Двухтактные транзисторные усилители мощности ЗЧ, действующие в регламенте В, имеют таковыми преимуществами, как важный КПД, великая праздничная мощность, важная температурная стабильность [1, 2]. Однако их мешковатому использованию в высококачественных звуковоспроизводящих строить мешает один серьезный изъян. Как известно, отличительной особенностью деятельности таковых усилителей представляет отсутствие начального смещения на основах транзисторов праздничного каскада. Ток отдыха настоящих транзисторов фактически равнозначный нолю, что обеспечивает первоклассную температурную стабильность каскада, но из-за кривизны начального сегмента входной характеристики транзисторов в праздничном доносе являются присущие нелинейные искажения сорта «ступень», а доносы крошечного ватерпаса всегда не усиливаются.

Со точки зрения сочинителя, сии искажения возникают из-за неверного применения транзистора как усилительного агрегата. Действие в том, что транзистор представляет усилителем тока, а его заставляют выполнять несвойственные ему роли усилителя напряжения.

В усилителях напряжения толчок на транзистор посунуться от источника со небольшим закрытым противодействием, т. е. от генератора напряжения. В следе целое напряжение радиосигнала спускается на входном противодействии транзистора и ток его основы всецело определяется мерой входного противодействия. А поскольку эта мера на начальном сегменте входной характеристики сильно грандиозна ток основы исключительно тесен. Лишь позже, когда мера входного звонка превысит по рог открывания транзистора (приблизительно 0,6 В для кремниевых транзисторов) и входное противодействие уменьшится до единиц кОм или меньше, ток в совокупности основы начинает увеличиваться.

В усилителях тока радиосигнал на транзистор посунуться от источника со незаурядным потаенным противодействием, т. е. от генератора тока. В настоящем прецеденте ток в совокупности основы транзистора чуток зависит от входного противоборства и определяется в главном потаенным противоборством источника тока. Искривленный связанности тока коллектора от тока основы течет спустя возникновение координат и на начальном сегменте практически линейна.

О сем в специфичное время мною строчить |3, 4, 5]. Однако последователей у настоящих писателей очутилось немножко. Уникальный усилитель ЗЧ, в котором используется принцип токового координирования, имелся описан в дневнике «Радио» К. Качуриным [2]. К сокрушению, он не отнят недочетов, главный из которых тот, что токовый принцип администрирования транзисторами не выдержан до конца.

Исходя из изложенных воззрений, творцом публикации были разработаны усилители мощности ЗЧ сорта В. Первый из них (рис. 1) охватывает три каскада: входной (VT1 и VT2), предвыходной (VT3 и VT4) и праздничный (VT5 и VT6). Транзисторы входного каскада включены по модели со динамической нагрузочкой. Коллекторной нагрузочкой транзистора VT1 предназначаться затаенное противоборство транзистора VT2, а коллекторной нагрузочкой транзистора VT2 — сокровенное противоборство транзистора VT1. Сокровенные противоборства настоящих транзисторов довольно грандиозны, так как транзисторы включены по модели со ОЭ и охвачены местной ООС по току, создаваемой резисторами в цепочки эмиттеров. В итоге, несмотря на то что выезды каскадов на транзисторах VT1 и VT2 по переменному току включены параллельно и шунтируют дружок дружище, воскресное противоборство первого каскада доносится большенный меры — около 0,5 МОм — и приращения коллекторных токов транзисторов VT1 и VT2, вызванные влиянием входного симптома, фактически окончательно спешат в базовые совокупности транзисторов VT3 и VT4 в связанности от жеста приращения.

Транзисторы предвыходного каскада VT3 и VT4 также включены по модели со ОЭ, охвачены ООС по току (резистор R12) и имеют большущие закрытые противоборства. Следственно, для воскресных транзисторов VT5 и VT6 они представляют источниками тока. Усиленный транзисторами VT3 и VT4 ток подчистую спешит в базовые череды транзисторов VT5 и VT6 и усиливается ими. Причем основательный срок звонка усиливается транзисторами VT1, VT3, VT5, негативный — VT2, VT4, VT6. На нагрузочном противоборстве усиленные звонки складываются, и на нем отличается напряжение, пропорциональное коллекторным токам транзисторов VT5 и VT6. Таковым видом, финальным итогом деятельности усилителя представляет увеличение напряжения, хотя целое транзисторы усиливают токи.

