Разделы сайта
Наш опрос
Как вам этот сайт?
Полезные материалы
10  
Метки и теги

Новости сайта
Спаммерские атаки
  • 16 июнь
  • Здравствуйте, уважаемые! Нас долгое время не было, а тут такое... Спаммеры, коих мильёны, дошли и до нас. Наплодили кучу профилей с ссылками.
    В новом году мы будем больше!
  • 2 январь
  • В 2011 году планируется залить на сайт несколько тысяч книг и журналов, тысячи радиолюбительских схем и конструкций, кучу полезных программ и прочего!
    С Новым годом!
  • 1 январь
  • Дорогие читатели, с Новым годом вас! Всех благ и успехов во всех начинаниях! Ура!!! Будем радовать вас максимум полезной информации!
    Журналы Радио
  • 29 декабрь
  • На сайте началась загрузка журналов "Радио" от 1946 года до 2010. Каждый пост будет содержать журналы за конкретный год.
    Наполняемся мало помалу...
  • 23 декабрь
  • Первым делом я решил залить на сайт научно-технической периодической литературы (журналы и книги).
    Архив новостей
    Поиск даташитов
    Например TDA7294

    УСИЛИТЕЛЬ НЧ ПОВЫШЕННОЙ MOЩНOCTИ

    Практикум одиннадцатый

    УСИЛИТЕЛЬ НЧ ПОВЫШЕННОЙ MOЩНOCTИ

     

    Во время опытов с двухкаскадным усилителем НЧ, которому был посвящен восьмой практикум, ты подключал к его выходу абонент­ский {радиотрансляционный) громкоговоритель, исполь­зуя его переходный транс­форматор в качестве выход­ного. Громкоговоритель ра­ботал, но не так громко, чтобы озвучить, скажем, комнату средних размеров. Да это и понятно, ведь вы­ходная мощность того уси­лителя не превышала 50... 60 мВт. Она достаточна для громкой работы телефонов, но мала для «раскачки» ди­намической головки громко­говорителя. Чтобы громкого­воритель звучал нормально, к звуковой катушке его го­ловки надо Подвести, по крайней мере, в два-три ра­за большую мощность, то есть 120...150 мВт (0,12...0,15 Вт), Такую мощность уси­литель может развить а том случае, если к нему доба­вить двухтактный усилитель мощности, который и име­ют обычно любительские и промышленные транзистор­ные приемники.

    Двухтактный каскад усиления мощности может быть трансформаторным или бестрансформаторным. Среди радиолюбителей популярны оба -вида усилителей мощ­ности.

    Усилитель НЧ на трансформаторах. Упрощенная схе­ма и графики, иллюстрирующие принцип работы двух­тактного усилителя мощности, изображены на рис. 63. В усилитель входят: два одинаковых по структуре тран­зистора VI и V2, включенные по схеме с общим эмит­тером, и выходной трансформатор Т с совершенно оди­наковыми половинами первичной обмотки Iа и Iб. Источ­ник питания Uпит коллекторных цепей транзисторов, ко­торым может быть батарея гальванических элементов или выпрямитель, включен так, что напряжение на кол­лекторы транзисторов подается (отрицательное — для транзисторов структуры р-n-р, положительное — для транзисторов структуры n-р-n) через половины первичной обмотки трансформатора. Каждый транзистор и от­носящаяся к нему половина обмотки трансформатора образуют симметричные плечи усилителя.

    Сущность работы усилителя заключается в следую­щем. Напряжение входного сигнала Uвх (график а) пода­ется на базы обоих транзисторов, в противофазе, то есть так, чтобы напряжения на них в каждый момент времени изменялись в противоположных направлениях. Так, на­пример, когда на базе транзистора VI отрицательный полупериод усиливаемого сигнала, на базе транзистора V2 должен быть положительный полупериод. При этом транзисторы работают поочередно, на два такта за каж­дый период подводимого к ним напряжения входного сигнала. Отсюда и название такого усилительного каска­да — двухтактный.

