Высоколинейный усилитель класса "А"

[Сэр Мурр]

Для начала- примите КПД усилителя 50%-это достаточно реальный случай для долговременной работы. Вот сразу появилась мощность рассеивания на транзисторах. Далее, смотрите, сколько транзистор может рассеивать без радиатора. Если больше, чем получилось по прикидке на 50%, требуется радиатор. Тут уже куча нюансов- тепловое сопротивление перехода между корпусом тоанзистора и радиатором, коэффициент теплоотдачи радиатора, конвективная теплопередача.. Короче, полный расчёт довольно долго делать, не могу тут приводить, нет времени.

[MadBear]

для меня все эти нюансы не проблема, а вот посчитать токи, напряжение и мощьность на транзисторах проблема, так как я не умею расчитывать многокаскадные уселки

[As]

КПД в 50% от этого усилителя - фантастика... Более реально - 25 %, т.е., при расчётной мощности на выходе 10 ватт съедено будет ватт 40 минимум, причём, большая часть уйдёт на нагрев выходных транзисторов...

[Сэр Мурр]

Упс! Обмишурился с КПД 50%! Не заметил, что усилитель класса"А"!
У него как раз максимум расссеиваемой мощности будет на холостом ходу, и мощность рассивания- произведение тока на напряжение! Есссно, это для однотактного усилителя. Для двухтактного- половина напряжения питания.

[Костя1981]

Вот меня мучает вопрос, которого ни водной книжке нет - каким образом начинается моделирование схемы. По идее с конца же? Т.е. вот задался я для себя сделать усилитель класса А 2х канальный с мощностью по 50ват на 8ом. А дальше то как (как угадать какие транзисторы ставить и прочее)?

[DInKY]

Мощност ь транзисторов можно унать из КПД уся...Для а класса кпд гдето 25 40 %(зависит от схемы)дальше допустим кпд 20% мощность уся 50 ватт значит мощность транзистора должна быть на 80%больше.Тоесть получается пара транзисторов должна быть 250ватт а это ой как много!Мощность Транзисторов получается по 125 ват!скорей всего придется использовать в выходе спаралеленые транзисторы.Поэтому можные уси а класса сейчас редкость...Блок питаниия 500ватт для уся 100 ватт это много... и радиаторы будут греться как бытыреи:)))так что думайте
П.С. мож где ошибся господа коты поправьте:)

[As]

DInKY, Вы совершенно правы, греется это "чудо техники" прилично... Но есть одно применение, где усилители класса А незаменимы впринципе: то, что многие называют Hi-End... Искажения, вносимые усилителем класса А, черезвычайно малы на малых сигналах, чего не скажешь об экономном классе Б, или, тем более, D... Это позволяет расслышать все нюансы КАЧЕСТВЕННОЙ записи.

[Костя1981]

DInKY, т.е. получается, что нужно исходить из последних транзисторов, потом к предпоследним и т.д. Потом уже оптимизация схемы. Правильно?

А в чем разница ИС и дискретных транзисторов в усилителях - почему некотороые делают на схемах,а некоторые на отдельных транзисторах? Качество, чтоли хуже...

[As]

Основная проблема интегральных микросхем - влияние выходного каскада на слаботочные. Это не только электромагнитные влияния, но и быстрые изменения температуры кристалла.

[Irbis]

Костя1981

Для того, чтобы построить усилитель, надо:

1. Определяем, что мы хотим. Мощность, (допустим, 50 ватт) и искажения (допустим, 0.001% на 1 кГц на максимальной мощности и 0.001% на 20 кГц).

2. После этого начинаем в общих чертах подбирать схемотехнику. Просмотр подобных проектов, анализ их сильных и слабых сторон, анализ возможностей комбинирования разных схем и устранения узких мест. Не надо бояться комбинировать различные узлы различных схем. При этом оригинально построенный выходной каскад в АВ может дать меньшие искажения, чем обычный каскад в А классе.

3. После этого начинаем подбор транзисторов. Общие параметры первого приближения:

1. Напряжение пробоя. Если поставить в плечо с питанием 36 вольт 10 вольтовые транзисторы - будет феерверк.

