А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

Внешний вид усилителя приведен на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Внешний вид усилителя

Элементная база.При изготовлении усилителя транзисторы VT3, VT4 можно заменить любыми, рассчитанными на напряжение не менее напряжения питания усилителя, и допустимым током не менее 2 А. На такой же ток должен быть рассчитан и диод VD1. Остальные транзисторы — любые с допустимым напряжением не менее напряжение питания, и допустимым током не менее 100 мА. Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0,125 Вт, конденсаторы — электролитические, с емкостью, не менее указанной на схеме, и рабочим напряжением на менее напряжения питания усилителя.

Радиаторы для усилителя.Прежде чем попробовать изготовить нашу вторую конструкцию, давайте, уважаемый радиолюбитель, остановимся на радиаторах для усилителя. Та маленькая алюминиевая штучка, которую вы видели в ролике, пригодна для демонстрации работы усилителя, но совершенно не подходит для его нормальной эксплуатации. С таким игрушечным радиатором выходные транзисторы сгорят через пару минут громкой музыки. Полный тепловой расчет радиаторов достаточно сложен, поэтому приведем здесь весьма упрощенную методику их расчета.

Во-первых, вычисляем максимальную мощность усилителя по формуле:

Р= ( Uх U)/(8х R), Вт,

где U— напряжение питания усилителя, В; R— сопротивление АС (обычно оно составляет 4 или 8 Ом, хотя бывают и исключения).

Во-вторых, вычисляем мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов, по формуле:

Р рас = 0,25х Р, Вт.

В-третьих, вычисляем площадь радиатора, необходимую для отвода соответствующего количества тепла:

S= 20x P pac, см 2.

В-четвертых, выбираем или изготавливаем радиатор, площадь поверхности которого будет не менее рассчитанной.

Примечание.

При изготовлении радиатора не забывайте, что алюминиевая пластина имеет две стороны, а не одну, и радиатор площадью 100 см 2будет иметь размеры вовсе не 10x10 см, а 10x5 см!

Указанный расчет носит весьма приблизительный характер, но для радиолюбительской практики его обычно бывает достаточно. Для нашего усилителя при напряжении питания 12 В и сопротивлении АС, равным 8 Ом, «правильным» радиатором была бы алюминиевая пластина размерами 2x3 см и толщиной не менее 5 мм для каждого транзистора. Имейте в виду, что более тонкая пластина плохо передает тепло от транзистора к краям пластины. Хочется сразу предупредить — радиаторы во всех остальных усилителях тоже должны быть «нормальных» размеров. Каких именно — посчитайте сами!

Смотрим ролик.Работу устройства смотрим на прилагаемом диске: ролик «Видеоурок 3» — > «Первый УНЧ на транзисторах». Хочется сразу предупредить радиолюбителя — звук, воспроизводимый усилителем, записывался в ролике с помощью встроенного в фотоаппарат микрофона, так что говорить о качестве звука, к сожалению, будет не совсем уместно!

Качество звучания.Если вы, уважаемый радиолюбитель, внимательно просмотрели (точнее, прослушали) ролик, то обратили внимание, что звук усилителя не совсем чистый — это заметно даже с тем микрофоном, который использовался при записи.

Причина этой «нечистоты» — «чистый» режим класса В в выходном каскаде, характерные искажения которого даже обратная связь полностью скомпенсировать не способна. Ради эксперимента попробуйте заменить в схеме транзистор VT1 на КТ3102ЕМ, а транзистор VT2 — на КТ3107Л. Эти транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления, чем КТ315Б и КТ361Б. И вы обнаружите, что звучание усилителя значительно улучшилось, хотя все равно останутся заметными некоторые искажения.

Причина этого также очевидна — больший коэффициент усиления усилителя в целом обеспечивает большую точность работы обратной связи, и больший ее компенсирующий эффект.

Второй усилитель. Принципиальная схема. Схема второго нашего усилителя значительно сложнее, но зато позволяет получить и более качественное звучание. Достигнуто это за счет более совершенной схемотехники, большего коэффициента усиления усилителя (и, следовательно, более глубокой обратной связи), а также возможностью регулировать начальное смещение транзисторов выходного каскада.

Схема нового варианта усилителя приведена на рис 3.7.

Рис. 3.7. Принципиальная схема второго варианта транзисторного УНЧ

Этот усилитель, в отличие от своего предшественника, питается от двуполярного источника напряжения.

Примечание.

Чтобы избежать в дальнейшем путаницы, будем считать напряжением питания этого усилителя напряжение каждой половины источника, а не их общую сумму.

Входной каскад усилителя на транзисторах VT1—VT3 образует т. н. дифференциальный усилитель. Транзистор VT2 в дифференциальном усилителе является источником тока (довольно часто в дифференциальных усилителях в качестве источника тока ставят обычный резистор достаточно большого номинала). А транзисторы VT1 и VT3 образуют два пути, по которым ток из источника уходит в нагрузку.

Если ток в цепи одного транзистора увеличится, то ток в цепи другого транзистора уменьшится на точно такую же величину — источник тока поддерживает сумму токов обоих транзисторов постоянной. В итоге транзисторы дифференциального усилителя образуют почти «идеальное» устройство сравнения, что важно для качественной работы обратной связи. На базу одного транзистора подается усиливаемый сигнал, на базу другого — сигнал обратной связи через делитель напряжения на резисторах R6, R8.

Противофазный сигнал «расхождения» выделяется на резисторах R4 и R5, и поступает на две цепочки усиления:

♦ транзистор VT7;

♦ транзисторы VT4—VT6.

Примечание.

Эти три транзистора образуют т. н. «токовое зеркало», обладающее интересным свойством — ток, проходящий через транзистор VT6, в точности равен току, проходящему через транзистор VT5.

Когда сигнал рассогласования отсутствует, токи обеих цепочек, т. е. транзисторов VT7 и VT6, равны, и напряжение в точке соединения их коллекторов (в нашей схеме такой точкой можно считать транзистор VT8) в точности равно нулю.

При появлении сигнала рассогласования токи транзисторов становятся разными, и напряжение в точке соединения становится больше или меньше нуля. Это напряжение усиливается составным эмиттерным повторителем, собранным на комплементарных парах VT9, VT10 и VT11, VT12, и поступает на АС — это выходной сигнал усилителя.