no heja masz tutaj troszkę teorii o wzmakach różnych klas - w tym A
M
U
agazyn
lektroniki
żytkowej
P
o
z
n
a
ć
i
Misją Magazynu Elektroniki
Użytkowej (MEU) jest zagwaranto−
wanie Czytelnikom EdW minimum
wiedzy o elektronicznym sprzęcie
używanym przez współczesnego
człowieka w życiu codziennym.
Są zagadnienia, których elektro−
nikowi po prostu nie wypada nie
znać. Właśnie rolą MEU jest dostar−
czyć Ci minimum wiedzy o tema−
tach i terminologii będącej w
powszechnym użyciu. Musisz się
w tych sprawach orientować, cho−
ciażby po to, żeby zachować autory−
tet guru elektronicznego w kręgu
najbliższych Ci osób. Traktujemy
też MEU jako wstępną lekturę,
która ułatwi Ci rozumienie artyku−
łów w pismach specjalistycznych,
takich jak AUDIO, ŚWIAT RADIO,
ESTRADA I STUDIO, itp.
Konstrukcja MEU jest bardzo
prosta − opiera się na czterech wąt−
kach:
* Aktualności − wiadomo, że słu−
żą " trzymaniu ręki na pulsie " , żeby
zawsze wiedzieć o wszystkich
nowinkach;
* O tym się mówi − rozjaśnia
zagadnienia, o których w ostatnim
czasie jest bardzo głośno;
* To warto wiedzieć − wyjaśnia
zagadnienia, których − szczerze
mówiąc − elektronikowi nie wypada
nie znać i nie rozumieć;
* Leksykon − ma przygotować
Czytelników EdW do lektury pism
specjalistycznych.
W tym numerze przedstawiamy
informacje o najnowszych wzmac−
niaczach audio oraz o systemie
RDS.
Elektronika dla Wszystkich
z
r
o
z
u
m
i
e
ć
s
dodatek
do
miesięcznika
p
r
z
ę
t
To warto wiedzieć
Klasa T,
czyli
nowe i najnowsze
wzmacniacze mocy
część 2
W drugiej części artykułu omówio−
ne są wzmacniacze klas E, F,
G, H, S, T oraz inne ciekawsze
koncepcje.
Przed omówieniem klas G i H, które pojawiły
się w drugiej połowie lat siedemdziesiątych
(1977), koniecznie trzeba wspomnieć o skrócie
BTL. Nie jest to nazwa klasy wzmacniaczy,
jak uważają niewtajemniczeni. BTL (Bridge
Tied Load) to po prostu układ mostkowy. Połą−
czenie dwóch najzwyklejszych wzmacniaczy
(np. klasy AB) i stopnia odwracającego fazę
sygnału według rysunku 11 pozwala uzyskać
na obciążeniu moc czterokrotnie większą niż
w przypadku pojedynczego wzmacniacza.
Układy mostkowe są powszechnie stosowane
we wzmacniaczach dużej mocy (powyżej
100W) oraz w urządzeniach samochodowych,
zasilanych napięciem akumulatora, wynoszą−
cym w czasie jazdy około 14,4V.
ci wabią klientów coraz to większą mocą
swych zestawów. Pomijając nieprzyzwoite
chwyty reklamowe, polegające na podawa−
niu “wziętej z sufitu” niebotycznej mocy
PMPO, trzeba rzetelnie stwierdzić, że
wzmacniacze czołowych firm naprawdę ma−
ją zadziwiająco dużą moc wyjściową, rzędu
kilkuset watów. Ze wzrostem mocy maksy−
malnej rośnie poważny problem mocy strat.
Teoretyczna sprawność wzmacniacza klasy
AB rzędu 65…75% dotyczy pełnego wyste−
rowania. Okazuje się jednak, że przy mniej−
szym wysterowaniu moc strat jest większa(!)
niż przy maksymalnym sygnale – pokazuje
to rysunek 12.
Rys. 12 Zależność mocy strat od mocy
wyjściowej
Rys. 11 Układ mostkowy
Klasa G
Przez ostatnie trzydzieści lat moc wyj−
ściowa wzmacniaczy stale rośnie. Producen−
MEU
95
To warto wiedzieć
Rysunek 12 pokazuje również, iż moc
strat bardzo silnie zależy od napięcia zasila−
jącego – mniejsze napięcie zasilania to
wprawdzie mniejsza maksymalna mocy wyj−
ściowa, ale i mniejsza moc strat. W rzeczywi−
stych programach audio przez większość
czasu poziom sygnałów jest nieduży, a jedy−
nie co jakiś czas występują silniejsze frag−
menty. Tym samym przez prawie cały czas
wzmacniacz pracuje w niekorzystnych wa−
runkach, z dużą mocą strat.
Przez większość czasu wystarczyłby
wzmacniacz niewielkiej mocy (i małej mocy
strat), a tylko w krótkich chwilach potrzebny
byłby potężny wzmacniacz dysponujący peł−
ną mocą. I tu zaczyna się historia klasy G.
Jak połączyć dwa wzmacniacze w jeden?
Czy w ogóle potrzebne są dwa wzmacnia−
cze? Może wystarczy jeden o zmiennym na−
pięciu zasilania?
Sercem wzmacniacza klasy G jest kla−
syczny stopień wyjściowy pracujący w klasie
AB. Dwa bardzo uproszczone (i nie do końca
ścisłe) przykłady realizacji wzmacniacza kla−
sy G są pokazane na rysunku 13. Pierwszy
zawiera dwa stopnie klasy AB, zasilane na−
pięciami o różnej wartości. Przy małych sy−
gnałach pracuje tylko część zasilana niższym
napięciem (T1, T2).
Rys. 13 Wzmacniacze klasy G
W drugim rozwiązaniu (rys. 13b) wystę−
puje tylko jeden stopień wyjściowy klasy AB
(T1, T2). Przy niewielkich sygnałach zasila−
ny jest on obniżonym napięciem przez diody
D1, D2. Jedynie w chwilach, gdy jest to ko−
nieczne (silny sygnał wejściowy), dodatkowe
tranzystory T3, T4 zwiększają napięcie zasi−
lające, by w szczytach wysterowania uzyskać
na obciążeniu potrzebną dużą moc.
Jak wskazuje rysunek 12, wzmacniacze
klasy G umożliwiają znaczącą redukcję śre−
dniej mocy strat. I to jest ich istotna, ale jedy−
na zaleta – zniekształcenia nie są wcale
96
MEU
mniejsze od zniekształceń analogicznych
wzmacniaczy klasy AB.
