Усилитель мощности «Practice» от Рода Эллиотта

Проект «Practice» – это усилитель, который могут построить начинающие радиолюбители, чтобы уличшить свои навыки в конструировании усилителя. Статья может показаться большой для такого простого проекта, но это потому, что я добавил больше информации, чем обычно. Проект разработан таким образом, чтобы конструктор имел возможность экспериментировать, проводить измерения и понять работу усилителя. Печатных плат нет. Есть много модификаций, которые можно сделать для улучшения низкочастотного отклика, изменения усиления или просто ради экспериментов. Входной транзистор сконфигурирован с обратной связью по току, а не по напряжению. Для экспериментального усилителя это имеет одно большое преимущество – усилитель имеет очень хороший запас по фазе.

Усилитель не рассчитан на высокую мощность, при напряжении питания 24 В он выдает 6 Вт на канал. Мощность можно увеличить до 20 Вт, если поднять питание до 40 В, но это будет рекомендуемым максимумом. Все транзисторы можно заменить эквивалентными с учетом номинального напряжения, максимального тока и рассеиваемой мощности. Выходные транзисторы будут рассеивать менее 8 Вт при напряжении питания 40 В, но пиковое рассеивание может превышать 20 Вт. Для транзисторов в корпусе ТО92 радиатор не нужен. Для выходных транзисторов нужен радиатор, плоского листа алюминия площадью около 50 мм² будет достаточно при питании 24 В.

Усилитель работает более-менее нормально даже при напряжении 5 В. Тогда выходная мощность будет около 50 мВт, но для этого необходимо изменить схему входного смещения. Искажения на уровне 0,1% при полной мощности с нагрузкой 8 Ом или 0,03% без нагрузки. Полоса пропускания достигает 80 кГц. Выходной шум менее 3 мВ при использовании импульсного источника питания (без корпуса, просто макет на рабочем столе). С линейным питанием и экранированным корпусом я ожидаю, что выходной шум будет менее 1 мВ (-70 дБ относительно выходной мощности 1 Вт).

Обзор схемы

В конструкции не используются дорогие компоненты. Питание однополярное, от 12 В до 40 В (возможно до +48 В). Одним из недостатков усилителей с конденсаторной связью является то, что при включении питания слышен «хлопок», создаваемый при заряде конденсатора C5, но динамик или АС он не повредит (1 В при питании 24 В).

Конструкция выходного каскада устраняет необходимость в подстроечном потенциометре смещения и тепловой компенсации для предотвращения теплового разгона. Резисторы эмиттера выходного транзистора преднамеренно имеют высокое значение, поэтому ток смещения всегда является «разумным» значением. Даже довольно резкие перепады температуры выходных транзисторов не сильно на него повлияют. Обычно эти высокие значения вызывают значительную потерю мощности, поэтому они обходятся диодами.

Как только ток эмиттера превышает 250 мА, диоды открываются и обходят сопротивление. Это позволяет усилителю подавать полный ток на нагрузку. Можно ожидать, что это внесет искажения, но они минимальны. Небольшое количество искажений легко корректируется обратной связью. В отличие от выходного каскада класса B, в выходном каскаде всегда есть токовое усиление, потому что выходные транзисторы не могут полностью отключиться.

Коэффициент усиления без обратной связи более 80 дБ на частоте до 1 кГц и более 60 дБ на частоте 20 кГц. Без обратной связи разрыв, вызванный выходными диодами, виден, но после включения обратной связи он полностью исчезает. Выходные диоды обычно 1N4004 или аналогичные, но если вы хотите, чтобы усилитель работал с напряжением выше +30 В или использовал нагрузку 4 Ом, я предлагаю либо два параллельных диода, либо использовать 1N5404 с более высоким номиналом или аналогичный. Если вы используете стандартные диоды (1N4004 или подобные), могут возникнуть некоторые искажения на высоких частотах. Использование высокоскоростных диодов предотвращает это, если это может вызвать у вас дискомфорт. Диоды UF4004 («сверхбыстрая» версия 1N4004) или другие быстрые диоды, способные выдавать не менее 1 А, будут идеальными. Я использовал диоды BYV26E, так как они были у меня в наличии.

