POWER AMPLIFIERS

УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

     Усилитель мощности или оконечный усилитель - это довольно простое устройство, но в силу того, что оно мощное, стоит прилично.
     В литературе можно найти кучу схем с объяснениями, почему данная схема хороша, а все остальные - ну, очень плохи. Чем больше начиинающий конструктор читает литературы, тем больше он убеждается, что все схемы плохи, плохи также все активные элементы, кроме древних ламп, а усилитель, который "звучит", стоит не меньше $5000.
     Конечно, если не живешь в английском замке и не ездишь на скромном Bentley, можно считать, что жизнь не удалась и с ней нужно кончать.
     Используя более оптимистичный (позитивный) подход, и пытаясь получить максимум, исходя из своих скромных ресурсов, можно сравнительно за небольшие деньги построить хороший усилитель из отечественных (советских) деталей. Хороший - это не хуже какого-нибудь Маранца за $600. За небольшие деньги - это меньше $200, если трансформаторы, корпус и платы заказывать, и меньше $100, если все сделать самому.
     Например, весной 1999 г. в Москве на Митинском и Царицынском радиорынках, в магазине "Чип и дип" и просто в хозяйственных магазинах можно было купить: пару радиаторов б/у площадью аж 1800 кв. см. за 50 рублей, конденсаторы новые для блока питания К-50-37 10000 мкФ на 100 В по 35 рублей. Таких на 100-ваттный стерео усилитель по схеме "двойное моно" нужно 4 штуки. Киловаттный заказной торовый трансформатор стоил около 1000 рублей, а старый ЛАТР, изкоторого можно самому его сделать - около трехсот. Я думаю, что до ссих пор сохранилась куча автотрансформаторов на торовом железе на 127/220 В, надо только поискать. А недавно (в мае 2001) я по случаю приобрел по 80 рублей не юзанные ТПП307 - трансформаторы мощностью 135 ВА по 80 рубдей за штуку. Мощные транзсторы типа КТ8101, КТ8102 стоили по 10 рублей, а все остальные детали обошлись бы рублей в 200. Товарищ с полумертвого "почтового ящика" готов был сделать мне алюминиевый анодированный или крашеный в электростатике корпус за 1500 рублей, которые, конечно, можно было сэкономить, использовав корпус от моего старого прибора для измерения емкостей и индуктивностей.
     Почти все детали, необходимые для построения мощного усилителя производятся в России, однако иногда имеет смысл воспользоваться импортными. Например, в выпрямителе блока питания вместо 4-х советских диодов можно применить импортный мост, который крепится на один радиатор всего одним болтом.
     Во втором каскаде усилителя напряжени вместо условно комплементарных КТ940 - КТ9115 или КТ961 - КТ639 можно применить MJE340 -MJE350 или менее высоковольтные BD139 - BD140. В выходном каскаде можно использовть кучу транзисторов, но они значительно дороже КТ8101 и КТ8102.
     Все приведенные схемы построены на биполярных транзисторах, хотя выходной каскад можно построить и на МДП
-транзисторах типа IRF640 - IRF9640. Правда, особых преимуществ это не дает.
     Во всех схемах применено раздельное питание каскадов усиления напряжения и выходных повторителей. Такая схема имеет ряд преимуществ, которые можно потом будет обсудить.
         

Примечание 2001 года

     Раздел разросся. В ссылках ниже рассматриваются разные вопросы, связанные с проектированием УМЗЧ. Вот краткое описание статей, приведенных ниже.
     "Параметры усилителей мощности" - неоконченное творение о параметрах усилителей весьма далекое от академизма; может быть интересно только начинающим.
     "Схемотехника транзисторных усилителей мощности" - описание разных видов каскадов транзисторного усилителя; часто приводится в разных книжках и статьях, тоже для начинающих.
     "Влияние схемотехники на параметры усилителя мощности" и "Еще немного схемотехники усилителей мощности" - большой сборник разных схем в сторону усложнения и результаты моделирования этих схем с помощью Electronics Workbench (это программа такая).
     "Усилители без обратной связи (Снова немного схемотехники усилителей)" и "Симметричный усилитель без дифкаскада на входе" - две статьи на ту же тему. Причем, в последней показано, чего можно добиться от одной и той же схемы, оптимизируя значения номиналов компонентов и коррекцию.
     "Влияние тока выходного каскада на параметры" - все ясно из названия.
     Усилитель с токовым зеркалом - устаревшая статья, так как эта схема не моделировалась в момент написания, а потом эта схема и результаты моделирования появились во "Влиянии схемотехники на параметры усилителя мощности"
     "Пример расчета усилителя мощности" - это, конечно не качественное руководство, но представление о расчете (хотя бы по постоянному току).
     "Наладка усилителей мощности" - опять же некоторые простые советы по наладке.
     "Курьез с усилителем Брагина" - Была такая хорошая схема (пока здесь единственная) с незапираемыми выходными транзисторами. Я решил ее смоделировать и ...
     "Некоторые транзисторы, пригодные для УНЧ" - просто таблица распространенных импортных и отечественных транзисторов


