Этот качественный усилитель полностью собран на транзисторной основе. В выходном каскаде использованы мощные биполярные транзисторы, которые обеспечивают на выходе мощность до 150 ватт нагрузку 4 ом. Основные характеристики звукового усилителя представлены ниже:

Напр.пит.,В - +/-35
- Ток потреб. в хол.реж.- 80ма
- Вх.сопр.,кОм - 24
- Чувств.,В - 1,25
- Вых. мощн.(КГ=0,03%),Вт - 85
- Диап. частот,Гц - 10...35000
- Шум - 75Дб

Данный тип усилителей может работать на нагрузку 8 ом и обеспечивать ту же мощность, что и с нагрузкой в 4 ом, для этого нужно поднять напряжения питание до +/-42 В, главное не повышать больше указанного номинала, иначе транзисторы выходного каскада усилителя могут перегреться и выйти из строя. В схеме можно использовать также отечественные детали, например транзисторы окончательного каскада вполне заменимы парой 818/819ГМ, эта серия транзисторов выпускалась в металлических корпусах. Транзисторы нужно укрепить на теплоотвод, заранее поставив изоляционную пленку между теплоотводом и корпусом транзистора. теплоотвод рекомендовано использовать с площадью 400 кв.см для каждого транзистора. Перед - выходной каскад тоже нужно укрепить на небольшие теплоотводы с площадью 100 кв.см

В схеме резистор R11 служит для установки тока покоя выходных транзисторов в пределах 70-100 мА. Конденсатор С4 определяет верхнюю границу усиления и уменьшать его номинал не стоит - возможно смовозбуждение на высоких частотах.

Светодиод желательно использовать тот, который указан в схеме, поскольку все светодиоды имеют разное напряжения падения и свечения, желательно впаять светодиод прямо на плату.

Выходные транзисторы ставим на радиаторы полезной площадью. для каждого. Транзисторы MJL4281 и MJL4302 можно заменить также на другую пару аналогов,например на пару MJL21193 и MJL21194. Предохранители на 3 ампер можно заменит на другие (по мощнее) или вовсе исключить из схемы.

Данный усилитель - отличный вариант для домашнего или автомобильного сабвуфера, но подогнать под саб не советую, поскольку усилитель очень качественный, искажений даже на максимальной громкости не наблюдаются, для питания в автомобиле нужен отдельный преобразователь напряжения, конструкции которых вы сможете найти на нашем сайте.

VT1 можно заменить на КТ817В, VT2 — КТ816В, микросхему можно заменить на К157УД1 УМЗЧ на 40Вт/8Ом или 60Вт/4Ом 1. Тепловое сопротивление радиаторов для BD348 и BD349 равно 50°С/Вт, а для транзисторов BD351 и BD350 — 3,9°С/Вт. 2. Можно заменить 1N4004 на КД208, BD349 на КТ817Г, BD348 на КТ816Г, BD350 на КТ818М, BD351 на КТ819М. 3. Все резисторы МЛТ-0,25 или ВС-0,25 кроме тех которые указаны синим цветом на схеме. 4. Дежурный режим, на первом рисунке показан вариант использования дежурного режима, на втором рисунке использован вариант подключения защиты от щелчков в АС во время подачи питания на усилитель. Простой УМЗЧ на 12Вт с двух полярным питанием Схема УМЗЧ на 12Вт аналогична первой схеме на этой странице, с одним лишь отличием — использование двух полярного питания +/-13В, что позволило обойтись от выходного электролитического конденсатора. Данный усилитель обладает низким КНИ, прост в сборке и практически не нуждается в наладке. Мостовой усилитель на TDA2020 24Вт Выходная мощность усилителя 24Вт при двухполярном питании +/-14В, Rн=8 Ом, КНИ менее 1%. Справка — TDA2020 Фирма производитель — PHILIPS Напряжение источника питания номинальное ±17В Напряжение источника питания минимальное ±5В Напряжение источника питания максимальное ±22В Выходная мощность, Вт 20 КНИ 10% при максимальной мощности Максимальный выходной ток 3,5мА Номинальный ток потребления 60мА Эффективное значение шума на выходе 4мкВ Входное сопротивление 5МОм (без учета внешних подключений) Тепловое сопротивление 3 Вт/C° Коэффициент усиления по напряжению 30 дБ Сопротивление нагрузке 4 Ом Усилитель на 50Вт На рисунке представлена простая схема усилителя мощности построенного на элементах: 741, 2N3053, 2N4037, 2N3055 и MJ2955 которые обеспечивают выходную мощностью 50 Вт на 8 нагрузке. Источник питания должен выдавать +/-30В/3A для моно усилителя или 5А для стерео.. По материалам сайта rcl-radio.ru .

• Микромощный УМЗЧ на TDA7050

  На ИМС TDA7050 можно собрать простой усилитель для наушников. Схема усилителя на TDA7050 практически не содержит внешних элементов, проста в сборке и в настройке не нуждается. Диапазон питания усилителя от 1,6 до 6 В (3-4 В рекомендуемое). Выходная мощность в стерео варианте 2*75 мВт и в мостовом варианте включения 150 мВт. Сопротивление нагрузки в стерео варианте усилителя […]

• DC-DC преобразователь 5В в 12В на LM2586

  На рисунке показана схема простого преобразователя на ИМС LM2586. Основные характеристики DC-DC интегрального преобразователя LM2586: Входное напряжение от 4 до 40 В Выходное напряжение от 1,23 до 60 В Частота преобразования 75 … 125 кГц Собственный ток потребления не более 11 мА Максимальный выходной ток 3 А Схема содержит минимальный набор внешних элементов, ИМС LM2586 необходимо установить на […]

• LM2877 — УМЗЧ 2х4Вт

  На рисунке показана схема усилителя собранного на ИМС LM2877. Усилитель имеет минимальное кол-во внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. Основные технические характеристики усилителя на LM2877: Напряжение питания 6 … 24 В (однополярное) или ±3 … 12 В (двухполярное) Выходная мощность 4 … 4,5 Вт на канал при напряжении питания 20 В и сопротивлении нагрузки 8 […]

• DC-DC преобразователь 5В в 12В

  Схема преобразователя основана на ИМС LT1070. Схема содержит минимальный набор внешних элементов, проста в сборке. Регулировка выходного напряжения осуществляется подбором сопротивлений R1 и R2. Дроссель L1 рекомендуемы по даташиту PE-92113 , но можно применить другой на номинальный ток 1А, индуктивностью 150 мкГн.Источник — lt1070ck.pdf

• Усилитель мощности на STK082

  Интегральные микросхема STK082 проихзводства фирмы Sanyo выполнена в корпусе SIP10 и представляют собой усилитель мощности низкой частоты в гибридном исполнении. ИМС STK082 предназначена для использования в магнитофонах, электрофонах, телевизионных и радиоприемниках, другой аудиоаппаратуре высокого класса с двухполярным питанием. В микросхемах отсутствует защита выхода от короткого замыкания в нагрузке. Основные технические характеристики: Максимальное напряжение питания ± 43 […]

• KA2211 — двух канальный усилитель 5,8 Вт

  На рисунке показана схема простого усилителя с выходной мощностью 5,8 Вт на канал, усилитель основан на ИМС KA2211 (Samsung). Характеристики ИМС KA2211: Максимальное напряжение питания 25 В Номинальное напряжение питания 13,2 В Рекомендуемый диапазон питающего напряжения 10…18 В Выходная мощность 5,8 Вт на канал КНИ при Rн=4 Ом при максимальной мощности 5,8 Вт … 10 % […]

• Управление вращением эл. двигателя при помощи ИМС MAX4295

  ИМС MAX4295 представляет собой аудиоусилитель класса D, что дает преимущество в плане энергопотребления при работе от аккумуляторных батарей, поэтому ИМС MAX4295 идеально подойдет для контроля скорости и направления вращения миниатюрных двигателей постоянного тока. На модифицированную схему усилителя ЗЧ вместо входного аудио сигнала подается постоянное напряжение с потенциометра R1. Полное сопротивление потенциометра соответствуют максимальным оборотам двигателя, середина […]

• TDA2002 — УНЧ 10 Вт

  На рисунке показана схема простого усилителя класса АВ на ИМС TDA2002. Усилитель на ИМС TDA2002 имеет минимальный набор внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. TDA2002 имеет защиту от КЗ и тепловую защиту. При напряжении питания 16 В и нагрузке 2 Ом усилитель может достигать до 10 Вт выходной мощности. Напряжение питания может быть в пределах […]

• L5970D импульсный DC-DC преобразователь

  ИМС L5970D — импульсный DC-DC преобразователь, используется в понижающих, повышающих и инвертирующих преобразователях с использованием минимального количества внешних элементов. Основные особенности преобразователя: входное напряжение от 4.4В до 36В; низкое потребление тока в отсутствие нагрузки; внутренняя схема ограничения выходного тока; выходной ток до 1А; функция отключения при перегреве микросхемы; выходное напряжение регулируется внешним делителем от 1.2В до […]

С. САКЕВИЧ, г. Луганск
Радио, 2000 год, № 11, 12

Описываемый усилитель предназначен для двухканального усиления мощности сигнала, подаваемого с микшерного пульта или предварительного усилителя. Каждый из двух входов имеет регулятор уровня входного сигнала, позволяющий установить необходимую чувствительность. Переключателем можно объединять его входы, при этом один из двух входных разъемов можно использовать как линейный выход для увеличения числа работающих параллельно усилителей. К особенностям УМЗЧ можно отнести переключаемый фактор демпфирования громкоговорителей для оптимизации их звучания в различных акустических условиях.

