Усилители низкой частоты большой мощности нельзя отнести к обычным конструкциям, так как они по своей сути достаточно сложны в изготовлении. Малейшая ошибка ошибка в сборке приводит к тому , что приходится начинать все сначала, и это становится очень дорогим удовольствием.

     Описываемый усилитель- достаточно серьезная конструкция, несмотря на его очивидную простоту и небольшие размеры. Усилитель может быть собран опытным радиолюбителем  за несколько часов. Рекомендуется при сборке этого усилителя использовать печатную плату. Н е пытайтесь собирать этот усилитель, если это ваша первая серьезная конструкция!

    Напряжение постоянного тока в схеме достигает величины 110В , сто может привести к серьезным поражениям электрическим током.

  Рассеиваемая выходными транзисторами мощность достигает очень больших значений, поэтому при их установке необходимо тщательно соблюдать меры по обеспечению хорошего теплового контакта с радиатором!

     Усилитель предназначен для кратковременного режима работы на нагрузку сопротивлением  4ОМ , как обычно принято в сабвуферах.

     В случае длительно работы усилителя в режиме номинальной мощности  необходимо нагружать усилитель АС сопротивление 8 ОМ. При этом усилитель может качественно работать длительное время и отдавать мощность  около 150 Вт. Для работы в непрерывном режиме при номинальной мощности на нагрузку сопротивлением ; Ом необходима дополнительная установка  еще 4 выходных транзисторов ( по 2 в каждое плечо усилителя).

    В усилителе нет защиты выходных транзисторов от короткого замыкания выхода. Короткое замыкание выхода мгновенно выведет из строя выходные транзисторы.

     Конструктивно усилитель расположен в корпусе сабвуфера.

     Усилитель сохраняет свои рабочие характеристики при изменении напряжения источника питания не более чем на (+) (-) 5 В.

     Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1.

     Усилитель выполнен по схеме , ставшей традиционной для большинства современных усилителей НЧ: С двухполярным питанием и дифференциальным каскадом на входе.

     Цепочка R1, C2 служит для фильтрации радиочастотных помех.

     Сигнал подается на вход через неполярный конденсатор С1 емкость 4,7мкФ. Полное комплексное сопротивление этой емкости обеспечивает малый завал частотной характеристики на очень низких частотах. Если применить конденсатор с полистирольным или фторопластовым диэлектриком емкость 1 мкФ , то при номинальном входном сопротивлении 22 кОм ,завал на частоте 7,2 Гц будет около -3дБ.

     Дифференциальный каскад выполнен на транзисторах VT2 и VT3. Транзистор VT1 выполняет функцию источника тока. База транзистора VT3 соединена с выходом усилителя через резистор R12. Как только на выходе усилителя появится отличное от нуля постоянное напряжение, усиленный дифференциальным каскадом сигнал рассогласования поступит на последующие каскады и изменит их режим так, чтобы постоянное напряжение на выходе стало равно нулю. В случае идентичности параметров транзисторов  VT2 и VT3 через  нагрузку не протекает постоянный ток и, следовательно, разделительный конденсатор в цепи нагрузки можно не применять.

     Низкочастотный сигнал, усиленный транзистором VT 2 снимается с нагрузочного резистора R5 и подается на базу транзистора VT4.

     Далее усиленный низкочастотный сигнал подается на двухтактный усилитель на транзисторах VT5…VT8. Диоды VD2 и VD3 обеспечивают начальное смещение транзисторов выходного каскада и так же размещаются на радиаторе. Они должны быть в хорошем тепловом контакте с радиатором усилителя! Нарушение этого правила приведет к тому , что температурный режим выходных транзисторов выйдет из под контроля и, как следствие, выход из строя оконечных транзисторов от температурного перегрева.

     В выходном каскаде применены транзисторы 2SC3856 и 2SA1492. Их можно заменить на более дешевые MJ21193/MJ21194 или 2SC3281/2SA1302 соответственно. В качестве светодиода VD1 можно использовать любой маломощный, зеленого свечения. Резисторы R10,R11 и R22 пленочные мощностью 1 Вт, R16…R21 проволочные мощностью не менее 5 Вт, остальные пленочные -0,25 Вт. Поскольку выходной каскад работает в режиме класса В, усилитель имеет повышенные искажения в области высоких частот.

     Глубокая ООС в области низких частот позволяет получить искажения на частоте 1 кГц около 0,04%.

     При выходной мощности 250Вт пиковые значения мощности при  переходных процессах могут достигать более 300 Вт. При применении в блоке питании мощного трансформатора и больших номиналов емкостей фильтра можно обеспечить устойчивую работу усилителя при выходной мощности 350Вт. В этом случае выходной каскад собрать по схеме на рисунке 2 , добавив 4 мощных транзистора VT13…VT16 и низкоомные  резисторы R23…R26.

     Несмотря на широкую полосу пропускания усилителя, искажения на частотах вше 10 кГц значительны.

     При измерении пиковой мощности напряжения питания (провалилось) с 56 до 50,7В при нагрузке 8Ом и до 47,5В при нагрузке 4 ом.

     На рисунке 3 приведена схема пикового индикатора перегрузки.

     Индикатор перегрузки предназначен для слежения за режимом работы усилителя. Входы а и б индикатора подключены к базовым цепям дифференциального каскада усилителя. При линейном режиме работы усилителя напряжение в точках а и б равны. В случае перегрузки усилителя искаженный сигнал обратной связи поступает на базу транзистора VT3 дифференциального каскада, будет отличаться от входного сигнала и на  выходе 1 микросхема DA1.1 появится напряжение ошибки, которое усиливается усилителем  на DA2.1…DA2.2. Индикатором  перегрузки является светодиод VD3- красного свечения, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа VT1. Время свечения светодиода в случае появления даже кратковременного сигнала ошибки определяется постоянной времени цепочки C3 R12. Регулировка индикатора заключается в установке движков потенциометров R5 ,R9 в положение ,при котором свечение светодиода VD3 наступает при наличии нелинейных искажений выходного сигнала.

Технические характеристики

Выходная мощность, Вт

При R(н) =4Ом…………………………..….……240

Пиковая мощность, Вт

При Т(имп) = 5мс……………………….……….185

При Т(имп) =10 мс………………………….….172

Номинальное входное

Напряжение, В …………………………..………1,3

Уровень собственных шумов. дБВ…..-63

Отношение сигнал/шум, дБ……………...92

Коэффициент искажений%.................0,4

При Р(вых) = 4 Вт, F = 1кГц……………….0,04

При Р(вых) = 4 Вт, F = 10кГц…………….0,04

Время нарастания, В/мкс………………..>3

Ширина полосы пропускания ,кГц…30

Блок питания

Схема блока приведена на рисунке 4.

     Трансформатор необходимо использовать мощность не менее 400Вт и выходным напряжением 2x40В.

Конденсатор С1 должен быть рассчитан на напряжение не менее 240 В, Мостовые выпрямители- на ток 35А, конденсаторы фильтра на рабочее напряжение не менее 63В, емкость конденсатора фильтров -4700…..10000мкФ.

Автор статьи –R.Elliot.

Статья опубликована в РЛ.№3…4, 2002г.