УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НЧ 80 Вт

Из комплекта деталей предлагаемого набора можно собрать высококачественный монофонический усилитель мощности низкой частоты (УМНЧ 80 Вт). Использование двух идентичных наборов дает возможность изготовления стереофонического или мостового монофонического усилителя для применения в домашнем высококачественном музыкальном комплексе. К особенностям УМНЧ 80 Вт следует отнести широкий диапазон допустимых питающих напряжений и высокий коэффициент использования напряжения питания.
Технические характеристики

Напряжение питания [В]...................................................................5—40

Выходная мощность [Вт]...................................................................1—85

Полоса воспроизводимых частот [Гц]...............................20-100000

Сопротивление нагрузки [Ом].............................................................>2

Коэффициент усиления...........................................................................20

Входное сопротивление:

по неинвергирующему входу (+IN) [кОм]..................................10

по инвертирующему входу (-IN) [кОм]......................................1.0

Выходное сопротивление [Ом].........................................................<0.1

Коэффициент гармоник [%]...............................................................<0.1

Коэффициент использования напряжения питания [%]..........<95
Описание работы УМНЧ 80 Вт

Внешний вид УМНЧ 80 Вт показан на Рис. 1, а на Рис. 2 представлен один из вариантов конструктивного исполнения модуля с использованием стандартного компьютерного радиатора для процессора Celeron. К достоинствам компьютерных радиаторов можно отнести широкую доступность и возможность использования установленного на них вентилятора, что обеспечивает эффективное охлаждение транзисторов. Однако возможно применение любых других типов радиаторов, обеспечивающих необходимые тепловые режимы транзисторов выходного каскада усилителя. Электрическая схема усилителя на биполярных транзисторах показана на Рис. 3.

Усилитель мощности низкой частоты имеет три каскада усиления. Входной каскад выполнен по схеме дифференциального усилителя на транзисторах VT1.1, VT1.2. Входное сопротивление дифференциального усилителя определяется уровнем входного тока смещения. Необходимое смещение на базах транзисторов дифференциального каскада создается с помощью резисторов R1...R5, R14. Входное дифференциальное сопротивление каскада невелико. Для его повышения в цепь эмиттера каждого из транзисторов включены резисторы R7 и R9.

Предположим, что каскад симметричен, т. е. сопротивления резисторов R7, R9 и параметры транзисторов VT1.1, VT1.2 одинаковы. В этом случае, при равных входных сигналах, токи транзисторов VT1.1 и VT1.2 равны между собой. Если входные напряжения изменятся на одинаковую величину, но с разными знаками (одно увеличится, а другое — уменьшится), то ток коллектора одного транзистора увеличится на некоторую величину, а ток коллектора другого — уменьшится. При этом результирующий ток в эмиттерных цепях останется без изменений. Если входное напряжение изменится на одном входе, то это приведет к изменению тока только через соответствующий транзистор.

Питание дифференциального каскада осуществляется генератором тока, собранного на транзисторе VT2. Такое схемотехническое решение позволяет снизить чувствительность схемы к синфазным сигналам, обеспечить высокий коэффициент усиления и стабильную работу каскада в широком диапазоне питающих напряжений.

Делитель, состоящий из резистора R12 и светодиода VD1, поддерживает эмиттерный переход VT2 в открытом состоянии. Опорное напряжение на базе транзистора равно примерно 1.8 В. Ток коллектора не зависит от напряжения на коллекторе до тех пор, пока транзистор не перейдет в режим насыщения.

Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока выполняет свои функции, называется рабочим диапазоном. При этом транзистор должен находиться в активном режиме работы.

Второй каскад усилителя выполнен на транзисторе VT3, охваченном цепью частотной коррекции C4-R10. Размещение цепи частотной коррекции во втором каскаде позволяет обеспечить стабильную работу усилителя независимо от изменения входного сопротивления источника сигнала и выходного сопротивления нагрузки. Питание каскада стабилизировано источником тока, выполненным на транзисторе VT5, который заменяет коллекторный резистор у VT3, так как с помощью резистора трудно установить базовые токи транзисторов выходного каскада при уровнях сигнала, близких к максимальным.

