Letzte Kaskade von UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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In meinen bisherigen Entwürfen habe ich die Ausgangsstufe eines Stromverstärkers nach der Schaltung aus [1] mit Klasse „A*“-Modus verwendet. Mit der Zeit entstand der Wunsch, einen 2-Wege-Leistungsverstärker mit aktivem Crossover-Filter zu bauen. Und da Schaltverzerrungen bei hohen Frequenzen besonders ausgeprägt sind, empfiehlt es sich, den Klasse-A-Modus zu verwenden, der diese Art von Verzerrungen eliminiert. Aber die Herstellung eines weiteren Verstärkers mit Modus „A“ ist sehr umständlich und teuer. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um zwei Verstärker in einem.

Die Zusammenfassung von „Radio Hobby“ [2] veröffentlichte ein Diagramm der Ausgangsstufe eines UMZCH mit Linearität der Klasse „A“, aber thermischer Stabilität und Effizienz der Klasse „AB“, entwickelt von Mike Renardson. Dem Autor gelang es, zwei zuvor veröffentlichte Ideen zu kombinieren in der Zeitschrift „Radio“. Erstens, implementiert in der UMZCH-Schaltung von Yu. Mitrofanov [3], um sicherzustellen, dass bei einem Ruhestrom, der dem „AB“-Modus entspricht, keine Schaltverzerrungen auftreten. Zweitens wird in der Schaltung von L. Kompanenko [4] ein Operationsverstärker verwendet, um den Spannungsabfall an einem Widerstand im Emitterkreis des Ausgangstransistors zu stabilisieren, was die Stabilität des Ruhestroms gewährleistet.

Auf dieser Basis wurde eine Schaltung der UMZCH-Endstufe ohne generelle Gegenkopplung entwickelt.

Abbildung 1 zeigt ein Funktionsdiagramm der Rückkopplungsverbindungen, die den Betrieb des Transistors VT1 ohne Abschaltung (im Klasse-A-Modus) gewährleisten. Gleichzeitig arbeitet der Transistor VT2 im Normalmodus (mit Abschaltung des Kollektorstroms während der Sperrhalbwelle der Eingangsspannung). Die Operationsverstärker DA1 und VT1 bilden am Emitter von VT2 einen Signalinverter, sodass jegliche Nichtlinearität im Unterarm durch den hochlinearen Oberarm kompensiert wird. Darüber hinaus sorgen die Operationsverstärker DA3 und VT2 für eine Stabilisierung des Ruhestroms, der durch den Spannungsabfall am Widerstand RP1 eingestellt wird.

Auf Abb. 2 zeigt ein vollständiges Diagramm der UMZCH-Ausgangsstufe.

(zum Vergrößern klicken)

Das spannungsverstärkte Eingangssignal wird über einen Kopplungskondensator C3 und einen „Anti-Ringing“-Widerstand R6 dem Gate des Source-Folgers an VT1 zugeführt, dessen Arbeitspunkt im Klasse-„A“-Modus durch einen stabilen Stromgenerator aufrechterhalten wird an den Transistoren VT2 und VT3. Der Quellenkreis enthält den Widerstand R10, der die Vorspannung an den Basen der Ausgangstransistoren einstellt. Von diesem Widerstand wird das Signal den nichtinvertierenden Eingängen der Operationsverstärker DA2.1 und DA2.2 zugeführt. Diese Operationsverstärker bieten eine OOS-Abdeckung der Basis-Emitter-Übergänge der Ausgangsverbundtransistoren VT4–VT6 und VT5–VT7. Da die Geschwindigkeit der Ausgangstransistoren geringer ist als die des Operationsverstärkers, wurden die Korrekturketten R18-C16 und R19-C17 eingeführt. Begrenzung des Frequenzbandes von Signalen, die den Basen von Transistoren zugeführt werden. Um die Stabilität der Ausgangsstufe sicherzustellen, wird die Verstärkung des Operationsverstärkers reduziert und das Frequenzband durch die Einführung der Ketten R16-C12 und R17-C13 begrenzt. Die wirtschaftliche Funktionsweise des Ausgangstransistors VT6 wird durch die Verbindung des invertierenden Eingangs DA2.1 mit den Emittern der Transistoren VT6, VT7 beider Zweige der 2-Takt-Ausgangsstufe erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ruhestrom auch während der Sperrhalbwelle der Eingangsspannung durch VT6 fließt. Der invertierende Eingang eines weiteren Operationsverstärkers DA2.2 ist mit dem Widerstand R27 im Emitterkreis VT7 verbunden und sorgt für die Stabilisierung des Ruhestroms der Ausgangstransistoren.

