Материал: МРБ 1060.(1983).[doc]

Примечание. В числителе указана мощ­ность (в ваттах), в знаменателе — потребляемый ток (в миллиамперах).

Особенностью усилителя является то, что нагрузка Гр1 включена между точкой соединения эмиттера транзистора Т2 с коллектором транзистора Т4 и общей точкой двух последовательно соединенных конденсаторов СЗ и С4, а вто­ричная обмотка трансформатора Tpl включена между общей точкой конден­саторов СЗ и С4 и базами транзисторов Т1 и ТЗ через конденсаторы Cl, С2. Такое включение позволяет значительно повысить устойчивость работы усили­теля при заметном снижении напряжения питания, а также при питании от нестабилизированного сетевого блока.

Длительная работа усилителя с выходной мощностью более 1 — 2 Вт воз­можна лишь при установке мощных транзисторов на теплоогводы. Весьма же­лательно применение готовых ребристых теплоотводов. При их отсутствии можно обойтись самодельными, изготовленными из листового дюралюминия толщиной 3 — 5 iMM (,рис. 15). Если усилитель будет работать с выходной мощ­ностью не ,более 8 Вт, то длину каждой из сторон пластины можно уменьшить вдвое. Транзистор монтируют на лластине-теплоотваде с помощью фланца. Для улучшения теплоотдачи от корпуса транзистора соприкасающиеся поверхности транзистора и пластины надо смазать тонким слоем вазелина, а саму пластину установить вертикально. Необходимо иметь в виду, что корпус транзисторов П213 (и многих других) электрически соединен с выводом коллектора. Поэтому при установке теплоотвода в усилитель следует надежно изолировать его от других деталей и проводников.

В усилителе можно применить транзисторы различных серий. Например, транзисторы Т2 и Т4 могут быть выбраны из серий П213 — П216, желательно только чтобы транзисторы имели близкие значения статических коэффициен­тов передачи тока базы. Транзистор T1 может быть любым из серий МП25, МП26, МП20, МП21. В том случае, когда предполагается использовать источник пита­ния напряжением не более 15 В, возможно применение еще более широкого ассортимента транзисторов: серий МП39 — МП42 (Т1) и МП36 — МП38 (ТЗ).

Электролитические (оксидные) конденсаторы могут быть применены лю­бые, емкостью от указанной на схеме до вдвое большей. Постоянные резисто­ры — МЛТ-05. Диод Д1 — Д9В, Д9Г или Д18. Трансформатор Tp1 можно на­мотать самостоятельно на магнитопроводе Ш16Х24. Обмотку I наматывают проводом ПЭЛ 0,33, а обмотки II — проводом ПЭЛ 0,12.

Детали усилителя смонтированы на плате из фольгированного гетинакса чертеж которой показан на рис. 16. Плата рассчитана на использование ок­сидных конденсаторов К50-ЗА {СЗ и С4)

Для питания усилителя можно применить батарею, составленную из не­скольких элементов 373. Если использовать восемь элементов то в самом на­чале эксплуатации напряжение питания в отсутствие сигнала будет равно 12 В При работе с максимальной мощностью оно снизится сначала до 10 В за­тем — до 8 В.

При использовании батареи элементов следует учитывать, что они могут нормально работать в течение гарантированного срока только в том случае когда потребляемый ток не превышает допустимого предела. Для элемен­тов 373 он равен 300 — 400 мА. В соответствии с этим напряжение питания све­жей батареи не должно превышать значения, соответствующего максималь­ному потребляемому току, указанному в табл. 3.

В случае необходимости для свежих батарей 373 можно допустить кратко­временное потребление тока до 600 мА. Например, при сопротивлении нагрузки 4 Ом и напряжении питания 20 В это позволит увеличить выходную мощность до 8 Вт. Обычно это условие кратковременности перегрузки легко выполняется при усилении музыкальных фонограмм и воспроизведении речи. Поэтому дчя усилителя целесообразно использовать батарею из 12 элементов 373 имею­щую начальное напряжение около 18 В, когда максимальная выходная мощ­ность достигает 7 Вт при потребляемом токе не более 600 мА. На рис 17 пока­зан внешний вид усилителя, снабженного двумя кассетами элементов 373 по шесть штук в каждой. Кассеты использованы от любого портативного приемвика серии «Океан». Для получения начального напряжения 24 В лучше всего использовать две кассеты от приемника «Рига-103», в каждой из которых раз­мещается по восемь элементов.

