UMZCH con un amplificatore di tensione secondo un circuito di base comune. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a transistor

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Fino a poco tempo, la classica struttura dell'amplificatore di potenza [1] era popolare tra i radioamatori, in cui lo stadio differenziale all'ingresso UMZCH è caricato con uno stadio di amplificazione di tensione con un transistor a emettitore comune, seguito da uno stadio di amplificazione di potenza, solitamente costituito da amplificatore di corrente a due o tre stadi. Tale struttura è ora la base per i circuiti integrati UMZCH.

Negli ultimi quattro decenni, questo circuito è cambiato poco, le sue varianti si sono moltiplicate a causa della diffusione di potenti transistor ad effetto di campo. Fornisce i parametri necessari, misurati da bassi valori di distorsione non lineare, facilmente suscettibili di calcolo della potenza e del guadagno in uscita. L'opportunità di utilizzare uno stadio differenziale di ingresso, che garantisce un'elevata stabilità dell'intero dispositivo in modalità statica, è abbastanza comprensibile. Lo stadio di uscita, che è un inseguitore di emettitore a due o tre stadi, introduce una distorsione armonica minima con un'oscillazione di tensione quasi completa all'uscita del dispositivo, commisurata alla tensione di alimentazione (più correttamente, con la metà di essa). Le cose sono più complicate con un amplificatore di tensione: un driver. Durante il periodo di 60 anni di esistenza di un transistor bipolare, la sua inclusione in un circuito a emettitore comune (CE) è stata ben studiata, sono stati identificati tutti i suoi punti di forza e di debolezza, che sono serviti come suo utilizzo in tutti i dispositivi analogici e digitali in un'ampia gamma di frequenze, così come negli amplificatori in corrente continua.

Gli svantaggi della cascata di transistor secondo il circuito OE includono la stabilità alle basse temperature e la modalità di amplificazione lontana dalla più lineare. Sia questo, sia un altro nella maggior parte dei dispositivi, viene eliminato da vari tipi di feedback negativi, che riducono le caratteristiche dinamiche della cascata e il suo guadagno. Inoltre, nel corso degli anni l'orecchio dell'ascoltatore si è abituato al suono di un classico amplificatore a transistor e la maggior parte degli ascoltatori non fa nuove richieste.

Fig. 1

Nell'UMZCH descritto (il suo diagramma nella figura), lo stadio driver è assemblato su transistor bipolari VT6, VT7, collegati secondo un circuito di base comune (OB). Tale cascata ha una migliore risposta in frequenza e consente di ottenere un'ampia ampiezza del segnale di uscita, poiché la tensione di saturazione di un transistor collegato secondo il circuito OB è inferiore a quella di una cascata simile con il transistor collegato secondo il circuito OE.

Naturalmente, anche la cascata secondo il circuito OB non è priva di inconvenienti. Non prevede amplificazione di corrente, quindi la corrente deve essere amplificata nello stadio differenziale che lo precede, che può essere montato su transistor compositi.

All'ingresso del dispositivo è presente un filtro R1C3 che non trasmette segnali con una frequenza superiore a 100 kHz, da cui il segnale viene inviato all'ingresso invertente dell'UMZCH attraverso un analogo di un condensatore di ossido non polare sotto forma di C1, C2. Una tensione di polarizzazione polarizzante viene applicata al punto di connessione di questi condensatori attraverso il resistore R2. Lo stesso ingresso riceve il segnale OOC dall'uscita del dispositivo attraverso il resistore R14. La corrente attraverso ciascun braccio dello stadio differenziale, così come la corrente di collettore dello stadio di amplificazione di tensione, è di 3 mA. Nonostante tutti i suoi difetti, un amplificatore invertente è noto per essere più stabile di uno non invertente di fase.

Lo stadio di uscita, costituito da due stadi di un inseguitore di emettitore, ha un'unità alquanto non standard per stabilizzare le condizioni di corrente e temperatura di riposo sui transistor VT8 e VT9. Fornisce la stabilizzazione della corrente di riposo del primo stadio dello stadio di uscita e quindi la tensione attraverso il resistore R15. Esso. di conseguenza, porta alla stabilizzazione della corrente di riposo dei transistor VT12 e VT13, nei cui circuiti emettitori sono presenti resistori a filo R16 e R17. Come hanno dimostrato molti anni di pratica dell'autore, un tale circuito di stabilizzazione può ridurre significativamente le distorsioni di commutazione, portando alla comparsa di armoniche di ordine elevato, caratteristiche del "suono del transistor". L'autore ha utilizzato questa soluzione tecnica nella sua pratica di progettazione e riparazione per più di dieci anni [2] e si giustifica pienamente. Un "passo" fluido è ben tracciato dai circuiti OOS, avvicinando il funzionamento dello stadio di uscita alla cosiddetta modalità di classe economica A, che rende più semplice e trasparente la percezione soggettiva della riproduzione di un segnale audio. le linee mostrano il circuito quando si utilizza un trasformatore di rete senza emettere un punto medio nell'avvolgimento secondario R20 e R21 sono obbligatori nel circuito di alimentazione, il resistore R22 deve essere sostituito con un ponticello e il fusibile FU3 deve essere escluso.