Der Ruhestrom der Ausgangstransistoren V16 und V17 wird durch den Spannungsabfall am Widerstand R10 eingestellt und durch Ändern des Stroms durch R10 mit dem Widerstand R9 eingestellt. Der Nullabgleich am Kaskadenausgang erfolgt durch einen Integrator an DA1 mit Trimmwiderstand R2. Die DAT-Stromquelle ist ein parametrischer Stabilisator basierend auf den Zenerdioden VD3 und VD4. Dioden VD5. VD6 und die Zenerdiode VD7 schützen das Gate des Feldeffekttransistors VT1 vor Durchschlag bei Verwendung von Hochspannungsspannungsverstärkern an Lampen oder Transistoren [5]. DA2 wird von einem parametrischen Stabilisator unter Verwendung der Zenerdioden VD8, VD9 gespeist, und die synchrone Nachführungsleistung wird dem gemeinsamen Punkt der Zenerdioden vom Ausgang des Source-Folgers an VT1 zugeführt.

Der Verstärker wird auf einer Platine platziert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 3. In diesem System werden grundsätzlich nur inländische Komponenten verwendet, obwohl es keine Einschränkungen für deren Ersatz durch importierte Analoga gibt, mit Ausnahme von DA2 (K157UD2), das keine direkten Analoga hat.

Beim Testen der Schaltung wurden die Transistoren KT6G und KT7G als VT818, VT819 verwendet. Ihr späterer Ersatz durch importierte 2SA1302, 2SC3281 hatte praktisch keine Auswirkungen auf die Klangqualität. Ausgangstransistoren VT4, VT6 und VT5. VT7 werden paarweise auf Kühlkörpern mit einer Fläche von jeweils etwa 300 cm2 verbaut.

Die Transistoren VT1 und VT3 sind mit kleinen (ca. 5 cm2) Plattenkühlkörpern aus 2 mm dickem Aluminiumblech ausgestattet. Widerstände, die die Umweltschutzparameter (R20...R23. R26. R27) bestimmen, müssen eine Toleranz von 1 % haben oder mit einer Widerstandsspreizung von etwa 1 % ausgewählt werden.

Aufstellen. Stellen Sie zunächst mit dem Trimmwiderstand R2 den Nullpunkt am Ausgang des UMZCH und dann mit R9 den erforderlichen Ruhestrom der Ausgangstransistoren ein. Eine genauere Einstellung kann durch Anlegen eines 2-Ton-Sinuswellensignals mit einer Differenzfrequenz von 1 kHz an den Eingang (z. B. 10 und 11 kHz oder 19 und 20 kHz) und den Anschluss eines leistungsarmen (1-2 W) Breitbandlautsprecher an den Ausgang. Bei Ruhestrom Null (maximaler Widerstand R9) ist deutlich ein Differenzton mit einer Frequenz von 1 kHz zu hören. Mit steigendem Ruhestrom sinkt dieser auf ein kaum noch hörbares Niveau. Führt eine weitere Stromerhöhung nicht zu einer Verringerung des Schallpegels, ist die Anpassung abgeschlossen.

Ruhestrom der Ausgangstransistoren VT6. VT7 hängt praktisch nicht von der Temperatur ihres Gehäuses ab und ändert sich nur geringfügig mit der Erwärmung der Transistoren VT1 und VT3. Und da sie entgegengesetzte Temperaturabhängigkeiten des Stromübertragungskoeffizienten aufweisen und im Klasse-A-Modus mit konstanter Wärmeabgabe arbeiten, tritt eine geringfügige Änderung der Spannung am Widerstand R10 nur während des Aufwärmens auf und ändert sich anschließend nicht.

Vergleiche der beschriebenen Kaskade mit einer für Hi-End-Geräte typischen 2-Takt-Ausgangsstufe auf Feldeffekttransistoren aus [6] und einer Kaskade mit Modus „A“ [1] zeigten, dass sie hinsichtlich der Klangqualität eher „ A+“ und ist der Kaskade auf Feldeffekttransistoren, die im „AB“-Modus arbeiten, deutlich überlegen. Die vorgeschlagene Ausgangsstufe ist zusammen mit einem Transistor-Spannungsverstärker aus (51) aufgrund der geringen Änderungen am ursprünglichen Audiosignal für die Wiedergabe von Musik aller Genres geeignet.

Literatur

1. A. Syritso. Leistungsstarke Verstärker mit Modus A. - Radio, 2002, Nr. 9, S.10.
2. M.Renardson. UMZCH mit Linearität der Klasse A. - Funkhobby. 1998. Nr. 3. S. 11.
3. Y. Mitrofanov. Sparmodus A in der Endstufe. - Radio. 1986. Nr. 5.
4. L. Kompanenko. UMZCH mit automatischer Stabilisierung des Ruhestroms der Endstufen. - Radio. 1988. Nr. 4.
5. A. Kopysov. SRPP-Kaskade. - Radiomir, 2007. N12. SZ
6. E.Vinsek. Hybrid-Lampenfeld UMZCH. - Radiohobby, 1988.

Autor: A. Kopysov, Nerekhta, Region Kostroma

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