Brücke UMZCH mit BSIT. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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In den Designs von Funkamateuren werden leistungsstarke Transistoren, sogenannte BSIT, die hauptsächlich für Schaltgeräte (Schaltnetzteile, horizontale Abtasteinheiten, leistungsstarke Schalter) gedacht sind, noch nicht sehr häufig verwendet.

Wir machen die Leser auf eine Beschreibung einer der Optionen für einen Hundert-Watt-UMZCH aufmerksam, der genau solche Transistoren verwendet. Unter Bezugnahme auf messtechnische Indikatoren sowie die Ergebnisse wiederholter fachkundiger Zuhörer bewertet der Autor seine Entwicklung als recht hoch.

Die Kontroverse zwischen Funkamateuren und Entwicklern über „besser klingende“ Röhrenverstärker hält bis heute an [1]. Es ist zu beachten, dass bei UMZCHs auf Basis von Röhrentrioden kleine Verzerrungen auch beim Betrieb mit komplexer Last insbesondere auf die diesen Geräten innewohnende interne Rückkopplung zurückzuführen sind. Die Vorteile einer Vakuumtriode gelten aber auch für einen Feldeffekttransistor mit Steuerübergang, der als Transistor mit statischer Induktion SIT bezeichnet wird [1]. Eine weitere Modifikation solcher Geräte ist ein Bipolartransistor mit statischer Induktion BSIT. Er arbeitet mit einem erheblichen Gate-Strom und weist eine Ausgangscharakteristik auf, die der einer Generatorröhre im Gitterstrommodus ähnelt. Seine Eingangscharakteristik ist nahezu gleich. wie bipolar.

Die Abklingzeit des Stroms eines Geräts mit einem vertikalen, normalerweise geschlossenen n-Typ-Kanal – einem leistungsstarken BSIT KP958A [2] – beträgt Tsl = 60 ns, was ungefähr in der gleichen Größenordnung liegt wie bei herkömmlichen Hochleistungs-Bipolartransistoren, aber die Sättigungsspannung (abhängig vom Sättigungsgrad des Transistors) ist um ein Vielfaches kleiner. Der Einsatz von BSIT erwies sich im UMZCH als recht effektiv. erfolgt nach der Brückenschaltung (3).

Das hier vorgeschlagene Diagramm einer Hundert-Watt-Brücke UMZCH auf BSIT ist in der Abbildung dargestellt.

Wichtigste technische Merkmale

• Nenneingangsspannung, V......1
• Nennausgangsleistung, W, bei Rн = 8 Ohm......100
• Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs im Frequenzbereich 10...100 Hz, dB, nicht mehr......000
• Harmonischer Koeffizient bei einer Frequenz von 1000 Hz, %, nicht mehr......0.02
• Ruhestrom, mA, nicht mehr ...... 500
• Relativer Geräuschpegel, dB, nicht mehr als ......80
• Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung, V/µs, nicht weniger......50

Der UMZCH enthält zwei nahezu identische Verstärker, von denen einer in Bezug auf das Eingangssignal invertierend ist. Die Last wird zwischen den Verstärkerausgängen angeschlossen. Dadurch, dass die Ausgangsspannung der Verstärker gegenphasig an die Last angelegt wird. Die Ausgangsspannung verdoppelt sich. Der Operationsverstärker ist ein Spannungsverstärker, und für die obere Kaskade mit OOS beträgt der Verstärkungskoeffizient Ku = R3/R1 + 1, und für die untere wird er durch das Verhältnis R18/R16 bestimmt. Bei den angegebenen Widerstandswerten ist die Verstärkung beider Verstärker in der Brückenschaltung gleich.

Bis auf den Operationsverstärker. Der Verstärker enthält phaseninvertierte Stufen mit Transistoren unterschiedlicher Struktur VT4, VT5. Zusammen mit ihnen erfüllen die Transistoren VT6 - VT9 die Funktion von Stromverstärkern der Klasse AB. Der oberste Verstärker in der Schaltung wird von einem seriellen OOS abgedeckt: Er wird vom Ausgang über einen Teiler R2R1 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (Pin 3 des DA1-Chips) gespeist; Der untere Verstärker in der Schaltung wird über den Widerstand R18 durch paralleles OOS abgedeckt.

