Термостабильный усилитель мощности НЧ (25 Вт при 4Ом)

Отличительная особенность устройства — предельная простота и высокая температурная стабильность, позволяющая эксплуатировать транзисторы выходного каскада при температуре переходов, близкой к предельной.

Основные параметры:

• Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке сопротивлением 4 Ом - 25;
• Номинальное входное напряжение, В - 1;
• Коэффициент гармоник, %, не более, на частоте, Гц: 1 000 - 0,1; 5 000 - 0,14; 10 000 - 0,2; 20 000 - 0,35;
• Коэффициент интермодуляционных искажений (при подаче сигналов частотой 160 Гц и 1,4 кГц и отношении амплитуд 4:1), %, не более - 0,3;
• Полоса мощности, Гц - 20 - 150 000;
• Максимальная скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс - 8;
• Входное сопротивление, кОм - 150;

Принципиальная схема

Усилитель - двухкаскадный, ервый каскад выполнен на ОУ А1, второй — на транзисторах VЗ, V5—V7. Для получения максимально возможного размаха усиливаемого сигнала применено так называемое «плавающее» питание ОУ (за счет подачи в цепь питания части выходного сигнала через резистор R6).

В основу выходного каскада положена схема так называемого «параллельного» усилителя, нашедшего применение в маломощных (до 1 Вт) усилителях мощности. Для улучшения амплитудной характеристики между базами транзисторов V6, V7. Твключен диод V4. При отсутствии сигнала и до тех пор, пока он не достигнет определенного уровня, этот диод закрыт и на работу каскада не влияет.

В момент ограничения нарастающего в положительную сторону сигнала, когда токи через резистор R7 и базу транзистора V6 становятся равными, и транзистор V5 закрывается, напряжение обратного смещения на диоде V4 начинает уменьшаться, так как транзистор V3 открыт, и сигнал на его эмиттере продолжает увеличиваться. Наконец, наступает момент, когда диод открывается, и вместо каналз усиления V5—V6, образуется канал V3—V4—V6.

При усилении сигнала, нарастающего в отрицательную сторону, аналогично образуется канал V5—V4—V7. Резистор R8, шунтирующий диод V4, устраняет резкие изломы выходного сигнала в моменты закрывания транзисторов V3, V5 и открывания диода V4. Высокая термостабильность усилителя достигается использованием хорошей тепловой связи между транзисторами VЗ, V6 и V5, V7.

Наличие двух входов упрощает использование усилителя в многополосных системах с разделительными фильтрами на входе. Так, в двухполосной системе достаточно установить всего лишь один фильтр верхних частот между входами одного из усилителей (низкочастотный сигнал образуется в результате вычитания сигналов со входа и выхода фильтра).

При использовании инвертирующего входа 2 следует помнить, что сопротивление источника сигнала входит в цепь отрицательней обратной связи, охватывающей ОУ А1, поэтому оно не должно превышать 15 кОм. Неиспользуемый вход в любом случае необходимо соединить с общим проводом. Для повышениия устойчивости усилителя против самовозбуждения на входе необходимо включить фильтр нижних частот с частотой среза 20 кГц.

Детали и конструкция

Указанные параметры получены при питании усилителя от стабилизированного источника. Если же источник нестабилизированный, напряжение питания необходимо понизить на 20 %.

Транзисторы VЗ, V6 и V5, V7 закреплены попарно на пластинчатых теплоотводах размерами 80 X 70 мм, изготовленных из листового алюминиевого сплава толщиной 2 мм, анодированного в черный цвет. Перед установкой охлаждающие поверхности транзисторов необходимо смазать смазкой ЦИАТИМ-201.

Транзисторы устанавливают по обе стороны теплоотвода и закрепляют одним винтом с гайкой. Для обеспечения надежного теплового контакта в течение всего времени эксплуатации под гайки необходимо подложить разрезные стопорные шайбы. Усилитель с указанными теплоотводами работоспособен при температуре окружающего воздуха до 35 °С. Ток покоя (при нормальной температуре — около 50 мА) увеличивается при прогреве не более чем на 15 %.

Вместо ОУ К140УД8А в усилителе можно использовать ОУ К140УД8Б, К140УД6, К140УД10, К140УД11, К544УД1, К574УД1. Катушку L1 можно намотать на каркасе диаметром 7 и длиной 25 мм. Она в этом случае должна содержать 30 витков провода ПЭВ-2 — 1,0, намотанных в два слоя.

Налаживание

Правильно собранный усилитель налаживания не требует.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. - Радиолюбительские схемы.