Методика ремонта транзисторного УМЗЧ (делюсь опытом)

[Falconist]

Ремонт УМЗЧ – чуть ли не самый частый из вопросов, задаваемых на радиолюбительских форумах. И при том – один из самых сложных. Конечно, охватить все случаи, встречающиеся в практике ремонта, не представляется возможным, однако, если следовать определенному алгоритму, то в подавляющем большинстве случаев удается восстановить работоспособность устройства за вполне приемлемое время.

Данный алгоритм был выработан мною по опыту ремонта около полусотни различных УМЗЧ, от простейших, на несколько ватт или десятков ватт, до концертных «монстров» по 1…2 кВт на канал, большинство из которых поступало на ремонт без принципиальных схем. Методика изложена на примере ремонта гипотетического транзисторного УМЗЧ с биполярными транзисторами в выходных каскадах с ОЭ (рис), не слишком примитивного, но и не очень сложного (наиболее распространенная «классика жанра»), изложена в виде статьи (во вложении) на 9 страницах.

Конечно же, в рамках данной статьи не описаны нюансы ремонта усилителей с «экзотическими» каскадами, с ОУ на входе, с выходными транзисторами, включенными с ОЭ, с «двухэтажными» выходными каскадами и многое другое… Поэтому продолжение последует после ваших благожелательных (и не очень, и очено не благожелательных - всё принимается с благодарностью) замечаний и корректив.

[Falconist]

Очено много полезной информации можно почерпнуть из книги Р.Милдтона "Наладка и ремонт радиоэлектронных устройств, не имеющих технического описания".- М.: Энергоатомиздат, 1994.- 304 с.

[Falconist]

Серия вторая.

Рассмотрим, для примера, схему УМЗЧ ВЕГА 50У-12С. В ней применены "двухэтажный" выходной каскад и ОУ на входе усилителя мощности (УМ).

Анализ схемы я начал с п.3 своей статьи. Схема (во вложении) вроде бы и есть, но так похабно начерчена, что разобрать по ней где какой каскад, даже мне сложно. А что уж говорить о "юных дарованиях"!.. Три часа потратил на перерисовывание.

При этом выловил ошибку в оригинале (!!!): верхний вывод резистора R73 должен быть соединен не с выходом УМ, а с базой VT25!!! Так ДОЛЖНО быть! И никак иначе!

Правда, допустил и свою ошибку: транзистор VT39 - p-n-p проводимости .

А теперь сравните эти две схемы. Какая более информативна? Думаю, ответ очевиден.

На своем варианте я выделил вертикальными линиями более-менее самостоятельные узлы. Как видите, за исключением входного каскада на ОУ DA3 усилителя мощности (УМ) и наличия каскада коммутаторов (VT33VT37VT43VT49), она не сильно отличается от приведенной в статье. Даже больше: (пред)Усилитель напряжения (УН) представляет собой совершенно самостоятельный маломощный УМЗЧ мощностью порядка нескольких ватт, который можно вынуть и использовать самостоятельно, только уменьшив номиналы эмиттерных резисторов R10 и R11. Со своей локальной ООС (резистор R7). Его покаскадная схемотехника практически повторяет приведенную в статье. Разве что в нагрузке дифкаскада стоИт не токовое зеркало, а каскод на транзисторе VT1 (поскольку сдвоенный транзистор DA1 слишком низковольтен), а нагрузкой является просто резистор R2.

Перед тем, как перейти к особенностям ремонта указанных "новых" каскадов, позвольте мал-мал поизгаляться над его схемотехникой. Ну не смог удержаться! N.B! Подчеркиваю: всё, сказанное в п.п. "а"..."е" - IMHO!!!

Как сказал один форумчанин с "Радиокота" (tohasadist')

...до кучи - не звучит он.

Я совершенно согласен: не "звучал", не "звучит" и "звучать" не будет. При том, что "вживую" его не слышал . Поясню:
а) Плавающее питание для ОУ в усилителе мощности (УМ) организовано по входому сигналу. Следовательно, для раскачки нужен достаточно мощный предусилительный каскад, что мы и видим на схеме (УН). "Камнем преткновения" для звука является именно его умощнение!!! В пультах стоят последовательно по десятку-два ОУ - и ничего, звук не "портят", поскольку сигнал не умощняют, а только "играются" с его амплитудой. А тут - одно умощнение, а за ним - второе (основное)...

Старые валенки дворника стояли в углу и воздуха тоже не озонировали.
И.Ильф и Е.Петров "12 стульев"

б) Базовое смещение каскода VT1 выполнено прямо от напряжения питания +15 В. Любая "грязь" (от сети через емкости обмоток трансформатора, импульсные помехи от выпрямительных диодов, от работы других каскадов, питающихся этим же напряжением и пр.) подмешивается к выходому сигналу входного дифкаскада (см. предыдущую цитату .
в) В усилителе мощности (УМ) - своя ООС. Искажения/нелинейности УН тупо суммируются с искажениями/нелинейностями УМ, поскольку отсутствует общая ООС.
г) Отсутствуют какие-либо явные органы подстройки нуля выходного напряжения отдельно в каждом из каналов. Полную схему я детально не анализировал :ku:, возможно, вывод от базы VT39 для этого и предназначен, но он общий для двух каналов. Скорее всего, это одна из защит. Могу ошибаться. В итоге: два усилителя соединены последовательно. Дисбаланс нуля любого из них суммируется на выходе. Подстроить нечем. СтОит ли говорить, как ухудшает работу динамиков постоянная составляющая в выходногм сигнале?
д) Каскад "защиты" (VT23VT25) неработоспособен в принципе! Правые выводы диодов VD39VD41 должны быть подключены к эмиттерам транзисторов VT27VT29, между которыми и ообщим выходом должны быть эмиттерные резисторы (которых просто нет). На этих резисторах и должно отслеживаться падение напряжения, пропорциональное току через "выхлопники" которое при превышении открывающего база-эмиттерного напряжения транзисторов VT23VT25 открывает последние, кот орые тем самым шунтируют на выходную шину сигнал, поступающий на базы драйверных транзисторов.
Вместо этого правые выводы диодов VD39VD41 подключены прямо к выходу(???). Я бы мог еще понять такое решение, не будь катушки L1, с сопротивлением сотые доли Ома. Т.е., данный каскад отслеживает не ток выходных транзисторов, а наличие постоянного напряжения на выходе. А оно появится уже тогда, когда из-за превышения допустимого тока "выхлопники" УЖЕ благополучно сгорят. По словам tohasadist'а, это весьма нередкое явление для данного УМЗЧ - теперь понятно, почему?..

Поздно, Вася, пить "Боржоми", когда почки уже отпали...

е) Наконец, на кой ляд вообще нужны коммутаторы??? Разве что сэкономить на радиаторах для "выхлопников"?.. Ни для чего более не вижу никакого смысла при питающем напряжении всего 2х33 В (при таком достаточно даже КТ818В/819В).

Переходим к проверке "новых" каскадов.

Схемотехника УН повторяет в упрощенном варианте схему, изложенную в статье и, в принципе, ее проверка никаких особенностей не имеет. Бросаются перемычки "Б" и "В", разделяются входной дифкаскад с усилителем напряжения и оба каскада проверяются по изложенной ранее методике. Что же касается напряжения смещения на базе VT1, то лично я поставил бы показанную красным цепочку из резистора и стабилитрона, зашунтированного конденсатором ("А1") и так бы и оставил её на веки вечные. Но это - дело вкуса. Не настаиваю!

Особенностей не имеет также проверка термостабилизатора, узла защиты и усилителя тока в УМ. Бросаются перемычки "Д" и "Е", перемыкаются коммутаторы (перемычки "Ж"), а также разрываются связи, показанные красными крестиками. Дальше - по описанной в статье методике. Кроме того, при проверке усилителя тока нужно отключить напряжения +/- 23 В. Разрывы лучше всего организовать, выпаяв из платы один из выводов соответствующих элементов. Можно временно соединить базы VT19VT21 с общим проводом резистором порядка 10 кОм, а можно этого и не делать - низкочастотный генератор, с которого подается испытательный сигнал, имеет собственное выходное сопротивление.

Коммутаторы с ОЭ на транзисторах VT43VT37 и VT49VT33 являются составными парами на комплементарных транзисторах по схеме Шиклаи. Их можно проверить, подав на базы транзисторов VT43 и VT49 напряжение с движка переменного резистора сопротивлением порядка 10...47 кОм, включенного между соответствующими шинами питания +/- 33 В и "землей", контролируя напряжение на их эмиттерах (нагрузочными при такой проверке являются R83 и R85). При вращении движка переменного резистора напряжение на эмиттерах VT43 и VT49 должно повторять входное, минус 2,1 В (p-n переход диодов VD49VD51 плюс 2 p-n-перехода VT43 и VT49, уже являющиеся составными Дарлингтонами).

Теперь переходим к главному: каскад на ОУ. В имеющемся включении он представляет собой банальный повторитель. Резистор R55 играет роль всего лишь защиты инвертирующего входа по току. Чтобы перевести его в режим усилителя, нужно поднять левый вывод резистора R33, оторвав вход от плавающей "земли" и подавать входной сигнал прямо на него. Для проверки работоспособности нам будет достаточно размаха выходного напряжения в пределах питающих напряжений (+/- 15 В), поэтому заземляем общую точку соединения стабилитронов VD15VD17 и добавляем резистор, показанный красным, на общую "землю" ("Г"). Получаем неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления около 10.

Обязательно проверить конденсаторы С19 и С21!!! При потере их емкости или обрыве (не говоря уж о К.З.) возможна некорректная работа ОУ (такое в моей практике было) в виде одностороннегог ограничения выходного сигнала. Опять же, лично я сделал бы соединение "А2" и тоже так и оставил бы на веки вечные. Классический вариант "следящего" питания по выходному сигналу, не требующий мощного предварительного каскада. Но опять повторяю: этого усилителя я не слушал и как будет влиять такая переделка на звук, не знаю!

И, наконец, выбросил бы нафик коммутаторы, оставив перемычки "Ж", добавил бы резисторы по 0,22...0,47 Ом (надо подбирать по порогу срабатывания узла защиты!) между эмиттерами VT27VT29 и общим выходом, к которым подключил бы правые выводы диодов VD39VD41. Коль скоро узел защиты имеется, то хоть заставить его работать, как положено!

Вот, собственно говоря, и все отличия от изложенной в статье методики. Как видите, их немного и, если не полениться и правильно выполнить п.3 рекомендаций статьи, то вся остальная работа резко облегчается. Правда, при этом приходится на полную мощность включать "8-й инструмент", но куда ж без этого!..

N.B.!!! Не забыть восстановить все порушенные соединения!!!!!!!!!

А теперь вопросы:
1. Насколько подробно изложено?
2. Что пропущено?
3. Какие варианты схемотехники каскадов УМЗЧ еще желательно рассмотреть?

[estet]

На мой взгляд, изложено достаточно подробно. Есть пара возражений.
1. По поводу смещения нуля. Не вижу на схеме причин, по которым его понадобилось бы его корректировать. УН охвачен 100% ООС по постоянному току и будет держать "0" пропорционально его петлевому усилению. Остальная часть (УМ) будет его повторять достаточно точно (с примененными К(Р)544УД1 сталкивался, только хорошие впечатления).
2. Примененный тип выходного каскада в свое время (83-85гг.) пропагандировался в журнале "Радио". Прошу прощения, автора сейчас не вспомню. Но помнится мне, среди прочих прелестей каскада указывалось малое время выключения выходных транзисторов при закрывании, что снижало коммутационные искажения при переходе "0". Но достигался эффект только при отсутствии эмиттерных резисторов. Вроде, даже графики Кни приводились для разных номиналов этих резисторов и осциллограммы.
3. Смысл коммутаторов - наверное, в КПД?
4. Вывод о неработоспособности узла защиты, ИМХО, преждевременный. Какая разница, эмиттерный резистор в доли Ома, или катушка в доли Ома? Катушка даже предпочтительнее - у нее подъем АЧХ на ВЧ, эффективнее работает в случае ВЧ помех, возбуждения етс.
Как-то же его рассчитывали? Промоделировать надо.
P.S. Со схемотехникой УМЗЧ не сталкивался уже порядком (с 1992г.) Спасибо, вспомнил молодость!
P.P.S. Неужели подобные агрегаты еще в строю? У всех вроде, домашние кинотеатры

[Falconist]

Уважаемый estet, повторюсь:

Подчеркиваю: всё, сказанное в п.п. "а"..."е" - IMHO!!!

Собственно говоря, Вега была взята только для примера, чтобы рассмотреть методику проверки каскадов, отсутствующих в статье. Но основана на теме с "Радиокота".

4. Вывод о неработоспособности узла защиты, ИМХО, преждевременный. Какая разница, эмиттерный резистор в доли Ома, или катушка в доли Ома? Катушка даже предпочтительнее - у нее подъем АЧХ на ВЧ, эффективнее работает в случае ВЧ помех, возбуждения етс.

Большая разница. Но почему - предмет отдельной дискуссии.

[Falconist]

Сегодня на "Паяльнике в теме http://forum.cxem.net/index.php?show...81#entry765079 рассмотрен дистанционный успешный ремонт УМЗЧ Лорта/Амфитон 50У-202С. Ремонт проведен практически по методике, описанной в статье, длился фактически один вечер. Причина оказалась в обрыве резистора, подающего напряжение на базу генератора тока первого дифкаскада. Достаточно нестандартная и трудно вылавливаемая "методом тыка".

Обращаю внимание на этот случай, т.к. в статье имеется лакуна - недостаточно подробно рассмотрена диагностика компонентов дифкаскада.

[avt798579]

Небольшое дополнение: в ряде случаев, прежде чем приступать к ремонту усилителя, необходимо проверить дефекты монтажа и пайки. Очень часто встречаются кольцевые микротерещины в местах пайки выходных транзисторов/микросхем, конденсаторов фильтра, разъемов. (для поиска лучше воспользоваться 3-5х кратной лупой). или к примеру, неплотно вставленный разъем, так же может стать причиной неисправности. Если выходной сигнал периодически пропадает, то не исключено что причиной могут быть контакты реле защиты. В профессиональной аппаратуре, иногда используются трехслойные платы, вычислить обрыв во внуреннем слое, можно только при наличии принципиальной схемы (что не всегда возможно) в противном случае. остается делать разрисовку части схемы по печатной плате. К достаточно редким, можно отнести неисправности вызванные деградацией кристаллов в полупроводниковых приборах - выпрямительных диодах, стабилитронах, транзисторах, микросхемах. Проявляется обычно с прогревом - для диодов: увеличение уровня пульсаций выпрямителя, стабилитронов - уменьшение напряжения стабилизации, выходных транзисторов, транзисторов раскачки - при увеличении выходной мощности усилителя свыше определенного предела, происходят искажения одной полуволны сигнала. Микросхемы стабилизаторов - уменьшение (в редких случаях увеличение) выходного напряжения. Как правило, при тестировании таких компонентов, отклонения не проявляются.
Если монтаж и питающие напряжения в норме, то можно провести экспресс-диагностику, которая будет заключаться в измерении постоянного напряжения (без сигнала) между общим проводом питания и выходом усилителя. Это напряжение не должно превышать 200мв (обычно в пределах 0.8...20-30мв). Далее проверяется напряжение между выводами база-эмиттер/исток-затвор выходных транзисторов. Для биполярных оно должно быть в пределах 0.35-0.58в (класс А 0.6-0.63в), для Дарлингтонов 1.1-1.2в, полевых транзисторов 3.3-3.6в (для некоторых пар FET транзисторов например 2SK1530/2SJ201) это напряжение может составлять 2.5-2.8в. Если все напряжения в норме, то есть значительный шанс, что усилитель мощности исправен и проблема в чем-то другом.

[Sicor]

Встречалась даже заводская непропайка.

[avt798579]

"Безопасный режим"
Если вам предстоит заняться ремонтом усилителя неисправность которого неизвестна, то первое включение в сеть рекомендуется производить через последовательно включенную лампу накаливания 220в мощностью не более 150-200вт. Это ограничит ток, и убережет вас от многих неприятностей. При включении усилителя, лампа загорится почти в полный накал на время 2-3 сек - (заряд электролитов), затем, при отсутствии серьезных неисправностей в цепи питания и выходных каскадов, свечение лампы должно резко уменьшиться. При ремонте выходных каскадов усилителей, напряжение питания в схему, так же рекомендуется подавать через лампы накаливания 220в 150-200W - сопротивление их нити в "холодном состоянии" составляет несколько десятков ом, что вполне достаточно для ограничения тока. Для устранения возможного самовозбуждения усилителя, лампы необходимо зашунтировать керамическими конденсаторами 0.1-1мf - на напряжение в 1.5 раза превышающее напряжение питания усилителя. При испытаниях после ремонта колонки подключать не следует, сначала измерьте режимы как указано в посте #7, если все режимы в норме, подключите колонки, и подайте входной сигнал - проверяйте все примерно на 20% мощности. После чего балласт (лампы) из цепи питания можно убрать, затем восстановить все соединения. Все, усилитель готов к работе.
Данный метод можно применять и для ремонта/проверки усилителей с импульсным источником питания, импульсных усилителей (класса D), а так же ламповых усилителей - однако в этом случае, при включении в цепь анодного напряжения, нити накала ламп 220в должны быть соединены последовательно.

Если у вас нет осциллографа - откройте раздел форума "Измерительное оборудование", найдите тему "Компъютерные приборы с использованием звуковой карты" (автор Записных Олег Леонидович) на первой странице темы есть ссылки, по ним можно бесплатно скачать программу "виртуальный осциллограф" с сайта автора. При проверке усилителя виртуальным осциллографом необходимо на вход звуковой карты включить делитель напряжения 1:100. По-крайней мере таким осцилллографом можно будет наблюдать форму сигнала в звуковом диапазоне частот.

[Electric75]

Анализ схемы я начал с п.3 своей статьи. Схема (во вложении) вроде бы и есть, но так похабно начерчена, что разобрать по ней где какой каскад, даже мне сложно. А что уж говорить о "юных дарованиях"!.. Три часа потратил на перерисовывание.

Перерисована вами схема не корректна и не соответствует оригиналу. Так у вас на схеме два транзистора VT27 и два VT29? И в вашей схеме эти пары одной проводимости а в оригинале они разные. Т.Е. КТ818 и КТ819.
И соответственно очень не удобна в применении. Просьба исправить пожалуйста.