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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 일반적인 피드백이 없는 UMZCH. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 트랜지스터 전력 증폭기 제안된 UMZCH는 일반적인 피드백 없이 구축되었습니다. 다양한 트랜지스터 UMZCH와 OOS의 품질을 청취하면서 반복적으로 비교할 때 완전한 무대 이미지를 전달하는 능력을 향상시키고 소스 위치를 보다 자연스럽게 만드는 방법에 대해 고민해야 했습니다. 이 방향으로 검색한 결과는 환경 보호가 없거나 지역적인 UMZCH용 회로 솔루션이었습니다. 제 생각에는 음악적 이미지의 자연성을 침해하는 데에는 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 이는 신호에 위상 왜곡이 도입되고 00C에서 UMZCH의 왜곡 스펙트럼이 확장되는 것입니다. 사운드를 더 밝거나 부드럽게 전송하려면 고조파 간의 균형이 중요합니다. 둘째, 스피커에 공급되는 신호의 전압을 조절하는 것은 스피커 시스템에 대한 '폭력'으로 제시된다. 결국, 처음에는 음반을 녹음할 때 소리가 압력 수준으로 인식됩니다. 적분 계산의 힘으로. 따라서 음반을 재생할 때 증폭기는 순간적인 전류나 전압 값뿐만 아니라 신호 전력을 전송해야 합니다. 이 조건에서는 출력 신호에 왜곡이 덜 발생하며 이는 무대 이미지 전송의 정확성에 매우 긍정적인 영향을 미칩니다. 저는 XNUMX년 전에 UMZCH의 기술 매개변수 측정을 중단했습니다. 맞춤형 앰프를 반복해서 들은 후에는 아무도 하나 또는 다른 기술 매개변수를 선호하지 않았기 때문입니다. 주요 기준은 각 증폭기의 속성에 대한 주관적인 평가이며 아마도 이 기준에 따른 증폭기는 크게 다를 수 있다는 것을 모두가 알고 있을 것입니다! 따라서 UMZCH의 속성에 대한 주관적인 평가를 고려하면 제안된 옵션은 많은 산업용 증폭기를 훌륭하게 대체할 수 있을 것입니다. 디자인의 반복성은 유사한 스테레오 앰프의 XNUMX개 샘플에서 테스트되었습니다. 주요 기술 매개변수
4Ω 부하에서의 최대 전력은 전류 보호 장치에 의해 제한됩니다. 이 앰프로 청취를 제어하기 위해 DENON DVD 700 CD 플레이어와 Monitor Audio Silver 81 스피커 시스템이 사용되었으며 제어 경로에는 ARCAM "Diva A-75S" 앰프가 사용되었습니다. Dark Side of the Moon CD(Pink Floyd)의 사운드 트랙을 재생할 때 팬텀 헬리콥터는 일반적으로 대부분의 앰프에서처럼 한 스피커에서 다른 스피커로 이동하는 대신 스피커 시스템 위로 XNUMX미터 높이로 날아갔습니다. 콘서트 녹음의 무대와 음악적 이미지도 아주 자연스럽게 전달된다.
증폭기 회로 정보 하나의 UMZCH 채널의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 1. 입력 단계 - VT5, VT2의 안정적인 전류 소스가 있는 트랜지스터 VT6, VT3 및 VT4, VT7의 차동. 다음은 트랜지스터 VT9, VT11, VT8 및 VT10, VT12, VT3를 갖춘 전압 증폭기입니다. 그 특징은 트랜지스터가 다이오드 VD4, VD7 덕분에 출력 전압의 최대 진폭에서 포화되지 않는다는 것입니다. 출력 신호 전압의 진폭 제한 모드에서는 전압 증폭기 트랜지스터 VT9, VT11, VT8 및 VT10, VT12, VT8의 기본 전류가 제한되고 포화 모드를 제외하는 모드에서 작동합니다. 이렇게 하면 출력 신호의 공급 전압 제한을 벗어나는 데 지연이 발생하지 않습니다. 트랜지스터는 병렬로 연결되어 출력 트랜지스터의 게이트를 구동하는 전류를 증가시킵니다. 이를 통해 30Ω 부하에서 UMZCH 출력으로부터 200V rms에 해당하는 최대 진폭을 얻을 수 있었습니다. 