Усилитель мощности на отечественных транзисторах

Предлагаемый вниманию усилитель мощности (УМЗЧ) имеет низкий коэффициент гармоник при сравнительно простом схемном решении, способен выдерживать кратковременное короткое замыкание нагрузки и не требует термостабилизации тока покоя транзисторов оконечного каскада. Основные его характеристики:

Номинальная мощность (максимальная) при нагрузки 4Ом, Вт    60(80)

Номинальный диапазон частот Гц                                                20…20000

Кооф. гармоник при ном. мощности %                                          0.03

Номинальное входное напряжение В                                            0.775

Входное сопротивление Ом,не более                                            0.08

                                                                                                                  Принципиальная схема:

Основное усиление по напряжению обеспечивает каскад на быстродействующем ОУ DA1. Предоконечный каскад собран на транзисторах Т1-Т4. С целью понижения нелинейных искажений выбран режим АВ с относительно большим током покоя (около 20мА). Температурная стабильность достигнута включением в коллекторные цепи транзисторов Т3, Т4 резисторов сравнительно большого сопротивления R19, R20. Однако из-за отсутствия в предоконечном каскаде 100%-ой ООС при изменении его температурного режима возможны колебания тока покоя в пределах 14…25 мА, которые вполне допустимы, поскольку не нарушают эксплуатационную надежность усилителя в целом. Для компенсации возможной нестабильности напряжение база — эмиттер транзисторов Т1, Т2 при изменении температуры в их базовые цепи включены диоды Д3-Д5. Каждое плечо предоконечного каскада охвачено цепью местной ООС глубиной не менее 20 дБ. Напряжение ООС снимается с коллекторных нагрузок транзисторов Т3, Т4 и через делители R11R14 и R12R15 подается в эмиттерные цепи транзисторов Т1, Т2. Частотная коррекция и устойчивость по цепи ООС обеспечивается  конденсаторами С10, С11. Резисторы R13, R16, и R19, R20 ограничивают максимальные токи  предоконечного и оконечного каскадов усилителя при коротком замыкании нагрузки. При любых перегрузках максимальный ток транзисторов Т5, Т6 не превышает 3,5…4А, причем в этом случае они не перегреваются, поскольку успевают сгореть предохранители F1 и F2 и отключить питание усилителя.

Диод Д6, включенный между базами транзисторов Т5, Т6, снижает искажения типа «ступенька». Падающее на нем напряжение (около 0,75В) сужает интервал напряжений на эмиттерных переходах транзисторов, при которых они закрыты. Тем самым обеспечивается их открывание при меньшей амплитуде сигнала и в то же время надежное закрывание  в его отсутствие. При малых сигналах в нагрузку течет ток предоконечного каскада, поступающий через резистор R21. К выходу оконечного каскада подключен фильтр нижних частот L1C14R23, уменьшающий амплитуду резких всплесков сигнала (длительностью около 1 мкс) в момент переключения транзисторов выходного каскада и устраняющий колебательные процессы в выходном каскаде. Заметного влияния на скорость нарастания выходного сигнала фильтр не оказывает.

Снижения коэффициента гармоник достигнуто введением глубокой (не менее 70 дБ) общей ООС, напряжение которой снимается с выхода усилителя и через делитель С3-С5R3R4 подается на инвертирующий вход ОУ DA1. Конденсатор С5 корректирует АЧХ усилителя по цепи ООС.

Жесткая стабилизация постоянного выходного напряжения на уровне -20…+20 мВ достигнута применением в усилителе 100%-ой ООС по постоянному току. Для снижения этого напряжения до -1…+1 мВ и менее необходимо сбалансировать ОУ ОУ DA1, подключив к соответствующему выводу (в зависимости от знака напряжения) резистор R24 или R25 сопротивлением 200…820кОм.

Включенная на входе усилителя цепь R1C1 ограничивает его полосу пропускания частотой 160 кГц. Максимально возможная линеаризация АЧХ УМЗЧ в полосе 10…200 Гц достигнута соответствующим выбором емкости конденсаторов С1, С3, С4.

Усилитель может питаться как от стабилизированного, так и от не стабилизированного  источника питания, при чем работоспособность его сохраняется при снижении питающих напряжений до ±25 В (разумеется, с соответствующим уменьшением выходной мощности). При использовании стабилизированного источника питания следует учитывать возможность появления на выходе стабилизаторов больших (до 10 В) пульсаций с частотой усиливаемого УМЗЧ сигнала при мощности, близкой к номинальной.

В усилителе используются резисторы МЛТ:

R1-R8, R17,R18,R24,R25 — 0,25 Вт

R9-R12, R13,R16,R21,R23 — 0,5 Вт

R19,R20,R22 — 1 Вт

R14,R15 -2 Вт

Усилитель почти не требует налаживания. Как указывалось выше, ток покоя транзисторов Т3, Т4 устанавливают при необходимости подбором резистора R6, а минимальное постоянное напряжение на выходе усилителя — резистора R24 и R25.