36161315-Amplificator-50-W-Cu-2N3055-Cu-Aliment-Are-Simetrica
Click here to load reader
-
Upload
ilie-grecu -
Category
Documents
-
view
319 -
download
0
Transcript of 36161315-Amplificator-50-W-Cu-2N3055-Cu-Aliment-Are-Simetrica
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
(I.C. Boghiţoiu – Construcţii electronice pentru tinerii amatori,
Ed. Albatros, 1989)
Pentru lanţurile audio lucrînd mono sau stereo, amplificatorul cel mai uzitat
este cel care asigură 50W pe canal. Un asemenea amplificator, realizat cu compo-
nente uşor de procurat este prezentat în schema din figura 42. Schema se situ-
ează în categoria celor de înaltă fidelitate, oferă o bună stabilitate în funcţionare
şi nu necesită reglaje deosebite.
Schema amplificatorului propus spre realizare este caracterizată prin: etaj
de intrare tip diferenţial, etaj pilot având ca sarcină dinamica un generator de
curent, circuit de protecţie automată la supracurenţi pentru tranzistoarele de
putere, legătură galvanică (directă) între etaje. Semnalul aplicat la intrarea am-
plificatorului va proveni de la un preamplificator mono sau stereo, capabil să asi-
gure o tensiune de ieşire de circa 0,5V.
Performanţele electrice ale amplificatorului sunt următoarele:
Puterea nominală de ieşire pe o sarcină de 4Ω este de 50W.
Banda frecvenţelor amplificate pentru o distorsiune de amplitudine
la capete de +2dB este cuprinsă între 18Hz la 30kHz.
Tensiunea de intrare, pentru a asigura puterea de 50W pe sarcina
de 4Ω, la 1000Hz, este de minimum 0,5V.
Impedanţa de intrare: 25kΩ.
Coeficientul de distorsiuni nelineare: 0,3%
Amplificarea în tensiune: 29dB
Raportul semnal/zgomot: 80dB
Tensiunea de alimentare: sursă dublă 2x25V
Curentul de mers în gol: maxim 120mA
Curentul mediu consumat pentru puterea de 50W nu depăşeşte 2A.
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
Funcţiunile îndeplinite de cele 13 tranzistoare ale amplificatorului sunt ur-
mătoarele: T1 - T2 constituie etajul de intrare diferenţial; T3 funcţionează ca gene-
rator de curent constant; T4 - T5 reprezintă etajul pilot; T6 realizează funcţia
denumită superdiodă; T7 lucrează ca generator de curent constant; T8 - T9 func-
ţionează ca etaje de protecţie electronică la supracurent; T10 — T11 sunt etaje de-
fazoare; T12 - T13 reprezintă etajul final de putere.
Semnalul audio ce trebuie amplificat trece mai întîi prin C1 - R1 după care
pătrunde în baza amplificatorului T1. În emitorul tranzistoarelor T1 - T2 este
introdus generatorul de curent T3 şi grupul de stabilizare D1 - D2, toate cu rol de
micşorare a distorsiunilor.
Cel de-al doilea tranzistor (T2) al etajului diferenţial primeşte pe baza, prin
rezistorul R7, o tensiune reprezentând semnalul de reacţie negativă globală. Ampli-
ficarea întregului montaj poate fi reglată, în anumite limite, acţionând asupra re-
zistorului R7. După amplificarea în T1, semnalul audio este cules de la bornele re-
zistorului R3 şi introdus în etajul pilot format din tranzistoarele T4 - T5. Tranzis-
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
torul T4, montat ca repetor, prezintă o impedanţa de intrare mare, ceea ce este
convenabil pentru ieşirea lui T1.
Sarcina etajului pilot este formată din supedioda T6 şi generatorul de curent T7.
Prin R11 şi R15 tensiunea de la terminalele superdiodei este transmisă ca
tensiune de polarizare pentru tranzitoarele T10 - T11. Această tensiune de pola-
rizare este reglată prin manevrarea potenţiometrului P1 aflat în baza superdio-
dei, ceea ce are ca efect şi modificarea curentului de mers în gol al tranzistoa-
relor finale. Curentul de colector al tranzistorului T5, care trebuie să fie de
circa 10mA, se reglează din potenţiometrul semireglabil R14 de 100Ω.
Prin rezistoarele R11 şi R15, ambele de 470Ω, semnalul audio este injectat în
bazele tranzistoarelor complementare T10 şi T11. Semialternanţa pozitivă aplicată
bazei tranzistorului T10 duce la deschiderea acestuia şi în continuare la deschide-
rea tranzistorului final notat cu T12. În acest mod, punctul median notat cu M,
deci şi borna difuzorului, vor fi apropiate mult de ramura +25V a tensiunii de
alimentare şi ca atare un curent important va străbate bobina mobilă. Din schemă
se observă că semialternanţa pozitivă este aplicată în acelaşi timp şi bazei lui T11,
dar acesta fiind un tranzistor pnp nu se va deschide. (M este punctul comun al
lui C14 şi C15).
