Настройка и регулировка узч. Ремонт усилителей звуковой частоты Настройка и регулировка усилителей постоянного тока

Другие статьи посвящённые постройке этого УНЧ.

Сборка.

Прямо по ходу монтажа я изготовил жгут или соединительный кабель. Называйте как угодно.

Так как верхнюю и нижнюю крышку нельзя протащить через трубу, то длину кабеля пришлось сделать избыточной. Это должно позволить легко добираться до любого элемента схемы без необходимости отпаивать какие-либо концы.

Жгут обвязал суровой навощённой нитью. Если такой нети нет, то можно изготовить её из обычной, просто протянув нить через свечку.

Светодиодный индикатор включения приклеил термоклеем.

Между микросхемами и радиатором оконечного усилителя проложил прокладку из одного слоя медицинского бинта, обильно смазанного термопастой КПТ- 8. Толщина бинта в сжатом состоянии около 0,1мм. Такого зазора вполне достаточно даже для напряжения 100 Вольт.

Так как вся конструкция собирается посредствам одной единственной шпильки, то для того, чтоб труба хорошо зафиксировалась в заглушках, я одел на выступ каждой заглушки по резиновому колечку (колечки отмечены стрелками).

Окончательная сборка трансформатора.

Я склеил половинки магнитопровода эпоксидной смолой и окончательно собрал трансформатор только после того, как УНЧ был постностью собран и проверен.

Если не склеивать половинки магнитопровода, то трансформатор, скорее всего, будет гудеть. Он может гудеть тише или громче, но слышно будет.

Если же придётся разбивать место склейки, например, для того, чтобы удлинить или укоротить обмотку, то от удара могут отслоиться некоторые пластины броневого сердечника. Если это произойдёт, то полностью избавиться от гудения будет очень сложно. Поэтому, склейку лучше производить в самом конце.

В заключение сборки трансформатора, можно намотать поверх катушки слой электрокартона или бумаги толщиной 0,1мм. На бумагу полезно нанести данные об обмотках. Если поверх бумаги намотать ещё и слой стекло- или лако-ткани, то трансформатор и вовсе приобретёт промышленный вид.

Наладка.

Во время пусконаладочных работ пришлось исправить только одну ошибку. Ошибка эта проявилась в виде небольшого фона в громкоговорителях и вызвана была неправильной разводкой земли на плате блока питания.

Фон появился из-за того, что мизерное напряжение пульсаций проникло на вход стабилизатора напряжения, а оттуда в предварительный усилитель.

На первоначальном варианте печатной платы выводы вторичных обмоток трансформатора, идущие к корпусу, были соединены вместе, что не правильно, так как все земли питания должны соединяться в одной точке, а не в двух.

Первоначальный вариант печатной платы.

А это уже доработанный вариант. При доработке пришлось разрезать одну дорожку поз.1 и добавить один контакт поз.2 для подключения обмотки трансформатора, питающей стабилизатор напряжения.

Кроме этого, в УНЧ всплыл ещё один дефект, который пока устранить не удалось. Это щелчки при включении и выключении УНЧ. Источником щелчков является блок регулировки громкости и тембра.

На картинке эпюра снятая на выходе блока регулировок тембра. Сам запуск и выключение микросхемы происходит очень плавно. И напряжение, и громкость звука увеличиваются в течение пары секунд. Но, на кривой спада и нарастания напряжения есть небольшая ступенька, похоже, вызванная какими-то переходными процессами в микросхеме. Этот перепад попадает на вход оконечников и вызывает щелчки.

Я пока сомневаюсь, что Philips разработал настолько кривую микросхему и грешу на конкретного производителя NXP Semiconductors или партию микросхем. Для начала попробую поискать аналогичную микросхему другого производителя на нашем радиорынке.

Как я уже писал, усилитель, питающийся от двухполярного источника, не создает щелчков при включении и выключении.

Городить же схему отключения громкоговорителей для усилителя, который в этом не нуждается, не хотелось бы.

Так что, если кто-то собирается использовать TDA1524A, то должен обратить внимание на это обстоятельство.

В остальном, сборка прошла без каких-либо осложнений.

Готовый усилитель.

На картинках изображён готовый усилитель.

1. Щель охлаждения между верхней крышкой и радиатором.
2. Индикатор включения.
3. Выключатель сети.
4. Громкость.
5. Стереобаланс.
6. Тембр ВЧ.
7. Тембр НЧ.
8. Гнездо подключения телефонов.
9. Выключатель динамиков.

1. Держатель предохранителя.
2. Гнездо сетевого кабеля.
3. Выход правого канала.
4. Линейный вход.
5. Выход левого канала.

1. Радиатор.
2. Единственная гайка, которую нужно открутить, чтобы разобрать УНЧ.

1. Отверстия охлаждения.
2. Ножки (пробки от каких-то аптечных пузырьков).

Измерения.

Температура окружающей среды – 20ºС.

Напряжение сети – 220В.

Синусоидальный сигнал – аппаратный генератор НЧ.

Музыкальный сигнал – Carlos Santana “Jingo: The Santana Collection”.

Осциллограмма, снятая на нагрузке УНЧ, при подключении к входу генератора НЧ.

Эффективная мощность, ограниченная пульсациями напряжения питания – 2х9 Ватт.

Осциллограмма, снятая на нагрузке, при подключении к входу музыкально сигнала.

Пиковая музыкальная мощность – 2х18 Ватт.

Температура радиатора при продолжительной работе на максимальной мощности, на частоте 1кГц, в режиме ограничения по питанию – 75ºС

Температура радиатора при продолжительном воспроизведении музыки на максимальной громкости ограниченной пульсациями напряжения питания – 65ºС.

Мелкие подробности.

Корпус усилителя оказался достаточно устойчивым. Устойчивость обеспечивается весом силового трансформатора и высоким коэффициентом трения резиновых ножек. При переключении тумблеров, корпус не отрывается от земли, хотя и слегка изменяет положение за счёт эластичности ножек.

