Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Сб ноя 02, 2019 17:35:57
Станислав Вычугжанин,
Санкт-Петербург, 11.2019 г.
Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вниманию радиолюбителей предлагается усилитель мощности ЗЧ с использованием комплементарных составных транзисторов MN2488 и MP1620. Это улучшенный вариант усилителя на транзисторах TIP142 и TIP147 разработанного ранее.
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=42&t=159258
Как и прежде, основой схемы является опубликованный в журнале «РАДИО» 12, 1986г. усилитель А. Мельниченко. Его особенностью является применение каскада усиления с Общей Базой (ОБ), что в усилителях ЗЧ встречается довольно редко. По мнению радиолюбителей, которые его повторили, он не был лишен недостатков.
Анализ многочисленных схем УМЗЧ показывает, что основной причиной нелинейных искажений является неоптимальное согласование каскадов усиления. Многие конструкторы отмечают, что если предыдущий каскад имеет минимальное выходное сопротивление, а последующий максимально возможное входное, то искажения минимизируются. В данном усилителе, основной причиной заметных искажений является перегруженность операционного усилителя последующим каскадом ОБ. В результате присутствует сильная зависимость параметров УМЗЧ от типа примененного ОУ.
Устранить этот недостаток удалось добавлением транзисторов VT1, VT2 в включенных по схеме с общим коллектором (ОК), иначе - эмиттерных повторителей, на вход предвыходного каскада.
При этом количество каскадов усиления не увеличилось, т.к. указанные транзисторы включены каскодом с транзисторами VT3, VT4 работающими в режиме ОБ. Это улучшило согласование ОУ со следующим каскадом, значительно снизив при этом искажения.
Доказательством положительного эффекта явилось то, что в модифицированной схеме стали нормально работать фальшивые, с перетертой маркировкой ОУ TL071, купленные на Алиэкспресс. В предыдущей схеме запустить их не удалось. В споре с продавцом удалось доказать, что их параметры не соответствуют норме и, в конечном итоге, не возражая мне вернули деньги.
Следующим отличием является отказ от применения в схеме управляемого стабилитрона TL431. Как оказалось, крутизна температурной характеристики терморезистора настолько высока, что ее надо ослаблять, во избежание перерегулирования. Даже без применения активного элемента крутизна терморезистора избыточна.
Теперь, почему я применил указанные выходные транзисторы? Случайно наткнулся на них на Алиэкспрессе, когда искал какую-нибудь замену этим TIP-ам. Тут продавцы совсем обнаглели. То кристаллы уменьшены в несколько раз, а то и напряжения рабочие – некоторые экземпляры разлеталитсь при первом включении. А вот у MN2488 и MP1620 - мало того, что предельная частота больше 50 МГц, так и токи без проблем держат. При налаживании схемы аварийных ситуаций было много: и у блока питания защита срабатывала и предохранители сгорали, но ни один транзистор не вышел из строя. Даже интересно, какого размера там кристалл - жалко ради любопытства ломать исправный. Но что особенно впечатлило, так это то, что они фирменные (правда, не новые), а цена меньше 30 р. за штуку. Хотя на фото выглядят новыми, но на самом деле ножки переварены и залужены не очень аккуратно.
Существует мнение, что применение в выходном каскаде транзисторов в режиме ОЭ имеет много недостатков, но, по моему мнению, они преувеличены, а одним из достоинств является очень хорошее использование питающего напряжения. В схемах выходных каскадов построенных на эмиттерных повторителях такое возможно только с дополнительными источниками питания предварительных усилителей. Данная доработка позволила снизить КНИ до приемлемого уровня уже при токе покоя 20-30мА. Увеличение тока покоя приведет к дальнейшему снижению КНИ, но это уже малозаметно.
На фотографиях представлены: вид макета описанного усилителя и осциллограммы работы в основных режимах на нагрузку 8 Ом. В качестве охладителя использован стандартный алюминиевый радиатор для сокета 478 процессора Интел. Печатная плата на фотографиях не в окончательном варианте, но полностью функциональная. Вариант усилителя не окончательный. Это макетный образец для дальнейшей доработки. В качестве источников питания применены широко распространенные ИБП китайского производства 24В, но перестроенные на 30В. Спорный вопрос – целесообразность использования ИБП в УНЧ. В данном случае никаких побочных эффектов не обнаружено. Вентилятор запитан от преобразователя на ИМС 34063 (использован адаптер в прикуриватель автомобиля). Напряжение питания меньше 12В можно настроить по вкусу. В перспективе планируется применить термодатчик.