Как это работает?

Q1 — входной транзистор, настроенный (через обратную связь) как усилитель ошибки. Сигнал переменного тока на базе и эмиттере должен быть почти одинаковым (обычно менее 600 мкВ разницы), и любое расхождение используется в качестве сигнала коррекции ошибок для остальной части схемы. Коллектор Q1 напрямую соединен с базой Q2, что обеспечивает весь коэффициент усиления по напряжению для усилителя.

Q2 – это каскад усилителя напряжения. Сигнал переменного тока на базе Q2 составляет всего около 16 мВ пик-пик при полном выходе и «предварительно искажен» для компенсации искажений, создаваемых выходным каскадом. Нагрузка коллектора для Q2 (R7, через D1 до D4) загружается с использованием C4 и R6. C4 гарантирует, что напряжение на резисторе R7 остается практически постоянным, тем самым обеспечивая достаточно постоянный ток. Использование активного источника тока немного уменьшит искажения, но добавит несколько дополнительных частей и уменьшит максимальное выходное напряжение.

Существует два пути обратной связи, при этом основная сеть обратной связи состоит из R3, C2 и R4. R3 обеспечивает обратную связь по постоянному току, чтобы поддерживать выходное напряжение на уровне 0,65 В выше постоянного напряжения на базе транзистора Q1. Он устанавливается на половину напряжения питания через резисторы R1 и R2, и, хотя регулировка не включена, его можно добавить с помощью подстроечного резистора вместо R2. Цепь обратной связи обеспечивает единичное усиление по постоянному току, поскольку C2 блокирует постоянную составляющую. Входное сопротивление составляет 16 кОм (достаточно близко), потому что R1 и R2 включены параллельно для входного сигнала.

Обратная связь по переменному току представляет собой комбинацию тока через резисторы R3 и R12, создающую напряжение на резисторе R4 (100 Ом). Включение дополнительных 6 дБ обратной связи со стороны динамика C5 снижает преждевременный спад, вызванный низким значением (всего 1000 мкФ). Это также устраняет некоторые искажения, обычно связанные с электролитическими конденсаторами. Из-за этой вторичной обратной связи низкочастотная характеристика составляет -3 дБ на частоте 12,5 Гц и нагрузке 8 Ом. Это можно расширить, используя более высокое значение для C5.

Обратите внимание, что я описал этот усилитель как использующий обратную связь по току. Однако терминология немного вводит в заблуждение, поскольку в узле обратной связи (эмиттер Q1) присутствует напряжение переменного и постоянного тока. Однако эмиттер имеет очень низкое входное сопротивление, а ток через резистор обратной связи (R3) определяет полосу пропускания. Больше тока обеспечивает лучшую высокочастотную характеристику. Операционные усилители с обратной связью по току используются для работы на высоких частотах (от 10 МГц до 100 МГц), где топология обратной связи по току обеспечивает наилучшие характеристики.

 

Фазовая компенсация является обычной компоновкой с использованием C3 (100 пФ) в качестве «доминирующего полюса». Это было включено для ограничения полосы пропускания, которая в противном случае настолько велика, что усилитель будет колебаться при малейшей провокации. Полоса пропускания неизменна до 80 кГц при полной мощности со скоростью нарастания около 6 В/мкс. Хотя легко расширить полосу пропускания, уменьшив значение C3. Я провел тесты, где усилитель был практически ровным до 400 кГц, и он стал очень чувствительным к емкости выводов динамика, если вход был разомкнут. Наименьшей емкости между выходом и входом достаточно, чтобы вызвать положительную обратную связь, достаточную для возникновения колебаний. Всего 2 пФ между входом и выходом (при открытом входе) достаточно, чтобы вызвать колебание.