Следует отметить, что схемы, представленные на рис. 8.14, предназначены для преобразования входных сигналов только положительной полярности. При необходимости обработки входных сигналов с отрицательной полярностью можно поменять направление включения диодов на обратное. Для обработки в одном устройстве положительных и отрицательных входных сигналов используют два встречно включенных нелинейных элемента. В качестве нелинейных элементов могут быть использованы биполярные транзисторы (их переходы эмиттер-база). При этом может быть увеличен на один – два порядка диапазон обрабатываемых сигналов и повышена точность обработки, но одновременно повышается и сложность устройства. Усилители (см. рис. 8.14) обычно используются в устройствах перемножения и деления аналоговых сигналов

и в устройствах шумоподавления в усилителях звуковой частоты.

9. РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЯХ

9.1. Общие положения

В зависимости от технического задания на усилитель и его функционального назначения в усилительном устройстве могут быть предусмотрены регулировки самых различных параметров: усилительных свойств, частотных свойств в полосе пропускания и ширины самой полосы пропускания, фазовых характеристик, динамического диапазона, входных и выходных сопротивлений

и т.д. Все эти регулировки могут быть ручными и автоматическими. Решения о необходимости использования ручных регулировок, об их глубине в каждом конкретном случае принимаются и осуществляются оператором, обслуживающим усилитель. Автоматические регулировки осуществляются в усилителе самостоятельно под воздействием изменения заданных условий функционирования. Регулировки могут быть плавными , когда регулируемый параметр меняется плавно и непрерывно, и дискретными , когда регулируемый параметр изменяется скачками. Кроме постоянно действующих регулировок в схему усилителя могут быть введены подстроечные элементы, используемые при первоначальной настройке, ремонте или профилактических работах. Наиболее часто в усилителях используются регулировки коэффициента усиления и регулировки частотных свойств. Последние, при их использовании в усилителях сигналов звуковой частоты, называются регулировками тембра.

9.2. Регулировка усиления

Предназначение регуляторов усиления:

предохранение усилителя от перегрузок в случае, когда динамический диапазон сигнала превышает динамический диапазон усилителя;

поддержание постоянной величины коэффициента усиления при замене активных элементов, старении деталей усилителя, изменении питающих напряжений и т.д.;

изменение величины выходного сигнала в нужных пределах.

Для целей изменения коэффициента усиления можно использовать потенциометрический делитель напряжения, обратную связь с переменной глубиной и изменение режима работы активных элементов.

Потенциометрический регулятор усиления может быть дискретным и плавным (рис. 9.1).

Принцип действия в обоих регуляторах один и тот же. Выходной сигнал u2 выделяется на нижнем плече делителя. Согласно второму закону Кирхгоффа, его величина пропорциональна величине сопротивления, образующего нижнее плечо. Коэффициенты передачи дискретного и плавного регулятора соответственно имеют вид

Дискретный регулятор оказывается обычно сложнее плавного и используется чаще всего в измерительной аппаратуре.

Если регулятор усиления должен работать в широкой полосе частот, то приходится учитывать реактивные элементы, подключаемые к нижнему плечу делителя. Такой регулятор, как правило, строится по параллельной схеме (рис. 9.2), собираемой из нескольких делителей с соответствующими коэффициентами деления.

К нижнему плечу делителя оказывается подключенной входная емкость следующего каскада, которая и приводит к частотной зависимости коэффициента передачи. При этом полное сопротивление нижнего плеча с ростом частоты уменьшается и при активном сопротивлении верхнего плеча коэффициент деления падает с увеличением частоты. Для сохранения постоянного коэффи

циента передачи делителя во всем диапазоне частот верхнее плечо приходится шунтировать дополнительной емкостью, которая выбирается из условия равенства постоянных времени верхнего и нижнего плеча.

Так, для ступенчатого регулятора, представленного на рис. 9.2, должны соблюдаться следующие равенства:

Для облегчения наладки подобных делителей в емкости, шунтирующие как нижнее, так и верхнее плечо, обычно включают подстроечные конденсаторы.

В настоящее время ступенчатые регуляторы начали широко применяться и в усилителях сигналов звуковой частоты. Шаг деления в этом случае вы-

бирается небольшим (1 – 2дБ), а механические переключатели заменяются на-

бором электронных ключей, состояние которых фиксируется запоминающим устройством.

Плавная регулировка усиления осуществляется с помощью переменных сопротивлений, используемых в качестве делителей напряжения сигнала (см. рис. 9.1, б). При проектировании регуляторов громкости для усилителей сигналов звуковой частоты приходится дополнительно учитывать особенности слухового восприятия человека. Человеческое ухо устроено таким образом, что ощущение громкости звука у человека пропорционально логарифму уровня сигнала. Поэтому если взять в качестве регулятора громкости переменный резистор с линейной зависимостью сопротивления от положения движка, то будет казаться, что громкость очень быстро растет в самом начале поворота движка и почти не изменяется на всей второй половине его движения. Использование резистора с показательным законом изменения сопротивления в зависимости от положения движка позволяет получить ощущение равномерного изменения громкости, пропорционального углу поворота движка. Правда, получить такую зависимость на практике мешают сравнительно малые сопротивления, шунтирующие регулятор со стороны источника сигнала и нагрузки и нарушающие необходимый закон изменения сопротивления.

хранения равномерной частотной характеристики восприятия звука при уменьшении уровня громкости необходимо уменьшать сигнал на средних частотах сильнее, чем на нижних и верхних. Такой эффект достигается путем использования тонкомпенсированных регуляторов громкости (рис. 9.3). В этом регуляторе введены дополнительные цепи коррекции частотной характеристики. Конденсатор СВ осуществляет коррекцию в области верхних частот. Емкость СВ выбирается небольшой величины и поэтому не оказывает никакого влияния на область низких и средних частот. На высоких частотах полное сопротивление верхнего плеча делителя уменьшается, что обеспечивает

подъем частотной характеристики на этих частотах по отношению к области средних частот. Постоянная времени последовательного соединения CН RН выбрана таким образом, чтобы эта цепочка шунтировала нижнее плечо делителя в области средних и более высоких частот и тем самым создавала относительный подъем для низкочастотных составляющих спектра сигнала. По мере движения среднего вывода потенциометра вниз этот эффект выпячивания низких и высоких частот по отношению к средним усиливается. Глубина регулировки уровня, оцениваемая как отношение уровней сигнала в крайних положениях регулятора, для описанной выше регулировки громкости лежит в пределах 35 – 45дБ.

