Меню

2 тактный усилитель мощности схема



Двухтактные усилители

При работе транзистора в режиме A невозможно реализовать высокий к.п.д. усилителя. В качестве альтернативы может подойти режим работы B, но он приводит к значительным нелинейным искажениям. Однако если реализовать два усилителя, работающие в режиме B, и заставить их усиливать положительную и отрицательную полуволны синусоиды отдельно, а затем соединить эти полуволны вместе, то получится усилитель, работающий почти без искажений. Подобный усилитель получил название двухтактного усилителя. В иностранной (и переводной) литературе сохраняется старое название этой схемы — push-pull (тяни-толкай). Схема двухтактного каскада усилителя, реализованного на n-p-n и p-n-p транзисторах, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема двухтактного каскада на n-p-n и p-n-p транзисторах

Применение двух транзисторов позволяет им помогать друг другу. В приведенной на рисунке 1 схеме положительная полуволна синусоидального напряжения открывает транзистор VT1 и закрывает VT2. Отрицательная полуволна — запирает транзистор VT1 и открывает VT2. Таким образом каждый из транзисторов усиливает только половинку входного напряжения, однако на выходе, на сопротивлении нагрузки (в звуковых усилителях на динамике) эти половинки суммируются и форма входного напряжения восстанавливается. Временные диаграммы напряжений и токов в двухтактном усилительном каскаде приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 Временные диаграммы напряжений и токов в двухтактном каскаде

В приведенной схеме транзисторы включены по схеме с общим коллектором, поэтому коэффициент усиления двухтактного каскада по напряжению приблизительно равен единице. Такой каскад обычно используется совместно с каскадом предварительного усиления, собранного по схеме с общим эмиттером. Для упрощения схемы между каскадами применяется непосредственная связь (без разделительной емкости). В результате становится возможным для формирования напряжения на базах транзисторов VT1 и VT2 воспользоваться коллекторным напряжением прыдущего каскада. Схема подобного усилителя с двухтактным каскадом на выходе приведена на рисунке 2.

Рисунок 3 Схема усилителя с двухтактным каскадом на выходе и непосредственной связью между каскадами

Следует отметить, что в схеме двухтактного усилителя, приведенной на рисунке 2, строго говоря используется не класс B, а класс C! Это вызвано тем, что точка перегиба входной характеристики кремниевого транзистора не соответствует нулю, а отстоит от него на 0,7 В. Для обеспечения режима B в двухтактном усилителе на базы транзисторов необходимо подать напряжение 0,7 В. Это можно сделать при помощи резистора, зашунтированного по переменному току конденсатором, однако для устранения влияния температурного ухода входной характеристики транзистора в качестве источника напряжения 0,7 В применяются кремниевые диоды (тем более, что их сопротивление переменному току при протекании постоянного тока близко к нулю). Схема двухтактного усилителя, в котором режим работы B обеспечивается кремниевыми диодами, приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 Схема двухтактного усилителя с формированием смещения на диодах

Следует отметить, что от выходного каскада звукового усилителя в основном требуется максимальная мощность. Обычно от одиночного транзистора не удается получить ток, достаточный для получения мощности 50 или 100 ватт. Поэтому в двухтактном усилителе применяется схема составного транзистора (схема Дарлингтона).

Еще одним недостатком схемы, приведенной на рисунке 3, является низкое входное сопротивление. Это обуславливается применением параллельной отрицательной обратной связи. Добавим еще один каскад для того, чтобы можно было применить последовательную отрицательную обратную связь. В результате получим схему усилителя звуковых частот, которая широко применялась в семидесятые годы XX века. Она приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 Усилитель мощности с двухтактным выходным каскадом на схеме Дарлингтона

В данной схеме при напряжении питания 12 В можно получить на нагрузке 4 Ом мощность до 3 Вт. Обращает внимание, что в этой схеме усилителя мощности смещение на двухтактный каскад формируется на транзисторе VT3. Это позволяет избежать применения четырех диодов и позволяет обеспечить плавную регулировку напряжения смещения двухтактного усилителя.