Brevemente sui parametri dell'amplificatore. Con una sensibilità di 2 V, l'UMZCH descritto fornisce una potenza sinusoidale di 8 W con un carico con una resistenza di 120 ohm Quando si utilizza un carico con una resistenza di 4 ohm, il numero di transistor di uscita deve essere raddoppiato insieme ai resistori in dei loro circuiti di emissione, sarà quindi possibile ottenere una potenza sinusoidale in uscita fino a 180 ... 200 W. L'osservazione oscillografica attraverso un filtro notch attivo, che sopprime l'armonica fondamentale di un segnale sinusoidale di 40 dB, ha mostrato che il livello di distorsione armonica è di circa 0,03 ° O. Con i valori del resistore R14 del circuito OOS e la resistenza all'ingresso R3 indicata nel diagramma, il guadagno è di 26 dB.

Per montare l'amplificatore è stata utilizzata una breadboard, sulla quale sono stati assemblati uno stadio differenziale e un amplificatore di tensione per due canali i cui circuiti di alimentazione di polarità positiva e negativa sono collegati da una "stella" ai terminali dei condensatori C5, C6, rispettivamente
L'intero stadio di uscita è stato assemblato su un dissipatore di calore comune insieme all'unità di stabilizzazione della corrente dello stadio di uscita È importante che i potenti transistor di ciascun canale (VT10-VT13) siano installati su un dissipatore di calore comune e il circuito di stabilizzazione della corrente e termica transistor VT8 e possono essere montati sui terminali dei transistor VT9 e VT10) I circuiti di potenza dello stadio di uscita sono anche collegati da una "stella" ai terminali dei condensatori C11, C7 e C9, SU, rispettivamente.

Il trasformatore di rete T1 deve avere una potenza complessiva di almeno 250 W con avvolgimento secondario dimensionato per una tensione di 70 V ad una corrente di almeno 3,5 A con uscita a punto medio (o senza di essa, tenendo conto delle variazioni di cui sopra).

Tutti i transistor dello stadio di uscita devono essere installati su un dissipatore di calore con un'area di almeno 1200 cm2 (per canale).

Invece dei condensatori di ossido C1, C2, è possibile utilizzare un condensatore a film (polietilentereftalato) con una capacità di 1 ... 2,2 μF per una tensione di 63 V (K73-16, K73-17), escluso, ovviamente, il resistenza di polarizzazione R2. La capacità dei condensatori di blocco C7, C8 può essere aumentata a 1 ... 2,2 uF.

La regolazione dell'amplificatore dovrebbe iniziare con la verifica della corretta installazione e della sua conformità allo schema elettrico. Nella versione dell'autore, lo stadio differenziale e l'amplificatore di tensione sono assemblati su una scheda separata, quindi questo particolare nodo è stato prima controllato senza collegarlo allo stadio di uscita. Per fare ciò, i collettori dei transistor VT6 e VT7 e l'uscita del resistore R14, proprio secondo lo schema, sono stati temporaneamente collegati tra loro. Dopo aver applicato l'alimentazione all'amplificatore in questo punto di connessione, la tensione non deve superare 1 ... 15 mV. È anche utile controllare le correnti delle spalle dello stadio differenziale e dell'amplificatore di tensione per il rispetto dei valori specificati nel diagramma.

Dopo il controllo, collegare l'amplificatore di tensione allo stadio di uscita accendendo un milliamperometro al posto di uno dei fusibili (FU2 o FU3) e, dopo aver applicato la tensione di alimentazione, assicurarsi che il consumo di corrente dell'intero dispositivo non sia più di 150 ... 200 mA (di norma non supera i 100 mA). È inoltre necessario assicurarsi che la tensione di uscita del dispositivo sia prossima allo zero.

Quindi, collegando una resistenza da 8 ohm e un oscilloscopio all'uscita UMZCH, è necessario applicare un segnale rettangolare all'ingresso UMZCH in modo da utilizzare l'oscilloscopio a diversi livelli di segnale per assicurarsi che non vi siano autoeccitazioni o significative sovratensioni dovute a cadute di tensione. Se questo è ancora presente, è necessario aumentare la capacità del condensatore C4 (nella versione dell'autore, l'amplificatore è stabile anche senza di esso).

Va tenuto presente che immediatamente dopo l'accensione, la corrente di riposo dei transistor di uscita deve essere compresa tra 70 ... 90 mA. Tuttavia, dopo mezz'ora di riscaldamento, dovrebbe salire a 120 ... 150 mA e stabilizzarsi.

Letteratura

1. Danilov A. A. Amplificatori di precisione a bassa frequenza. - M.: Hotline - Telecom, 2004, p. 56, 57.
2. Sapozhnikov M. Perfezionamento di UMZCH con inclusione non standard di un amplificatore operazionale. - Radio 2000, n. 8, pag. 17.

Autore: M. Sapozhnikov, Ganei Aviv, Israele; Pubblicazione: radioradar.net

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