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          「電路分享」100W高保真音頻放大器電路

          發(fā)布人:電子資料庫 時(shí)間:2023-02-14 來源:工程師 發(fā)布文章

          該放大器設(shè)計(jì)有以下規(guī)格:失真小于0.1%,在100瓦的全功率,即使在20千赫。功率必須歸因于擴(kuò)展的帶寬。輸出晶體管必須防止短路。電源必須是對(duì)稱的,以便在出口處不需要電解電容器。增強(qiáng)材料必須是通用的,每個(gè)人都可以使用。施工和調(diào)整必須簡(jiǎn)單。放大器必須經(jīng)濟(jì)高效。整個(gè)電路是基于兩個(gè)達(dá)林頓輸出晶體管,在輸入電路的幫助下,幾乎可以產(chǎn)生完美的結(jié)果。

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          技術(shù)規(guī)格

          輸出功率:100W (RL = 4Ω, K = 0.1%) or 70W (RL = 8Ω, K = 0.1%) (continuous sinusoidal signal)
          與頻率相關(guān)的功率:<10Hz-100KHz at 100W
          扭曲:20Hz-20KHz 100W時(shí)為0.1%
          內(nèi)質(zhì):0.28% measured at 40Hz and 10KHz at a 4: 1 ratio and Pa = 100W
          信號(hào)/噪聲(SIN):70分貝
          輸入靈敏度:0.775伏
          輸入電阻: 100公里
          輸出電阻: 0.052 Oh(1KHz)
          最小負(fù)荷: 4度
          電源:80V對(duì)稱(40V,0,-40V)
          電流消耗:2.5A max at RL = 4Ω
          峰值電流:50毫安

          電路

          輸入級(jí)是一個(gè)差分放大器,主要元件是晶體管T1和T2。然后我們有一個(gè)帶T4的引線臺(tái)階,它的集電極連接到T3****。這就像一個(gè)可調(diào)的齊納二極管,調(diào)節(jié)靜止電流。最后一步是兩個(gè)完全互補(bǔ)的晶體管T7和T8(達(dá)林頓)。

          對(duì)稱電壓的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電路中避免了電解電容。

          放大器有一個(gè)相當(dāng)高的輸入電阻超過100KΩ,因?yàn)樵贑4之前我們有R2,并且由于T1的輸入電阻太高。

          負(fù)反饋(直流和交流)我們有電阻R6。直流負(fù)反饋部分在輸出端產(chǎn)生幾乎為零的電位。反饋部分AC決定放大率,并取決于R6、C4和R3。放大率由以下公式確定:

          Uo/Ui = (R3 + R6)/R3 = 3420/120 = 28.5

          有T4的舞臺(tái)領(lǐng)先T7和T8,但因?yàn)樗鼈兪沁_(dá)林頓,它們需要很少的基極電流,所以對(duì)于T4我們不需要散熱器。

          晶體管T3與電阻器R18和R19一起穩(wěn)定輸出晶體管的輸出電流。R18和R19上的電壓降由P1的位置決定,因?yàn)樗刂苼碜訲3變送器的集電極電壓。R11與C5電容器配合使用,可增加驅(qū)動(dòng)器的交流電壓。

          輸出級(jí)的核心是達(dá)林頓晶體管BDX66和BDX67。在25°C時(shí),該系列具有以下特性:

          • ?集電極電壓:100V

          • ?最大集電極電流:16A

          • ?最大吸收功率:150W

          如果集電極電流變?yōu)?0A,則變送器的集電極電壓變?yōu)?V,直流放大約為1000。當(dāng)集電極電流為5A時(shí),電壓介于0.4V和0.5V之間,放大倍數(shù)約為4000。

          由于這些特性,這些晶體管是此類電路的理想選擇。不管晶體管有多“好”,它們都需要防止短路。

          集電極電阻R18和R19上的電壓降給出了通過變送器的集電極電流的大小。如果通過電阻器R18和R19的電流通過某個(gè)限制,則它們將開始驅(qū)動(dòng)晶體管T5和T6,因?yàn)榉峙淦鱎16、R14和R15、R17上的電壓與R18和R19平行。因此,通過二極管D2和D3的電流將降低T7和T6的基極電流,這也將降低集電極電流。

