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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 상호 보완적인 전계 효과 트랜지스터가 있는 UMZCH. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 트랜지스터 전력 증폭기 우리는 전계 효과 트랜지스터를 갖춘 XNUMX와트 UMZCH 버전을 독자들에게 제시합니다. 이 설계에서는 전력 트랜지스터의 하우징을 절연 스페이서 없이 일반 방열판에 장착할 수 있으며 이로 인해 열 전달이 크게 향상됩니다. 전원 공급 장치의 두 번째 옵션으로 자체 간섭 수준이 상당히 낮은 강력한 펄스 변환기가 제안되었습니다. UMZCH에서 전계 효과 트랜지스터(FET)의 사용은 최근까지 빈약한 범위의 보완 트랜지스터와 낮은 작동 전압으로 인해 방해를 받았습니다. PT의 UMZCH를 통한 사운드 재생 품질은 종종 진공관 증폭기 수준으로 평가되며 바이폴라 트랜지스터 기반 증폭기에 비해 비선형 및 상호 변조 왜곡이 덜 발생하고 과부하 중 왜곡. 부하 감쇠와 작동 오디오 주파수 대역 폭 모두에서 진공관 증폭기보다 우수합니다. 네거티브 피드백이 없는 이러한 증폭기의 차단 주파수는 바이폴라 트랜지스터 기반 UMZCH의 차단 주파수보다 훨씬 높으며 이는 모든 유형의 왜곡에 유익한 효과가 있습니다. UMZCH의 비선형 왜곡은 주로 출력단에서 발생하며 이를 줄이기 위해 일반적으로 일반 OOS를 사용합니다. 소스와 일반 OOS 회로의 신호 합산기로 사용되는 입력 차동단의 왜곡은 작을 수 있지만 일반 OOS를 사용하여 이를 줄이는 것은 불가능합니다. 전계 효과 트랜지스터를 사용하는 차동 캐스케이드의 과부하 용량은 바이폴라 트랜지스터보다 약 100~200배 더 높습니다. UMZCH의 출력단에 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 고유한 단점이 있는 기존의 XNUMX단 및 XNUMX단 Darlington 중계기를 버릴 수 있습니다. 출력단에 MDS(금속-유전체-반도체) 구조의 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 출력 회로의 전류가 입력 전압(전기 진공 장치와 유사)에 의해 제어된다는 사실로 인해 고전류에서는 스위칭 모드에서 전계 효과 MOS 트랜지스터의 캐스케이드 성능이 상당히 높습니다(τ = 50). ns). 이러한 캐스케이드는 고주파수에서 우수한 전달 특성을 가지며 온도 자체 안정화 효과가 있습니다. 전계 효과 트랜지스터의 장점은 다음과 같습니다.
그러나 이러한 장치에는 장점 외에도 다음과 같은 단점이 있습니다.
마지막으로 언급한 단점은 특히 낮은 공급 전압에서 출력 전력을 제한한다는 것입니다. 탈출구는 트랜지스터를 병렬로 켜고 OOS를 도입하는 것입니다. 최근 외국 회사(예: Exicon 등)는 오디오 장비에 적합한 많은 전계 효과 트랜지스터를 개발했습니다. n형 채널이 있는 EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176; p형 채널이 있는 EC-10P20, 2SJ48-2SJ50, 2SJ55, 2SJ56. 이러한 트랜지스터는 드레인 전류에 대한 상호 컨덕턴스(순방향 전송 어드미턴스)의 약한 의존성과 평활화된 출력 I-V 특성으로 구별됩니다. Minsk Production Association "Integral"에서 생산한 것을 포함하여 일부 전계 효과 트랜지스터의 매개변수가 표에 나와 있습니다. 1.
대부분의 트랜지스터 무변압기 UMZCH는 하프 브리지 회로를 사용하여 제작됩니다. 이 경우 부하는 증폭기의 두 개의 전원 공급 장치와 두 개의 출력 트랜지스터로 구성된 브리지의 대각선에 연결됩니다(그림 1).
