Как известно, усилители звуковой частоты класса B имеют довольно серьезные искажения, которые связаны с отсутствием смещения на базах выходных транзисторах. То есть, без этого смещения, для открытия кремниевого транзистора, необходимо, чтобы сигнал превысил 0.6-0.7В, и пока сигнал на базе не достиг такого уровня, на выходе усилителя горизонтальная полка (сигнала нет). Каждый раз при прохождении сигнала через нулевой потенциал в базах транзисторов выходного каскада, сигнал на выходе усилителя класса B искажается в виде «ступеньки».
Но почему любители собирают усилители класса B невзирая на искажения? Дело в том, что на противоположной чаше весов лежат такие особенности как высокий коэффициент полезного действия, хорошая термостабильность и высокая мощность при простоте схемы.
Также они являются более экономичными, так как при отсутствии входного сигнала транзисторы выходного каскада усилителей класса B обычно холодные, ведь их ток покоя практически равен нулю (из-за отсутствия смещения на базах), в отличие от класса AB и тем более класса A. Это важно при питании от автономных источников, хотя для этого лучше использовать класс D, но все же.
Схема из журнала
Данная схема усилителя класса B была опубликована в журнале «Радио №3 1991» в статье «Режим B в усилителях мощности ЗЧ». В сети эта схема более известна как «Усилитель Дорофеева» и была повторена любителями электроники тысячи раз.
Адаптированная схема
В адаптированной схеме применена современная элементарная база и сохранены все порядковые номера элементов. Добавлен разделительный конденсатор Cin. Убран конденсатор положительной обратной связи C2. Увеличены емкости C5 и C7. Изменено сопротивление резисторов R10 и R12, ограничивающих ток стабилитронов VD1 и VD2.
Усилитель прост, дешев, не требует сложной наладки, достаточно громкий и поэтому я рекомендую его к сборке. Он хорошо подойдет для работы в качестве сабвуфера или УНЧ автомобиля, но меня он устраивает и для домашнего прослушивания.
Основные характеристики
Напряжение питания ………. ±25В
Сопротивление нагрузки ………. 4Ома
Выходная мощность, номинальная (Rout=4Ома) ………. 40Вт
Выходная мощность, максимальная (Rout=4Ома) ………. 60Вт
Входное сопротивление ………. 10кОм
Входное напряжение ………. 750мВ
КНИ (Pном., f=1кГц) ……….0.08%
КНИ (Pном., f=20кГц) ……….0.15%
Остальные характеристики можно посмотреть в оригинальной статье.
В журнале автор описывает особенность схемы, которая заключается во включении транзисторов VT1 и VT2 как усилителей тока для баз транзисторов выходного каскада VT3 и VT4. То есть, транзисторы выходного каскада открываются не напряжением, а током, усиленным транзисторами VT1 и VT2. Такое включение дает возможность устранения искажения в виде «ступеньки», без смещения на базах транзисторов VT3 и VT4, то есть, сохранив режим класса B.
Схему можно собирать, как на советской элементарной базе, так и на импортной. Я собирал на импортных компонентах.
Операционный усилитель включен в инвертирующем варианте с отрицательной обратной связью через резистор R1. Операционный усилитель усиливает напряжение, а VT1 и VT2 усиливают ток, усиленный ими ток полностью уходит в базы транзисторов VT3 и VT4. Последние транзисторы также усиливают ток, который протекает через нагрузочный резистор R11. На этом резисторе образуется падение напряжения, пропорциональное току, протекающему через него. Это падение и есть усиленное напряжение, хотя все транзисторы работают в режиме усиления тока.
На базах VT1 и VT2 задано смещение с помощью резисторного делителя напряжения R6-R9. Смещение задается таким образом, чтобы при температуре транзисторов до 600C напряжение на базах было 0.4-0.5В, то есть они еще закрыты, но еще немного (0.1-0.2В) и они откроются. Автор схемы объясняет это уменьшением их порога срабатывания.
Стабилитроны VD5 и VD7 и резисторы R10 и R12 обеспечивают напряжением питания (±15В) операционный усилитель.
Компоненты
Транзисторы TIP41 и TIP42 можно заменить на BD911 и BD912, или на КТ818, КТ819, но у последних другое расположение выводов. Будьте внимательны! Печатная плата разведена именно под КТ818, КТ819.
Автор схемы пишет в своей статье, что подбирать транзисторы в пары по их параметрам не нужно.
Операционный усилитель TL071 можно заменить на TL081.
Конденсаторы Cin и C6 пленочные.
Все резисторы мощностью 0.25Вт, за исключением R11 – 1Вт.
Стабилитроны VD1 и VD2 на напряжение 15В.
Охлаждение
Транзисторы выходного каскада должны быть установлены на одном теплоотводе, а транзисторы предвыходного каскада каждый на своем радиаторе. Если не соблюсти данную рекомендацию, то усилитель может стать не стабилен и при нагреве VT1 и VT2 может пойти в «разнос».
Теплоотводы для BD139 и BD140 должны быть площадью поверхности 60см2 каждый. Теплоотвод для TIP41 и TIP42 должен иметь площадь поверхности 600см2.
Для наладки усилителя я установил все транзисторы на один радиатор, но при установке в корпус теплоотводы будут разъединены.
Фланцы VT3 и VT4 я не изолировал от теплоотвода, так как их коллекторы соединены по схеме, но если корпус усилителя металлический, то необходимо их изолировать.
Питание нашего усилителя класса B должно быть двуполярным ±25В. Его можно обеспечить с помощью импульсного источника питания или линейного источника.
При использовании линейного блока питания, напряжение вторичных обмоток трансформатора не должно превышать 18+18 Вольт переменного тока, так как после выпрямления, на накопительном конденсаторе напряжение будет в 1.41 раз больше, то есть ±25В. Рекомендуемый ток вторичных обмоток (на один канал) не менее 1.5А.
Емкость накопительных конденсаторов (для одного канала) должна составлять 4700-6800мкФ в каждом плече, а их напряжение не менее 35В.
Налаживание усилителя
Наладка производится путем подбора резисторов R7 и R8 до достижения на базах VT1 и VT2 напряжения постоянного тока в диапазоне 0.4-0.5В. В моем случае подбирать ничего не пришлось, все в допуске. Одним щупом касаемся средней точки (GND), вторым щупом базы VT1, а потом базы VT2.
Если сборка производилась по схеме из журнала, с применением советского ОУ, то далее вращением ротора подстроечного резистора R5 добиваемся нулевого напряжения на выходе усилителя. Для TL071 данная операция не выполняется, так как ею на выходе обеспечивается нулевое напряжение.
После прогрева усилителя рекомендуется повторить его наладку.
После наладки я нагрузил усилитель резистором с сопротивлением 4Ома.
На вход подал синусоидальный сигнал с частотой 1кГц. На экране моего осциллографа С1-94 искажений в виде «ступеньки» на выходе усилителя я не увидел.
Печатная плата (разводка от AKA KASYAN) СКАЧАТЬ