Augstas precizitātes audio jaudas pastiprinātāju shēmas dizains. UMZCH VV ar mikrokontrollera vadības sistēmu
UMZCH VVS-2011 galīgā versija
UMZCH VVS-2011 versija Shēmas galvenais autors Viktors Žukovskis Krasnoarmeisks
Pastiprinātāja specifikācijas:
1. Liela jauda: 150 W/8 omi,
2. Augsta linearitāte — 0,000,2...0,000,3% pie 20 kHz 100 W / 4 omi,
Pilns servisa vienību komplekts:
1. Uzturiet nulles nemainīgu spriegumu,
2. Maiņstrāvas vadu pretestības kompensators,
3. Strāvas aizsardzība,
4. līdzstrāvas izejas sprieguma aizsardzība,
5. Vienmērīgs sākums.
UMZCH VVS2011 diagramma
Iespiedshēmu plates izkārtojumu veica daudzu populāru projektu dalībnieks LepekhinV (Vladimirs Lepekhins). Tas izrādījās ļoti labi).
UMZCH-VVS2011 dēlis
ULF pastiprinātāja plate VVS-2011 bija paredzēts tuneļa ventilācijai (paralēli radiatoram). Tranzistoru UN (sprieguma pastiprinātājs) un VK (izejas pakāpe) uzstādīšana ir nedaudz sarežģīta, jo uzstādīšana/demontāža jāveic ar skrūvgriezi caur caurumiem PP ar diametru aptuveni 6 mm. Kad piekļuve ir atvērta, tranzistoru projekcija neietilpst PP, kas ir daudz ērtāk. Man nācās nedaudz pārveidot dēli.
Jaunajā programmatūrā es neņēmu vērā vienu punktu— šī ir ērta pastiprinātāja plates aizsardzībai:
C25 0.1n, R42* 820 Ohm un R41 1k visi elementi ir SMD un atrodas lodēšanas pusē, kas nav īpaši ērti uzstādot, jo Vairākas reizes būs jāatskrūvē un jāpievelk skrūves, kas nostiprina PCB pie statīviem un tranzistorus pie radiatoriem. Piedāvājums: R42* 820 sastāv no diviem paralēli izvietotiem SMD rezistoriem, no šejienes piedāvājums: vienu SMD rezistoru pielodējam uzreiz, otru izejas rezistoru pielodējam uz VT10, vienu izeju pie pamatnes, otru pie emitētāja, atlasām uz atbilstošo. Atlasīts, skaidrības labad mainiet izvadi uz smd:
UMZCH BB-2010 ir jauna attīstība no labi zināmās UMZCH BB (augstas precizitātes) pastiprinātāju līnijas. Vairākus izmantotos tehniskos risinājumus ietekmēja Agejeva darbs.
Specifikācijas:
Harmoniskie kropļojumi pie 20 000 Hz: 0,001% (150 W/8 omi)
Mazs signāla joslas platums -3 dB: 0 – 800000 Hz
Izejas sprieguma maiņas ātrums: 100 V/µs
Signāla-trokšņa un signāla-fona attiecība: 120 dB
VVS-2010 elektriskā shēma
Pateicoties operētājsistēmas pastiprinātāja izmantošanai, kas darbojas vieglā režīmā, kā arī tikai kaskādes ar OK un OB izmantošanu sprieguma pastiprinātājā, kas pārklātas ar dziļu lokālu OOS, UMZCH BB ir raksturīga augsta linearitāte pat pirms vispārējā OOS ir pārklāts. Pašā pirmajā augstas precizitātes pastiprinātājā tālajā 1985. gadā tika izmantoti risinājumi, kas līdz tam tika izmantoti tikai mērīšanas tehnoloģijā: līdzstrāvas režīmus atbalsta atsevišķs servisa bloks, lai samazinātu saskarnes kropļojumu līmeni, kontaktu grupas pārejas pretestību. Maiņstrāvas pārslēgšanas releju pārklāj ar kopēju negatīvu atgriezenisko saiti, un īpaša ierīce efektīvi kompensē skaļruņu kabeļu pretestības ietekmi uz šiem traucējumiem. Tradīcija ir saglabāta UMZCH BB-2010, tomēr vispārējais OOS aptver arī izejas zemfrekvences filtra pretestību.
Lielākajā daļā citu UMZCH, gan profesionālu, gan amatieru, dizainu daudzu no šiem risinājumiem joprojām trūkst. Tajā pašā laikā UMZCH BB augstie tehniskie parametri un audiofilās priekšrocības tiek panāktas ar vienkāršiem shēmas risinājumiem un aktīvo elementu minimumu. Faktiski šis ir salīdzinoši vienkāršs pastiprinātājs: vienu kanālu bez steigas var samontēt pāris dienās, un iestatīšana ietver tikai nepieciešamās izejas tranzistoru miera strāvas iestatīšanu. Īpaši iesācējiem radioamatieriem ir izstrādāta mezglu pa mezglu, kaskādes testēšanas un regulēšanas metode, ar kuras palīdzību jūs varat garantēt iespējamo kļūdu lokalizāciju un to iespējamo seku novēršanu pat pirms UMZCH pilnīgas montāžas. Visiem iespējamiem jautājumiem par šo vai līdzīgiem pastiprinātājiem ir detalizēti paskaidrojumi gan uz papīra, gan internetā.
