Zosilňovač High - End

Publikované: 29.05.2007, Kategória: Audio technika

www.svetelektro.com

Pod obchodnou značkou OVERTURE vyrába firma NATONAL SEMICONDUCTOR zbierku výkonových operačných zosilňovačov pre NF techniku ( LM 2876, LM 3875, LM 3876 a LM 3886 ). Je schopný dodať výkon ( udáva výrobca ) 68W a krátkodobo až 135W.

( obr. 1 ), schéma zapojenia:

Krátkodobo hlavne kvôli tomu, že puzdro je veľmi malé pre taký výkon, takže tu nastal problém s chladením pre takú dlhodobú záťaž. Harmonické skreslenie obvodu LM 3886 a takisto aj iných spomenutých obvodov je menšie než 0,06% v rozsahu 20Hz až 20kHz. Intermodulačné skreslenie je hlboko pod 0,004% a vynikajúci je aj prenos strmých hran spracovaného signálu. Potlačenie zmien napájacích napätí je 120dB. Pri plnom vybudení je odstup signál/ šum 120dB. Spoľahlivú prevádzku tohto obvodu zabezpečuje rada ochrán. Ochrana proti prepätiu, preťaženiu, skratu na výstupe, ochrana voči prehriatiu ( 165 stupňov vypína a pri 155 stupňov zapína ) a ochrana proti elektrostatickému náboju do 3000V. Tento obvod má ešte okrem týchto spomenutých ochrán ďalšie iné, ktoré som nespomenul, ale dôležitá je hlavne ochrana proti prepoľovaniu – teda tavné poistky na prívode napätia s transformátora. Aj keď tento obvod má ochranu voči prepätiu neodporúčam ho napájať plným napájacím napätím, pretože treba rátať výkyvy siete ( 230V, +/- 5% ). Zapojenie tohto obvodu je na obrázku 1. NF signál je privádzaný zo vstupných svoriek J1, J2 na neinvertujúci vstup IO1 cez oddeľovací kondenzátor C1 spojený so zemou cez rezistor R1, jeho odpor určuje vstupnú impedanciu zosilňovača. Výstup IO1 je pripojený k výstupným svorkám J3, J4 cez člen R7, L1, ktorý zabraňuje kmitaniu zosilňovača pri kapacitnej záťaži. Kmitočtovú stabilitu zosilňovača ďalej zaisťuje obvyklí Boucherottóv člen R8, C8, pripojený k výstupu IO1. Napäťové zosilnenie zosilňovača ( asi 21 ) určuje spätnoväzbový delič R3, R4. Oddeľovací kondenzátor C2 je v obvode spätnej väzby preto, aby pre jednosmerný signál bolo napäťové zosilnenie zosilňovača rovné jednej, a aby sa tak kľudové výstupné napätie zosilňovača čo najviac blížilo kľudovému napätiu neinvertujúceho vstupu ( potenciálu zeme ). Kmitočtovú charakteristiku zosilňovača ďalej upravuje článok R5, C6, zapojený paralelne k R4 v obvode spätnej väzby. Zosilňovač je vybavený funkciu MUTE, ktorá odpojuje vo vnútri obvodu IO1 výstup NF signálu. Táto funkcia sa ovláda napätím na vývode č.8 IO1. Keď je vývod č.8 IO1 nezapojený alebo je spojený so zemou, je výstup NF signálu v IO1 odpojený ( zosilňovač je nemý ), pri zavedení záporného napájacieho napätia na vývod č.8 IO1 cez rezistor R6 sa výstup zosilňovača aktivuje. Z vývodu č.8 IO1 má rezistorom R6 tiecť prúd cca 0,5mA ( I8 ). Odpor rezistora R6 teda závisí na veľkosti napájacieho napätia –Ub ( z toho dôvodu nie je uvedená hodnota na schéme ) a vypočíta sa podľa vzorca: R6 = ( /-Ub/ - 2,6 ) : I8 ( Ohm, V, A ). Skutočnú hodnotu odporu R6 vyberieme z vyrábanej rady o niečo menší, ako je vypočítaná veľkosť R6. Pri napájacom napätí +/- 42V by mala byť hodnota rezistora R6 = 78kOhm. K rezistoru R6 je ešte doplnený kondenzátor C7, ktorý zaisťuje oneskorenú aktiváciu vstupu zosilňovača po pripojení napájacieho napätia. Týmto sa potlačia rušivé nárazy v reproduktore počas nábehu napájacích napätí po zapnutí zosilňovača. Vzhľadom k vysokej spoľahlivosti obvodu a vstavaným ochranám zosilňovač nie je vybavený ochranným obvodom s relé, ktoré odpojuje reproduktor pri poruchovom stave IO1. Ale presto všetko ho doporučujem použiť, keďže cena reproduktora často krát presahuje aj 10 násobok ceny zosilňovača a za druhé stať sa môže hocičo aj napriek spomenutým ochranám. Zosilňovač je napájaný symetrickým napätím, ktorí je vyhladené kondenzátormi C4, C5. Tieto kondenzátory nie je nutné použiť, ak máte dostatočnú kapacitu na usmerňovači. Ďalej nedoporučujem tento zosilňovač napájať väčším napätím ako +/- 48V, radšej dajte toto napätie nižšie o 3V až 8V. Zosilňovač sa neoživuje, musí fungovať na prvýkrát, všetky súčiastky sú na jednej DPS obrázok 2 a osadenie obrázok 3.

 

( obr. 2 ), návrh DPS, velkosť: 114x75mm:

( obr. 3 ), osadenie DPS:

 

IO1 musíte opatriť chladičom, dostatočne dimenzovaným. Na škodu veci by nebolo ho osadiť aj núteným chladením. Ak budete zosilňovač montovať do kovovej krabice musíte obvod od chladiča izolovať izolačnou podložkou. Signálové vodiče je dobré čo najďalej umiestniť od napájacich vodičov, ktorými tečie značný tepavý prúd. Pre kontrolu môžeme zmerať kľudový prúd IO1, ktorý by mal byť asi 38mA v kladnej a 38mA v zápornej vetve. A pre úplnú istotu, pred prvým zapnutím zosilňovača je vhodné nepripájať reproduktor, ale najprv zmerať na výstupe zosilňovača jednosmerné napätie, ktoré musí byť nulové ( MAX 20mV ). Ak všetko nasvedčuje k tomu že zosilňovač pracuje správne, tak možme pripojiť reproduktor a na vstup priviesť NF signál a zosilňovač používať, testovať a kontrolovať jeho správanie.

 

Zoznam súčiastok:

R1 – 100kOhm

R2, R3 – 1kOhm

R4, R5 – 20kOhm

R6 – viac text

R7 – 10Ohm/ 2W

R8 – 2,7Ohm/ 2W

C1, C2 – 10uF/ 50V/ rad.

C3 – 220pF/ ker.

C4, C5 – 4700uF až 10000uF/ 50V, viac text

C6 – 47pF/ ker.

C7 – 100uF/ 50V/ rad.

C8 – 100nF/ 250V/ fóliový. RM7,5, CF5

IO1 – LM 3886

L1 – 10 až 12 závitov ( tesne vedľa seba ), medený lakovaný drôt 0,5mm až 0,6mm, priemer 7mm, cievka je navlečená na rezistor R7 a jej vývody sú prispájkované na vývody rezistora

 

Použitá literatúra: K. E. 6/ 1999 + datasheet