Способы повышения линейности первого каскада усилителя мощности звуковой частоты

УДК 681.3

НЕКОТОРЫЕ Способы повышения линейности первого

каскада усилителя мощности звуковой частоты

Н. Е. Чеушев

Научный руководитель: Г. А. МИХАЛЬЦЕВИЧ

Рассмотрим простую классическую схему "простого усилителя", по которой было построено большинство усилителей мощности звуковой частоты (УМ) в 70-х годах, например, усилителя "Радиотехника 020" (Рис. 1).

Рис. 1. Электрическая схема усилителя "Радиотехника 020".

Он имеет следующие параметры: Сопротивление нагрузки - 4 Ом. Номинальная мощность - 50 Вт, коэффициент усиления с обратной связью - 28 дБ, отношение сигнал-шум (при мощности 50 Вт) - 89 дБ, полоса частот в режиме малого сигнала (при 1 Вт) по уровню -3дБ - 20 Гц - 50 кГц, коэффициент искажений на 20 кГц до 0.2 %.

Как видно из этих данных: – это "медленный" усилитель; его нелинейные искажения достаточно велики, а, учитывая его "медленность", можно ожидать, что и интермодуляционные искажения такого усилителя тоже достаточно велики.

Первый каскад усилителя состоит из входной цепочки, состоящей из разделительной ёмкости C1 по постоянному току и резистора R1, определяющего в основном входное сопротивление усилителя; дифференциального входного каскада на транзисторах VT1 и VT2 и цепи, подключенной к базе транзистора VT2, состоящей из резисторов R5 и R6 и конденсатора С3. Цепь обратной связи определяет коэффициент усиления усилителя с обратной связью: по постоянному току он равен 1, а по переменному в звуковом диапазоне частот R6/R5+1. Ёмкость на входе вместе с входным резистором R1 и емкость обратной связи C3 вместе с резистором обратной связи R5 определяют нижнюю границу частотного диапазона усилителя. Второй каскад усилителя с общим эмиттером на транзисторе КТ814В с вольтдобавкой на ёмкости C5, подсоединенной одним концом к выходу усилителя, а другим - в точке соединения резисторов R8 и R9. Вольтдобавка позволяет получить больший размах выходного напряжения, но вносит свои искажения. Конденсатор C4 и C6 является конденсаторами коррекции "на запаздывание" и обеспечивает устойчивость, т.е. отсутствие возбуждения на высокой частоте. Цепочка из двух диодов VD1 и VD2 создает напряжение смещения на базах транзисторов VT4…VT6 выходного каскада, каждое плечо которого построено на транзисторах разной проводимости, обеспечивая вместе с резисторами R11 и R12 определенный начальный ток. Выходной каскад работает в режиме AB, т.е. начальный ток не равен нулю (в режиме B начальный ток равен нулю и выходные транзисторы закрыты в отсутствие сигнала) и существенно меньше максимальных рабочих токов. Цепь R14C7 с выхода усилителя на землю обеспечивает дополнительную устойчивость работы усилителя при разных нагрузках и без них.

Рассмотрим, как можно усовершенствовать простой усилитель.

Нас не устраивает в рассмотренной схеме: большие нелинейные и интермодуляционные искажения, малая полоса частот, малая скорость нарастания выходного сигнала.

Многое можно улучшить простой заменой сравнительно низкочастотных транзисторов в этой схеме на более высокочастотные транзисторы. Но также необходимо внести изменения в отдельные каскады схемы, которые приведут к улучшению электрических параметров усилителя.

Для начала, нужно отметить, что многие УМ во многом повторяют