Дата последнего обновления файла 27.10.2017

Источник

2 тактный усилитель мощности схема

Двухтактный выходной каскад стереоусилителя отличается использованием в цепи катодов общего генератора тока на микросхеме, благодаря которому и обеспечивается парафазное управление пентодами 6П14П. Выбором коэффициента трансформации сопротивления нагрузки можно в некоторой степени изменять максимальную выходную мощность усилителя для любой акустической системы чувствительностью не менее 90 дБ.

Характеристики усилителя

  • Полоса рабочих частот (по уровню-3 дБ), Гц — 25. 22000
  • Номинальная выходная мощность (на нагрузке 8 Ом), Вт — 3
  • Максимальная выходная мощность, Вт — 8
  • Номинальное сопротивление нагрузки, Ом — 8
  • Режим выходного каскада на пентодах 6П14П: напряжение на аноде Uа = 250 В;
  • Ток покоя в цепи катода Ік = 60 мА.
Читайте также:  Потери мощности по меди

Принципиальная схема

Двухкаскадный усилитель мощности построен с двухтактным выходным каскадом по ультралинейной схеме (рис. 1). Усилитель имеет две особенности — отсутствие отдельного фазоинвертора и наличие стабилизированного источника тока в цепи катодов ламп двухтактного каскада.

Идею применения источника тока в выходном каскаде порекомендовал мне пермский конструктор радиоаппаратуры О. И. Катаев.

Первый каскад усилителя собран на двойном триоде 6НЗП. Лампа эта при средних значениях крутизны и коэффициента усиления имеет немаловажную для стереофонических усилителей особенность — симметричную цоколевку. Поэтому каскады левого и правого каналов можно выполнить совершенно симметричными как при навесном, так и при печатном монтаже.

Принципиальная схема двухтактного лампового усилителя мощности на 6П14П

Рис. 1. Принципиальная схема двухтактного лампового усилителя мощности на 6П14П.

Сигнал с регуляторов громкости (переменные резисторы R1.1 и R1.2) в каждом канале через разделительный конденсатор подается на сетку триода лампы VL1. Усиленный сигнал с резистора нагрузки R6 (R7) через конденсатор С5 (С6) поступает на управляющую сетку одной из выходных ламп VL2 и VL3 (здесь и далее указаны элементы лишь правого канала — верхнего по схеме).

Управляющая сетка лампы VL3 соединена с общим проводом, поэтому лампы возбуждаются в противофазе за счет катодной связи и высокого внутреннего сопротивления источника тока.

Детали

Источник тока выполнен на стабилизаторе напряжения КР142ЕН5В (5 В). Вход стабилизатора подключен к выводам катодов ламп, а к его выходу подключен токозадающий резистор R11. При номинале этого резистора, равном 43-47 Ом, суммарный ток катодов обеих ламп устанавливается около 120 мА, т. е. по 60 мА на каждую. Лампы рекомендуется подобрать максимально одинаковые по току.

По такой схеме (с источниками тока в катодах) было сделано несколько усилителей на лампах 6П14П. Лампы при макетировании конструкции работали стабильно при анодном напряжении Uа = 370 В и токе Iк = 60 мА.

При этих же значениях напряжения и тока Uа и Ік, но без источника тока (с фиксированным смещением), сразу начинался разогрев анодов После этих экспериментов в металле был сделан усилитель по двухтактной схеме на 6П14П при Uа = 305 В и Ік = 60 мА, как вариант описываемого здесь. Применение источника тока позволило улучшить линейность частотной характеристики усилителя.

Энергетический запас блока питания позволил применить в усилителе электронно-световые индикаторы уровня напряжения 6Е1П — VL6 и VL7. Наличие этих двух зеленых «глазков» «оживило” переднюю панель усилителя Помимо контроля уровня сигнала усилителя, по ним также можно судить о работоспособности блока питания.

Цепь, состоящая из резисторов R18, R19, диодов VD1, VD2 выполняет функции регулятора уровня и детектора огибающей а элементы С18 R22 определяют время восстановления чувствительности индикатора. Узел из этих деталей собран на отдельной небольшой плате которая установлена на основной плате усилителя.

