Требования к монтажу.
Низкий коэффициент гармоник усилителя накладывает определенные требования на монтаж внешних цепей. Для уменьшения наводок от магнитных полей, возникающих в монтажных проводах при протекании по ним электрического тока, провода, соединяющие выводы транзисторов выходного каскада с печатной платой, необходимо свить на всем протяжении, причем их длина не должна быть более 15 см, а сечение – не менее 1 мм2, лучше 1,5мм2. Провода питания от конденсаторов фильтра выпрямителя до самой печатной платы также должны быть свиты. Длина этих проводов - не более 20 см, сечение - не менее 1 мм2, лучше 1,5мм2 (от этого зависит преобладание более низкочастотных составляющих в звуке). Провода питания нужно припаять к соответствующим контактам 3, 12 печатной платы, а общий, провод - сначала к шасси усилителя (в непосредственной близости от контакта 7 печатной платы), а затем (от точки пайки) - к этому контакту. Провода, идущие от вторичных обмоток трансформатора питания к выпрямителю и от выпрямителя к конденсаторам фильтра, тоже должны быть по возможности более короткими и обязательно свитыми по всей длине. Скрученными проводами соединяют и выход усилителя с разъемом для подключения громкоговорителя. При этом общий провод соединяют с шасси усилителя в той же точке, что и общий провод питания. Рекомендуемый шаг скрутки проводов - не более 40 мм.
Сигнал следует подавать на вход усилителя через экранированный провод с наружной изоляцией, причем экранирующую оплетку необходимо надежно припаять сначала к шасси (в непосредственной близости от контакта I печатной платы), а затем и к самому контакту 1. Для уменьшения высокочастотных помех, наводимых на каскады предварительного усиления, шасси усилителя рекомендуется изготавливать из немагнитного материала с хорошей электропроводностью (алюминий, латунь и т. п.), а трансформатор питания разместить по возможности дальше от каскадов предварительного усиления или же отделить экраном. Налаживание начинают (при отключенной нагрузке) с установки (подстроечным резистором R16) тока покоя транзисторов VT13, VT14 в пределах 150...250 мА. После прогрева в течение 20...30 мин ток покоя измеряют еще раз и при необходимости, устанавливают в пределах, указанных выше. Затем подстроечным резистором R4 добиваются отсутствия постоянного напряжения на выходе усилителя (допустимое его значение не более ±10 мВ). После этого подключают к выходу усилителя эквивалент нагрузки, подают на выход синусоидальный сигнал частотой 20 кГц и напряжением 0,6 В и на экране осциллографа наблюдают выходное напряжение усилителя. Оно должно быть без видимых искажений и характерной для самовозбуждения «размытости». Для повышения вероятности обнаружения этих дефектов усилителя выходной сигнал рекомендуется подавать на вход осциллографа через дифференцирующую цепь с постоянной времени около 0,2 мкс, например, из резистора сопротивлением 200 Ом и конденсатора емкостью 1000 пф (на мой взгляд нет особой необходимости собирать дополнительную ниже приведенную схему для измерений, схема устойчивая, достаточно генератор и осциллограф). При этом необходимо предварительно убедиться в отсутствии искажений формы сигнала самого генератора. Далее увеличивают входной сигнал до тех пор, пока выходное напряжение не начнет ограничиваться. Ограничение должно наступить практически одновременно по обеим полуволнам синусоиды.