Pastiprinātāja ieejā atrodas augstfrekvences filtrs R1C1 ar nogriešanas frekvenci 1,6 Hz, 1. att. Bet režīma stabilizācijas ierīces efektivitāte ļauj pastiprinātājam strādāt ar ieejas signālu, kas satur līdz 400 mV līdzstrāvas komponenta sprieguma. Tāpēc ir izslēgts C1, kas realizē mūžīgo audiofilu sapni par ceļu bez kondensatoriem un būtiski uzlabo pastiprinātāja skaņu.
Ieejas zemfrekvences filtra R2C2 kondensatora C2 kapacitāte ir izvēlēta tā, lai ieejas zemfrekvences filtra izslēgšanas frekvence, ņemot vērā priekšpastiprinātāja izejas pretestību 500 omi -1 kOhm, būtu diapazonā no 120 līdz 200 kHz. Operācijas pastiprinātāja DA1 ieejā ir frekvences korekcijas ķēde R3R5C3, kas ierobežo apstrādāto harmoniku un traucējumu joslu, kas nāk caur OOS ķēdi no UMZCH izejas puses ar 215 kHz joslu -3 līmenī. dB un palielina pastiprinātāja stabilitāti. Šī shēma ļauj samazināt atšķirības signālu virs ķēdes izslēgšanas frekvences un tādējādi novērst nevajadzīgu sprieguma pastiprinātāja pārslodzi ar augstfrekvences traucējumu, traucējumu un harmoniku signāliem, novēršot dinamiskas intermodulācijas kropļojumu (TIM; DIM) iespējamību.
Tālāk signāls tiek padots uz zema trokšņa līmeņa operatīvā pastiprinātāja ieeju ar lauka efekta tranzistoriem pie DA1 ieejas. Daudzas "pretenzijas" pret UMZCH BB izsaka pretinieki par operētājsistēmas pastiprinātāja izmantošanu ieejā, kas it kā pasliktina skaņas kvalitāti un "nozog skaņas virtuālo dziļumu". Šajā sakarā ir jāpievērš uzmanība dažām diezgan acīmredzamām operētājsistēmas pastiprinātāja darbības iezīmēm UMZCH VV.
Priekšpastiprinātāju darbības pastiprinātāji, pēc DAC darbības pastiprinātāji ir spiesti attīstīt vairākus voltus izejas spriegumu. Tā kā operētājsistēmas pastiprinātāja pastiprinājums ir mazs un svārstās no 500 līdz 2000 reizēm pie 20 kHz, tas norāda uz to darbību ar salīdzinoši lielu sprieguma starpības signālu - no vairākiem simtiem mikrovoltu pie LF līdz vairākiem milivoltiem pie 20 kHz un lielu intermodulācijas iespējamību. kropļojumus, ko rada operētājsistēmas pastiprinātāja ievades pakāpe. Šo darbības pastiprinātāju izejas spriegums ir vienāds ar pēdējā sprieguma pastiprināšanas posma izejas spriegumu, ko parasti veic saskaņā ar ķēdi ar OE. Vairāku voltu izejas spriegums norāda, ka šis posms darbojas ar diezgan lielu ieejas un izejas spriegumu, kā rezultātā tas rada pastiprinātā signāla traucējumus. Operatīvais pastiprinātājs tiek noslogots ar paralēli savienoto OOS un slodzes ķēžu pretestību, kas dažkārt sasniedz vairākus kiloomus, kas prasa līdz pat vairākiem miliampēriem izejas strāvu no pastiprinātāja izejas atkārtotāja. Tāpēc izmaiņas IC izejas atkārtotāja strāvā, kuras izejas posmi patērē strāvu ne vairāk kā 2 mA, ir diezgan nozīmīgas, kas arī norāda, ka tās rada traucējumus pastiprinātajā signālā. Mēs redzam, ka operētājsistēmas pastiprinātāja ievades, sprieguma pastiprināšanas un izejas stadija var radīt traucējumus.