Транзисторы предвыходного каскада выбирались по критерию достаточных частотных свойств, коэффициента усиления и приемлемой цены. Можно отметить, что и другие, более распространенные транзисторы, работают не хуже. Светодиоды красного и синего свечения предназначены для оперативного поиска перегоревшего предохранителя в аварийной ситуации. Теперь о настройке. Чтобы избежать лишних срабатываний защиты, перегорания предохранителей и пробоя переходов делать это желательно в определенной последовательности:
1. Проверить монтаж на соответствие принципиальной схеме.
2. Отключить выходные транзисторы и вынуть из панельки ОУ. Терморезистор должен быть на месте.
3. Поставить перемычку между 6 и 3 выводами панельки.
4. Выкрутить подстроечный резистор R13 в положение минимального сопротивления.
5. Подключить питание и проверить наличие напряжений на интегральных стабилизаторах.
6. Посмотреть напряжения на базовых переходах выходных транзисторов. Оно должно быть меньше 1В и примерно одинаково в каждом плече. Поворачивая подстроечник, установить это напряжение около 1,1В. При нагреве термистора оно должно уменьшаться. Если пределов регулировки не хватает, то подобрать номинал резистора R12. Увеличение номинала приводит к увеличению тока покоя. Отключить питание.
7. Подключить тестер в режиме вольтметра постоянного напряжения 200мВ параллельно одному из эмиттерных резисторов выходного каскада. Присоединить выходные транзисторы. Снять перемычку и установить ОУ. На выход поставить резистор 8-10 Ом достаточной мощности. К нему подключить осциллограф. Подсоединить на вход генератор ЗЧ с установленной синусоидальной частотой 1кГц. Выходное напряжение на минимуме.
8. Наблюдая за вольтметром, кратковременно подать питание на усилитель. Тестер не должен зашкаливать, а показывать несколько милливольт на эмиттерном резисторе. Если ничто не дернулось включить питание окончательно. Плавно увеличивая сопротивление переменника установить на вольтметре около 10мВ, что соответствует току холостого хода 50мА. Для начала этого хватит, а может и вообще окажется достаточным.
9. Увеличить входное напряжение до появления на выходе напряжения около 1В. Наблюдать на осциллографе чистую синусоиду без ступеньки. Проверить работу на разных частотах и амплитудах.
Затем необходимо проверить зависимость тока покоя выходных транзисторов от температуры охладителя. Для этого надо нагрузить усилитель и дождаться хорошего нагрева (на это время можно отключить вентилятор). Затем снять нагрузку и измерить напряжение на эмиттерном резисторе. Напряжение на нем должно примерно соответствовать току холостого хода в холодном состоянии. Если ток значительно увеличился, то переключить термистор к крайним выводам по схеме, а если значительно уменьшился, то включить последовательно с термистором резистор (около нескольких килоом) и подобрать его номинал.
Более подробная информация на диске https://yadi.sk/d/oHS4qs4sOS5RYg
В файле lay один из самых последних вариантов разводки платы.
Санкт-Петербург, 11.2019 г.
Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вниманию радиолюбителей предлагается усилитель мощности ЗЧ с использованием комплементарных составных транзисторов MN2488 и MP1620. Это улучшенный вариант усилителя на транзисторах TIP142 и TIP147 разработанного ранее.
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=42&t=159258
Как и прежде, основой схемы является опубликованный в журнале «РАДИО» 12, 1986г. усилитель А. Мельниченко. Его особенностью является применение каскада усиления с Общей Базой (ОБ), что в усилителях ЗЧ встречается довольно редко. По мнению радиолюбителей, которые его повторили, он не был лишен недостатков.
Анализ многочисленных схем УМЗЧ показывает, что основной причиной нелинейных искажений является неоптимальное согласование каскадов усиления. Многие конструкторы отмечают, что если предыдущий каскад имеет минимальное выходное сопротивление, а последующий максимально возможное входное, то искажения минимизируются. В данном усилителе, основной причиной заметных искажений является перегруженность операционного усилителя последующим каскадом ОБ. В результате присутствует сильная зависимость параметров УМЗЧ от типа примененного ОУ.
