Функциональная и принципиальная схемы УЗЧ

  Главная       Учебники - Радиотехника      Регулировщик радиоаппаратуры (Городилин В. М.)  

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

 

Функциональная и принципиальная схемы УЗЧ


В современной технике часто бывает необходимо усиливать слабые электрические сигналы, точно сохраняя их форму. Устройства, усиливающие сигналы, называют усилителями (ГОСТ 24375—80). Усилители напряжения, тока или мощности, предназначенные для усиления звуковых частот (от 20 Гц до 20 кГц), называют усилителями звуковой частоты (УЗЧ). В последние годы схемы УЗЧ выполняют в основном с использованием полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (микросборок). Функциональная схема УЗЧ показана на рис. 58.

Вне зависимости от назначения усилителя в его схему входят: входное ВхУ, выходное ВыхУ и вспомогательные устройства, предварительный ПУ и мощный МУ (оконечный) усилители. Каждое устройство усилителя выполняет определенные функции.
 

Рис. 58. Функциональная схема УЗЧ

 

 


Входное устройство усилителя предназначено
для разделения ПОСТОЯНной составляющей тока или напряжения источника сигнала и входной цепи первого транзистора (или микросхем), согласования входного сопротивления усилителя с выходным сопротивлением источника сигнала (например, микрофона) и повышения напряжения сигнала на входе первого каскада усилителя.

В каскадах предварительного усиления используют транзисторы с большим коэффициентом усиления и микросхемы. Режим их paбoты, способ включения и детали схемы выбирают так, чтобы получить возможно большее усиление сигнала при малом расходе питания. Рассмотрим построение схем предварительного усилителя, который имеет относительно простую конструкцию, небольшие размеры и хорошие частотные и фазовые характеристики.

Принципиальная электрическая схема предварительного УЗЧ на операционном усилителе А1 и транзисторах VI и V2 разной структуры приведена на рис. 59.

 

 

 

Рис. 59. Принципиальная электрическая схема предварительного УЗЧ на операционном усилителе



Входной сигнал через гнезда 1—2 разъема XI и конденсатор С1 подается на вход А1 (вывод 5). Сигнал большого уровня (наприм'ер, от звукоснимателя) ослабляется делителем Rl-—R2. Схема имеет большое входное сопротивление, что позволяет подключать к нему источники низкочастотных сигналов с большим внутренним сопротивлением.

 

 

Усилитель охвачен глубокой обратной связью R7, R6, R5 и R14. Коэффициент усиления УЗЧ зависит от соотношения этих сопротивлений. С выхода ОУ сигнал подается на переменные резисторы R21 и R22, являющиеся регуляторами тембра соответственно по высоким и низким частотам.

Резисторы R17, R18, R8 и R9 и конденсаторы С14, С15, С2, СЗ образуют развязывающие фильтры, предотвращающие возбуждение блока из-за возможных паразитных связей между его элементами усиления и источником питания. Цепочка R6C5 и конденсатор С6 предназначены для предотвращения самовозбуждения усилителя на высоких частотах.

При использовании в схеме предварительного усилителя в качестве усилительного элемента транзистора схема УЗЧ имеет вид, представленный на рис. 60.

Транзистор обычно включают по
схеме с общим эмиттером, это позволяет соединять последовательно несколько каскадов усиления, получая от каждого каскада максимальное усиление напряжения.

Элементы схемы имеют следующее назначение: RK — нагрузочный резистор в цепи коллектора; Ср — разделительный конденсатор; резисторы R1 и R2 — делитель напряжения, с которого снимается постоянное напряжение смещения на базу транзистора относительно эмиттера. Цепь R3Ca обеспечивает температурную стабилизацию режима работы транзистора. При увеличении, например, температуры окружающей среды увеличивается ток в цепи эмиттера и падение напряжения, создаваемое этим током на резисторе Ra, которое приложено плюсом к базе транзистора, а минусом — к эмиттеру. В результате этого уменьшается ток базы транзистора и ограничивается рост тока эмиттера. Блокировочный конденсатор большой емкости Са создает цепь переменной составляющей тока эмиттера.

 



Предварительные каскады усилителя с трансформаторной нагрузкой используют значительно реже из-за дополнительных нелинейных искажений, вносимых трансформатором. В настоящее время все большее применение находят бестрансформаторные предоконечные каскады,

позволяющие подавать на оконечные двухтактные каскады два напряжения сигнала, сдвинутые одно относительно другого на 180°. Указанные схемы называют фазоинверсными.

На рис. 61 показана бестрансформаторная фазоинверсная схема с разделенной нагрузкой. Нагрузочное сопротивление разделено между коллекторной RK и эмиттерной R3 цепями. Эмит-терная цепь в данном случае работает как схема эмиттерного повторителя, не меняя фазы подводимого сигнала и не усиливая

его. Напряжение сигнала, снимаемое с резистора RK, отличается по фазе от напряжения, действующего на резисторе R3, на 180°. Подбором величин и R3 добиваются ра« венства выходных напряжений сигнала U ВЫХ 1 и U ВЫХ2-

Усилители мощности предназначены для увеличения сигнала на нагрузке при максимальном кпд. Поэтому способ включения транзисторов или микросхем и режим их работы выбирают, исходя из величины выходной мощности, отдаваемой в нагрузку. В оконечных каскадах при небольшой выходной мощности усилителя (0,5—1 Вт) обычно используют однотактные схемы (рис. 62).