    Допустим, что на базе транзистора V1 относительно его эмиттера действует отрицательная полуволна входно­го напряжения Uвх. Транзистор при этом открывается, и через половину Iа первичной обмотки выходного транс­форматора течет ток коллектора только этого транзисто­ра (график б). Транзистор V2 в это время закрыт, так как на его базе, также относительно эмиттера, действу­ет положительная полуволна усиливаемого напряжения. В следующий полупериод, наоборот, отрицательная по­луволна действует на базе транзистора V2, а положи­тельная — на базе транзистора V1. Теперь откроется транзистор V2, и его коллекторный ток Iк2: течет через половину, 16 первичном обмотки трансформатора (гра­фик в, который для наглядности перевернут и прибли­жен к графику б), а транзистор VI, закрываясь, «отды­хает». Во время таких «передышек» транзисторы ток не потребляют, что повышает экономичность усилителя. И. так при каждом периоде колебаний низкой частоты, подаваемых на вход усилителя. В первичной обмотке трансформатора коллекторные токи обоих транзисторов суммируются (график г), в результате на выходе усили­теля получаются более мощные колебания низкой ча­стоты, чем на выходе уже знакомило тебе однотактно-го усилителя. К-этому надо добавить, что и КПД двух­тактного усилителя значительно выше.

    Каким образом на базы транзисторов можно пода­вать напряжение усиливаемого сигнала в противофазе? Проще всего — с помощью трансформатора, как схема--тично изображено на рис. 64, Здесь VI — транзистор предоконечного каскада, V2 и VЗ — транзисторы двух­тактного каскада усиления мощности. Коллекторной на­грузкой транзистора VI слу­жит первичная обмотка трансформатора Т1, вторич­ная обмотка которого, состо­ящая, как и первичная об-. мотка выходного трансфор­матора Т2, из двух одинако­вых половин На и 116, соединена с транзисторами выходного каскада. При подаче на вход транзистора VI низкочастотного сигнала напряжения, подводимые к эмит-терным P-n переходам транзисторов V2 и V3 от поло­вин вторичной обмотки трансформатора, равны по амп­литуде, но противоположны по фазе, то есть, как гово­рят, сдвинуты по фазе на 180°. Это и требуется для работы двухтактного каскада усиления мощности.

    Если к такому усилителю добавить для повышения чувствительности хотя бы один каскад предварительного усиления .напряжения входного сигнала, то его можно использовать для громкого воспроизведения грамзаписи или как усилитель НЧ транзисторного приемника с по­вышенной выходной мощностью.

    Принципиальная схема усилителя НЧ, предлагаемого тебе для опытной проверки, и сам усилитель, смонтиро­ванный на временной картонной плате, показаны на рис. 65. Чтобы повысить входное сопротивление усилите­ля и таким образом иметь возможность подключать к нему пьезоэлектрический звукосниматель (зашунтирован-ный резистором сопротивлением 56... 100 кОм), транзи­стор V1 первого каскада включен по схеме с общим кол­лектором. Отрицательное напряжение смещения, -приот­крывающее этот транзистор, подается на его базу через резисторR1. -

    Если источником низкочастотного сигнала, который надо усилить, является звукосниматель, емкость входного конденсатора С1 может быть уменьшена до 0,1 мкФ.

    Напряжение сигнала, усиленное транзистором V1, вы­деляется на его нагрузочном резисторе R2 и через конденсатор связи С2 поступает на базу транзистора V2 предоконечного каскада, а от него через межкаскадный трансформатор 77 — в противофазе на базы транзисто­ров выходного двухтактного каскада.

    При рассмотрении принципа работы двухтактного уси­лителя мощности предполагалось, что базы его транзи­сторов через источник сигнала иди половины вторичной обмотки межкаскадного трансформатора соединены с эмиттерами транзисторов этого каскада. В таком случае исходное состояние транзисторов должно быть закрытое и в их коллекторных цепях практически не должно быть токов. В действительности же для нормальной работы транзисторов на их базы относительно эмиттеров обяза­тельно подают небольшое напряжение смещения; чуть приоткрывающее транзисторы. В нашем усилителе это напряжение снимается с делителя, составленного из ре­зисторов R4 и R5, и подается на базу транзисторов че­рез соответствующие им половины вторичной обмотки трансформатора Т1. Ток покоя коллекторных цепей транзисторов этого каскада устанавливают подбором ре­зистора R4, входящего в делитель напряжения R4R5.

    Емкость конденсаторе C3, блокирующего первичную (I) обмотку выходного трансформатора Т2, подобрана так, чтобы он «срезал» наиболее высокие частоты коле­баний звукового диапазона, предотвращая тем самым самовозбуждение усилителя.

    Питать усилитель можно как от гальваническим бата­рей, так и от сетевого блока питания, который, надф По­лагать, ты смонтировал на предыдущем практикуме. По­этому на схеме проводники со стрелками» символизиру­ющими соединение усилителя с источником питания, обозначены лишь буквами Uпит. Напряжение источника питания должно быть 9 В. Проводник, идущий л положи­тельному полюсу источника питания, обозначен знаком «_|_», символизирующим соединение его с общим поло­жительным проводником усилителя. Этот общий провод­ник часто называют «заземленным».

    Для усилителя кроме маломощных низкочастотных транзисторов, конденсаторов и резисторов, номиналы которых указаны на схеме, потребуются межкаскадный трансформатор 77, именуемый также согласующим, и выходной трансформатор Т2, предназначенные для тран­зисторных приемников с двухтактным выходным маска-дом. В усилителе, монтаж которого ты видишь на рис. 65, использованы трансформаторы из «радиоконструкто­ра» — набора деталей и материалов, предназначенного для самостоятель­ной сборки малога­баритного приемни­ка. Динамическая го­ловка В1 может быть малогабарит­ной, например типа 0.1ГД-6. Но лучше будет звучать голов­ка мощностью 0,5... 1 Вт, например 1ГД-18.

    Статический ко­эффициент передачи тока транзисторов, может быть от 30...40 до 60...80. Для выходного каскада постарайся отобрать транзисторы с возможно близкими коэффициентами h21Э и обратными токами коллекторов Iкo. Иначе плечи каскада окажутся несимметричными, и усилитель может искажать сигнал.

    Монтируя усилитель на временной плате, трансфор­маторы прикрепи к ней нитками. Соединительные про­водники, которые будешь припаивать к выводным, лепе-сткам трансформаторов, тоже прикрепи к картонке, что­бы они вместе с лепестками не болтались и не могли порвать выводные концы обмоток. Выводы транзисто­ров, резисторов и конденсаторов крепи в проколах в картонке и, не укорачивая их, припаивай к выводам де­талей или токонесущим проводникам питания.

    Не спеши подключать к усилителю звукосниматель.

    Сначала измерь ток покоя, по­требляемый усилителем от ис­точника питания, установи ре­комендуемые коллекторные токи транзисторов всех каска­дов и только после этого про­игрывай грампластинку. Чтобы измерить суммарный ток по­коя, миллиамперметр включи в разрыв минусового проводника цепи питания или, если усилитель питаешь от батареи, параллельно контактам выключателя питания. Если оши­бок в моктажс нет, детали исправны и номиналы рези­сторов близки к указанным на схеме, суммарный ток покоя не должен быть больше 7...3 мА. Если ток покоя больше — выключи питание и внимательно проверь весь монтаж и детали усилителя.

    Для проверки качества работы усилителя можешь воспользоваться как источником низкочастотного сигна­ла радиотрансляционной сетью. Напряжение радиосети подевай не вход усилителя через делитель напряжения, схема которого показана на рис. 64». Для радиотрансля­ционной сети напряжением 15 В (в больших городах) со-противление резистора R1 Должно быть 150 кОм, а для сети напряжением 30 В-300 кОм. Перемещая движок переменного резистора R2, напряжение звуковой часто­ты, подаваемое через делитель к усилителю, можно из­менять от 0 до 0,15...0,2 В. Примерно такое напряжение развивает и пьезоэлектрический звукосниматель. Пода­вать на вход усилителя напряжение сети без делителя нельзя — транзисторы сразу же могут выйти из строяГ

    Пользуясь таким источником сигнала НЧ, Можно про­верить усилитель покаскадно. Подключи его сначала к первичной обмотке трансформатора 77, чтобы- прове­рить выходной каскад, далее параллельно резистору R2, чтобы проверить два последних каскада, а затем на вход первого каскада, чтобы проверить усилитель в целом. Одновременно дополнительным подбором резисторов R4, R3 и R1 можно скорректировать коллекторные токи транзисторов, добиваясь улучшения качества работы уси­лителя.

