Наконец-то собрал я этот усилитель…
Собранный из исправных деталей усилитель заработал сразу. Только ток покоя выставить. А можно и не выставлять – как говорилось, и так работает нормально. Ступеньку я не смог увидеть даже при очень малых уровнях сигнала.
Дальнейшее описание - по приаттаченной схеме:
http://dwd.land.ru/Raznoe/%d3%cc%c7%d7% ... Shema.djvuПервое подключение производилось к лабораторному БП с максимальным напряжением 2х17,5В/2х0.5А.
Режимы в норме. Кроме больших напряжений, естественно. А все низковольтные режимы, такие как на транзисторах VT1-VT4,VT7,VT8,VT13, затворы полевиков – не должны зависеть от напряжения питания, по этому их можно выставлять-проверять при запитке от низковольтного лабораторного БП.
Кстати, усилитель сохраняет работоспособность (и режимы) при напряжении питания 2х10В. Правда амплитуда выходного напряжения при этом не превышает 5В. Меняется только постоянный ток смещения полевых транзисторов.
А так как резисторы параметрического стабилизатора 2х18В R29-R32 не менялись, то напряжение питания ОУ интегратора и входных каскадов усилителя VT1-VT4 падало до 3В. Но на работоспособности это не сказывалось благодаря стабилизаторам тока VT1 и VT2, которые и задают все режимы.
В общем, реально измеренные режимы по постоянному току почти не отличаются от полученных при моделировании и их можно было не трогать. Но для сравнения с результатами моделирования я специально подогнал токи транзисторов VT1 и VT2 к 1мА, так как в реале пороговое напряжение этих полевиков оказалось равным 1.6В, по этому пришлось увеличить сопротивление резисторов R3,R6 до 1.5КОм.
Токи резисторов R9,R12 почему-то сильно отличаются от результатов моделирования – 1.1мА и 1.17мА. Почему – не разбирался пока, так как это не критично. Скорее всего из-за не полных моделей элементов. При моделировании токи резисторов R9,R12 были равны 0,52мА и 1,86мА соответсвенно. А в реале выставилось что-то среднее (0,52мА+1,86мА)/2=1,19.
А вот дальше пошло полное совпадение: R15,R19 – по 4.7мА и VT14,VT15 – по 11мА как при моделировании, так и в реале.
Выходное напряжение смещения оказалось выше – аж 1мВ против ожидаемых сотен мкВ. Ну да не критично. Напряжение на выходе ОУ интегратора DA1 было 4мВ. Это говорит о приличной исходной симметричности усилителя и использованных элементов, по этому балансировку я не проводил.
При желании можно либо поиграть величиной резистора R28 интегратора, либо выставить ноль на выходе стандартной цепочкой из подстроечного резистора на специальных выводах ОУ интегратора.
При напряжении питания 2х17,5В и сопротивлении нагрузки 10Ом амплитуда выходного напряжения была 10В, что соответствует выходной мощности 5Вт. Транзисторы не были установлены на радиаторы, но грелись не очень сильно.
После установки тока покоя на уровне 20мА усилитель был запитан от более мощного лабораторного БП (2х40В/2х10А).
При напряжении питания 2х20В режимы в норме, при 2х30В тоже. Правда почему-то греться всё стало… Становлюсь осциллографом на выход и вижу синус амплитудой 20В. Покрутил ещё ручку выхода генератора до получения ограничения синуса. Вдруг задымил усилитель, обуглился измерительный резистор по питанию (2Ом, 0.25Вт) и отпаялся... Выключил всё и смотрю, что случилось.
Оказалось, что я после проверки усилителя под нагрузкой, при смене БП и увеличения напряжения питания, забыл отключить нагрузку. И не только нагрузку, но и сигнал с генератора. Последнее значение выходного напряжения было 20В на нагрузке 10Ом, что даёт выходную мощность 20Вт. Но так как усилитель по прежнему был без радиатора, то не выдержал один из выходных полевиков – IRF5210 приказал долго жить. Пробой перехода затвор-сток.
После замены транзистора усилитель заработал снова. Ток покоя даже менять не пришлось, так как он не изменился.
Дальнейшие испытания – с понедельника только…
Коэффициент усиления моего варианта довольно низкий – 4. Мне так нужно.
