Články / NF technika

Modul zosilňovača UNI 30 Q

---

Modul zosilňovača UNI 30 Q vznikol z potreby využiť šuplíkové zásoby polovodičov, ktoré pre svoje nízke záverné napätie nie je možné využiť inak.



Obvodovo vychádza zo známeho zosilňovača bratov GROLMUSOVCOV (zosilnovace.eu) UNI 50. Ide však o kvazikomplementárne zapojenie koncových tranzistorov.
Osadený môže byť širokým spektrom polovodičov (aj vypájkovaných) – odporúčam však všetky súčiastky pred zaspájkovaním riadne premerať. Z dôvodu použitia súčiastok so záverným napätím cca 45V je povolené max. napájacie napätie +/-24V, čomu odpovedá výstupný výkon max. 30W/4R. Vhodným transformátorom na napájanie je napríklad 9WN668 78 (2x 18V/2A). Pri použití transformátora 2x 15,5V je predpokladaný výstupný výkon cca 25W/4R. Modul UNI 30 Q nájde uplatnenie najmä v aplikáciach, kde sa nekladú vysoké nároky na kvalitu reprodukcie.

Pre maximálne využitie súčiastkovej základne som navrhol tri varianty DPS:
- variant A - vstupný diferenciálny zosilňovač pozostáva z dvojice tranzistorov vodivosti NPN,
- variant B - vstupný diferenciálny zosilňovač pozostáva z dvojice tranzistorov vodivosti PNP,
- variant C - vstupný diferenciálny zosilňovač je osadený dvojicou tranzistorov KC809 - 811.

V diferenciálnom zosilňovači (T1A, T1B) je možné použiť tranzistory typu:
- KC 147
- KC (BC) 237 – 239
- BC 157 – 158
- BC 307 - 309
- KC 507 - 509
- KC 809 - 811

V rozkmitovom stupni, jeho prúdovom zdroji a ako budiace tranzistory (T2 - T6) je možné použiť:
- KC (BC) 635 - 640
- KD (BD) 135 - 140
- KF 506 - 509
- KF 517
- KFY 16 - 18
- KFY 34 - 46

Ako koncové tranzistory (T7 a T8):
- KD 501 - 503
- KD 602 – 607
- 2N2055
- BDY 20 - 22

Popis funkcie zosilňovača

Variant A:
Schéma zosilňovača je až na použité koncové tranzistory rovnakej vodivosti totožná so zapojením zosilňovača UNI 50. Aby bola konštrukcia zosilňovača čo najjednoduchšia, vynechal som obvod protiskratovej ochrany – „zvárači“ si budú musieť dať väčší pozor pri pripojovaní záťaže. Zosilňovač pracuje v triede B, takže neobsahuje žiaden nastavovací prvok v obvode regulácie (stabilizácie) kľudového prúdu.

Na vstupný konektor zosilňovača sa privádza nízkofrekvenčný signál, ktorý prechádza cez kondenzátor C1. Kondenzátor zabraňuje prieniku jednosmernej zložky do zosilňovača z predradeného zariadenia. Kondenzátor C2 spolu s rezistorom R1 tvoria dolno-priepustný filter, ktorý potláča frekvencie vyššie ako 220kHz (zlepšenie stability zosilňovača). Hodnota rezistora R2 definuje vstupnú impedanciu zosilňovača, ktorá je v tomto prípade 47kOhm. Tranzistory T1A a T1B tvoria vstupný diferenciálny zosilňovač. Tranzistor T2 je prúdový zdroj, ktorý túto dvojicu napája konštantným prúdom. Veľkosť prúdu je definovaná červenou LED diódou a rezistorom R4. Rezistor R5 zabezpečuje, aby LED diódou D1 pretekal prúd cca 5mA. Veľkosť prúdu pretekajúceho tranzistormi T1A a T1B je 1,25mA. Na rezistore R3 sa vplyvom pretekajúceho prúdu vytvorí úbytok napätia, ktorý následne budí napäťový zosilňovač, tvorený tranzistorom T3, pracujúcim v triede A. Jeho pracovný bod je nastavený na 10mA rezistorom R8. Tranzistor T4 plní funkciu prúdového zdroja pre T3, a zároveň je jeho dynamickou záťažou. Kondenzátory C3 a C7 tvoria frekvenčnú kompenzáciu a prispievajú k celkovej stabilite zosilňovača. Na reguláciu kľudového prúdu výkonovými tranzistormi T7, T8 sú použité diódy D2 a D3 s tepelnou väzbou na ne (umiestnené na chladiči spolu s T7 a T8). Tranzistory T5 a T6 tvoria budič. Sú budené z napäťového zosilňovača a spolu s koncovými tranzistormi tvoria tzv. Darlingtonovo zapojenie, vyznačujúce sa veľkým prúdovým zosilnením. Emitorové rezistory sú v tomto zosilňovači použité metaloxidové na zaťaženie 2W. Na výstupe zosilňovača je zapojený Boucherotov člen (sériová kombinácia R15 a C8), ktorý zvyšuje stabilitu zosilňovača.

Variant B sa od variantu A líši iba zrkadlovo prevráteným vstupným diferenciálnym zosilňovačom, aby bolo možné v pozíciách T1A, T1B a T2 použiť tranzistory s vodivosťou PNP.

Variant C je totožný s variantom A – vstupný diferenciálny zosilňovač je však osadený dvojicou tranzistorov s vodivosťou NPN v jednom puzdre. Tomu odpovedá aj mierne odlišná DPS. Všetky varianty majú DPS rozmeru 90x80mm.

Oživenie zosilňovača

Nakoľko zapojenie neobsahuje žiaden nastavovací prvok, oživenie spočíva iba v kontrole jednotlivých pracovných napätí a prúdov.
Všetky udávané hodnoty platia pre napájanie +/-24V.
Vstupný konektor zosilňovača skratujeme prepojkou, na výstup nepripájame žiadnu záťaž.
Zosilňovač pripojíme k napájaciemu napätiu cez ochranné výkonové rezistory (v mojom prípade 10R/25W), ktoré chránia polovodiče v prípade zlého osadenia alebo poruchy. Ak je všetko v poriadku, LED dióda D1 svieti. Zmeriame veľkosť jednosmerného napätia (DC ofsetu) na výstupe zosilňovača. Hodnoty napätia 5 až 20mV považujeme za prípustné. V prípade, že je DC ofset vyšší, musíme vymeniť rezistor R3 (resp. R4 – variant B) za rezistor s vyššou hodnotu v rozsahu 680R – 2k2. Preto je výhodné zaspájkovať tento rezistor s neskrátenými vývodmi zo strany súčiastok a až po oživení a vybraní správnej hodnoty ho osadiť zo strany súčiastok. Ďalej zmeriame úbytok napätia na ochrannom rezistore 10R. Ak je úbytok cca 300mV môžeme zosilňovač pripojiť k napájaciemu napätiu priamo.

Poďakovanie

Za ochotu a pomoc pri návrhu ako i poskytnutie návodu k modulu zosilňovača UNI 50 ďakujem Jozefovi GROLMUSOVI.

Poznámka Veľmi zaujímavá je cena celého modulu – prototyp ma vyšiel na cca 4,5€, nakoľko som nekupoval žiaden polovodič, cuprextit ani Al profil.

Fotografie

Download

DOWNLOAD: Schémy, DPS a osadenie pre varianty A,B,C