Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Радио

2004: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
2003: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2002: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2000: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1999: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1998: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1971: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1947: 
1, 2, 3, 4, 5
1946: 
1, 2, 3, 4-5, 6-7, 8-9

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал Радио 4 номер 2004 год.

ЗВУКОТЕХНИКА

Многоканальное усиление в УМЗЧ с крайне глубокой ООС

А. ЛИТАВРИН,
г. Березовский Кемеровской обл. 

Окончание
Начало см. в "Радио", 2004, ╧ 3

На основе изложенных здесь принципов, объединенных технологией МКУС, автором разработана схема относительно простого трехканального УМЗЧ, представленная на рис. 2. Его номинальная мощность Pвых 75 Вт при работе на нагрузку Rн = 4 Ом.


Увеличить

В главном канале усиления (DA1, VT1) применен радиочастотный ОУ AD812. Его частота единичного усиления F1 = 100 МГц, ЭДС собственных шумов Еш = 4 нВ/&radic;<span style="text-decoration:overline;">Гц</span>, а коэффициент усиления — около 40 дБ на частоте 3 МГц, соответствующей частоте Frp мощных транзисторов УНЧ (А1 на рис. 2), что позволяет эффективно подавлять искажения выходного каскада УНЧ. Именно главный канал определяет частоту замыкания петли ООС (Fзам и устойчивость УМЗЧ на частотах выше Fгр. Весьма малое и стабильное время реакции петли ООС обеспечивается быстродействием главного канала и работой повторителя на VT1 в режиме класса А, что исключает джиттеро-подобные явления (фазовую модуляцию).

В данной схеме главный канал работает в полосе от звуковых частот до частоты Fзам. Специфика и приоритет главного канала состоят в его работе на частотах, близких к Fзам, и замыкании петли ООС. Рассмотрим работу УМЗЧ в полосе частот от F1 ≈ Frp ≈ 3 МГц до Fзам ≈ 250 МГц, используя для анализа импульсный сигнал с крутыми фронтами. Входной сигнал через резисторы R1, R2 приходит на сигнальный вход УМЗЧ (точка А), далее через резистор R9 — на вход ОУ DAI, VT1, эмиттер которого и есть выход главного канала (точка В). С выхода главного канала через элементы С7, С8 и R22 согласующего устройства сигнал проходит на выход УМЗЧ (точка С), где этот сигнал доминирует над сигналом, пришедшим с УНЧ, и далее через цепь С2, R3 замыкает цепь ООС на сигнальный вход УМЗЧ в точку А. Низкоомная цепь ВЧ ООС (элементы CI, С2, R2, R3) обеспечивает качественное деление сигнала на этих частотах, при этом индуктивности L1 и Т1 отделяют паразитные (монтажные) емкости.

Сигнал, действующий в точке А, дополнительно усиливается вторым (DA2) каналом усиления. Этот дополнительный канал усиления включен по критерию подавления сигнала основного канала (DA1) на его входе. Для сигнала канал на DA2 является предварительным усилителем, он "выключается" лишь на самых высоких частотах (выше 10 МГц), где возникает недопустимый по условиям устойчивости набег по фазе. Усиленный ОУ DA2 сигнал через устройство обеспечения приоритета DA1 (делитель сигнала R10R11) поступает на неинвертирующий вход DA1. На звуковых частотах на выходе DA2 действует очень низкий уровень сигнала, т. е. он работает практически в статическом режиме.

Таким образом, последовательно усиленный двумя ОУ (DA2, DA1) сигнал также приходит на выход главного канала усиления (точка В). Там сигнал ответвляется через резистор R23 на третий канал усиления — А1 (УНЧ), с выхода которого сигнал звуковой и "нулевой" частоты через устройство согласования (вторичную обмотку трансформатора Т1) приходит на выход УМЗЧ (точка С). На частотах, где быстродействие УНЧ ограничено, выходной каскад на VT2 с трансформатором Т1 работает по критерию подавления амплитудной и фазовой ошибки на выходе УНЧ.