상보형 트랜지스터가 없을 때 UMZCH의 출력단은 공통 와이어에 연결된 부하와 전원이 있는 동일한 구조의 트랜지스터에서 주로 수행되었습니다(그림 1, a). 출력 트랜지스터를 제어하기 위한 두 가지 가능한 옵션 그림에 제시되어 있습니다. 2.
첫 번째(그림 2,a)에서는 출력단의 하단 암 제어가 더 유리한 조건에 있습니다. 공급전압의 변화가 작기 때문에 Miller 효과(동적 입력 커패시턴스)와 Earley 효과(이미터-컬렉터 전압에 대한 컬렉터 전류의 의존성)는 실제로 나타나지 않습니다. 상부 암의 제어 회로는 여기에서 부하 자체와 직렬로 연결되므로 추가 조치(예: 장치의 캐스코드 켜기)를 수행하지 않고도 이러한 효과가 상당한 정도로 나타납니다. 이 원칙을 바탕으로 다수의 성공적인 UMZCH가 개발되었습니다[1-3]. 두 번째 옵션(그림 2,6 - MOS 트랜지스터가 이 구조와 더 일치함)에 따르면 다수의 UMZCH도 개발되었습니다(예: [4, 5]). 그러나 이러한 캐스케이드에서도 전류 생성기를 사용하더라도 출력 트랜지스터 제어의 대칭성을 보장하기가 어렵습니다[5]. 입력 저항에 의한 밸런싱의 또 다른 예는 준상보형 회로에서 증폭기 암을 구현하거나 [1]의 상보형 트랜지스터(그림 6, b 참조)를 사용하는 것입니다. 동일한 전도도의 트랜지스터로 만들어진 증폭기의 출력단 암의 균형을 맞추려는 욕구로 인해 그림 1의 회로에 따라 접지되지 않은 부하를 갖는 증폭기가 개발되었습니다. 7,g [9-7]. 그러나 여기에서도 이전 단계의 완전한 대칭을 달성하는 것은 불가능합니다. 출력단의 각 암에 있는 네거티브 피드백 회로는 동일하지 않습니다. 이러한 캐스케이드[8, XNUMX]의 OOS 회로는 반대쪽의 출력 전압과 관련하여 부하의 전압을 제어합니다. 또한 이러한 회로 솔루션에는 절연된 전원 공급 장치가 필요합니다. 이러한 단점으로 인해 널리 사용되지 않았습니다. 상보형 바이폴라 및 전계 효과 트랜지스터의 출현으로 UMZCH의 출력단은 주로 그림 1의 회로에 따라 구축됩니다. XNUMX, b, c. 그러나 이러한 옵션에서도 출력단을 구동하려면 고전압 장치를 사용해야 합니다. 사전 출력 단계의 트랜지스터는 높은 전압 이득으로 작동하므로 Miller 및 Earley 효과의 영향을 받고 일반적인 피드백이 없으면 상당한 왜곡이 발생하므로 높은 동적 특성이 필요합니다. 증가된 전압으로 예비 스테이지에 전력을 공급하면 증폭기의 효율성도 감소합니다. 그림에 있는 경우 1, b, c 공통 와이어와의 연결 지점을 브리지 대각선의 반대쪽 암으로 이동하면 그림 1의 옵션을 얻을 수 있습니다. 각각 10,d[1] 및 1,f입니다. 그림의 다이어그램에 따른 캐스케이드 구조에서. XNUMX.e는 출력 트랜지스터를 하우징에서 분리하는 문제를 자동으로 해결합니다. 이러한 회로에 따라 만들어진 증폭기에는 나열된 여러 단점이 없습니다. 증폭기 회로 기능 우리는 그림 3의 출력단 블록 다이어그램에 해당하는 반전 UMZCH(그림 1)를 라디오 아마추어에게 제공합니다. XNUMX, 이자형.