В усилителе использованы только готовые моточные изделия от бытовой теле-радиоаппаратуры. Сетевой трансформатор ТС-160 и дроссель — от черно-белого телевизора «Рекорд-312″ или другого подобного. Выходные трансформаторы — от радиолы ”Урал-114».

При их отсутствии можно изготовить выходные трансформаторы самостоятельно на броневом или витом разрезном магнитопроводе сечением примерно 4..5 см. Индуктивность первичной обмотки — не менее 30 Гн. Для самостоятельной намотки выходного трансформатора полезны следующие сведения.

Первой на катушку наматывают часть вторичной обмотки — 20 витков провода ПЭВ-1 0,5, затем после слоя изоляции кабельной бумагой наматывают первичную обмотку проводом ПЭВ-1 0.112 с отводами от 1280 витков, далее от 1590, 1900 витков, после этого еще добавляют 1280 витков. После прокладки изоляции наматывают вторую часть вторичной обмотки — 37 витков ПЭВ-1 0,5. Коэффициент трансформации — 0,0175.

Остальные детали также могут быть позаимствованы из старых телевизоров — резисторы МЛТ, конденсаторы БМТ, МБМ и др. Однако оксидные конденсаторы целесообразно устанавливать новые отечественные или импортные, например, фирмы JAMICON.

Параметры трансформатора ТС-160

Напряжения и токи предлагаемого к использованию автором трансформатора ТС-160 (160Вт).

Принципиальная схема трансформатора ТС-160

Рис. 2. Принципиальная схема трансформатора ТС-160.

Первичная обмотка
Выводы
обмоток
Напряжение, В Ток, А
1 — 3 127 0,6
1 — 2 — 2′ — 1′ 220 0,35
1′ — 3′ 127 0,6
Вторичная обмотка
Выводы
обмоток
Напряжение, В Ток, А
5 — 6 42 1,1
5′ — 6′ 42 1,1
7 — 8 66 0,9
7′ — 8′ 66 0,9
9 — 10 6,8 0,3
9′ — 10′ 6,8 0,3
11 — 12 6,9 3
11′ — 12′ 6,9 3

Параметры провода, используемого для намотки обмоток трансформатора ТС-160:

Выводы
обмоток
Число
витков
Марка и
диаметр
провода
Сопротивление,
Ом
1 — 2 414 ПЭЛ 0,69 3,3
2 — 3 64 ПЭЛ 0,69 0,5
1′ — 2′ 414 ПЭЛ 0,69 3,3
2′ — 3′ 64 ПЭЛ 0,69 0,5
5 — 6 158 ПЭЛ 0,47 3,2
5′ — 6′ 158 ПЭЛ 0,47 3,2
7 — 8 250 ПЭЛ 0,51 4
7′ — 8′ 250 ПЭЛ 0,51 4
9 — 10 26 ПЭЛ 0,57 0,3
9′ — 10′ 26 ПЭЛ 0,57 0,3
11 — 12 26 ПЭЛ 1,35 0,1
11′ — 12′ 26 ПЭЛ 1,35 0,1
Читайте также:  Какая бывает мощность мясорубки

Конструкция

Теперь подробнее о конструкции усилителя. Он имеет не совсем обычную конструкцию, в которой использован корпус от бесперебойного источника питания компьютера.

Все основные узлы усилителя собраны на четырех печатных платах из фольгироеанного стеклотекстолита — плата усилителя, плата источника анодного напряжения плата регулятора уровня с детекторами индикаторов и плата самих индикаторов. Все платы имеют простейший рисунок проводников из фольги, его можно вырезать стальным резаком, изготовленным из полотна ножовки по металлу.

Плата усилителя показана на рис. 3. С верхней стороны установлены панели ламп VL1-VL5. конденсаторы С7-С10, а также плата регулятора чувствительности и детектора индикаторов. Большинство же деталей на основной плате размещают со стороны печатного монтажа что позволяет их легко заменять, если это потребуется.

Микросхемы стабилизаторов КР142ЕН5В металлическим фланцем припаяны непосредственно к фольге минусовой шины питания что обеспечивает дополнительный теплоотвод.

