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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA UMZCH simple de alta calidad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de transistores El análisis de cartas de radioaficionados que respondieron al artículo [1] permitió llegar a las siguientes conclusiones. En primer lugar (y esto es natural), todos están a favor de crear amplificadores de potencia 3H simples (UMZCH); en segundo lugar, cuanto más simple es el circuito amplificador, los radioaficionados menos capacitados se encargan de ensamblarlo; en tercer lugar, incluso los diseñadores experimentados a menudo ignoran las reglas de instalación conocidas, lo que conduce a fallas al repetir UMZCH en una base de elementos modernos. Con base en lo anterior, se desarrolló el UMZCH (ver Fig. 1) basado en los amplificadores descritos en [1, 2].
Sus principales características son el uso de un amplificador operacional en un modo de señal baja (como en el amplificador descrito en [1]), que expande la banda de frecuencia de las señales reproducidas sin exceder la velocidad de respuesta del voltaje de salida del amplificador operacional [3]; transistores de la etapa de salida, en el circuito OE, y la etapa final, con una carga dividida en los circuitos de emisores y colectores. Este último, además de la ventaja de diseño obvia: la posibilidad de colocar los cuatro transistores en un disipador de calor común, brinda ciertas ventajas en comparación con la etapa de salida, en la que los transistores están conectados de acuerdo con el circuito OK [2]. Principales características técnicas de UMZCH:
El amplificador operacional DA1 se alimenta a través de los transistores VT1 y VT2, que reducen el voltaje de suministro a los valores requeridos. Las corrientes de reposo de los transistores crean caídas de tensión en las resistencias R8 y R9, suficientes para proporcionar la tensión de polarización necesaria en las bases de los transistores VT3, VT4 y VT5, VT6. En este caso, los voltajes de polarización para los transistores de la etapa final se eligen de tal manera (0,35 ... 0,4 V) para que permanezcan cerrados de manera confiable cuando el voltaje de suministro aumenta en un 10 ... 15% y se sobrecalienta en 60 ... 80 ° C. Se eliminan de las resistencias R12, R13, que estabilizan simultáneamente el modo de operación de los transistores de la etapa final y crean OOS locales para la corriente. La relación entre las resistencias de las resistencias R11 y R4 del circuito OOS se selecciona a partir de la condición de obtener un voltaje de entrada nominal de 0,8 V. La inclusión de los circuitos externos de corrección y balanceo del amplificador operacional no se muestra en el diagrama por simplicidad (esto se discutirá en la sección sobre la configuración del amplificador). El filtro de paso bajo R3C2 y el filtro de paso alto C3R10 con frecuencias de corte en la región de 60 kHz evitan el funcionamiento de los transistores de frecuencia relativamente baja VT3-VT6 a frecuencias más altas para evitar su ruptura. Los condensadores C4, C5 corrigen el PFC de las etapas preterminal y final, evitando su autoexcitación en caso de instalación fallida. La bobina L1 aumenta la estabilidad del UMZCH con una carga capacitiva significativa. UMZCH es alimentado por un rectificador no estabilizado. Puede ser común para ambos canales del amplificador estéreo, sin embargo, en este caso, la capacitancia de los condensadores de filtro C8 y C9 debe duplicarse, y el diámetro del cable del devanado secundario del transformador T1 debe ser 1,5 veces. Los fusibles están incluidos en los circuitos de alimentación de cada uno de los amplificadores. El diseño de la UMZCH puede ser diferente, sin embargo, se deben tener en cuenta algunas características de diseño de las que depende el éxito de su repetición. En la fig. 2
La longitud de los cables de las piezas no debe ser superior a 7 ... 10 mm (para facilitar la instalación, los cables del amplificador operacional DA1 se acortan a unos 15 mm). En UMZCH, es necesario usar condensadores cerámicos con un voltaje nominal de al menos 50 V. La placa se puede fijar en el disipador de calor de los transistores de la etapa final usando bastidores 15 ... En este último caso, la resistencia de las resistencias R20 y R22 debe seleccionarse igual a 1 ... 5 ohmios, y en el zócalo del conector con los transistores VT12, VT13 conectados, instale resistencias de la misma resistencia R43 'y R47' (esto evitará la falla de los transistores si se pierde el contacto en el conector). La longitud de los conductores entre la placa y los transistores de etapa final no debe ser superior a 5 mm. Además de lo indicado en el diagrama, en el UMZCH es posible utilizar las OU K140UD6B, K140UD7A, K544UD1A, sin embargo, el coeficiente armónico a frecuencias superiores a 5 kHz aumentará en este caso a aproximadamente 0,3%. Los transistores de la etapa final se colocan en un disipador de calor doblado a partir de una placa con dimensiones de 70x35x3 mm (excluyendo un pie con un orificio de 2,2 mm de diámetro) de aleación de aluminio, que se sujeta a la placa con un tornillo M2X8 con una tuerca para evitar la rotura de los cables del transistor durante influencias mecánicas accidentales. Los