          其他各種元素R和C有不同的用途。C1限制輸入帶寬。這樣可以避免一部分噪音。C3在100KHz時(shí)產(chǎn)生3dB,也就是說,它傾向于頻率響應(yīng)的特性。C6、C7和C8為米勒產(chǎn)能。C9和R20穩(wěn)定輸出。C10/R21、C12、C11/R22和C13切斷來自電源的射頻頻率的各種峰值。


          技術(shù)規(guī)格

          電路沒有困難,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。幸運(yùn)的是,放大器在4Ω時(shí)可以提供120W的功率,但不幸的是,變形達(dá)到了1%左右。但在100W(4Ω)時(shí),變形小于0.1%。

          從下圖中我們可以看出,在40Hz到20KHz的頻率下,變形保持不變,小于0.1%。為了達(dá)到最佳性能,輸入必須大于0.775V。這個(gè)電平幾乎由所有前置放大器提供。如果使用更高的輸出設(shè)備,則必須在放大器的輸入端安裝10KΩ電位計(jì)。

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          電源

          眾所周知,放大器的性能取決于電源的質(zhì)量。放大器需要一個(gè)±40V的對(duì)稱電壓。在全功率(4Ω時(shí)為100W)下,電流為2.5A,負(fù)載為8Ω,功率為70W時(shí),電流為1.1A。為經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)單起見,我們使用非穩(wěn)定電源。然而,從本質(zhì)上講,這種電源會(huì)有電壓波動(dòng)。

          如果滿功率輸出時(shí)的電源為40V,則意味著在功率較低的情況下,電源電壓將趨于升高。然而,由于輸出元件的最大工作電壓為100V,即±50V,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保不會(huì)超過這些限值。因此,我們將電源電壓定義為±46V,這樣我們也有一個(gè)安全裕度。然而,±46V在最大和最小負(fù)載之間只留有6V的余量。然而,這意味著電源的內(nèi)阻必須非常小。一個(gè)獲得小電阻的好方法是使用一個(gè)好的變壓器。

          考慮到好的變壓器,一個(gè)橋整流橋和一些電解電容器,我們有我們需要的電源。每條電源線上的保險(xiǎn)絲用于保護(hù)電路不受短路的影響,因?yàn)樵诒kU(xiǎn)絲熔斷之前,T7和T8保護(hù)電路都是短暫的。為了獲得立體聲效果,我們需要兩個(gè)放大器,因此需要兩個(gè)電源。


          結(jié)構(gòu)

          電阻器R18和R19的PCB間距必須至少為5毫米。這會(huì)產(chǎn)生很好的出血,從而產(chǎn)生良好的散熱效果。晶體管T7和T8以及電容器C7和C8安裝在散熱器上。

          散熱器的溫度必須為1.2°C/W。如果在兩側(cè)涂抹導(dǎo)熱膏,則1.8°C/W的散熱器就足夠了。眾所周知,如果在一個(gè)散熱片上放置了一個(gè)以上的晶體管,那么我們必須用晶體管的數(shù)量除以散熱片的熱阻。因此,如果兩個(gè)晶體管(T7和T8)都放置在散熱器上,則類型應(yīng)為0.6°C/W或0.9°C/W。

          在任何情況下,晶體管都不應(yīng)與散熱器直接接觸,因?yàn)榧姌O與晶體管蓋相連,因此會(huì)導(dǎo)致短路。因此,例如云母等絕緣體。

          在連接電容器C7和C8(見圖4)之前,通過放置塑料通心粉將其端子絕緣。

          與印刷電路的連接必須使用盡可能短的銅線。

          輸入插孔必須連接到印刷電路中的AF電纜(同軸電纜應(yīng)接地)。連接接地到amp印刷盒的最佳方法是將輸入插孔接地。電纜和插頭的位置必須盡可能遠(yuǎn)離其他部件和電纜,以減少220V網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生備份和噪音的可能性。

          二次繞組的兩個(gè)繞組完全分開。這意味著四根電線將留在我們手中。為了看我們把每一個(gè)連接起來,我們幸運(yùn)地得到兩個(gè)并把它們聯(lián)合起來。然后我們測(cè)量另外兩個(gè)的電壓。如果它們之間的電壓為60V AC,則將兩根導(dǎo)線與電源的接地連接在一起,另外兩根導(dǎo)線連接在其余的自由點(diǎn)上。如果電壓是0V,那么我們需要改變一個(gè)連接到自由邊的邊。電解電容器必須用塑料環(huán)或類似物(根據(jù)尺寸)連接到PCB上。

          image.png


          調(diào)整放大器

          在將輸入端短路并確保輸出端未連接到任何其他設(shè)備后,從電源中移除F2。然后將萬用表放在保險(xiǎn)絲盒末端的1A直流區(qū)域,并將()與C2一起放在其一側(cè)。

