UMZCH mit einem Spannungsverstärker nach einer gemeinsamen Basisschaltung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Bis vor kurzem war unter Funkamateuren der klassische Aufbau des Leistungsverstärkers [1] beliebt, bei dem die Differenzstufe am Eingang des UMZCH mit einer Spannungsverstärkungsstufe mit einem Common-Emitter-Transistor belastet wird, gefolgt von einer Leistungsverstärkung Stufe, meist bestehend aus zwei- oder dreistufigen Stromverstärkern. Eine solche Struktur ist nun die Grundlage für integrierte Schaltungen von UMZCH.

In den letzten vier Jahrzehnten hat sich an dieser Schaltung wenig verändert, ihre Varianten haben sich durch die Verbreitung leistungsfähiger Feldeffekttransistoren vervielfacht. Es liefert die notwendigen Parameter, gemessen an niedrigen Werten der nichtlinearen Verzerrung, die leicht zugänglich sind für die Berechnung der Ausgangsleistung und Verstärkung. Die Zweckmäßigkeit der Verwendung einer Eingangsdifferenzstufe, die im statischen Modus eine hohe Stabilität des gesamten Geräts gewährleistet, ist durchaus verständlich. Die Ausgangsstufe, die ein zwei- oder dreistufiger Emitterfolger ist, führt eine minimale harmonische Verzerrung mit einem fast vollständigen Spannungshub am Ausgang des Geräts ein, der der Versorgungsspannung entspricht (genauer gesagt, mit der Hälfte davon). Bei einem Spannungsverstärker - einem Treiber - sind die Dinge komplizierter. In den 60 Jahren des Bestehens eines Bipolartransistors wurde seine Einbeziehung in eine Schaltung mit einem gemeinsamen Emitter (CE) gut untersucht, alle seine Stärken und Schwächen wurden identifiziert, die seiner Verwendung in allen analogen und digitalen dienten Geräten in einem weiten Frequenzbereich sowie in DC-Verstärkern.

Zu den Nachteilen der Transistorkaskade gemäß der OE-Schaltung gehören eine niedrige Temperaturstabilität und ein weit entfernter linearer Verstärkungsmodus. Beides und ein weiteres wird in den meisten Geräten durch verschiedene Arten von negativen Rückkopplungen eliminiert, die die dynamischen Eigenschaften der Kaskade und ihre Verstärkung verringern. Hinzu kommt, dass sich das Ohr des Hörers über die Jahre an den Klang eines klassischen Transistorverstärkers gewöhnt hat und die meisten Hörer keine neuen Ansprüche stellen.

Fig. 1

In dem beschriebenen UMZCH (sein Diagramm in der Figur) ist die Treiberstufe auf Bipolartransistoren VT6, VT7 aufgebaut, die gemäß einer Schaltung mit gemeinsamer Basis (OB) verbunden sind. Eine solche Kaskade hat einen besseren Frequenzgang und ermöglicht eine große Ausgangssignalamplitude, da die Sättigungsspannung eines gemäß der Ü-Schaltung geschalteten Transistors niedriger ist als die einer ähnlichen Kaskade mit einem gemäß der OE-Schaltung geschalteten Transistor.

Natürlich ist auch die Kaskade nach Ü-Schaltung nicht ohne Nachteile. Es bietet keine Stromverstärkung, daher muss der Strom in der vorgeschalteten Differenzstufe verstärkt werden, die auf zusammengesetzten Transistoren aufgebaut werden kann.

Am Eingang des Geräts befindet sich ein Filter R1C3, der keine Signale mit einer Frequenz über 100 kHz durchlässt, von dem das Signal über ein Analogon eines unpolaren Oxidkondensators in Form von dem invertierenden Eingang des UMZCH zugeführt wird C1, C2. An den Verbindungspunkt dieser Kondensatoren wird über den Widerstand R2 eine polarisierende Vorspannung angelegt. Derselbe Eingang empfängt das OOC-Signal vom Ausgang der Vorrichtung über den Widerstand R14. Der Strom durch jeden Zweig der Differenzstufe sowie der Kollektorstrom der Spannungsverstärkungsstufe beträgt 3 mA. Trotz all seiner Mängel ist ein invertierender Verstärker dafür bekannt, stabiler zu sein als ein nicht phaseninvertierender.

Die Ausgangsstufe, die aus zwei Stufen eines Emitterfolgers besteht, hat einen etwas nicht standardmäßigen Knoten zur Stabilisierung der Ruhestrom- und Temperaturbedingungen an den Transistoren VT8 und VT9. Es sorgt für eine Stabilisierung des Ruhestroms der ersten Stufe der Ausgangsstufe und damit der Spannung am Widerstand R15. Das. dementsprechend führt es zu einer Stabilisierung des Ruhestroms der Transistoren VT12 und VT13, in deren Emitterkreisen Drahtwiderstände R16 und R17 vorhanden sind. Wie die langjährige Praxis des Autors gezeigt hat, kann eine solche Stabilisierungsschaltung Schaltverzerrungen erheblich reduzieren, was zum Auftreten von Obertönen höherer Ordnung führt, die für "Transistorklang" charakteristisch sind. Der Autor nutzt diese technische Lösung seit mehr als zehn Jahren in seiner Konstruktions- und Reparaturpraxis [2] und sie hat sich voll und ganz bewährt. Ein sanfter „Schritt“ wird von den OOS-Schaltungen gut nachgeführt und bringt die Ausgangsstufe näher an den sogenannten Economy-Class-A-Modus, der die subjektive Wahrnehmung der Audiosignalwiedergabe einfacher und transparenter macht.Die gestrichelten Linien zeigen die Schaltung im Gebrauch ein Netztrafo ohne Mittelpunkt in der Sekundärwicklung R20 und R21 sind im Leistungskreis erforderlich, der Widerstand R22 ist durch eine Drahtbrücke zu ersetzen und die Sicherung FU3 ist wegzulassen.