최대 15kHz(최대 발생기 주파수)의 주파수를 갖는 왜곡되지 않은 정현파 신호. 피드백 신호는 분배기 R17R18RXNUMX을 통해 전압 증폭기의 출력에서 작동합니다. 다이어그램에서 볼 수 있듯이 증폭기에는 보정 커패시터가 전혀 없습니다. 이는 피드백 회로에서 출력단을 제외하고 앰프의 안정성을 대폭 높였기 때문에 가능했다. 출력단은 HITACHI의 상보형 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 만든 전압 팔로워입니다. 양극성 및 음극성 신호에 대해 동일한 출력 임피던스와 대칭 고조파 왜곡이 특징입니다. 대부분의 보완 트랜지스터는 동적 매개변수를 포함하여 여러 면에서 다릅니다. 따라서 일반적인 피드백이 없는 증폭기에서는 특히 고주파수에서 비선형성의 뚜렷한 비대칭이 발생합니다. 가장 낮은 수준에서는 트랜지스터의 다양한 열역학적 특성과 관련이 있습니다. 대조적으로, 단일 종단 증폭기는 진폭 특성의 두 부분(음극성과 양극성의 신호 전압에 대해)에서 거의 동일한 고조파 스펙트럼을 갖지만 이 매개변수의 수치는 종종 1%를 초과합니다. 좋은 것 같아요! 이 증폭기에서는 동일한 드레인 전류를 갖는 서로 다른 전도율의 두 트랜지스터가 언제든지 푸시풀 출력단에서 작동하는 회로 솔루션을 사용했습니다. 진폭 특성의 서로 다른 부분에서 신호에 대한 고조파 스펙트럼을 통합하는 것이 가능해졌으며 이는 캐스케이드 브리지 회로 없이 달성되었습니다. 암묵적인 주관적 선호에 대해 조금 더 설명합니다. 일반 피드백을 갖춘 앰프는 반응성 부하 교란과 라우드스피커 헤드의 이동 시스템에 대한 외부 음향 영향을 흡수하여 출력 전압을 제어합니다. 실제로 이러한 앰프를 사용한 사운드 재생은 스피커와 중앙 사이의 사운드 스테이지의 "빈" 공간으로 표현되는 경우가 많습니다. 간단한 실험을 진행했습니다. 임피던스의 약 절반에 해당하는 저항을 갖는 저항을 스피커와 직렬로 연결한 후 사운드 스테이지의 "딥"이 가장 명확하게 나타나는 음반을 일반 OOS에서 앰프로 청취했습니다. 청취 결과를 통해 가정이 확인되었습니다. 이 효과는 추가 저항 없이 일반 피드백이 있는 앰프에서 훨씬 더 두드러졌습니다. 제안된 출력단은 낮은 감쇠 계수 K를 제공합니다.д=Rн/RO, 여기서 출력 임피던스는 2Ω입니다. 이는 출력단 트랜지스터를 직렬로 연결함으로써 가능했고, 그 결과 등가 전력 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스가 절반으로 줄었습니다. 일반적인 피드백 루프가 없는 이러한 출력 임피던스를 통해 가상 음원의 위치 파악이 향상되었으며, 이를 위해서는 신호 위상을 최대한 정확하게 전송하는 것이 필요합니다. 이 경우 출력 신호의 슬루율이 중요합니다. 고주파수 동적 드라이버의 실제 매개변수 측정을 기반으로 다음과 같은 결과를 얻었습니다.к\u4.5d 12.2-XNUMX옴; 엘k=0.16-0.33mH. 가장 높은 주파수 헤드의 경우 특정 값은 시상수 t=L에 해당합니다.k/Rk=0.00027 H/12.2 Ohm = 0.000022 s, 이러한 변환기의 차단 주파수는 f입니다.결혼=Ω/2π=7191Hz. 이 주파수 이상에서는 다이나믹 헤드가 저역 통과 필터 역할을 하며 전송된 신호에 눈에 띄는 위상 왜곡이 발생합니다. 스피커 개발자는 동일한 매개변수를 가진 다이나믹 헤드와 필터를 선택하는 데 특별한 주의를 기울입니다. 앰프가 사운드 재생 경로의 주파수 특성에 큰 영향을 미치지 않도록 하려면 최대 작동 주파수가 HF 헤드의 차단 주파수를 몇 배나 초과해야 합니다(이 경우 71910Hz, 슬루율). 29,3V에서 SR = 65V/μs. 최대 출력 전압이 65V이고 최대 작동 주파수가 24100Hz인 증폭기 버전에 필요한 출력 신호의 최대 슬루율을 계산해 보겠습니다(저역 통과 필터 차단 주파수: 업샘플링 없이 DAC를 갖춘 오디오 CD 플레이어): SR'=2πf최대U짐=2*3.14*24100*65=9.8V/μs. 