Zosilňovač poskytuje plný
výkon 200W do záťaže minimálne 4Ohm, pri záťaži o impedancií 2Ohm už
začína reagovať prúdová ochrana. Zosilňovač znesie i veľkú kapacitnú
záťaž čo je vhodné pri spojení s niektorými typmi reproduktorových
výhybiek. Koncové tranzistory sú chránené napäťovo a prúdovo citlivými
obmedzovacími stupňami. Celkové napäťové zosilnenie Au je určené
odpormi rezistorov R17 až R19 v hlavnej slučke spätnej väzby a je asi
21 ( zisk je teda 26,4dB ). Zosilnenie je dané pomerom: Au = ( R17 +
R18 + R19 )/ R19. Zaujímavé je rozdelenie spätnej väzby na dve vetvy –
nad 150kHz je účinná vetva s C9 a R20 z budiča Q14, Q15 a prispieva tak
k stabilite zosilňovača pri kapacitnej a komplexnej záťaži. Pre
jednosmerné napätie a veľmi nízke kmitočty ( podľa voľby veľkosti
kapacity kondenzátorov C6A a C6B ) je spätná väzba 100% a prispieva
k jednosmernej stabilite zapojenia. Vstupnú impedanciu zosilňovača
určuje odpor 20kOhm rezistora R1. Tento odpor nie je dobré príliš
meniť, zosilňovač by sa „rozvážil" a posunulo by sa kľudové napätie na
výstupe. Medzi vstupnú svorku a zosilňovač je zaradený integračný
článok R2, C1 typu dolná priepusť, ktorá v signály potlačuje nežiadúce
kmitočty nad 200kHz. Vstupný signál sa privádza na bázy Q1 a Q3, signál
spätnej väzby na bázy Q2 a Q4. V diferenčnom zosilňovači sa od
vstupného signálu odčíta signál spätnej väzby a rozdiel sa prejavuje
ako zmena kolektorového prúdu tranzistorov Q1 a Q3. Týmito
kolektorovými prúdmi sú riadené ďalšie tranzistory Q5 a Q6 s uzemnenou
bázou. Na ich kolektorových rezistoroch R11 a R12 sa potom objavuje
napätie pre ďalší stupeň. Q5 a Q6 tiež zmenšujú kolektorové napätie
tranzistorov Q1 až Q4 a zabraňujú ich prierazu. Bázy Q5 a Q6 sú opreté
o napätie +/- 40V stabilizované dvojicami Zenerových diód D13 až D16.
Dôležité sú emitorové rezistory R7 až R10. Linearizujú vstupný
zosilňovač a upravujú jeho zisk tak, aby nemohol byť prebudený signálom
spätnej väzby a nemohlo tak vzniknúť skreslenie TIM. K vylúčeniu TIM
prispieva tiež integračný článok R2, C1, ktorý zo vstupného signálu
odstraňuje kmitočty, na ktorých by mohlo vzniknúť TIM. Tranzistory Q12
a Q13 tvoria rozkmitový stupeň, ktorý napäťovo zosilňuje signál zo
vstupného diferenčného zosilňovača. Pomocné tranzistory Q8 a Q9
obmedzujú maximálny prúd tranzistorov Q12 a Q13 pri aktivovaní
ochranného obvodu koncových tranzistorov. Riešenie rozkmitového stupňa,
rovnako ako aj ostatných stupňov je podrobne rozpísané a z dôvodené na
webových stránkach pôvodného autora ( W. M. Leacha ). Dôležitou
súčasťou zosilňovača je obvod pre riadenie kľudového prúdu koncových
tranzistorov. Obvod je vyriešený s tranzistorom Q7, kde jeho báza je
ovládaná napätím z odporového deliča. Súčasťou tohto deliča je štvorica
sériovo zapojených diód D1 až D4, ktoré sú umiestnené na chladiči
koncových tranzistorov a sú s nimi v tepelnom kontakte. Po zahriatí sa
zmenšuje úbytok napätia na diódach a tranzistor Q7 sa otvára. Týmto sa
udržuje približne kľudový prúd koncových tranzistorov. Veľkosť
kľudového prúdu sa nastavuje trimrom P1. Použité riešenie má oproti
bežnému snímaciemu tranzistoru výhodu v tom, že lepšie stabilizuje
kľudový prúd. Rezistory R25 a R26 izolujú kapacitu diód od riadiaceho
stupňa a zlepšujú tak VF vlastnosti obvodu. Budiace a koncové
tranzistory Q14 až Q21 posledných troch stupňov sú v Darlingtonovom
zapojení so spoločným kolektorom. Koncové tranzistory tvoria paralelne
dvojice. Rezistory R41 až R44 v sérií s bázami koncových tranzistorov
zabraňujú parazitným osciláciám a linearizujú činnosť týchto
tranzistorov. Kľudový prúd doporučuje autor nastaviť pre celý
zosilňovač okolo 100mA ( tomu zodpovedá prúd asi 40 až 45mA každým
tranzistorom ). Tento prúd nemusí byť až tak veľký, keďže prechodové
skreslenie sa stráca už pri celkovom odbere modulu, t. j. asi 30 až
40mA. Koncové tranzistory sú chránené obvodom, ktorý obmedzuje ich
maximálny prúd. Ochranný obvod obsahuje tranzistory Q10 a Q11, ktoré
snímajú napätie na emitorových rezistoroch R45 až R48 koncových
tranzistorov. V bežnom prevoze sú tranzistory Q10 a Q11 nevodivé. Pri
zvýšení prúdu napr. koncových tranzistorov Q18 a Q20 nad stanovenú
hodnotu sa úbytkom napätia z R45 a R47 cez delič R37, R39 a R28 otvorí
tranzistor Q10 a obmedzí budenie tranzistora Q14 čím sa zmenší
i budenie koncových tranzistorov. Podobne funguje i tranzistor Q11
v dolnej vetve zosilňovača. Reakcia ochrany pri prechodových javoch je
optimalizovaná kondenzátormi C17 až C20. Diódy D11 a D12 chránia
koncové tranzistory proti prechodnému napätiu opačnej polarity, napr.
pri indukčnej záťaži.