Применение индуктивности в виде Т1 диктуется необходимостью выполнения двух противоречивых условий: весьма низким сопротивлением устройства согласования на звуковых частотах и высоким на частотах, близких к Fгр, мощных транзисторов. Здесь следует подчеркнуть, что вопрос корректного согласования низкоомных ВЧ и НЧ структур очень важен вследствие возникновения различных паразитных резонансов. В данном случае резонанс возникает в контуре, состоящем из конденсатора С7 и индуктивности вторичной обмотки Т1, и тесно увязан с усилением и фазой на выходе УНЧ. Цепь С8, R22 снижает частоту и добротность этого контура. Колебательный контур из элементов С9, R27 и индуктивности первичной обмотки трансформатора Т1 снижают их еще ниже, так как настроены на еще более низкую частоту.

Трансформатор следует рассматривать как фильтр (ФНЧ) и как элемент сумматора сигналов на выходе УМЗЧ, который подавляет остатки паразитных резонансных проявлений и фазовую погрешность, используя усилительные ресурсы главного канала на DA1. Первичная обмотка Т1 подключена к эмиттерному повторителю на транзисторе VT2, который при этом одновременно является стабилизатором тока для VT1 Приоритет главного канала (DA1) обеспечивается, если трансформатор понижающий. Напряжение вторичной обмотки Т1 фактически включается последовательно с напряжением, приходящим с выхода УНЧ. Для эффективного подавления искажений УНЧ трансформатор должен быть достаточно широкополосным, обладать высоким КПД (хорошим потокосцеплением) на частотах порядка Fгр.

Питание радиочастотных микросхем необходимо от отдельного двуполярного стабилизатора с напряжением ±12,5 В.

Теперь об УНЧ, схема которого показана на рис. 3. Его выходной каскад — это мощный симметричный эмиттерныи повторитель, управляемый генератором тока [8]; схема классическая и в комментариях не нуждается. Включен УНЧ по критерию подавления сигнала на выходе главного канала. Перед УНЧ включено устройство создания приоритета главного канала (DA1) — делитель из резисторов R23 (см. рис. 2) и R32 (рис. 3). Его задача — снижение усиления УНЧ на частотах около Fгр с минимальным изменением фазы, а на более высоких частотах — уменьшение усиления до нуля посредством С20. Это улучшает перегрузочные характеристики и помехозащищенность УНЧ.


Увеличить

Итак, вклад УНЧ в выходной сигнал УМЗЧ на высоких частотах (выше 3 МГц) трижды снижается: в результате глубокой ООС (в силу спада АЧХ на частотах Fгр), делителем R23R32 и С20, а также из-за высокого индуктивного сопротивления обмотки Т1. На частоте около 15 МГц напряжение на выходе УНЧ (в точке Е) отстает по фазе от напряжения на выходе УМЗЧ (в точке С) на 180°! Конденсатор С25 в УНЧ выполняет двойную функцию. Кроме создания частотной коррекции УНЧ, в каскаде на транзисторах VT6, VT7 он образует параллельный канал на частотах выше 3 МГц. Сигнал с эмиттера VT3 поступает через конденсатор С25 (в обход VT4 и VT7) на выходные эмиттерные повторители (с входным уровнем УНЧ), уменьшая время прохождения сигнала через УНЧ.

Здесь нужно указать на неоднозначную роль цепи коррекции на опережение посредством конденсатора С22. Этот конденсатор уменьшает фазовый сдвиг сигнала на выходе УНЧ (на частотах порядка 3 МГц), при этом снижается уровень сигнала на выходе основного канала (точка В). Но конденсатор С22 форсирует усиление на частотах выше Fгр, что ухудшает перегрузочные характеристики канала и увеличивает его искажения. Поэтому применение С22 оправдано лишь при использовании недостаточно высокочастотных транзисторов (серии КТ818, КТ819); в других случаях цепь R34, С22 следует исключить.