Плавное изменение уровня сигнала на выходе усилителя можно осуществить, меняя режим работы активного элемента или глубину обратной связи. Примеры таких схем представлены на рис. 9.4.

В схеме на рис. 9.4, а производится плавная регулировка усиления за счет изменения положения рабочей точки. Увеличение сопротивления R P приводит к уменьшению тока через транзистор, снижению его крутизны и, следовательно, коэффициента усиления данного каскада. Глубина регулировки ограничена тем, что при значительном уменьшении тока эмиттера появляются дополнительные нелинейные искажения и увеличивается влияние собственных шумов.

В схеме на рис. 9.4, б переменное сопротивление R P создает местную отрицательную обратную связь по току, последовательную по входу по переменной составляющей. Глубина обратной связи и соответственно коэффициент усиления зависят от величины сопротивления RP . Если в предыдущей схеме конденсатор СЭ подключить только параллельно сопротивлению RЭ , то в ней будут действовать оба метода и глубина регулировки значительно увеличится.

Управление коэффициентом усиления за счет изменения положения рабочей точки (см. рис. 9.4, в) широко применяется в системах автоматической регулировки усиления (АРУ). В этом случае в цепь базового делителя подается управляющее напряжение UУПР , величина которого определяется значением выходного сигнала.

При увеличении выходного сигнала под воздействием входного, напряжение UУПР запирает транзистор, а при уменьшении - открывает, поддерживая выходное напряжение постоянным при очень значительных изменениях сигнала на входе.

Следует отметить, что все перечисленные методы регулировки усиления одинаково хорошо работают в усилителях на биполярных и полевых транзисторах.

зунка сопротивления RP приводит к

изменению глубины обратной связи и соответственно к изменению коэффициента усиления. Одновременно изменение глубины обратной связи влечет за собой изменение входного и выходного сопротивлений. Отличие схемы (см. рис. 9.5, б) от предыдущей состоит в том, что в ней использовано неинвертирующее включение ОУ.

Определенный интерес представляет схема на рис. 9.6. Здесь переменное сопротивление выполняет две функции. Изменение положения движка приводит к изменению уровня сигнала на входе ОУ и одновременно к изменению глубины обратной связи. Таким образом, зависимость коэффициента передачи от угла поворота потенциометра становится показательной и в схеме можно использовать регулятор с линейно изменяющимся сопротивлением.

Можно избежать помех, возникающих из-за нестабильности подвижного контакта, если вместо механического регулирующего элемента использовать сопротивления, управляемые напряжением или током. В качестве таких управляемых переменных сопротивлений используются полевые транзисторы и оптроны . Сопротивление канала полевого транзистора линейно зависит от напряжения между затвором и истоком, о чем свидетельствует семейство выходных характеристик, расходящееся веером при напряжении на стоке, близком к нулю . Включив такое сопротивление в качестве нижнего плеча делителя в цепи обратной связи (рис. 9.7, а), и меняя управляющее напряжение на затворе UУПР , можно регулировать глубину обратной связи и соответственно коэффициент усиления. С увеличением отрицательного управляющего напряжения на затворе сопротивление канала возрастает, растет глубина обратной

UУПР

R ОС

U УПР

Изменение тока через диод под воздействием напряжения UУПР приводит к изменению сопротивления оптрона, включенного в верхнее плечо делителя цепи обратной связи, и соответственно к изменению коэффициента усиления. Подобные схемы очень удобны для создания автоматических систем регулировки усиления и систем дистанционного управления коэффициентом усиления.

Место включения регулятора в схему (плавного и дискретного) определяется несколькими условиями.

С Р2

С Р1

Чтобы усилитель не перегружался и чтобы уже в первых каскадах не возникали нелинейные искажения, регулятор усиления желательно ставить по возможности ближе к входу. Однако если регулятор громкости включить на входе первого каскада, то в этом случае при

Тока покоя каскада меняйте, в зависимости от вида каскада, либо ток базы транзистора, либо напряжение смещения на сетке лампы.

Для создания тока базы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, используйте резистор, соединяющий базу либо с питающей шиной, либо с коллектором. Второе предпочтительнее с точки термостабилизации. Чем меньше сопротивление резистора, тем больше приоткрывающий ток базы, а , и ток покоя каскада. Существуют и другие, более совершенные схемы термостабилизации биполярных , предполагающие использование нескольких резисторов.

Для создания напряжения смещения лампы подключите ее управляющую сетку проводу через высокоомный резистор (его номинал менять не потребуется), а между катодом и общим проводом включите резистор, с помощью которого будет регулироваться напряжение смещения. Зашунтируйте его конденсатором (если он электролитический, включите его плюсом к катоду). Чем больше сопротивление катодного резистора, тем больше и запирающее напряжение на сетке, являющееся отрицательным относительно катода (но не общего провода), и, соответственно, меньше ток покоя каскада.

Если каскад используется для усиления по переменному току, подавайте на него входной сигнал через конденсатор с очень малой утечкой, чтобы не нарушить его режим по постоянному току. Выходной сигнал снимайте с нагрузки также через конденсатор.

Независимо от того, является ли каскад ламповым или транзисторным, вначале возьмите резистор, задающий ток покоя, большого сопротивления, чтобы этот ток был малым. Подайте на вход каскада через конденсатор такой сигнал, чтобы его искажения можно было легко обнаружить на слух или на экране осциллографа. Выходной сигнал снимите также через конденсатор, и подайте его, соответственно, на контрольный усилитель или осциллограф. Транзистор заранее установите на теплоотвод.

Последовательно с нагрузочным резистором включите миллиамперметр. Лишь после этого подайте на каскад питание. Ток покоя будет малым, а искажения - большими.

Всякий раз предварительно отключая питание каскада, ставьте в него резистор все меньшего и меньшего сопротивления. Ток покоя будет увеличиваться искажения - уменьшаться. Когда они перестанут падать, прекратите снижать сопротивление. Не пытайтесь узнать на практике, что будет при дальнейшем его уменьшении - поверьте наслово: усиление начнет падать, ток покоя возрастет до недопустимо большого значения, активный элемент может выйти из строя.

Если вас устраивает повышенное энергопотребление каскада, оставьте ток покоя на посинельном уровне, а если вы хотите ради экономичности пожертвовать качеством усиления, уменьшите ток покоя до желаемого уровня.