При отсутствии элементов 373 можно использовать батареи 3336, соеди­ненные последовательно. Они допускают ток нагрузки до 300 мА. В среднем напряжение нагруженной батареи равно 3,5 В. Это значит, что при сопротив­лении нагрузки усилителя 4 Ом можно последовательно соединить три батареи 3336, при сопротивлении 8 Ом — четыре или пять, а при 16 Ом — шесть или семь таких батарей.

В полевых условиях усилитель можно питать и от аккумуляторных бата­рей напряжением 6, 12 или 24 В. Аккумуляторные батареи допускают разряд­ный ток, значительно больший, чем потребляемый усилителем. Поэтому при аккумуляторном питании следует учитывать только энергетические возможности усилителя.

Практика повторения конструкции описанного усилителя НЧ большим чис­лом радиолюбителей показывает, что собранный без ошибок из исправных де­талей усилитель начинает работать сразу, не требуя дополнительного налаживания. Из возможных ошибок при монтаже наиболее часто допускают следующие: включают в неправильной полярности один или несколько оксид­ных конденсаторов, диод Д1, путают выводы транзисторов. Для того что­бы убедиться в соответствии характе­ристик собранного усилителя указан­ным выше, достаточно измерить ток покоя, т. е. ток, потребляемый усили­телем при отсутствии сигнала (дол­жен быть равен примерно 20 мА), и достоянное напряжение между эмит­тером транзистора Т2 и плюсовым вы­водом источника питания (должно быть равно половине напряжения ис­точника питания). В противном слу­чае потребуется подобрать резистор Д2, добиваясь требуемого напряже­ния. Требуемый ток покоя устанавли­вают подборкой диода Д1. Если ток покоя превышает 30 — 40 мА и подборка диода Д1 не дает нужного резуль­тата, параллельно (в той же полярности) этому диоду подключают еще один диод того же типа.

Описанный усилитель может обеспечивать весьма высокое качество вос­произведения речевых и музыкальных сигналов при подключении его входа к выходу усилителя НЧ карманных и переносных приемников, кассетных магни­тофонов с выходной мощностью 100 — 200 мВт и более. Собственную динами­ческую головку аппарата — источника сигнала — следует отключать.

Мостовой усилитель мощности нч

Усилители с бестрансформаторным выходом широко применяют в лю­бительской и промышленной аппаратуре благодаря их простоте и надежности. Однако для получения выходной мощности, положим, более 15 Вт требуется применение источника питания напряжением более 30 В. В устройствах с пи­танием от сети переменного тока это не приводит к особым трудностям, но при автономном питании создает ограничение в наращивании выходной мощ­ности. Большие энергетические возможности автомобильных двенадцативольтных аккумуляторных батарей реализовать затруднительно, а при соединении по­следовательно двух или трех батарей источник питания становится слишком громоздким и тяжелым.

Оказывается, можно получить довольно большую выходную мощность при использовании всего одной аккумуляторной батареи на 12 или 24В, если выполнить усилитель по мостовой схеме (рис. 18). При напряжении питания 12 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом этот усилитель развивает выходную мощность до 10 Вт, потребляя ток около 1,5 А. При повышении напряжения питания до 24 В выходная мощность достигнет 40 Вт, а потребляемый ток увеличится до 3,3 А. Для оценки характеристик усилителя при иных сопротивлениях нагруз­ки и напряжения питания удобно пользоваться табл. 4.