La sosirea semialternanţei negative, tranzistorul T10 care are structura npn
nu va lucra, în schimb va funcţiona tranzistorul T11.
Prin deschiderea lui T11 este asigurată şi deschiderea celui de-al doilea
tranzistor final, T13, care va apropia de data aceasta punctul M şi deci şi difuzo-
rul de ramura -25V. În acest mod bobina mobilă a difuzorului este străbătută
când de semialternanţa pozitivă când de cea negativă, fiind redate astfel toate
alternanţele aplicate intrării.
Este posibil ca pe timpul funcţionării, datorită unor eventuale defecţiuni,
curentul de colector prin tranzistoarele finale T12 - T13 să crească mai mult decât
cel de regim. Într-o asemenea situaţie va intra automat în funcţiune sistemul de
protecţie realizat cu tranzistoarele T8 – T9.
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
Când defecţiunea apare la tranzistorul T12 va intra în funcţiune T8, iar
pentrul finalul T13 va intra în funcţiune T9. Exemplificând, presupunem că datorită
unei cauze oarecare curentrul de colector al tranzistorului T12 creşte peste -
2A; automat, căderea de tensiune de la bornele rezistorului R24 va creşte peste
valoarea de 0,6V şi prin R17 este condusă la baza tranzistorului T8, care până în
acest moment a fost blocat. În momentul în care T8 începe să conducă, se
observă din schema că baza lui T10 este adusă către potenţialul punctului median
M şi ca atare T1o se blochează. Automat va tinde să se blocheze şi finalul T12,
practic curentul prin acesta limitându-se la valoarea de protecţie în timp ce
semnalul va fi redat mult distorsionat şi cu intensitate scăzută.
În acelaşi mod acţionează şi ramura de protecţie a braţului din care fac
parte tranzistoarele T9 şi T13.
Diodele D3...D6 aflate în schema circuitului de protecţie au rolul de a opri
trecerea semnalului audio din circuitul de emitor al finalelor către baza tranzis-
toarelor T10 - T11.
Pentru evitarea apariţiei de oscilaţii supraacustice, în circuitul difuzorului s-
a introdus o inductanţă L1 de 2μH. Acelaşi rol îl are şi circuitul tip Boucherot
format din C12 – R26 în derivaţie pe difuzor, precum şi capacitoarele C2, C6 şi C7.
Pentru realizarea inductanţei L1 se va folosi o carcasă cu diametrul de
16mm şi va cuprinde un număr de 10 spire realizate cu sârmă de cupru emailat cu
diametrul de 1mm.
Pentru alimentarea amplificatorului se va folosi un bloc redresor clasic. Pen-
tru determinarea tensiunii şi a puterii necesare, asigurată de redresor, se pleacă
de la puterea nominală de ieşire a amplificatorului şi debitată pe sarcină, care
este difuzorul de 4Ω.
Tensiunea eficace măsurată la bornele sarcinii (difuzorului) este dată de
relaţia
VZP ieie 142,14450Uef
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
Tensiunea de vârf a unei semialternante a tensiunii eficace care a fost de-
terminată mai înainte este:
VUU ef 94,1941,1142,142max
Valoarea tensiunii de alimentare Ea necesară se determină cu relaţia:
DCEREa UUUUE max
în care:
Umax - tensiunea de vârf a semnalului de la bornele sarcinii;
URE - căderea de tensiune de la bornele rezistorului din emitor;
UCE - căderea de tensiune dintre colectorul şi emitorul tranzistorului;
UD - tensiunea necesară pentru a atinge regimul de saturaţie.
Uzual se folosesc valorile:
VUVUVU DCERE 2;1;5,0
Înlocuind găsim:
VEa 44,23215,094,19
Practic se va lucra cu o tensiune VEa 25 .
Curentul eficace care străbate sarcina pentru a obţine puterea maximă de
50W este:
AZPI
ie
ieef 5355,35,12
450
Curentul fie vârf va fi:
AII ef 5985,441,15355,32max
Valoarea medie a curentului de alimentare este:
AIImed 5923,114,35max
Puterea consumată de la sursa de alimentare de ambele tranzistoare este:
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
WIEP ac 80378,79
14,3985,42522 max
Cu aceste date rezultă că redresorul amplificatorului va trebui să
asigure o tensiune de 25V pe un braţ (deci 2x25V) şi un curent maxim
de 5A.
Dacă realizăm un lanţ de amplificatoare stereo, deci vor exista
două canale de amplificare simetrice, rezultă că redresorul va trebui
calculat pentru o putere dublă , în acest caz transformatorul va tre-
bui să aibă o secţ iune de minim 16 cm2.
Primarul se va bobina cu sârmă de cupru emailat, având diametrul de 0,6...0,7mm,
iar secundarul care va trebui să asigure o tensiune de 2x20V, va fi bobinat cu sârmă de
cupru emailat, cu diametrul de 1,2...1,3mm.
Amplificatorul va fi realizat pe o plăcuţă de steclotextolit placat pe o singură
faţă şi cu o grosime de 1,6...2mm.
