А.ПЕТРОВ, г.Могилев.

(Продолжение. Начало в №№4-5/11)

1.1. Выходные каскады на базе "двоек"
Посмотрим, что даст спаривание выходных транзисторов для "двойки" Дарлингтона (рис.13). АЧХ и ФЧХ этого ВК приведены на рис.14 Нелинейные искажения снизились примерно в 1.5 раза в диапазоне частот 1 ...20 кГц (для Rg=10 кОм Ктно=2%, для Rg=100 кОм КТНп=0,2%), расширилась полоса пропускания под нагрузкой, незначительно повысилось входное сопротивление а в результате, уменьшилась девиация амплитуды сигнала.

На рис.15 приведена схема ВК, использованная в одном из про-фессональных усилителей. При испытаниях этого каскада диапазон изменения нагрузки был задан в
пределах 1...8 Ом. Входное сопротивление этого каскада весьма низкое, определяется делителем R17-VD3-VD4-R18 со следящим питанием и резисторами R10, R13. Благодаря положительной ОС через конденсаторы СЗ, С4 входное сопротивление на частоте 1 кГц при выходном напряжении около 50 В равно примерно 10,5 кОм, на частоте 20 кГц оно ниже — около 7 кОм.

Из рис.16 видно, что девиация как амплитуды сигнала, так и его фазы недопустимо велика: на частоте 20 кГц девиация фазы достигает 33°. Спектр гармоник сигнала частотой 20 кГц при работе от источника напряжением 100 В с выходным сопротивлением 10 кОм приведен на рис.17. Искажения сигнала на частоте 20 кГц получаются 0,6% при амплитуде выходного сигнала менее 40 В (больше просто не удалось "выжать"). И это при нагрузке 4 Ом и питании ±75 В. Так что с этим каскадом все ясно без слов, графики красноречиво говорят сами за себя.

Менее популярна в ВК схема Шиклаи (рис.18). Входное сопротивление у нее —чуть ниже, чем в двойке Дарлингтона, нелинейные искажения при сопротивлении источника 100 Ом и выходном сигнале 30 В в диапазоне частот 1...20 кГц составляют 0,1%, а при сопротивлении источника 10 кОм на частоте 20 кГц — 1,5%. Благодаря токовой обратной связи они даже ниже, чем у "двойки" Дарлингтона со спаренными транзисторами, но все равно достаточно высоки.



Девиация фазы больше, чем в двойке" Дарлингтона (на часто­те 20 кГц — 33°, рис.19). Уже и по­лоса пропускания, особенно при максимальных токах нагрузки. Ока­зывается, индуктивная составляю­щая этого каскада в 3,5...4 раза больше, чем у "двойки" Дарлингто­на, причем даже при выходном со­противлении источника сигнала 100 Ом добротность этой индуктив­ности достаточно высока. Этим и объясняется узкая полоса пропус­кания каскада. Следует отметить особенность термостабилизации схемы. В от­личие от остальных "двоек", где термодатчик выносится на общий теплоотвод, в этой схеме термо­чувствительный элемент(транзи­стор схемы смещения, на схеме (рис.18) не показан) должен иметь тепловой контакт с корпусом одного из входных транзисторов (VT1 или VT2).



Достоинства ВК Шиклаи следующие:
- наименьшие искажения из всех "двоек" при работе от источника сигнала с низким выходным сопротивлением;
-  повышенная температурная стабильность при динамических колебаниях температуры,
- малая мощность потерь холостого хода, а значит и выше КПД.



Эволюция электронных усилителей
(Краткая историческая справка) (Окончание. Начало в №№4-5/11)
В 1988 г. Видлар (Widlar) публикует статью о применении двухполюсной коррекции, призванной минимизиро­вать фазовые искажения в УМЗЧ [19].
В 1989 г. И.Акулиничев публикует свою лучшую разработку [20]. В ней в первом каскаде применен каскод типа ОК-ОБ, причем ОК выполнен на транзисторе Шиклаи. Усилитель ха­рактеризуется большой полосой про­пускания с разомкнутой ООС (около 40 кГц), высокой линейностью фазо- вой характеристики (выше 700 кГц) а также чрезвычайно малыми нелиней­ными искажениями всех видов (менее 0,01% во всем звуковом диапазоне).
В 1999 г. в "Радио" печатается статья С.Агеева "Сверхлинейный УМЗЧ с глу­бокой ООС" [21]. Отличительной осо­бенностью разработки является приме­нение быстродействующего операци­онного усилителя и выходной каскад с высокой нагрузочной способностью.
В этом же году В.Левицкий публику­ет УМЗЧ с параллельной ООС по схе­мотехнике усилителей с токовой ОС и индуктивной коррекцией в первом кас­каде [22]. В дальнейшем эта разработ­ка стала прототипом усилителя Л.Зуе­ва [24].
В 2003 г. в журнале "Схемотехника" С.Лозицкий публикует схему симмет- ричного УМЗЧ с токовой ООС [23].
В 2005 г. Л.Зуев публикует УМЗЧ с па­раллельной ООС, выполненный по схе­мотехнике, аналогичной схемотехнике усилителей с токовой ООС [24].
Хорошим дополнением к [11], [12] и [18] для разработчиков может служить статья [25]

Литература

1. Harry Nyquist. Regeneration theory. — Bell System Technical Journal, vol. 11, pp. 126-147, Jan. 1932.
2. Hendrik W. Bode. Relations between attenuation and phase in feedback amplifier design. — Bell System Technical Journal, vol. 19. pp. 412-454, July 1940.
3.  Lin H.C. Quasi complementary transistor amplifier, Electronics, pp. 173-175 September 1956.  
4.  Robert J. Widlar. "A monolithic, high gain d-c amplifier." in Proceedings of the National Electronics Conference, vol 20. Chicago, Oct. 1964, pp. 169-174.
5.  Baxandal P.J. — Wireless World, September 1969, pp. 416-417.
6.  Linsley Hood. A simple class A amplifier — Wireless World, April 1969.
7.  Blomley P. — Wireless World, Februry 1971 pp. 57-61
8. Linsley Hood. Hi-Fi News and Record Review. November 1972, pp. 2120-2123.
9.  С.Бать, В.Середа. Высококачественный усилитель НЧ, Радио, 1972, №6.
10 Otala M. & Lohstron J. An Audio power amplifier for ultimate quality requirements. — IEEE transactions on audio and electroacoustics, Vol. AU-21 №6, December 1973, pp. 545-551
11. А.Майоров. Еще раз о динамических искажениях. — Радио, 1977, №5.
12.  А.Майоров. О динамических искажениях в транзисторных усилителях НЧ. —Радио, 1976, №4.
13.  Radio fernzehen electronic (ГДР), 1977, №14 а также Радио, 1978, №4 (За рубежом).
14.  В.Шушурин. Высококачественный усилитель мощности.—Радио. 1978, №6.
15. А.Витушкин, В.Телесин. Устойчивость усилителя. — Радио, 1980, №7.
16.  Я.Токарев. УМЗЧ с малыми интермодуляционными искажениями. — Радио, 2003, №8.
17   Borbeley Е. — Wireless World, March 1983, pp. 69-75.
18   Н.Дмитриев, Н.Феофилактов. Схемотехника усилителей мощности 34. — Радио, 1985, №5, 6.
19.  Widlar A. Monolithic Power Op-Amp. — IEEE J Solid-State Circuits, Vol 23, No 2, April 1988.
20. И.Акулиничев. УМЗЧ с глубокой ООС. — Радио, 1989, №10.
21. С.Агеев. Сверхлинейный УМЗЧ с глубокой ООС. — Радио, 1999, №10.
22.  В.Левицкий. УМЗЧ с индуктивной коррекцией. — Радио, 1999. №10.
23. С.Лозицкий. УМЗЧ стоковой обратной связью. — Схемотехника, 2003, №2.
24.  Л.Зуев. УМЗЧ с параллельной ООС. — Радио, 2005, №2.
25. С.Агеев. Вопросы проектирования усилителей с общей ООС — Радио, 2003, №4.
26.  И.Акулиничев. УМЗЧ с широкополосной ООС. — Радио. 1993. №1.

Материал подготовил А.Петров.