     Далее хотелось бы (пожелание себе любимому) рассмотреть схемы с компенсацией нелинейных искажений ( так называемое "current dumping" ). Может быть, сподоблюсь сделать обзор статей по усилителям в "Радио" и "В помощь радиолюбителю" (был такой сборничек - выходил раз в квартал).

Audio power amplifier is a rather simple device, but being a "power" device it costs much.
     Many schematic diagrams can be found in various sources. The author praises his schematics and curses all other schematics. The more the beginner reads the more he makes sure that all schemes are bad, all active components except antique tubes are bad and anything that costs less $5k can not sound good.
     As a result one who does not live in old English castle and drive an unpretentious Bentley may think that life is a failure and it must be finished as soon as possible.
     Using more optimistic (positive) approach and truing to get more using the little one has one can build a good amp for rather small money.
     Russia has its own special features. Some things can be bought cheaply. Little quantities of power transistors cost less than in Europe or US. OEM products are sold by retail.
     All amps are on bipolar transistors. The schematic diagrams are are not those of real devices but are the results of computer simulation with EWB (Electronics Workbench V5.0 or 5.12). That's why these schematics are not for immediate implementation in real projects, but is a kind of mental pabulum.
     Almost all amps have separate power supplies for voltage amplifier stages and output stage. Maybe sometime such solution can be discussed.
     Click on the English link to read English version, but some English versions still do not exist, only Russian.

The year 2001 commentary

     This section has grown. The links below are articles on various issues of amplifier construction.
     "Power amplifiers parameters" - an unfinished article about technical characteristics and specifications. It is far from being academic and is for the beginners.
     "Transistor power amplifier schematics" - description of various types of amplifier stages. Also for beginners.
     "The influence of schematics on power amplifier parameters","Yet some more schematics of power amps" - a lot of various amplifier schematics from simple to complex with results of computer simulation with EWB program.
     "Amps without negative feedback (Another piece of power amps schematics)" and "Symmetrical amplifier without differential first stage" two articles on the same subject but with different types of schematics. The last article shows what can be achieved with the same schematics using optimization and another frequency compensation.
     "The influence of quiescent bias current of the output stage on the amplifier parameters" - speaks for itself.
     "Discrete power amplifier with current-mirror" - this is an obsolete article. By the time it was written no computer simulations were conducted. See the same schematics in "How parameters depend on amplifier schematics?".
     "The example of amplifier design calculations" - is not a complete manual but shows some principles.
     "Power amp testing" - some advice what to do with the PCB when You packed it with components.
     "Curious thing about Bragin's amplifier" - there was such an amplifier, I decided to simulate the schematics and...
     "Some BJT's suitable for power amplifiers" - some widely used bipolar transistors selection guide.

Параметры усилителей мощности
Power amplifiers parameters

Схемотехника транзисторных усилителей мощности
Transistor power amplifier schematics

Влияние схемотехники на параметры усилителя мощности
The influence of schematics on power amplifier parameters

Еще немного схемотехники усилителей мощности
Yet some more schematics of power amps

Усилители без обратной связи (Снова немного схемотехники усилителей)
Amps without negative feedback (Another piece of power amps schematics)

Влияние тока выходного каскада на параметры
The influence of quiescent bias current of the output stage on the amplifier parameters

Пример расчета усилителя мощности
The example of amplifier design calculations

Усилитель с токовым зеркалом
Discrete power amplifier with current-mirror

Симметричный усилитель без дифкаскада на входе
Symmetrical amplifier without differential first stage

Курьез с усилителем Брагина
Curious thing about Bragin's amplifier

Некоторые транзисторы, пригодные для УНЧ
Some BJT's suitable for power amplifiers


Наладка усилителей мощности
Power amp testing