증폭기는 최소 SR=2*3.14*200000*(30*1.41)=53V/μs의 출력 신호 슬루율을 제공합니다. 따라서 이 앰프는 확장된 주파수 응답(20kHz 이상)을 갖는 스피커와 함께 작동할 수 있습니다. 출력단의 높은 온도 안정성은 대기 전류의 추가 안정화를 위한 조치를 사용할 필요가 없으며 활성 부하의 경우 주파수 응답은 최대 200kHz까지 선형입니다. AC 보호 장치의 회로도는 고전적이며 여러 번 테스트되었습니다. 전원이 공급되면 부하 연결을 위해 10초의 지연이 발생합니다(저항 R32, R33을 선택하여 변경 가능). 증폭기 출력에 ±0,6V를 초과하는 DC 구성요소가 있는 경우 릴레이 접점을 열어 부하를 끕니다. 전원이 꺼지면 0,2초 이내에 스피커가 꺼집니다. 증폭기의 전류 과부하에 대한 보호는 제너 다이오드 및 다이오드 VD13, VD14 및 VD15, VD16을 사용하여 게이트의 전압을 제한하여 강력한 트랜지스터의 드레인 전류를 제한하는 것을 기반으로 합니다. 따라서 출력 트랜지스터를 통과하는 최대 전류는 7A를 초과하지 않습니다. 이러한 요소는 100kHz 이상의 주파수에서 왜곡을 유발할 수 있으므로 불필요하게 설치하지 않는 것이 좋습니다. 트랜지스터에 대한 설명은 15V의 게이트-소스 회로에 내장된 XNUMX애노드 제너 다이오드가 있음을 나타냅니다. 이를 통해 더 높은 진폭의 제어 전압에서 게이트가 파손되지 않도록 보호할 수 있습니다. 증폭기 개방 회로 전압 이득 Ku=1+(R17/2R15)=51(34 дБ).
(확대하려면 클릭하십시오) 증폭기 설계 구조적으로 증폭기는 160x100mm 크기의 인쇄 회로 기판에 만들어집니다. 인쇄 회로 기판의 도면과 요소 배열은 다음과 같습니다. 도 7 2. 보드에는 증폭기와 전원 정류기의 모든 요소가 포함되어 있습니다. 전원 및 부하 회로의 전선과 입력 회로가 연결됩니다. 트랜지스터는 보드를 통해 직접 방열판에 밀착됩니다. 저는 10년 넘게 제 디자인에 이 솔루션을 사용해 왔습니다. 이를 통해 모든 연결을 최소화할 수 있습니다. 하우징과 같은 평평한 금속 표면은 방열판으로 사용됩니다. 보드 자체의 위치와 고정도 문제를 일으키지 않습니다. 입력 회로의 공통 와이어는 보드의 전원 공급 장치의 공통 와이어에 연결되지 않습니다. 이는 간섭 수준을 줄이기 위해 해당 회로의 공통 와이어를 다중 채널 시스템의 공통 지점(스타)에 연결할 수 있도록 하기 위한 것입니다. 이러한 필요가 없으면 X2와 접촉할 출력 지점과 인접한 공통 도체 사이에 부동 점퍼를 만들 수 있습니다. 프리앰프는 출력단의 공급 전압을 10~25V 초과하는 전압으로 별도의 소스에서 전원을 공급받습니다. 이는 전압의 보다 완벽한 사용을 보장하고 전원 공급 회로를 따라 다른 단계로의 출력 신호 누출을 제거합니다. 출력단에 하나의 트랜지스터를 남겨둘 수 있습니다. 이 경우 증폭기의 출력 저항은 1Ω이 됩니다. 바이어스 회로의 다이오드 수를 0,5개 또는 14개로 줄이거나 두 개의 트랜지스터를 병렬로 연결해야 합니다. arm - 그러면 증폭기의 출력 저항은 8Ω이 되고 최대 출력 전류는 2A로 증가합니다. 이 경우에도 바이어스 회로의 다이오드 수를 70개 또는 190개로 줄여야 합니다. 출력 트랜지스터의 병렬 또는 직렬 연결의 경우 보드의 장착 측에 점퍼 위치가 있으며 선택한 연결 다이어그램에 따라 납땜을 융합하여 간단히 닫습니다. 4Ω 부하에서 작동하기 위한 출력단의 공급 전압은 최대 2W의 부하 전력에서 40x100V 이하입니다. 4 Ohm - 350x2 V, 최대 65 W의 전력. 두 개의 트랜지스터가 암에 병렬로 연결되면 2Ω 부하의 전력은 40x2V의 공급 전압으로 70W에 도달합니다. 다이어그램에 표시된 네트워크 변압기 권선의 교류 전압의 최대 값은 다음과 같습니다. 