Рисунок 1 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР полностью на биполярных транзисторах.
УВЕЛИЧИТЬ

Рисунок 2 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР с использованием полевых транзисторов в предпоследнем каскаде.
УВЕЛИЧИТЬ

Рисунок 3 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР из симмулятора МС-8. УВЕЛИЧИТЬ

Для примера возьмем напряжение питания равным ±60 В. Если монтаж выполнен правильно и нет не исправных деталей то получим карту напряжений, показанную на рисунке 7. Токи, протекающие через элементы усилителя мощности показаны на рисунке 8. Рассеиваемая мощность каждого элемента показана на рисунке 9 (на транзисторах VT5, VT6 рассеивается порядка 990 мВт, следовательно корпусу TO-126 требуется теплоотвод ).

Рисунок 7. Карта напряжений усилителя мощности ЛАНЗАР УВЕЛИЧИТЬ

Рисунок 8. Карта токов усилителя мощности УВЕЛИЧИТЬ

Рисунок 9. Карта рассеиваемых мощностей усилителя УВЕЛИЧИТЬ

Несколько слов о о деталях и монтаже:
Прежде всего следут обратить на правильность монтажа деталей, поскольку схема симметричная, то бывают довольно частыми ошибки. На рисунке 10 показано распложение деталей. Регулировка тока покоя (тока, протекающего через оконечные транзисторы при замкнутом на общий провод входе и компенсирующего вольт-амперную характеристику транзисторов) производится резистором Х1. При первом включении движок резистора должен находиться в верхенм по схеме положении, т.е. иметь максимальное сопротивление. Ток покоя должен составлять 30...60 мА. Ставить выше не имеет мысла - ни приборы, ни на слух ощутимых изменений не происходит. Для установки тока покоя производится измерение напряжения на любом из эмиттерных резисторов оконечного каскада и выставляется в соответствии с таблицей:

Рисунок 10 Расположение деталей на плате усилителя мощности. Показаны места, где возникают наиболее часто ошибки монтажа.

Поднимался вопрос о целесообразности использования в эмиттерных цепях оконечных транзисторов керамических резисторов. Можно использовать и МЛТ-2, по два штуки, включенных параллельно с номиналом 0,47...0,68 Ома. Однако вносимые керамическими резисторами искажения слишком малы, а вот тот факт, что они обрывные - при перегрузке они обрываются, т.е. их сопротивление становиться бесконечным, что довольно часто приводит к спасению оконечных транзисторов в критических ситуациях.
Площадь радиатора зависит от условий охлаждения, на рисунке 11 показан один из вариантов, крепить силовые транзисторы к теплоотводу необходимо через изоляционные прокладки . Лучше использовать слюду, поскольку она обладает довольно маленьким тепловым сопротивлением. Один из вариантов крепления транзисторов пказан нарисунке 12.

Рисунок 11 Один из вариантов радиатора для мощности 300 Вт при условии хорошей вентиляции

Рисунок 12 Один из вариантов крепления транзисторов усилителя мощности к радиатору.
Необходимо использовать изоляционные прокладки.

Перед монтажом силовых транзисторов, а так же в случае подозрений на их пробой, силовые транзисторы проверяются тестером. Предел на тестере устанавливается на проверку диодов (рис 13).

Рисунок 13 Проверка оконечных транзисторов усилителя перед монтажом и в случае подозрений на пробой транзисторов после критических ситуаций.

Стоит ли подбирать транзисторы по коф. усиления? Споров на эту тему довольно много и идея подбора элементов тянеться еще с глубоких семидесятых годов, когда качество элементной базы оставляло желать лучшего. На сегодня завод изготовитель гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии не более 2%, что уже само по себе говорит о хорошем качестве элементов. Кроме этого, учитывая то, что оконечные транзисторы 2SA1943 - 2SC5200 прочно обосновались в звукотехнике завод изготовитель начал выпус парных транзисторов, т.е. транзисторы и прямой, и обратной проводимости уже имеют одинаковые параметры, т.е. разницу не боле 2% (рис 14). К сожалению такие пары не всегда встречаютсяв продаже, тем не менее несколько раз нам доводилось покупать "близнецов". Однако даже имея разборос по коф. усиления между транзисторами прямой и обратной проводимости необходимо лишь следить за тем, чтобы транзисторы одной структуры были одной партии, поскольку включены они параллельно и разброс по h21 может вызывать перегрузку одного из транзисторов (у которого этот параметр выше) и как следствие - перегрев и выход из строя. Ну а разброс между транзисторами для положительной и отрицательной полуволн вполне компенсируется отрицательной обратной связью.

Рисунок 14 Транзисторы разной структуры, но одной партии.

Тоже самое относиться и к транзисторам дифкаскада - если они одной партии, т.е. куплены одновременно в одном месте, то шанс на то, что разница в параметрах будет более 5 % ОЧЕНЬ малы. Лично нам больше нравяться транзисторы 2N5551 - 2N5401 фирмы ФАИРЧАЛЬД, однако и ST звучат вполне достойно.
Однако это усилитель собирают и на отечественной элементной базе. Это вполне реально, однако давайте поправку на то, что у купленных КТ817 и найденных на полках у себя в мастерской, купленных еще в 90-х года параметры будут отличаться довольно сильно. Поэтому тут лучше все таки воспользаваться имеющимся почти во всех цифровых тестреах измерителем h21. Правда эта примочка в тестере показываетправду лишь для транзисторов малой мощности. Подбирать при ее помощи транзисторы оконечного каскада будет не совсм правильно, поскольку h21 зависит еще и от протекаемого тока. Именно поэому для отбраковки силовых транзисторов уже делают отдельные проверочные стенды. с регулируемых токо коллектора проверяемого транзистора (рис 15). Градуировка постоянного прибора для отбраковки транзисторов производиться таким образом, чтобы микроамперметр при токе коллектора 1 А отклонялся на половину шкалы, а при токе 2 А - полностью. Собирая усилитель только себе стенд можно и не делать, достаточно двух мультиметров с пределом измерения тока не менее 5 А.
Для произведения отбраковки следует взять любой транзистор из отбраковываемой партии и переменным резистором выставить ток коллектора равным 0,4...0,6 А для транзисторов предпоследнего каскада и 1...1,3 А для транзисторов оконечного каскада. Ну а далее все просто - к клемам подключаются транзисторы и по показаниям амперметра, включенного в коллектор выбираются транзисторы с одинаковыми показаниями, не забывая поглядывать на показания амперметра в базовой цепи - они тоже должны быть похожими. Разброс в 5 % вполне приемлем, для стрелочных индикаторов на шкале можно сделать метки "зеленого коридора" во время градуировки. Следует заметить, что подобные токи вызывают не плохой нагрев кристала транзистора, а учитывая то, что он без теплоотвода длительность замеров не следует растягивать во времени - кнопку SB1 удерживать в нажатом состоянии более чем 1...1,5 сек не следует . Подобная отбраковка прежде всего позвлит отобрать транзисторы с реально похожим коф усиления, а проверка мощных транзисторов цифровым мультиметром есть лишь проверка для успокоения совести - в режиме микротоков у мощных транзисторов коф усиления более 500 и даже небольшой разброс при проверке мультиметром в режимах реальных токов может оказаться огромным. Другими словами - проверяя коф усиления мощного транзистора показанаия мультиметра есть не что иное как абстрактная величина, не имеющая ни чего общего с коф усиления транзистора через переход коллектор-эмиттер протекат хотя бы 0,5 А.