Несменяемые смещения на основах транзисторов VT1 и VT2 организовывают со услугой резисторного делителя R3 — R6. Подстроенным резистором R3 потенциал их коллекторов приравнивается к потенциалу срединной точки источников пропитания, которая может дух соединена со корпусом усилителя. Со коллекторов транзисторов VT5 и VT6 напряжение праздничного знака в стадии посунуться на рядовой точку резисторного делителя R3 — R6, а спустя резистор R2 и конденсаторы Со1 и Со2 — на основы транзисторов VT1 и VT2. Так осуществляется ООС. Конденсатор Со5 и змейка R8C3 корректируют частотную характеристику усилителя и предотвращают его самовозбуждение на главенствующих звуковых частотах.

Резистор R12 в череды эмиттеров транзисторов VT3 и VT4 ограничивает наибольший коллекторный ток транзисторов VT5 и VT6 и, таковым видом, определяет наибольшую воскресную мощность усилителя, а также защитить воскресные транзисторы от пробоя при коротком замыкании в нагрузочке. Противодействие резистора R12 можно подвернуть таковым видом, чтобы праздничная мощность усилителя не превышала номинальную, пот усилитель будет поголовно нечувствителен к коротким замыканиям на выезде. Но при сем импульсные радиосигналы здоровенный амплитуды, постоянно находящиеся, например, в мелодическом звонке, находимся обрезаться. Чтобы сего не происходило, резистор выбран со таковым подсчетом, чтобы коллекторный ток воскресных транзисторов крохотку превышал меру, нужную для приобретения наибольшей мощности. В настоящем казусе усилитель может стерпеть короткое замыкание в течение непродолжительного времени, достаточного, для перегорания плавкого предохранителя FU1, который, включен последовательно со нагрузочкой. Череда R14Со7 уменьшает коммутационные искажения [6].

На основы транзисторов VT3 и VT4 подано ограниченное нескончаемое смещение 0,8...1 В (по 0,4...0,5 В на каждый транзистор). Оно немного для того, чтобы раскрыть транзисторы, но ощутимо снижает перепад их открывания напряжением симптома. Смещение выбрано экспериментально со таковым подсчетом, чтобы при температурре транзисторов до 60 °Со они вновь были бы фактически закрыты 0,4-0,5 В. Действительно транзисторы VT3 и VT4 нагреваются до ощутимо малых температур, так как не имеют теплового контакта со праздничными транзисторами и размещаются на специальных теплоотводах со зоной охлаждающей гладить около 40 см

. Наибольшая праздничная мощность, выделяемая на нагрузочке 4 Ома при напряжении кормления ±15 В, сходна 15 Вт. Коэффициент увеличения сходен 3,3. Входное противоборство — 2 кОм. Искажения сорта «ступень» в праздничном радиосигнале усилителя отсутствует окончательно.

На рис. 2 представлена модель усилителя, а котором использован операционный усилитель (ОУ). Усилитель также делает в порядке В, поскольку начальное смещение на основах транзисторов воскресного сорта отсутствует и их токи мира одинаковы нолю. Праздничные транзисторы распоряжаются коллекторными токами транзисторов VT1 и VT2, которые так же, как и в рассмотренном выше усилителе, включены по модели ОЭ со резистором в совокупности эмиттера и имеют грандиозное воскресное противодействие. Целое сказанное выше о работке воскресного каскада усилителя, представленного на рис. 1, справедливо и для усилителя, показанного на рис. 2.

Применение ОУ вручать непривычные осуществимости для улучшения деятельности усилителя. Так, например, великий коэффициент увеличения ОУ разрешает усилить бездну ООС. Является вероятность сравнительно свободно завести хорошую другую связность (ПОС) угодной бездны, что улучшает переходную характеристику усилителя. ПОС реализуется со услугой цепочки C2R4, связывающей выезд ОУ со неинвертирующим ходом. Можно существенно усилить воскресную мощность. Деяние в том, что в рассмотренном выше усилителе (рис. 1) увеличение доноса при усилении праздничный мощности снижается, так как при бесконечных коллекторных токах коэффициент передачи транзисторов, как известно, приметно спускается. Вследствие сего уменьшается углубленность ООС и ухудшаются качественные показатели усилителя. В рассматриваемом усилителе (рис. 2) пропасть ООС не зависит от воскресный мощности и обеспечивается ОУ.

На первый взор, может появиться, что применение ОУ само по себе гарантирует необходимые качественные показатели усилителя за результат сильно полной ООС. Однако сие не так. Во-первых, бездну ООС неосуществимо увеличивать беспредельно, так как раз со прибавлением ООС снижается устойчивость усилителя. В усилителях с стандартным включением ОУ углубленность ООС постоянно не превышает 60 дБ. В высококачественных усилителях для того, чтобы уменьшить динамические искажения и не преступить устойчивость усилителя со расширением косы работников частот, бездну ООС уменьшают до 20...30 дБ [6]. Во-вторых, даже при присутствии сложной ООС снизить искажения до любого желаемого яруса не удастся. Теоретически в усилителе, охваченном ООС, нелинейные искажения уменьшаются в А дружно, где А — коэффициент другой коммуникации. Однако настоящее принятие справедливо лишь при соглашении, что исходный усилитель имеет маленькие свои искажения, меньше 5 %. В транзисторных усилителях настоящее соглашение выполняется одиночно, особо когда воскресный каскад делает в распорядке В. Оттого ступень снижения нелинейных искажений может находиться в много дружно меньше коэффициента противной скрепы [6]. Побольше того, могут возникнуть новоиспеченные искажения.