Klasa H
Jak wiadomo (P = (Usk)2 / R), samochodowy
wzmacniacz mostkowy BTL przy napięciu
zasilania 14,4V umożliwia uzyskanie mocy
12W na obciążeniu 8Ω i 25W na 4Ω. Ponie−
waż w wielu wypadkach to nie wystarcza,
stosowane są różne sposoby uzyskania więk−
szej mocy. Najprostsze jest zmniejszenie
oporności obciążenia do 2Ω co umożliwia
uzyskanie ponad 40W mocy, jednak głośniki
o oporności 2Ω nie są popularne. Innym spo−
sobem jest zastosowanie przetwornicy, dają−
cej napięcie np. ±25V i klasycznego wzmac−
niacza. Jeszcze innym sposobem jest zasto−
sowanie wzmacniacza klasy H, którego upro−
szczony schemat blokowy pokazany jest na
rysunku 14. Wzmacniacz klasy H jest mo−
dyfikacją, a raczej rozwinięciem koncepcji
wzmacniacza klasy G. Podstawą jest tu układ
mostkowy (wzmacniacze A1, A2). Normal−
nie jest on zasilany napięciem akumulatora
przez diody D1, D2 i pracuje jak najzwyklej−
szy wzmacniacz klasy AB. Przy silniejszych
sygnałach napięcie zasilające jednego ze
wzmacniaczy jest chwilowo zwiększane za
pomocą pomp ładunku zawie−
rających dodatko−
we wzmacniacze
A3, A4 i konden−
satory C1, C2.
Można
powie−
dzieć, że pracujący
wzmacniacz klasy
H sam wytwarza
w szczytach wy−
sterowania wy−
ższe napięcie, które umożliwia
uzyskanie znacznie większej
mocy wyjściowej. Warto zau−
ważyć, że napięcie zasilające
zwiększane jest w takt sygnału
tylko w tym kanale i tylko wte−
dy, gdy jest to konieczne.
Oprócz zwiększenia mocy
wyjściowej, praca przy zmie−
niającym się dynamicznie na−
pięciu zasilania niejako przy
okazji daje poprawę sprawności
energetycznej, co umożliwia zastosowanie
Rys. 14 Wzmacniacz klasy H
mniejszego radiatora. Przykładem realizacji
może być układ scalony Philipsa TDA1562Q,
umożliwiający uzyskanie mocy 70W na obcią−
żeniu 4Ω przy napięciu akumulatora
14,4V (100W w szczycie przy zasilaniu 17V) –
rysunek 14 pokazuje uproszczony schemat tego
wzmacniacza.
Klasy E, F, S
Oprócz klas A, AB, B, C, D istnieje wiele in−
nych. Nie wszystkie mają związek ze
wzmacniaczami audio. Jak wspomniano,
wzmacniacze klasy C stosowane są przede
wszystkim w technice w.cz. Również tylko
w technice w.cz, i to rzadko, spotyka się
wzmacniacze klas E oraz F.
Rys. 15 Wzmacniacz klasy E
Rysunek 15 pokazuje zasadę działania
i przykład realizacji wzmacniacza klasy E.
Element czynny pracuje tu jako klucz –
w jednym z dwóch stanów: otwarty, za−
mknięty. Filtr wyjściowy usuwa wyższe har−
moniczne i pozwala uzyskać na wyjściu sy−
gnał sinusoidalny.
Nieoficjalna klasa F obejmuje wzmac−
niacze podobne jak w klasie E, ale z obwo−
dami rezonansowymi strojonymi nie na jed−
ną częstotliwość (podstawową), tylko na
dwie lub więcej (np. podstawową i trzecią
harmoniczną).
W literaturze
spotyka się też
wzmianki o kla−
sie S. Wykorzy−
stuje się tam zasa−
dę
modulacji
współczynnika
wypełnienia im−
pulsów i amplitu−
dy. Klasa S zosta−
ła po raz pierwszy
Elektronika dla Wszystkich
To warto wiedzieć
opisana w roku 1932(!). Można śmiało powie−
dzieć, że dawna klasa S to obecna klasa D.
Trochę inaczej jest z najnowszą klasą T.
Klasa T
Obecnie w całej prasie elektronicznej głośno
jest o wzmacniaczach klasy T. W roku 1998
amerykańska firma Tripath zaprezentowała
pierwszy opracowany przez siebie wzmac−
niacz klasy T. Dziś ma w swej ofercie
wzmacniacze o mocach do 1000W.
Ze względów komercyjnych firma Tri−
path nie wyjawiła wszystkich szczegółów
dotyczących swoich wzmacniaczy. Wiado−
mo tylko, że są to wzmacniacze impulsowe,
podobne budową do wzmacniaczy klasy D.
Stopień wyjściowy, zawierający tranzystory
MOSFET, jest również sterowany przebie−
giem prostokątnym. W odróżnieniu od
wzmacniaczy klasy D, częstotliwość impul−
sów nie jest stała − zmienia się w granicach
50kHz...1,5MHz,
wynosząc
średnio
600...700kHz.
Nieporównanie bardziej skomplikowane są
też stopnie sterujące. Częstotliwość i wypeł−
nienie impulsów wyjściowych są wyznaczane
przez skomplikowany proces cyfrowej obrób−
ki z wykorzystaniem zaawansowanej teorii sy−
gnałów, stosowanej wcześniej w telekomuni−
kacji. Rysunki 16 i 17 pokazują wewnętrzne
schematy blokowe wzmacniacza klasy T.
Wzmacniacz klasy T jest więc w istocie proce−
sorem sygnałowym, sterującym wyjściowymi
tranzystorami MOSFET w sposób wyznaczo−
ny przez sygnał wejściowy i sygnał sprzężenia
zwrotnego według skomplikowanego algoryt−
mu. Podstawą jest tu opracowana przez Tri−
path tak zwana technologia DPP™ (Digital
Power Processing), łącząca osiągnięcia cyfro−
wej obróbki sygnałów i techniki sterowników
dużej mocy. Jedną z przyczyn występowania
zniekształceń we wzmacniaczach klasy D jest
niedoskonałość i rozrzut parametrów wyjścio−
wych tranzystorów MOSFET. Sterownik
wzmacniacza klasy T niejako “uczy się” para−
metrów współpracujących tranzystorów
(opóźnienie, charakterystyka przełączania,
różnice parametrów) i potem kompensuje ich
niedoskonałości, wytwarzając odpowiednie
impulsy sterujące.
Efektem zastosowania we wzmacniaczu
klasy T takiej zaawansowanej obróbki cyfro−
wej jest lepsza liniowość, mniejszy poziom
szumów własnych, szerszy zakres dynamiki,
bardziej płaska charakterystyka przenoszenia
i opóźnienia grupowego, mniejsze zakłóce−
nia elektromagnetyczne generowane przez
układ oraz możliwość stosowania prostszych
filtrów.
Rys. 19 Wzmacniacz
klasy T 2x500W
Rys. 17 Schemat wewnętrzny układu
scalonego wzmacniacza klasy T
Rys. 16 Schemat funkcjonalny
wzmacniacza klasy T
Rys. 18 Zniekształcenia
nieliniowe
Przykładowo udaje się uzy−
skać współczynnik zniekształ−
ceń nieliniowych (THD+N)
poniżej 0,08%, a współczyn−
nik zniekształceń intermodula−
cyjnych (IMD) poniżej 0,04%,
co stawia wzmacniacze klasy
T na równi z bardzo dobrymi
wzmacniaczami klas A i AB.
