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無線電子工学および電気工学の百科事典 一般的なフィードバックのない UMZCH。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / トランジスタパワーアンプ 提案された UMZCH は、一般的なフィードバックなしで構築されます。 さまざまなトランジスタ UMZCH と OOS の品質を繰り返し聴き比べたとき、完全なステージイメージを伝える能力を向上させ、ソースの定位をより自然にする方法を考える必要がありました。 この方向での検索の結果、環境保護がないかローカルな UMZCH 用の回路ソリューションが得られました。 私の意見では、音楽イメージの自然さが侵害される主な理由は XNUMX つあります。 まず、これは信号に位相歪みが導入され、UMZCH で 00C からの歪みのスペクトルが拡大します。サウンドをより明るく、または柔らかく送信するには、高調波間のバランスが重要です。 第二に、スピーカーに供給される信号の電圧を制御することは、スピーカーシステムに対して「暴力」として現れます。 結局のところ、レコードを録音するとき、最初は音は圧力レベルとして知覚されます。 積分計算における力として。 したがって、レコードを再生する場合、アンプは瞬時の電流値や電圧値だけでなく、信号電力を送信する必要があります。 この条件下では、出力信号に生じる歪みが少なくなり、ステージ画像の伝送精度に非常に良い影響を与えます。 私は XNUMX 年前に UMZCH の技術パラメータの測定をやめました。カスタムメイドのアンプを繰り返し聴いた後、誰も特定の技術パラメータを優先しなくなったためです。 主な基準は、各アンプの特性の主観的な評価であり、おそらく誰もが、この基準に従ったアンプは大きく異なる可能性があることを知っています。 したがって、UMZCH の特性の主観的な評価を考慮すると、提案されたオプションは多くの産業用アンプの優れた代替品となることがわかります。 設計の再現性は、同様のステレオアンプの XNUMX つのサンプルでテストされました。 主な技術的パラメータ
4 オーム負荷での最大電力は、電流保護デバイスによって制限されます。 このアンプによるコントロールリスニングには、DENON DVD 700 CD プレーヤーと Monitor Audio Silver 81 スピーカー システムが使用され、コントロール パスには ARCAM "Diva A-75S" アンプが使用されました。 Dark Side of the Moon CD (Pink Floyd) のサウンドトラックを再生すると、ほとんどのアンプで通常行われるように、あるスピーカーから別のスピーカーへではなく、ファントム ヘリコプターがスピーカー システムの上空 XNUMX メートルまで上昇し、その上を飛行しました。 コンサート録音のステージや音楽のイメージもとても自然に伝わってきます。
増幅回路について 1 つの UMZCH チャネルの図を図に示します。 1. 入力段 - トランジスタ VT5、VT2 および VT6、VT3 の差動、VT4、VT7 に安定した電流源。 次に、トランジスタ VT9、VT11、VT8 および VT10、VT12、VT3 を備えた電圧アンプが続きます。このアンプの特徴は、ダイオード VD4、VD7 のおかげで、出力電圧の最大振幅でトランジスタが飽和しないことです。 出力信号電圧の振幅制限モードでは、電圧増幅用トランジスタVT9、VT11、VT8、VT10、VT12、VT8のベース電流が制限され、飽和モードを除いたモードで動作します。 これにより、出力信号の供給電圧制限から抜け出す際に遅延がなくなることが保証されます。 トランジスタは、出力トランジスタのゲートを駆動する電流を増加させるために並列に接続されます。 これにより、30Ω負荷時においてUMZCHの出力から200Vrmsに相当する最大振幅を得ることが可能となりました。 最大 15 kHz (ジェネレータの最大周波数) の周波数の歪みのない正弦波信号。 