Плата самодельного лампового стерео усилителя мощности

Рис. 2. Плата самодельного лампового стерео усилителя мощности.

О монтаже цепи накала ламп. Один из выводов подогревателей катода ламп соединен с общим проводом, а от другого цепь проложена одиночным медным проводом диаметром 0,9-1 мм в виниловой изоляции на расстоянии 30.. 40 мм от платы; в этом случае проблем с фоном в усилителе не возникало.

В тыловой части корпуса установлен трансформатор ТС-160, над ним находится плата выпрямителя и фильтра анодного напряжения (рис. 4). В передней панели корпуса просверлено несколько новых отверстий — под индикаторы и регуляторы громкости, которые установлены с внутренней стороны, также там находится сетевой выключатель.

Внешний вид на монтаж усилителя мощности

Рис. 3. Внешний вид на монтаж усилителя мощности.

Для придания конструкции жесткости передняя и задняя стенки шасси стянуты между собой стальным стержнем диаметром 12 мм. в торцах которого просверлены отверстия и нарезана резьба М4.

В крышке корпуса, в ее верхней части просверлено несколько десятков отверстий над лампами 6П14П для оттока разогретого воздуха. В боковых стенках этой крышки, вблизи от ламп вырезаны прямоугольные отверстия, в которые изнутри вклеены силиконовым герметиком тонированные стекла.

На задней панели усилителя находятся колодка сетевого разъема с предохранителем, гнезда входа и выхода. Гнезда входов усилителя («тюльпаны») установлены через изолирующие прокладки и не имеют прямого контакта с корпусом усилителя.

Корпуса «тюльпанов» соединены с минусовым (общим проводом) платы усилителя и корпусом усилителя через оплетку экранирующего кабеля. Корпус усилителя и передняя панель окрашены тремя слоями автомобильной эмали типа «металлик» из аэрозольной упаковки.

О. Платонов, г. Пермь. Р-2010-05.

Автор: О. Платонов, г. Пермь. Р-2010-05.

Вас может заинтересовать:

Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.

При перепечатке материалов ссылка на первоисточник обязательна.

Источник

Двухтактный усилитель мощности

date image2015-09-07
views image7127

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Рассказывая в начале этой статьи о назначении каскадов усилителя, я, как бы забегая вперед, сказал, что в выходных каскадах, являющихся усилителями мощности, радиолюбители используют такие же маломощные транзисторы, как и в каскадах усиления напряжения. У вас тогда, естественно, мог возникнуть вопрос, а может быть возникал: как это достигается? Отвечаю на него сейчас. Такие каскады называют двухтактными усилителями мощности. Причем они могут быть трансформаторными, т.е. с использованием в них трансформаторов, или бестрансформаторными. В ваших конструкциях будут применены обе разновидности двухтактного усилителя колебаний звуковой частоты. Разберемся в принципе их работы. Упрощенная схема двухтактного трансформаторного каскада усиления мощности и графики, иллюстрирующие его работу, приведены на (рис. 6). В нем, как видите, два трансформатора и два транзистора. Трансформатор Т1 межкаскадный, связывающий предоконечный каскад со входом усилителя мощности, а трансформатор Т2 — выходной. Транзисторы V1 и V2 включены по схеме ОЭ. Их эмиттеры, как и средний вывод вторичной обмотки межкаскадного трансформатора, «заземлены» — соединены с общим проводником источника питания Uи.п. — отрицательное напряжение питания на коллекторы транзисторов подается через первичную обмотку выходного трансформатора Т2: на коллектор транзистора V1 — через секцию Iа, на коллектор транзистора V2 — через секцию Iб. Каждый транзистор и относящиеся к нему секции вторичной обмотки межкаскадного трансформатора и первичной обмотки выходного трансформатора представляют обычный, уже знакомый вам однотактный усилитель. В этом нетрудно убедиться, если прикрыть листком бумаги одно из таких плеч каскада. Вместе же они образуют двухтактный усилитель мощности.

Читайте также:  Сигнал шум мощность сигнала

Рис. 6 Двухтактный трансформаторный усилитель мощности и графики, иллюстрирующие его работу.