Основные технические характеристики

Номинальное входное напряжение. В.................1,1
Номинальная выходная мощность каждого из двух каналов, Вт,
при Кг = 1% и сопротивлении нагрузки
4 0м....................400
8 0м....................220
Диапазон рабочих частот, Гц, при неравномерности -0.5 дБ...............20...20000
Скорость нарастания выходного сигнала, В/мкс........25
Коэффициент гармонических искажений сигнала с уровнем 1 дБ, %, не более
на частоте 1 кГц..........0,01
в рабочем диапазоне частот.. .0,1
Отношение сигнал/шум+фон, дБ..........96
Предельно допустимое отклонение напряжения в сети, В...............170...270
Минимальное сопротивление нагрузки. Ом.............2.5
Габаритные размеры, мм..........................430х90х482
Масса, кг, не более..............16

Усилитель имеет индикаторы уровня выходного сигнала и его ограничения, перегрузки по выходу, а также индикаторы аварийного отключения громкоговорителей и превышения напряжения сети.

На рис. 1 приведена схема правого канала усилителя и узла защиты нагрузки.

на входе УМЗЧ применен ОУ КР544УД2А. а цепи C4R4 и R1C3 ограничивают полосу усиливаемых частот. Они уменьшают проникновение в УМ колебаний инфра- и ультразвуковых частот, способных привести к перегрузке усилителя и динамических головок. Усилитель напряжения на VT1 - VT4 аналогичен примененному в . Выход ОУ соединен с эмиттерным повторителем VT3, который совместно с цепью R6C15 выполняет функции преобразователя напряжение-ток. Этот ток поступает через каскад с ОБ на VT2 к усилителю напряжения на VT1.

Далее структура усилителя практически симметрична: нагрузкой транзистора VT1 является генератор тока на VT4, входная цепь последующего каскада усилителей тока, а также резистор R12, стабилизирующий сопротивление нагрузки для VT1. Это сделано с целью некоторого уменьшения общего усиления и увеличения устойчивости усилителя при замкнутой цепи ООС. Последующий усилитель тока выполнен трехступенчатым: VT5, VT10. далее - VT11, VT17 и затем VT12 - VT16, VT18 - VT22 (в каждом плече по пять параллельно включенных транзисторов).

Узел защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке выполнен на транзисторах VT6, VT7 и VT8. VT9. включенных по схеме аналога тиристора, для верхнего и нижнего плеча соответственно. В выключенном состоянии этот узел не оказывает влияния на выходной каскад. При возникновении условий для срабатывания защиты транзисторы соответствующего плеча выходного каскада полностью закрываются. Таким образом, ток потребления УМ при КЗ и номинальном входном напряжении будет даже меньше, чем в режиме холостого хода, поэтому при КЗ на выходе усилитель мощности не выходит из строя.

Резистор R14 необходим для корректной работы защиты от КЗ. К примеру, при перегрузке верхнего по схеме плеча открываются транзисторы VT6. VT7 и остаточное напряжение на базе VT5 относительно выхода не превышает 0.8 В. Если этого резистора нет, то напряжение смещения на диодах (примерно 2,6 В) приведет к увеличению напряжения смещения для нижнего плеча выходного каскада и его отпирания.

В отличие от других устройств защиты с выключением выходных транзисторов , предлагаемый узел автоматически возвращается в исходное состояние при восстановлении нагрузки сопротивлением 2,5...16 Ом и подаче на вход усилителя полезного сигнала с уровнем 25% от номинального и выше. Цепи R18C13 и R19C14 устраняют возможность ложного срабатывания защиты из-за сдвига фазы тока в нагрузке вследствие ее реактивного характера.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

В выходном каскаде транзисторы предоконечной ступени работают в режиме АВ с током покоя около 100 мА, определяемого напряжением смещения на диодах VD9-VD12 и резисторами R24, R35. Относительно небольшое их сопротивление позволяет этой ступени работать в режиме малого сигнала непосредственно на нагрузку и сокращает время разрядки емкости Сбэ транзисторов оконечной ступени, снижая ее коммутационные искажения. Эти транзисторы работают в режиме В, поэтому для них не требуется цепей термокомпенсации и регулировки тока покоя.

Индикатор ограничения выходного сигнала и КЗ на выходе питается импульсами отрицательной полярности на выходе ОУ DA1, возникающими вследствие разрыва петли ОС при ограничении выходного сигнала или срабатывания узла защиты.

Устройство задержки подключения нагрузки и отключения ее при появлении постоянного напряжения на выходе усилителей выполнено общим для обоих каналов. При включении питания конденсатор С19 заряжается через резистор R49. обеспечивая задержку открывания транзисторов VT25, VT27 и включения реле К1 на 2 с. При появлении постоянного напряжения на выходе одного из усилителей при положительной полярности откроется транзистор VT23, а в случае отрицательной - VT24, запирая транзисторы VT25, VT27 и выключая реле.

Отключение громкоговорителей производится узлом защиты и при увеличении напряжения в сети выше 250 В (VT26. VD17-VT19. R51-R53). Как показывает практика, превышение питающего напряжения бывает гораздо чаще, чем можно предполагать. При повышении напряжения питания узла защиты ток, текущий через стабилитроны VD17-VD19, открывает транзистор VT26, в результате включается индикация превышения напряжения сети и открывается транзистор VT23, что приводит к отключению нагрузки. Продолжение работы возможно после перевода переключателя напряжения сети в положение "250 В".

Схема источника питания, блока индикации и межблочных соединений обоих каналов показана на рис. 2. Нумерация межблочных соединений платы УМ и защиты АС, а также платы индикаторов соответствует нумерации выводов контактных площадок на соответствующих рисунках размещения элементов на печатных платах. Каждый из двух входов усилителя имеет регулятор уровня входного сигнала (переменные резисторы R1, R2), позволяющий установить необходимую чувствительность. Кнопочным переключателем SB1 можно объединять его входы.

В УМЗЧ возможно переключение степени демпфирования громкоговорителей, используемых в различных акустических условиях. При переводе усилителя в режим высокого выходного сопротивления (кнопка переключателя SB2 "Вых. Н/В" нажата) выходное сопротивление усилителя повышается до 8... 10 Ом за счет введения в усилителе обратной связи по току с резисторов R3, R4. Это. как показывает практика, - оптимальная величина для большинства громкоговорителей. Однако ее легко изменить в любую сторону подбором резистора R2 на плате усилителей.

Заметим, что режим повышенного выходного сопротивления заметно повышает надежность работы АС. Дело в том, что повышение выходного сопротивления усилителя способствует понижению активных потерь в громкоговорителе, что позволяет более полно использовать его возможности и, кроме того, заметно снизить интермодуляционные искажения . Режим повышенного выходного сопротивления также уменьшает сдвиг фазы тока в выходном каскаде относительно входного сигнала.

Усилитель оснащен индикаторами контроля режима работы. Это индикаторы включения питающей сети (HL9), аварийного отключения громкоговорителей (HL7) и индикатор HL8. свидетельствующий о принудительном отключении нагрузки вследствие опасного превышения напряжения питания. Индикаторы уровня сигнала HL2 и HL3. HL5 и HL6 имеют пороговые значения 5, 20 дБ, а также показывают его ограничение (светодиоды HL1, HL4) для каждого канала отдельно. Кроме ограничения, те же индикаторы сигнализируют о коротком замыкании на выходе какого-либо канала (при отсутствии свечения остальных индикаторов уровня).

Блок питания усилителя максимально упрощен. Питание собственно УМЗЧ производится от выпрямителя с напряжением 70 В, для блока защиты и индикации используется свой выпрямитель, подключаемый к отдельной обмотке трансформатора питания. Вентиляторы Ml, М2 предназначены для обдува теплоотводов мощных транзисторов.

Пояснения требует, видимо, и назначение выключателя SB5: в системе звукоусиления его устанавливают в положение, при котором достигается минимальный фон от наводок питающей сети.