フィードバック信号は、分圧器 R17R18RXNUMX を介して電圧アンプの出力から動作します。 図からわかるように、アンプには補正コンデンサがまったくありません。 これは、出力段が帰還回路から排除され、アンプの安定性が飛躍的に高まったために可能となりました。 出力段は、HITACHI の相補型電界効果トランジスタを使用して作られたボルテージフォロワです。 正極性信号と負極性信号に対して同じ出力インピーダンスと対称高調波歪みが特徴です。 ほとんどの相補型トランジスタは、動的パラメータを含む多くの点で異なります。 したがって、一般的なフィードバックのないアンプでは、特に高周波数で顕著な非線形性の非対称性が発生します。 最低でも、それはトランジスタのさまざまな熱力学的特性に関連しています。 対照的に、シングルエンドアンプは、振幅特性（負極性と正極性の信号電圧）の両方の部分でほぼ等しい高調波スペクトルを持ちますが、このパラメータの数値は多くの場合 1% を超えます。いいですね！ このアンプでは、同じドレイン電流を持つ異なる導電率の XNUMX つのトランジスタがプッシュプル出力段で常に動作する回路ソリューションを使用しました。 これにより、振幅特性の異なる部分の信号の高調波スペクトルをまとめることが可能になり、これはカスケードブリッジ回路なしで実現されました。 暗黙的な主観的な好みについてもう少し詳しく説明します。 一般的なフィードバックを備えたアンプは、無効負荷の外乱だけでなく、スピーカーヘッドの可動システムに対する外部音響の影響も吸収し、出力電圧を制御します。 実際には、このようなアンプによるサウンド再生は、スピーカーとその中心の間のサウンドステージの「空の」空間によって表現されることがよくあります。 簡単な実験が行われました。 インピーダンスの約半分に等しい抵抗をスピーカーに直列に接続し、サウンドステージの「ディップ」が最も明確に現れるレコードを一般的な OOS のアンプで聴いた。 試聴の結果、この仮定が裏付けられました。この効果は、抵抗を追加せずに一般的なフィードバックを備えたアンプでより顕著になります。 提案された出力段は、低い減衰係数 K を提供します。д=Rн/RO、ここでは出力インピーダンスは 2 オームです。 これは、出力段のトランジスタを直列に接続することで可能になり、その結果、等価パワートランジスタの相互コンダクタンスが半分になりました。 一般的なフィードバック ループがない場合のこのような出力インピーダンスにより、仮想音源の定位を改善することが可能になり、そのためには信号位相を可能な限り正確に送信する必要があります。 この場合、出力信号のスルーレートが重要になります。 高周波ダイナミックドライバーの実パラメータの測定に基づいて、次の結果が得られました。к\u4.5d 12.2-XNUMXオーム; Lk=0.16-0.33mH。 最高周波数ヘッドの場合、特定の値は時定数 t=L に対応しますk/Rk=0.00027 H/12.2 オーム = 0.000022 秒、このようなコンバータのカットオフ周波数は f です。参照=ω/2π=7191Hz。 この周波数を超えると、ダイナミック ヘッドがローパス フィルターとして機能し、送信信号に顕著な位相歪みが生じます。 スピーカー開発者は、同じパラメータを持つダイナミック ヘッドとフィルターの選択に特に注意を払います。 アンプが音響再生経路の周波数特性に大きな影響を与えないようにするには、アンプの最大動作周波数が HF ヘッドのカットオフ周波数を 71910 桁上回る必要があります (この場合は 29,3 Hz)。 SR = 65 V/μs（65 V）。最大出力電圧 24100 V、最大動作周波数 2 Hz（ローパス フィルターのカットオフ周波数アップサンプリングなしの DAC を備えたオーディオ CD プレーヤー): SR'=XNUMXπfマックスUロード=2*3.14*24100*65=9.8 V/μs。 このアンプは、少なくとも SR=2*3.14*200000*(30*1.41)=53 V/µs の出力信号のスルー レートを提供します。 したがって、アンプは拡張された周波数応答 (20 kHz 以上) を持つスピーカーで動作することができます。 出力段の高温安定性は、静止電流をさらに安定させるための手段を必要とせず、アクティブ負荷の場合、その周波数応答は 200 kHz まで線形です。 AC 保護ユニットの回路図は古典的なもので、何度もテストされています。 電力が印加されると、負荷の接続に 10 秒の遅延が生じます (抵抗 R32、R33 を選択することで変更できます)。 アンプ出力に±0,6 Vを超えるDC成分がある場合、リレー接点を開いて負荷をオフにします。 電源をオフにすると、0,2秒以内にスピーカーがオフになります。 アンプの電流過負荷に対する保護は、ツェナー ダイオードとダイオード VD13、VD14、および VD15、VD16 を使用してゲートの電圧を制限することにより、強力なトランジスタのドレイン電流を制限することに基づいています。 したがって、出力トランジスタを流れる最大電流は 7 A を超えません。これらの素子は 100 kHz を超える周波数で歪みを引き起こす可能性があるため、不必要に取り付けることはお勧めできません。 トランジスタの説明では、15 V でのゲート - ソース回路に XNUMX アノード ツェナー ダイオードが内蔵されていることが示されており、これにより、制御電圧の振幅が大きくなったときにゲートを破壊から保護できます。 アンプ開放電圧利得 Ku=1+(R17/2R15)=51(34 дБ).
（クリックして拡大） アンプ設計 構造的には、アンプは 160x100 mm のプリント基板上に作られています。 プリント基板の図面と素子の配置を図に示します。 ごはん Xnumx。 ボードにはアンプと電源整流器のすべての要素が含まれています。 電源回路、負荷回路、入力回路の配線が接続されています。 トランジスタは基板を介して直接ヒートシンクに押し付けられます。 私はこのソリューションを 10 年以上デザインに使用してきました。 これにより、すべての接続を最小限に抑えることができます。 ハウジングなどの平らな金属表面はヒートシンクとして使用されます。 ボード自体の位置や固定も問題ありません。 入力回路のコモン線は基板上で電源のコモン線と接続されていませんのでご注意ください。 これは、干渉レベルを低減するために、対応する回路の共通ワイヤをマルチチャネル システムの共通点 (スター) に接続できるようにするために行われます。 そのような必要がない場合は、X2 に接続する出力点と隣接する共通導体の間にフローティング ジャンパを作成できます。 プリアンプは、出力段の電源電圧を 10 ～ 25 V 上回る電圧の別の電源から電力を供給されます。 これにより、電圧をより完全に使用できるようになり、電源回路に沿った他のステージへの出力信号の漏れがなくなります。 出力段にトランジスタを 1 つ残すこともできます。その場合、アンプの出力抵抗は 0,5 オームになります。バイアス回路のダイオードの数を 14 つまたは 8 つに減らすか、2 つのトランジスタを並列に接続する必要があります。 arm - アンプの出力抵抗は 70 オームに等しくなり、最大出力電流は 190 A に増加します。この場合も、バイアス回路内のダイオードの数は 4 つまたは 2 つに減らす必要があります。 出力トランジスタを並列接続または直列接続する場合は、実装側の基板上にジャンパー箇所があり、選択した接続図に従って溶融はんだで閉じるだけです。 40Ωの負荷で動作する出力段の電源電圧は、最大100Wの負荷電力で4x350V以下です。 2 オーム - 65x2 V、最大 40 W の電力。 アーム内で2つのトランジスタが並列接続されている場合、70オーム負荷での電力はXNUMXxXNUMX Vの供給電圧でXNUMX Wに達します。図に示されているネットワーク変圧器の巻線からの交流電圧の最大値は、次の値に対応します。出力段への電力供給には XNUMXxXNUMX V の電圧が使用され、前段には XNUMXxXNUMX V よりわずかに低い電圧が使用されます。 電界効果トランジスタを直列に接続した場合の主観的な聴取結果が最も良好であり、真空管アンプ特有のサウンドキャラクターが特徴であることが認められた。 強力なトランジスタの並列接続は、遅延時間が短い密閉型スピーカーを備えたサブウーファー チャンネル アンプで特に役立ちます。このようなサブウーファーのサウンドは、サウンド ステージをきれいに補完します。 私は車のアンプにのみアームごとに 1992 つのトランジスタを使用しました。 その品質の高さにより、5 年のカーオーディオ コンテストで 12 つの賞 (うち XNUMX つは優勝) を獲得しました。 ボードを組み立てた後、VDXNUMX ～ VDXNUMX 回路に必要な数のダイオードを設定して、出力段の静止電流を設定する必要があります。 これを行うには、前段と出力段に電力を供給するだけで十分です。 出力段のトランジスタは、熱伝導性の電気絶縁材を介してヒートシンクに押し付ける必要があります。 単純な並列カスケードのバイアス回路では、ダイオードを 200 つ、直列カスケードの場合は 500 つ残すことができます。 この後、それらの数を増やすと、選択した静止電流が設定されます。 再生のニュアンスを明らかにするには、100...0,6 mAの範囲の静止電流を選択することをお勧めします。これは、使用されるヒートシンクの面積とその冷却効率によって異なります。 静止電流を安定させるために追加の対策は必要ありません。 水晶温度の変化に対する感度が低くなるのは、静止電流が約 XNUMX mA、ゲート・ソース間電圧が XNUMX V の場合です。静止電流を設定した後、アンプ出力の定電圧を最小限に抑える必要があります。 フィードバック回路にはコンデンサがないため、AC 電圧と DC 電圧のゲインは等しくなります。 この結果、アンプ出力に小さな DC 電圧が発生する可能性があります。 実際には、このようなアンプの出力には最大 1,5 V の正電圧しか存在しないことがわかっています。モードを調整するには、出力段の電源回路のヒューズをオフにし、プリアンプに電力を供給する必要があります。 カスケードは、出力回路の上部抵抗 R17 とバイアス回路のダイオード VD5 ～ VD12 の間の接続点を選択することによって平衡化されます。回路内でより低いダイオード ブリッジ点が選択されるほど、DC 成分の補償が大きくなります。 マルチメータを使用して、共通ワイヤに対するトランジスタ VT11 と VT12 のコレクタの電圧を測定することにより、それらの大きさが等しいことがわかります。 このような設定では、はんだの滴が目的の回路内の選択した導体を閉じるときに、ボードにフローティング ジャンパが取り付けられます (これはボードがヒートシンクから取り外されたときにのみ実行できます)。 ただし、ヒートシンクから基板を取り外さずに、抵抗 R17 を部品側からいずれかのダイオードの端子に直接はんだ付けすることもでき、基板上のダイオードを基板からのワイヤで短絡することで静止電流を調整できます。要素側。 以上でアンプの調整は完了です。 アンプの入力には、グループ K16-1 など、73 µF のブロッキング コンデンサ C17 (基板上にのみ表示) を取り付けることができますが、据え置き型の音楽センターでは通常、これは必要ありません。 プリント基板に取り付けられたリレー - 電圧 113 または 113 V の WJ2A、WJ12-24C、または TTI などの電流少なくとも 16 A の別の同様の設計。 バイアス回路には任意の高周波ダイオードを使用できます。 KS215ZH、KS218ZH、KS515G、KS509A-KS509Vなどの国産ツェナーダイオードも適用可能です。 アンプに使用されているすべての部品 (出力トランジスタを除く) は、無線部品を販売する多くの会社で自由に販売されています。 出力トランジスタの PDF 形式のドキュメントは、インターネット上のラジオ部品を販売する国内企業の Web サイトで簡単に見つけることができます。 著者：A.グリゴリエフ、トムスク。 ラジオ第 1 号、2007 年。 出版物: cxem.net
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