Die Ausgangsspannung eines Brückenverstärkers wird durch die Summe der Ausgangsspannungen zweier Operationsverstärker bestimmt (der Spannungsabfall an den Gate-Source-Übergängen kann vernachlässigt werden). Um die Ausgangsspannung zu erhöhen, wird ein „Tracking“-Operationsverstärker-Netzteil verwendet. sich synchron mit seinem Ausgangssignal ändert. Liegt kein Eingangssignal an, ist die Spannung am Verbindungspunkt der Zenerdioden VD1 und VD2 Null. Gleichzeitig wird an den Pins 7 und 4 der DA1-Mikroschaltung die Versorgungsspannung dank Stabilisatoren an den Transistoren VT15, VT1 auf 2 V gehalten. Das Auftreten eines Signals am Ausgang des Verstärkers führt zu einer Gleichtaktverschiebung der Versorgungsspannungen des Operationsverstärkers. Daher ist das Operationsverstärkersignal nicht begrenzt. Dadurch verdoppelt sich die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ungefähr.

Der Widerstand R7 verbindet die Zenerdioden VD1, VD2 mit dem Ausgang des Verstärkers; sein Widerstand wird bei Bedarf beim Setup ausgewählt und durch einen variablen (Widerstand 3 - 5 kOhm) ersetzt. Durch Anlegen eines Signals eines Audiofrequenzgenerators an den Eingang des UMZCH wird an den Ausgängen beider Arme des Verstärkers die maximal mögliche unverzerrte Spannung eingestellt (überwacht mit einem Oszilloskop). Es ist zu beachten, dass eine übermäßige Verringerung des Widerstands die Stabilität des Verstärkers beeinträchtigen kann.

Die Widerstände R6, R8, R9 und der Transistor VT3 erzeugen eine anfängliche Vorspannung an den Gates der Stromverstärkertransistoren. Durch Ändern der Position des Abstimmwiderstands R8. Sie können den Ruhestromwert der Endstufe in einem weiten Bereich einstellen. Der Transistor VT3 dient der thermischen Stabilisierung des Modus; er muss thermischen Kontakt mit den Kühlkörpern der Transistoren herstellen.

Um eine geringe Verzerrung zu erreichen, empfiehlt es sich, die Transistoren VT4 - VT9 paarweise auszuwählen, wobei die Abhängigkeit des Drainstroms bei unterschiedlichen Werten des Gatestroms bei Uc = 10 V gemessen wird. Es empfiehlt sich, Messungen bei durchzuführen Mehrere Punkte. Transistoren mit ähnlichen Eigenschaften werden in einer Kaskade installiert.

Widerstände R1, R3, R16, R18 - C2-29V mit einer Toleranz von 1 % (bis zu 2 % sind möglich). Bei den übrigen Widerständen handelt es sich um beliebige Widerstände mit einer Toleranz von maximal 10 %. Die Mikroschaltung K140UD11 kann ohne Änderungen an der Schaltung durch eine K154UDZA ersetzt werden, es kann jedoch eine entsprechende Hochfrequenzkorrektur erforderlich sein. Der Operationsverstärker K154UDZA ist hinsichtlich seiner Frequenzeigenschaften vorzuziehen, obwohl es möglich ist, dass die maximale Ausgangsleistung des UMZCH abnimmt.

Die Ausgangstransistoren müssen auf Kühlkörpern mit einer Oberfläche von mindestens 600 cm2 pro Transistor installiert werden. Der Autor verwendete in seinem Entwurf Nadelstrahler mit Zwangskühlung durch einen kleinen Lüfter. In diesem Fall erwies sich die Verwendung eines kleinen Heizkörpers als ausreichend.

Ein korrekt zusammengebauter Verstärker beginnt sofort zu arbeiten, Sie müssen lediglich die Ruheströme beider Zweige des Verstärkers auf etwa 200...250 mA und die maximal mögliche Amplitude des Ausgangssignals durch Auswahl des Widerstands R7 einstellen.

Ganz einfach: Sie können die Leistung des Verstärkers verdoppeln – bis zu 200 W – indem Sie die Anzahl der Transistoren in den Endstufen verdoppeln (VT8. VT9). Um die Ströme gleichmäßig zu verteilen, müssen in den Emitterkreisen dieser Transistoren Ausgleichswiderstände mit einem Widerstandswert von 0.1...0,2 Ohm enthalten sein.

Literatur

1. Schaltungsentwurf von Geräten auf Basis leistungsstarker Feldeffekttransistoren. Verzeichnis. Ed. V. P. Dyakonova. - M: Radio und Kommunikation, 1994.
2. chip-dip.ru/catalog/index.html
3. Korzinin M. Schaltungsdesign von High-Fidelity-Audiofrequenz-Leistungsverstärkern. - Radio. 1997. Nr. 3. S. 15 - 17.

Autor: N. Rekunov, Togliatti, Region Samara

Siehe andere Artikel Abschnitt Transistor-Leistungsverstärker.

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