisen. Wählen Sie ggf. einen Kondensator C8*.

Danach werden alle Verbindungen gemäß Diagramm wiederhergestellt, Sicherungen Fl-F3 werden installiert, Spule L1 wird kurzgeschlossen, ein Kondensator mit einer Kapazität von 14...15 μF wird zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände R5, R10 geschaltet , und ein Widerstand mit einem Widerstandswert von 8 Ohm ist an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen, der eine Verlustleistung von 25...30 W abgibt. Messen Sie nach dem Einschalten die Gleichspannung am Ausgang des Verstärkers (sie sollte ±100 mV nicht überschreiten), den Hintergrundpegel (den zulässigen Bereich der Welligkeit mit einer Frequenz von 100 Hz - nicht mehr als 300 mV) und die Amplitude des unverzerrten Ausgangssignals (bei einer Last mit einem Widerstand von 8 Ohm - nicht weniger als 20 V). Der Ruhestrom der Transistoren V11, V12 (250 mA) wird durch Auswahl des Widerstands R18* eingestellt (nach unten, beginnend bei 5...10 kOhm). Danach wird der Kondensator, der die Widerstände R14, R15 mit dem gemeinsamen Kabel verbindet, entfernt und die Installation kann als abgeschlossen betrachtet werden.

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