Рисунок 15 Отбраковка мощных транзисторов по коф усиления.

Проходные конденсаторы С1-С3, С9-С11 имеют не совсем типовое включение, по сравнению с заводскими аналогами усилителей. Связанно это с тем, что при таком включении получается не полярный конденсатор довольно большой емкости, а использование плленочного конденсатора на 1 мкФ компенсирует не совсем корректную работу электролитов на высоких частотах. Другими словами эта реализация позволила получить более приятный звук усилителя, по сравнению с одним элетролитом или одним пленочным конденсатором.
В старых версиях Ланзар вместо диодов VD3, VD4 использовались резисторы на 10 Ом. Смена элементной базы позволила немного улучшить работу на пиках сигнала. Для более подробного рассмотрения этого вопроса обратимся к рисунку 3 .
В схеме смоделирован не идеальный источник питания, а более приблежонный к реальному, имеющему свое сопротивление (R30, R31). При воспроизведении синусоидального сигнала напряжение на шинах питания будет иметь вид, показанный на рисунке 16. В данном случае емкость конденсаторов фильтра питания составляет 4700 мкФ, что несколько маловато. Для нормальной работы усилителя емкость конденсаторов питания должна составлять не менее 10000 мкФ на один канал , можно и больше, но существенной разницы уже не заметно. Но вернемся к рисунку 16. Синией линией показано напряжение непосредственно на коллекторах транзисторов оконечного каскада, а красной линией - напряжение питания усилителя напряжения в случае использования резисторов вместо VD3, VD4. Как видно из рисунка напряжение питания оконечного каскада просело с 60 В и распологается между 58,3 В в паузе и 55,7 В на пике синусоидального сигнала. Благодарая тому, что конденсатор С14 не только заражается через развязывающий диод, но и разряжается на пиках сигнала напряжение питания усилителя напряжение приобретает вид красной линии на рисунке 16 и колебается от 56 В до 57,5 В, т.е имеет размах порядка 1,5 В.

Рисунок 16 форма напряжения при использовании развязывающих резисторов.

Рисунок 17 Форма напряжений питания на оконечных транзисторах и усилителе напряжения

Заменив резисторы на диоды VD3 и VD4 мы получаем напряжения, представленные на рисунке 17. Как видно из рисунка амплитуда пульсаций на коллекторах оконечных транзисторах почти не изменилась, а вот напряжение питания усилителя напряжения приобрело совсем другой вид. Прежде всего амплитуда уменьшилась с 1,5 В до 1 В, а так же в тот момент когда проходит пик сигнала напряжение питания УН проседает лишь до половины амплитуды, т.е. примерно на 0,5 В, в то время как при использовании резистора напряжение на пике сигнала проседает 1,2 В. Другими словами - простой заменой резисторов на диоды удалось уменьшить пульсации питания в усилителе напряжения в 2 с лишним раза.
Однако это теоритические выкладки. На практике эта замена позволяет получить "халявных" 4-5 Ватт, поскольку усилителя наступает при более высоком выходном напряжении и уменьшает искажения на пиках сигнала.
После сборки усилителя и регулировки тока покоя следует убедиться в отсутствии постоянного напряжения на выходе усилителя мощности. Если оно выше 0,1 В, то это уже однозначно требует корректировки режимов работы усилителя. В данном случае наиболее простым способом является подбор "подпирающего" резистора R1. Для наглядности приведем несколько вариантов этого номинала и покажем иземения постоянного напряжения на выходе усилителя на рисунке 18.

Рисунок 18 Изменение постоянного напряжения на выходе усилителя в зависимости от номана R1

Не смотря на то, что на симмуляторе оптимальное постоянное напряжение получилось лишь при R1 равным 8,2 кОм в реальных усилителях этот номинал составляет 15 кОм...27 кОм, в зависимости какого производителя используются транзисторы дифкаскада VT1-VT4.
Пожалуй стоит сказать несколько слов об отличиях усилителей мощности полгостью на биполярных транзисторах и с использованием полевиков в предпоследенм каскаде. Прежде всего при использовании полевых транзисторов ОЧЕНЬ сильно разгружается выходной каскад усилителя напряжения, поскольку затворы полевых транзисторов практически не имеют активного сопротивления - только емкость затвора является нагрузкой. В этом варианте схемотехника усилителя начинает наступать на пятки усилителям класса А, поскольку во всем диапазоне выходных мощностей ток протекающий через выходной каскад усилителя напряжения почти не изменятеся. Увеличение тока покоя предпоследнего каскада, работающего на плавающую нагрузку R18 и базы эмиттерных повторителей мощных транзисторов тоже меняется в небольших пределах, что в итоге привело к довольно заметному снижению THD. Однако в этой бочке меда есть и ложка дегтя - снизился КПД усилителя и уменьшилась выходная мощность усилителя, за счет необходимости подавать на затворы полевиков напряжение более 4 В для их открытия (для биполярного транзистора этот параметр составляет 0,6...0,7 В). На рисунке 19 показан пик синусоидального сигнала усилителя, выполненого на биполярных транзистора (синяя линия) и полевиках (красная линия) при максимальной амплитуде выходного сиганала.