Rysunek 18 pokazuje zmie−
Elektronika dla Wszystkich
rzone współczynniki zniekształceń nielinio−
wych wzmacniaczy T i D o podobnej mocy.
Dzięki pracy impulsowej, sprawność energe−
tyczna jest niewiele gorsza od sprawności
wzmacniaczy klasy D i wynosi 80...92%. Tym
samym klasa T łączy zalety klas A, AB i D.
Fotografia 19 pokazuje zadziwiająco ma−
ły wzmacniacz TA0104A klasy T o mocy
2x500W (1500W w połączeniu mostkowym).
Niewykluczone, że właśnie wzmacniacze kla−
sy T z czasem całkowicie zdominują rynek
wzmacniaczy audio. Nic więc dziwne−
go, że firma Tripath reklamuje swoje
opracowania, a jednocześnie zazdrośnie
strzeże tajemnic technicznych. Produ−
cenci sprzętu audio, m.in. Alpine, Sony,
Matsushita już wykorzystują te nowe
wzmacniacze w swoim sprzęcie.
Klasy mieszane
Oprócz wzmacniaczy “czystych klas”,
oznaczanych jedną pojedynczą literą, istnieje
wiele wzmacniaczy, które można zakwalifi−
kować do klas mieszanych.
Przykładowo rysunek 20 po−
kazuje zasadę pracy wzmacnia−
cza, zawierającego połączone
równolegle stopnie klas AB oraz
C. Przy małych sygnałach pra−
cują (w klasie AB) tranzystory
T1, T2, natomiast przy dużych,
gdy napięcie na rezystorach R1,
R2 sięga 0,6V, otwierają się nor−
malnie zatkane tranzystory T3, T4.
Rysunek 21 przedstawia koncepcję
wzmacniacza “super class A”, stosowaną od
1978 roku przez firmę Technics. Główny
wzmacniacz A1 pracuje tu w “czystej” klasie
A. Aby radykalnie zmniejszyć moc strat, za−
stosowano bardzo ciekawy sposób − całkowite
napięcie zasilające ten wzmacniacz nie jest
stałe, tylko zmienia się w takt sygnału. Oprócz
dwóch 15−woltowych źródeł B1, B2 (są to za−
silacze) wykorzystuje się też napięcie ±50V.
Drugi wzmacniacz A2, pracujący w klasie AB
lub B, zmienia napięcia zasilające. Ponieważ je−
go zadaniem jest tylko zmiana napięć zasilania
MEU
97
To warto wiedzieć
w takt sygnału, takie parametry jak liniowość
nie są istotne, więc z powodzeniem może to
być wzmacniacz pracujący w klasie B.
Nietrudno
sobie wyo−
brazić kolej−
ną modyfika−
cję
układu
z rysunku 17,
polegającą na
zastąpieniu
wzmacniacza
klasy B przez
jeszcze eko−
nomiczniej−
Rys. 20 Wzmacniacz klasy AB+C
szy wzmacniacz klasy D bądź specjalny zasi−
lacz impulsowy o napięciu zależnym od
wielkości sygnału.
Podobnie wzmacniacz klasy G z rysunku
13b może być zmodyfikowany wg rysunku 22.
Wtedy “zewnętrzne” tranzystory T3, T4 nie są
otwierane płynnie w takt sygnału, tylko pracują
w sposób charakterystyczny dla klasy D: są al−
bo w pełni otwarte, albo w pełni zatkane.
Podane informacje nie wyczerpują tematu
klas i koncepcji układowych wzmacniaczy. Kil−
ka interesujących przykładów i rozważania na
temat klas mieszanych można znaleźć w artyku−
le pt.: Class distinction, zamieszczonym w bry−
Rys. 22 Wzmacniacz AB+D
Rys. 21 Wzmacniacz klasy A
ze zmiennym napięciem zasilania
tyjskim czasopiśmie Electronics World. Ksero−
kopię tego artykułu prenumeratorzy mogą otrzy−
mać bezpłatnie, zamawiając ją jako Prasa 035.
Podsumowanie
Obecnie ogromna większość dostępnych
wzmacniaczy pracuje w klasie AB. Klasa
A pozostaje domeną audiofilów, eksperymen−
tatorów i snobów. Wzmacniacze klas
G i H, po ponad dwudziestu latach od ich po−
jawienia się na rynku, nie są wcale historycz−
ną ciekawostką. Niemniej przy obecnych ten−
dencjach do miniaturyzacji oraz ze względu
na oszczędność energii świetlana przyszłość
otwiera się przed wzmacniaczami klasy D a
tym bardziej T. Będą znajdować coraz szersze
zastosowanie w sprzęcie elektronicznym,
zwłaszcza miniaturowym i zasilanym bateryj−
nie. Co do tego nie ma wątpliwości. Trudniej
natomiast przewidzieć, czy ulepszone
wzmacniacze impulsowe wyprą wzmacnia−
cze klasy AB ze sprzętu przeznaczonego dla
bardziej wymagających i zamożniejszych słu−
chaczy. O sukcesie lub porażce “cyfrowych”
wzmacniaczy w tym obszarze rynku mogą za−
decydować powody bardzo dalekie od racjo−
nalnych. Wiadomo, że już obecnie mało kto
potrafi rozróżnić poszczególne wzmacniacze
klas A i AB na podstawie ich brzmienia.
Podobnie będzie ze wzmacniaczami impulso−
wymi. Można się więc spodziewać, że nieco
gorsze brzmieniowo, ale modne wzmacniacze
“cyfrowe” (D − jak digital) upowszechnią się
także w droższym i najdroższym sprzęcie.
Piotr Górecki
“Kiedy będą horoskopy??! Bo póki co, tak słodko, że mdli”
– Mirosław Kopera, Dębica
Poniżej przedstawiamy dalszą część cukru, i nie tylko, zaczerpniętą z miniankiet.
Z miesiąca na miesiąc czytam coraz to bardziej się ciesząc
– Adrian Helwig, Bogatynia
Wasza gazeta to moja dziewczyna
– Andrzej Rybaczuk, Zebrzydowice
Kupiłem, przeczytałem i... pałę (ndst) za aktywność na lekcji do−
stałem – Marcin Gołosz
Wszędzie fajowo, ale u Was fajowiej
– Kamil Bednarczyk, Biała Podlaska
Na początku była Ziemia i EdW
– Marcin Grzegorzek, Rybnik−Grabarnia
Ponoć cukier krzepi, ale jak się człowiek EdW uczepi – to dopie−
ro krzepi – Henryk Zakrzewski, Barczewo
Elektronikowi początkującemu i zaawansowanemu pomoże za−
wsze lektura pisma ulubionego – Jarek Czocher, Lwówek Śląski
Gazet w kiosku jest bez liku, kup EdW elektroniku!!!