2. Максимальный ток. Желательна прямой участок ВАХ, при этом требуемый расчетный максимальный ток ни в коем случае выходить из ОБР (область безопасной работы) - ограниченной снизу искажениями (на самом деле работать будет, но все равно туда залезать не стоит), сверху - областью лавинного пробоя, справа - областью токового пробоя и справа-сверху - теплового пробоя. К ним лучше не приближаться, ибо при переходе этих граней развивается вторичный пробой - и транзистор можно выбрасывать.

Опять же при приближении к границам ОБР повышаются искажения и снижается надежность, что не есть хорошо.

Максимальное напряжение - тут все понятно.

Максимальная рассеиваемая мощность. Как раз тот параметр береться в расчетах КПД. Т.е если у нас транзистор 100 вольт 10 ампер, это не значит, что он сможет рассеять киловатт. У него может быть рассеиваемая мощность в сто ватт, и при её превышении мы выходим за рамки ОБР - тепловой пробой. Небольшой феерверк, и транзистор летит в помойку.

Если у нас выходная мощность 50 ватт и КПД 50%, то общая потребляемая будет 100 ватт, и рассеиваться на транзисторах 50 вт. Значит берем транзисторы с рассеиваемой не менее 50 ватт, а лучше - все сто. Это для выходного каскада. Для всех остальных - аналогично.

Дальше подбираем по коэффициенту передачи тока, по динамическим параметрам и по прочим параметрам, спрятанных в густых дебрях радиоэлектроники и физики полупроводников.

Подбираем все остальное примерно по той же схеме - назначение конкретного узла - необходимые параметры - оптимальные режимы - подходящие детали.

Разводим плату, и обсчитываем систему охлаждения, чтоб наши транзисторы не разлетелись от нагрева. Ну и подбираем все оставшиеся компоненты.

Транзисторы подбираются из транзисторов, в ДШ которых стоят "For amplifier", или, что еще лучше - "For audio amplifier application". Что, правда, совсем не является обязательным. Но желательным.

Примерно такой вот алгоритм.

А по поводу ультракриволинейного усилителя из начала темы - схема шлак. Тут и доработать ничего нельзя, и предназначение её непонятное. Схема взята из старых учебников, когда двуполярное питание еще не шагало по планете во всю гладь радиолюбителей, а нормальных комплиментарных транзисторов не было нифига.

[As]

Irbis, Вы зря обхамили неплохую схемку... Вряд ли из самых современных деталей удастся собрать чтото такое же простое... Эти четыре транзистора "сделают" любую интегралку, а если подумать, то и лампе не уступят... Правда, сейчас это неактуально, в связи с исчезновением нормальных записей музыки и повальной МР3-зацией... Когда звукорежисёры выводят динамический диапазон к нулю, и в музыке главной ценностью становится вибрация посуды в шкафу соседа на другой стороне улицы...

[Irbis]

Искажения тут ниже 0.2% не опустятся никогда, а при указанных на схеме номиналов все, что ниже 150 Гц, будет напрочь отсутствовать:] По всем параметрам схема сливает схеме из даташита на TDA2030 за 20 рублей штука)

[As]

По параметрам - возможно... По звучанию - вряд ли... Если применить чуть более современные детали - вообще трудно сравнивать... Дело в том, что сравнивать звук - дело неблагодарное... Многие предпочитают ламповые усилители, а у них гармоники измеряются, зачастую, единицами процентов.

[Thomas]

Схема дрянь. По такой схеме в начале 70-х строились усилки для переносной аппаратуры. Оттого, что на "горбатого" прикрутили колёса от "мерина", он от этого ездить лучше не станет.

По-порядку:
- реальные параметры этой схемы: КНИ 0,5-0,7 %, полоса частот не более 100-10000 Гц.
- почему она названа "ультралинейной"? Термин "ультралинейный" относится к конкретной схемотехнике лампового каскада. Что-то ламп и трансформаторов я тут не наблюдаю.

Кстати, R2 включен по-идиотски, на что и было указано примерно в 1970-73 г. при публикации прототипа этой схемы в "Радио". Ну, а кто не верит – соберите схему в одном из симуляторов и погоняйте – может что и увидите. Кстати, прежде чем повторять многие "современные" схемы, настоятельно рекомендую предварительно гонять их в симуляторе – дешевле обойдётся.

[Irbis]

As

То есть вы признаете, что наилучшим звуком для вас является звук, порезаный 150-10000 герц, и обогащенный гармониками?

[As]

Ну вот, набросились... Про то, что большой Кг и обрезанная полоса улучшают звук, я не говорил. Если кому это надо - послушайте какой-нибудь 10ГРД... Громкость - аж ухи вянут, и мощности никакой не надо... Не понравился подстроечник R2? Поставьте постоянный, подобрав номинал... Питание, конечно, неплохо бы стабилизировать... Двухполярное питание - тоже вполне возможно, хотя и потребует немного усложнить схему (или сделать, как в советском магнитофоне Комета-212...). Конденсатор на выходе может и УЛУЧШИТЬ частотную характеристику дешевой АС (типа советских 10МАС)...

[Thomas]

Не понравился подстроечник R2?

На схеме изображён переменный, а не подстроечный резистор. И , насколько я помню, в оригинале он предназначался для регулировки громкости, потому и была редакционная ремарка по его поводу в конце статьи. Номер журнала не помню, а искать неохота – сами найдёте, если захочете. Начало 70-х.

Конденсатор на выходе может и УЛУЧШИТЬ частотную характеристику дешевой АС (типа советских 10МАС)...

Видал чудеса техники, но такое в первый раз слышу. Срочно бегите, патентуйте, пока другие не опередили!

А если серьёзно: неправильная схемотехника, неправильный выбор типа/номинала выходного конденсатора действительно может дать негативный эффект, который при исправлении ошибок будет казаться "значительно лучшим". Он не лучше, он – правильный. Думаю, что если вы вместо 95-го солярку в бак автомобиля, предназначенного для работы на 95-м, зальёте, то лучше от этого ваш автомобиль ездить не будет. Он вообще с места не тронется. Хотя, автомобили с дизельными движками будут проноситься мимо вас, обдавая вас грязью и травя выхлопными газами, на что вы будете примерно так же возмущаться, как возмущаетесь в этой теме. Хотя, в вашем с железным Шихманом случае ситуация как раз обратная: вы дизель решили заставить на 95-м работать. Однако, от перестановки мест слагаемых сумма не меняется – последствия аналогичные.

[As]

Автомобильной аналогии так и не понял... Может, кто из критикующих подскажет схемку на четырёх транзисторах, да ещё вполне себе примитивных, дающую лучшие параметры? Схемы с лучшим качеством - сложнее, и намного... Недостаток схемы лишь один - сильный нагрев, но это легко исправляется хорошим охлаждением (кулер от Пень-4 остудит оба транзистора почти до комнатной температуры!)... Непонравившийся "профи" электролит на выходе легко убрать, применив двуполярное питание, полоса частот усилителя в области высоких частот много больше, чем в более сложных моделях, фазовые сдвиги тоже не велики... Чуть портит впечатление несимметричный входной каскад, так и это лечится (если есть такое желание), хотя и так звук весьма приятный...

[Thomas]

Автомобильной аналогии так и не понял...

Ну раз вы не поняли выше пояса...

Может, кто из критикующих подскажет схемку на четырёх транзисторах, да ещё вполне себе примитивных, дающую лучшие параметры? Схемы с лучшим качеством - сложнее, и намного...

Именно так оно и есть, догадайтесь, почему? А то, что параметры данной схемы лажовые – слепому видно.

Недостаток схемы лишь один - сильный нагрев, но это легко исправляется хорошим охлаждением (кулер от Пень-4 остудит оба транзистора почти до комнатной температуры!)

А ещё можно использовать бадейку с жидким азотом, но в данном случае к делу это отношения не имеет.

Непонравившийся "профи" электролит на выходе легко убрать, применив двуполярное питание, полоса частот усилителя в области высоких частот много больше, чем в более сложных моделях, фазовые сдвиги тоже не велики... Чуть портит впечатление несимметричный входной каскад, так и это лечится (если есть такое желание), хотя и так звук весьма приятный...

Т.е. вы фактически признали, что надо брать другую схему.

Ненавижу пляски с бубнами вокруг допотопных схем, сводящихся к механической замене радиодеталей. А автору темы: не слушать всю эту брехологию, а просто сделать схему и посмотреть, чего она стоит. И самое главное: последнее слово всегда остаётся за динамиком / АС.

[Костя1981]

Irbis, и сново большое спасибо, дружище !