Таким образом, сигнал на выходе УМЗЧ (точка С) фактически является сборным. Сигналы в полосе рабочих частот проходят на выход с УНЧ через вторичную обмотку Т1. а компенсационный сигнал для подавления искажений УНЧ на высоких частотах — через транзисторы VT1, VT2 и трансформатор Т1.

Последовательное усиление всех каналов (DA2 DA1, УНЧ) на частоте 20 кГц достигает 160 дБ. что снижает ошибку при введенной ООС до значения менее 0,0001 %. Малость этой ошибки (уровень сигнала в точке А) можно наглядно оценить после ее усиления радиочастотным ОУ DA2 (в точке D), используя известную читателям журнала методику И. Т. Акулиничева [3]. Но в силу огромного запаса усиления внутри петли ООС величина ошибки очень мала (менее 1 мВ) и она практически линейна.

Однако здесь нужно обратить внимание на уровень наводок и паразитных связей в сигнальных цепях, в том числе и через общие провода. Например, ток в цепи ООС (через элементы CI, С2, R2 — R5) на частоте 20 кГц создает падение напряжения на проводе ОПЗ на уровне нескольких микровольт по отношению к прецизионной цепи ОП1. Эта наводка на ОПЗ линейна и не представляет какой-либо опасности. Но несмотря на мизерность, усиленная в тысячи раз наводка заметно увеличивает уровень сигнала на выходе ОУ DA2. Для корректного наблюдения величины ошибки в цепи ООС следует применить один общий провод для всех каскадов, замкнув ОП1—ОП4 на ОП5, и дополнительный усилитель на 20...40 дБ. Осциллограммы синусоидального сигнала частотой 20 кГц приведены на рис. 4 при работе УМЗЧ с выходной мощностью Рвых= 75 Вт; сверху вниз: выход DA2 (точка D) при цене деления 1 мВ, выход DA1 (точка В) — при цене деления 0,5 В.

Высокочастотные помехи на входе усилителя ослабляются фильтром R1C1, причем его конденсатор также входит в цепь ООС на ВЧ (R2/R3 = С2/С1). Низкоомная цепь ООС радикально снижает влияние ВЧ наводок и паразитных емкостей. Резисторы R7 и R9 эффективно повышают перегрузочную способность радиочастотных ОУ, существенно снижая на ВЧ усиление их входных каскадов.

Совокупность перечисленных мер основательно снижает внутрипетлевое усиление на близких к частотах, исключая усиление УНЧ на граничной частоте мощных транзисторов, что обеспечивает высокие перегрузочные характеристики. На частотах ниже 200 кГц усиление определяется отношением (R3+R4+R5)/(R1+R2) =10.

Транзисторы VT8, VT9 стабилизируют ток покоя выходного каскада [3] по критерию стабилизации напряжения смещения на базах выходных транзисторов. При токовой перегрузке транзисторы VT5 и VT20—VT22 блокируют УНЧ (VT10— VT19) на восемь тактов генератора, выполненного на элементах DD1 1—DD1 3 (т. е. примерно на 30 мс).

Контроль и настройку УМЗЧ следует осуществлять в полосе 100 МГц. Для этого целесообразно увеличить частоту среза петли ООС, уменьшив в два раза сопротивления резисторов R1 и R4+R5. После, отключив DA2 (для этого достаточно отпаять один из выводов R10), в точке С контролируют монотонный спад его АЧХ на частотах выше 1 МГц. При необходимости снижают усиление основного канала DA1, увеличивая сопротивление R9 Далее подают на вход импульсный сигнал "меандр" с частотой 250 кГц при размахе напряжения 0,5 В. Больший уровень сигнала подавать нет смысла, так как выходная мощность УМЗЧ на частотах выше 250 кГц сильно увязана с мощностью выходного каскада основного канала усиления (VT1, VT2). При этом наиболее информативным следует считать предыскаженный сигнал с выхода DA1 (точка В), который, по сути, является многократно усиленным сигналом ошибки петли слежения ООС.