– Janusz Mikołajczyk, Dzierzbin
Nie lada gratka – wygrać sygnalizator suchego kwiatka
– Zbigniew Meus, Czernichów
Elektronikę dla Wszystkich kupuję i cuda z niej montuję
– Krzysztof Szmidtka, Rumia
Widzę, że uczyć nas chcecie, więc do czytania wpadnę w ogrom−
nym impecie – Aleksander Pawlik, Bielsko − Biała
98
MEU
Tylko w EdW znajdziecie, co nowego słychać w świecie
– Janina Kunka, Giżycko
Dobrze się czują ci, którzy EdW kupują – Szymon Janek, Lublin
Zaczytałem się żywcem – Krzysztof Budnik, Gdynia
Widmowa wstążka sprawiła, że EdW znika
– Wiktor Zimoch, Pabianice
Elektronika daje Wszystko (no prawie)
– Marcin Mentel, Porąbka
GANC GUT!!! – Adrian Helwig, Bogatynia
Uwagi miałem, dla siebie zachowałem
– Aleksander Drab, Zdziechowice
EdW – Elektronika dobry Wybór
– Zbigniew Jakimiuk, Janów Podlaski
Zróbcie Pipka Dręczyciela wersje: IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI,
XII, XIII... – Jakub Jagiełło, Gorzów Wlkp.
Tak trzymać!!!:−) – Tomasz Jędras, Lubin
EdW kupiłem i wiem, że błędu nie popełniłem
− Klaudiusz Woźniak, Wrocław
Degeneraci generacji zwanej elektroniką łączcie się!!!
– Marcin Biernat, Strachówka
EdW – Ekspresyjnie dla Wszystkich
– Sławomir Olszewski z Warszawy
Elektronika dla Wszystkich
M
U
agazyn
lektroniki
żytkowej
P
o
z
n
a
ć
i
Misją Magazynu Elektroniki
Użytkowej (MEU) jest zagwaranto−
wanie Czytelnikom EdW minimum
wiedzy o elektronicznym sprzęcie
używanym przez współczesnego
człowieka w życiu codziennym.
Są zagadnienia, których elektro−
nikowi po prostu nie wypada nie
znać. Właśnie rolą MEU jest dostar−
czyć Ci minimum wiedzy o tema−
tach i terminologii będącej w
powszechnym użyciu. Musisz się
w tych sprawach orientować, cho−
ciażby po to, żeby zachować autory−
tet guru elektronicznego w kręgu
najbliższych Ci osób. Traktujemy
też MEU jako wstępną lekturę,
która ułatwi Ci rozumienie artyku−
łów w pismach specjalistycznych,
takich jak AUDIO, ŚWIAT RADIO,
ESTRADA I STUDIO, itp.
Konstrukcja MEU jest bardzo
prosta − opiera się na czterech wąt−
kach:
* Aktualności − wiadomo, że słu−
żą " trzymaniu ręki na pulsie " , żeby
zawsze wiedzieć o wszystkich
nowinkach;
* O tym się mówi − rozjaśnia
zagadnienia, o których w ostatnim
czasie jest bardzo głośno;
* To warto wiedzieć − wyjaśnia
zagadnienia, których − szczerze
mówiąc − elektronikowi nie wypada
nie znać i nie rozumieć;
* Leksykon − ma przygotować
Czytelników EdW do lektury pism
specjalistycznych.
W tym numerze przedstawiamy
najważniejsze informacje o klasach
wzmacniaczy, także tych najnow−
szych, oraz wyjaśniamy − co to jest
RDS.
Elektronika dla Wszystkich
z
r
o
z
u
m
i
e
ć
s
dodatek
do
miesięcznika
p
r
z
ę
t
To warto wiedzieć
Klasa T,
czyli
nowe i najnowsze
wzmacniacze mocy
część 1
Szkolne podręczniki zawierają in−
formacje o wzmacniaczach klas
A, B i C. Co jednak ma zrobić elek−
tronik, gdy napotka informację
o wzmacniaczach pracujących
w klasie G, H, E, S lub T? Co to za
wzmacniacze? Gdzie szukać in−
formacji na ich temat?
Jednym z prostszych rozwiązań
jest sięgnięcie do niniejszego,
dwuczęściowego artykułu, który
obszernie opisuje spotykane obe−
cnie klasy wzmacniaczy mocy.
Klasa wzmacniacza − domyślnie: wzmac−
niacza mocy audio − określa przede wszyst−
kim działanie (niekiedy także budowę) jego
stopnia wyjściowego. Klasa wzmacniacza nic
nie mówi o elementach czynnych, użytych do
jego budowy (lampy, tranzystory bipolarne,
IGBT MOSFET). Przykładowo, wzmacniacz
klasy A może być zbudowany z wykorzysta−
niem lamp bądź dowolnych tranzystorów. Jak
się okazuje, klasyfikacja w istocie opiera się
na... długości czasu. Ta intrygująca informa−
cja o czasie zostanie stopniowo wyjaśniona
w dalszej części artykułu, w trakcie omawia−
nia poszczególnych klas.
Klasa A
Pierwsze wzmacniacze mocy audio (power au−
dio amplifiers) zawierały jedną lampę elektro−
nową, a stopień wyjściowy wyglądał mniej
więcej tak, jak na rysunku 1. Na wejście (siat−
kę lampy) podawany był niewielki napięciowy
sygnał audio. Sygnał ten, wzmocniony w lam−
pie, występował na głośniku. To, że na głośni−
ku występują wzmocnione przebiegi (napięcio−
we) podawane na wejście, jest oczywiste. Tak
działa każdy wzmacniacz i nie ma tu nic godne−
go uwagi. Przy omawianiu poszczególnych
klas potrzebna jest informacja, co dzieje się
z prądem (prądami) w stopniu wyjściowym.
Rys. 1 Prosty wzmacniacz lampowy
Przez lampę i uzwojenie pierwotne trans−
formatora z rysunku 1 przepływał jakiś
znaczny spoczynkowy prąd stały. Sygnał au−
dio modulował ten prąd spoczynkowy –
przykładowy przebieg prądu lampy pokaza−
ny jest na rysunku 2. Jak widać, podczas
normalnej pracy prąd nie powinien zmniej−
szać się do zera. Przez element czynny
(w tym wypadku lampę) prąd powinien pły−
MEU
95
To warto wiedzieć
nąć przez cały czas. I to właśnie jest wzmac−
niacz klasy A – prąd płynie przez element
czynny nieprzerwanie.
Już tu trzeba podkreślić, że na rysunku 2
zaznaczono przebieg prądu w stopniu wyj−
ściowym, natomiast podobne kształtem krzy−
we z rysunku 1 pokazują przebiegi napięć
wejściowego i wyjściowego. Jak widać,
przebieg prądu w stopniu wyjściowym odpo−
wiada przebiegom napięć.
kazany jest on w uproszczeniu na rysunku
6a. Takie wzmacniacze, z tranzystorami ger−
manowymi PNP, były budowane na początku
ery tranzystorowej. Potem pojawiły się inne
konfiguracje obwodów wyjściowych, nie za−
wierające dużego i kosztownego transforma−
tora wyjściowego. Kolejne wersje pokazane
są na rysunkach 6b...6f. Obecnie wykorzy−
stywane są przede wszystkim konfiguracje
z rysunku 6e i 6f oraz pochodne.
Rys. 2 Przebieg prądu we wzmacniaczu
klasy A
Rys. 5 Wzmacniacz symetryczny
Wzmacniacz klasy A można też zbudo−
wać z użyciem tranzystorów, jak pokazuje
rysunek 3.
Rys. 3 Tranzystorowe wzmacniacze
klasy A
W praktyce dość często buduje się
wzmacniacze klasy A o stałym poborze prą−
du, oznaczane single ended class A. Różnica
w budowie w stosunku do schematów z ry−
sunku 3b, 3c polega na zastosowaniu źródła
prądowego zamiast rezystora – pokazuje to
rysunek 4.
Rys. 6 Tranzystorowe stopnie końcowe
Rys. 4 Wzmacniacz class A sigle ended
A, B, C...
Zastosowanie dwóch lamp i transformatora
z dzielonym uzwojeniem pierwotnym po−
zwala zbudować wzmacniacz symetryczny
według rysunku 5. Zamiast lamp można wy−
korzystać tranzystory i zbudować tranzysto−
rowy odpowiednik układu z rysunku 5 – po−
96
MEU
O ile wzmacniacze z rysunków 1, 3, 4
z natury muszą pracować w klasie A, o tyle
budowa stopni wyjściowych z rysunków 5 i 6
nie mówi absolutnie nic o klasie wzmacnia−
cza. Na zamieszczonych uproszczonych
schematach nie zaznaczono obwodów pola−
ryzacji. Tymczasem muszą one występować
w każdym wzmacniaczu i to właśnie one de−
cydują o klasie wzmacniacza. Rysunek 7 po−
kazuje bardzo uproszczony (nigdy nie stoso−
wany w praktyce) obwód polaryzacji tranzy−
storowego stopnia wyjściowego. W rzeczy−
wistości układy takie mają dodatkowe nie−
wielkie rezystory emiterowe według rysun−
ku 7b. W stanie spoczynku (przy braku sy−
gnału audio) przez tranzystor T1 płynie jakiś
prąd stały IP. Prąd ten wywołuje jakiś spadek
napięcia na rezystancji Rx. Pomijamy tu prą−
dy baz, upraszczamy problem napięć, zakła−
dając, iż na bazach i emiterach tranzystorów
T2, T3 napięcie jest równe połowie napięcia
zasilającego (tak jest w rzeczywistych
wzmacniaczach), czyli przez głośnik nie pły−
nie prąd (IG=0). Interesować nas teraz będzie
jedynie spadek napięcia na rezystancji Rx
i związany z tym prąd tranzystorów T2, T3,
oznaczony IS.
Uwaga! Teraz bardzo ważna informacja:
w tym prostym układzie rezystancja Rx wy−
znacza, w jakiej klasie będzie pracował
wzmacniacz.
Jeśli rezystancja ta będzie duża, to przez
oba tranzystory T2, T3 będzie płynął duży
(jednakowy) prąd spoczynkowy. Na
rysunku 7 oznaczony jest on IS. Gdy
pojawi się sygnał audio, chwilowa
wartość prądu będzie się zmieniać
w takt sygnału, a co ważne − prądy
tranzystorów T2, T3 nie będą już jed−
nakowe, bo przez głośnik popłynie
prąd IG.
Jeśli spoczynkowy prąd IS będzie
odpowiednio duży, wtedy w żadnej
chwili prądy tranzystorów nie zmaleją
do zera – wzmacniacz będzie pracował
w klasie A. Przykładowe napięcia spoczyn−
kowe (względem masy) oraz przebiegi prądu
obu elementów czynnych podczas przy pracy
w klasie A pokazuje rysunek 8a. W pierw−
szej chwili zdziwienie może budzić fakt, że
prąd tranzystora T3 zaznaczono jako ujemny
– wyjaśni się to już przy omawianiu klasy B.
Natomiast rysunek 8a pokazuje najważ−
niejszy fakt: we wzmacniaczu klasy A ele−
ment, bądź elementy czynne przewodzą
prąd przez cały czas.
Ogólnie znaną zaletą wzmacniaczy klasy
A są małe zniekształcenia, natomiast poważ−
ną wadą – mała sprawność energetyczna, rzę−
du 10...20%. W praktyce oznacza to koniecz−
ność stosowania dużych zasilaczy i ogrom−
nych radiatorów.
Na marginesie można wspomnieć o pew−
nych błędnych wyobrażeniach. Niektórzy
niezorientowani elektronicy uważają, że
wzmacniacz klasy A musi być zbudowany
z pojedynczych elementów (lamp, tranzysto−
rów), a nie układów scalonych. Choć rzeczy−
wiście ogromna większość wzmacniaczy kla−
sy A jest budowana z elementów dyskret−
nych, jednak, jak wykazano, pojęcie klasy
nie ma prawie nic wspólnego z budową, a je−
dynie z faktem, że prąd przez elementy czyn−
ne płynie przez cały czas.
Elektronika dla Wszystkich
To warto wiedzieć
nie) wzmacniacz klasy
B pozwala uzyskać na ob−
ciążeniu (głośniku) prawi−
dłowy, niezniekształcony
sygnał i to przy stosunko−
wo dużej sprawności ener−
getycznej, wynoszącej
niemal 80%.
W praktyce okazuje
się jednak, iż przy ma−
łych sygnałach występują
znaczne zniekształcenia,
dlatego wzmacniaczy au−
dio pracujących w “czy−
stej” klasie B nigdy się
nie spotyka.
T1
Rys. 7 Uproszczony stopień wyjściowy
Klasa C
Rys. 8a Klasa A
Jeśli rezystancja Rx byłaby jeszcze
mniejsza, na przykład równa zeru, wtedy
nie tylko w spoczynku, ale i przy małych
sygnałach żaden z tranzystorów nie będzie
przewodził. Przykładowe (niezbyt realne,
ale ilustrujące zasadę działania) napięcia
i prądy pokazuje rysunek 8c. I właśnie to
jest przykład wzmacniacza klasy C, gdy
dany element czynny przewodzi prąd
krócej niż przez 50% cyklu.
W klasie B możliwe jest (przynajmniej
teoretycznie) uzyskanie na wyjściu sy−
gnału o kształcie dokładnie takim samym,
jak na wejściu.
Klasa B
Jeśli rezystancja Rx z rysunku 7 zostanie tak
dobrana, by w spoczynku (przy braku sygnału)
oba tranzystory nie przewodziły prądu, ale by−
ły na granicy przewodzenia, wtedy wzmac−
niacz będzie pracował w klasie B. Po pojawie−
niu się sygnału zmiennego tranzystory będą
włączane na przemian. Podczas pracy wzmac−
niacza klasy B każdy z dwóch elementów
czynnych przewodzi prąd dokładnie przez
50% cyklu. Przykładowe napięcia spoczynko−
we i przebiegi prądu podczas pracy pokazuje
rysunek 8b. Początkujący powinni koniecznie
zwrócić uwagę na fakt, że prąd każdego z tran−
zystorów jest inny. Ściślej biorąc, dopiero “zło−
żenie” obu prądów przypomina przebieg wej−
ściowy. Dzięki temu (przynajmniej teoretycz−
Rys. 8b Klasa B
Rys. 8c Klasa C
We wzmacniaczu klasy C jest to niemoż−
liwe, bo “obcięte” przebiegi prądu zupełnie
nie przypominają przebiegu wejściowego.
Sygnał wyjściowy na pewno jest bardzo sil−
nie zniekształcony, na mniejsze sygnały
w ogóle przezeń nie przechodzą. Oczy−
wiście wzmacniacze klasy C nie są wy−
korzystywane w technice audio (stoso−
wane są tylko w układach alarmowych,
gdzie ważna jest głośność a nie
zniekształcenia oraz w układach
w.cz., zazwyczaj we współpracy
z obwodem rezonansowym).
ne, albo całkowicie zamykane, układ bę−
dzie pracował w klasie D. Wbrew pozorom,
jest to użyteczny tryb pracy. Stosując między
wzmacniaczem a głośnikiem prosty filtr LC
można uzyskać prawidłowy niezniekształco−
ny sygnał. Pod warunkiem jednak, że otwie−
ranie i zmykanie będzie odbywać się z czę−
stotliwością kilka− bądź kilkunastokrotnie
większą od najwyższej częstotliwości sygna−
łu audio i że współczynnik wypełnienia im−
pulsów będzie proporcjonalny do chwilowej
wartości sygnału audio.
We wzmacniaczu klasy D elementy czynne
pełnią jedynie rolę kluczy (otwarty/zamknię−
ty) i dlatego zazwyczaj stopień wyjściowy
zawiera tranzystory MOSFET. Wzmacniacz
klasy D jest więc przetwornikiem (chwilowej
wartości) napięcia na współczynnik wypeł−
nienia impulsów o ponadakustycznej często−
tliwości. Przykładowe przebiegi napięć na
wyjściu tranzystorowego “siekacza” oraz za
filtrem LC pokazane są na rysunku 8d. Ry−
sunek 9 pokazuje zasadę działania wzmac−
niacza klasy D.
Ponieważ tranzystory wyjściowe są albo
w pełni otwarte, albo zamknięte, nie wy−
dziela się w nich moc strat. Teoretyczna
sprawność wzmacniacza klasy D wynosi
100%, co znaczy, że cała moc pobrana z za−
silacza jest doprowadzana do głośnika.
W praktyce wzmacniacze klasy D osiągają
sprawność 90...95%, co i tak jest rewelacyj−
nym wynikiem w porównaniu ze spraw−
nością wzmacniacza klasy B, wynoszącą
teoretycznie 78%, oznacza bowiem kilku−
krotne zmniejszenie mocy strat (i wielko−
ści radiatorów).
Wzmacniacz klasy D można słusznie
nazwać wzmacniaczem impulsowym
(switching power amplifier). Często spoty−
ka się także określenie PWM amplifiers,
gdzie PWM to Pulse Width Modulation,
czyli modulacja szerokości impulsu.
Znacznie mniej trafne, za to częściej stoso−
wane ze względów reklamowych jest okre−
ślenie wzmacniacz cyfrowy (digital ampli−
fier). Słowo cyfrowy (D jak digital) kojarzy
się z wysoką jakością, tymczasem wzmac−
niacze klasy D wcale nie wyróżniają się
szczególnie dobrą jakością. Ich najważniej−
szą zaletą jest wysoka sprawność energetycz−
na, przez co możliwa jest daleko posunięta
miniaturyzacja (małe radiatory), a bateryjne
wzmacniacze klasy D pozwalają przedłużyć
żywotność baterii nawet trzykrotnie.
Rys. 8d Klasa D
Klasa D
Jeśli oba tranzystory będą na
przemian albo całkowicie otwiera−
Elektronika dla Wszystkich
MEU
97
To warto wiedzieć
Wzmacniacze klasy D nie realizują więc
“odwiecznego” marzenia audiofilów: jedno−
cześnie wysokiej wierności odtwarzania i du−
żej sprawności energetycznej. O ile spraw−
ność jest rzeczywiście imponująca (często
przekracza 90%), o tyle zniekształcenia nieli−
niowe i intermodulacyjne są rzędu 1%, co
w urządzeniach wyższej klasy jest nie do
przyjęcia.
Rys. 9 Wzmacniacz klasy D
dy polaryzacji wzmacniacza klasy AB tak,
by tranzystory nigdy nie zostały zatkane,
a prąd nie był nigdy mniejszy od jakiejś
wartości Imin. Przebiegi napięć i prądów wy−
glądałyby wtedy jak na rysunku 8f. Nie
można tego zrealizować w typowych ukła−
dach polaryzacji pracujących na zasadzie
pokazanej na rysunku 7, bo mówiąc w naj−
większym uproszczeniu, do zatkania tranzy−
stora wystarczy mniejsza różnica
napięcia niż do jego otwarcia.
Można to jednak zrealizować zu−
pełnie inaczej, na przykład na za−
sadzie pokazanej w wielkim upro−
szczeniu na rysunku 10. Przez
końcówki wzmacniacza operacyj−
nego U1 płynie jakiś prąd spo−
czynkowy IP. Wywołuje on na re−
zystorach R5, R6 spadek napięcia,
który nieco otwiera tranzystory
T3, T4, powodując przepływ prą−
du spoczynkowego IS. Pojawienie
się zmiennego napięcia wejścio−
wego powoduje przepływ prądu
przez rezystor R7. Prąd ten prze−
pływa albo przez R5, albo przez
R6 i otwiera jeden z tranzystorów
mocy T3, T4.
Spotyka się takie wzmacnia−
cze – tak z grubsza biorąc, zbu−
dowany jest wzmacniacz Vellemana
o oznaczeniu K4010.
Rys. 8f Modyfikowana klasa AB
Klasy pośrednie
Wzmacniacze klasy A są wykorzystywane
rzadko, a wzmacniacze “czystej” klasy B –
nigdy. Ogromna większość typowych
wzmacniaczy mocy audio pracuje w tak zwa−
nej klasie AB. Stopnie wyjściowe wzmacnia−
cza klasy AB w spoczynku przewodzą jakiś
niewielki prąd – na rysunku 7 odpowiada to
pośredniej wartości Rx pomiędzy klasą A i B.
Każdy tranzystor przewodzi przez czas dłuż−
szy niż połowa cyklu. W rezultacie przy ma−
łych sygnałach wzmacniacz pracuje w klasie
A, przy dużych – podobnie jak w klasie B.
Przykładowe napięcia i prądy pokazane są na
rysunku 8e. Wzmacniacze klasy AB łączą
zalety klas A i B: mają nieduże zniekształce−
nia oraz stosunkowo dobrą sprawność ener−
getyczną, rzędu 50...70%. W zależności od
wartości prądu spoczynkowego mówi się
o płytszej lub głębszej klasie AB. Czym
większy prąd spoczynkowy, tym mniejsza
sprawność, ale i mniejsze zniekształcenia.
Typowe wzmacniacze (scalone i tranzystoro−
we) pracują przy niewielkich prądach spo−
czynkowych rzędu 20...100mA, podczas gdy
maksymalny prąd tranzystorów w szczytach
wysterowania wynosi kilka amperów.
Powszechnie znana (przytoczona również
w tym artykule) jest opinia, że wzmacniacz kla−
sy A ma małe zniekształcenia, bo elementy
czynne cały czas przewodzą prąd. Wielu elek−
tronikom nasuwa to wniosek, że aby pozbyć się
zniekształceń, wystarczy zmodyfikować obwo−
98
MEU
Rys. 8e Klasy wzmacniaczy
Rys. 10 Nietypowy wzmacniacz klasy AB
Ze względów reklamowych wzmacniacze
tego typu zalicza się do kategorii określanej
jako ekonomiczna klasa A, a czasem nawet
klasa AA. Nie znaczy to, że wzmacniacz taki
można zaliczyć do “prawdziwej” klasy A. Co
prawda warunek ciągłości prądu jest spełnio−
ny, jednak trzeba bardzo wyraźnie podkreślić,
że poziom zniekształceń zależy od wielu
czynników, nie tylko od ciągłości prądu. Mo−
że się okazać, i często okazuje, że dopracowa−
ny wzmacniacz klasy AB z MOSFET−ami da−
je dźwięk zdecydowanie lepszy niż najpraw−
dziwszy wzmacniacz klasy A. Sam fakt, że
stopień wyjściowy pracuje w klasie A nie
świadczy o jakości dźwięku tego wzmacnia−
cza. Właśnie ze względu na fakt, że warunek
ciągłości prądu nie decyduje o wszystkim,
wzmacniacze o właściwościach pokazanych
na rysunku 8f należy zaliczyć do klasy AB.
Określenie klasa A powinno pozostać zare−
zerwowane do układów, gdzie przebieg prądu
(a nie tylko napięcia na obciążeniu) wiernie
odzwierciedla kształt sygnału audio.
Jak wynika z podanych informacji, uzyska−
nie optymalnych właściwości umożliwia klasa
AB. Właściwości te są wynikiem kompromisu
między wadami i zaletami klas A i B. Okazuje
się też, że zniekształcenia można redukować
stosując odpowiednie konfiguracje układowe,
konstrukcyjne oraz elementy: szybkie tranzy−
story, wysokiej jakości rezystory i kondensato−
ry, zwłaszcza kondensatory elektrolityczne.
Rzekomo rewelacyjnie brzmiące wzmacniacze
klasy A zazwyczaj są budowane jedynie dla
ciekawości albo, co gorsza, dla ‘szpanu” przed
znajomymi. Nie cieszą się zbytnią popularno−
ścią, głównie ze względu na koszmarnie wiel−
kie straty cieplne. Właśnie problem mocy
i strat cieplnych stał się bezpośrednią przyczy−
ną opracowania wzmacniaczy klas G i H. To
oraz inne klasy – między innymi E, F, S, T –
zostaną omówione w drugiej części artykułu.
Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
Wzmacniacz audio z tranzystorami K T Y
P R O J E HEXFET
Wzmacniacz audio
z tranzystorami HEXFET
AVT−890
Prezentowana w†artykule
konstrukcja spe³ni wymagania
fanÛw nowoczesnej techniki
audio - jest to bowiem
wzmacniacz mocy o†szerokim
pasmie przenoszenia, duøej
mocy wyjúciowej, minimalnych
zniekszta³ceniach i†- co
waøne dla ods³uchowych
purystÛw - koÒcÛwkÍ mocy
wykonano na tranzystorach
HEXFET. Tanich tranzystorach
HEXFET...
Podstawowe parametry wzmacniacza
(z pomiarów):
pasmo przenoszenia: 17Hz..92kHz,
moc wyjściowa: 29W/THD0,12%,
szybkość narastania sygnału na wyjściu:
+11/−16V/µs.
Uwaga! Pomiary wykonano z obciążeniem 8Ω,
zasilaniu ±28V, i współczynniku wzmocnienia
47V/V (R5=1kΩ).
pasmo przenoszenia: 15Hz..60kHz,
moc wyjściowa: 58W/THD0,17%,
szybkość narastania sygnału na wyjściu:
+13/−19V/µs.
Uwaga! Pomiary wykonano z obciążeniem 4Ω,
zasilaniu ±28V, i współczynniku wzmocnienia
47V/V (R5=1kΩ).
Elektronika Praktyczna 11/2000
Konstrukcja wzmacniacza jest
dzie³em inøynierÛw firmy International Rectifier, ktÛrzy w†ten sposÛb znaleüli kolejne, bardzo atrakcyjne zastosowanie dla unipolarnych tranzystorÛw mocy produkowanych przez t¹ firmÍ. Jego najwaøniejsz¹, oprÛcz przyzwoitych
parametrÛw ods³uchowych, cech¹
jest klasyczna, nad wyraz prosta
konstrukcja ze ürÛd³em pr¹dowym
typu bootstrap.
Opis uk³adu
Schemat elektryczny wzmacniacza przedstawiono na rys. 1.
Jest to - jak juø wczeúniej wspomniano - konstrukcja klasyczna.
Na wejúciu zastosowano rÛønicowy stopieÒ wzmocnienia z†tranzystorami Q†i†Q2. Rezystor R3
spe³nia rolÍ ürÛd³a pr¹dowego,
ktÛre wprowadza sprzÍøenie
zwrotne niezbÍdne do poprawnej
pracy wzmacniacza rÛønicowego.
Uk³ad ca³kuj¹cy R12, C3 filtruje
napiÍcie zasilaj¹ce R3, dziÍki czemu praca stopnia wejúciowego
jest stabilniejsza.
W†kolektorze Q1 znajduje siÍ
rezystor R4, na ktÛrym odk³ada
siÍ wzmocnione napiÍcie wejúciowe. NapiÍcie to steruje tranzystor Q3. W†obwÛd kolektora
tego tranzystora w³¹czony jest
uk³ad wstÍpnej polaryzacji tranzystorÛw mocy (Q4, RN1, R8, R9)
oraz obwÛd bootstrap (wykonany
na elementach R10, R11, C4).
Jego zadaniem jest zapewnienie
moøliwie duøej amplitudy napiÍ-
31
Wzmacniacz audio z tranzystorami HEXFET
Rys. 1. Schemat elektryczny wzmacniacza.
cia steruj¹cego stopieÒ wyjúciowy, dziÍki czemu do obci¹øenia
przekazywana jest moc bliska
maksymalnej przy okreúlonym napiÍciu zasilania. Dioda D1 zabezpiecza bramkÍ tranzystora Q6
przed przebiciem, ograniczaj¹c
maksymalne napiÍcie U GD do wartoúci 0,6V. Na wyjúciu wzmacniacza znajduje siÍ uk³ad ograniczaj¹cy amplitudÍ sk³adowych sygna³u wyjúciowego o†wyøszych
czÍstotliwoúciach, co w†pewnym
stopniu kompensuje charakterystykÍ amplitudow¹ wzmacniacza
(jest od doci¹øany dla wyøszych
czÍstotliwoúci, dla ktÛrych impedancja g³oúnikÛw roúnie). D³awik
L1 ogranicza szybkoúÊ narastania
sygna³u na wyjúciu wzmacniacza,
co poprawia stabilnoúÊ jego pracy
w†przypadku sterowania jego wej-
Rys. 2. Schemat elektryczny zasilacza.