    Такие опыты можно провести с усилителем?

    Включи на вход усилителя высокоомный телефон и го­вори перед ним. Колебания низкой частоты, создаваемые таким «микрофоном», будут усилены, а головка на вы­ходе усилителя преобразует их в звук. Получится ycтройство, аналогичное радиомегафону.

    Телефон, используемый как микрофон, поднеси к го­ловке усилителя — в ней появится ревущий звук. Этот звук — следствие акустической связи между выходом и входом усилителя, из-за которой, усилитель становится источником звуковых колебаний. Аналогичное явление может быть использовано для превращения усилителя в генератор колебаний звуковой частоты.

    В эмиттерную цепь транзисторов выходного каскада (на рис. 65 — точка а) включи резистор сопротивлением 10... 15 Ом, например, это может быть кусочек стержня простого карандаша длиной 30...5Q мм.. Подай на вход усилители сигнал от звукоснимателя или радиотрансля­ционной сети и, вслушиваясь внимательно в звучание го­ловки, замкни накоротко несколько раз этот резистор. С резистором в эмиттерной цепи громкость несколько уменьшается, а качество работы усилителя улучшается. Особенно это ощутимо при прослушивании музыки.

    Включив в цепь эмиттера, резистор, ты тем самым создал между эмиттерной и базовой цепями транзисторов выходного каскада отрицательную обратную связь, кото­рая снизила усиление, но зато улучшила частотную харак­теристику усилителя — он стал равномернее усиливать бо­лее широкую полосу колебании звукового диапазона. Отрицательную обратную связь широко используют в промышленных и любительских приемниках и усилите­лях НЧ.

    Подобный резистор, но сопротивлением 50...100 Ом включи в цепь эмиттера транзистора V2 фазоинверсного каскада, сравни работу усилителя с этим резистором и без него и сделай соответствующий вывод.

    Можно ли дополнить усилитель регулятором громко­сти? Разумеется, можно, например, по схеме, показан­ной на рис. 67. Напряжение низкой частоты звукоснима­теля В или другого источника сигнала поступает на пе­ременный резистор Rгр, включенный потенциометром, а с его движка — на вход усилителя. .Переменный рези­стор Rгр и есть регулятор громкости: при перемещении движка вверх (по схеме) на вход усилителя подается все большее напряжение сигнала — громкость увеличивается.

    Бестрансформаторный усилитель НЧ. Если, однако, в двухтактном усилителе .мощности применить транзисторы разной структуры, то есть р-nи n-р-n, то отпадет надобность в фазоинверс-ном устройстве на трансфор­маторе.

    Для опытов с таким уси­лителем потребуются низко­частотные маломощные rep-маниевые р-nтранзисторы МП39 — МП42 и n-р-n транзисторы серий МП35 — МП38 или кремниевые р-nтран­зисторы серий МП 114 — МП И 6 и n-р-n транзисторы МП111 — МП113. Оба транзистора в двухтактном усили­теле мощности должны быть или германиевыми или кремниевыми и иметь близкие коэффициенты h2i3 и об­ратные токи коллекторов IКо.

    Вспомним: n-р-n транзисторы работают точно там же, как р-nтранзисторы, только для них полярность вклю­чения источника питания должна быть обратной. Тран­зистор n-р-n открываете я, когда на его базу относитель­но эмиттера подается положительное напряжение. Раз­ница в обозначении на схемах транзисторов обеих структур заключается лишь в том, что стрелка эмиттера n-р-n транзистора обращена не к базе, как в обозначе­нии р-nтранзистора, а от базы.

    Для питания первого опытного усилителя используй две батареи 3336Л. Нагрузкой усилителя может служить динамическая головка мощностью 0,5... 1 Вт, например типа 1ГД-18.