입력 차동단은 대칭 회로에서 전계 효과 트랜지스터(VT1, VT2 및 DA1)를 사용하여 만들어집니다. 차동 캐스케이드의 장점은 잘 알려져 있습니다: 높은 선형성과 과부하 용량, 낮은 소음. 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 전류 생성기가 필요하지 않기 때문에 이 캐스케이드가 크게 단순화되었습니다. 피드백 루프가 열린 상태에서 이득을 높이기 위해 차동 스테이지의 양쪽 암에서 신호가 제거되고 트랜지스터 VT3, VT4의 이미 터 팔로워가 후속 전압 증폭기 앞에 설치됩니다. 두 번째 단계는 추적 전력이 있는 결합된 캐스코드 회로를 사용하는 트랜지스터 VT5-VT10을 사용하여 만들어집니다. 이 OE 캐스케이드 전원 공급 장치는 트랜지스터의 입력 동적 커패시턴스와 이미 터-컬렉터 전압에 대한 컬렉터 전류의 의존성을 중화합니다. 이 단계의 출력단은 바이폴라 트랜지스터(KP959 대 KT940)에 비해 차단 주파수가 XNUMX배, 드레인(컬렉터) 커패시턴스가 XNUMX배인 고주파 BSIT 트랜지스터를 사용합니다. 별도의 절연 소스로 구동되는 출력단을 사용하면 프리앰프용 저전압 공급(9V)이 필요하지 않습니다. 출력단은 강력한 MOS 트랜지스터로 구성되어 있으며, 해당 드레인 단자(및 하우징의 방열 플랜지)가 공통 와이어에 연결되어 있어 증폭기 설계 및 조립이 단순화됩니다. 강력한 MOS 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터와 달리 매개변수의 분포가 더 작아서 병렬 연결이 더 쉽습니다. 장치 간 전류의 주요 확산은 임계 전압의 불평등과 입력 커패시턴스의 확산으로 인해 발생합니다. 게이트 회로에 저항이 50-200Ω인 추가 저항을 도입하면 켜짐 및 꺼짐 지연의 거의 완전한 균등화가 보장되고 스위칭 중 전류 확산이 제거됩니다. 증폭기의 모든 단계는 지역 및 일반 환경 보호 대상입니다. 주요 기술 특성
OS가 활성화된 상태에서
개방 루프 증폭기의 차단 주파수가 상대적으로 높기 때문에 피드백 깊이와 고조파 왜곡은 전체 주파수 범위에서 사실상 일정합니다. 아래에서 UMZCH의 작동 주파수 대역은 커패시터 C1의 커패시턴스, 위에서부터 C4(커패시턴스가 1,5pF인 경우 차단 주파수는 450kHz)에 의해 제한됩니다. 구조 및 세부 사항 증폭기는 양면 포일 유리 섬유로 만들어진 보드 위에 만들어졌습니다(그림 4).
요소가 설치된 측면의 보드는 공통 와이어에 연결된 호일로 최대한 채워집니다. 트랜지스터 VT8, VT9에는 "플래그" 형태의 작은 판형 방열판이 장착되어 있습니다. 강력한 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자 구멍에 피스톤이 설치됩니다. 트랜지스터 VT11, VT14의 드레인 단자는 호일 측면의 공통 와이어에 연결됩니다(그림에 십자로 표시됨). 피스톤은 네트워크 변압기의 리드와 점퍼 구멍을 연결하기 위해 보드의 구멍 5-7에 설치됩니다. 저항기 R19, R20, R22, R23은 직경 0,5, 길이 150mm의 망가닌 와이어로 만들어집니다. 인덕턴스를 억제하기 위해 와이어를 반으로 접고 접은 다음(바이파일러) 직경 4mm의 맨드릴에 감습니다. 인덕터 L1은 PEV-2 와이어를 0,8바퀴 감아 2W 저항기(MLT 또는 유사)의 전체 표면을 뒤집습니다. 