32
úcia szybko narastaj¹cymi przebiegami pi³okszta³tnymi lub prostok¹tnymi.
Integraln¹ czÍúci¹ wzmacniacza jest zasilacz sieciowy, ktÛrego
schemat przedstawiono na rys. 2.
Jak widaÊ jest to zasilacz z†symetrycznym wyjúciem, o†napiÍciu
wyjúciowym mieszcz¹cym siÍ
w†przedziale ±22..±30V. Bezpieczniki F1 i†F2 powinny byÊ typu
zw³ocznego i†s¹ montowane bezpoúrednio na p³ytce drukowanej.
Charakterystyka
wzmacniacza
Pomimo ogromnej prostoty
wzmacniacz opisany w†artykule
charakteryzuje siÍ dobrymi parametrami elektroakustycznymi. Na
rys. 3 przedstawiono zaleønoúÊ
wzmocnienia od przenoszonej
czÍstotliwoúci. Krzywe odpowiadaj¹ rÛønym wspÛ³czynnikom
wzmocnienia, ustalonym za pomoc¹ rezystorÛw R7 i†R5. Ustalone wypadkowe wzmocnienie
100V/V jest w†pe³ni wystarczaj¹ce
dla typowych aplikacji audio, a†jak widaÊ - pasmo przenoszenia
jest zupe³nie satysfakcjonuj¹ce.
Na rys. 4 przedstawiono charakterystyki zaleønoúci pomiÍdzy
maksymaln¹ moc¹ wyjúciow¹
i†poziomem zniekszta³ceÒ sygna³u wyjúciowego dla rÛønych impedancji obci¹øeÒ. Wygl¹da ona
pozornie niezbyt atrakcyjnie, poniewaø dla wzmocnienia 100V/V
przy obci¹øeniu 4Ω zniekszta³cenia silnie rosn¹ dla wiÍkszych
mocy. Zmniejszenie wzmocnienia
napiÍciowego ca³ego wzmacnia-
Rys. 3. Zależność szerokości pasma
przenoszenia od wzmocnienia napięciowego.
Elektronika Praktyczna 11/2000
Wzmacniacz audio z tranzystorami HEXFET
Rys. 4. Poziom zniekształceń
sygnału wyjściowego w zależności
od mocy wyjściowej.
cza powoduje wydatne ograniczenie zniekszta³ceÒ, co wymaga
jednak zastosowania dodatkowego stopnia wzmocnienia napiÍciowego na wejúciu wzmacniacza
lub sterowanie go sygna³em ze
ürÛd³a o†odpowiednio duøej amplitudzie (np. CD).
Montaø i†uruchomienie
Dla wzmacniacza zaprojektowano jednostronn¹ p³ytkÍ drukowan¹, ktÛrej schemat montaøowy
jest widoczny na rys. 5. Tranzystory mocy Q5 i†Q6 powinny byÊ
zamontowane na radiatorze (w
modelu zastosowano gotow¹ formatkÍ z†oferty firmy Elfa). Naleøy
unikaÊ montaøu tych tranzystorÛw
poza p³ytk¹ drukowan¹, poniewaø
wzrasta ryzyko wzbudzania siÍ
wzmacniacza podczas pracy, co
moøe doprowadziÊ do uszkodzenia tranzystorÛw mocy. Niebezpieczna dla nich s¹ takøe ³adunki
elektrostatyczne, w†zwi¹zku
z†czym podczas ich montowania
naleøy zwrÛciÊ szczegÛln¹ uwagÍ
na ³adunki elektrostatyczne.
Jedynym elementem wymagaj¹cym samodzielnego wykonania
jest d³awik L1. W†modelowym
egzemplarzu wykonano go nawijaj¹c 15 zwojÛw drutu DNE1,2 na
rezystorze 2,2Ω/1W. Na p³ytce
drukowanej przewidziano podwÛjne miejsca na kondensatory C5
i†C7 filtruj¹ce napiÍcie zasilacza.
Jak wiadomo, im wiÍksza jest
pojemnoúÊ tych kondensatorÛw,
tym mniejszy przydüwiÍk sieciowy jest s³yszalny w†g³oúnikach.
Dlatego zalecamy zamontowanie
nawet po dwa kondensatory
4700µF na kaødej z†linii zasilaj¹cych.
Pod zmontowaniu, sprawdzeniu wzmacniacza i†do³¹czeniu
transformatora zasilaj¹cego moøemy rozpocz¹Ê uruchamianie urz¹dzenia. W†miejsce jednego z†bezpiecznikÛw naleøy w³¹czyÊ amperomierz i†za pomoc¹ potencjometru RN1 ustalamy wartoúÊ pr¹du
spoczynkowego na ok. 60..75mA.
Przed do³¹czeniem do wzmacniacza obci¹øenia (np. g³oúnika) na-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1, R7: 47kΩ
R2: 8,2kΩ
R3: 15kΩ
R4: 560Ω
R5, R6: 470Ω
R8: 820Ω
R9: 10kΩ
R10, R11: 2,7kΩ
R12: 1,2kΩ
R13: nie jest montowany
R14: 10Ω/1W
R15: 680Ω
R16, R17: 1kΩ
RN1: 1kΩ miniaturowy do druku
Kondensatory
C1: 220pF
C2: 100µF/16V
C3, C4: 47µF/63V
C5, C7: 4700µF/50V
lub 2x2200µF/50V każdy
C6: 68nF
C8, C9: 100nF/63V
Półprzewodniki
D1: 1N4002
D2, D3, D4, D5: 1N5404
Q1, Q2: BC557B lub C
Q3, Q4: BC548B lub C
Q5: IRF9532
Q6: IRF532
Różne
L1: dławik powietrzny (15 zwojów
DNE1,2mm)
F1, F2: bezpieczniki 2AT
z oprawkami do druku
ARK3 1 szt, ARK2, 2 szt.
Radiator
Podkładki izolacyjne pod
obudowy TO220
leøy jeszcze sprawdziÊ, czy napiÍcie sta³e na wyjúciu nie przekracza wartoúci -100..+100mV. Jeøeli
nie mieúci siÍ ono w†podanym
przedziale naleøy ponownie dokonaÊ regulacji pr¹du spoczynkowego potencjometrem RN1, ca³y czas
pilnuj¹c, aby jego wartoúÊ nie
przekroczy³a 120mA.
Na tym moøna zakoÒczyÊ procedurÍ uruchamiania i†zaj¹Ê siÍ
ods³uchem swojej ulubionej muzyki.
Andrzej Gawryluk, AVT
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 11/2000
Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem: http://www.ep.com.pl/
pcb.html oraz na p³ycie CD-EP11/
2000 w katalogu PCB.
33