    Транзисторы, батареи и головку соедини по схеме, показанной на рис. 68. На вход усилителя- подай от ра­диотрансляционной сети низкочастотный сигнал напряже­нием 3...4 В, используя для этого делитель напряжения, схема которого есть на том же рисунке. Если транзисто­ры, исправны, то при T3VKOM входном сигнале головка должна звучать громко. По мере уменьшения вход-нога сигнала головка станет работать все тише, а при совсем слабом входном сигнале появятся заметные на слух, искажения.

    Исключи из усилителя один из транзисторов, отпаяв, например, его выводы базы и эмитгврагот точек а и б, и снов» подай на вход усилителя такой же сигнал. Как те­перь звучит головка? Значительно тише и с сильными искажениями. Проведи такой же опыт с другим транзисто­ром — результат будет тот же.

    Дело в том что, когда в каскаде работает один тран­зистор, через головку протекает однополугтериодный ток входного сигнала, вызывающий сильные искажения зву­ка. Что же касается незначительных искажений, вноси­мых каскадом с двумя транзисторами при слабом вход­ном сигнале, то они легко устраняются подачей напря­жения смещения на базы обоих транзисторов.

    Как работает такой усилитель? Динамическая голов­ка, включенная (через замкнутые контакты S1.2 выклю­чателя S1) между эмиттерами транзисторов и средней точкой последовательно соединенных батарей (GB1 и GB2), делит усилитель на две симметричные цепи. На схеме они обозначены римскими цифрами I и II. Цепь I питает батарея GB1, цепь II — батарея GB2. При этом на коллектор р-nтранзистора VI относительно его эмит­тера подается отрицательное напряжение батареи GB1, а на коллектор n-р-n транзистора V2 — положительное на­пряжение батареи GB2. Головка включена в эмиттерные цепи обоих транзисторос и является их общей нагруз­кой. Транзисторы, следовательно, включены по схеме с общим коллектором.

    Когда на вход усилителя подается низкочастотный сигнал, на базах транзисторов (точка а) действует оди­наковое по амплитуде и частоте переменное напряже­ние. Транзисторы же работают поочередно, на два такта при отрицательной полуволне напряжение открывается транзистор VI и в цепи I появляется импульс его коллекторного тока, а при положительной полуволне от­крывается транзистор V2 и в цепи II появляется импульс коллекторного тока этого транзистора. Суммарный ток коллекторов, представляющий собой усиливаемые коле­бания низкой частоты, течет через головку В и преобра­зуется ею в звуковые колебания. Практически получает­ся то же, что и в усилителе с трансформаторами, но бла­годаря применению транзисторов разной структуры от­падает надобность в специальном фазоинверсном устройстве. ч

    Чтобы такой же усилитель работал от одной батареи, его можно собрать по схеме, показанной на рис. 69. По постоянному току транзисторы включены последователь­но, образуя как бы делитель напряжения питающей их батареи GB1. При этом на коллекторе транзистора VI относительно его эмиттера, то есть средней точки меж­ду транзисторами (точка б), создается отрицательное на­пряжение, равное половине напряжения батареи, а на коллекторе транзистора V2 — положительное напряжение, также равное половине напряжения батареи-. Динамиче­ская головка В по переменному току включена в эмит­терные цепи транзисторов: для транзистора VI — через конденсатор СЗ, для транзистора V2 — через конденса­тор С2. Таким образом, к в этом случае транзисторы включены по схеме с общим коллектором и работают на одну общую нагрузку — динамическую головку.

    Схема другого варианта усилителя с одной батареей в цепи питания и одним конденсатором в цепи динами­ческой головки изображена на рис. 70. И в этом случае транзисторы включены по схеме с общим коллектором, а головка является их общей нагрузкой по переменному току. Проверь оба эти усилителя в действии, подавая на их входы таком же сигнал, как во время опытов с его пер­вым вариантом. Эффект должен быть тот же.

    Испытывая усилитель, собранным по схеме на рис. 70, переключи верхний вывод динамической головки на по­ложительным проводник батареи питания, поменяв при этом и полярность включения электролитического кон­денсатора С2. Усилитель будет работать так же, так как ив этом случае головка по переменному току останет­ся включенной в общую цепь эмиттеров обоих тран­зисторов.

    А если емкость этого конденсатора будет сравнитель­но небольшой, например 10 мкФ? Такой конденсатор- ста­нет оказывать значительное сопротивление колебаниям наиболее низких частот звукового диапазона, в резуль­тате они будут сильно ослаблены. С увеличением емко­сти конденсатора полоса низкочастотных колебаний, вос­производимая голов кой, расширится. Проверь это опы­том.

     

     

    Теперь, поэкспериментировав с простейшим двух­тактным 6ecтрансфopматорным усилителем мощности, попробуй собрать и наладить усилитель НЧ, принципиаль­ная схема которого показана на рис. 71. Транзисторы VI и V2 (МП39 — МП42) работают в каскадах предвари­тельного усиления наряжения НЧ, а транзисторы V3 (МП39 — МП42 или МП114 — МП116) и V4 (МП35-МП38 или МП111 — МП113) — в двухтактном выходном каскадe усиления мощности. Чтобы выходной каскад возможно меньше искажал сигнал, его транзисторы работают с не­большими, чуть открывающими их напряжениями cмe­щения. Смещения на их базы подаются с делителя на­пряжения, образуемото резисторами R4 и R5 и транзи­стором V2 второго каскада усилителя. Резисторы R4 и R5 являются одновременно и нагрузкой транзистора V2. С них усиленный сигнал подается непосредственно на базы транзисторов V3 и V4 для усиления по мощности.

    С работой первых двух каскадов ты уже знаком по ранее проведенным практикумам.

    Прежде чем подать на вход усилителя низкочастот­ный сигнал (напряжением до 0,15...0,2 В), подбором ре­зистора R5 установи ток покоя транзисторов V3 и V4 в пределах 2...4 мА, а подбором резистора R3 — напряже­ние на средней точке этих транзисторов, равное поло­вине напряжения батареи питания. Повтори эту операцию еще раз, чтобы откорректировать режхм работы тран­зисторов выходного каскада, а затем резистором R1 установи рекомендуемый ток покоя транзистора V1 пер­вого каскада. Учти: для измерения напряжений непо­средственно на электродах транзисторов пригоден вольт­метр постоянного тока с относительным входным со­противлением не менее 5 кОм/В. Вольтметр с меньшим входным сопротивлением будет давать значительные по­грешности измерений.

    И еще очень важное обстоятельство: заменять рези­стор R5 можно только при выключенном питгжии усили­теля. Если этот участок цепи при включенном питании окажется оборванным, транзисторы VЗ и V4 из-за боль­ших коллекторных токов немедленно перегреются и вый­дут из строя.

    Если усилитель предполагаешь использовать для вос­произведения грамзаписи, в эмиттерную цепь транзисто­ра VI обязательно включи резистор сопротивлением 100...150 Ом (на рис. 71 показан штриховыми линиями). Это повысит входное сопротивление усилителя. Или, как в усилителе на трансформаторах, включи этот транзи­стор по схеме с общим коллектором. На вход усилителя можно, конечно, включить и регулятор громкости.

    Все транзисторы усилителя могут быть кремниевы­ми. Транзисторы V1, V2 и V3, например, могут быть n-р-n транзисторами КТ315, a V4 — p-n-p транзистором КТ361. В этом случае надо изменить на обратную поляр­ность включение источника питания и всех электролити­ческих конденсаторов, а сопротивление резистора R5 увеличить до 500...600 Ом.

    Итак, ты познакомился и, надеемся, провел опытную проверку усилителей НЧ с трансформаторным и бес­трансформаторным двухтактными усилителями мощно­сти. Каждый из них можно использовать не только для воспроизведения грамзаписи, но и как усилитель НЧ ра­диоприемника. Вот и займись, теперь уже самостоятель­но, испытанием их в работе совместно с приемником 1-К-О? или 2-V-0, опыты с которыми ты проводил на де­вятом практикуме,



    Другие статьи по теме: