УМЗЧ на транзисторах

Этот несложный экспериментальный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) можно собрать всего на двух транзисторах и нескольких дополнительных деталей. При напряжении питания 42В постоянного тока выходная мощность усилителя 0,25 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом при отсутствии ограничения амплитуды выходного сигнала. Потребляемый ток около 23 mA. Усилитель работает в однотактном режиме «А». Такой усилитель может потребоваться при наличии относительно слаботочного источника питания с выходным напряжением 42…60 В постоянного тока. Также эту конструкцию удобно применять как учебнодемонстрационную действующую модель.

Принципиальная схема УМЗЧ на транзисторах показана на рисунке ниже. Напряжение звуковой частоты от источника сигнала поступает на регулятор громкости, выполненный на переменном резисторе R1. С подвижного контакта переменного резистора через защитный резистор R3 и разделительный конденсатор C1 сигнал поступает на базу биполярного транзистора VT1. Каскад на этом транзисторе включен по схеме с общим эмиттером. Усиленный VT1 сигнал через резистор R8 поступает на затвор мощного полевого транзистора VT2. Каскад на VT2 включен по схеме с общим истоком. Нагрузкой VT2 служит первичная обмотка понижающего трансформатора T1. К вторичной обмотке трансформатора может быть подключена динамическая головка или акустическая система сопротивлением 4 Ом.

Оба транзисторных каскада охвачены как местными отрицательными обратными связями по постоянному и переменному току, так и общей цепью ООС. Местную оОс для транзистора VT1 задаёт цепь R5, R4, C2. Резистор R11 это местная ООС для VT2. Общую отрицательную обратную связь для обоих каскадов по постоянному и переменному току создаёт цепь R10, R7. При увеличении напряжения на затворе VT2 сопротивление сток исток его канала уменьшается, вследствие чего напряжение на его стоке относительно общего провода понижается.

Это приводит к тому, что напряжение на выводе эмиттера VT1 также пытается уменьшиться, что приводит к уменьшению напряжения эмиттер-база VT1, коллекторный ток этого транзистора понижается, что приводит к уменьшению напряжения затвор-исток VT2. Совместно с цепями местной ООС, таким образом, стабилизируются режимы работы транзисторов при незначительном изменении питающего напряжения. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению зависит от соотношения сопротивлений резисторов R10 и R7. Стабилитрон VD1 предотвращает выход полевого транзистора из строя. Питание усилительного каскада на VT1 производится через RC фильтр R12C4. Конденсатор C5 блокировочный по цепи питания.

Устройство может быть смонтировано на печатной плате размерами 80×50 мм, рис. 2. На ней размещены все элементы кроме понижающего трансформатора и динамической головки. Постоянные резисторы любого типа малогабаритные, например, С1-4, С1-14, С2-23, МЛТ. Переменный резистор СП3-33-32, СП4-1, СП3-4 или СП3-33-20 с выключателем питания. Подстроечный резистор типа РП1-63 или аналог. Конденсатор C1 плёночный на рабочее напряжение не ниже 100 В, например, К73-17 или малогабаритный импортный. Конденсатор C2 керамический на такое же рабочее напряжение.

Остальные конденсаторы оксидные — импортные аналоги К50-35, К50-68, К50-29. Вместо стабилитрона Д814Д1 подойдёт любой маломощный на рабочее напряжение 12.13 В при токе 1 мА, например, 1N4743A, BZV55C-12, BZV55C-13, TZMC-13. Высоковольтный транзистор MPSA-92 можно заменить на SMPSA-92, KMPSA-92, MPSA-93, BC640, BF423, 2N6518, 2SA709, 2SA910, КТ6116, КТ9115А, КТ9115Б.

Желательно подобрать экземпляр транзистора с коэффициентом передачи тока базы не менее 200. Упомянуты здесь типы транзисторов имеют отличия в цоколёвке выводов и типах корпусов. Полевой n-канальный транзистор IRF630 имеет максимально допустимое напряжение сток-исток 200 В, максимальный ток стока 9 А, максимально рассеиваемую мощность 75 Вт, минимальное сопротивление открытого канала 0,4 Ом. В этой конструкции его можно заменить на любые из серий IRF630, IRF631, IRF632, IRF633, IRF634, IRF635, IRF640, BUZ32, SGSP577, BUZ73. Этот транзистор устанавливают на теплоотводящую дюралюминиевую или латунную пластину размерами 45x30x2 мм, место для неё на печатной плате предусмотрено.

На время монтажа/демонтажа полевого транзистора его выводы должны быть закорочены проволочной перемычкой. Транзисторы серии IRF630 широко распространены в уже устаревших цветных кинескопных компьютерных мониторах. Из имеющихся распространённых трансформаторов лучшие результаты получились с трансформатором ТВК-110ЛМ от узла кадровой развёртки ч/б полупроводниково-ламповых телевизоров. Его можно заменить аналогичным ТВК-110Л2. Для увеличения выходной мощности можно применить два таких трансформатора, первичные обмотки которых соединяют параллельно, а вторичные последовательно, при этом, резистор R11 устанавливают вдвое меньшего сопротивления.

Для питания этого усилителя желательно использовать блок питания со стабилизированным выходным напряжением 42.60 В, но подойдёт и с нестабилизиро-ванным, но хорошо отфильтрованным, с малым уровнем пульсаций.
Налаживание

Усилитель настраивают при том напряжении питания, при котором он будет эксплуатироваться. Для настройки желательно применить осциллограф, щуп которого подключают к выводу стока VT2. Подав на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 100 … 4000 Гц, с помощью подстроечного резистора R5 добиваются того, чтобы отсутствовали заметные искажения синусоиды при как можно большем размахе амплитуды сигнала на выводе стока VT2.

При напряжении питания 42 В с указанным на схеме трансформатором это достигается при токе стока около 20.25 мА. На принципиальной схеме указанные в разных точках напряжения измерены при напряжении питания 42 В при отсутствии входного сигнала. При настройке и эксплуатации усилителя учитывайте, что конденсаторы C4, C5 остаются заряженными после отключения питания около 2 минут.

Источник: Радиоконструктор №06 2013 Автор: Бутов А.Л

C этой схемой также часто просматривают:

Блок питания УМЗЧ
Широкополосный УМЗЧ
Чувствительный микрофон с усилителем на малошумящих транзисторах
УМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА
Усилитель мощности на комплементарных транзисторах с полной симметрией плеч
Схема передатчика и приемника ИК-диапазона
Схема мегафона с режимом сирены
Качественный кварцевый генератор синусоидальных колебаний
Автомобильное зарядное устройство для мобильного телефона в прикуриватель