Kurz zu den Parametern des Verstärkers. Bei einer Empfindlichkeit von 2 V liefert der beschriebene UMZCH bei einer Last mit einem Widerstand von 8 Ohm eine Sinusleistung von 120 W. Bei Verwendung einer Last mit einem Widerstand von 4 Ohm sollte die Anzahl der Ausgangstransistoren zusammen mit Widerständen verdoppelt werden ihre Emitterkreise, dann ist es möglich, eine sinusförmige Ausgangsleistung von bis zu 180 ... 200 W zu erhalten. Die oszillographische Beobachtung durch ein aktives Kerbfilter, das die Grundharmonische eines Sinussignals um 40 dB unterdrückt, zeigte, dass der Grad der harmonischen Verzerrung ungefähr 0,03 ° O beträgt. Mit den Werten des Widerstands R14 der OOS-Schaltung und der im Diagramm angegebene Widerstand am Eingang R3 beträgt die Verstärkung 26 dB.

Zur Montage des Verstärkers wurde ein Steckbrett verwendet, auf dem eine Differenzstufe und ein Spannungsverstärker für zwei Kanäle montiert sind, deren Stromversorgungskreise mit positiver und negativer Polarität durch einen "Stern" an den Anschlüssen der Kondensatoren C5 bzw. C6 verbunden sind
Die gesamte Endstufe wurde zusammen mit der Endstufen-Stromstabilisierungseinheit auf einem gemeinsamen Kühlkörper montiert, wobei wichtig ist, dass die leistungsfähigen Transistoren jedes Kanals (VT10-VT13) auf einem gemeinsamen Kühlkörper sowie die Strom- und Thermostabilisierungsschaltung untergebracht sind Transistoren VT8 und können an den Anschlüssen der Transistoren VT9 und VT10 montiert werden. Die Leistungskreise der Ausgangsstufe sind ebenfalls durch einen "Stern" an den Anschlüssen der Kondensatoren C11, C7 bzw. C9, SU verbunden.

Der Netztransformator T1 muss eine Gesamtleistung von mindestens 250 W mit einer Sekundärwicklung haben, die für eine Spannung von 70 V bei einem Strom von mindestens 3,5 A mit einem Mittelpunktausgang (oder ohne, unter Berücksichtigung der obigen Änderungen) ausgelegt ist.

Alle Transistoren der Endstufe müssen auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von mindestens 1200 cm2 (pro Kanal) verbaut werden.

Anstelle der Oxidkondensatoren C1, C2 können Sie einen Folienkondensator (Polyethylenterephthalat) mit einer Kapazität von 1 ... 2,2 μF für eine Spannung von 63 V (K73-16, K73-17) verwenden, natürlich ausgenommen Polarisationswiderstand R2. Die Kapazität der Sperrkondensatoren C7, C8 kann auf 1 ... 2,2 uF erhöht werden.

Die Einstellung des Verstärkers sollte mit der Überprüfung der korrekten Installation und der Übereinstimmung mit dem Schaltplan beginnen. In der Version des Autors sind die Differenzstufe und der Spannungsverstärker auf einer separaten Platine untergebracht, daher wurde dieser spezielle Knoten zuerst überprüft, ohne ihn mit der Ausgangsstufe zu verbinden. Dazu wurden die Kollektoren der Transistoren VT6 und VT7 und der Ausgang des Widerstands R14 gemäß dem Schema vorübergehend miteinander verbunden. Nach dem Einschalten des Verstärkers an diesem Anschlusspunkt sollte die Spannung 1 ... 15 mV nicht überschreiten. Es ist auch sinnvoll, die Ströme der Schultern der Differenzstufe und des Spannungsverstärkers auf Einhaltung der im Diagramm angegebenen Werte zu überprüfen.

Nach der Überprüfung sollten Sie den Spannungsverstärker durch Einschalten eines Milliamperemeters anstelle einer der Sicherungen (FU2 oder FU3) mit der Endstufe verbinden und nach dem Anlegen der Versorgungsspannung sicherstellen, dass die Stromaufnahme des gesamten Geräts nicht ist mehr als 150 ... 200 mA (in der Regel geht es nicht über 100 mA). Sie müssen auch sicherstellen, dass die Ausgangsspannung des Geräts nahe Null ist.

Dann muss durch Anschließen eines 8-Ohm-Widerstands und eines Oszilloskops an den UMZCH-Ausgang ein Rechtecksignal an den UMZCH-Eingang angelegt werden, um das Oszilloskop bei verschiedenen Signalpegeln zu verwenden, um sicherzustellen, dass keine Selbsterregung oder signifikant ist Überspannungen durch Spannungsabfälle. Wenn dieser noch vorhanden ist, muss die Kapazität des Kondensators C4 erhöht werden (in der Version des Autors ist der Verstärker auch ohne ihn stabil).

Es ist zu beachten, dass der Ruhestrom der Ausgangstransistoren unmittelbar nach dem Einschalten innerhalb von 70 ... 90 mA liegen muss. Nach einer halbstündigen Aufwärmphase sollte es jedoch auf 120 ... 150 mA steigen und sich stabilisieren.

Literatur

1. Danilov A. A. Präzisionsverstärker mit niedriger Frequenz. - M.: Hotline - Telekom, 2004, p. 56, 57.
2. Sapozhnikov M. Verfeinerung von UMZCH mit nicht standardmäßiger Einbeziehung eines Operationsverstärkers. - Radio 2000, Nr. 8, p. 17.

Autor: M. Sapozhnikov, Ganei Aviv, Israel; Veröffentlichung: radioradar.net

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