출력 단계에 전력을 공급하기 위한 XNUMXxXNUMXV의 전압과 예비 단계에 전력을 공급하기 위한 전압은 XNUMXxXNUMXV보다 약간 낮습니다. 전계 효과 트랜지스터를 직렬로 연결했을 때 주관적인 청취 결과가 가장 좋았으며 사운드 특성은 진공관 앰프 고유의 특징을 가지고 있음이 주목되었습니다. 강력한 트랜지스터의 병렬 연결은 지연 시간이 짧은 폐쇄형 스피커가 있는 서브우퍼 채널 앰프에 특히 유용합니다. 이러한 서브우퍼의 사운드는 사운드 스테이지를 깔끔하게 보완합니다. 저는 자동차 앰프에만 암당 하나의 트랜지스터를 사용했습니다. 높은 품질 덕분에 1992년 자동차 오디오 대회에서 5개의 상(그 중 12개가 먼저)을 수상했습니다. 보드를 조립한 후 VDXNUMX-VDXNUMX 회로에 필요한 다이오드 수를 설정하여 출력단의 대기 전류를 설정해야 합니다. 이를 위해서는 예비 및 출력 단계에 전원을 공급하는 것으로 충분합니다. 출력단의 트랜지스터는 열전도성 전기 절연재를 통해 방열판에 압착되어야 합니다. 단순 및 병렬 캐스케이드용 바이어스 회로에서는 다이오드 200개와 직렬용 다이오드 500개를 남겨 둘 수 있습니다. 그 후 숫자를 늘리면 선택한 대기 전류가 설정됩니다. 재현의 뉘앙스를 확인하려면 100~0,6mA 범위의 대기 전류를 선택하는 것이 좋습니다. 이는 사용되는 방열판의 면적과 냉각 효율성에 따라 다릅니다. 대기 전류를 안정화하기 위해 추가 조치가 필요하지 않습니다. 수정 온도 변화에 둔감한 지점은 대기 전류가 약 XNUMXmA이고 게이트-소스 전압이 XNUMXV일 때입니다. 대기 전류를 설정한 후에는 증폭기 출력에서 정전압을 최소화해야 합니다. 피드백 회로에는 커패시터가 없으므로 AC 및 DC 전압의 이득은 동일합니다. 그 결과 증폭기 출력의 DC 전압이 작아질 수 있습니다. 실습에 따르면 이러한 증폭기의 출력에는 최대 1,5V의 양의 전압만 있는 것으로 나타났습니다. 모드를 조정하려면 출력단 전원 회로의 퓨즈를 끄고 프리앰프에 전원을 공급해야 합니다. 캐스케이드는 출력 회로의 상단 저항 R17과 바이어스 회로의 다이오드 VD5-VD12 사이의 연결 지점을 선택하여 균형을 이룹니다. 회로에서 낮은 다이오드 브리징 지점을 선택할수록 DC 구성 요소의 보상이 커집니다. 공통 와이어를 기준으로 멀티미터를 사용하여 트랜지스터 VT11 및 VT12 콜렉터의 전압을 측정함으로써 크기가 동일해집니다. 이러한 설정을 위해 보드에는 땜납 한 방울이 원하는 회로에서 선택된 도체를 닫을 때 플로팅 점퍼가 설치되어 제공됩니다(이는 보드가 방열판에서 제거된 경우에만 수행 가능). 그러나 저항 R17은 방열판에서 보드를 제거하지 않고도 부품 측면에서 다이오드 중 하나의 단자에 직접 납땜할 수 있으며 대기 전류는 보드의 와이어 조각으로 보드의 다이오드를 단락하여 조정할 수 있습니다. 요소 측면. 이것으로 앰프 조정이 완료됩니다. 앰프 입력에는 16μF 차단 커패시터 C1(보드에만 표시됨)(예: 그룹 K73-17)을 설치할 수 있지만 고정 음악 센터에서는 일반적으로 필요하지 않습니다. 인쇄 회로 기판에 설치된 릴레이 - 113 또는 113V 전압의 WJ2A, WJ12-24C 또는 TTI와 같은 최소 16A 전류의 다른 유사한 설계. 바이어스 회로에는 고주파 다이오드를 사용할 수 있습니다. KS215ZH, KS218ZH, KS515G, KS509A-KS509V와 같은 국내 제너 다이오드도 적용 가능합니다. 앰프에 사용되는 모든 부품(출력 트랜지스터 제외)은 무선 부품을 판매하는 많은 회사에서 자유롭게 판매됩니다. PDF 형식의 출력 트랜지스터에 대한 문서는 인터넷의 무선 부품을 판매하는 국내 회사 웹사이트에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 저자: A. Grigoriev, Tomsk. 라디오 1호, 2007년; 출판물: cxem.net
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