Конструкция и детали

Внешний вид усилителя показан на рис. 3 (со стороны задней панели). Основные его узлы размещены на металлическом шасси с крышкой. На передней панели с щелевыми отверстиями установлены вентиляторы для принудительного обдува теплоотводов мощных транзисторов усилителя, а также плата индикации режимов работы. На задней панели установлены соединители для присоединения сигнальных кабелей и трехпроводного кабеля питания, переключатели предельного напряжения сети и фактора демпфирования громкоговорителей, держатель плавкого предохранителя.

Монтаж усилителя выполнен в основном на трех платах - плате усилителей, плате индикации и плате выпрямителя питания. На плате усилителей расположены два канала УМ с теплоотводами выходных транзисторов и узел защиты громкоговорителей. Печатная плата (ее размеры 355x263 мм) и расположение элементов, которые принято изображать в журнале в натуральную величину, приведены на рис. 4 (с. 40,41) в масштабе 85%.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

В узле защиты нагрузки можно применить реле РП21, имеющее четыре группы контактов (по два параллельно), либо РЭК34 или аналогичное с напряжением срабатывания 24 В. В качестве теплоот-водов применены "радиаторы" типа Р1 производства Винницкого ПО "Маяк" (ТУ 8.650.022) с фрезерованными площадками для установки двух мощных транзисторов (КТ8101А или КТ8102А) на каждый.

Теплоотводы охлаждаются с помощью вытяжной вентиляции двумя вентиляторами ВВФ71. установленными за передней панелью усилителя. Крайне нежелательно устанавливать их на задней панели ввиду большого уровня наводок от их двигателей.

Конструкция платы позволяет также применить самодельные теплоотводы на шесть транзисторов (для каждого плеча) с теплоот-водящей поверхностью не менее 600 см и принудительном охлаждением. Плата усилителей размещена в корпусе самого усилителя так. что сигнальные входы и выходы обоих каналов располагаются со стороны задней панели.

Как уже указывалось, усилитель имеет переключаемый фактор демпфирования, реализованный включением петли ООО потоку. Резисторы R3. R4 на рис. 2 - датчики тока нагрузки, используемые для изменения фактора демпфирования, выполнены из десяти параллельно включенных резисторов МЛТ-0.5 сопротивлением 1 Ом. Применение проволочных резисторов нежелательно.

Дроссель L1 (см. рис. 1) намотан непосредственно на резисторе R55 МЛТ-2 проводом ПЭВ-2 0.8 мм в один слой (до заполнения). Блокировочные конденсаторы - К73-11. в фильтре питания - К50-18. Трансформатор питания выполнен на ленточном магнитопроводе типа ШЛ40Х45 мм. Его намоточные данные приведены в таблице.

Транзисторы выходного каскада КТ8101А и КТ8102А необходимо отобрать по коэффициенту усиления - не менее 25 и не более 60, а главное - по предельному напряжению и^дол- Для определения этого параметра необходимо собрать несложное устройство, состоящее из выпрямителя переменного напряжения до 300...350 В, резистора сопротивлением 24...40 кОм (мощностью 2 Вт) и вольтметра с пределом 500 В (рис. 5). Транзистор с замкнутыми выводами базы и эмиттера подключают через токоогра-ничивающий резистор к источнику. Вольтметр, подключенный параллельно транзистору, фиксирует при этом напряжение лавинного пробоя проверяемого транзистора, которое и будет для него предельным. Транзисторы следует отбирать с напряжением пробоя не менее 250 В. Игнорирование этого требования может привести к выходу из строя усилителя в процессе эксплуатации.

Плату выпрямителя питания (она приведена на рис. 6 в масштабе 1:2) устанавливают на выводы конденсаторов фильтра выпрямителя и закрепляют соответствующими винтами.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

Монтаж общего провода и цепей питания производят многожильным проводом сечением 1.2 мм2. Кроме того, монтаж общего провода от выпрямителей к плате усилителей и узлу отключения нагрузки выполняется отдельными максимально короткими проводами.

На рис. 7 приведены рисунок печатной платы индикаторов и расположение элементов. Светодиоды устанавливают таким образом, чтобы их торцы немного выступали на поверхности передней панели усилителя.

ВКЛЮЧЕНИЕ И НАСТРОЙКА

Для настройки усилителя потребуются осциллограф, генератор 3Ч. автотрансформатор ЛАТР на напряжение 0 - 250 В при токе нагрузки до 2 А и резистивные эквиваленты нагрузки. Усилитель подключают к выходным клеммам автотрансформатора через вспомогательный кабель, обеспечивающий возможность подключения в цепь питания вольтметра и амперметра переменного тока.

Вначале следует установить переключатель сетевого напряжения в положение "220 В" и проверить работу блока питания, затем - работу узла защиты нагрузки путем подачи постоянного напряжения 2...3 В (поочередно разной полярности) на левый по схеме вывод резисторов R47 или R48. Удостоверившись в работоспособности узла, нужно выставить подстроенным резистором R52 порог отключения нагрузки при увеличении напряжения сети до 250 В и выше.

Следующий этап - самый ответственный. Подключив по цепям ±70 В один из каналов усилителя (питание от сети надо подавать через плавкий предохранитель с предельным током не более 1 А) и контролируя ток потребления амперметром, а выходной сигнал - осциллографом, нужно очень медленно повышать напряжение питания с автотрансформатора от нуля до номинального. Ток потребления выходного каскада не должен превышать 250 мА, в противном случае следует немедленно отключить питание и тщательно проверить монтаж.

Вначале на выходе усилителя появится постоянное напряжение положительной полярности. При достижении его значения примерно половины от номинального напряжения питания выходное напряжение скачком окажется близким к нулю вследствие включения действия ООС. Падение напряжения на резисторах R24 и R25 должно составлять 200...250 мВ, что соответствует току покоя транзисторов VT11, VT17 в пределах 60...85 мА. При необходимости подбирают диоды VD9-VD12 или один из VD9 - VD11 заменяют германиевым.

После этого проверяют работу УМЗЧ без нагрузки от генератора 3Ч. Установив частоту 1...2 кГц, плавно увеличивают сигнал на входе усилителя и убеждаются ь том. что амплитуда его выходного напряжения составляет не менее 50 В. Индикатор перегрузки должен зажигаться с началом ограничения выходного сигнала. Далее, заменив предохранитель другим (на ток 5 - 7 А), по осциллографу наблюдают работу усилителя под нагрузкой на мощный резистор сопротивлением вначале 8, а затем - 4 Ом. Амплитуда неограниченного сигнала должна составлять не менее 46 и 42 В соответственно. Возможное в некоторых случаях возбуждение на ВЧ устраняют подбором конденсаторов С9, СЮ. С15, а при заменах мощных транзисторов - и C11, С12.

Проверку работы в режиме повышенного выходного сопротивления надо производить при нагрузке сопротивлением 4 Ом: именно при такой нагрузке сигнал с датчика тока примерно равен входному и не возникает заметного изменения коэффициента усиления. Если после включения этого режима обнаружится самовозбуждение, нужно увеличить емкость конденсатора С10 фазовой коррекции в цепи ООС.

Далее нужно убедиться в работоспособности узла защиты от короткого замыкания в цепи нагрузки (эту проверку лучше проводить в режиме низкого выходного сопротивления). Для этого следует вначале при нагрузке сопротивлением 8 Ом и размахе выходного напряжения 20...30 В перемкнуть базы VT6, VT7. а затем и VT8, VT9. При этом на осциллограмме выходного сигнала должны "отсекаться" положительная и отрицательная полуволны соответственно.

После этой процедуры нужно проверить реакцию усилителя на нагрузку сопротивлением 0,33 Ом и мощностью 3 - 6 Вт, имитирующую короткое замыкание. Убрать входной сигнал, подключить в цепь питания одного из плеч амперметр, к выходу - вольтметр. Подключив эту нагрузку к выходу, медленно увеличивать входное напряжение, контролируя выходное напряжение, потребляемый ток и форму сигнала. При уровне выходного напряжения 2.1...2,3 В должна сработать защита для одного плеча (обычно верхнего по схеме, форма сигнала показана на рис. 8,а), при дальнейшем увеличении напряжения сработает защита для другого плеча (рис. 8,6). Ток потребления при этом должен упасть до 160...200 мА. После этого проверку работы УМЗЧ можно считать законченной.

Транзисторы в оконечной ступени выходного каскада усилителя работают практически без начального смещения. Перевод их в режим класса АВ позволяет примерно в 6...8 раз снизить нелинейные искажения на высоких частотах. Наиболее простой вариант узла смещения показан на рис. 9. Его включают вместо четырех диодов смещения, точка "А" - к коллектору VT1. точка "В" - к коллектору VT4. Резистор R12 в этом случае также исключается. Тррмодатчик (транзистор VT28) устанавливают на теплоотводе как можно ближе к мощному транзистору выходного каскада, находящемуся в наихудших условиях охлаждения. Применяя этот узел, необходимо увеличить сопротивление резисторов R24, R35 до 12 - 15 Ом.