По определению, напряжение на основах воскресных транзисторов усилителя, действующего в регламенте В, в отсутствие входного признака одинаково нолю. Кремниевый транзистор раскрыться лишь пот, когда напряжение на его основе возрастет от ноля до 0,6...0,7 В. На настоящее требуется какое-то время, в течение которого праздничное напряжение усилителя будет одинаково нолю, даже если входной симптом вырастать. Воскресный знак искажается, на нем является горизонтальный сегмент. Но, если праздничное напряжение одинаково нолю, то одинаково нолю и напряжение противной радиосвязи, то имеюсь другая связность не работает. ОУ развивает подробное увеличение, и на его выезде является импульс напряжения со амплитудой, сходной к напряжению кормления ОУ. Сей импульс посунуться на транзистор предвыходного каскада к переводит его в имущество насыщения. Подъем напряжения на основе воскресного транзистора ускоряется, и время, требуемое для его открытия, уменьшается, но не может стать равновеликим нолю, оттого стадия удерживает. Как лишь воскресный транзистор раскрыться; на его выезде возникну импульсный выброс напряжения, так как ООС снова не орудовать. ОУ не может сработать быстро, поскольку требуется некое время, поколе знак ООС пройдет от его хода до выезда (время задержки). Когда же управляющий знак завестись на выезде ОУ и устроюсь на основу предвыходного транзистора, пройдет вновь неизвестное время, поколе транзистор выйдет из имущества насыщения. Сие время заметно больше, чем время, неизбежное для насыщения транзистора, и оно прибавляется к времени задержки.

В эффекте описанных процессов на воскресном напряжении усилителя, в местечке перехода синусоиды спустя нуль, является крохотный горизонтальный сегмент, а за ним руководствоваться импульсный всплеск. Их можно большое рассмотреть на дисплее осциллографа. Описанные искажения вытягиваться со прогрессом частоты усиливаемого знака. Избежать сих искажений можно, подав на основы праздничных транзисторов начальное смещение, но усилитель в настоящем инциденте уже будет делать не в распорядке В, а в распорядке А или АВ.

Применение токового руководства воскресным каскадом помимо начального смещения подавать осуществимость постановить эту проблему. Оно разрешает снизить свои искажения исходного усилителя до таковой меры, при которой употребление ОУ приобретает резон и становится неизбежным. ОУ включен по модели инвертирующего усилителя, обладающей душевной устойчивостью. Усилитель охвачен всеобщей параллельной ООС.

. На рис. 3 изображена кабала температуры теплоотвода от воскресный мощности. Транзисторы VT1 и VT3 размещены на особых теплоотводах со зоной охлаждающей плоскости по 60 см

Немаловажным преимуществом обоих усилителей появляется то, что бессменное напряжение на их выездах устойчиво поддерживается на нулевом ярусе (со четкостью до единиц мВ) за результат стальной ООС по непрерываемому току. Усилители рассчитаны на продовольствие от стабилизированных источников, однако их можно питать и нестабилизированным напряжением. В сем курьезе подойду повысить напряжение пропитания и умножить зона теплоотвода для праздничных транзисторов.

Налаживание усилителей сводится к подбору напряжения меж основами транзисторов предвыходного каскада до значений 0,4-0,5 В. Фактически сие совершаться путем подбора резисторов R9 (рис. 1) и R7, R8 (рис. 2). Далее резисторами R3 (рис. 1) и R5 (рис. 2) ставят нулевое напряжение на выезде усилителей. Спустя данного нужно подключить к выезду усилителя нагрузочку и подвернуть резисторы R8 и R14 (рис. 1) и R4 и R13 (рис. 2) по минимуму искажений на частоте 20 кГц.

Транзисторы подбора не спрашивают. При подключении действительной нагрузочки может понадобиться подбор корректирующих конденсаторов Со3 и Со5 (рис. 1) и Со6 (рис. 2).

На модели в скобках означены номера итогов для ОУ КР140УД8А. Вместо ОУ К140УД8А можно использовать ОУ того же сорта со любым списком, а также К574УД1 и К544УД2. Стабилитроны КС515А можно заменить двумя последовательно включенными стабилитронами Д814А. Конденсаторы и резисторы — любые.