Устранить этот недостаток удалось добавлением транзисторов VT1, VT2 в включенных по схеме с общим коллектором (ОК), иначе - эмиттерных повторителей, на вход предвыходного каскада.
При этом количество каскадов усиления не увеличилось, т.к. указанные транзисторы включены каскодом с транзисторами VT3, VT4 работающими в режиме ОБ. Это улучшило согласование ОУ со следующим каскадом, значительно снизив при этом искажения.
Доказательством положительного эффекта явилось то, что в модифицированной схеме стали нормально работать фальшивые, с перетертой маркировкой ОУ TL071, купленные на Алиэкспресс. В предыдущей схеме запустить их не удалось. В споре с продавцом удалось доказать, что их параметры не соответствуют норме и, в конечном итоге, не возражая мне вернули деньги.
Следующим отличием является отказ от применения в схеме управляемого стабилитрона TL431. Как оказалось, крутизна температурной характеристики терморезистора настолько высока, что ее надо ослаблять, во избежание перерегулирования. Даже без применения активного элемента крутизна терморезистора избыточна.
Теперь, почему я применил указанные выходные транзисторы? Случайно наткнулся на них на Алиэкспрессе, когда искал какую-нибудь замену этим TIP-ам. Тут продавцы совсем обнаглели. То кристаллы уменьшены в несколько раз, а то и напряжения рабочие – некоторые экземпляры разлеталитсь при первом включении. А вот у MN2488 и MP1620 - мало того, что предельная частота больше 50 МГц, так и токи без проблем держат. При налаживании схемы аварийных ситуаций было много: и у блока питания защита срабатывала и предохранители сгорали, но ни один транзистор не вышел из строя. Даже интересно, какого размера там кристалл - жалко ради любопытства ломать исправный. Но что особенно впечатлило, так это то, что они фирменные (правда, не новые), а цена меньше 30 р. за штуку. Хотя на фото выглядят новыми, но на самом деле ножки переварены и залужены не очень аккуратно.
Существует мнение, что применение в выходном каскаде транзисторов в режиме ОЭ имеет много недостатков, но, по моему мнению, они преувеличены, а одним из достоинств является очень хорошее использование питающего напряжения. В схемах выходных каскадов построенных на эмиттерных повторителях такое возможно только с дополнительными источниками питания предварительных усилителей. Данная доработка позволила снизить КНИ до приемлемого уровня уже при токе покоя 20-30мА. Увеличение тока покоя приведет к дальнейшему снижению КНИ, но это уже малозаметно.
На фотографиях представлены: вид макета описанного усилителя и осциллограммы работы в основных режимах на нагрузку 8 Ом. В качестве охладителя использован стандартный алюминиевый радиатор для сокета 478 процессора Интел. Печатная плата на фотографиях не в окончательном варианте, но полностью функциональная. Вариант усилителя не окончательный. Это макетный образец для дальнейшей доработки. В качестве источников питания применены широко распространенные ИБП китайского производства 24В, но перестроенные на 30В. Спорный вопрос – целесообразность использования ИБП в УНЧ. В данном случае никаких побочных эффектов не обнаружено. Вентилятор запитан от преобразователя на ИМС 34063 (использован адаптер в прикуриватель автомобиля). Напряжение питания меньше 12В можно настроить по вкусу. В перспективе планируется применить термодатчик.
Транзисторы предвыходного каскада выбирались по критерию достаточных частотных свойств, коэффициента усиления и приемлемой цены. Можно отметить, что и другие, более распространенные транзисторы, работают не хуже. Светодиоды красного и синего свечения предназначены для оперативного поиска перегоревшего предохранителя в аварийной ситуации. Теперь о настройке. Чтобы избежать лишних срабатываний защиты, перегорания предохранителей и пробоя переходов делать это желательно в определенной последовательности:
1. Проверить монтаж на соответствие принципиальной схеме.
2. Отключить выходные транзисторы и вынуть из панельки ОУ. Терморезистор должен быть на месте.
3. Поставить перемычку между 6 и 3 выводами панельки.
4. Выкрутить подстроечный резистор R13 в положение минимального сопротивления.
5. Подключить питание и проверить наличие напряжений на интегральных стабилизаторах.
6. Посмотреть напряжения на базовых переходах выходных транзисторов. Оно должно быть меньше 1В и примерно одинаково в каждом плече. Поворачивая подстроечник, установить это напряжение около 1,1В. При нагреве термистора оно должно уменьшаться. Если пределов регулировки не хватает, то подобрать номинал резистора R12. Увеличение номинала приводит к увеличению тока покоя. Отключить питание.
7. Подключить тестер в режиме вольтметра постоянного напряжения 200мВ параллельно одному из эмиттерных резисторов выходного каскада. Присоединить выходные транзисторы. Снять перемычку и установить ОУ. На выход поставить резистор 8-10 Ом достаточной мощности. К нему подключить осциллограф. Подсоединить на вход генератор ЗЧ с установленной синусоидальной частотой 1кГц. Выходное напряжение на минимуме.
8. Наблюдая за вольтметром, кратковременно подать питание на усилитель. Тестер не должен зашкаливать, а показывать несколько милливольт на эмиттерном резисторе. Если ничто не дернулось включить питание окончательно. Плавно увеличивая сопротивление переменника установить на вольтметре около 10мВ, что соответствует току холостого хода 50мА. Для начала этого хватит, а может и вообще окажется достаточным.
9. Увеличить входное напряжение до появления на выходе напряжения около 1В. Наблюдать на осциллографе чистую синусоиду без ступеньки. Проверить работу на разных частотах и амплитудах.
Затем необходимо проверить зависимость тока покоя выходных транзисторов от температуры охладителя. Для этого надо нагрузить усилитель и дождаться хорошего нагрева (на это время можно отключить вентилятор). Затем снять нагрузку и измерить напряжение на эмиттерном резисторе. Напряжение на нем должно примерно соответствовать току холостого хода в холодном состоянии. Если ток значительно увеличился, то переключить термистор к крайним выводам по схеме, а если значительно уменьшился, то включить последовательно с термистором резистор (около нескольких килоом) и подобрать его номинал.
Более подробная информация на диске https://yadi.sk/d/oHS4qs4sOS5RYg
В файле lay один из самых последних вариантов разводки платы.
- Вложения
-
- Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620.GIF
- (53.86 KiB) Скачиваний: 1235
-
- IMG_9972_.JPG
- (119.83 KiB) Скачиваний: 615
-
- Модульный УМЗЧ 9o30 lay.GIF
- (53.88 KiB) Скачиваний: 592
Re: Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вс ноя 03, 2019 07:25:45
Поскольку есть R14 R15, не возникало ли мысли прикрутить туда защиту от сверхтоков?
А транзисторы странные. Они вроде как считаются устаревшими. В том же чип-дипе есть только одна "половина" по... 270 руб
А транзисторы странные. Они вроде как считаются устаревшими. В том же чип-дипе есть только одна "половина" по... 270 руб
Re: Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вс ноя 03, 2019 07:57:16
Пока с новыми мыслями наступила пауза, может быть когда нибудь что нибудь и прикручу. А транзисторы хоть и устаревшие, но работают просто отлично и надежно. Как я уже говорил, на Али стоят гроши. Решил воспользоваться моментом.
Re: Модульный УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вт ноя 26, 2019 19:36:17
Сложа руки не сидел. Выкладываю продолжение.
Станислав Вычугжанин,
Санкт-Петербург, 26.11.2019 г.
Доработка УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вниманию радиолюбителей предлагается доработка УМЗЧ с использованием комплементарных составных транзисторов MN2488, MP1620. Как и прежде, основой схемы является опубликованный в журнале «РАДИО» 12, 1986г. усилитель А. Мельниченко.
Основная доработка состоит в оптимизации принципиальной схемы и разводки печатной платы. Дополнительно произведено исследование влияния на характеристики усилителя применения транзисторов и ОУ различных типов. Было установлено, что влияние элементной базы на характеристики усилителя минимальны. Некоторые типы проверенных транзисторов и ОУ приведены на принципиальной схеме.
