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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA UMZCH sui transistor ad effetto di campo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a transistor L'UMZCH descritto con potenti transistor ad effetto di campo è caratterizzato da un'elevata stabilità della temperatura, ha una bassa corrente di riposo, non teme i cortocircuiti nel carico, è abbastanza stabile e affidabile. Le caratteristiche del progetto proposto includono una corrente di uscita limitata e, quindi, la necessità di utilizzare altoparlanti con un'impedenza nominale di 8 o 16 ohm. Specifiche dell'amplificatore
Il rapporto segnale-rumore dell'amplificatore non è stato misurato, ma vicino agli altoparlanti non si sente alcun rumore evidente quando l'UMZCH è acceso. La caratteristica principale del dispositivo è l'uso di transistor ad effetto di campo del generatore ad alta frequenza con una struttura a canale orizzontale (KP904A). Come è noto da [1], questo tipo di transistor MIS si distingue per una caratteristica di trasferimento relativamente lineare e per l'elevata velocità. Tuttavia, la pendenza relativamente bassa della caratteristica e l'aumentata resistenza nello stato on limitano la corrente massima del transistor. Come si è scoperto dagli esperimenti con i transistor KP904A, la curvatura della sezione iniziale della loro caratteristica di throughput è insignificante e con una corrente di riposo di circa 30 mA, la caratteristica di throughput dello stadio di uscita è già abbastanza lineare, quindi le distorsioni di commutazione risultano essere molto basso. I valori relativamente piccoli delle capacità di questi transistor consentono di rifiutare la loro ricarica forzata. I transistor della serie KP904 sono promettenti anche come amplificatori di tensione, poiché forniscono un guadagno lineare e una velocità significativi in assenza di un effetto di saturazione. A causa delle loro caratteristiche abbastanza lineari, la distorsione in un tale amplificatore non ha l'ampio spettro di armoniche che si verifica con i transistor bipolari. L'amplificatore stesso è coperto da un OOS generale di media profondità, che praticamente non diminuisce a tutte le frequenze audio. In esso non vengono utilizzate correzioni "avanti" o "indietro", che causano un sovraccarico sul segnale di impulso o riducono le caratteristiche di velocità. Lo schema UMZCH è mostrato in fig. 1. Il segnale di ingresso dopo l'LPF R2C1 arriva a uno degli ingressi di un amplificatore differenziale realizzato sui transistor VT1 - VT4. L'uso di transistor composti aumenta la linearità dello stadio di ingresso e la sua impedenza di ingresso. Il generatore di corrente in cascata è realizzato su VT5; i diodi VD2, VD3 e il resistore R11 impostano la sua corrente e il resistore R12 migliora la simmetria dei bracci della cascata alle alte frequenze. Questo generatore stesso è alimentato da una tensione determinata dal diodo zener VD1. Un amplificatore differenziale con una corrente di riposo di 3 mA ha una caduta di guadagno di 1 dB a circa 360 kHz (la capacità di ingresso dello stadio successivo è di circa 300 pF).
Dall'uscita del primo stadio, i segnali antifase sono collegati alle porte dei potenti transistor ad effetto di campo VT6, VT7 del secondo stadio differenziale, l'amplificatore di tensione principale. Qui vengono utilizzati potenti transistor KP904A perché a una corrente di drain VT7 di 20 mA hanno un'elevata pendenza della caratteristica e un grande guadagno: a una frequenza di 20 kHz - circa 170. La cascata sviluppa una tensione fino a 25 Veff. La corrente di riposo è selezionata per fornire un'elevata velocità di variazione e linearità. Dall'uscita dell'amplificatore di tensione, il segnale entra nel gate di un potente transistor VT11 attraverso un inseguitore di emettitore su VT9, e arriva al gate del transistor inferiore VT12 dello stadio di uscita attraverso uno stadio inverso di fase realizzato su VT10. Il resistore R23 è selezionato in modo tale che il coefficiente di trasferimento di entrambi i bracci dello stadio di uscita sia rigorosamente lo stesso. Gli elementi R29-R31, C3 impostano la profondità dell'OOS UMZCH per la corrente continua e alternata e il condensatore C4 viene utilizzato per la correzione di fase del circuito OOS. Gli elementi L3, C23, R27, R28 assicurano il normale funzionamento dell'amplificatore con un carico complesso alle alte frequenze. Questo UMZCH a una data profondità della protezione ambientale totale è abbastanza stabile. Come esperimento, la profondità FOS in esso è stata temporaneamente aumentata a 54 dB e il guadagno è stato ridotto a 2 con C4 saldato - e in questo caso non è stata trovata alcuna instabilità. Il circuito di alimentazione è mostrato in fig. 2. Come puoi vedere, è estremamente semplice. Dovresti prestare attenzione al fatto che i condensatori del filtro di potenza si trovano sulle schede di ciascun canale UMZCH. Pertanto, ogni canale ha il proprio filtro situato vicino allo stadio di uscita. I resistori R2 - R5 (0,5 Ohm) limitano la corrente di spunto durante l'accensione e forniscono un ulteriore disaccoppiamento degli amplificatori. Questo metodo è raccomandato in [2].
Il dispositivo di protezione per UMZCH non è stato sviluppato e il relè all'uscita UMZCH non viene utilizzato poiché il clic del transitorio all'accensione è appena udibile. Va tenuto presente che i transistor più costosi della serie 2P904A, che hanno una minore diffusione dei parametri, dovrebbero essere utilizzati nell'amplificatore descritto nel secondo stadio differenziale. Lo schema dell'attacco per la misura della corrente di drain iniziale è riportato in fig. 3. I transistor con una grande corrente iniziale, di norma, hanno una grande pendenza.