Сущность работы двухтактного усилителя заключается в следующем. Колебания звуковой частоты (графика на рис. 6) с предоконечного каскада подаются на базы обоих транзисторов так, что напряжения на них изменяются в любой момент времени в противоположных направлениях, т.е. в противофазе. При этом транзисторы работают поочередно, на два такта за каждый период подводимого к ним напряжения. Когда, например, на базе транзистора V1 отрицательная полуволна, он открывается и через секцию Iа первичной обмотки выходного трансформатора идет ток только этого транзистора (график б). В это время транзистор V2 закрыт, так как на его, базе положительная полуволна напряжения. В следующий полупериод, наоборот, положительная полуволна будет на базе транзистора V1, а отрицательная — на базе транзистора V2. Теперь открывается транзистор V2 и через секцию Iб первичной обмотки выходного трансформатора идет ток его коллектора (график в), а транзистор V1, закрываясь, «отдыхает». И так при каждом периоде звуковых колебаний, подводимых к усилителю. В обмотке трансформатора коллекторные токи обоих транзисторов суммируются (график г), в результате на выходе усилителя получаются более мощные электрические колебания звуковой частоты, чем в обычном однотактном усилителе. Динамическая головка В, подключенная ко вторичной обмотке трансформатора, преобразует их в звук. Теперь, пользуясь схемой на (рис. 7), разберемся в принципе работы бестрансформаторного двухтактного усилителя мощности. Здесь также два транзистора, но они разной структуры: транзистор Vl — p — n — p, транзистор V2 — n — p — n. По постоянному току транзисторы включены последовательно, образуя как бы делитель напряжения питающего их источника постоянного тока. При этом на коллекторе транзистора V1 относительно средней точки между ними, называемой точкой симметрии, создается отрицательное напряжение, равное половине напряжения источника питания, а на коллекторе транзистора V2 — положительное, и также равное половине напряжения источника питания Uн.п. Динамическая головка В включена в эмиттерные цепи транзисторов: для транзистора V1 — через конденсатор С2, для транзистора V2 — через конденсатор С1. Таким образом, транзисторы по переменному току включены по схеме ОК(эмиттерными повторителями) и работают на одну общую нагрузку — головку В.

Рис. 7 Двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности.

На базах обоих транзисторов усилителя действует одинаковое по значению и частоте переменное напряжение, поступающее от предоконечного каскада. А так как транзисторы разной структуры, то и работают они поочередно, на два такта: при отрицательной полуволне напряжения открывается только транзистор V1 и в цепи головка В — конденсатор С2 появляется импульс коллекторного тока (на рис. 6 — график б), а при положительной полуволне открывается только транзистор V2 и в цепи головка — конденсатор С1 появляется импульс коллекторного тока этого транзистора (на рис. 6 — график в). Таким образом, через головку течет суммарный ток транзисторов (график г на рис. 6), представляющий собой усиленные по мощности колебания звуковой частоты, которые она преобразует в звуковые колебания. Практически получается тот же эффект, что и в усилителе с трансформаторами, но, благодаря использованию транзисторов разной структуры, отпадает надобность в устройстве для подачи на базы транзисторов сигнала в противофазе. Вы должны были заметить одно противоречие в моем объяснении работы двухтактных усилителей мощности: на базы транзисторов не подавались напряжения смещения. Вы правы, но особой ошибки здесь нет. Дело в том, что транзисторы двухтактного каскада могут работать без начального напряжения смещения. Но тогда в усиливаемом сигнале появляются искажения типа «ступенька», особенно сильно ощущаемые при слабом входном сигнале. Ступенькой же их — называют потому, что на осциллограмме синусоидального сигнала они имеют ступенчатую форму (рис. 8). Наиболее простой способ устранения таких искажений — подача на базы транзисторов напряжения смещения, что и делают на практике.

Рис. 8 Искажения типа «Ступенька».

Теперь, прежде чем начать разговор об усилителях, обеспечивающих громкое звуковоспроизведение, хочу познакомить вас с некоторыми параметрами и классами усиления характеризующими усилитель НЧ. Ниже будут подробно рассмотренны все плюсы двухтактных усилителей.

Источник