커패시터 C1, C5, C10, C11 - K73-17, C10 및 C11은 인쇄 회로 측면에서 커패시터 C8 및 C9의 단자에 납땜됩니다. 커패시터 C2, C3 - 산화물 K50-35; 커패시터 C4 - K10-62 또는 KD-2; C12 - K10-17 또는 K73-17. n형 채널(VT1, VT2)이 있는 전계 효과 트랜지스터는 DA1 어셈블리의 트랜지스터와 거의 동일한 초기 드레인 전류를 사용하여 선택해야 합니다. 차단 전압은 20% 이상 차이가 나지 않아야 합니다. 마이크로어셈블리 DA1 K504NTZB는 K504NT4B로 교체할 수 있습니다. 선택한 KP10ZL 트랜지스터 쌍(인덱스 G, M, D 포함)을 사용할 수 있습니다. KP307V - KP307B(또한 A, E), KP302A 또는 트랜지스터 어셈블리 KPS315A, KPS315B(이 경우 보드를 재설계해야 함) VT8, VT9 위치에서는 민스크 협회 "Integral"의 KT851, KT850 시리즈와 KT814G, KT815G(차단 주파수 40MHz)의 보완 트랜지스터를 사용할 수도 있습니다. 표에 표시된 것 외에도 예를 들어 IRF530 및 IRF9530과 같은 MIS 트랜지스터 쌍을 사용할 수 있습니다. 2SK216 및 2SJ79; 2SK133-2SK135 및 2SJ48-2SJ50; 2SK175-2SK176 및 2SJ55-2SJ56. 스테레오 버전의 경우, 바람직하게는 링 또는 로드(PL) 자기 회로를 사용하여 180~200W의 전력을 사용하는 별도의 변압기에서 각 앰프에 전원이 공급됩니다. PEV-2 0,5 와이어가 포함된 차폐 권선 층이 7809차 권선과 9차 권선 사이에 배치됩니다. 터미널 중 하나가 공통 와이어에 연결됩니다. 7909차 권선의 리드는 차폐선으로 증폭기 보드에 연결되고, 스크린은 보드의 공통선에 연결됩니다. 네트워크 변압기 중 하나에는 프리앰프 정류기용 권선이 배치됩니다. 전압 안정기는 IL9AC(+2V), IL9AC(-26V) 마이크로 회로에서 만들어지며 다이어그램에는 표시되지 않습니다. 보드에 3x1V 전원을 공급하기 위해 ONP-KG-XNUMX-XNUMX(XSXNUMX) 커넥터가 사용됩니다. 설정 시 차동 스테이지의 최적 전류는 저항 R3을 조정하여 최대 전력(대략 작업 섹션 중간)에서 왜곡을 최소화하여 설정됩니다. 저항 R4, R5는 초기 드레인 전류가 약 2~3mA인 각 암에서 약 4~6mA의 전류용으로 설계되었습니다. 초기 드레인 전류가 낮을수록 이러한 저항기의 저항은 비례적으로 증가해야 합니다. 120~150mA 범위의 출력 트랜지스터의 정지 전류는 저항 R3을 트리밍하고 필요한 경우 저항 R13, R14를 선택하여 설정합니다. 임펄스 파워 블록 대형 네트워크 변압기를 구입하고 권선하는 데 어려움을 겪는 라디오 아마추어를 위해 UMZCH의 출력단에 스위칭 전원 공급 장치가 제공됩니다. 이 경우 프리앰프는 저전력 안정화 전원 공급 장치에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 펄스 전원 공급 장치(해당 회로는 그림 5에 표시됨)는 조정되지 않은 자체 발진 하프 브리지 인버터입니다. 포화 스위칭 변압기와 결합하여 인버터 트랜지스터의 비례 전류 제어를 사용하면 스위칭 순간 활성 트랜지스터가 포화 상태에서 자동으로 제거될 수 있습니다. 이는 베이스의 전하 소실 시간을 줄이고 관통 전류를 제거하며, 제어 회로의 전력 손실도 줄여 인버터의 신뢰성과 효율성을 높입니다.