Сигнал в точке В должен иметь импульсный характер с формой, близкой к экспоненте. При корректной настройке импульсы должны быть относительно короткими, их фронты — крутыми, а спады — пологими и плавными. На их осциллограммах ни в коем случае не должно наблюдаться каких-либо резонансов или изломов. Импульсные сигналы в разных точках УМЗЧ, измеренные при удвоенной частоте среза, показаны на осциллограммах рис. 5, при работе на резистивную нагрузку сопротивлением 4 Ом — на осциллограммах рис. 6; при работе на реактивную нагрузку (конденсатор емкостью 1 мкФ) — на осциллограммах рис. 7. Соответственно сверху вниз: выход DA2 (точка D) при цене деления 0,2 В, выход DA1 (точка В) при цене деления 2 В, выход УМЗЧ (точка С) и выход УНЧ (точка Е) при цене деления 5 В. Скорость развертки для этих осциллогрвмм — 1 мкс наделение

При необходимости в первую очередь регулируют усиление и коррекцию УНЧ (элементы R35, R34, С22, С25), коэффициент ослабления сигнала устройства приоритета (R23, R32, С20, С21) и после этого настраивают согласующее устройство (С7, С8 и R22, С9 и R27, Т1), исключая колебательный процесс установления сигнала на выходе DA1 (точка В).

Далее подключают и подбирают резистор R10 по критерию минимума амплитуды импульсов на выходе DA2 при высокой линейности (плавности) последних. После чего выбирают номинал на 10...20 % больше и впаивают на плату.

Регулируют ток покоя выходного каскада УНЧ на уровне около 100 мА подбором резистора R48 ток срабатывания блокировки УНЧ (8 А) — R63, а ток покоя транзистора VT1 (200 мА) — R25 соответственно. И наконец, проверяют работу УМЗЧ на отсутствие возбуждения УНЧ при перегрузке большим входным сигналом в полосе 30...300 кГц. Возбуждение УНЧ свидетельствует о его весьма низких скоростных и перегрузочных свойствах, о большом усилении на F^, о излишне высокой частоте среза петли ООС или недостаточном приоритете основного канала, что возможно при изменении компонентов. После настройки восстанавливают частоту среза петли ООС.

Конструкция и детали

Именно главный канал определяет время задержки петли слежения ООС, усиление на высоких частотах и, как следствие, эффективность подавления разного рода паразитных резонансов и искажений. Таким образом, наиболее жесткие требования предъявляются к DA1: он должен быть радиочастотным, т. е. корректно работать при большом уровне ВЧ сигнала и при штатной нагрузке 50 Ом. Высокие требования предъявляются и к транзистору VT1, также вносящему временную задержку. Поэтому он должен быть высокочастотным (например, из серий КТ922, КТ925), а его ток достаточным для работы с ОУ DA1. В силу относительно небольшого тока VT1 (200 мА) импеданс нагрузки УМЗЧ на частотах выше 1 МГц должен быть больше, причем наличие фильтра (дросселя L1) обязательно. Другое назначение L1 — преградить проход высокочастотных колебаний от АС на выход УМЗЧ (в точку С) и далее в цепь ООС. Из-за очень высокой частоты замыкания петли ООС физическая длина основного канала усиления и цепи ООС на ВЧ должна быть минимальна, а реализация — с учетом требований к ВЧ устройствам.

