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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mejora de los parámetros del amplificador en el chip K174UN7. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de transistores Al parecer, la gama cada vez mayor de microcircuitos especializados debería limitar la creatividad de los radioaficionados. De hecho, dichos microcircuitos suelen estar orientados por sus desarrolladores para resolver una tarea específica en equipos electrónicos o, en el mejor de los casos, una gama limitada de tareas. Es por eso que los radioaficionados y los diseñadores de radio parecen quedarse solo con "juegos con cubos" creativos: combinar nodos en microcircuitos ensamblados de acuerdo con esquemas de conmutación típicos. Sin embargo, el espíritu de la rúbrica "Radioaficionado hace un experimento", que aparecía con mayor o menor regularidad en las páginas de nuestra revista, no muere en el corazón de nuestros lectores. Prueba de ello es el artículo publicado aquí por V. Gromov y A. Radomsky, al que, en nuestra opinión, no solo deben prestar atención los radioaficionados, sino también los profesionales, tanto desarrolladores de hardware como creadores de microcircuitos. Estamos esperando sus respuestas a esa publicación; después de todo, el chip K174UN7 se usa mucho en equipos de radio domésticos. Bueno, apelamos a todos los lectores con una propuesta: realizar experimentos tanto para mejorar los circuitos de conmutación típicos para circuitos integrados especializados como para su uso en circuitos de conmutación no estándar (implementación de nuevas funciones, etc.). Sin embargo, después de haber recibido un efecto positivo interesante, no se apresure a escribir al editor: verifique su reproducibilidad en varias copias de microcircuitos. Actualmente, los amplificadores de potencia de frecuencia de audio (UMZCH) de equipos de radio de tamaño pequeño a menudo se construyen sobre la base de un circuito integrado especializado (IC) K174UN7 [1]. Sin embargo, su aplicación, sin duda, sería aún más amplia si no fuera por las grandes distorsiones no lineales (en una conexión típica - hasta un 10% con una potencia de salida de 4,5 W a una frecuencia de 1 kHz y una tensión de alimentación de 15 V) y en algunos casos impedancia de entrada insuficiente (50 kOhm). Por lo tanto, no sorprende que los radioaficionados estén buscando formas de reducir las distorsiones no lineales, sugiriendo, por ejemplo, reemplazar el circuito de refuerzo de voltaje con un estabilizador de corriente basado en un transistor de efecto de campo [2]. Desafortunadamente, la verificación de las recomendaciones propuestas en [2] mostró que su implementación conduce no tanto a una reducción de la distorsión como a una disminución de la potencia máxima entregada a la carga. Al probar varias copias del IS K 174UN7, resultó que las distorsiones más características de su voltaje de salida se manifiestan en el "redondeo" o limitación explícita del semiciclo negativo de la señal. En este sentido, la efectividad de una medida como la regulación del modo IC para corriente continua utilizada en algunos dispositivos industriales al aplicar voltaje a su salida 7 (a través de una resistencia con una resistencia de 3 ... 6,8 kOhm) desde un ajustable se probó el divisor. La prueba mostró que esta medida tampoco reduce prácticamente el coeficiente armónico y no aumenta el voltaje de salida sin distorsiones, sino que solo permite limitarlo simétricamente. La variante UMZCH, ensamblada según el esquema de la Fig. 1 tiene características significativamente mejores que las típicas en el IC indicado. Una de sus diferencias con la típica es un OOS adicional a través de la resistencia R6.
Conectar este último directamente al cabezal del altavoz reduce la respuesta de frecuencia desigual y la distorsión no lineal debido a la presencia del condensador C9. Con la resistencia de la resistencia R6 indicada en el diagrama, la tensión de alimentación es de 15 V y la potencia de salida es de 4 W (con una carga con una resistencia de 4 ohmios), la tensión de entrada nominal del dispositivo es de 120 mV. Además, para reducir el número de valores, la capacitancia del condensador de óxido C3 en el circuito OOS se redujo a 100 μF (la desigualdad de la respuesta de frecuencia en el rango de frecuencia 40...20 Hz no supera los 000 dB). La principal diferencia entre este UMZCH está en la resistencia de la resistencia R2 (en una conexión IC típica, es de 47 kOhm). Durante los experimentos, se notó que esta resistencia tiene un efecto muy significativo en la distorsión y, al seleccionarla, puede aumentar significativamente el voltaje de salida del UMZCH. (De los diez circuitos integrados probados, solo dos no requirieron la selección de la resistencia R2, es decir, cambiar su resistencia con respecto a la típica; la resistencia de las resistencias para el resto de los circuitos integrados varió entre 0,1 ... 1 MΩ) . En la fig. La figura 2 muestra la dependencia de la potencia de salida máxima Pmax y el coeficiente armónico Kg de la tensión de alimentación Upit (las distorsiones se midieron en Pmax correspondientes a la tensión Upit dada). Los parámetros fueron evaluados a una frecuencia de 1 kHz con dos valores de la resistencia de la resistencia R2: típica (47 kOhm) y optimizada para máxima potencia (750 kOhm). La potencia Pmax fue determinada por el voltaje de salida máximo, en cuyo oscilograma las distorsiones aún no eran visibles a simple vista (las curvas Kr muestran cuáles eran estas distorsiones en realidad).
Como puede verse en la fig. 2, en Upit = 15 V, al seleccionar la resistencia R2, fue posible aumentar Pmax en 1,5 W mientras se reducía el coeficiente armónico en casi 3,5 veces, y en Upit = 18 V, en aproximadamente 3 W con una disminución de K. casi tres veces. (Obviamente, con las mismas distorsiones, la ganancia de potencia Pmax sería aún mayor). El resultado obtenido habla por sí mismo, dado que el IC probado estaba bastante condicionado: a Upit = 15 V, R2 = 47 kOhm y potencia de salida Pout = 4,5 W, su coeficiente armónico no superaba el 7,2% (después de seleccionar la resistencia R2 disminuyó al 1,1%. También se tomaron las dependencias de Pmax (Upit) y Kg (Upit) del UMZCH con la resistencia optimizada de la resistencia R2 (750 kOhm) a frecuencias de 60 Hz y 5 kHz (Fig. 3). La disminución de Pmax a frecuencias más bajas se debe a la influencia de la capacitancia del condensador C9 (1000 μF). Con una resistencia de carga de Rн = 4 Ohmios, es recomendable aumentar su capacidad al menos a 2000 μF.
Las curvas representadas en las Figs. 4, ilustre la dependencia de la eficiencia y la corriente de reposo I® en el voltaje de suministro Upit para las mismas dos resistencias de la resistencia R2. Es fácil ver que con R2 = 750 kOhm, la eficiencia también aumenta y se obtiene una ganancia tangible a Upit> 10 V.
Para revelar la dependencia real del coeficiente armónico Kg del nivel de potencia de salida Pout, se probó una copia de IC con parámetros promedio en Upit=15 V, Rn=4 Ohm, C9=4000 μF y R2=R2opt=510 kΩ (Fig. 5). Como se puede ver, en Рout=4 W, el coeficiente armónico del UMZCH ensamblado en esta copia de IC de acuerdo con el diagrama de la Fig. 1, en el rango de frecuencia de 60 ... 10 Hz no supera el 000%.
La impedancia de entrada del propio IC K174UN7 se calculó en función de los resultados de la medición de la impedancia de entrada del UMZCH (con el control de volumen apagado), realizada en una instancia para la que R2opt = 750 kOhm. Resultó que en el rango de frecuencia de 50 ... 15 000 Hz, la resistencia de entrada del IC supera los 30 MΩ. En otras palabras, la resistencia de entrada del UMZCH es prácticamente igual a la resistencia de la resistencia R2 y, si es necesario, puede ser mucho más de 50 kOhm. Al diseñar un UMZCH estéreo, puede suceder que las resistencias óptimas de las resistencias R2 en los canales izquierdo y derecho resulten ser diferentes. Para obtener respuestas de frecuencia idénticas, la resistencia de salida de la etapa anterior en este caso debe ser menor que la resistencia de la resistencia R2, y la capacitancia del capacitor de aislamiento C2 debe ser tal que en el canal con una resistencia más baja de la resistencia. No se nota una caída en la respuesta de frecuencia a frecuencias más bajas (en la mayoría de los casos es suficiente tomar C2 == 0,47 ... 1 uF). UMZCH funciona bien cuando se alimenta desde una fuente no estabilizada, sin embargo, si lo principal es obtener la máxima potencia de salida y, en consecuencia, la mínima distorsión en promedio, es necesario usar un estabilizador con un voltaje de salida de 17 ... 18 V . Cabe señalar que cuando se trabaja con una potencia de salida aumentada (hasta 5 ... 6 W), es necesario garantizar una buena eliminación de calor del IC, tomando las medidas necesarias en tales casos para reducir la resistencia térmica entre sus placas y el disipador de calor Es muy valioso que dado que el potencial de las placas IC (en relación con el cable común) es cercano a 0, se puede usar un chasis de metal u otras partes metálicas de la estructura conectadas al cable común (negativo) y que proporcionan una disipación de calor efectiva. como disipador de calor común sin juntas aislantes. Literatura
Autores: V. Gromov, A. Radomskin, Lvov; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Comentarios sobre el artículo: Petrov Alexander Afanasyevich El artículo es definitivamente útil. Sin embargo, las reservas del IS para optimizar la corrección con el fin de aumentar la velocidad del OOS (reduciendo el tiempo de retardo de la señal) no se utilizan en su totalidad. Tal trabajo se realizó para la grabadora de cinta Belarus 310C y dio un buen resultado. Con un diseño de PCB exitoso, el ancho de banda de potencia completa se puede extender desde 45 kHz en un orden de magnitud.
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