Усилитель мощности класса В с коррекцией искажений из-за использования прямой связи

Он имеет следующие основные технические характеристики:

Номинальная выходная мощность . . . . . . . 60 Вт
Коэффициент гармоник .......... 0,04%
Полоса рабочих частот . . . . . . . . . . 20... 100000 Гц
Отношение сигнал-шум .......... 90 дБ
Напряжение питания ........... ±40 В
Ток покоя .............. 0 мА

Основным недостатком усилителя, работающего в режиме В, является довольно большой уровень нелинейных искажений, особенно при малых уровнях входного сигнала. Однако недостаток устраним, если даже использовать в выходном каскаде экономичный режим В. Такой принцип построения усилителей получил название feed forward error correction (коррекция искажении с использованием прямой связи). Работу усилителя можно рассмотреть на примере рис.1.

Рис.1. Схема, поясняющая принцип коррекции искажений
в результате применения прямой связи.

Усилитель состоит из усилителя A1, выходного каскада (на транзисторах VT1, VT2), работающего в режиме В, и элементов моста R1, С1, R2 и L1. Условие компенсации нелинейных искажений в таком устройстве совпадает с условием баланса моста: L1=RIR2C2. Если исключить резистор R2, то устройство на рис.1 можно рассматривать как обычный усилитель НЧ, где R1 обеспечивает ООС, С1 корректирует АЧХ, L1 предотвращает высокочастотную генерацию. В таком усилителе требование стабильности вызывает необходимость уменьшения значения ООС с ростом частоты сигнала, что естественно вызывает рост нелинейных искажений выходного тока i1. При подключении резистора R2 появляется компенсирующий ток i2 и происходит эффективная компенсация на средних и высоких частотах сигнала. На низких частотах баланс моста может нарушаться из-за активной составляющей в полном сопротивлении индуктивности L1.

Подобный метод впервые был использован в английском усилителе "Quad 405" и позволил получить коэффициент гармоник на средних частотах около 0,01%.

Принципиальная схема усилителя на отечественной элементной базе, испольэующего аналогичный метод компенсации нелинейных искажений, приведена на рис.2. Работа в выходном каскаде в режиме В позволила повысить КПД решить проблему термостабилизации тока покоя. Усилитель состоит из четырехкаскадного предварительного усилителя (на элементах DA1, VT1-VT4, VТ7), работающего в режиме А, выходного каскада (VT8-VT10), работающего в режиме В, и узла защиты выходного каскада от перегрузок (VT6, VT5). Весь усилитель охвачен глубокой ООС по постоянному току (через резистор R31), поддерживающей на выходе усилителя нулевое напряжение.

Puc.2

Нарушение баланса моста на низких частотах компенсируется глубокой ООС, напряжение которой поступает в эмиттерную цепь транзистора VT2 через делитель R12R11. Для предотвращения самовозбуждения усилителя на высоких частотах служат элементы L1, L3, R25, R29, R30, С10.

Катушки LI - L3 намотаны проводом ПЭВ-2 1,0 на каркасах диаметром 7 мм виток к витку в два слоя. Катушка L2-30 витков, LI, L3-46 витков. Транзисторы VT7, VT8, VT9, VT10 установлены на общем теплоотводе через слюдяные прокладки.

Усилитель, правильно смонтированный из исправных элементов, практически не требует настройки. Для получения минимальных нелинейных искажений необходимо подстроить мост подбором конденсатора С8. Амплитудно-частотная, фазо-частотная и переходная характеристики усилителя приведены на рис.3. Для его питания необходим двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении ±40 В ток не менее 2 А.