Побочным эффектом широкой полосы пропускания этого усилителя является потенциальная нестабильность при «типичном» выводе динамика и нагрузке. Исправить это можно добавлением цепи Цобеля (C7 и R13), она показана как опциональная и при хорошей компоновке в ней нет необходимости. R13 не обязательно должен быть 2,7 Ом (10 Ом является общепринятым значением).

Ток смещения устанавливается четырьмя диодами 1N4148 (D1 – D4), которые обеспечивают номинальное напряжение смещения 2,8 В постоянного тока. Этого достаточно, чтобы два управляющих транзистора (Q3, Q4) и выходные транзисторы (Q5, Q6) работали без сигнала. Ток смещения обеспечивает отсутствие перекрестных искажений. Фактический ток смещения (покоя) в выходном каскаде на практике будет переменным, поскольку прямое напряжение транзистора база-эмиттер и диода варьируется от одного устройства к другому, а также зависит от температуры.

Высокоомные эмиттерные резисторы (2,7 Ом) гарантируют, что никакая комбинация транзисторов или диодов смещения не вызовет чрезмерного тока. В типичных устройствах выходной ток смещения составляет 20-50 мА. Чтобы предотвратить чрезмерное падение напряжения при высоком выходном токе, диоды (D5 и D6) эффективно шунтируют резисторы, максимально увеличивая доступный выходной ток и сводя к минимуму рассеяние на резисторах.

Поскольку усилитель работает от одного источника питания, динамик подключается через конденсатор. Его номинал 1000 мкФ, но значение можно увеличить для улучшения басового отклика. При значении 1000 мкФ на частоте 12,5 Гц спад составляет -3 дБ (при значении 2200 мкФ спад -3 дБ будет на частоте 8,7 Гц. Спад низких частот в некоторой степени смягчается R12, что обеспечивает некоторую дополнительную обратную связь после C5. Если вы планируете подключать нагрузку 4 Ом, то рекомендуется более высокое значение конденсатора. Можно увеличить номинал С5 еще больше, но вряд ли это будет слышно.

Проектирование

Любая конструкция усилителя мощности начинается с выхода. Это означает, что при известном напряжении питания и сопротивлении нагрузки можно определить требуемый пиковый выходной ток. Для этого усилителя эффективное напряжение питания составляет ±12 В при напряжении питания 24 В, поэтому нагрузка 8 Ом потребует пикового тока 1,5 А. Из таблицы данных минимальное h_FE при токе 4 А равно 20, поэтому базовый ток будет 75 мА. Драйверные транзисторы BC639/BC640 имеют минимальное значение h_FE, равное 63, поэтому их базовый ток будет равен 1,2 мА.

Каскад усилителя напряжения Q2 нуждается в токе, примерно вдвое превышающем базовый ток драйверов – 2,4 мА. Нагрузочные резисторы (R6, R7) выдают около 2,7 мА, так что пока все условия выполнены. Коэффициент усиления транзистора Q2 также составляет минимум 63, поэтому его базовый ток составит 43 мкА (+ 650 мкА, потребляемый резистором R5). Входной транзистор должен выдавать чуть менее 700 мкА. Таким образом, постоянное напряжение на резисторе R3 (2,2 кОм) составляет 1,54 В.

Окончательный расчет для делителя напряжения на базе Q1. Его базовый ток равен току эмиттера (700 мкА), деленному на минимальное h_FE для BC559 это 110, то есть 6,4 мкА. Ток через делитель напряжения (R1, R2 и R11) должен быть как минимум в пять раз больше базового тока или 32 мкА. При 78 кОм, как показано (и питании 24 В), это более 300 мкА, что более чем достаточно для обеспечения стабильной работы. Обратите внимание, что все расчеты основаны на «наихудшем случае» (минимум) h_FE для всех транзисторов, и реальные примеры, будут выше. Используя минимумы, мы гарантируем, что схема будет работать должным образом, независимо от изменений коэффициента усиления транзистора.

Описанный выше процесс проектирования в значительной степени является стандартным для любой конструкции усилителя. Начав с выхода, мы можем быть уверены, что схема будет работать, даже если все транзисторы имеют самый низкий коэффициент усиления, указанный в таблице данных. Один шаг, который здесь не был включен, — это разработка зоны безопасной работы выходных и управляющих транзисторов. Здесь он не нужен, потому что все напряжения и токи значительно ниже максимума, указанного в техническом описании. Спецификации для MJE3055/2955 даже не включают график зоны безопасной работы. Предположительно, это связано с тем, что производители знают, что «большинство разработчиков» будут знать об этих ограничениях и использовать эти устройства только с низким энергопотреблением.

Даже при напряжении питания 40 В и нагрузке 4 Ом среднее рассеивание составляет менее 10 Вт, а пиковая мощность в худшем случае (реактивная нагрузка) составляет 50 Вт. Никаких изменений не требуется, если напряжение питания увеличено, но не превышает 40 В. Теоретически, он может выдерживать более 40 В, но рассеивание на драйвере и выходных транзисторах будет увеличиваться, и они могут выйти из строя. Несмотря на простоту усилителя, он обеспечивает менее 0,1% THD (общие гармонические искажения плюс шум) на нагрузке 8 Ом. Коэффициент усиления по напряжению (Av) определяется отношением резисторов обратной связи, в данном случае:

Av = ( R3 || R12 / R4 ) + 1
Av = 1,1k / 100 + 1 = 12

Это означает, что входное напряжение 560 мВ будет давать почти полную мощность при напряжении питания 24 В. Коэффициент усиления можно изменить (в разумных пределах), изменив значение резистора R4, при этом более низкое значение дает более высокий коэффициент усиления и наоборот.

Одна часть процесса проектирования, которую чрезвычайно трудно рассчитать, — это колпачок для компенсации доминирующего полюса (C3). В большинстве случаев будет намного проще определить его значение во время теста. Могут помочь симуляторы, но это будут примерно.

АЧХ электролитических конденсаторов. Было измерено, что при выходном конденсаторе емкостью 2200 мкФ, диапазон был ровным до 400 кГц (с нагрузкой и без). Добавление небольшого пленочного конденсатора параллельно С5 является совершенно бессмысленным упражнением.

Возможные изменения

Как уже отмечалось, можно использовать любые транзисторы, удовлетворяющие предложенным критериям по напряжению, току и мощности. Они могут быть рассчитаны на большее напряжение, ток или мощность, но желательно не меньше. Можно использовать транзисторы TIP31/TIP32 вместо MJE3055/MJE2955, хотя они будут работать на пределе своих возможностей. TIP41/TIP42 также подходят. При использовании транзисторов Дарлингтона TIP141/TIP145, вам не понадобятся драйверы (Q3, Q4). Если у вас есть под рукой транзисторы BD139/BD140, их можно использовать вместо BC639/BC640.

Резисторы эмиттера не обязательно должны быть 2,7 Ом, также подойдет любое сопротивление от 2,2 Ом до 3,9 Ом. Более низкие значения вызовут больший ток покоя и наоборот. Диоды, включенные параллельно эмиттерным резисторам, могут быть низковольтными, но не Шоттки! Последний будет открываться слишком рано, и ток смещения может быть намного выше, чем ожидалось. Быстродействующие (обычные) диоды тоже хороши и уменьшают искажения на высоких частотах. Выходной конденсатор можно уменьшить, если не требуется полный басовый отклик, или увеличить, если вы хотите более “глубокого” баса.

Чтобы получить максимально возможный неискаженный выходной уровень, R2 можно заменить постоянным резистором 22 кОм последовательно с подстроечным резистором 20 кОм. При подключенной нагрузке отрегулируйте уровень входного сигнала и настройку подстроечного резистора, чтобы получить максимальный неискаженный выходной уровень. Разница будет менее 1 дБ по сравнению с фиксированными номиналами, но она дает вам возможность увидеть эффекты изменения выходного напряжения постоянного тока.

 

Поскольку этот проект разработан специально для того, чтобы конструкторы могли экспериментировать с ним, я добавил карту напряжений в каждый узел схемы, где есть что-то интересное или полезное. Но из-за различий компонентов не все напряжения будут точно такими. В качестве тренировочного усилителя эта конструкция менее сложна для устранения неполадок, чем многие другие, но небольшая ошибка все вызовет не верные показатели напряжений по всей цепи. Наиболее распространенными ошибками являются детали в неправильном месте, плохая пайка, отсутствие или короткое замыкание соединений.

Еще одно полезное изменение — использование квазикомплементарного выходного каскада. Это удобно, если у вас есть силовые NPN транзисторы, но нет эквивалентов PNP. Возможно, это может уменьшить искажения. Было смоделировано, так как мне не хотелось делать более одного усилителя для тестирования. Напряжения постоянного тока изменились очень незначительно. Основное изменение заключается в снижении напряжения на смещающих диодах (D1-D3), поскольку один диод был удален. Также есть дополнительный резистор (R14), необходимый для этого выходного каскада.

Сборка

Усилитель построен на макетной плате и предназначен для обучения. Вы совершите ошибки, особенно с ориентацией транзисторов и пренебрежением обрезкой дорожек или добавлением там, где это необходимо. Все это часть учебного процесса и уроки ценны. На макетных платах я создаю почти все прототипы проектов.

Добавил вид транзисторов сверху:

Использование приведенных выше схем поможет убедиться, что транзисторы ориентированы правильно. Если они неверны, усилитель не будет работать, а транзисторы могут быть повреждены. Обратите внимание, что у транзисторов в корпусе TO-220 (TIP/MJE3055/2955) металлический вывод соединен с коллектором. Это означает, что только 3055 необходимо изолировать от радиатора (силиконовая прокладка подойдет для малой рассеиваемой мощности). При подключении коллектора 2955 напрямую к радиатору (с термопастой) радиатор заземляется. Радиатор, который я использовал, больше, чем нужно.

На фото выше показан мой макет. Он настолько компактен, насколько смог его сделать, но это не существенно. Для экономии места выходной конденсатор C5 не установлен на плате, а цепь Цобеля (C7, R13) я счел ненужной. Левый контакт предназначен для обратной связи через R12, а средний контакт — вход. MJE2955 привинчивается непосредственно к радиатору, а MJE3055 изолируется. Под платой всего две перемычки, обе для заземления. Цепочка диодов смещения заключена в прозрачную термоусадочную трубку.

Некоторые дорожки должны быть короткими, и вам необходимо обеспечить минимальную емкость между несколькими точками на плате. Вход является основным из них, и если вы внимательно посмотрите на прототип, вы увидите, что два резистора 33 кОм подключены так, что выводы, идущие к базе Q1 были короткими. Большинство других соединений безопасны, и C3 ограничивает пропускную способность до «разумного» максимума.

Этот усилитель использовался для проверки работы, измерения АЧХ и искажений. Его полосу можно расширить до 400 кГц по уровню -1 дБ без каких-либо признаков повышенного искажения, но усилитель становится очень чувствительным к емкости выводов нагрузки. Я не рекомендую уменьшать C3 от указанного значения (100 пФ), но до 220 пФ нормально. На частоте 1 кГц я измерил искажения и они были 0,06%  на нагрузке 8 Ом (любая мощность).

Тест на прослушивание не выявил каких-либо проблем с качеством звука, но тесты проводились в моей мастерской, которая не является идеальным местом для прослушивания. Поскольку усилитель предназначен для учебных занятий, к нему не применим ни один из обычных критериев, но он идеально подходит в качестве небольшого усилителя для АС в качестве «мини Hi-Fi». Он превзойдет по своим характеристикам большинство других «простых» усилителей. Усилитель на LM1875 или аналогичной микросхеме будет намного проще, но у вас не будет доступа ни к одному из узлов внутренней схемы. Так вы ничего не узнаете о проектировании схем с использованием ИС, и это противоречит цели этого упражнения.

Источник питания

Коэффициент ослабления источника питания лучше, чем я ожидал, с пульсациями питания 2V, ослабленными более 90 дБ при коротком замыкании на входе. Основной причиной является конденсатор C6, который обеспечивает отсутствие пульсаций входного напряжения смещения. C1 помогает, когда вход закорочен, но когда вход остается разомкнутым, коэффициент ослабления питания снижается более 44 дБ — не особо хороший результат. Следовательно, питание должно быть без пульсаций, иначе будет слышен гул от источников с высоким импедансом (включая регулятор громкости, если он используется). Вы также можете увеличить значение C6 до значения 220 мкФ, уменьшив шум на выходе.

Поскольку потребление тока довольно скромное, гул не должен быть проблемой даже при довольно простом блоке питания. Средний ток, потребляемый при полной мощности на нагрузке 8 Ом, составляет около 0,4 А, а пиковый ток составляет не более 1,2 А. C7 поможет сгладить пиковый ток, а источник питания с током на 2 А обычно вполне подойдет для нагрузки 8 Ом. Если вы используете нагрузку 4 Ом, ток удваивается (как пиковый, так и средний). Ток потребляется от источника питания только во время положительных пиков. Это отличается от усилителей, которые используют двухполярное питание. Во время положительных пиков ток проходит в нагрузку через Q5 и C5, при этом C5 слегка заряжается. Для отрицательных полупериодов C5 разряжается через Q6 (и на нагрузку, конечно). Среднеквадратичное значение тока через C5 составляет ~0,85 А при полной мощности на 8 Ом при напряжении питания 24 В. Важно убедиться, что C5 рассчитан на ток пульсаций не менее 1 А (среднеквадратичное значение) или 2 А, если вы собираетесь использовать нагрузку 4 Ом.

Если вы строите линейную схему («обычный» трансформатор, мостовой выпрямитель и фильтрующий конденсатор), я предлагаю емкость минимум 4700 мкФ. Можно использовать регулируемый источник питания или емкостной умножитель, но это усложнит то, что должно быть “простым усилителем”.

Для TIP3055 требуется радиатор, и он должен быть электрически изолирован от него. При потребляемом токе 2 А транзистор будет рассеивать около 7 Вт тепла, но с музыкой среднее значение будет намного меньше. Обратите внимание, что вход сети должен осуществляться через выключатель и предохранитель, как показано на схеме. Пульсации на выходе должны быть менее 1 мВ (RMS).

Регулятор основан на тех же принципах, что и усилитель. В нем используются дискретные части, и он разработан для простоты, а не для высокой производительности. Регулирование является вторичным по отношению к подавлению шумов и может легко обеспечить выходной ток до 2 А. Пульсации на выходе должны быть менее 1 мВ при токе 2 А, это почти полностью устраняет слышимый гул от усилителя. Два диода 1N4148 повышают выходное напряжение примерно на ту же величину, на которую снижает его последовательный транзистор Дарлингтона. Без диодов выходное напряжение будет всего ~ 22,5 В. Спроектировать регулятор с гораздо более высокими характеристиками, чем показанная версия, довольно просто, но это не обязательно. Напряжение можно изменить, используя трансформатор более высокого напряжения и подходящий стабилитрон.