Столь значительное увеличение выходной мощности объясняется тем, что мостовой усилитель состоит из двух одинаковых усилителей (подобных описан­ному выше). Разница лишь в том, что нагрузка (головка Гр1) включена непо­средственно между выходами обоих усилителей, а входной сигнал подают на базы транзисторов первых ступеней (Т1 и Т2, Т7 и Т8) в противофазе. Проти-вофазность обеспечивается применением повышающего трансформатора Tpl с двумя одинаковыми вторичными обмотками. Цепь смещения для транзисторов входных ступеней имеет общий резистор R7. При таком питании базовых це­пей обеспечивается равенство постоянных напряжений на выходах оконечных ступеней, что дает возможность отказаться от разделительного конденсатора в выходной цепи. По постоянному току динамическая головка включена в диаго­наль сбалансированного моста, два плеча которого составлены из транзисто­ров Т1 — Т4_% а два других — из Т5 — Т8. Но для переменного тока мост оказы­вается разбалансированным, так как выходные напряжения обоих усилителей противофазны. В результате амплитуда напряжения сигнала на нагрузке мо­жет достигать значений, близких к напряжению источника питания, т. е. почти в два раза больше, чем в усилителе по схеме рис. 14 или ему подобных. А удвоение напряжения на нагрузке равнозначно учетверению выходной мощ­ности усилителя.

Для изготовления мостового усилителя можно использовать такие же де­тали, как и для описанного выше усилителя. Отличие лишь в конструкции-трансформатора Tp1: его магнитопровод — Ш16Х24; обмотка I — 120 витков провода ПЭЛ 0,33, обмотки II и III — по 1500 витков провода ПЭЛ 0,14. Все витки намотаны в одном направлении. Начала обмоток обозначены на схеме точками.

Необходимо помнить, что увеличение выходной мощности усилителя требу­ет улучшения отвода тепла от оконечных транзисторов. Теплоотвод можно вы­полнить общим для всех мощных транзисторов, но тогда некоторые из них придется крепить через изолирующие прокладки из тонкой фторопластовой пленки или слюды.

В простейшем случае можно наготовить два одинаковых усилителя, подоб­ных изображенному на рис. 17, снабдив их общим входным трансформатором. На рис. 19 показан вариант конструкции мостового усилителя, где оконечные транзисторы установлены попарно на двух пластинчатых теплоотводах. Разме­ры каждого из них 250X150X3 мм. Теплоотаоды образуют боковые стенки усилителя. На передней панели размещены гнездовая часть входного разъема, выключатель питания В1 и вольтметр постоянного тока. Усилитель оснащен ручкой для переноски. Применение вольтметра позволяет контролировать напряжение источника питания. На задней панели установлены разъемы для подключения громкоговорителя и источника питания.

Таблица 4.

Примечание. В числителе указана мощность (в ваттах), в знаменателе — потреб­ляемый ток (в амперах).

Налаживают усилитель следующим образом. Включают питание и измеря­ют постоянный ток, потребляемый обеими ступенями усилителя вместе и каж­дой в отдельности. Он должен быть равен соответственно 40 и 20 мА. Изме­ряют постоянное напряжение между плюсовым проводом питания и каждый из выходных выводов; оно должно быть равно половине напряжения источни­ка питания. Если это не так, то следует подобрать точнее сопротивление ре­зистора R7. Эти измерения нужно вести при отключенной нагрузке.

Подключают нагрузку и аюва измеряют потребляемый ток — он долже» увеличиться не более, чем на несколько миллиампер. Это будет свидетельство­вать о хорошей балансировке моста по постоянному току. Теперь можно под­ключать ко входу усилителя источник сигнала. Для нормальной работы уси­лителя достаточен сигнал мощностью 150 — 200 мВт.

Описанные два варианта усилителя мощности НЧ обладают относительно высоким КПД, достигающим 65 — 70% гари работе с максимальной мощностью, когда падение напряжения на каждом из оконечных транзисторов минимально (менее 0,5 В). При работе с пониженной выходной мощностью уменьшаются искажения сигнала, но КПД резко падает, достигая уровня 10%. Это, безус­ловно, значительно снижает эффективность использования энергии автономного источника питания. Как же бороться с этим недостатков? Есть два пути. Один заключается в использовании усилителя на номинальную мощность, соответст­вующую каждому конкретному случаю. Другой — в применении усилителей-с несколькими источниками питания.