Выходной каскад выполнен на транзисторах VT6...VT9. Преимущества схемы — низкие искажения и высокий коэффициент использования на

пряжения питания, ограниченный только напряжением насыщения выходных транзисторов VT8 и VT9. Такое схемотехническое решение обеспечивает высокий КПД усилителя. Смещение на базы транзисторов выходного каскада VT6 и VT7 устанавливается транзистором VT4, который в этой схеме работает как регулируемый диод. Резисторы R13 и R26 в цепи базы образуют делитель напряжения, благодаря которому напряжение между коллектором и эмиттером VT4 стабилизируется при значении, пропорциональном напряжению между базой и эмиттером. Напряжение на базе устанавливается резистором R13. Конденсатор С6 обеспечивает поступление на базы выходных транзисторов одинакового сигнала. Для температурной стабилизации тока покоя выходного каскада транзистор VT4 размещают на радиаторе рядом с транзисторами VT8 и VT9.

Еще одна особенность УМНЧ — наличие двух входов инвертирующего (-IN), неинвертирующего (+IN) и вывод опорного напряжения Vref. Варианты обычного и мостового включения усилителя мощности приведены на Рис. 4.

В стандартном включении модуля (80 Вт) возможно использование любого из входов: +IN или -IN. В этом случае неиспользуемый вход необходимо соединить с общим выводом GND (контакт Х4).

При мостовом включении (160 Вт) двух модулей вхрдной сигнал подается на вход +IN одного и -IN другого. Неиспользуемые входы подключаются к общему выводу. Для обеспечения равенства напряжений на выходах усилителей необходимо соединить выводы опорного напряжения Vref. Согласование выходных напряжений усилителей позволяет отказаться от подключения переходных конденсаторов С12, что улучшает качество воспроизведения на низких частотах. Низкое выходное сопротивление усилителей обеспечивает эффективное демпфирование громкоговорителей, гарантируя мощное и естествен Hot воспроизведение басов. Преимущество мостового включения усилителей — удвоенная мощность на нагрузке.

Сборка УМНЧ 80 Вт

Перед сборкой УМНЧ 80 Вт внимательно ознакомьтесь с приведенными в начале этой книги рекомендациями по монтажу электронных схем. Это поможет избежать порчи печатной платы и отдельных элементов схемы. Перечень элементов набора приведен в Табл. 1.

Перед началом сборки отформуйте выводы компонентов (резисторы, транзисторы и конденсаторы), подготовьте проволочные перемычки (5 шт. по 10 мм). Установите все элементы на печатную плату в соответствии с Рис. 5 (за исключением транзисторов VT4, VT8 и VT9).

Изготовьте механические детали согласно эскизу (Рис. 6). В качестве материала для угольника можно использовать алюминиевый профиль 30x30 мм, а для стойки можно использовать, например, кровельное железо толщиной 0.5...0.7 мм.

Установите угольник и стойку на радиатор, используя винты М2.5. Для этого по месту просверлите в радиаторе 3 отверстия. Угольник необходимо электрически изолировать от радиатора, используя прокладку и втулки, входящие в набор.

Установите транзисторы VT4, VT8 и VT9 на угольник, используя винты и гайки М3. Транзисторы VT8 и VT9 устанавливаются без изоляции, a VT4 через изолирующую прокладку, входящую в набор. При монтаже транзисторов и угольника рекомендуется использовать теплопроводную пасту КТП-8. Проверьте тестером отсутствие электрического контакта между угольником и радиатором, а также между коллектором VT4 (средний вывод) и угольником. Установите радиатор с транзисторами на плату и запаяйте выводы транзисторов.

На печатной плате предусмотрено место для установки предохранителя F1 (не комплектуется). Вместо него установите перемычку. Возможна также установка держателя с предохранителем или предохранителя с гибкими выводами.

Настройка усилителя УМНЧ 80 Вт
Правильно собранный усилитель практически не требует настройки. Однако необходимо выставить ток покоя выходного каскада. Для этого необходимо против часовой стрелки повернуть до упора регулировочный винт резистора R13. Теперь включите питание усилителя. Контролируя ток потребления, медленно вращайте по часовой стрелке регулировочный винт резистора R13. Как только потребляемый ток достигнет 50 мА, вращение прекратите и поверните регулировочный винт в обратном направлении на 5...7 градусов. УМНЧ к работе готов. Наслаждайтесь хорошей музыкой.

В том случае, если вы пожелаете изготовить на основе набора NM2011 конструктивно законченное многофункциональное устройство, в каталоге, приведенном в этой книге, или на сайте www.masterkit.ru можно выбрать радиаторы для транзисторов, подходящий корпус, стабилизированный источник питания, блок регулировки громкости и тембра, коммутатор входов, микрофонный усилитель, индикатор уровня сигнала, предварительный усилитель, а также другие интересные и полезные узлы.