Требования к ОУ DA2 менее жесткие, но следует подчеркнуть, что именно ОУ DA2 является предварительным усилителем, определяющим уровень шума, помех, прецизионность работы ООС, и. как следствие, он обязан работать в "тепличных" условиях. Условия следующие: наличие относительно высокоомного резистора во входной цепи (R7), что исключает перегрузку ОУ на частотах, близких к частоте Fзам; работа выходного каскада ОУ в малосигнальном режиме класса А; наличие отдельного источника питания или RC-фильтров в цепях питания для снижения помех. В конструкции важно наличие отдельных общих проводов: сигнального ОП1 и цепи питания ОП2.

"Вопрос о "земле" очень важен, ибо сигнал в каскадах усилителя определяется по отношению к общему проводу [8]. Наводка НЧ помехи на сигнальную часть или сигнальный общий провод фактически идентична. Поэтому цепи ОП1 —ОП4 должны быть в экране (он же провод ОП5) и обязательно выполнены отдельными проводами. Экранировать следует и каскад на ОУ DA2 Резисторы R16—R20 обеспечивают более короткий путь замыкания токов ВЧ в обход общей точки замыкания всех ОП на корпус УМЗЧ.

Высокие требования предъявляются к качеству конденсатора С2, так как к нему приложено все выходное напряжение УНЧ. Поэтому он должен обладать низкой абсорбцией и номинальным напряжением не ниже 250 В (из недефицитных — КСО, СГМ); конденсатор С1 желательно использовать той же группы. Резисторы входной цепи и ООС (R1— R5) — МЛТ или ОМЛТ. Конденсаторы С7—С9 в согласующем устройстве — К73-17 или керамические с малым ТКЕ.

Следует обратить внимание на то, что для исключения возбуждения транзисторы VT8, VT9 должны быть расположены в непосредственной близости от VT6, VT7 и VT10—VT13. При возбуждении усилителя рекомендуется в два раза увеличить сопротивления резисторов R47— R49 и R51, R53 или применить смещение, аналогичное использованному в [4].

Других требований к элементной базе УНЧ нет, поэтому возможна его реализация на основе иных схем. Однако следует отдать предпочтение более совершенной (т. е. широкополосной и многоканальной!) схемотехнике и элементной базе, ни в коем случае не форсировать усиление за счет его перегрузочных характеристик. Выходную мощность УМЗЧ допустимо увеличить без изменения схемы до 120 Вт, применив в каскаде VT14—VTT9 транзисторы КТ8101, КТ8102 и увеличив ток коллектора VT1 до 250 мА.

Как уже сказано выше, УНЧ может быть удален от основного канала УМЗЧ на расстояние до 40 см (при указанных номиналах компонентов). У автора при макетном исполнении длина проводов от резистора R23 и от трансформатора Т1 до УНЧ равна 30 см. И наоборот, длина проводников от эмиттера VT1 до R23 и от элементов С7, R22 до трансформатора Т1 должна быть минимальной.

Катушки LI, L2 намотаны на каркасе диаметром 12 мм и содержат по 11 витков провода ПЭВ диаметром 1 мм. Трансформатор Т1 намотан на таком же каркасе. Первичная обмотка содержит 30 витков ПЭВ 0,3, вторичная — 15 ПЭВ 1 мм. Первичную обмотку целесообразно намотать двойным проводом поверх вторичной между ее витками. Еще лучше намотать трансформатор жгутом из 10— 12 проводов ПЭВ 0,3...0.4 мм, причем два из них, соединенные последовательно, образуют первичную обмотку (30 витков), а остальные провода, включенные параллельно, — вторичную обмотку (15 витков).

Разумеется, что высококачественный УМЗЧ должен иметь индикацию перегрузки усилителя по току и по напряжению, устройства стабилизации "нуля" на выходе УМЗЧ, компенсации сопротивления проводов, защиты АС [4, 8].

В заключение автор выражвет признательность А. Ситак (RK9UC) за помощь, оказанную при подготовке дан-ной статьи.

Редактор — А. Соколов,
графика — Ю. Андреев,
фото — автора 

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 4 номер 2004 год







Ваш комментарий к статье
Журнал Радио 4 номер 2004 год. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>