シンプルで高品質な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

 記事へのコメント

記事[1]に返信したアマチュア無線家からの手紙を分析した結果、次の結論に達することができました。 まず (これは当然のことですが)、シンプルな回路の 3CH パワーアンプ (UMZCH) を作成することに誰もが賛成しています。 第二に、増幅回路が単純であればあるほど、訓練を受けていないアマチュア無線家がその組み立てに取り組むことになります。 第三に、経験豊富な設計者でも既知のインストール ルールを無視することが多く、最新の要素ベースで UMZCH を繰り返すと失敗につながります。

上記に基づいて、[1、1] で説明されている増幅器に基づいて UMZCH が開発されました (図 2 を参照)。

図1（クリックすると拡大）

その主な特徴は、([1] で説明されているアンプと同様に) 小信号モードでオペアンプを使用することです。これにより、オペアンプの出力電圧のスルー レートを超えることなく、再生される信号の周波数帯域が拡張されます。 3]; OE回路の出力段と前段のトランジスタは、エミッタ回路とコレクタ回路に分割負荷がかかります。 後者は、2 つのトランジスタすべてを共通のヒートシンク上に配置できるという明白な設計上の利点に加えて、トランジスタが OK 回路 [XNUMX] に従って接続されている出力段と比較して、特定の利点をもたらします。

UMZCHの主な技術的特徴：

• 周波数応答ムラのある定格周波数範囲 2 dB、Hz.......20...20 000
• 定格 (最大) 出力電力、W、抵抗負荷時、オーム: 4....30(42)
• 8......15(21)
• 定格周波数範囲における定格電力における高調波係数 %、それ以上....0,01
• 定格（最大）入力電圧、V........0,8(1)
• 入力インピーダンス、kΩ........47
• 出力抵抗、オーム、以下...0,03
• ノイズとバックグラウンドの相対レベル、dB、それ以上..-86
• UMZCH のオン/オフ時の出力電圧サージの振幅 V、最大 ... 0,1

オペアンプ DA1 は、電源電圧を必要な値まで下げるトランジスタ VT1 および VT2 を通じて電力を供給されます。 トランジスタの静止電流により、抵抗 R8 と R9 の両端に電圧降下が発生します。これは、トランジスタ VT3、VT4 および VT5、VT6 のベースに必要なバイアス電圧を供給するのに十分です。 この場合、最終段のトランジスタのバイアス電圧は、電源電圧が 0,35 ～ 0,4% 増加し、10 ～ 15% 過熱してもトランジスタが確実に閉じたままになるように (60 ～ 80 V) 選択されます。 ℃。 これらは抵抗器 R12、R13 から取り除かれ、同時に最終前段のトランジスタの動作モードを安定化し、電流に局所的な負のフィードバックを生成します。

OOS 回路の抵抗 R11 と R4 の抵抗値の関係は、公称入力電圧 0,8 V が得られる条件から選択されます。簡略化のため、外部補正回路とオペアンプのバランス回路の組み込みは図には示されていません (この図は、これについては、アンプのセットアップに関するセクションで説明します)。

3 kHz 付近のカットオフ周波数を持つローパス フィルター R2C3 とハイパス フィルター C10R60 は、比較的低周波のトランジスタ VT3 ～ VT6 の故障を避けるために、より高い周波数での動作を防ぎます。 コンデンサ C4、C5 は、前段カスケードと最終カスケードの位相応答特性を補正し、取り付けが失敗した場合の自励励起を防ぎます。

コイル L1 は、容量性負荷が大きい場合の UMZCH の安定性を高めます。

UMZCH は、非安定化整流器によって電力を供給されます。 ステレオアンプの両チャンネル共通でも良いのですが、その場合フィルタコンデンサC8、C9の容量を1倍にし、トランスT1,5のXNUMX次巻線の線径もXNUMX倍にする必要があります。 各アンプの電源回路にはヒューズが内蔵されています。

UMZCH の設計は異なる場合がありますが、繰り返しの成功が左右されるいくつかの設計機能を考慮する必要があります。

UMZCH の 2 チャネルのプリント基板の図と部品の配置を図に示します。 XNUMX

Pic.2

部品のリード線の長さは 7 ～ 10 mm 以内である必要があります (取り付けを容易にするため、オペアンプ DA1 のリード線は約 15 mm に短くされています)。 UMZCH では、定格電圧が少なくとも 50 V のセラミック コンデンサを使用する必要があります。ボードは、高さ 15 ～ 20 mm のラックまたはそのすぐ近くのラックを使用して、最終段のトランジスタのヒートシンクに取り付けることができます。これは、MRN-22 などの取り外し可能なコネクタを使用して最終段を最終段前コネクタに接続します (コネクタのソケットとピンはポイント 1 ～ 5 で接続されます)。 後者の場合、抵抗器 R12 と R13 の抵抗値は 43...47 オームに等しくなるように選択する必要があり、トランジスタ VT5、VT6 が接続されているコネクタ ソケットには、同じ抵抗値の抵抗器 R12' と R13' を接続する必要があります。 （コネクタの接触が失われた場合のトランジスタの故障を防ぎます）。 基板と最終段のトランジスタ間の導体の長さは 100 mm 以下である必要があります。

図に示されているものに加えて、UMZCH はオペアンプ K140UD6B、K140UD7A、K544UD1A を使用できますが、この場合、5 kHz を超える周波数での高調波係数は約 0,3% に増加します。

前段のトランジスタは、アルミニウム合金製の70x35x3 mm（直径2,2 mmの穴のあるタブを除く）のプレートを曲げてヒートシンク上に配置され、ボードに取り付けられています。偶発的な機械的衝撃によるトランジスタのリード線の破損を防ぐために、2 つの M8XXNUMX ネジとナットを使用します。

最終段のトランジスタは、UMZCH の各チャネルに共通のヒート シンク上、または両方のチャネルに共通のヒート シンク上に配置できます。 前者の場合、トランジスタはヒートシンクに固定され、後者は UMZCH ケースから分離されます。後者の場合、トランジスタは分離され、ヒートシンクはアンプのケースの構造要素になる可能性があります。 トランジスタ本体とヒートシンクの熱抵抗を下げるには、熱伝導性ペーストを使用する必要があります。 個別の（チャンネルごとに）ヒートシンクを使用する場合、プラスチックケース内のトランジスタを使用できますが、金属ベースの面積が小さいため、ガスケットの製造が不十分であったり、ヒートシンクとの熱接触が不十分な場合は過熱する可能性があります。が緩んでいて、隙間にペーストが多量にあります。 トランジスタを金属ケース内の両チャネルに共通のヒートシンクに取り付けることをお勧めします。 トランジスタあたりのヒートシンク面積は少なくとも 500 cm2 である必要があります。

UMZCH の設置とそのチャネルの電源への接続は非常に重要です。 電源線 (+22 V、-22 V、および共通) はできるだけ短く (チャンネルごとに別々に配線する必要があります)、十分に大きな断面積 (最大電力 42 W、少なくとも 1,5​​ W) である必要があります。 mm2)。 スピーカー システムと最終段トランジスタのエミッタおよびコレクタ回路を UMZCH ボードに接続するには、同じ断面積のワイヤを使用する必要があります。

彼らは、最終ステージをオフにして UMZCH をセットアップしました。 取り外し可能なコネクタを使用して UMZCH の部品を接続する場合は、電源線と 3H 信号発生器の出力のみが接続される技術的なソケットを使用すると便利です。 端子トランジスタを UMZCH ボードに直接接続する場合は、ベース回路のプリント導体からはんだジャンパを取り外し、後者をエミッタ端子に一時的にはんだ付けするだけで十分です。

オペアンプ DA1 のバランスを取るために (必要な場合)、ボードには、特定のタイプのバランス回路に従ってマイクロ回路のピンを接続するための、調整および固定抵抗器またはワイヤー ジャンパー用の穴があります。 たとえば、K544UD2 オペアンプのバランスをとるには、その端子 1 と 8 を 62 kOhm の抵抗をもつ抵抗器を介してエンジンの出力と 22 kOhm の抵抗をもつ同調抵抗器の抵抗素子の端子の 7 つに接続します。 75キロオーム。 この抵抗器の自由端子は、ワイヤジャンパによってオペアンプのピン 5 に接続され、抵抗値 2 kΩ の抵抗器を介してピン 544 に接続されます (図 1 では、これらの要素は破線で示されています)。 K1UD4.3 オペアンプを使用する場合、ピン 1,5 は抵抗 8 kOhm の抵抗器を介してピンに接続され、抵抗値 5,1 kOhm のトリミング抵抗を介して接続され、その自由出力は抵抗器を介してオペアンプのピン 7 に接続されます。 140 kOhmの抵抗で、ピン6に - ジャンパー線でオペアンプK140UD7とK5UD4のバランスをとるために、同じ値の抵抗が使用されますが、トリミング抵抗の自由出力は定数を介して接続されていますオペアンプのピンXNUMXに抵抗、ピンXNUMXにジャンパを接続しますが、バランスを取る必要がない場合もあるので、これらの部品は必要な場合にのみ取り付けます。

セットアップはアンプの入力を短絡することから始まり、最大感度モードでオンになったオシロスコープが出力に接続され、電源が短時間印加されます。 出力に交流電圧がない場合、つまり自己励起がない場合は、直流を使用してトランジスタ VT3、VT4 およびオペアンプ DA1 の動作モードを測定します。 オペアンプの電源電圧は +13,5 ～ 14 V および -13,5 ～ 14 V の範囲内でほぼ同じである必要があります (偏差は 0,2 ～ 0,3 V 以内で許容されます)。 抵抗 R12 と R13 の両端の電圧降下は 0,35 ～ 0,4 V である必要があります。指定された値と大きく (10% 以上) 異なる場合は、抵抗 R8、R9 を選択する必要があります。新しい抵抗力は変わりませんでした。 UMZCH の電源がオフのときに抵抗を交換してください。 K544UD2A オペアンプの抵抗のおおよその抵抗値を図に示します。 オペアンプ K544UD1A および K140UD6 を使用する場合、初期抵抗は 680 オーム、K140UD7 を使用する場合は 560 オームである必要があります。

抵抗 R8、R9 を選択したら、UMZCH の出力の DC 電圧を測定し、それが 20 ～ 30 mV を超えている場合は、オペアンプ DA1 のバランスをとります。 次に、トランジスタ VT5、VT6 のベースをエミッタ VT3、VT4 に接続し、電源を短時間オンにして、この形式で UMZCH が自励しないことを確認します。 入力が短絡したときの AC ノイズとバックグラウンド電圧は 1 mV を超えてはなりません。

次に、抵抗値が 16 オーム、消費電力が 10 ～ 15 W の抵抗器が UMZCH の出力に接続され、UMZCH の入力が開き、1 kHz の周波数に同調された発電機が接続されます。負荷で 13,5... 14 V の電圧が得られるまで信号を徐々に増加させ、正弦波の正と負の半波の制限の対称性を確認します。

必要に応じて、オペアンプ DA1 の最終バランシングによって、アンプの出力における最小 (指定された制限内で) 定電圧が達成されます。 この後、UMZCH に公称負荷 (抵抗値 4 または 8 オームの抵抗器) を負荷して、UMZCH の主な特性の測定を開始できます。 このタイプの UMZCH を確立する機能については、[XNUMX] で詳しく説明されています。

ただし、上記の設置規則を遵守せず、所定の場所に設置せず、自力で電力を供給せずに組み立てられた UMZCH のパラメータを調整し、さらに正確に評価しようとする試みは、考慮される必要があります。電源が供給されていないと、望ましい結果が得られないだけでなく、出力段のトランジスタの故障につながる可能性があります。 UMZCH の設定と特性の測定は、設計が完全に完了した後に開始してください。 アンプのシンプルさは明らかです。 DA1 オペアンプと UMZCH の両方が全体として、最大生成周波数 100 ～ 300 MHz のトランジスタを使用しており、出力段には大きな遷移容量があり、たとえ自己励起を引き起こす可能性があることを忘れてはなりません。逆回路接続や十分な大きさの負荷が明らかに存在しない場合。 エミッタ回路ワイヤのわずかなインダクタンス、ベースおよびコレクタ回路ワイヤのかなりの長さにわたる並列配置は、高周波で自励励起を引き起こす可能性があり、これは最終段および終端段の前段のトランジスタにとって非常に危険です。 (ただし、これは、説明したデバイスだけでなく、他のスキームに従って組み立てられた UMZCH にも当てはまります。)

ＵＭＺＣＨの特性は、適切な測定装置を使用して周知の方法に従って測定される。 市販の測定器の能力を超えた値を持つ個々のパラメータ (小さな非線形歪みなど) を測定するには、ジャーナル「Radio」に掲載された方法を使用できます (たとえば、[4] を参照)。

高調波係数とノイズと干渉の相対レベルを測定するときは、接続線、UMZCH 入力、および高感度測定のシールドが不十分なために、電源ネットワーク、テレビおよびラジオ送信機、テレビやその他の無線機器からの干渉の可能性について覚えておく必要があります。機器の接続がない場合や、機器同士が接地されていない状態でも同様です。 場合によっては、いずれかのデバイスの電源プラグまたはソケットの UMZCH を再配置するだけで、間違った結果が得られることがあります。 ちなみに、昔のアマチュア無線で知られているUMZCHの入力回路を指で触って確認する方法は絶対にやめてください。 これにより、出力トランジスタが故障するようなレベルの高周波干渉が発生する可能性があります。

検討した回路は、さまざまな出力電力を持つ UMZCH を作成する際の基礎として使用できます。 これを行うには、UMZCH のいくつかの要素と電源を変更するだけです。 この問題に関するいくつかの推奨事項を表から収集できます。

約 25 W の出力電力で UMZCH を構築する場合、いくつかの要素を削除できます (図 3 を参照)。

Pic.3

ご覧のとおり、共通線に接続されたオペアンプ DA1 の非反転入力の回路内の抵抗の代わりに、抵抗 R1 ～ R3 の分圧器がここで使用されており、これにより中間端子を放棄することが可能になりました。ネットワークトランス T1 の二次巻線の。 これにより、二次巻線電圧が 24 ～ 28 V のトランスの使用が可能になり、最終段のトランジスタの XNUMX つが故障した場合でもスピーカー システムを故障から保護します。

図の図によるとUMZCHです。 3 は同じ PCB に実装できます (図 2 を参照)。 この場合、抵抗器 R2、R5 ～ R7 の端子用の穴は空けたままにし、抵抗器 R8 と R9 をオペアンプ DA1 の電源回路に直接はんだ付けし、その端子用の穴にワイヤー ジャンパーを取り付けます。トランジスタVT1、VT2のエミッタとコレクタの接続点。 出力電力が 25 W 未満の場合、任意の文字インデックスを持つ KT805 および KT837 シリーズのトランジスタを最終段で使用できます。

図のスキームによるUMZCHの確立。 3は上記と変わりません。

文学：

1. Gumelya E. 品質と回路 UMZCH。 - ラジオ、1985 年、第 9 号、p. 31-35
2. Rieder I. Abacus Rieder 60-120 - Funktcheu. 1986年、第2号。 秒。 39-41。
3. Gumelya E. 品質と回路 UMZCH。 ラジオ、1986年、第5号。 と。 43-46
4. Mitrofanov Yu. パワーアンプのエコノミーモード A - Radio 1986、No. 9 p。 40-43

著者: E.Gumelya

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