简单的高品质 UMZCH。方案、说明

简单高品质 UMZCH。无线电电子电气工程百科全书

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通过对无线电爱好者回复文章 [1] 的信件进行分析，我们得出以下结论。首先（这是很自然的），每个人都赞成创建简单电路的3CH功率放大器（UMZCH）；其次，放大器电路越简单，组装它的训练有素的无线电爱好者就越少；第三，即使是经验丰富的设计师也经常忽略已知的安装规则，这会导致在现代元件基础上重复 UMZCH 时出现故障。

基于上述，基于[1, 1]中描述的放大器开发了UMZCH（见图2）。

图1（点击放大）

其主要特点是在小信号模式下使用运算放大器（如[1]中描述的放大器），它扩展了再现信号的频带，而不会超过运算放大器输出电压的压摆率[ 3]; 输出级的晶体管 - 在 OE 电路中，以及预端子级 - 在发射极和集电极电路中具有分开的负载。后者除了具有明显的设计优势（可以将所有四个晶体管放置在一个公共散热器上的可能性）之外，与根据 OK 电路连接晶体管的输出级相比还具有一定的优势[2]。

UMZCH主要技术特点：

频率响应不均匀的额定频率范围 2 dB, Hz.......20...20 000
额定（最大）输出功率，W，阻性负载，欧姆：4......30(42)
8......15(21)
额定功率谐波系数，%，不再，额定频率范围内......0,01
额定（最大）输入电压，V.......0,8(1)
输入阻抗，kOhm.......47
输出电阻，欧姆，不大于.......0,03
噪声和背景的相对水平，dB，不超过.......-86
打开和关闭 UMZCH 时输出电压浪涌的幅度，V，不超过 ... 0,1

运算放大器 DA1 通过晶体管 VT1 和 VT2 供电，晶体管 VT8 和 VT9 将电源电压降低至所需值。晶体管的静态电流在电阻器R3和R4上产生压降，足以在晶体管VT5、VT6和VT0,35、VT0,4的基极提供所需的偏置电压。在这种情况下，选择末级晶体管的偏置电压 (10...15 V)，以便当电源电压增加 60...80% 且过热 12...13 时，它们仍能可靠地关闭°C。它们被从电阻器 RXNUMX、RXNUMX 中移除，电阻器 RXNUMX、RXNUMX 同时稳定预末级晶体管的工作模式并产生电流的局部负反馈。

OOS电路的电阻R11和R4之间的阻值关系是根据获得0,8V标称输入电压的条件来选择的。为了简单起见，图中没有示出外部校正和运放平衡电路的内容（这将在专门设置放大器的部分中讨论）。

截止频率在3kHz范围内的低通滤波器R2C3和高通滤波器C10R60防止相对低频晶体管VT3-VT6在较高频率下操作，以避免其击穿。电容器 C4、C5 校正前置端子和最终级联的相位响应特性，防止安装不成功时的自激。

线圈 L1 通过显着的容性负载提高了 UMZCH 的稳定性。

UMZCH 由不稳定整流器供电。立体声放大器的两个声道可以共用，但此时滤波电容C8和C9的电容量必须加倍，变压器T1次级绕组的线径必须加倍。每个放大器的电源电路中都包含保险丝。

UMZCH 的设计可以不同，但必须考虑其重复成功所依赖的一些设计特征。

UMZCH 一个通道的印刷电路板图和部件布局如图 2 所示。 XNUMX

Ris.2

零件引线长度应不超过7...10毫米（为了便于安装，运算放大器DA1的引线缩短至约15毫米）。在 UMZCH 中，必须使用额定电压至少为 50 V 的陶瓷电容器。该板可以使用 15...20 mm 高的机架安装在末级晶体管的散热器上，或者安装在紧邻使用任何可拆卸连接器将末级连接到末级前连接器，例如 MPN-22（连接器的插座和引脚包含在点 1-5 处）。在后一种情况下，电阻器R12和R13的阻值应选择等于43...47欧姆，并且在连接有晶体管VT5、VT6的连接器插座上，应选择相同阻值的电阻器R12'和R13'。安装（如果连接器失去接触，这将防止晶体管发生故障）。电路板和末级晶体管之间的导体长度不应超过 100 毫米。

除了图中所示之外，UMZCH 还可以使用运算放大器 K140UD6B、K140UD7A、K544UD1A，但是，在这种情况下，频率高于 5 kHz 时的谐波系数将增加到大约 0,3%。