Вносимые усилителем искажения оценивают компенсационным методом. Схема соединений измерительных устройств показана на рис. 4. Резисторами R3, R4, R7 компенсируют активные составляющие разбаланса, резисторам R2 - реактивные. Компенсацию производят до получения минимального уровня остаточного сигнала (между точками А и В), наблюдаемого на экране осциллографа. Для повышения точности измерения входной сигнал следует подавать непосредственно на резистор R2 усилителя (при отключенных элементах R1 C1, C2), а выходное напряжение снимать с точки соединения резисторов R31, R32. Цепь R9C4 ослабляет попавшие на выход усилителя высокочастотные внешние наводки и, таким образом, повышает точность измерения. Устройство защиты от перегрузок проверяют следующим образом. При отсутствии сигнала на входе подключают к выходу усилителя нагрузочный резистор сопротивлением 2,45...2,55 Ом и вольтметр переменного тока (класса 1,5) с верхним пределом измерений 20...30 В, устанавливают частоту генератора в пределах 1...2 кГц и плавно повышают его выходное напряжение до тех пор, пока не сработает устройство защиты. Показание вольтметра в момент, непосредственно предшествующий его срабатыванию, должно составлять 14...16 В. В противном случае следует подобрать резистор R26 и повторить испытание. Эту процедуру нужно проводить достаточно быстро, чтобы не перегрелись выходные транзисторы.
В завершение вместо нагрузочного резистора сопротивлением 2,5 Ом подключают эквивалент номинальной нагрузки (4 Ом), подают на вход усилителя номинальное входное напряжение частотой 1 кГц и замыкают накоротко выход усилителя. При этом сразу должно сработать устройство защиты, а после повторного включения питания работоспособность усилителя должна полностью восстановиться. Несколько слов о характере искажений усилителя.
Указанные в технических характеристиках коэффициенты гармоник измерялись в полосе частот до 250 кГц, т. е. учитывалось не менее 10 гармоник даже высшей воспроизводимой усилителем частоты 20 кГц. Выходной каскад усилителя работал при этом в режиме АВ. Вносимые усилителем искажения носили импульсный характер, длительность импульсов лежала в пределах 0,5... 1 мкс, и возникали они в момент переключения транзисторов выходного каскада. Наличие импульсов отражает тот факт, что глубина ООС в усилителе падает с ростом частоты, и самые высокочастотные составляющие продуктов искажений слабо подавляются ООС. Степень подавления этих составляющих зависит, как известно, от быстродействия усилителя. Быстродействие рассматриваемого усилителя (предельная скорость нарастания Snp его выходного напряжения) определяется током покоя Iп каскада на транзисторе VT1 и суммарной емкостью СΣ корректирующего конденсатора С4 и коллекторного перехода транзистора VT3 (Snp=Iп/CΣ). При Iп=1,2 мА и СΣ=60 пФ Sпр= =20 В/мкс (2SC3502E - Скол.пер.=1,2 пф). Для исключения динамических искажений в усилителе, Snp должна быть не менее 3 В/мкс, т. е. рассматриваемый усилитель имеет, как минимум, пятикратный запас по быстродействию. Поэтому он способен обеспечить на частоте 100 кГц мощность в нагрузке лишь на 3 дБ меньше номинальной. В тех случаях, когда допустимо некоторое увеличение коэффициента гармоник, выходной каскад усилителя можно перевести в режим В (с нулевым током покоя выходных транзисторов). Для этого между базами холодных транзисторов VT13, VT14 необходимо (резистором R16) установить напряжение 0,8...0,9 В. Искажения типа «ступенька» при этом будут отсутствовать, так как в переходной зоне, когда выходные транзисторы закрыты, ток в нагрузке усилителя обеспечивается предоконечным каскадом. Наибольший коэффициент гармоник (0,1 %) будет в этом случае на частоте 20 кГц при выходной мощности около 0,25 Вт. На средних частотах звукового диапазона и при больших выходных мощностях он снизится до 0,002... 0,02 % (измерения продуктов искажений усилителя проводились в полосе частот 0...2 МГц). Анализ спектрального состава продуктов искажений, вносимых усилителем, показал, что наиболее мощные составляющие приходятся на область частот 100...2000 кГц, т. е. лежат за пределами звукового диапазона. Мощность компонентов, попадающих в полосу звуковых частот, очень мала по сравнению с полной мощностью продуктов искажений и составляет примерно одну тысячную ее часть. Поэтому подобные искажения можно рассматривать как высокочастотную помеху, не воспринимаемую на слух, а значит, и не влияющую на качество звучания несмотря на то, что объективно измеренный (в широкой полосе частот) коэффициент гармоник усилителя может быть довольно большим. Видимо, имеет смысл практически исследовать степень заметности таких искажений на слух и, если они не будут оказывать заметного влияния на качество звучания, можно поставить вопрос о нормировании коэффициента гармоник высококачественных усилителей мощности ЗЧ (естественно, на достаточно малом уровне) с учетом только тех составляющих, которые попадают в полосу частот 20 - 20 000 Гц. Интересно, что измеренный таким способом (в полосе частот 5...20 000 Гц) коэффициент гармоник рассматриваемого усилителя (в режиме В) не превышал 0,003 % в диапазоне частот 20...20 000 Гц и выходных мощностей 2...70 Вт, что подтверждает сказанное выше о спектральном составе продуктов искажений. Измеренный этим же способом коэффициент гармоник усилителя, выходной каскад которого работает в режиме АВ, не превышает 0,002 % в тех же диапазонах частот и выходных мощностей, что говорит о высокой эффективности ООС в полосе звуковых частот. При мощности менее 2 Вт продукты искажений столь малы, что маскируются выходными шумами усилителя, поэтому измерение коэффициента гармоник становится практически невозможным. Радио № 11-12 1984г.
Возвращаясь к напечатанному: Радио № 10 1985г.
Блок питания для усилителя:
Конструкции блока питании зависит оттого, с каким усилителем он будет работать. Схема блока питания для усилителя, выходная мощность которого при сопротивлении нагрузки 4 Ом составляет 70 Вт, приведена на рисунке.
Для питания одноканального усилителя той же мощности при том же сопротивлении нагрузки или двухканального усилителя мощностью 2X35 Вт при 8-омной нагрузке подойдет блок питания с одним трансформатором. Первичная обмотка его включается так же, как и у трансформатора Т1. Две вторичные обмотки соединяются последовательно. Выводы от крайних точек получившейся обмотки подключают к выпрямителю, а среднюю точку - к точке соединения конденсаторов С1 и С2. Конденсаторы СЗ, С4 в этом случае следует исключить. Предохранители FU1, FU2 должны быть рассчитаны на максимальный ток 3 A, a FU3—FU6 — на 4 А. Для питания одноканального усилителя с выходной мощностью 70 Вт нужен трансформатор габаритной мощности 180... 200 Вт, а для стереофонического усилителя мощностью 2X70 Вт - 350...400 Вт. Вторичная обмотка состоит из двух частей, каждая из которых рассчитана на напряжение 26...27 В (в режиме холостого хода) и ток 3,5...4 А - для одноканального и 7...8 А - для стереофонического усилителя.
В качестве трансформаторов питания Т1, Т2 подойдут ТС-180, ТС-200, ТС-200К, которые применяются в телевизорах черно-белого изображения, а также тороидальные трансформаторы. Напряжение 220 В подается на выводы 1 и 1' первичных обмоток, а выводы 2 и 2' следует соединить между собой. Вторичные обмотки потребуется перемотать на отдельных каркасах. При использовании трансформатора ТС-200 или ТС-200К каждая из вторичных обмоток содержит по 84 витка провода ПЭВ-2 1,6мм, а для трансформатора ТС-180 - по 90 витков провода ПЭВ-2 1,55мм. Следует подчеркнуть, что параллельно соединенные вторичные обмотки трансформаторов Т1, Т2 должны содержать строго одинаковое число витков, иначе трансформатор может выйти из строя. В блоке питания можно применить также трансформатор ТПП321. В этом случае следует задействовать только часть вторичной обмотки между выводами 11 и 14 (если соединить 12 и 13) и 17 и 20 (если соединить 18 и 19).
(Иначе говоря, опять же желателен оптимально трансформатор с габаритной мощностью 250 Вт с двумя вторичными обмотками 2х27 В сечением около 1,5мм2).
При самостоятельном изготовлении трансформатора его можно рассчитать по методике, описанной в журнале «Радио», 1980, № 11, с. 62.