transistores de la etapa terminal se pueden colocar tanto en un disipador de calor común a cada canal UMZCH, como en un disipador de calor común a ambos canales. En el primer caso, están fijos en el disipador de calor y este último está aislado de la caja UMZCH, en el segundo caso, los transistores están aislados y el disipador de calor puede ser un elemento estructural de la caja del amplificador. Para reducir la resistencia térmica de la caja del transistor - disipador de calor, es necesario usar pasta conductora de calor. Cuando se utilizan disipadores de calor separados (para cada canal), se pueden utilizar transistores en una caja de plástico que, debido a la pequeña área de las bases de metal, pueden sobrecalentarse si las juntas están mal hechas o si hay un contacto térmico suelto con el disipador y una cantidad excesiva de pasta en el espacio. Es recomendable instalar los transistores en una caja metálica sobre un disipador de calor común para ambos canales. El área del disipador de calor por transistor debe ser de al menos 500 cm2. De gran importancia es la instalación del UMZCH, la conexión de sus canales a la fuente de energía. Los cables de alimentación (+22 V, -22 V y común) deben ser lo más cortos posible (deben tenderse por separado para cada canal) y de una sección suficientemente grande (a una potencia máxima de 42 W - al menos 1,5 mm2). Los altavoces, así como los circuitos emisor y colector de los transistores de etapa final, deben conectarse a la placa UMZCH con cables de la misma sección transversal. UMZCH se ajusta con la etapa terminal apagada. Si se utiliza un conector desmontable para conectar partes del UMZCH, es conveniente utilizar un enchufe tecnológico al que solo se conecten los cables de alimentación y la salida del generador de señal 3H. Al conectar directamente los transistores terminales a la placa UMZCH, basta con quitar los puentes de la soldadura de los conductores impresos de los circuitos de sus bases y soldar temporalmente estos últimos a los terminales del emisor. Para equilibrar el amplificador operacional DA1 (si es necesario), la placa proporciona orificios para resistencias sintonizadas y fijas o puentes de cables para conectar los pines del microcircuito de acuerdo con el esquema de equilibrio para un tipo particular. Por ejemplo, para equilibrar el amplificador operacional K544UD2, sus terminales 1 y 8 se conectan a través de una resistencia de 62 kΩ a la salida del motor y una de las terminales del elemento resistivo de una resistencia sintonizada con una resistencia de 22 kΩ. El terminal libre de esta resistencia está conectado con un puente de alambre al terminal 7 del amplificador operacional y a través de una resistencia con una resistencia de 75 kOhm "al terminal 5 (en la Fig. 2, estos elementos se muestran con líneas discontinuas). el amplificador operacional a través de una resistencia con una resistencia de 544 k Ohm, y al terminal 1 - con un puente de alambre.Para equilibrar el amplificador operacional K1UD4.3 y K1,5UD8, se utilizan resistencias de las mismas clasificaciones, pero la salida libre de la resistencia de sintonización se conecta a través de una resistencia constante al terminal 5,1, y con un puente al terminal 7 del amplificador operacional. Sin embargo, es posible que no sea necesario equilibrar, por lo que estas partes se instalan solo si es necesario. El ajuste comienza con el hecho de que la entrada del amplificador está cortocircuitada, se conecta un osciloscopio a la salida, se enciende en el modo de máxima sensibilidad y se suministra energía por un corto tiempo. Si no hay voltaje alterno en la salida, es decir, no hay autoexcitación, el modo de operación de los transistores VT3, VT4 y el amplificador operacional DA1 se mide en corriente continua. Las tensiones de alimentación del amplificador operacional deben estar entre +13,5...14 y -13,5...14 V y ser aproximadamente iguales (se permite una desviación de 0,2...0,3 V). Las caídas de voltaje en las resistencias R12 y R13 deben ser iguales a 0,35 ... 0,4 V. Si difieren significativamente (en más del 10%) del valor especificado, es necesario seleccionar las resistencias R8, R9, asegurándose de que sus nuevas resistencias sigan siendo las mismas. Las resistencias se reemplazan con el UMZCH apagado. La resistencia aproximada de los resistores para la unidad organizativa K544UD2A se indica en el diagrama. Cuando use los amplificadores operacionales K544UD1A y K140UD6, su resistencia inicial debe ser de 680 ohmios, y cuando use K140UD7, 560 ohmios. Habiendo recogido las resistencias R8, R9, miden el voltaje constante en la salida UMZCH y, si supera los 20 ... 30 mV, equilibran el amplificador operacional DA1. Luego, las bases de los transistores VT5, VT6 se conectan a los emisores VT3, VT4 y, después de encender brevemente, se aseguran de que el UMZCH no se autoexcite de esta forma. El voltaje de ruido y zumbido de CA con la entrada en cortocircuito no debe exceder 1 mV. A continuación, una resistencia con una resistencia de 16 ohmios con una disipación de potencia de 10 ... 15 W se conecta a la salida UMZCH, se abre la entrada UMZCH, se conecta un generador sintonizado a una frecuencia de 1 kHz y, aumentando gradualmente su señal hasta obtener un voltaje de 13,5 ... 