Рисунок 19 Изменение амплитуды выходного сигнала при использовании разной элементной базы в усилителе.

Другими словами снижение THD заменой полевых транзисторов приводит к "недополучению" примерно 30 Вт, а уменьшение уровня THD примерно в 2 раза, так что именно ставить уже решать каждому персонально.
Так же следует помнить, что уровень THD зависит и от собственного коф усиления усилителя. В данном усилителе коф усиления зависит от номиналов резисторов R25 и R13 (при используемых номиналах коф усиления составляет почти 27 дБ). Расчитать коф усиления в дБ можно по формуле Ku =20 lg R25 / (R13 +1) , где R13 и R25 - сопротивление в Омах, 20 - множитель, lg - десятичный логарифм. Если необходимо расчитать коф усиления в разах, то формула приобретает вид Ku = R25 / (R13 + 1) . Этот расчет бывает необходим при изготовлении предварительного усилителя и вычисления амплитуды выходного сигнала в вольтах, чтобы исключить работу усилителя мощности в режиме жесткого клиппинга.
Снижение собственного коф. усиления до 21 дБ (R13 = 910 Ом) приводит к снижению уровня THD примерно в 1,7 раза при той же амплитуде выходного сигнала (увеличена амплитуда входного напряжения).

Ну а теперь несколько слов о самых популярных ошибках при сборке усилителя самостоятельно.
Одной из самых популярных ошибок является монтаж стабилитронов на 15 В не правильной полярностью , т.е. эти элементы работают не в режиме стабилизации напряжения, а как обычные диоды. Как правило такая ошибка вызывает появление на выходе постоянного напряжения, причем полярность может быть как положительной, так и отрицательной (чаще отрицательной). Величина напряжения базируется между 15 и 30 В. При этом ни один элемент не греется. На рисунке 20 показана карта напряжений при не правильном монтаже стабилитронов, которую выдал симмулятор. Ошибочный элементы выделены зеленым цветом.

Рисунок 20 Карта напряжений усилителя мощности с неправильно запаянными стабилитронами.

Следующей популярной ошибкой является монтаж транзисторов "вверх ногами" , т.е. когда путают коллектор и эмиттер местами. В этом случае так же наблюдается постоянное напряжение, отсутствие каких либо признаков жизни. Правда обратное включение транзисторов дифкаскада может привести к выходу их из строя, ну а дальше как повезет. Карта напряжений при "перевернутом" включении показан на рисунке 21.

Рисунок 21 Карта напряжений при "перевернутом" включении транзисторов дифкаскада.

Довольно часто транзисторы 2N5551 и 2N5401 путают местами , причем могут попутать так же и эмиттер с коллектором. На рисунке 22 показана карта напряжений усилителя при "правильном" монтаже попутанных местами транзисторов, а на рисунке 23 - транзисторы не только поменяны местами, но и перевернуты.

Рисунок 22 Транзитсторы дифкаскада попутаны местами.

Рисунок 23 Транзисторы дифкаскада попутаны местами, кроме этого попутаны местами коллектор и эмиттер.

Если попутаны местами транзисторы, а эмиттер-коллектор запаяны правильно, то на выходе усилителя наблюдается небольшое постоянное напряжение, регулируется ток покоя окнечных транзисторов, но звук либо отсутствует полностью, либо на уровне "кажется он играет". Перед монтажом на плату запаянных таким образом тразисторов их следует проверить на работоспособность. Если транзисторы поменяны местами, да еще и поменяны местами эмиттер-коллектор, то тут ситуация уже довольно критическая, поскольку в этом варианте для транзисторов дифкаскада полярность приложенного напряжения является правильной, а вот рабочие режимы нарушены. В этом варианте наблюдается сильный нагрев оконечных транзисторов (протекающий через них ток равен 2-4 А), небольшое постоянное напряжение на выходе и едва слышный звук.
Попутать цоколевку транзисторов последнего каскада усилителя напряжения довольно проблематично, при использовании транзисторов в корпусе ТО-220, а вот транзисторы в корпусе ТО-126 довольно часто впаивают "вверх ногами", меняя местами коллектор и эмиттер . В этом варианте наблюдается сильно искаженный выходной сигнал, плохая регулировка тока покоя, отсутствие нагрева транзисторов последнего каскада усилителя напряжения. Более подробная карта напряжения для этого варианта монтажа усилителя мощности показана на рисунке 24.

Рисунок 24 Транзисторы последнего каскада усилителя напряжения запаяны "вверх ногами".

Иногда путают местами транзисторы последнего каскада усилителя напряжения. В этом случае наблюдается небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, звук если и есть, то очень слабый и с огромными искажениями, ток покоя регулируется только в сторону увеличения. Карта напряжений усилителя с такой ошибкой показана на рисунке 25.

Рисунок 25 Ошибочный монтаж транзисторов последнего каскада усилителя напряжения.