Регулировка тока покоя состоит в следующем. Вначале движок переменного резистора R58 выводят в верхнее по схеме положение. Попав питание, устанавливают ток покоя 150...180 мА. После этого при подключенной нагрузке и номинальном выходном напряжении усилитель прогревают в течение 10...15 мин. Вновь измеряют ток покоя. Если он ниже первоначального, нужно немного увеличить сопротивление R60 в цепи эмиттера VT28 и повторять процедуру настройки до получения примерно одинакового тока покоя в холодном и горячем состояниях. Недостатки данного узла - наличие подстроечного резистора и большая инерционность тепловой цепи ООС.

От этих недостатков свободно устройство автоматического регулирования тока покоя по схеме, показанной на рис. 10. Принцип его действия заключается в измерении падения напряжения на резисторах R63, R64 - датчиках тока покоя выходных транзисторов, с последующим управлением током транзисторов оптопары U1, включенных вместо смещающих диодов. При достаточно большом сигнале транзисторы VT29 и VT30 работают практически поочередно: когда один из ник находится в состоянии насыщения, другой - в активном состоянии, управляя оптопарой и током покоя. И наоборот. Настройки узел не требует, однако возможна коррекция тока покоя подбором резистора R58. После включения питания ток покоя УМЗЧ в течение 8...10 с равен нулю, а затем плавно увеличивается до нормы. В усилителе с авторегулированием тока покоя сопротивление резисторов R24, R35 можно увеличить до 12- 15 Ом.

В усилителе возможно ввести плавную регулировку выходного сопротивления. Для этого достаточно переключатель демпфирования SB2 заменить сдвоенным переменным резистором сопротивлением 2...4 кОм и уменьшить сопротивление R2 до 100 Ом для расширения диапазона регулировки выходного сопротивления (в сторону увеличения).

Мощные транзисторы выходного каскада можно заменить на 2SC3281 и 2SA1302. 2SA1216 и 2SC2922, 2SA1294 и 2SC3263 (в этом случае отбор транзисторов производить не обязательно). КТ940А и КТ9П5А можно заменить на КТ851 и КТ850 с любым буквенным индексом.

ЛИТЕРАТУРА
1. Клецов В. Усилитель НЧ с малыми искажениями. - Радио, 1983. № 7. с. 51- 53.
2. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности. - Радио. 1989. № 6. с. 55 - 57.
3. Зуев П. Усилитель с многопетлевой ООС. - Радио. 1984. № 11. с. 29-32.
4. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? - Радио. 1997, № 4, с. 14-16.

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ХОЛТОНА

СХЕМЫ ВАРИАНТОВ УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Информации по усилителю мощности Холтона в интернете довольно много, однако она разрознена. Не смотря на достаточность информации все равно у радиолюбителей возникает множество вопросов на тему сборки усилителя Холтона, хоть в его перовначальном виде, хоть в доработанных вариантах.
Именно по этой причине было решено собрать все в одном месте и дать наиболее исчерпывающую информацию по этому усилителю.
Для начала перевод статьи Эрика Холтона сделанный нынче покойным сайтом НЬЮТОНЛАБ:

Симметричный усилитель – усовершенствованная схема, опубликованная в июньском номере Cilicon Chip за 1994 год.
Каскад усиления напряжения
Этот каскад обеспечивает усиление по напряжению для предвыходного каскада, раскачивающего мощный выходной каскад до полной мощности.
Элементы T6, T7, T8, T9, R15, R14, R12, R13, C3, C7, C8 образуют второй диффкаскад усиления напряжения T7 и T9 . R15 обеспечивает ток покоя дифф каскада 8 мА.
Другие перечисленные компоненты образуют местную частотную коррекцию каскада.
Каскад стабилизации тока покоя.
Состоит из T10, R34, R37, R38, C12. Служит для стабилизации тока покоя выходного каскада от температуры и изменения питающего напряжения.
Каскад усиления тока.
Усиливает ток необходимый для работы на 8 и 4 омную нагрузку.2 омная нагрузка невозможна без использования дополнительных мощных транзисторов.
Блок питания для 400 ваттного усилителя.
Блок питания для этого усилителя мощности состоит из двух компонент.
1-ая: Тороидальный трансформатор с габаритной мощностью 625 ВА. Первичная обмотка, которого рассчитана на вашу сеть. Для Австралии 240 вольт, США 110, 115 вольт переменного напряжения и я думаю, что мой вариант (220 Вольт) пригоден для Европы и России (220-240 Вольт).
2х50 Вольт переменного напряжения для полной мощности.
Один диодный мост на 400 Вольт 35 Ампер.
Два резистора по 4,7 кОм 5 Ватт.
Конденсаторы 2х10000 мкФ на 100 Вольт, в идеале это должны быть конденсаторы по 40000 мкФ на каждое плечо выпрямителя.
Как подобрать МОСФЕТ транзисторы.
Когда используется этот тип МОСФЕТ-транзисторов в симметричном усилителе настоятельно рекомендую тщательную подборку выходных транзисторов. Для исключения протекания постоянного тока через нагрузку.
Резисторы 0,22 Ома образуют только локальную обратную связь и не защищают от тока.
Лучший метод, который я нашел для подбора транзисторов, это 150 Омный 1 Ваттный резистор и 15 Вольтный источник напряжения. Если Вы посмотрите на схему, то увидите как измеряется N-канальный и P- канальный транзистор.

На подключенном в схему транзисторе измеряется постоянное напряжение. Оно находится в пределах 3,8-4,2 Вольт. Просто подберите транзисторы в группу с различием в+-100 мВольт.
Пожалуйста, не перепутайте схему подключения P-канальног и N-канального транзистора.
Сборка печатной платы.
При первом взгляде на печатную плату просмотрите, все ли отверстия просверлены, и диаметры отверстий соответствуют диаметрам ножек деталей. Если что-то не просверлено – то, пользуясь, приведенными ниже, стандартными диаметрами, просверлите недостающие отверстия.
1/4 ваттный резистор = от 0,7 мм до 0,8 мм
1-ваттный резистор = 1 мм
1/4 диод Зеннера и нормальный мощный диод = 0,8 мм
Малосигнальные транзисторы, такие как BC546, в корпусе TO-92 =0,6 мм
Средне сигнальные транзисторы, такие как MJE340, в корпусе ТО-126 = 1,0 мм
Мощные выходные девайсы IRFP9240 устанавливаются в 2,5 мм отверстия.
Сборка начинается с установки 1/4 ваттных резисторов, затем устанавливаются мощные резисторы, диоды, конденсаторы и малосигнальные транзисторы. Следует быть внимательным при установке полярных элементов. Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного, или более элементов, при включении схемы.
Выходные транзисторы и транзистор Q10(BD139) – устанавливаются позже.
Предпусковой тест.
Допустим, что вы установили все элементы, кроме выходных транзисторов и Q10(BD139). Подсоедините на временные проводники транзистор Q10. Надо быть внимательным, чтобы не поменять местами эмитер-коллектор-база на база-коллектор-эмитер транзистора BD139.
Это нужно, чтобы во время тестирования усилитель работал должным образом. Также следует установить 10-ти Омный резистор, параллельно ZD3, со стороны проводников печатной платы. Для чего это нужно? Для того чтобы подключить резистор R11 обратной связи к буферному каскаду. Исключая выходные каскады получаем очень низкомощный усилитель мощности и можем произвести тесты без опасности вывести из строя выходные каскады. Теперь, когда подключен резистор обратной связи, пришла пора подключать питание +-70 вольт и включать.
Пятиватные резисторы по 4.7 кОм при этом уже должны быть установленными параллельно ёмкостям блока питания. Убедитесь в отсутствии дыма от схемы, ставьте прибор на измерение напряжения.
Измерьте следующие позиции по схеме, если напряжения находятся в пределах 10- ти процентов – то можно быть уверенным, что усилитель в порядке.
Если измерения закончены, то гасите питание, демонтируйте 10-ти Омный резистор.
R3~1,6 В
R5~1,6 В
R15~1,0 В
R12~500 мВ
R13~500 мВ
R8~14,6 В
ZD1~15 В
Напряжение на R11 должно быть близким к 0 В, в пределах 100 мВ.
Завершение сборки модуля.
Теперь мы можем приступить к установке выходных транзисторов на плату. Этот шаг надо делать только после Как подобрать МОСФЕТ транзисторы. Пред установкой мощных выходных транзисторов в плату впаиваются 0,22 Ом резисторы.
Формуем (если требуется) выводы N-канальных транзисторов, устанавливаем их в плату, обрезаем выступающие выводы. Так - же следует сделать и с P-канальными транзисторами.
Транзисторы можно устанавливать тремя разными способами:
1. Стоя, без формовки выводов, сверху.
2. Параллельно плате, сверху.
3. Параллельно плате, снизу.
Для крепления понадобятся винты М3х10-16 9 шт., гроверные шайбы – д3, шайбы д3 и гайки М3 9 шт.(7 комплектов для крепления мощных транзисторов и Q10, два для платы).
Устанавливать выходные транзисторы на радиатор следует через изолирующие прокладки с использованием теплопроводящей пасты.
Завершив монтаж всех элементов, внимательно просмотрите модуль, все ли компоненты впаяны, правильно ли они установлены. Только когда Вы убедитесь, что всё сделано правильно и все детали стоят на своих местах можно подключать питание. Транзистор Q10 на гибких проводниках, устанавливается на радиатор рядом с выходными транзисторами.
Теперь мы имеем готовый, проверенный модуль, тестированный на ошибки усилитель напряжения и буферный каскад, и вы уверены, что они работают нормально.
Пришло время заворачивать винты и гайки в радиатор. Не забыв, при этом, про теплопроводный изолятор. Тепловое сопротивление в этом случае будет около 0,5 градуса на ватт или менее.
Тестирование модуля.
Мы достигли завершающей стадии – тестирования полного усилителя мощности.
Нам надо совершить ещё пять шагов:
1. Проверить, нет ли утечки с выводов транзисторов на радиатор.
2. Проверить, что полярность блока питания соответствует полярности на усилителе.
3. Движок резистора P1 нужно переместить до нуля, измеряется это дело между базовым и коллекторным выводом Q10 BD139.
4. Подключив проводами, блок питания, проверьте наличие предохранителей 5А в их гнездах.
5. Подключить вольтметр постоянного напряжения к выходу усилителя.
Для полного счастья не хватает только включить блок питания, сделайте это.
Посмотрите на вольтметр. Вы увидите напряжение на выходе от 1-го до 50-ти мВ, если это не так, то выключите питание усилителя и повторите проверку.
Вооружитесь маленькой фигурной отвёрткой. С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом. Медленно вращая движок резистора P1, установите на резисторе 0,22 Ом 18 мВ, это и будет установка тока в 100 мА на один транзистор.
Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах, выберите один на котором напряжение наибольшее. Настройте резистором P1 на нем напряжение 18 мВ.
Теперь подключите сигналгенератор на вход и осцилограф на выход. Убедитесь в том, что форма сигнала свободна от шума и искажений.
Если у вас нет этих приборов, подключите нагрузку и получайте хорошее качество. Звук должен быть чистым и динамичным.
Конфигурация закончена.
С лучшими пожеланиями:
Antony Eric Holton

УВЕЛИЧИТЬ

К сожалению в статье не приведен (или не сохранился) оригинальный чертеж печатной платы, однако есть чертеж расположения деталей на оригинальном усилителе Холтона, а развести дорожки большого труда не составит:

Что-то похожее на именно эту плату есть ниже.

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке ниже. Это почти схема Энтони Холтона, но только ПОЧТИ. В предлагаемом Вам усилители используются более скоростные транзисторы и несколько изменены номиналы, что позволило хоть и немного, но все же улучшить звучание и без того хорошо играющего усилителя.
Широкий диапазон питающих напряжений делает возможным построение усилителя мощностью от 200 до 800 Вт, причем во всем диапазоне мощностей у УМЗЧ коф. нелинейных искажения не превышает 0,08% на частоте 18 кГц при выходной мощности 700 Вт, что позволяет отнести этот усилитель к разряду Hi-Fi.

Замена транзисторов в усилителе напряжения вызвана прежде всего желанием увеличить надежность, да и используемые транзисторы в оригинальном усилителе Холтона мягко говря несколько мутноваты, не смотря на маститых производителей не указаны ни коф усиления, ни максимальная частота. Только максимальное напряжение в 300 В и ток в 0,5 А, ну и максимальная расеиваемая коллектором мощность в 20 Вт.
Однако есть транзисторы с нормируемыми параметрами, которые можно использовать в этом усилителе и которые уже прошли проверку не на одной тысячи усилителей. Правда таких высоковольтных нет, но напряжение коллектор - эмиттер в 300 В в этом усилителе и не нужно, поскольку подача напряжения питания более чем ±90 В уже может спровоцировать пробой оконечного каскада, имеющего макисмальное напряжение в 200 В.
А учитывая то, что данная схема позволят легко адаптироваться и меньшему напряжению питания перечень возможных замен расширяется, причем гарантированно не ухудшается качество усилителя.
Используя более мощные транзисторы так же отпадает необходимость компенсатора емкости затворов, который Холтон предлагал использовать при установки более 5-6 пар оконечных транзисторов - ток коллектора последнего каскада усилителя напряжения в 1,5 А вполне достаточен для зарядки-разрядки десяти пар оконечников даже при уменьшении сопротивлений в цепях затвора до 68 Ом. Компенсатор же в добавок к тому, что снижал выходную мощность, так еще и довольно существенно уменьшал устойчивость усилителя, что в свою очередь заставляло увеличвать успокаивающие конденсаторы вплоть до влияние в звуковом диапазоне - на частотатх выше 10 кГц уже наблюдался спад в 3 дБ

Ниже приведена таблица возможных замен транзисторов УНа с поправкой на напряжение питания усилителя

КОМПЛЕМЕНТАРНАЯ ПАРА		НАПР-НИЕ К-Э, В	ТОК КОЛ-РА, А	МАКС ЧАСТОТА, МГц	КОФ УСИЛЕНИЯ	МАКС НАПР-НИЕ ПИТАНИЯ УМЗЧ, В	МАКС МОЩНОСТЬ УМЗЧ НА 4 ОМА, Вт

Так же в предлагаемом варианте сильно изменены номиналы некоторых резисторов, что позволило добиться более приятного и естественного звучания, по сравнению с оригинальным усилителем Холтона. Прежде всего уменьшены номиналы резисторов в эмиттерных цепях усилителя напряжения, что увелило протекающий через них ток, увелило нагрев, но уменьшило изменение тока во всем диапазоне питающих напряжений, что существенно снизило уровень THD.
Если есть возможность подобрать транзисторы 2N5551 по коф усиления, то резисторы в эмиттерах дифкаскада можно уменьшить до 10 Ом - это так же приводит к снижению THD.
Возвращаясь к удаленным резисторам по питанию усилителя напряжения. В оригинальной схеме фильтрующие конденсаторы имеют емкость всего 100 мкФ, в предлагаемом варианте используются конденсаторы на 470 мкФ. Благодаря VD4 и VD5 запасенная в конденсаторах энергия не будет уходить в силовую часть в случае краткосрочных провалов напряжения питания, что благоприятно сказывается на режимах работы транзисторов усилителя напряжения.
Разновидностей схемотехники, используемой Холтоном довольно много, например серийно выпускаемый усилитель "STUDIO 350", использующий биполярные транзисторы в качестве оконечного каскада:

Однако изменение некоторых узлов и режимов работы позволило существенно улучшить качество звучания оригинального усилителя Холтона, а его доработка максимально приблизила данный усилитель к категории ХАЙ-ЭНДа.
На последок остается пояснить почему усилитель Холтона называют симметричным, ведь на симметричные усилители, например ЛАНЗАР , ВП или ЛИНКС он не похож. Симметрия данного усилителя мощности заключается не в схемотехнике плеч отрицательного и положительного плеча, а в способе организации отрицательной обратной связи - и входной сигнал и сигнал с выхода, который используется для ООС, проходят одинаковое количество каскадов, собраных по одинаковой схемотехнике.

ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Далее собраны чертежи печатных плат усилителя Холтона, выложенные на форумах "ПАЯЛЬНИК" и "НЕМНОГО ЗВУКОТЕХНИКИ", ну и конечно же собственные варианты. Все файлы запакованы WINRAR и имеют формат LAY 5, для скачивания нажмите понравившуюся картинку .
Открывает галлерею печатных плат чертеж с двумя парами оконечных транзисторов. В данном варианте радиаторы для транзисторов раздельные, плата имеет размер 80 х 90 мм:

Еще один вариант печатной платы с двумя парами в оконечном каскаде, но уже не IRFP240 - IRFP9240, а IRF640 - IRF9640. Плата выполнена под SMD компоненты и имеет сразу два канала. Размер платы 158 х 73 мм:

Следующий вариант сильно напоминает классическое расположение деталей, как в оригинальном усилителе Холтона. Плата расчитана под установку двух пар в окнечном каскаде и общем радиаторе для транзисторов УНа. Размер 124 х 89 мм:

Еще один вариант с двумя парами на выходе, размер 111 х 39мм, ВСЕ транзисторы УНа на одном радиаторе:

Следующий вариант использует 4 пары оконечных транзисторов и способен отдать в нагрузку до 400 Вт. Размер платы 182 х 100 мм:

Монстр с десятью парами и установленным компенсатором имеет размер 280 х 120 мм, вероятней всего под нагрузку 2 Ома:

Универсальная плата для усилителя Холтона, позволяющая наращивать количество пар транзисторов оконечного каскада. Чертеж многостраничный , плата двухярусная, внешний вид усилителя на 200 Вт приведен ниже, установлены транзисторы 2SD669A и 2SB649A:

В связи с отказом IR от производства IRFP240 - IRFP9240 качество транзисторов заметно ухудшилось, поэтому было решено переработать усилитель Холтона под универсальный выходной каскад на транзисторах 2SA1943 - 2SC5200, к тому же имеющий защиту от перегрузки. В результате получилась вот такая конструкция:

Данная плата так же имеет возможность наращивания выходных транзисторов, а на плате усилителя напряжения имеется возможность подключения отдельного источника питания, только для УНа:

Более подробно об этой схемотехнике написано . Или же можно посмотреть видео:

Осталось лишь сделать плату, запаять детали и перед включением ознакомится с информацией ниже.

НАЛАДКА УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Прежде чем приступить к наладке усилителя мощности Эрика Холтона следует более внимательно изучить схему. На странице с описанием схемы уже давались некоторые пояснения и приводилось несколько схем. На этой странице рассмотрм еще одну схему этого же усилителя, но уже выполненную в симмуляторе, что позволит проверить множество параметров, жестко поэксперементировать с элементами, выявив последствия ошибок при монтаже и использовании не качественной элементной базы.
Итак, подопытная схема усилителя Холтона имеет вид:

Данная схема содержит всего две пары оконечных транзисторов лишь для экспериментов в симмуляторе и более компактного отображения на странице. В реальности количество оконечных тразисторов напрямую зависит от требуемой выходной мощности, не зависимо от сопротивления нагрузки - одна пара транзисторов IRFP240 - IRFP9240 безболезненно способна отдать в нагрузку порядка 100 Вт, следовательно для получения 200 Вт потребуется две пары, а для получения 800 Вт уже необходимо 8 пар в оконечном каскаде. Для тех, кто не очень дружит с калькулятором приведена таблица зависимости выходной мощности от напряжения питания и необходимое количество пар транзисторов в оконечном каскаде:

ПАРАМЕТР	НА НАГРУЗКУ
			2 Ома (мост на 4 Ома)
Максимальное напряжение питания, ± В
Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания:	В скобках указан требуемое количество пар оконечных транзисторов.
±30 В
±35 В
±40 В
±45 В
±50 В
±55 В
±60 В
±65 В
±75 В
±85 В			НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!!

В зависимости от напряжения питания меняются и напряжения в контрольных точках. Приводимая ниже карта напряжений позволит орентироваться не только в режимах работы, но и в поиске неисправности усилителя Холтона:

КАРТЫ НАПРЯЖЕНИЙ
НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ	НАПРЯЖЕНИЕ
±40 В
±50 В
±60 В
±70 В
±80 В
±90 В

Прежде всего следует обратить внимание на номинал резисторов R3, R7 и R8. Именно эти резисторы задают токовые режимы работы первых каскадов, которые непосредственно влияют на работу всех следующих.
Ни для кого не секрет, что при одном и том же сопротивлении и разном напряжении ток через сопротивление будет изменяться. Собственно этим и объясняется различие номиналов сопротивлений R3, R7 и R8. Конечно же номиналы, приведенные в оригинальной схеме сохранят работоспособность усилителя во всем диапазоне питающих напряжений, однако их изменение позволит значительно уменьшить уровень THD. А именно этот параметр зачастую является главным при выборе схемы.
Кроме этого изменение номиналов изменяет и рассеиваемую мощность транзисторов Q3 и Q4, уменьшая их саморазогрев и улучшая термостабильность усилителя. Если делать усилитель для себя, а не для того, чтобы бухало, то имеет смысл обратить внимание и на этот фактор. Даже при измененных резисторах верхние транзисторы греются:
Саморазогрев большого влияния на режимы работы каскадов не оказывает - генератор тока на транзисторе Q2 удерживает ток в заданном диапазоне и ток следующих каскадов почти не изменяется. Тем не менее если есть возможность снизить нагрев, то почему бы этого не сделать?
По сути диф каскад используется для получения качественной отрицательнйо обратной связи и усиления во входнйо сигнал он не вносит. Так же не усиливают напряжение и транзисторы Q3 и Q4 - они формируют смещение для следующего каскада.
Основное увеличение амплитуды входного сигнала происходит на транзисторе Q11.
Так же на уровень THD оказывает влияние собственного коф усиления, поэтому при постройке усилителя с выходной мощностью выше 500 Вт может встать вопрос об использовании предварительного усилителя или введения в усилитель буферного ОУ. Для примера возьмем собственный коф усиления равным 36 дБ. Для получения на выходе усилителя амплитуды напряжения в 63 В нам потребуется подать на вход 1 вольт. Уровень THD в этом случае составит более 0,07%:

При собственном коф усиления 30 дБ и выходном напряжении 63 В уровень THD снизился практически в 2 раза, правда на вход уже потребовалось подать 2 В:

Коф усиления зависит от отношения номиналов резисторов R14 и R11 и примерно может быть вычисленно по формуле Kу = (R14 / R11) + 1 .

На приведенном ниже рисунке показана форма и величина напряжений на схеме:

Синяя линия - напряжение на базе Q1 ; Красная - напряжение на коллеторе Q3 ; Зеленая - напряжение на коллекторе Q11 .
Вывод из этого сделать не сложно - транзистор Q11 должен иметь максимально возможный коф усиления, а поскольку Q6 работает с ним в диф каскаде, то его коф усиления должен быть равным коф усиления Q11. От величины коф усиления транзистора на прямую зависит какой ток потребуется для его открытия, т.е. как сильно будет нагружаться предыдущий каскад, от нагрузки которого тоже зависит уровень THD - чем меньше будет изменяеться протекающий через каскад ток, тем меньше будет THD.
Для подборки транзисторов можно конечно воспользоваться имеющимся на большинстве цифровых мультиметров гнездом, однако реальный параметр кофф усиления на этом гнезде можно получить лишь для транзисторов малой мощности. Для транзисторов средней и большой мощности можно лишь выбрать одинаковые с максимальными параметрами. О причинах такого безобразия можно почитать или посмотрель .
Завершая резистивную сагу усилителя напряжения стоит упомянуть о резисторах R4 и R9. Как уже писалось на странице с описанием схемы номинал этих резисторов довольно сильно влияют на уровень THD. Для примера возьмем номинал этих резисторов равных 100 Ом, как в оригинальной схеме и просчитаем уровень THD:

Ну в принципе уровень THD в 0,065 % даже меньше заявленных на большинстве сайтов 0,08%, однако не поленимся при покупке деталей и выберем транзисторы 2N5551 с максимально возможным и ОДИНАКОВЫМ коф усиления. Это даст повод снизить R4 и R9 до 22 Ом и мы получим следующий уровень THD:

Масштаб сетки сохранен намеренно, чтобы дать прочувствовать что получается при смене двух номиналов, но предварительной отбраковке элементной базы - THD снизился до велечины в 0,023 % и это при выходной амплитуде 63 В и собственном коф усиления 30 дБ .
Теперь собственно осталось поиграться номиналами резисторов оконечного каскада, а именно с резисторами, установленными на затворы оконечных транзисторов. 100 Ом... С одной строны вроде не много, однако давая поправку на то, что емкость затвора составляет 1200-1300 пкФ имеет смысл задуматься и смоделировать примерно такую схему:

На этой схеме исключен усилитель напряжения, а вместо него используются два генератора прямоугольных импульсов V1 и V2, работающих в противофазе. Таким образом V1 управляет положительным плечом оконечного каскада, а V2 - отрицательным. Источник постоянного напряжения V3 обеспечивает ток покоя оконечного каскада. У нас получается проверка параметров ТОЛЬКО оконечного каскада и мы посмотрим что творится на выходе "усилителя" и на его входе, если в затворных цепях стоят резисторы на 100 Ом:

Синяя линия - напряжение на правом выводе R1, т.е. напряжение приходящее с УНа. Красной линией обозначено напряжение подающееся на нагрузку. Не нужно обладать хорошим зрением, чтобы увидеть выбросы и завал фронтов и спадов прямоуголки. Если кто не пересчитал, то это частота 16 кГц.
Теперь снизим в два раза номинал резисторов в затворах и получим следующее:

Какую форму приобретет прямоуголка при использовании резисторов на 470 Ом, установленных в оригинальном усилителе догодаться не трудно, поэтому рисунок прилагать не буду. Почему используются резисторы на 100 Ом, а не меньше? Ну давайте попробуем разобраться...
Прежде всего транзисторы IRFP240 - IRFP9240 разрабатывались отнюдь не для усилителей мощности ЗЧ и такого параметра как коф усиления у них не нормирован. Однако подобрать одинаковые транзисторы, пока их выпускала International Rectifier (IR) было совсем не трудно - из одной нормоупаковки отбраковывался один-два, а то и не одного транзистора, а вот с транзисторами от Vishay Siliconix что-то не то - они явно не для усилителей мощности.

Можно конечно обратиться в "звуковым" полевикам, однако их цена кусается и довольно сильно, поэтому вернемся к резисторам в затворах и посмотрим какой собственно ток отдает УН на перезарядку этих самых затворов. Для этого возьмем модель полноценного усилителя с восьмью парами оконечников, а в качестве измерительного инструмента возьмем падение напряжения на дополнительных резисторах R19 и R20 (выделены зеленым):

На частоте 16 кГц и выходном напряжении 63 В падение на сопротивлении 1 Ом составило 0,025 В, что соответствует протекающему через резистор току в 0,025 А (зеленый фон). При выходной мощности близкой к клиппингу (см внизу страницы) падение на этом же резисторе составляет уже 0,033 В, т.е. 0,033 А требуется на перезарядку восьми пар затворов оконечного каскада. Учитывая то, что в оригинальном усилителе Холтона используются транзисторы KSE340 - KSE350 с максимальным током в 0,5 А, то становится понятно почему резисторы должны быть не менее 100 Ом.
Однако выше есть таблица возможных замен и там у ВСЕХ транзисторов ток коллетора не менее 1 А, что позволяет отказаться от так называемого компенсатора емкости затворов, предложенным Холтоном, а подключать затворы непосредственно к выходу усилителя напряжения.
Номиналы затворных резисторов можно уменьшить и в случае использования меньшего количества пар оконечных транзисторов. Номинал можно вычислить по пропорции исходя из того, что для восьми пар необходимо 100 Ом, а для 4 пар уже 50 Ом будет вполне достаточно, даже при использовании в усилителе KSE340 - KSE350. Ниже 15 Ом резисторы в затворах оконечников лучше не использовать - они кроме ограничения тока перезарядки еще немного и разброс параметров компенсируют.

Итак, с номиналами разобрались, монтрировали и пропаяли все элементы схемы, согласно своим понятиям, можно приступать к первому включению. Однако перед этим необходимо исключить из схемы оконечные транзисторы, а вместо них, временно запаять постоянные резисторы мощностью 0,5 - 1 Вт и споротивлением 10 - 15 Ом. Подобная мера диктуется стоимостью оконечных транзисторов - если все элементы на своих местах и они исправны, а на плате нет не запланированных перемычек, образующихся от не аккуратной пайки, то в этом варианте просто произойдет проверка работоспособности усилителя напряжения. Если же на плате есть сопли, попутаны местами элементы, или же они не исправны в следствии перегрева при монтаже или изначально бракованные, то силовая часть, способная выйти из строя останется целой.
В конечном итоге схема усилителя Холтона для первого включения выглядит так, где R31 и R32 имитируют оконечный каскад и замыкают цепь ООС, чтобы УН вывести на рабочий режим:

Напряжения на реальной плате не должны отличаться не более чем на 2% от приведенных на картах напряжений. Кстати сказать, в предлагаемом варианте схемы усилителя отсутствуют резисторы, включенные последовательно диодам D4 и D7. Сделанно это для получения хоть небольшого, но все же прироста выходной мощности. Особого значения эти резисторы при работе усилителя не имеют, а вот по количеству дыма от них, в случае ошибок монтажа, можно орентироваться о степени ошибки. Поэтому настоятельно рекомендуется, в целях экономии бюджета, последовательно с диодами D4 и D7 включить резисторы сопротивлением 10-15 Ом. После проверки работоспососбности их можно удалить.
Перед первым включение ОБЯЗАТЕЛЬНО подстроечный резистор R16 и на модели, и на реальной схеме, должен быть установлен в положение МАСКИМАЛЬНОГО сопротивления. На реальной схеме. В этом случае ток покоя оконечных транзисторов минимально возможный.

Теперь вернемся к реальной схеме:

Сборка С1-С3 и С7-С9 это аналоги неполярного конденсатора большой емкости, электролиты лучше использовать серии WL или WZ, так называемые компьютерные, имеющие серебристую или золотистую маркировку. Если есть возможность, то номиналы электролитов лучше удвоить - АЧХ в области НЧ получается ровнее, хотя и в этом услае остается в пределах 1,5 Дб.
Конденсаторы С14, С15, С16 и С17 на схеме 47 пкФ. Использовались эти номиналы для увеличения устойчивости, хотя при собственном коф усиления до 27 дБ усилитель вполне устойчив и при установке конеденсаторов по 22 пкФ.
После проверки работоспособности усилителя напряжения в плату монтируют оконечный каскад, устанавливают его на радиатор и производят регулировку тока покоя. С конечным каскадом перове включение лучше делать либо через токоограничивающие резисторы, установленные в каждое плечо питания, либо последовательно с первичной обмоткой трансформатора включить лампу накаливания мощностью 40-60 Вт. Если напряжения в контрольных точках соответствуют расчетным, то токоограничивающие цепи исключают, разумеется выключив блок питания и дав возможность разрядиться конденсаторам фильтров питания, а затем уже регулируеют ток покоя.
Довольно часто для усилителя Холтона рекомендуется ток покоя в 100 мА, однако какой либо разницы в качестве звучания при токе покоя от 45 мА до 150 мА выявить на слух не удалось, поэтому лучше использовать золотую середину - ток покоя в пределах 50-60 мА, тем более симмулятор показывает, что при этом токе покоя минимальный уровень THD.
Ну вот собственно и весь усилитель, под занавес более раняя версия рекомендаций по сборке двухэтажного варианта.

НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ТОМ, КАК ПРАВИЛЬНО СОБРАТЬ УСИЛИТЕЛЬ
Вариант описания старой статьи.

Для примера рассмотрим модуль с двумя парами оконечных транзисторов, как самый популярный. Технология сборки остальных вариантов отличается лишь количеством применяемого крепежа. Для монтажа усилителя необходимо проверить перекушены ли ножки "меченных" маркером резисторов (поз.1) и распаять ножки-перемычки соединяющие "заднюю" часть конструкции (поз.2 рис. 3).

Рисуонок 3.

Кстати сказать, внешний вид платы предварительного усиления для наборов О-7 и О-8 имеет несколько иной вид, поскольку используются более высоковольтные транзисторы (рис.4).

Рисунок 4.

После распайки верхнюю плату следует отогнуть и при помощи винтов прикрутить нижнюю плату к радиатору при помощи винтов М-3. Под транзисторы выходного каскада и транзистор стабилизации тока покоя необходимо подложить слюдяные прокладки. Так же следует установить теплоотвод на транзисторы истоников тока и предпоследних каскадов на плате предварительного усилителя (поз 1 и 2 на рис.5). Размеры между отверстиями на плате предварительного каскада подобраны таким образом, что туда прекрасно становится половинка от радиатора процессора S-370, в которой необходимо лишь просверлить отверстия на 2,5мм и нарезать резьбу М-3. Если же ничего похоже под рукой нет и взять не где, то можно использовать кусок аллюминиевого уголка (поз.1 на рис.6 установлен уголок от аллюминиевого карниза, на который шторы вешают) или швелерка.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Затем верхняя плата выгинается в исходное положение и запаиваются ножки-перемычки 2 (рис.6) и еще раз проверяется перекушены ли выводы резисторов 3. Пожалуй стоит пояснить что это за резисторы такие...
При запайке перекушенного места этих резистров плату предварительного каскада можно включать без оконечного каскада, что очень удобно при настройке и ремонте усилителя. Т.е питание подается непосредственно на платц предварительного усилителя и в случае неисправности на плате предварительного усиления оконечным транзисторам ничего не угрожает.
После установки теплоотводов следует подать напряжение питания и подстроечным резистором выставить ток покоя оконечного каскада. Для этого меряется напряжение на токоограничивающих резисторах 0,22 Ома и вращением движка добиваются показаний милливольтметра 0,022 В, что будет соответствовать току 100 мА (разумеется вход на "землю"). На этом регулировку можно считать оконченной и Вам остается насладится приятным звуком этого усилителя.
Коф усиления усилителя можно расчитать по формуле R21+1/R6. Получившийся результат показывает во сколько раз входной сигнал будет усилен. Для получения коф усиления в дБ необходимо использовать формулу Кдб= 20 х lg Кр, где Клб - коф усиления в дБ, Кр - коф усиления в разах, lg - десятичный логарифм, 20 - множитель. Для примера равенства коф усиления в разах и дБ приведены в таблице.

Рисунок 7.

На рисунке 8 приведена схема подключения для модуля О-2, для остальных модулей подключение аналогичное.

Клиппинг на экране осциллографа.

Вместо чистой гармонической волны наблюдается обрезка синусоиды сверху и снизу - верхушки плоские вместо закруглённых.

Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%.

Давно, еще года два назад, приобрел я старый советский динамик 35ГД-1. Несмотря на его первоначально плохое состояние, я его восстановил, покрасил в красивый синий цвет и даже сделал для него ящик из фанеры. Большая коробка с двумя фазоинверторами сильно улучшила его акустические качества. Осталось дело за хорошим усилителем, который будет качать эту колонку. Решил сделать не так, как делает большинство людей – купить готовый усилитель D–класса из Китая и установить его. Я решил сделать усилитель сам, но не какой-нибудь общепринятый на микросхеме TDA7294, да и вообще не на микросхеме, и даже не легендарный Ланзар, а очень даже редкий усилитель на полевых транзисторах. Да и в сети очень мало информации об усилителях на полевиках, вот и стало интересно, что это такое и как он звучит.

Сборка

Данный усилитель имеет 4 пары выходных транзисторов. 1 пара – 100 Ватт выходной мощности, 2 пары – 200 Ватт, 3 – 300 Ватт и 4, соответственно, 400 Ватт. Мне все 400 Ватт пока не нужны, но я решил поставить все 4 пары, дабы распределить нагрев и уменьшить рассеиваемую каждым транзистором мощность.

Схема выглядит так:

На схеме подписаны именно те номиналы компонентов, которые установлены у меня, схема проверена и работает исправно. Печатную плату прилагаю . Плата в формате Lay6.

Внимание! Все силовые дорожки обязательно залудить толстым слоем припоя, так как по ним будет течь весьма большой ток. Паяем аккуратно, без соплей, флюс отмываем. Силовые транзисторы необходимо установить на теплоотвод. Плюс данной конструкции в том, что транзисторы можно не изолировать от радиатора, а лепить все на один. Согласитесь, это здорово экономит слюдяные теплопроводящие прокладки, ведь на 8 транзисторов их ушло бы 8 штук (удивительно, но факт)! Радиатор является общим стоком всех 8 транзисторов и звуковым выходом усилителя, поэтому при установке в корпус не забудьте как-нибудь изолировать его от корпуса. Несмотря на отсутствие необходимости установки между фланцами транзисторов и радиатором слюдяных прокладок, это место необходимо промазать термопастой.

Внимание! Лучше сразу всё проверить перед установкой транзисторов на радиатор. Если вы прикрутите транзисторы к радиатору, а на плате будут какие либо сопли или непропаяные контакты, будет неприятно снова откручивать транзисторы и измазываться термопастой. Так что проверяйте всё сразу.

Биполярные транзисторы: T1 – BD139, T2 – BD140. Тоже нужно прикрутить к радиатору. Они греются не сильно, но все таки греются. Их тоже можно не изолировать от теплоотводов.

Итак, приступаем непосредственно к сборке. Детали располагаются на плате следующим образом:

Теперь я прилагаю фото разных этапов сборки усилителя. Для начала вырезаем кусок текстолита по размерам платы.

Затем накладываем изображение платы на текстолит и сверлим отверстия под радиодетали. Зашкуриваем и обезжириваем. Берем перманентный маркер, запасаемся изрядным количеством терпения и рисуем дорожки (ЛУТом делать не умею, вот и мучаюсь).

Вооружаемся паяльником, берём флюс, припой и лудим.

Отмываем остатки флюса, берём мультиметр и прозваниваем на предмет замыкания между дорожками там, где его быть не должно. Если всё в норме, приступаем к монтажу деталей.
Возможные замены.
Первым делом я прикреплю список деталей:
C1 = 1u
C2, C3 = 820p
C4, C5 = 470u
C6, C7 = 1u
C8, C9 = 1000u
C10, C11 = 220n

D1, D2 = 15V
D3, D4 = 1N4148

OP1 = КР54УД1А

R1, R32 = 47k
R2 = 1k
R3 = 2k
R4 = 2k
R5 = 5k
R6, R7 = 33
R8, R9 = 820
R10-R17 = 39
R18, R19 = 220
R20, R21 = 22k
R22, R23 = 2.7k
R24-R31 = 0.22

T1 = BD139
T2 = BD140
T3 = IRFP9240
T4 = IRFP240
T5 = IRFP9240
T6 = IRFP240
T7 = IRFP9240
T8 = IRFP240
T9 = IRFP9240
T10 = IRFP240

Первым делом можно заменить операционный усилитель на любой другой, даже импортный, с аналогичным расположением выводов. Конденсатор C3 нужен для подавления самовозбуждения усилителя. Можно поставить и побольше, что я и сделал впоследствии. Стабилитроны любые на 15 В и мощностью от 1 Вт. Резисторы R22, R23 можно ставить исходя из расчета R=(Uпит.-15)/Iст., где Uпит. – напряжение питания, Iст. – ток стабилизации стабилитрона. Резисторы R2, R32 отвечают за коэффициент усиления. С данными номиналами он где то 30 – 33. Конденсаторы C8, C9 – емкости фильтра – можно ставить от 560 до 2200 мкФ с напряжением не ниже чем Uпит.* 1.2 дабы не эксплуатировать их на пределе возможностей. Транзисторы T1, T2 – любая комплементарная пара средней мощности, с током от 1 А, например наши КТ814-815, КТ816-817 или импортные BD136-135, BD138-137, 2SC4793-2SA1837. Истоковые резисторы R24-R31 можно ставить и на 2 Вт, хоть и нежелательно, с сопротивлением от 0.1 до 0.33 ом. Силовые ключи менять не желательно, хотя можно и IRF640-IRF9640 или IRF630-IRF9630; можно на транзисторы с аналогичными пропускаемыми токами, емкостями затворов и, разумеется, таким же расположением выводов, хотя если паять на проводках, значение это не имеет. Больше менять тут вроде и нечего.

Первый запуск и настройка.

Первый запуск усилителя производим через страховочную лампу в разрыв сети 220 В. Обязательно закорачиваем вход на землю и не подключаем нагрузку. В момент включения лампа должна вспыхнуть и погаснуть, причем погаснуть полностью: спираль не должна светиться вообще. Включаем, держим секунд 20, затем выключаем. Проверяем, нет ли нагрева чего-либо (хотя если лампа не горит, вряд ли что-нибудь греется). Если действительно ничего не греется, включаем снова и меряем постоянное напряжение на выходе: оно должно быть в пределах 50 – 70 мВ. У меня, к примеру, 61.5 мВ. Если всё в пределах нормы, подключаем нагрузку, подаём сигнал на вход и слушаем музыку. Не должно быть никаких помех, посторонних гулов и т. п. Если ничего этого нет, переходим к настройке.

Настраивается всё это дело крайне просто. Необходимо лишь выставить ток покоя выходных транзисторов с помощью вращения движка подстроечного резистора. Он должен быть примерно 60 – 70 мА для каждого транзистора. Делается это так же как и на Ланзаре. Ток покоя считается по формуле I = Uпад./R, где Uпад. – падение напряжения на одном из резисторов R24 – R31, а R – сопротивление этого самого резистора. Из этой формулы выводим напряжение падение на резисторе, необходимое для установки такого тока покоя. Uпад. = I*R. Например в моем случае это = 0.07*0.22 = где то 15 мВ. Ток покоя выставляется на “тёплом” усилителе, то есть радиатор должен быть тёплым, усилитель должен поиграть несколько минут. Усилитель прогрелся, отключаем нагрузку, закорачиваем вход на общий, берем мультиметр и проводим ранее описанную операцию.

Характеристики и особенности:

Напряжение питания – 30-80 В
Рабочая температура – до 100-120 град.
Сопротивление нагрузки – 2-8 Ом
Мощность усилителя – 400 Вт/4 Ом
КНИ – 0.02-0.04% при мощности 350-380 Вт
Коэффициент усиления – 30-33
Диапазон воспроизводимых частот – 5-100000 Гц

На последнем пункте стоит остановиться подробнее. Использование этого усилителя с шумящими тембрблоками, такими как TDA1524, может повлечь за собой необоснованное на первый взгляд потребление энергии усилителем. На самом деле это усилитель воспроизводит частоты помех, не слышные нашему уху. Может показаться, что это самовозбуждение, но скорее всего это именно помехи. Тут стоит отличать помехи, не слышимые ухом от реального самовозбуждения. Я сам столкнулся с этой проблемой. Изначально в качестве предварительного усилителя операционник TL071. Это очень хороший высокочастотный импортный ОУ с малошумящим выходом на полевых транзисторах. Он может работать на частотах до 4 МГц – этого с запасом хватает и для воспроизведения частот помех и для самовозбуждения. Что делать? Один хороший человек, спасибо ему огромное, посоветовал мне заменить операционник на другой, менее чувствительный и воспроизводящий меньший диапазон частот, который просто не может работать на частоте самовозбуждения. Поэтому я купил наш отечественный КР544УД1А, поставил и… ничего не поменялось. Это всё натолкнуло меня на мысль, что шумят переменные резисторы тембрблока. Движки резисторов немного “шуршат”, что и вызывает помехи. Убрал тембрблок и шум пропал. Так что это не самовозбуждение. С данным усилителем нужно ставить малошумящий пассивный тембрблок и транзисторный предусилитель дабы избежать вышеперечисленного.