Транзисторы VT1 и VT2 работают при напряжениях менее 20 В, поэтому трудно найти такие, которые бы не смогли работать в этом каскаде. Высокий коэффициент усиления желателен. Во втором каскаде коллекторное напряжение транзисторов не превышает 35 В, исходя из этого и следует их выбирать. Рабочая частота современных транзисторов, как правило, больше 100 МГц, этого для УНЧ вполне достаточно. Так что список рекомендованных транзисторов можно смело расширить без ущерба качеству. Все проверенные и примененные транзисторы куплены на Алиэкспресс и, по всей видимости, подделывать их никто не собирался.
Печатная плата также немного доработана и для удобства изготовления и настройки все входные и выходные цепи выведены на разъемы и клеммы. Изготовление производилось при помощи трафарета на кальке и пленочного фоторезиста.
Как выяснилось, выходные транзисторы выпускались и под другим наименованием: 2SB1620 и 2SD2488, но найти их практически невозможно (видно выпущено их было мало).
Заодно поэкспериментировал с различными ОУ отечественного производства, в частности К140УД18 и К140УД8. От второго пришлось отказаться, т.к. с ним постоянная составляющая на выходе достигала сотен милливольт. Может это такая бракованная партия попалась. А затем пришла в голову мысль, а как в этой схеме будет работать самый дешевый и с минимальными характеристиками распространенный ОУ LM358, точнее его половина. Подпаял проводки и вставил в панельку.
Результаты эксперимента подробно представлены на диске:
https://yadi.sk/d/oHS4qs4sOS5RYg
Станислав Вычугжанин,
Санкт-Петербург, 26.11.2019 г.
Доработка УМЗЧ на транзисторах MN2488 и MP1620
Вниманию радиолюбителей предлагается доработка УМЗЧ с использованием комплементарных составных транзисторов MN2488, MP1620. Как и прежде, основой схемы является опубликованный в журнале «РАДИО» 12, 1986г. усилитель А. Мельниченко.
Основная доработка состоит в оптимизации принципиальной схемы и разводки печатной платы. Дополнительно произведено исследование влияния на характеристики усилителя применения транзисторов и ОУ различных типов. Было установлено, что влияние элементной базы на характеристики усилителя минимальны. Некоторые типы проверенных транзисторов и ОУ приведены на принципиальной схеме.
Транзисторы VT1 и VT2 работают при напряжениях менее 20 В, поэтому трудно найти такие, которые бы не смогли работать в этом каскаде. Высокий коэффициент усиления желателен. Во втором каскаде коллекторное напряжение транзисторов не превышает 35 В, исходя из этого и следует их выбирать. Рабочая частота современных транзисторов, как правило, больше 100 МГц, этого для УНЧ вполне достаточно. Так что список рекомендованных транзисторов можно смело расширить без ущерба качеству. Все проверенные и примененные транзисторы куплены на Алиэкспресс и, по всей видимости, подделывать их никто не собирался.
Печатная плата также немного доработана и для удобства изготовления и настройки все входные и выходные цепи выведены на разъемы и клеммы. Изготовление производилось при помощи трафарета на кальке и пленочного фоторезиста.
Как выяснилось, выходные транзисторы выпускались и под другим наименованием: 2SB1620 и 2SD2488, но найти их практически невозможно (видно выпущено их было мало).
Заодно поэкспериментировал с различными ОУ отечественного производства, в частности К140УД18 и К140УД8. От второго пришлось отказаться, т.к. с ним постоянная составляющая на выходе достигала сотен милливольт. Может это такая бракованная партия попалась. А затем пришла в голову мысль, а как в этой схеме будет работать самый дешевый и с минимальными характеристиками распространенный ОУ LM358, точнее его половина. Подпаял проводки и вставил в панельку.
Результаты эксперимента подробно представлены на диске:
https://yadi.sk/d/oHS4qs4sOS5RYg
- Вложения
-
- Унч MN2488 MP1620 9n25 lay_.GIF
- (85.24 KiB) Скачиваний: 506
-
- Унч MN2488 MP1620 9n25.GIF
- (51.15 KiB) Скачиваний: 553
-
- DSCN4924_.JPG
- (171.8 KiB) Скачиваний: 420
-
- DSCN4927_.JPG
- (164.22 KiB) Скачиваний: 433