Предпоследний каскад и оконечные транзисторы в усилителе местами путают слишком редко, поэтому этот вариант расматриваться не будет.
Иногда усилитель выходит из строя, самые частые причины для этого перегрев оконечных тразисторов или перегрузка. Недостаточная площадь теплоотвода или плохой тепловой контакт фланцев транзисторов может привести к нагреву кристалла оконечных транзисторов до температуры механического разрушения. Поэтому до полного ввода усилителя мощности в эксплуатацию необходимо убедиться в том, что винты или саморезы, крепящие оконечники к радиатору затануты полностью, изолирующиепрокладки между фланцами транзисторов и теплоотводом имеет хорошую смазку термопастой (рекомендуем старую, добрую КПТ-8), а так же размер прокладок больше размера транзистора минимум на 3 мм с каждой стороны. Если недостаточна площадь теплоотвода, а другого попросту нет, то можно воспользоваться вентиляторами на 12 В, которые используются в компьютерной технике. Если собранный усилитель планируется для работы только на мощностях выше средней (кафе, бары и т.д.) то куллер можно влючить на непрерывную работу, поскольку его все равно не будет слышно. Если же усилитель собран для домашенго использования и будет эксплуатироваться и на малых мощностях, то работу куллера уже будет слышно, а необходимость в охлаждении отпадает - радиатор почти не греется. Для таких режимо работы лучше испозовать управляемык куллеры. Несколько вариантовуправления куллером можно . Предлагаемые варианты управления куллерами основаны на контрле температуры радиатора и вклюячаются лишь по достижении радиатором определенной, регулируемой температуры. Решить проблему выхода из строя окнечных транзисторов можно либо установкой дополнительной защиты от перегрузки, либо аккуратным монтажом проводов идущих на акустическую систему (например использовать для подключения АС к усилителю автомобильных безкислородных проводов, которые кроме уменьшеного активного сопротивления имеют повышенную крепость изоляции, устойчивую к ударам и температуре).
Для примера рассмотрим несколько варианов выхода из строя оконечных транзисторов. На рисунке 26 показана карта напряжений в случае выхода обратных оконечных транзисторов (2SC5200) на обрыв, т.е. переходы отгорели и имеют максимально возможное сопротивление. В этом случае усилитель сохраняет рабочие режимы, на выходе сохраняется напряжение близкое в нулю, но вот качество звука однозначно желает лучше, поскольку воспроизводится только одна полуволна синусоиды - отрицательная (рис 27). Тоже самое будет при обрыве прямых оконечных транзисторов (2SA1943), только воспроизводится будет положительная полуволна.

Рисунок 26 Обратные оконечные транзисторы выгорели до обрыва.

Рисунок 27 Сигнал на выходе усилителя в случае, когда транзисторы 2SC5200 отгорели полностью

На рисунке 27 - карта напряжений в ситуации, когда оконечники вышли из строя и имеют максимально низкое сопротивление, т.е. закорочены. Этот вариант неисправности загоняет усилитель в ОЧЕНЬ жесткие условия и дальнейшие горение усилителя ограничивает только источник питания, поскольку потребляемый в этот момент ток может превысить 40 А. Оставшиеся в живых детали мгновенно набирают температуру, в том плече, где транзисторы еще исправны напряжение немного больше, чем в том, где собственно произошло замыкание на шину питания. Однако именно эта ситуация относиться к наиболее легкой диагностике - достаотчно до включения усилителя проверит мультиметром сопротивление переходов между собой, даже не выпаивая их из усилителя. Предел измерения, установленного на мультиметре - ПРОВЕРКА ДИОДОВ или ЗВУКОВАЯ ПРОЗВОНКА. Как правило выгоревшие транзисторы показывают сопротивление между переходами в диапазоне от 3 до 10 Ом.

Рисунок 27 Карта напряжений усилителя мощности в случае перегорания оконечных транзисторов(2SC5200) на короткое замыкание

Усилитель поведет себя точно так же в случае пробоя предпоследнего каскада - при отгороани выводов будет воспроизводиться только одна полуволна синусоиды, при коротком замыкании переходов - огромное потребление и нагрев.
При перегреве, когда считают, что радиатор на транзисторы последнего каскада усилителя напряжения не нужен (транзисторы VT5, VT6) они могут так же выйти из строя, причем как уйти на обрыв, так и на короткое замыкание. В случае отгорания переходов VT5 и бесконечно большого сопротивления переходов возникает ситуация, когда поддерживать ноль на выходе усилителя не чем, а приоткрытые оконечные транзисторы 2SA1943 потянут напряжение на выходе усилителя к минусу напряжения питания. Если нагрузка подключена, то величина постоянного напряжения будет зависеть от установленного тока покоя - чем он выше, тем будет больше величина отрицательного напряжения на выходе усилителя. Если нагрузка не подключена, то на выходе будет напряжение очень близкое по величине к минусовой шине питания (рис 28).

Рисунок 28 Транзистор усилителя напряжения VT5 "оборвался".

Если же транзистор в последнем каскаде усилителя напряжения VT5 вышел из строя и его переходы замкнулись, то при подключенной нагрузке на выходе будет довольно большое постоянное напряжение и ппротекающий через нагрузку постоянный ток, порядка 2-4 А. Если же нагрузка отключена, то напряжение на выходе усилителя будет почти равно положительной шине питания (рис. 29).

Рисунок 29 Транзистор усилителя напряжения VT5 "замкнулся".

На последок осталось только предложить несколько осцилограмм в наиболее координальных точках усилителя:

Напряжение на базах транзисторов дифкаскада при входном напряжении 2,2 В. Синия линия - базы VT1-VT2, красная линия - базы VT3-VT4. Как видно из рисунка и амплитудат и фаза сигнала практически совпадают.

Напряжение в точке соединения резисторов R8 и R11 (синяя линия) и в точке соединения резисторов R9 и R12 (красная линия). Входное напряжение 2,2 В.

Напряжение на коллекторах VT1 (красная линия), VT2 (зеленая), а так же на верхенм выводе R7 (синяя) и нижнем выводе R10 (сиреневая). ПРовал напряжения вызван рабтой на нагрузку и небольшим уменьшением питающего напряжения.

Напряжение на коллекторах VT5 (синим) и VT6 (красным. Входное напряжение уменьшено до 0,2 В, чтобы было наглядней видно, по по постоянному напряжению имеется разница примерно в 2,5 В

Осталось лишь пояснить на счет блока питания. Прежде всего мощность сетевого трансформатора для усилителя мощности в 300 Вт должна быть не менее 220-250 Вт и этого будет достаточно для воспроизведения даже очень жестких композиций.Более подробно о мощности блока питания усилителей мощности можно . Другими словами, если у вас есть трансформатор от лампового цветного телевизора, то это ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР для одного канала усилителя позволяющего без проблем воспроизводить музыкальные композиции мощностью до 300-320 Вт.
Емкость конденсаторов фильтра блока питания должна быть не менее 10 000 мкФ на плечо, оптимально 15 000 мкФ. При использовании емкостей выше указанного номинала Вы попросту увеличиваете стоимость конструкции без какого либо заметного улучшения качества звука. Не следует забывать, что при использовании таких больших емкостей и напряжении питания выше 50 В на плечо мгновенные токи уже критически огромны, поэтому настоятельно рекомендуется использовать ситемы софт-старта.
Прежде всего настоятельно рекомендутеся перед сборкой какого либо усилителя скачать на ВСЕ полупроводниковые элементы описания заводов производителей (даташиты). Это даст возможность ознакомиться с элементной базой поближе и в случае отсутствия в продаже какого либо элемента найти ему замену. Кроме этого у вас будет под рукой правильная цоколевка транзисторов, что значительно увеличит шансы на правильный монтаж. Особо ленивым предлагается ОЧЕНЬ внимаетльно ознакомиться хотя бы с расположением выводов транзисторов, используемых в усилителе:

Перед регулировкой УНЧ следует прикоснуться пинцетом к незаземленному гнезду для подключения звукоснимателя или непосредственно к управляющей сетке первой лампы усилителя. Если усилитель работает, то в громкоговорителе появится сильное гудение. Регулятор громкости при этом должен находиться в положении, соответствующем максимальной громкости.