UPS 사양
간섭 억제 필터 L1C1C2는 주전원 정류기의 입력에 설치됩니다. 저항 R1은 서지 전류 충전 커패시터 C3을 제한합니다. 보드의 저항기와 직렬로 연결된 점퍼 X1이 있으며, 대신 초크를 켜서 필터링을 개선하고 출력 부하 특성의 "경도"를 높일 수 있습니다. 인버터에는 두 개의 포지티브 피드백 회로가 있습니다. 첫 번째 - 전압용(변압기 T1 및 III의 권선 II 사용 - T2); 두 번째 - 전류에 의한 것(변류기 사용: 변압기 T2의 3-1 및 권선 2-4, 5-2). 트리거링 장치는 단일 접합 트랜지스터 VT3에서 만들어집니다. 변환기가 시작된 후에는 R15C6 회로의 시상수가 변환 기간보다 훨씬 길기 때문에 VD8 다이오드로 인해 꺼집니다. 인버터의 특징은 저전압 정류기가 큰 필터 용량으로 작동할 때 원활한 시작이 필요하다는 것입니다. 장치의 원활한 시작은 초크 L2 및 L3과 어느 정도 저항 R1에 의해 촉진됩니다. 전원 공급 장치는 2mm 두께의 단면 포일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판으로 만들어집니다. 보드 도면은 그림 6에 나와 있습니다. XNUMX.
변압기의 권선 데이터와 자기 코어에 대한 정보가 표에 나와 있습니다. 2. 모든 권선은 PEV-2 와이어로 만들어집니다.
변압기를 감기 전에 링의 날카로운 모서리를 사포나 블록으로 무디게 하고 광택 처리된 천으로 감싸야 합니다(T1의 경우 링은 1겹으로 함께 접혀 있음). 이 전처리가 수행되지 않으면 광택 처리된 직물이 눌려지고 와이어의 회전이 자기 회로에 단락될 수 있습니다. 결과적으로 무부하 전류가 급격히 증가하고 변압기가 가열됩니다. 권선 2-5, 6-7-8, 9-10-2 사이에는 PEV-0,31 1선을 PEV-2 XNUMX선으로 한 겹씩 감아서 돌려서 한쪽 끝(EXNUMX, EXNUMX)을 공통선에 연결한다. UMZCH의. T2 변압기의 권선 3-2은 권선 1-6 상단에 있는 직경 7mm의 와이어 코일로, 끝 부분이 인쇄 회로 기판에 납땜되어 있습니다. 초크 L2 및 L3은 2000NM 페라이트로 제작된 BZO 장갑 자기 코어로 제작됩니다. 초크의 권선은 프레임이 PEV-2 0,8 와이어로 채워질 때까지 두 개의 와이어로 감겨 있습니다. 초크가 직류 바이어스로 작동한다는 점을 고려하여 컵 사이에 비자성체로 만들어진 0,3mm 두께의 개스킷을 삽입해야 합니다. 초크 L1은 D13-20 유형이며 초크 L30, L2과 유사하지만 개스킷 없이 프레임이 채워질 때까지 두 개의 MGTF-3 와이어에 권선을 감아 장갑 자기 코어 B0,14에서 만들 수도 있습니다. 트랜지스터 VT1 및 VT2는 절연 개스킷을 통해 55x50x15mm 크기의 골이 있는 알루미늄 프로파일로 만들어진 방열판에 장착됩니다. 다이어그램에 표시된 것 대신 Minsk Integral Production Association의 KT8126A 트랜지스터와 MJE13007을 사용할 수 있습니다. 전원 공급 장치 출력 +40V, -40V와 "해당" 중간점(ST1 및 ST2) 사이에 50V에서 6μF 용량의 추가 산화물 커패시터 K2000-50(다이어그램에 표시되지 않음)이 연결됩니다. 커패시터는 140x100mm 크기의 텍스타일 플레이트에 설치되며 강력한 트랜지스터의 방열판에 나사로 고정됩니다. 전압 1V용 커패시터 C2, C73 - K17-630, C3 - 50V용 산화물 K35-350B, 4V용 C7, C73 - K17-250, 5V용 C6, C73 - K17-400, C8 - K10-17 . 펄스 전원 공급 장치는 커패시터 C6-C11의 단자에 근접한 PA 보드에 연결됩니다. 이 경우 다이오드 브리지 VD5-VD8은 PA 보드에 장착되지 않습니다. 전원을 켤 때 발생하는 과도 프로세스의 감쇠 기간 동안 UMZCH에 대한 스피커 시스템의 연결을 지연하고 앰프 출력에 극성의 직접 전압이 나타날 때 스피커를 끄려면 다음을 사용할 수 있습니다. 단순한 [10] 이상의 복잡한 보호 장치. 문학
저자: A.Petrov, Mogilev, 벨로루시
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