Altare - wzmacniacz audio dla audiofili.pdf

(565 KB) Pobierz

P R O wzmacniacz Y

Altare

− J E K T audio dla audiofili

Altare

− wzmacniacz

audio dla audiofili

AVT−5000

Przedstawiamy konstrukcjÍ

zwyk³ego-niezwyk³ego

wzmacniacza mocy, ktÛry

wype³nia pewn¹ lukÍ na

rynku urz¹dzeÒ audio: jego

brzmienie i†parametry

pozwalaj¹ zakwalifikowaÊ go

do grupy konstrukcji

audiofilskich, ale bardzo duøa

moc wyjúciowa i†spore

wymiary sugeruj¹

zastosowania estradowe.

Sukces pomogli nam osi¹gn¹Ê

konsultanci z†dzia³u aplikacji

audio firmy Toshiba.

OceÒcie sami!

Parametry wzmacniacza Altare

(wykonanie modelowe):

moc wyjściowa dla obciążenia 4Ω: 450W,

moc wyjściowa dla obciążenia 8Ω: 300W,

czułość dla maksymalnej mocy wyjściowej

i obciążenia 4Ω: 1,27V,

czułość dla maksymalnej mocy wyjściowej

i obciążenia 8Ω: 1,5V

pasmo przenoszenia 3dB: 18Hz..72kHz,

pasmo przenoszenia 1dB: 27Hz..53kHz,

dynamika (S/N): 92dB.

Opracowanie wzmacniacza

o†mocy wyjúciowej wiÍkszej niø

100W jest nie lada wyzwaniem

dla konstruktora, poniewaø op-

rÛcz klasycznych problemÛw, ja-

kie moøna napotkaÊ podczas wy-

konywania typowych urz¹dzeÒ

elektronicznych, naleøy jeszcze pa-

miÍtaÊ o†zjawiskach zwi¹zanych

z†wysokopr¹dow¹ ìnatur¹î tego

uk³adu. Jednym z†najwaøniejszych

elementÛw takiego wzmacniacza

jest dobrze zaprojektowana p³ytka

drukowana, ktÛrej úcieøki musz¹

sobie poradziÊ z†pr¹dami o†natÍ-

øeniu dochodz¹cym do dziesi¹tek

amperÛw. Poniewaø w†naszym ze-

spole dotychczas nie mieliúmy

konstruktorÛw doúwiadczonych

w†tego typu opracowaniach, po-

prosiliúmy o†pomoc inøynierÛw

firmy Toshiba, dziÍki ktÛrym pro-

jekt powsta³ w†nieca³e 4†tygodnie.

Przemyúlany i†starannie dopra-

cowany uk³ad elektryczny wzmac-

niacza charakteryzuje siÍ pe³n¹

symetri¹ przesy³ania sygna³u po-

cz¹wszy od wejúcia aø po stopieÒ

koÒcowy. Pozwala to doúÊ znacz-

nie ograniczyÊ wystÍpowanie ja-

kichkolwiek zniekszta³ceÒ.

Opis uk³adu

Uk³ad elektryczny wzmacnia-

cza naleøy do klasycznych. Ma

dwustopniowy, rÛønicowy przed-

wzmacniacz wejúciowy i†symet-

ryczny wyjúciowy wzmacniacz

mocy, w†ktÛrym zastosowano piÍÊ

par komplementarnych tranzysto-

rÛw mocy HEXFET. Schemat elek-

tryczny wzmacniacza przedstawio-

no na

rys. 1.

Tranzystory T16 i†T17 pracuj¹

w†uk³adzie wzmacniacza rÛønico-

wego zasilanego ze ürÛd³a pr¹do-

wego wykonanego na tranzystorze

T18. NapiÍcie na bazie tego tran-

zystora stabilizuje dioda Zenera

D6. Na wejúciu wzmacniacza za-

stosowano prosty filtr dolnoprze-

pustowy (R33, C17), ktÛrego za-

daniem jest usuniÍcie z†sygna³u

wejúciowego sk³adowych o†wy-

øszych czÍstotliwoúciach. CzÍstot-

liwoúÊ graniczna tego filtru (-3dB)

wynosi ok. 600kHz. Z†kolei ele-

menty C18, R32 i†R33 tworz¹ filtr

gÛrnoprzepustowy o czÍstotliwoúci

granicznej ok. 1kHz. Ogranicza on

sk³adowe sygna³u o niøszych

czÍstotliwoúciach. WydajnoúÊ

Elektronika Praktyczna 2/2001

Altare

− wzmacniacz audio dla audiofili

ürÛd³a pr¹dowego z†tranzystorem

T18 wynosi 2mA.

Obci¹øeniem wzmacniacza rÛø-

nicowego s¹ tranzystory T14 i†T15

w†uk³adzie wspÛlnej bazy, ktÛrych

najpowaøniejszym zadaniem jest

dopasowanie impedancji wyjúcio-

wej wzmacniacza rÛønicowego do

impedancji wejúciowej kolejnego

stopnia. Punkt pracy tych tranzys-

torÛw zosta³ ustalony za pomoc¹

diody Zenera D5, ktÛra polaryzuje

ich bazy. Tranzystory T10 i†T11

spe³niaj¹ rolÍ kolejnego stopnia

wzmacniaj¹cego, ktÛrego obci¹-

øeniem s¹ stopnie polaryzuj¹co-

steruj¹ce koÒcÛwkÍ mocy (T9, T12

i†T13). PomiÍdzy bazy i†kolektory

tranzystorÛw T10 i†T11 w³¹czono

kondensatory o†pojemnoúci zaled-

wie 10pF, ktÛre zapobiegaj¹ wzbu-

dzaniu siÍ wzmacniacza. Konden-

sator C10 w³¹czony rÛwnolegle do

R22 poprawia jakoúÊ odpowiedzi

impulsowej wzmacniacza, co ma

szczegÛlne znaczenie dla sygna³Ûw

wejúciowych o†kszta³cie zbliøonym

do prostok¹tnego.

Tranzystor T9 wraz z†otaczaj¹-

cymi go elementami s³uøy do

poprawnego spolaryzowania stop-

ni koÒcowych w†stanie spoczyn-

kowym. Za pomoc¹ potencjometru

P1 wartoúÊ pr¹du spoczynkowego

naleøy ustawiÊ na ok. 100mA na

kaød¹ ga³¹ü (komplementarn¹ parÍ

tranzystorÛw mocy) wzmacniacza.

W†przypadku wykonania uk³adu

w†wersji przedstawionej na sche-

macie z†rys. 1, ca³kowity pr¹d

spoczynkowy koÒcÛwki mocy po-

winien wynosiÊ ok. 530mA.

Wyjúciowymi elementami

wzmacniacza s¹, po³¹czone rÛw-

nolegle, unipolarne tranzystory

mocy T1..8 oraz T19, T20. Po³¹-

czone rÛwnolegle pary tranzysto-

rÛw mocy skonfigurowano jako

wtÛrniki napiÍciowe o†bardzo du-

øej wydajnoúci pr¹dowej (do 20A

w†impulsie). Z†tego powodu

wzmocnienie napiÍciowe uzyska-

ne w†dwÛch wejúciowych stop-

niach wzmocnienia napiÍciowego

musi byÊ na tyle duøe, øeby

uzyskaÊ odpowiednio duø¹ amp-

litudÍ napiÍcia na wyjúciu. WspÛ³-

czynnik wzmocnienia zaleøy od

stosunku rezystancji R30/R35

i†w†prezentowanym przyk³adzie

wynosi 33V/V. Dla osi¹gniÍcia

mocy wyjúciowej dla sygna³u si-

nusoidalnego ok. 450W na obci¹-

øeniu o†impedancji 4Ω napiÍcie

Rys. 1. Schemat elektryczny wzmacniacza.

Elektronika Praktyczna 2/2001

Altare

− wzmacniacz audio dla audiofili

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

wejúciowe musi mieÊ wartoúÊ ok.

1,27V. Przy obci¹øeniu 8Ω i†na-

piÍciu wejúciowym 1,5V moc do-

starczana do obci¹øenia dochodzi

do 300W.

W†ürÛd³a tranzystorÛw mocy

w³¹czono rezystory zapobiegaj¹ce

ich uszkodzeniom, ktÛre mog³yby

wyst¹piÊ w†wyniku rÛønic w†re-

zystancjach kana³Ûw w³¹czonych

tranzystorÛw. Rezystory w³¹czone

szeregowo z†bramkami steruj¹cy-

mi ograniczaj¹ szybkoúÊ ³adowa-

nia kondensatora bramkowego, co

ogranicza nieco pasmo przenosze-

nia wzmacniacza, a z†drugiej stro-

ny, poprzez ograniczenie stromoú-

ci zboczy sygna³Ûw steruj¹cych,

w†pewnym stopniu zabezpiecza

tranzystory. We wzmacniaczu za-

stosowano takøe proste zabezpie-

czenie przeci¹øeniowe, ktÛre za-

pobiega zbyt silnemu wysterowa-

niu tranzystorÛw mocy. RolÍ ogra-

nicznikÛw napiÍcia spe³niaj¹ dio-

dy Zenera D1 i†D2, ktÛre nie

dopuszczaj¹ do wzrostu wartoúci

napiÍcia miÍdzy ürÛd³ami i†bram-

kami tranzystorÛw mocy powyøej

15V.

Wzmacniacz zintegrowano z†za-

silaczem, ktÛry sk³ada siÍ z†mos-

tka prostowniczego z†diodami

D5..8 oraz filtrÛw tÍtnieÒ z†kon-

densatorami C3, C4, C7 i†C8.

W†modelowym egzemplarzu za-

stosowano kondensatory o†pojem-

noúci 4700µF, ale podczas prÛb

okaza³o siÍ, øe naleøy zastosowaÊ

kondensatory o†znacznie wiÍkszej

pojemnoúci sumarycznej, docho-

dz¹cej nawet do 30mF na kaød¹

liniÍ zasilaj¹c¹. W†liniach zasila-

nia zastosowano zw³oczne bez-

pieczniki topikowe o†pr¹dzie za-

dzia³ania 10A. Obwody zasilania

stopni wejúciowych zosta³y od-

dzielone od obwodu zasilania koÒ-

cÛwek mocy za pomoc¹ szerego-

wo w³¹czonych diod D3 i†D4.

DziÍki zastosowaniu tych elemen-

tÛw wp³yw spadku napiÍcia za-

silaj¹cego, wynikaj¹cy z†duøych

obci¹øeÒ impulsowych, na pracÍ

stopnia wejúciowego jest stosun-

kowo niewielki, poniewaø diody

dzia³aj¹ jak jednokierunkowe za-

wory przez ktÛre ³adunek groma-

dzi siÍ w†kondensatorach C13

i†C16. Pr¹d ³adowania ograniczaj¹

rezystory R17 i†R18.

Montaø i†uruchomienie

Jak wspomniano na pocz¹tku

artyku³u, zaprojektowanie p³ytki

drukowanej do wzmacniacza nie

by³o zadaniem ³atwym. SzczegÛl-

nie duøo uwagi wymaga³o rozpro-

wadzenie linii masy i†zasilaj¹-

cych. Schemat montaøowy wzmac-

niacza przedstawiono na

rys. 2.

Montaø wzmacniacza nie jest

specjalnie trudny. Naleøy pamiÍ-

taÊ szczegÛlnie o†tym, aby tran-

zystory T10, T11, T12 i†T13 wy-

posaøyÊ w†niewielkie radiatory,

a†T9 przymocowaÊ do radiatora,

na ktÛrym s¹ montowane tranzys-

tory koÒcÛwki mocy. Radiator

tranzystorÛw mocy powinien byÊ

jak najwiÍkszy, zalecana kszta³tka

Elektronika Praktyczna 2/2001

Altare

− wzmacniacz audio dla audiofili

to EA1234X o†d³ugoúci 300mm

i†wysokoúci min. 100mm.

Podczas dobierania elementÛw

do zestawu jest bardzo waøne,

aby nie obniøaÊ nominalnej mocy

rezystorÛw, dla ktÛrych okreúlono

j¹ na schemacie elektrycznym. Ta

sama uwaga dotyczy diod Zenera.

Do uruchomienia wzmacniacza

niezbÍdny bÍdzie transformator

o†mocy ok. 500W i†napiÍciach na

uzwojeniach wtÛrnych 2x60VAC.

Alternatywnym rozwi¹zaniem mo-

g¹ byÊ dwa transformatory o†mocy

po ok. 250..350W z†pojedynczymi

uzwojeniami wtÛrnymi o†napiÍciu

ok. 60VAC. Podczas dobierania

transformatora naleøy zwrÛciÊ

uwagÍ, aby maksymalne napiÍcie

(bez obci¹øenia) dostarczane do

koÒcÛwki mocy nie przekracza³o

85VDC.

Drugim przyrz¹dem niezbÍd-

nym do uruchomienia wzmac-

niacza jest miernik uniwersalny.

Przede wszystkim pos³uøy on do

zmierzenia napiÍcia zasilaj¹cego

wzmacniacz (max. ±85VDC). Na-

stÍpnie naleøy w³¹czyÊ go szere-

gowo w†obwÛd zasilania (np. za-

miast ktÛregoú z†bezpiecznikÛw).

Za pomoc¹ potencjometru P1

ustalamy pr¹d spoczynkowy (bez

do³¹czonego obci¹øenia!) wzmac-

niacza na ok. 500mA, przy czym

pomiar naleøy wykonaÊ dla pew-

noúci w†dodatniej i†ujemnej ga³Í-

zi zasilania. Ostatnim etapem

weryfikacji poprawnoúci montaøu

bÍdzie sprawdzenie napiÍcia sta-

³ego na wyjúciu wzmacniacza.

Nie powinno byÊ wiÍksza od

±200mV.

Podczas wstÍpnych prÛb naj-

wiÍcej k³opotÛw sprawia³o (i

by³o najkosztowniejsze) wzbu-

dzanie siÍ wzmacniacza, co pro-

wadzi³o do niszczenia tranzysto-

rÛw mocy. St¹d nieco ìnadmia-

roweî zabezpieczenia antywzbu-

dzeniowe, w†jakie wyposaøono

wzmacniacz.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R3, R5, R7, R9, R11, R13, R15,

R36, R37: 0,22Ω/5W

R2, R4, R6, R8, R10, R12, R14,

R16, R38, R39, R33, R35: 470Ω

R17, R18: 100Ω/2W

R19: 6,8kΩ

R20, R25, R27: 2,2kΩ

R21: 150Ω/2W

R22: 6,8kΩ/1W

R23, R24: 100Ω/1W

R28: 18kΩ

R29: 6,8kΩ

R30, R32: 15kΩ

R31: 10kΩ

R34: 10Ω

R40, R41: 47Ω

PR1: potencjometr

montażowy 4,7kΩ

Kondensatory

C3, C4, C7, C8: 4700µF/100V

C9: 470nF

C10, C20: 220nF

C11, C12: 10pF

C13, C14, C16: 100µF/100V

C15: 22pF

C17: 1nF

C18: 2,2 do 6,8µF

C19: 220µF/25V

C21, C22: 100nF

Półprzewodniki

D1, D2, D5, D6: D.Z. 15V/1,3W

D3, D4: 1N4007

D5..D8: BYW 21

T1..T4, T19: 2SK1530

T5..T8, T20: 2SJ201

T9, T12, T13: BD911

T10, T11: BD912

T14..T18: BC550

Różne

ARK 2/500 3,5mm

ARK2/500

ARK3/500

3 oprawy bezpiecznikowe

przykręcane do obudowy

Transformator TST600/2*55V

Radiator

Gniazdo Canon

Gniazdo duży Jack 6,3mm

Podkładki mikowe

Elektronika Praktyczna 2/2001

Altare

− wzmacniacz audio dla audiofili

Warianty

Wzmacniacz ma stosunkowo

prost¹ budowÍ, ale ze wzglÍdu

na zastosowanie doúÊ drogich

tranzystorÛw mocy jest kosztow-

ny. Nie wszystkim naszym Czy-

telnikom potrzebna bÍdzie tak

duøa moc wyjúciowa, w†zwi¹zku

z†czym istnieje moøliwoúÊ wyko-

nania nieco prostszego (i taÒsze-

go) wzmacniacza, ktÛrego moc

spadnie do ok. 200W przy ob-

ci¹øeniu 8Ω i†350W przy obci¹-

øeniu 4Ω. PrzerÛbka jest bardzo

prosta, wystarczy bowiem nie

montowaÊ jednej pary tranzysto-

rÛw (po jednym z†ga³Ízi dodat-

niej i†ujemnej) oraz wspÛ³pracu-

j¹cych z†nimi rezystorÛw: ürÛd-

³owego i†bramkowego. Po usu-

niÍciu kaødej ga³Ízi wzmocnie-

nia naleøy skorygowaÊ pr¹d spo-

czynkowy wzmacniacza tak, øe-

by kaøda zainstalowana ga³¹ü

pobiera³a ok. 100mA. Do tej

wartoúci naleøy jeszcze dodaÊ

ok. 25..30mA na zasilanie reszty

elektroniki.

Przeprowadzone prÛby da³y dob-

ry efekt, przy czym zalecane jest

wykorzystanie przynajmniej trzech

par tranzystorÛw mocy. Wraz

z†ograniczaniem liczby wykorzysty-

wanych tranzystorÛw naleøy zad-

baÊ o†ograniczenie wartoúci napiÍ-

cia wejúciowego wzmacniacza. Na-

leøy takøe zmniejszyÊ wartoúÊ pr¹-

du bezpiecznikÛw topikowych. Do

uproszczonych obliczeÒ moøna wy-

korzystaÊ podstawowe wzory:

- moc wyjúciow¹ liczymy ze wzo-

ru: P=U

/R (R - rezystancja

obci¹øenia),

- wzmocnienie napiÍciowe wzmac-

niacza wynosi: k

=R30/R35,

- wartoúÊ napiÍcia wyjúciowego

wynosi: U

, przy czym

maksymalna amplituda napiÍcia

wyjúciowego wynosiÊ moøe ok.

0,65U

zas

, dla napiÍcia zasilaj¹ce-

go liczonego od +U

zas

do -U

zas

uzyskano przy zastosowaniu nie-

zbyt wyszukanej struktury uk³adu

elektrycznego. Parametry tranzys-

torÛw mocy pozwalaj¹ na uzys-

kanie znacznie wiÍkszej mocy

wyjúciowej niø w†egzemplarzu mo-

delowym, lecz wymaga³oby to

przesuniÍcia punktÛw pracy tran-

zystorÛw w†stronÍ gÛrnej, dopusz-

czalnej granicy. Poniewaø ceny

tranzystorÛw mocy s¹ wysokie,

a†prawdopodobieÒstwo ich uszko-

dzenia doúÊ duøe, zdecydowaliú-

my siÍ na zapewnienie im duøego

ìkomfortuî, zwiÍkszaj¹cego szanse

ich przeøycia podczas ekspery-

mentÛw.

Piotr Staszewski, AVT

serwis@avt.com.pl

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem:

http://www.ep.com.pl/

?pdf/luty01.htm

oraz na p³ycie CD-

EP02/2001B w katalogu

PCB.

Uwagi koÒcowe

Prezentowany wzmacniacz cha-

rakteryzuje siÍ bardzo dobrymi

parametrami akustycznymi, ktÛre

Elektronika Praktyczna 2/2001

Altare - wzmacniacz audio dla audiofili.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: