Усилитель класса АВ с ООС (20 Вт/4 Ом)

Увеличение максимальной выходной мощности усилителя возможно при использовании усилителей, работающих в режиме класса В или АВ. При этом для уменьшения коэффициента гармонических искажений требуются специальные каскады предварительного усиления и инверсии фазы сигнала, а также глубокие отрицательные связи. Описанный ниже усилитель имеет следующие технические характеристики:

 

Диапазон частот: 20 – 60000 Гц

Мощность: 20 Вт

Сопротивление нагрузки: 4 Ом

Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при мощности 16 Вт: 0,5%

Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при мощности 20 Вт: 1%

Напряжение источника питания: 30 В

Потребляемый ток (отсутствие сигнала): 80 мА

Потребляемый ток (максимальная мощность): 1,1 А

Входное сопротивление: 0,5 МОм

 

Оконечный каскад усилителя собран по схеме с дополнительной симметрией на транзисторах Т8-Т11. Начальное смещение на базах транзисторов Т8 и Т10 создается специальным транзисторным стабилизатором (Т4). С помощью переменного резистора R12 устанавливается напряжение смещения, при котором ток покоя коллектора транзисторов Т9 и Т11 равен 50 мА. При таком токе обеспечивается, с одной стороны, малое искажение сигнала при работе с небольшим уровнем громкости, а с другой – достигается экономное питание.

Схема усилителя:

Особенностью усилителя является то, что первый усилительный каскад выполнен по дифференциальной схеме на двух транзисторах Т1 и Т2. На базу транзистора Т1 поступает входной сигнал с гнезда Гн1 через корректирующую цепь R1C1, а на базу транзистора Т2 подается напряжение отрицательной обратной связи по постоянному и переменному току с выхода усилителя. Наличие глубокой отрицательной обратной связи позволяет жестко стабилизировать режимы работы оконечных транзисторов по постоянному току и значительно уменьшить нелинейные искажения сигнала. Предусмотрено устройство защиты транзисторов оконечного каскада от повреждений при случайном коротком замыкании нагрузки.

Следует заметить, что недостатком большинства усилителей по схеме с бестрансформаторным выходом является их повышенная чувствительность к короткому замыканию на выходе. Достаточно даже кратковременного замыкания выходной цепи, чтобы вышли из строя сразу несколько транзисторов. В сложных усилителях обычно применяются специальные быстродействующие предохранители электронного типа. В данном усилителе схема защиты содержит два транзистора Т6 и Т7, резисторы R14-R21. Управляющие напряжения для работы схемы защиты снимаются с низкоомных резисторов R17 и R21, по которым протекают выходные токи транзисторов Т9 и Т11. При нормальной работе, когда ток, потребляемый усилителем, не превышает 1,2 А, постоянного напряжения на резисторах R17 и R21 недостаточно для открывания транзисторов Т6 и Т7, оба они закрыты, поэтому на работу оконечного каскада практически не влияют.

В случае резкого возрастания выходного тока транзисторов Т9, Т11 постоянное напряжение на резисторах R17 и R21 достигает значения, при котором транзисторы Т6 и Т7 открываются и своими коллекторными цепями начинают сильно шунтировать базовые цепи транзисторов Т8 и Т10, уменьшая напряжение переменного и постоянного тока. В результате ток транзисторов Т9 и Т11 уменьшается до допустимого предела и выход из строя транзисторов предотвращается. При восстановлении нормального режима работы усилителя транзисторы Т6 и Т7 автоматически закрываются.

При повторении конструкции можно использовать отечественные транзисторы типа ГТ404В или ГТ404Г (Т1, Т2, Т10), КТ602Б (Т3, Т5, Т8), КТ315 или КТ312 с любым буквенным индексом (Т4), МП112, МП113 (Т6), МП115 или МП116 (Т7), КТ802, КТ803, КТ805, КТ902, КТ903 с любыми буквенными индексами (Т9, Т11). Диод Д1 может быть типа Д226А. Электролитические конденсаторы должны быть на рабочее напряжение 40-50 В. Переменные резисторы R3 и R12 группы А.

Наладить собранный усилитель несложно. Проверяется правильность монтажа и подключения источника питания. Затем включается питание и переменным резистором R12 добиваются того, чтобы коллекторный ток транзистора Т9 был 50 мА. Далее переменным резистором R3 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя было равно 15 В (относительно общего провода). Затем проверяется работоспособность усилителя при подаче на входное гнездо Гн1 сигнала.

Следует заметить, что для достижения наилучших результатов необходимо, чтобы транзисторы Т1, Т2 и Т10 были кремниевые. Поэтому, если имеется возможность использовать кремниевые транзисторы типа КТ361Д, ее следует использовать.

При повторении описанной конструкции необходимо обеспечить транзисторы Т9 и Т11 эффективными теплоотводами на 10-15 Вт рассеиваемой мощности каждый. При использовании электролитических конденсаторов на рабочее напряжение 50 В можно увеличить напряжение питания до 40 В, что даст повышение выходной мощности примерно до 30 Вт. В этом случае напряжение постоянного тока на эмиттере транзистора Т9 должно быть 20 В, а ток покоя транзисторов Т9 и Т11 – мА.