14 V en la carga, verifique la simetría de la limitación de las medias ondas positivas y negativas de la sinusoide. El voltaje constante mínimo (dentro de los límites especificados) en la salida del amplificador se logra, si es necesario, mediante el balanceo final del amplificador operacional DA1. Después de eso, puede comenzar a medir las características principales del UMZCH cargándolo con una carga nominal: una resistencia con una resistencia de 4 u 8 ohmios. En más detalle, las características de establecer UMZCH de este tipo se describen en [XNUMX]. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que un intento de establecer, e incluso evaluar con mayor precisión, los parámetros del UMZCH ensamblado sin observar las reglas de instalación anteriores, sin instalarlo en el lugar previsto para ello y sin alimentarlo con su propia fuente de alimentación, no solo no dará el resultado deseado, sino que también puede provocar la falla de los transistores de la etapa de salida. El ajuste del UMZCH y la medición de sus características deben comenzar solo después de completar su diseño. La simplicidad del amplificador es solo aparente. No debe olvidarse que los transistores con frecuencias de generación máximas de 1 ... 100 MHz se utilizan tanto en el amplificador operacional DA300 como en el UMZCH en su conjunto, y en las etapas de salida, con capacidades de transición significativas que pueden conducir a la autoexcitación incluso en ausencia aparente de circuitos de retroalimentación y cargas de suficiente magnitud. La inductancia insignificante del cable del circuito emisor, la disposición paralela de los circuitos base y colector en una longitud considerable de cables puede causar autoexcitación a altas frecuencias, lo que es extremadamente peligroso para los transistores de las etapas terminal y preterminal. (Sin embargo, esto es cierto no solo para el dispositivo descrito, sino también para el UMZCH ensamblado de acuerdo con cualquier otro esquema). Las características del UMZCH se miden mediante métodos bien conocidos utilizando equipos de medición apropiados. Para medir parámetros individuales, cuyos valores están más allá de las capacidades de los instrumentos de medición en serie (por ejemplo, pequeñas distorsiones no lineales), se pueden usar los métodos publicados en la revista "Radio" (ver, por ejemplo, [4]). Al medir el coeficiente armónico y el nivel relativo de ruido e interferencia, se debe tener en cuenta la posible interferencia de la fuente de alimentación, los transmisores de televisión y radio, los televisores y otros dispositivos de radio debido al blindaje deficiente de los cables de conexión, la entrada del UMZCH y los instrumentos de medición sensibles, así como en ausencia de sus cajas sin conexión a tierra conectadas entre sí. A veces es suficiente reorganizar el enchufe del cable de alimentación de uno de los dispositivos o UMZCH en la toma de corriente para obtener un resultado incorrecto. Por cierto, no debe usar el método conocido de la antigua práctica de radioaficionados para verificar el UMZCH tocando su circuito de entrada con el dedo. Esto puede conducir a tal nivel de interferencia de alta frecuencia que los transistores de salida fallarán. El esquema considerado puede tomarse como base para crear UMZCH con diferente potencia de salida. Para hacer esto, solo necesita cambiar una serie de elementos del UMZCH y la fuente de alimentación. De la tabla se pueden extraer algunas recomendaciones al respecto.
Al construir un UMZCH con una potencia de salida de aproximadamente 25 W, se pueden excluir algunos de los elementos (ver Fig. 3).
Como puede ver, en lugar de una resistencia en el circuito de la entrada no inversora del amplificador operacional DA1, conectada a un cable común, aquí se usa un divisor de resistencias R1-R3, lo que permitió abandonar la salida media del devanado secundario del transformador de red T1. Esto permite el uso de transformadores con una tensión de devanado secundario de 24...28 V y protege el sistema de altavoces de fallos en caso de avería de uno de los transistores de la etapa final. UMZCH según el esquema de la Fig. 3 se pueden montar en la misma PCB (ver fig. 2). En este caso, los orificios para los terminales de las resistencias R2, R5-R7 se dejan libres, las resistencias R8 y R9 se sueldan directamente en los circuitos de suministro del amplificador operacional DA1, para lo cual se instalan puentes de alambre en los orificios para las salidas de los emisores y colectores de los transistores VT1, VT2. Con una potencia de salida de menos de 25 W, los transistores de las series KT805 y KT837 con cualquier índice de letras se pueden usar en la etapa final. Establecimiento de UMZCH según el esquema de fig. 3 no difiere de lo descrito anteriormente. Literatura:
Autor: E.Gumelya
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Comentarios sobre el artículo: Schulbertino Lorenti ¡Este no es un amplificador muy simple! No se deje tentar por su simplicidad y altos parámetros. ¡En la versión original, este amplificador no es muy estable! Por razones inexplicables, los transistores de salida salen volando. No recomiendo repetir...
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