          以與時(shí)鐘相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)。檢查所有連接并將電源適配器連接到網(wǎng)絡(luò)。萬用表應(yīng)指向0A左右。如果讀數(shù)大于此值,則必須存在錯(cuò)誤,必須立即停止供電。在良好狀態(tài)下,電流應(yīng)為100mA左右,P1必須設(shè)置為80mA。這意味著功率晶體管中的靜止電流約為50mA。

          這是調(diào)整放大器的整個(gè)過程。在第一次關(guān)閉電源后,我們更換F2保險(xiǎn)絲。如果發(fā)生了錯(cuò)誤,我們可以通過比較電路中不同點(diǎn)的電壓來輕松地糾正它。這些電壓是在揚(yáng)聲器連接和輸入斷開的情況下測(cè)量的。


          放大器部件清單

          電阻器:
          R1 = 120k | R2,R5,R6 = 3k3 | R3 = 120Ω | R4,R8 = 680Ω | R7 = 1k5 | R9 = 5k6 | Α10 = 1k2 | R11 = 2k7 | R12,R13 = 270Ω | R14,R15 = 15Ω | R16,R17 = 220Ω | R18,R19 = 1Ω/9W | R20 = 10Ω | R21,R22 = 1Ω | Ρ1 = 1k

          電容器:
          C1 = 470 pF | C2 = 10μF/63V | C3 = 150pF | C4 = 1000μ/4V | C5 = 220μ/40V | C6 = 47pF | C7,C8 = 560pF | C9 = 47nF | C10,C11 = 680nF | C12,C13 = 100nF

          半導(dǎo)體:
          Τ1,Τ2 = BC556Α | Τ3,Τ5 = BC547B | Τ4 = BC639 | Τ6 = BC557B | Τ7 = BDX67B,BDX67C | Τ8 = BDX66B,BDX66C | D1 = 9V1/1.3W | D2,D3 = 1Ν4148,1Ν914,BAW62

          其他:
          2個(gè)散熱器1.2°C/W或1.8°C/W(見正文)|功率晶體管絕緣體(云母)


          電源部件清單

          電阻:
          R1 = 120 k | R2、R5 R6 = 3 k3 | R3 = 120Ω| R4, R8 = 680Ω| R7 = 1 k5轉(zhuǎn)k6 | | R9機(jī)型= 5Α10 = 1 k2 R11 = 2 k7 | | R12, R13 = 270Ω| R14、R15 = 15Ω| R16, R17 = 220Ω| R18, R19 = 1Ω/ 9 w | R20 = 10Ω|一下R21, R22 = 1Ω|Ρ1 = 1 k

          電容器:
          C1 = 470 pF | C2 = 10μf | C3 / 63 v = 150 pF | C4 = 1000μv | C5 / 4 = 220μ/ 40 v | C6 = 47 pF | C7、C8 = 560 pF | C9 = 47 nf | C10, C11 = 680 nf | C12 C13 = 100 nf

          半導(dǎo)體:
          Τ1Τ2 = BC556Α|Τ3Τ5 = BC547B |Τ4 = BC639 |Τ6 = BC557B |Τ7 = BDX67B BDX67C |Τ8 = BDX66B BDX66C | D1 = 9 v1/1.3w | D2、D3 = 1Ν4148,1Ν914 BAW62

          其他:
          2散熱片1.2°C / W或1.8°C / W(參見文本)|絕緣體電力晶體管(云母)


          電源組件的列表

          電阻:
          R1, R2 = 3 k3 / 1 w

          電容器:
          C1 = 100 nf | C2, C3 = 4700μf / 63 v

          半導(dǎo)體:
          D1, D2 =LED | B1 = B80C 3200/5000整流器(橋)

          保險(xiǎn)絲:
          F1 = 1.4(大約)| F2、F3 = 2.5(大約)

          其他:
          變壓器=二級(jí)2 x 30 v - 2 x 3, 75 | S1 =雙極開關(guān)|兩個(gè)保險(xiǎn)絲PCB | 220 v的保險(xiǎn)絲盒


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