Stavba zosilňovača
Všetky súčiastky koncového zosilňovača s výnimkou koncových tranzistorov Q18 až Q21, diód D1 až D4 a Boucherotovho člena R50, C25 sú prispájkované na DPS. Návrh DPS je na obrázku 2 a jej osadenie na obrázku 3. Je dobre pred osadením DPS súčiastkami, premerať si každú súčiastku. Vstupné tranzistory je dobré vybrať aspoň také, aby mali rovnaký zosilňovací činiteľ a napätie U be pri prúde asi 3mA. Párovanie v celom pracovnom rozsahu je obtiažne, vybrať zhodné dvojice jednej polarity je možné, ale u komplimentarných párov sa málokedy podarí, aby charakteristiky si boli v predpokladanej pracovnej oblasti aspoň podobné. Zenerové diódy vyberte s úplne rovnakým napätím pri záťaži 3 až 5mA. Pokiaľ sa párovanie podarí dobre, zosilňovač má potom na výstupe minimálne výstupné jednosmerné napätie. V skratke povedané tento zosilňovač na to, aby pracoval čo najlepšie potrebuje súčiastky s čo najmenšou odchýlkou a to platí najmä pre rezistory a aktívne prvky!!! Koncové tranzistory sa na DPS nespájkujú, ale prepájajú sa masívnejšími vodičmi. Koncové tranzistory, ak budú na jednom spoločnom chladiči treba ich od seba galvanicky izolovať. Snímacie diódy sa upevňujú na chladič a prepoja sa vodičmi – aj u diódach aj u tranzistoroch vodiče musia byť pokiaľ je to možné čo najkratšie! Pre lepšiu montáž snímacích diód je možné použiť diódové mostíky, ktoré majú montážny otvor na chladič ( je to síce drahšie riešenie, ale zároveň aj kvalitnejšie – stačia 3 až 5A mostíky ). Ak by ste sa rozhodli dať tranzistory na chladič bez použitia podložky je to možné tak, že tranzistory PNP dáte na jeden chladič a tranzistory NPN na druhý. Tu treba dávať pozor, že pri montáži do krabice treba tieto chladiče odizolovať od nej. Dokladám aj nejaké obrázky ohľadom montovania snímacích diód a uchytenie koncových tranzistorov.
( obr. 1 ), schéma zapojenia:
( obr. 2 ), návrh DPS ( veľkosť: 107x99 mm ):
( obr. 3 ), osadenie DPS:
Takto môže vyzerať montáž diódových mostíkov a koncových tranzistorov:
Zoznam súčiastok:
R1 – 20kOhm
R2 – 2kOhm
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 – 300Ohm
R27 – 1,2kOhm
R13, R14 – 2,2kOhm
R15, R16 – 12kOhm
R17, R18 – 11kOhm
R19 – 1,1kOhm
R20 – 22kOhm
R21, R22 – 30Ohm
R23, R24 – 360Ohm
R25, R26 – 1kOhm
R28, R29 – 270Ohm
R30, R31 – 3,9kOhm
R32, R33, R51 – 82Ohm
R34, R35 – 330Ohm
R36 – 220Ohm
R37, R38, R39, R40 – 680Ohm
R41, R42, R43, R44 – 10Ohm
R45, R46, R47, R48 – 0,33Ohm/ 5W, drôtový
R49, R50 – 10Ohm/ 2W, vrstvový ( nie metaloxidový )
P1 – 2,2kOhm, trimer 10 otáčkový
C1 – 390pF/ ker.
C2, C3, C15, C16, C23, C24, C25 – 0,1uF/ 100V/ fóliový
C7, C12, C17, C18 – 0,1uF/ 50V/ ker.
C4, C5, C13, C14, C21, C22 – 100 alebo 220uF/ 63V/ rad.
C6A, C6B – 330uF/ 63V/ rad.
C8 – 180pF/ ker.
C9 – 47pF/ ker.
C10, C11 – 10pF/ ker.
C19, C20 – 10nF/ 50V/ ker.
L1 – tlmivka, 12 závitov drôtom CuL o priemere min. 1mm, navinutého na R49
D1, D2, D3, D4, D11, D12 – 1N 4004 alebo 1N 4007
D5, D6, D7, D8, D9, D10 – 1N 4148
D13, D14, D15, D16 – Zenerová dióda 20V/ 0,8W ( min. )
Q1, Q2, Q5, Q7, Q9, Q10 – MPS 8099 alebo MPSA 06
Q3, Q4, Q6, Q8, Q11 – MPS 8599 alebo MPSA 56
Q13, Q14 – 2N 3440, 2N 3439
Q12, Q15 – 2N 5416, 2N 5415
Q16 – MJE 15030
Q17 – MJE 15031
Q18, Q20 – MJ 15003
Q19, Q21 – MJ 15004