Traseul cablajului va fi executat aşa fel încît să urmărească, pe cât posibil mai fidel
modul în care piesele sunt dispuse în schema de principiu. Traseul cablajului de alimen-
tare va avea o lăţime de circa 4mm şi va fi încărcat cu un strat de cositor având înăl-
ţimea de 1mm.
Pentru asigurarea unui regim termic care să conducă la o bună funcţionare a
amplificatorului, va fi necesar ca tranzistoarele care disipa putere să fie montate pe
radiatoare de răcire. În acest scop, tranzistoarele tip BD vor fi prevăzute cu plăcuţe
de aluminiu avînd o suprafaţă de minim 10cm2.
Cele două tranzistoare finale se vor fixa pe un radiator cu aripioare, care să
asigure o suprafaţă de răcire de minim 150cm2 pentru fiecare. Pentru izolarea din punct
de vedere electric, între fiecare tranzistor 2N3055 şi plăcuţa de răcire se va aşeza o
foiţă de mică decupată după conturul tranzistorului. De asemenea, şuruburile de
strîngere ale tranzistoarelor vor fi izolate prin intermediul unor cilindri de trecere
confecţionaţi dintr-un material izolator oarecare.
Superdioda T6 va fi montată pe radiatorul finalelor T12 - T13. Pentru protecţia
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
bobinei mobile a difuzorului, în serie cu acesta se va monta o siguranţă fuzibilă de 3A.
După terminarea construcţiei propriu-zise se va trece la efectuarea reglajelor
necesare unei funcţionări corecte.
La început se va verifica tensiunea de alimentare dată de redresor. Se cuplează
apoi difuzorul, iar în lipsa acestuia un rezistor de 4Ω/50W, confecţionat din conductor
rezistiv. Cu ajutorul unui fir de cupru, se conectează la masă borna de intrare a
amplificatorului. Cu ajutorul unui miliampermetru de curent continuu, introdus în serie cu
colectorul tranzistorului T7, se reglează R14, până când în circuit va circula un curent de
circa 10mA. Se va trece apoi la reglarea curentului de mers în gol al tranzistoarelor
finale T12 şi T13.
Mai întâi se înseriază un miliampermetru de curent continuu în colectorul lui T12, iar
apoi în colectorul lui T13. Reglând din potenţiometrul P1 vom urmări ca aparatul de măsură să
indice un curent de circa 40mA, atât pentru un braţ, cât şi pentru celălalt.
În cazul când între curenţii de colector ai celor două tranzistoare există o
diferenţă mai mare de 3mA, atunci se vor verifica valorile rezistoarelor din circuitele de
polarizare, a rezistoarelor R24 - R25, care trebuie să fie identice, precum şi modul cum s-
a făcut împerecherea tranzistoarelor finale cât şi al tranzistoarelor T10 - T11 din
punct de vedere al factorului β. De asemenea, se va ajusta în limite mici şi rezistorul
R3. După această operaţie se conectează în derivaţie pe difuzor un voltmetru de cu-
rent continuu. Va trebui ca acesta să nu indice nici o tensiune.
Dacă avem la dispoziţie un osciloscop, îl vom cupla tot în derivaţie pe difuzor şi
vom controla dacă nu apar eventuale oscilaţii parazite. În cazul unor asemenea osci-
laţii, va fi necesar să mărim pe rând capacitoarele C6 şi C7.
Verificarea funcţionării circuitelor de protecţie se face în felul următor:
Se înlătură scurtcircuitul de la intrare şi se cuplează la bornele de intrare un ge-
nerator audio fixat pe circa 800Hz şi cu o tensiune în jur de 0,35V. Se va reţine pe
cât posibil intensitatea sunetului redat de difuzor. Apoi, folosind un rezistor de 3...4Ω
şi 50W, pe care îl vom conecta ritmic în derivaţie pe difuzor, vom urmări dacă inten-
sitatea sunetului scade foarte mult atunci când sarcina suplimentara se află conec-
material scanat şi prelucrat de niq_ro (http://www.niq.go.ro & http://www.tehnic.go.ro)
tată.
Pentru protecţia difuzorului, în cazul când unul din tranzistoare se
scurtcircuitează sau datorita altor defecte, în serie cu difuzorul se introduce o
siguranţă calibrată.
Când se realizează un lanţ stereo, fiecare amplificator de canal (stînga sau
dreapta) se va realiza în cutii ecranate şi conectate la masă comună.
Pentru a măsura performanţele amplificatorului realizat, se vor folosi ca
aparate de bază un generator audio, un voltmetru electronic şi eventul un oscilograf.
Astfel, pentru a ridica curba de răspuns în frecvenţă a amplificatorului, vom
folosi un generator de audiofrecvenţă care va fi conectat la intrare, iar la ieşire în
derivaţie pe o sarcină rezistivă sau pe difuzor având cuplat un voltmetru electronic.
Menţinînd constantă tensiunea de intrare, dar modificînd frecvenţa din aproape în
aproape, se va urmări valoric tensiunea de ieşire.
Se va putea astfel trasa curba tensiunii de ieşire (Uie) funcţie de frecvenţa (f).