Необходимо также правильно соединить приборы. Прежде всего соединяют между собой все клеммы, подлежащие заземлению. Клеммы приборов, находящихся со стороны входа, соединяются с клеммой Земля входа усилителя, а соответствующие клеммы приборов выхода подключаются к клемме Земля выхода усилителя. Затем клеммы Земля входа и выхода усилителя соединяют перемычкой. Подключение звукового генератора ко входу усилителя производится экранированным проводом, экран надежно заземляется.

Затем приемник включают на воспроизведение грамзаписи, а регулятор громкости устанавливают в положение максимального усиления. Если в приемнике имеется регулятор тембра, то проверку производят при различных положениях этого регулятора. При любом положении регуляторов тембра и максимальной громкости усилитель не должен возбуждаться. Возбуждение обнаруживается при появлении в громкоговорителе прерывистого звука или свистов различного тона, а также по показаниям измерительной аппаратуры.

Кроме самовозбуждения, в усилителе может появиться фон переменного тока. Наличие фона проверяется также при отсутствии сигнала на входе усилителя.

Затем приступают к проверке работы усилителя при наличии сигнала на входе. В качестве примера рассмотрим порядок проверки УНЧ промышленного приемника Сириус-309.

Выходной шланг звукового генератора типа ГЗ-33 или аналогичный ему прибор присоединяют к колодке для подключения магнитофона. Измеритель выхода типа ВЗ-2А присоединяют параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора. Радиолу включают на воспроизведение грамзаписи. Регулятор громкости и регулятор тембра должны находиться в положении максимального усиления и наибольшей ширины полосы пропускания. На генераторе устанавливают сигнал с частотой 1000 Гц и такой уровень выходного напряжения, при котором напряжение на измерителе выхода ВЗ-2А будет 0,8В, что соответствует номинальной выходной мощности. Величина выходного напряжения звукового генератора является чувствительностью УНЧ и должна быть для данной радиолы не хуже 80 мВ. Для приемников других марок при выходном напряжении звукового генератора 0,2...0,25В усилитель должен отдавать в нагрузку мощность, близкую к номинальной.

После этого проверяют частотную характеристику усилителя и действие регулятора тембра и громкости. На вход УНЧ подают от генератора сигнал, равный 0,25В с частотой 1000 Гц. Регулятор тембра устанавливают в положение, соответствующее завалу высших звуковых частот. Регулятором громкости на измерителе выхода устанавливают напряжение, равное 0,8 В. Затем, не меняя напряжения, на звуковом генераторе устанавливают частоту, равную 5000 Гц. При этом выходное напряжение на измерителе выхода должно уменьшиться до 0,4 В.

Чтобы проверить действие регулятора громкости, необходимо на вход радиолы подать от генератора типа Г4-102 напряжение, модулированное по амплитуде напряжением 1000 Гц с глубиной модуляции 30 %, при котором измеритель выхода покажет напряжение 2,5 В. Регулятор громкости при этом должен находиться в положении максимальной громкости. Затем регулятор громкости устанавливают в положение минимальной громкости и замечают показание измерителя выхода. Отношение напряжения (на выходе приемника), соответствующего номинальной выходной мощности, к напряжению, соответствующему положению минимальной громкости регулятора громкости (в децибелах), должно быть не менее 40 дБ.

Проверяя частотную характеристику и действия регуляторов тембра и громкости, необходимо следить за тем, чтобы напряжение на выходе звукового генератора соответствовало 250 мВ. Пределы измерений выходного напряжения при проверке частотной характеристики и регулировки тембра и громкости в приемниках других марок должны быть указаны в инструкции по ремонту в виде таблицы.

Выше была рассмотрена методика проверки УНЧ с однртактным выходным каскадом, В высококачественных УНЧ приемников первого и высшего классов и транзисторных приемников оконечные каскады собираются по двухтактным схемам.

Настройку двухтактных выходных каскадов начинают с фазоинверсного каскада. При регулировке этого каскада устанавливают одинаковые величины выходного напряжения, сдвинутые по фазе на 180°. Для этого подбирают величины сопротивлений резисторов в цепях коллектора и эмиттера. Транзисторы, применяемые в двухтактной схеме усилителя мощности, должны иметь одинаковые параметры. Хорошо, если у транзисторов токи коллекторов и коэффициент усиления по току отличаются не более чем на ±10 %. Если транзисторы не идентичны по параметрам, то приходится регулировать напряжение смещения с помощью резисторов, включенных в базовых цепях. Условием нормальной работы двухтактного оконечного каскада является симметрия его плеч как по постоянному току, так и по переменному.

Если нужно проверить полярность подключения цепи обратной связи, на вход УНЧ от звукового генератора подают сигнал частотой 1000 Гц такой величины, при которой выходное напряжение было бы примерно вдвое меньше номинального. Затем замыкают накоротко резистор, с которого снимается напряжение обратной связи, и наблюдают за показаниями измерителя выходного напряжения. Если при этом показания измерителя выхода увеличиваются, то значит полярность обратной связи отрицательная (правильная), а если уменьшаются - положительная. Для изменения полярности необходимо поменять местами концы вторичной обмотки выходного трансформатора.

Заключительный этап регулировки усилителя - проверка всех его качественных показателей: а) измерение выходной мощности; б) снятие частотной характеристики; в) измерение коэффициента гармонических искажений; г) проверка уровня фона.