Для получения большой выходной мощности применяют двухтактные схемы с трансформаторным выходом. Выходной трансформатор во многом определяет качество работы усилителя и оказывает влияние на такие параметры, как частотная характеристика, нелинейные искажения и кпд каскада. При этом используются мощные транзисторы, которые могут быть включены параллельно в каждом плече каскада.

Бестрансформаторные выходные каскады на транзисторах и микросхемах применяют в высококачественных усилителях. Основными достоинствами бес-трансформаторных оконечных каскадов УЗЧ, благодаря которым они получили широкое распространение, являются простота их устройства и налаживания, высокий кпд, достигающий 75%, и широкая полоса усиливаемых частот.
 

 


 

 

 

 

На рис. 63 изображена схема мощного усилителя на микросхеме К174УН9, на кристалле которой размещены 118 компонентов, включая мощные выходные n-p-n-активные структуры. Конденсаторы С1 и С2 в схеме являются фильтрами цепей питания, СЗ, С4 и R1— цепью высокочастотной коррекции. Конденсатором С6 и резистором R2 можно регулировать положительную, а конденсатором С7 и резистором R4 отрицательную обратные связи. Резистор R3 определяет ток смещения каскада.

 



В качестве примера построения УЗЧ рассмотрим полную принципиальную электрическую схему транзисторного УЗЧ (рис. 64). Первый каскад предварительного УЗЧ выполнен на транзисторе 2-V1 с общим коллектором. Такая схема называется эмиттерным повторителем. Источник сигнала через блок коммутации включен в цепь базы транзистора, нагрузка резистора 2-R4 — в цепь эмиттера, а коллектор соединен с общим проводом. Схема эмиттерного повторителя не увеличивает напряжения сигнала на выходе по сравнению с входным сигналом, но обладает большим входным

сопротивлением (порядка 1 МОм) и малым выходным сопротивле^ нием (десятки Ом), при этом полярность сигнала не меняется.

Транзистор 2-V1 с низким уровнем шумов позволяет получить хорошее соотношение сигнал/шум, большое входное сопротивление и температурную стабильность каскада. Большое входное сопротивление значительно улучшает общую частотную характеристику усилителя в области низких частот при включении на его вход звукоснимателя с пьезокерамической головкой. Конденсатор 2-С1 служит для предохранения от случайного попадания постоянного напряжения на вход усилителя.

С эмиттера транзистора 2-V1 звуковой сигнал через конденсатор 2-С4 подается на регулятор громкости 2-R8, с которого поступает на базу транзистора второго каскада 2-V2. Второй и третий каскады усилителя выполнены на транзисторах с непосредственной связью. Особенностью схемы с непосредственной связью является ее способность усиливать не только переменные составляющие тока и напряжения сигнала, но и его постоянную составляющую, не внося при этом дополнительных нелинейных искажений. Отсутствие переходных конденсаторов значительно расширяет диапазон усиления в сторону низких частот. Оба каскада дополнительно охвачены глубокой межкаскадной отрицательной обратной связью по постоянному и переменному напряжению, создаваемой цепью

2-R15, 2-С9 и 2-R16- Кроме того, в каждом каскаде имеются цепи эмиттерной стабилизации режима 2-R14, 2-С8 и 2-R11, обеспечивающие температурную стабилизацию режима работы транзисторов.

Между третьим и четвертым каскадами включены регуляторы тембра по высоким 2-R17 и низким 2-R20 частотам. Регулировка громкости и тембра осуществляется одновременно в обоих каналах. Четвертый и пятый каскады являются также усилителями напряжения, выполненными на транзисторах 1-V4 и 1-V5 соответственно.

Предоконечный каскад выполнен на транзисторах 1-V6 и 1-V7 с различными типами проводимости, соединенными по последовательной двухтактной фазоинверсной схеме. Такая схема осуществляет поворот фазы сигнала на 180°. Связь предоконечного каскада с усилителем мощности непосредственная, что улучшает частотную характеристику усилителя в области низких частот.

Оконечный каскад усилителя построен по двухтактной бес-трансформаторной схеме с последовательным включением транзистора типа р-п-р. Сигнал на их базы подается в противофазе с резисторов 1-R13, и 1-R14, включенных последовательно с транзисторами фазоинверсного каскада. Для обеспечения температурной стабильности оконечного каскада в цепи эмиттеров транзисторов включены проволочные резисторы 1-R16 и 1-R17 (с сопротивлением 1 Ом). Падения напряжения на этих резисторах, создаваемые токами эмиттеров, автоматически меняются при изменении температуры или замене транзисторов, тем самым обеспечивая температурную стабилизацию режима.
 

Оконечный и предоконечный каскады усилителя охвачены отрицательной обратной связью, напряжение которой снимается с выхода усилителя и через резистор 1-R5 подается в цепь эмиттера 1-V4. Для снижения нелинейных искажений, вносимых усилителем, необходима строгая симметрия плеч оконечного двухтактного каскада. Симметрии плеч добиваются изменением положения потенциометра 1-R7.

Оконечный каскад через конденсатор 1-С8 большей емкости (2000 мкФ) нагружен на акустическую (звуковую) систему. Емкость конденсатора выбрана из условия неискаженной работы усилителя на самых низких частотах.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..