Одним из преимуществ линейного источника питания является большая гибкость. Выходное напряжение может быть выше 24 В, просто используя трансформатор более высокого напряжения, конденсаторы и стабилитроны. Однако не превышайте 48 В, так как усилитель не предназначен для использования с более высоким напряжением. Предпочтителен источник питания 40 В, который дает выходную мощность 20 Вт/8 Ом.

Независимо от источника питания, который вы используете, не подавайте питание непосредственно на только что собранный усилитель. Некоторые ошибки могут привести к выходу из строя транзистора, а также к выходу из строя блока питания. Используйте резистор 27 Ом или 33 Ом последовательно с плюсом питания усилителя. Усилитель должен потреблять ток покоя около 36-50 мА при напряжении питания 24 В. Напряжение на «безопасном» резисторе 33 Ом должно быть в пределах 1,1-1,7 В без нагрузки или входного напряжения. Если вы получаете высокое напряжение на защитном резисторе или его нет, значит что-то не так, ищите ошибку и исправляйте, прежде чем продолжить. Используйте схему 2, чтобы сравнить то, что вы получаете, с тем, что вы должны получить в каждой точке.

«Наука» стоит за усилителями с конденсаторной связью

Усилитель мощности с конденсаторной связью потребляет ток только во время положительных полупериодов. Когда усилитель с конденсаторной связью включен, выходной конденсатор заряжается до половины напряжения питания, и большинство из них при включении издают легкий «хлопок». Выходной ток слегка заряжает и разряжает конденсатор, но напряжение на конденсаторе не сильно меняется на высоких частотах. Переменная составляющая тока конденсатора представляет собой ток в нагрузке.

На низких частотах напряжение на конденсаторе больше, так как его реактивное сопротивление увеличивается с понижением частоты. С предлагаемым выходным конденсатором 1000 мкФ выходной сигнал снижается на 3 дБ при частотах менее 20 Гц с нагрузкой 8 Ом. При частоте 20 Гц напряжение на конденсаторе и нагрузке одинаковое, равное 0,7 от приложенного напряжения перед конденсатором. Нет заметной разницы в токе, обеспечиваемом верхним и нижним транзисторами, потому что они оба должны обеспечивать одинаковый пиковый ток в нагрузке. Неважно, исходит ли этот ток от источника питания или от выходного конденсатора, нагрузка «не видит» разницы. Тот же принцип применим ко всем схемам с емкостной связью, включая однотактные транзисторные схемы.

Рассмотрим описанный здесь усилитель с пиковым входным напряжением 800 мВ. Усилитель имеет коэффициент усиления 12, поэтому входное напряжение 800 мВ (пиковое) дает пиковое выходное напряжение 9,6 В. Когда он положительный, усилитель обеспечивает пиковое значение ±1,2 А на нагрузку (9,6 В и 8 Ом). Ток питания также составляет 1,2 А в пиковом режиме или в среднем 386 мА.

Если мы посчитаем входную мощность:

( _{среднее значение} V × I ),

то получим входную мощность 9,24 Вт. Выходная мощность составляет 5,76 Вт, что дает КПД 62%, чего мы ожидаем от усилителя класса AB. Ток, обеспечиваемый верхним и нижним выходными транзисторами, почти идентичен. Заряд на выходном конденсаторе имеет чистое нулевое изменение, но пропускает полный переменный ток нагрузки. Как отмечалось выше, это относится и к усилителям слабого сигнала с однополярным питанием, и не имеет значения, используют ли они транзисторы, JFET или вакуумные лампы.

Выводы

Это необычный проект не только потому, что это маломощный усилитель, но и потому, что он разработан специально для того, чтобы позволить как можно больше экспериментов. Рекомендуемое напряжение питания составляет всего 24 В, это означает, что вы получите выходную мощность чуть менее 6 Вт. Но несмотря на низкую выходную мощность, вы можете быть удивлены тем, насколько громким он может быть с высоко чувствительным громкоговорителем или АС.

Project 217, июль 2021, Род Эллиотт