预端子级的晶体管放置在散热器上，该散热器由尺寸为 70x35x3 mm（不包括直径为 2,2 mm 的孔的接头）的铝合金板弯曲而成，该散热器通过以下方式固定在板上一颗 M2X8 螺钉和螺母，以防止晶体管引线因意外机械冲击而断裂。

最后一级的晶体管可以放置在 UMZCH 的每个通道共用的散热器上，或者放置在两个通道共用的散热器上。在第一种情况下，它们被固定到散热器上，后者与UMZCH壳体隔离；在第二种情况下，晶体管被隔离，并且散热器可以是放大器壳体的结构元件。为了降低晶体管本体-散热器的热阻，需要使用导热膏。当使用单独的（针对每个通道）散热器时，您可以在塑料外壳中使用晶体管，由于金属底座面积较小，如果垫圈制作不良或与散热器的热接触，塑料外壳可能会过热松动，间隙内粘贴过多。建议将晶体管安装在两个通道共用的散热器上的金属外壳中。每个晶体管的散热器面积必须至少为 500 cm2。

UMZCH 的安装及其通道与电源的连接非常重要。电源线（+22V、-22V、公共线）应尽可能短（每个通道单独走线）、截面足够大（最大功率42W，至少1,5毫米2）。必须使用相同横截面的电线将扬声器系统以及末级晶体管的发射极和集电极电路连接到 UMZCH 板。

UMZCH 在末级关闭的情况下进行调整。如果使用可拆卸连接器来连接UMZCH的部件，则使用仅连接电源线和3H信号发生器的输出的技术插座是很方便的。当将端子晶体管直接连接到 UMZCH 板时，只需从其基极电路的印刷导体上拆下焊接跳线，并将后者临时焊接到发射极端子上。

为了平衡运放DA1（如果需要），板上有用于调整和固定电阻的孔或跳线，以根据特定类型的平衡电路连接微电路的引脚。例如，为了平衡 K544UD2 运算放大器，其端子 1 和 8 通过电阻为 62 kOhm 的电阻连接到引擎的输出以及电阻为 22 的调谐电阻的电阻元件的端子之一。 7 欧姆。该电阻器的自由端通过跳线连接到运算放大器的引脚 75，并通过电阻为 5 kOhm 的电阻器连接到引脚 2（在图 544 中，这些元件以虚线显示）。当使用K1UD1运放时，其引脚4.3通过一个1,5kOhm阻值的电阻连接到该引脚，微调电阻为8kOhm，其自由输出通过一个电阻连接到运放的5,1脚电阻为 7 kOhm，并通过跳线连接到引脚 140。为了平衡运算放大器 K6UD140 和 K7UD5，使用相同值的电阻，但微调电阻的自由输出通过常量连接电阻器连接到引脚 4，跳线连接到运算放大器的引脚 XNUMX。但是，平衡可能不是必需的，因此仅在必要时才安装这些部件。

设置开始时，放大器的输入端被短路，以最大灵敏度模式打开的示波器连接到输出端，并短暂通电。如果输出端无交流电压，即无自激，则用直流电流测量三极管VT3、VT4和运放DA1的工作方式。运算放大器电源电压应在 +13,5...14 和 -13,5...14 V 范围内，并且大致相同（偏差在 0,2...0,3 V 以内是可接受的）。电阻器 R12 和 R13 两端的电压降应等于 0,35...0,4 V。如果它们与指定值相差很大（超过 10%），则需要选择电阻器 R8、R9，确保它们新的阻力保持不变。当 UMZCH 电源关闭时更换电阻。图中显示了 K544UD2A 运算放大器的电阻器的近似阻值。当使用运算放大器 K544UD1A 和 K140UD6 时，其初始电阻应为 680 欧姆，而当使用 K140UD7 时，其初始电阻应为 560 欧姆。

选择电阻器 R8、R9 后，测量 UMZCH 输出处的直流电压，如果超过 20...30 mV，则平衡运算放大器 DA1。然后将晶体管VT5、VT6的基极连接到VT3、VT4的发射极，短暂打开电源，确保即使在这种形式下UMZCH也不会自激。输入短路时的交流噪声和背景电压不应超过1 mV。

接下来，将一个电阻为 16 欧姆、功耗为 10...15 W 的电阻连接到 UMZCH 的输出，打开 UMZCH 的输入，将调谐到 1 kHz 频率的发生器连接到并逐渐增加其信号，直到在负载处获得 13,5...14 V 的电压，检查正弦波正负半波的限制的对称性。

如有必要，可通过运算放大器 DA1 的最终平衡来实现放大器输出端的最小（在指定限制内）恒定电压。此后，您可以开始通过加载标称负载（阻值为 4 或 8 欧姆的电阻器）来测量 UMZCH 的主要特性。更详细地，建立这种类型的UMZCH的特征在[XNUMX]中描述。

然而，应该考虑到，尝试调整，甚至更准确地评估组装的 UMZCH 的参数，而不遵守上述安装规则，没有将其安装在预定的位置，也没有通过自己的电源为其供电电源，不仅不会给出所需的结果，而且还可能导致输出级晶体管故障。只有在设计完全完成后才能开始设置 UMZCH 并测量其特性。放大器的简单性是显而易见的。我们不应忘记，DA1 运算放大器和 UMZCH 作为一个整体都使用最大生成频率为 100...300 MHz 的晶体管，并且在输出级中 - 具有显着的过渡电容，这甚至可能导致自激在明显缺乏反向电路连接和足够大小的负载的情况下。发射极电路线的电感微不足道，基极和集电极电路线在相当大的长度上并联布置，会导致高频下的自激，这对于末级和预端子级的晶体管来说是极其危险的。（然而，这不仅适用于所描述的设备，而且适用于根据任何其他方案组装的 UMZCH。）

UMZCH的特性是根据众所周知的方法使用适当的测量设备来测量的。要测量其值超出商业测量仪器能力的单个参数（例如，小的非线性失真），您可以使用“Radio”杂志上发布的方法（例如，参见[4]）。

在测量谐波系数以及噪声和干扰的相对水平时，应记住由于连接线屏蔽不良、UMZCH 输入和敏感测量可能来自供电网络、电视和无线电发射机、电视和其他无线电设备的干扰。仪器，以及在没有相互连接的未接地外壳的情况下。有时，重新排列其中一台设备的电源插头或插座中的 UMZCH 就足以得到错误的结果。顺便说一句，您不应该使用旧业余无线电实践中已知的通过用手指触摸其输入电路来检查 UMZCH 的方法。这可能会导致高频干扰，导致输出晶体管发生故障。

所考虑的电路可以作为创建具有不同输出功率的UMZCH时的基础。为此，您只需更改 UMZCH 和电源的一些元件即可。可以从表中收集有关此问题的一些建议。

4 欧姆负载时的最大输出功率，W

文中图方案号

推荐的运放类型 DA1

推荐的末级晶体管对

电阻器电阻，欧姆 (kOhm)

交流电压，V
变压器T1次级绕组的（电流，A）

UMZCH 的恒定电源电压，V（没有信号时）

保险丝电流，A

R6,R7（图 1）

R8、R9（图 1） R6、R7（图 2）

K140UD6

K544UD2A

KT805A 和 T837A

KT805B 和 T837B

KT818B 和 T819B

KT818V 和 T819V

KT818G 和 KT819G

(1,5)

(1,8)

(3,3)

680

560

200

24（2）

30（2,5）

2X15(3)

2X18(3)

2X23(4)

+17i-17

+20i-20

+23 和 -23

+30 和 -30

当构建输出功率约为 25 W 的 UMZCH 时，可以消除一些元件（见图 3）。

Ris.3

正如你所看到的，这里使用了电阻器R1-R1的分压器，而不是连接到公共线的运算放大器DA3的同相输入电路中的电阻器，这使得可以放弃中间端子网络变压器T1的次级绕组。这允许使用次级绕组电压为 24...28 V 的变压器，并在末级晶体管之一发生故障时保护扬声器系统免受故障。

UMZCH按照图3的方案2个可以安装在同一PCB上（见图2）。此时，电阻R5、R7-R8的端子孔空出，电阻R9、R1直接焊接到运放DA1的电源电路中，在端子孔中安装跳线晶体管VT2、VT25的发射极和集电极。输出功率小于805W，末级可使用任意字母索引的KT837和KTXNUMX系列晶体管。

根据图3的方案建立UMZCH。 XNUMX 与上面描述的没有区别。

参考文献：

Gumelya E. 质量和电路 UMZCH。 - 广播，1985 年，第 9 期，p。 31-35
Rieder I. 算盘 Rieder 60-120 - Funktcheu。 1986 年，第 2 号。 s。 39-41。
Gumelya E. 质量和电路 UMZCH。电台，1986 年，第 5 期。和。 43-46
Mitrofanov Yu. 功率放大器中的经济模式 A - Radio 1986，第 9 页。 40-43

作者：E.Gumelya

查看其他文章 部分晶体管功率放大器.

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