Un po 'sull'installazione dell'amplificatore. Il circuito stampato per questo amplificatore non è stato sviluppato, è stato realizzato solo un layout a due canali con montaggio volumetrico. Quando si installa o si autocabla un circuito stampato, è necessario prestare attenzione a una serie di punti importanti. Il filo comune dei circuiti di potenza (indicato nello schema con una linea spessa) e il filo comune dei circuiti di segnale (linea sottile) sono separati da una resistenza da 10 ohm (R33). Nello schema, il circuito sorgente VT12 include un diodo VD8, deviato da un condensatore al tantalio C22. Questi elementi dovrebbero essere installati solo se una particolare istanza di VT12 KP904A avrà una corrente di drain iniziale superiore a 5 mA; in questo caso, questo "stand" sarà semplicemente necessario. Tuttavia, sarebbe molto meglio installare un'istanza con una corrente di drain iniziale inferiore a 12 mA al posto di VT5 e installare transistor con una corrente elevata nella spalla superiore o un amplificatore differenziale. Sarebbe utile ricordare che durante l'installazione, tutti i conduttori degli elementi e dei conduttori dovrebbero essere cercati di essere il più corti possibile e quelli di potenza dovrebbero essere più spessi. È importante che il drain VT11 e il source VT12 (o diodo "stand") siano collegati direttamente ai terminali dei condensatori del filtro, la lunghezza dei conduttori qui dovrebbe essere minima. I transistor di uscita VT11, VT12 si trovano su dissipatori di calore a coste separati con dimensioni di 90x65x50 mm, utilizzati nelle unità di scansione orizzontale MS-3 dei televisori. Lo spessore della piastra del dissipatore di calore è di 5 mm e per montare la custodia del transistor è sufficiente praticare un foro con un diametro di 8,5 mm. Il transistor VT8 deve essere inoltre posizionato su un dissipatore di calore, che nella versione dell'autore è costituito da due piastre in duralluminio di dimensioni 40x25x2 mm, poste su entrambi i lati del circuito stampato e fissate con una vite. Durante l'installazione, queste piastre sono collegate al collettore VT8, sul quale agisce una tensione ad alta ampiezza del segnale amplificato. Pertanto, tale dissipatore di calore dovrebbe essere posizionato lontano dai circuiti di ingresso dell'amplificatore. Le piastre possono essere isolate dal transistor, ma non è necessario collegarle a un filo o custodia comune, poiché si forma una capacità di carico parassita significativa, che può ridurre significativamente la velocità di variazione della tensione di uscita dello stadio. Nell'amplificatore possono essere utilizzati resistori MLT-0,125, ma nelle posizioni R6 - R9 è preferibile utilizzare resistori di precisione C2-14, C2-29 con una tolleranza non superiore all'1% o ordinari, selezionati con un ohmmetro. Condensatori C1, C4 - KT-1; DO2, DO3, DO6, DO9, DO18-DO21 - K73-17; C7, C22 - K53-4; C23 - K73-9. Condensatori di ossido C5, C8 per una tensione di 63 V - JAMICON. I condensatori C10-C17 sono NRZ importati di piccole dimensioni, ma sono adatti anche quelli più grandi - JAMICON. Induttori L1, L2 - D1-0,1 della serie DPM o simili con un'induttanza di 200 ... 500 μH per una corrente di 100 mA. La bobina L3 è avvolta su un resistore MLT-2 (R27) giro per giro e contiene 20 spire di filo PEV-20,8 mm. Informazioni sulla configurazione di un amplificatore. Dopo aver applicato l'alimentazione, è necessario verificare se le modalità CC corrispondono a quelle indicate nel diagramma. La corrente del secondo stadio differenziale (40 mA) in caso di deviazione evidente può essere modificata selezionando il resistore R11. Se la tensione ai capi dei resistori R8, R9 è molto diversa (più del 20%), ciò indica una differenza significativa nei parametri dei transistor VT6, VT7; è desiderabile selezionarli più precisamente. Scegliendo il resistore R17, la corrente di riposo dei transistor di uscita è impostata su 30 ... 40 mA. Successivamente, l'UMZCH viene caricato su un carico equivalente con una resistenza di 8 ohm e, dopo aver applicato un segnale con una frequenza di 3 kHz e un'ampiezza di 1 V, all'ingresso dal generatore 1H, controllano la presenza di un segnale sinusoidale in uscita con un'ampiezza di circa 16 V. Il motivo di una deviazione significativa da questo valore o distorsione della forma d'onda è solitamente un'installazione errata o l'uso di elementi difettosi. Inoltre, spegnendo temporaneamente il condensatore C1, un segnale "meandro" con un'oscillazione di circa 73 V e una frequenza di 17 kHz viene inviato all'ingresso UMZCH attraverso il condensatore K1,5-0,25 con una capacità di 100 μF; la selezione del condensatore C4 raggiunge l'ampiezza e la durata minime del processo oscillatorio transitorio. Dopo questo controllo, il condensatore C1 viene installato in posizione. Potrebbe risultare che il condensatore non è affatto necessario. Su questa impostazione può essere considerata completa. L'amplificatore presenta un suono naturale, aperto e leggero di strumenti musicali e la bassa distorsione contribuisce a una riproduzione dettagliata della scena spaziale e della microdinamica delle immagini sonore. AC S-90D è stato utilizzato come altoparlanti amplificati. Letteratura
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