А вообще коэффициент усиления выставляется по формуле:
k=(R13/R10+1)/(R1/R2+1)=(300/75+1)/(2.2K/10K+1)=4.1
Причём менять нужно только резисторы R13,R14, так как R10,R11 влияют ещё и на режимы по постоянному току, их сопротивление учтено раньше и менять их не стоит. Без необходимости.
При низкоомных резисторах R10,R11,R13,R14 через них протекает приличный ток, по этому они должны быть мощными. Но при больших коэффициентах усиления ток будет меньше, сопротивления R13,R14 большими, а рассеиваемая мощность меньше. В любом случае нужно подсчитать. В предыдущих постах я уже рассказывал, как это всё считается…
Ранее я говорил, что конденсаторы С5,С6 не нужны, если только рабочие частоты усилителя не достигают сотен КГц. Но если поставить в звуковой усилитель, то хуже не будет. О значениях ёмкостей я уже рассказывал в прошлых постах.
Что касается конденсатора С13, то, как оказалось, он влияет на скоростные характеристики усилителя, по этому так же желателен. Правда видно это только при испытании меандром. Значение ёмкости более 10мкФ как-то слабо влияет, по этому большой конденсатор я не ставил. Хотя у Лозицкого этот конденсатор имеет ёмкость 1000мкФ.
Резисторы R22-R25 технологические. Их наличие помогает измерять токи транзисторов VT14-VT17 без разрыва цепи – косвенно, по падению напряжения.
Блокировочные конденсаторы С7,С8 керамические, ёмкостью 2,2мкФ на 50В, типоразмера 0805. По 5 штук на плечо – итого по 2,2мкФ*5=11мкФ.
Сделано это с целью проверить такую особенность усилителя, как нечувствительность к пульсациям напряжения питания. Нормально. Главное, что бы просадки напряжения питания превышали амплитуду выходного напряжения более, чем на 5-6В.
Естественно, чем больше эти ёмкости, тем лучше. По этому каждый может ставить то, что посчитает нужным.
У меня же есть место на плате для наращивания числа этих конденсаторов. А электролитические алюминиевые я принципиально не ставлю. Только конденсаторы С5,С6,С13 взяты танталовыми.
Конденсаторы ВЧ коррекции С3,С4 изначально были по 20пФ. Но, во первых, такая широкая полоса пропускания мне не нужна (до 15МГц), а во вторых, из-за не идеальности монтажа и разводки цепей входа, выхода и питания, на малых сигналах иногда появлялся подвозбуд на вершинах, особенно заметный при выборах точки подключения общего щупа осциллографа. По этому ёмкости корректирующих конденсаторов были сразу увеличены до 200пФ для ограничении рабочей полосы частот сверху значением 1,5-2МГц. Подвозбуд пропал. Устойчивость усилителя стала лучше. При необходимости можно поставить на входе конденсатор С2, который вместе с резистором R1 будет выполнять роль входного НЧ фильтра.
Транзисторы VT1-VT10 маломощные, в корпусах SOT-23.
VT11,VT12,VT14-VT17 – мощные. Они греются и должны быть установлены на радиатор.
В моём варианте VT11,VT12,VT14,VT15 взяты в копусе TO-126.
Выходные полевики в корпусе ТО-220.
Полевик VT13 хотя и не греется, но должен быть установлен на радиаторе вместе с выходными транзисторами для термостабилизации режима. По этому он тоже взят в корпусе ТО-220 – для упрощения монтажа.
Весь усилитель, вплоть до выходных полевиков, собран на одной печатной плате размером 95х60мм.
С одной стороны расположены все маломощные детали. А с другой – все мощные транзисторы VT11-VT17. Эти транзисторы впаяны так же в плату, но так, что бы потом с помощью этой платы оказались бы прижаты к радиатору.
Скан-фото платы с обоих сторон приаттачено в отдельном файле.
Транзисторы в корпусе ТО-126 чуть тоньше, чем в корпусах ТО-220, по этому под них подложены кусочки текстолита для выравнивания всех транзисторов по высоте.
Печатку в формате Sprint-Layout 50 выкладывать или нет?
Будут вопросы – задавайте…
Фото печатной платы:
http://dwd.land.ru/Raznoe/%d3%cc%c7%d7% ... f2%fb.djvu