Bet augstas precizitātes pastiprinātāja shēmas dizains, pateicoties sprieguma pastiprinātāja tranzistora daļas lielajam pastiprinājumam un ieejas pretestībai, nodrošina ļoti maigus darbības apstākļus op-amp DA1. Spriediet paši. Pat UMZCH, kura nominālais izejas spriegums ir 50 V, operētājsistēmas pastiprinātāja ieejas diferenciālais posms darbojas ar starpības signāliem ar spriegumu no 12 μV ar frekvencēm no 500 Hz līdz 500 μV ar frekvenci 20 kHz. Diferenciālās pakāpes lielās ieejas pārslodzes kapacitātes attiecība, kas izgatavota uz lauka efekta tranzistoriem, un starpības signāla niecīgā sprieguma attiecība nodrošina augstu signāla pastiprinājuma linearitāti. Op-amp izejas spriegums nepārsniedz 300 mV. kas norāda sprieguma pastiprināšanas pakāpes zemo ieejas spriegumu ar kopējo emitētāju no operacionālā pastiprinātāja - līdz 60 μV - un tā darbības lineāro režīmu. Operētājsistēmas pastiprinātāja izejas posms nodrošina ne vairāk kā 3 µA maiņstrāvu līdz aptuveni 100 kOhm slodzei no VT2 bāzes puses. Līdz ar to operētājsistēmas pastiprinātāja izejas stadija darbojas arī ārkārtīgi vieglā režīmā, gandrīz tukšgaitā. Reālā mūzikas signālā spriegumi un strāvas lielākoties ir par lielumu mazāki par dotajām vērtībām.
Salīdzinot starpības un izejas signālu spriegumus, kā arī slodzes strāvu, ir skaidrs, ka kopumā operacionālais pastiprinātājs UMZCH BB darbojas simtiem reižu vieglākā un līdz ar to lineārā režīmā nekā darbības pastiprinātājs. CD atskaņotāju priekšpastiprinātāju un pēc-DAC darbības pastiprinātāju pastiprinātāju režīms, kas kalpo kā UMZCH signāla avoti ar jebkādu vides aizsardzības dziļumu, kā arī bez tā. Līdz ar to viens un tas pats op-amp radīs daudz mazāku izkropļojumu UMZCH BB nekā vienā savienojumā.
Reizēm pastāv viedoklis, ka kaskādes radītie kropļojumi ir neviennozīmīgi atkarīgi no ieejas signāla sprieguma. Tā ir kļūda. Kaskādes nelinearitātes izpausmes atkarība no ieejas signāla sprieguma var pakļauties vienam vai otram likumam, taču tas vienmēr ir nepārprotams: šī sprieguma pieaugums nekad neizraisa ieviesto traucējumu samazināšanos, bet tikai pieaugumu.
Ir zināms, ka kropļojumu produktu līmenis noteiktā frekvencē samazinās proporcionāli šīs frekvences negatīvās atgriezeniskās saites dziļumam. Atvērtās ķēdes pastiprinājumu, pirms pastiprinātājs sasniedz OOS, zemās frekvencēs nevar izmērīt ieejas signāla mazuma dēļ. Saskaņā ar aprēķiniem, atvērtās ķēdes pastiprinājums, kas izstrādāts, lai segtu negatīvo atgriezenisko saiti, ļauj sasniegt negatīvās atgriezeniskās saites dziļumu 104 dB pie frekvencēm līdz 500 Hz. Mērījumi frekvencēm sākot no 10 kHz liecina, ka OOS dziļums pie frekvences 10 kHz sasniedz 80 dB, pie frekvences 20 kHz - 72 dB, pie frekvences 50 kHz - 62 dB un 40 dB - pie frekvences 200 kHz. 2. attēlā parādīti UMZCH VV-2010 amplitūdas-frekvences raksturlielumi un, salīdzinājumam, līdzīga sarežģītība.
Liels pastiprinājums līdz OOS pārklājumam ir galvenā BB pastiprinātāju shēmas dizaina iezīme. Tā kā visu shēmu triku mērķis ir panākt augstu linearitāti un augstu pastiprinājumu, lai uzturētu dziļu OOS pēc iespējas plašākā frekvenču joslā, tas nozīmē, ka šādas struktūras ir vienīgās shēmas metodes pastiprinātāja parametru uzlabošanai. Tālāku kropļojumu samazināšanu var nodrošināt tikai ar projektēšanas pasākumiem, kuru mērķis ir samazināt izejas posma harmoniku traucējumus ieejas ķēdēs, it īpaši invertējošā ieejas ķēdē, no kuras pastiprinājums ir maksimāls.
Vēl viena UMZCH BB shēmas iezīme ir sprieguma pastiprinātāja izejas posma strāvas kontrole. Ieejas op-amp kontrolē sprieguma-strāvas pārveidošanas posmu, kas izgatavots ar OK un OB, un iegūtā strāva tiek atņemta no posma miera strāvas, kas izveidota saskaņā ar ķēdi ar OB.
Linearizējošā rezistora R17 ar pretestību 1 kOhm izmantošana diferenciālajā pakāpē VT1, VT2 uz dažādu konstrukciju tranzistoriem ar seriālo jaudu palielina op-amp DA1 izejas sprieguma pārvēršanas linearitāti uz kolektora strāvu VT2. izveidojot lokālu atgriezeniskās saites cilpu ar dziļumu 40 dB. To var redzēt, salīdzinot pašu emitētāju pretestību VT1, VT2 - katra aptuveni 5 omi - ar pretestību R17 vai termisko spriegumu VT1, VT2 summu - apmēram 50 mV - ar sprieguma kritumu pāri pretestībai R17. 5,2-5,6 V.
Pastiprinātājiem, kas būvēti, izmantojot aplūkojamo shēmas konstrukciju, tiek novērots straujš, 40 dB uz frekvences dekādi, pastiprinājuma samazināšanās virs frekvences 13...16 kHz. Kļūdas signāls, kas ir kropļojumu rezultāts, frekvencēs virs 20 kHz ir par divām līdz trim kārtām mazāks nekā noderīgais audio signāls. Tas ļauj pārveidot diferenciālpakāpes VT1, VT2 linearitāti, kas šajās frekvencēs ir pārmērīga, palielinot ANO tranzistora daļas pastiprinājumu. Sakarā ar nelielām izmaiņām diferenciāļa kaskādes VT1, VT2 strāvā, pastiprinot vājus signālus, tā linearitāte būtiski nepasliktinās, samazinoties lokālās atgriezeniskās saites dziļumam, bet gan operētājsistēmas pastiprinātāja DA1 darbībai uz darbības režīma no kurām šajās frekvencēs ir atkarīga visa pastiprinātāja linearitāte, atvieglos pastiprinājuma rezervi, jo visi spriegumi Izkropļojumi, kas nosaka operacionālā pastiprinātāja kropļojumu, sākot no starpības signāla līdz izejas signālam, samazinās proporcionāli pastiprinājuma palielinājumam pie noteiktā frekvence.
Fāzes vadu korekcijas shēmas R18C13 un R19C16 simulatorā tika optimizētas, lai samazinātu darbības pastiprinātāja diferenciālo spriegumu līdz vairāku megahercu frekvencēm. Bija iespējams palielināt UMZCH VV-2010 pastiprinājumu salīdzinājumā ar UMZCH VV-2008 vairāku simtu kilohercu frekvencēs. Pastiprinājuma pieaugums bija 4 dB pie 200 kHz, 6 pie 300 kHz, 8,6 pie 500 kHz, 10,5 dB pie 800 kHz, 11 dB pie 1 MHz un no 10 līdz 12 dB pie frekvencēm, kas augstākas par 2 MHz. To var redzēt no simulācijas rezultātiem, 3. att., kur apakšējā līkne attiecas uz UMZCH VV-2008 iepriekšējas korekcijas ķēdes frekvences reakciju, bet augšējā līkne attiecas uz UMZCH VV-2010.
VD7 aizsargā emitera savienojumu VT1 no apgrieztā sprieguma, kas rodas uzlādes strāvu C13, C16 plūsmas dēļ UMZCH izejas signāla ierobežošanas režīmā ar spriegumu un no tā izrietošo maksimālo spriegumu ar lielu izmaiņu ātrumu operētājsistēmas izejā. - pastiprinātājs DA1.
Sprieguma pastiprinātāja izejas posms ir izgatavots no tranzistora VT3, kas savienots saskaņā ar kopēju bāzes ķēdi, kas novērš signāla iekļūšanu no kaskādes izejas ķēdēm ieejas ķēdēs un palielina tā stabilitāti. OB kaskāde, kas noslogota uz strāvas ģeneratoru uz tranzistora VT5 un izejas posma ieejas pretestību, attīsta augstu stabilu pastiprinājumu - līdz 13 000...15 000 reizēm. Izvēloties rezistora R24 pretestību uz pusi no rezistora R26 pretestības, tiek garantēta miera strāvu VT1, VT2 un VT3, VT5 vienāda. R24, R26 nodrošina lokālu atgriezenisko saiti, kas samazina Early efektu - p21e izmaiņas atkarībā no kolektora sprieguma un palielina pastiprinātāja sākotnējo linearitāti attiecīgi par 40 dB un 46 dB. ANO barošana ar atsevišķu spriegumu, kas ir par 15 V augstāks par izejas pakāpju spriegumu, ļauj novērst tranzistoru VT3, VT5 kvazi-piesātinājuma efektu, kas izpaužas kā p21e samazināšanās, kad kolektora bāze spriegums samazinās zem 7 V.
Trīspakāpju izejas atkārtotājs ir samontēts, izmantojot bipolārus tranzistorus, un tam nav nepieciešami īpaši komentāri. Nemēģiniet cīnīties ar entropiju, taupot izejas tranzistoru miera strāvu. Tam nevajadzētu būt mazākam par 250 mA; autora versijā - 320 mA.
Pirms tiek aktivizēts aktivizēšanas relejs AC K1, pastiprinātājs tiek pārklāts ar OOS1, kas tiek realizēts, ieslēdzot sadalītāju R6R4. Pretestības R6 uzturēšanas precizitāte un šo pretestību konsekvence dažādos kanālos nav būtiska, taču pastiprinātāja stabilitātes saglabāšanai ir svarīgi, lai pretestība R6 nebūtu daudz zemāka par pretestību R8 un R70 summu. Kad tiek iedarbināts relejs K1, OOS1 tiek izslēgts un darbojas OOS2 ķēde, ko veido R8R70C44 un R4 un aptver kontaktu grupu K1.1, kur R70C44 frekvencēs izslēdz no OOS ķēdes izejas zemfrekvences filtru R71L1 R72C47. virs 33 kHz. No frekvences atkarīgais OOS R7C10 veido UMZCH frekvences reakcijas izvadīšanu uz izejas zemfrekvences filtru ar frekvenci 800 kHz pie -3 dB līmeņa un nodrošina OOS dziļuma rezervi virs šīs frekvences. Frekvences reakcijas samazināšanos maiņstrāvas spailēs virs frekvences 280 kHz pie -3 dB līmeņa nodrošina R7C10 un izejas zemfrekvences filtra R71L1 -R72C47 kombinētā darbība.
Skaļruņu rezonanses īpašības noved pie tā, ka difuzors izstaro slāpētas skaņas vibrācijas, virstoņus pēc impulsa darbības un sava sprieguma ģenerēšanu, kad skaļruņa spoles pagriezieni šķērso magnētiskā lauka līnijas magnētiskās sistēmas spraugā. Slāpēšanas koeficients parāda, cik liela ir difuzora svārstību amplitūda un cik ātri tās vājina, kad maiņstrāvas slodze tiek pielietota kā ģenerators pilnai UMZCH pretestībai. Šis koeficients ir vienāds ar maiņstrāvas pretestības attiecību pret UMZCH izejas pretestības summu, maiņstrāvas komutācijas releja kontaktu grupas pārejas pretestību, izejas zemfrekvences filtra induktora pretestību, kas parasti tiek apvilkta ar vadu. nepietiekama diametra, maiņstrāvas kabeļu spaiļu pārejas pretestība un pašu maiņstrāvas kabeļu pretestība.
Turklāt skaļruņu sistēmu pretestība ir nelineāra. Izkropļotu strāvu plūsma caur maiņstrāvas kabeļu vadītājiem rada sprieguma kritumu ar lielu harmonisko kropļojumu īpatsvaru, kas arī tiek atņemts no pastiprinātāja neizkropļotā izejas sprieguma. Tāpēc signāls maiņstrāvas spailēs tiek izkropļots daudz vairāk nekā UMZCH izejā. Tie ir tā sauktie saskarnes kropļojumi.
Lai samazinātu šos traucējumus, tiek piemērota visu pastiprinātāja izejas pretestības komponentu kompensācija. Paša UMZCH izejas pretestība kopā ar releja kontaktu pārejas pretestību un izejas zemfrekvences filtra induktora stieples pretestību tiek samazināta, iedarbojoties uz dziļu vispārēju negatīvu atgriezenisko saiti, kas ņemta no L1 labās spailes. Turklāt, savienojot R70 labo spaili ar “karsto” maiņstrāvas spaili, jūs varat viegli kompensēt maiņstrāvas kabeļa skavas pārejošo pretestību un viena maiņstrāvas vada pretestību, nebaidoties no UMZCH ģenerēšanas fāzes nobīdes dēļ. vados, uz kuriem attiecas OOS.
Maiņstrāvas vadu pretestības kompensācijas vienība ir izgatavota invertējoša pastiprinātāja veidā ar Ky = -2 uz darbības pastiprinātājiem DA2, R10, C4, R11 un R9. Šī pastiprinātāja ieejas spriegums ir sprieguma kritums pāri “aukstajam” (“zemējumam”) skaļruņa vadam. Tā kā tā pretestība ir vienāda ar maiņstrāvas kabeļa “karstā” vada pretestību, lai kompensētu abu vadu pretestību, pietiek ar “aukstā” stieples spriegumu dubultot, apgriezt to un caur rezistoru R9 ar pretestība ir vienāda ar OOS ķēdes pretestību R8 un R70 summu, piemērojiet to op-amp DA1 invertējošajai ieejai. Tad UMZCH izejas spriegums palielināsies par skaļruņu vadu sprieguma kritumu summu, kas ir līdzvērtīgs to pretestības ietekmes novēršanai uz slāpēšanas koeficientu un interfeisa kropļojumu līmeni skaļruņu spailēs. Skaļruņu aizmugurējā EMF nelineārā komponenta maiņstrāvas vadu pretestības krituma kompensācija ir īpaši nepieciešama audio diapazona zemākajās frekvencēs. Signāla spriegumu pie augstfrekvences skaļruņa ierobežo rezistors un kondensators, kas ar to savienots virknē. To sarežģītā pretestība ir daudz lielāka nekā maiņstrāvas kabeļa vadu pretestība, tāpēc nav jēgas kompensēt šo pretestību pie HF. Pamatojoties uz to, integrējošā shēma R11C4 ierobežo kompensatora darbības frekvenču joslu līdz 22 kHz.
Īpaša piezīme: maiņstrāvas kabeļa “karstā” vada pretestību var kompensēt, pārklājot tā vispārējo OOS, savienojot R70 labo spaili ar īpašu vadu ar “karsto” maiņstrāvas spaili. Šajā gadījumā būs jākompensē tikai “aukstā” maiņstrāvas vada pretestība un jāsamazina stieples pretestības kompensatora pastiprinājums līdz vērtībai Ku = -1, izvēloties rezistora R10 pretestību, kas vienāda ar rezistora pretestību. R11.
Strāvas aizsardzības bloks novērš izejas tranzistoru bojājumus slodzes īssavienojumu laikā. Pašreizējais sensors ir rezistori R53 - R56 un R57 - R60, kas ir pilnīgi pietiekami. Pastiprinātāja izejas strāvas plūsma caur šiem rezistoriem rada sprieguma kritumu, kas tiek pielietots dalītājam R41R42. Spriegums, kura vērtība ir lielāka par slieksni, atver tranzistoru VT10, un tā kolektora strāva atver sprūda šūnas VT8VT9 VT8. Šī šūna nonāk stabilā stāvoklī ar atvērtiem tranzistoriem un apiet HL1VD8 ķēdi, samazinot strāvu caur Zener diodi līdz nullei un bloķējot VT3. C21 izlāde ar nelielu strāvu no VT3 bāzes var ilgt vairākas milisekundes. Pēc sprūda elementa iedarbināšanas spriegums uz C23 apakšējās plāksnes, kas uzlādēts ar HL1 gaismas diodes spriegumu līdz 1,6 V, palielinās no -7,2 V līmeņa no pozitīvās barošanas kopnes līdz līmenim -1,2 B1, spriegums uz šī kondensatora augšējās plāksnes arī palielinās par 5 V. C21 tiek ātri izlādēts caur rezistoru R30 līdz C23, tranzistors VT3 tiek izslēgts. Pa to laiku tiek atvērts VT6 un caur R33 R36 tiek atvērts VT7. VT7 apiet Zener diodi VD9, izlādē kondensatoru C22 līdz R31 un izslēdz tranzistoru VT5. Nesaņemot nobīdes spriegumu, tiek izslēgti arī izejas posma tranzistori.
Sprūda sākotnējā stāvokļa atjaunošana un UMZCH ieslēgšana tiek veikta, nospiežot pogu SA1 “Protection Reset”. C27 tiek uzlādēts ar VT9 kolektora strāvu un apiet VT8 bāzes ķēdi, bloķējot sprūda šūnu. Ja līdz šim brīdim avārijas situācija ir novērsta un VT10 ir bloķēts, šūna pāriet stāvoklī ar stabili slēgtiem tranzistoriem. VT6, VT7 ir aizvērti, bāzes spriegums tiek piegādāts uz bāzēm VT3, VT5 un pastiprinātājs pāriet darba režīmā. Ja UMZCH slodzes īssavienojums turpinās, aizsardzība atkal tiek iedarbināta, pat ja kondensators C27 ir pievienots SA1. Aizsardzība darbojas tik efektīvi, ka korekcijas iestatīšanas laikā pastiprinātājs vairākas reizes tika atslēgts mazai lodēšanai, pieskaroties neinvertējošajai ieejai. Rezultātā radusies pašiedrošanās izraisīja izejas tranzistoru strāvas palielināšanos, un aizsardzība izslēdza pastiprinātāju. Lai gan šo neapstrādāto metodi nevar ieteikt kā vispārīgu noteikumu, strāvas aizsardzības dēļ tā neradīja nekādu kaitējumu izejas tranzistoriem.
Maiņstrāvas kabeļa pretestības kompensatora darbība
UMZCH BB-2008 kompensatora efektivitāte tika pārbaudīta, izmantojot veco audiofila metodi, pēc auss, pārslēdzot kompensatora ieeju starp kompensācijas vadu un pastiprinātāja kopējo vadu. Skaņas uzlabojums bija skaidri manāms, un topošais īpašnieks nepacietīgi dabūja pastiprinātāju, tāpēc kompensatora ietekmes mērījumi netika veikti. “Kabeļa tīrīšanas” shēmas priekšrocības bija tik acīmredzamas, ka konfigurācija “kompensators + integrators” tika pieņemta kā standarta vienība uzstādīšanai visos izstrādātajos pastiprinātājos.
Pārsteidzoši, cik daudz nevajadzīgu diskusiju ir uzliesmojušas internetā par kabeļu pretestības kompensācijas lietderību/nelietderīgumu. Kā parasti, tie, kas īpaši uzstāja uz nelineāra signāla klausīšanos, bija tie, kuriem ārkārtīgi vienkāršā kabeļa tīrīšanas shēma šķita sarežģīta un nesaprotama, izmaksas par to bija pārmērīgas un uzstādīšana bija darbietilpīga ©. Izskanēja pat ieteikumi, ka, tā kā tik daudz naudas tiek tērēts pašam pastiprinātājam, būtu grēks taupīt uz svēto, bet jāiet vislabākais, krāšņais ceļš, pa kuru iet visa civilizētā cilvēce, un...iegādājieties normālu, human © īpaši dārgi kabeļi, kas izgatavoti no dārgmetāliem. Man par lielu pārsteigumu eļļu ugunij pielēja ļoti cienījamu speciālistu izteikumi par kompensācijas bloka nederīgumu mājās, arī to speciālistu, kuri šo bloku veiksmīgi izmanto savos pastiprinātājos. Ļoti žēl, ka daudzi citi radioamatieri neuzticējās ziņojumiem par skaņas kvalitātes uzlabošanos zemajā un vidējā diapazonā, iekļaujot kompensatoru, un darīja visu iespējamo, lai izvairītos no šī vienkāršā UMZCH veiktspējas uzlabošanas veida, tādējādi aplaupot sevi.
Ir veikts maz pētījumu, lai dokumentētu patiesību. No ģeneratora GZ-118 uz UMZCH BB-2010 tika piegādātas vairākas frekvences maiņstrāvas rezonanses frekvences reģionā, spriegums tika kontrolēts ar osciloskopu S1-117, un Kr pie maiņstrāvas spailēm tika mērīts ar INI S6-8, 4. att. Vadu pretestības efektivitātes pārbaudeRezistors R1 ir uzstādīts, lai izvairītos no traucējumiem kompensatora ieejā, pārslēdzot to starp vadības un kopējiem vadiem. Eksperimentā tika izmantoti plaši izplatīti un publiski pieejami maiņstrāvas kabeļi ar garumu 3 m un serdes šķērsgriezumu 6 kvadrātmetri. mm, kā arī GIGA FS Il skaļruņu sistēma ar frekvenču diapazonu 25-22000 Hz, nominālā pretestība 8 omi un nominālā jauda 90 W no Acoustic Kingdom.
Diemžēl C6-8 harmonisko signālu pastiprinātāju shēma ietver lielas ietilpības oksīda kondensatoru izmantošanu OOS shēmās. Tas izraisa šo kondensatoru zemfrekvences troksni, kas ietekmē ierīces zemo frekvenču izšķirtspēju, izraisot tās zemfrekvences izšķirtspējas pasliktināšanos. Mērot Kr signālu ar frekvenci 25 Hz no GZ-118 tieši no C6-8, instrumenta rādījumi dejo ap 0,02% vērtību. Šo ierobežojumu nav iespējams apiet, izmantojot ģeneratora GZ-118 iecirtuma filtru kompensatora efektivitātes mērīšanas gadījumā, jo vairākas diskrētas 2T filtra regulēšanas frekvenču vērtības ir ierobežotas zemās frekvencēs līdz 20, 60, 120, 200 Hz un neļauj izmērīt Kr mūs interesējošās frekvencēs. Tāpēc negribot 0,02% līmenis tika pieņemts par nulli, atsauci.
20 Hz frekvencē ar spriegumu 3 Vamp maiņstrāvas spailēs, kas atbilst 0,56 W izejas jaudai 8 omu slodzei, Kr bija 0,02% ar ieslēgtu kompensatoru un 0,06% ar izslēgtu. Pie 10 V ampl sprieguma, kas atbilst izejas jaudai 6,25 W, Kr vērtība ir attiecīgi 0,02% un 0,08%, pie sprieguma 20 V ampl un jaudas 25 W - 0,016% un 0,11%. un pie sprieguma 30 In amplitūda un jauda 56 W - 0,02% un 0,13%.
Zinot importēto iekārtu ražotāju atraisīto attieksmi pret uzrakstu nozīmi attiecībā uz jaudu, kā arī atceroties brīnišķīgo, pēc Rietumu standartu pieņemšanas, akustiskās sistēmas ar zemfrekvences skaļruņa jaudu 30 W pārveidošanu par , garo- Maiņstrāvai netika piegādāta jauda, kas pārsniedz 56 W.
Pie 25 Hz frekvences pie 25 W jaudas Kr bija 0,02% un 0,12% ar kompensācijas bloku ieslēgtu/izslēgtu, bet pie jaudas 56 W - 0,02% un 0,15%.
Vienlaikus tika pārbaudīta nepieciešamība un efektivitāte izejas zemfrekvences filtra pārklāšanai ar vispārēju OOS. Ar frekvenci 25 Hz ar jaudu 56 W un virknē savienots ar vienu no izejas RL-RC zemfrekvences filtra maiņstrāvas kabeļa vadiem, līdzīgi tam, kas uzstādīts ultralineārajā UMZCH, Kr ar pagrieztu kompensatoru. off sasniedz 0,18%. Ar frekvenci 30 Hz pie jaudas 56 W Kr 0,02% un 0,06% ar ieslēgtu/izslēgtu kompensācijas ierīci. Ar frekvenci 35 Hz pie jaudas 56 W Kr 0,02% un 0,04% ar ieslēgtu/izslēgtu kompensācijas ierīci. Frekvencēs 40 un 90 Hz pie 56 W jaudas Kr ir 0,02% un 0,04% ar kompensācijas vienību ieslēgtu/izslēgtu, bet frekvencē 60 Hz -0,02% un 0,06%.
Secinājumi ir acīmredzami. Tiek novērota nelineāru signāla traucējumu klātbūtne maiņstrāvas spailēs. Signāla linearitātes pasliktināšanās maiņstrāvas spailēs ir skaidri novērojama, ja tas ir savienots caur nekompensētu, OOS nesegto zemfrekvences filtra pretestību, kas satur 70 cm relatīvi tievu vadu. Izkropļojuma līmeņa atkarība no maiņstrāvas padeves jaudas liecina, ka tā ir atkarīga no signāla jaudas un maiņstrāvas skaļruņu nominālās jaudas attiecības. Izkropļojumi ir visizteiktākie frekvencēs, kas atrodas tuvu rezonanses frekvencei. Skaļruņu radītais aizmugures EMF, reaģējot uz audio signāla ietekmi, tiek šunts ar UMZCH izejas pretestības un maiņstrāvas kabeļa vadu pretestības summu, tāpēc izkropļojumu līmenis maiņstrāvas spailēs ir tieši atkarīgs no šo vadu pretestība un pastiprinātāja izejas pretestība.
Slikti slāpētā zemfrekvences skaļruņa konuss pats izstaro virstoņus, turklāt šis skaļrunis rada plašu nelineāru un intermodulācijas kropļojumu produktu, ko atveido vidējas frekvences skaļrunis. Tas izskaidro skaņas pasliktināšanos vidējās frekvencēs.
Neskatoties uz pieņēmumu par nulles Kr līmeni 0,02%, kas pieņemts INI nepilnības dēļ, kabeļa pretestības kompensatora ietekme uz maiņstrāvas signāla kropļojumiem ir skaidri un nepārprotami atzīmēta. Var apgalvot, ka ir pilnīga saskaņa starp secinājumiem, kas izdarīti, noklausoties kompensācijas bloka darbību uz mūzikas signālu, un instrumentālo mērījumu rezultātiem.
Uzlabojums, kas ir skaidri dzirdams, ieslēdzot kabeļa tīrītāju, ir izskaidrojams ar to, ka, izzūdot kropļojumiem maiņstrāvas spailēs, vidējā diapazona skaļrunis pārstāj ražot visus šos netīrumus. Acīmredzot tāpēc, samazinot vai novēršot vidējās frekvences skaļruņa radīto kropļojumu reproducēšanu, divu kabeļu skaļruņu ķēde, t.s. “Bi-wiring”, kad LF un MF-HF sekcijas ir savienotas ar dažādiem kabeļiem, ir skaņas priekšrocības salīdzinājumā ar viena kabeļa ķēdi. Tomēr, tā kā divu kabeļu ķēdē izkropļotais signāls pie maiņstrāvas zemfrekvences sekcijas spailēm nekur nepazūd, šī ķēde ir zemāka par versiju ar kompensatoru zemas frekvences brīvo vibrāciju slāpēšanas koeficienta ziņā. frekvences skaļruņa konuss.
Jūs nevarat apmānīt fiziku, un, lai iegūtu pienācīgu skaņu, nepietiek ar izcilu veiktspēju pastiprinātāja izejā ar aktīvu slodzi, bet arī pēc signāla nodošanas skaļruņu spailēm ir jāzaudē linearitāte. Kā daļa no laba pastiprinātāja ir absolūti nepieciešams kompensators, kas izgatavots saskaņā ar vienu vai otru shēmu.
Integrators
Tika pārbaudīta arī DA3 integratora efektivitāte un kļūdu samazināšanas iespējas. UMZCH BB ar op-amp TL071 izejas līdzstrāvas spriegums ir diapazonā no 6...9 mV un nebija iespējams šo spriegumu samazināt, iekļaujot papildu rezistoru neinvertējošā ieejas ķēdē.
Zemfrekvences trokšņa efekts, kas raksturīgs op-amp ar līdzstrāvas ieeju dziļās atgriezeniskās saites pārklājuma dēļ caur frekvences atkarīgo ķēdi R16R13C5C6, izpaužas kā izejas sprieguma nestabilitāte vairāku milivoltu apmērā, vai -60 dB attiecībā pret izejas spriegumu pie nominālās izejas jaudas, pie frekvencēm, kas zemākas par 1 Hz , neatkārtojami skaļruņi.
Internetā tika pieminēta aizsargdiožu VD1...VD4 zemā pretestība, kas it kā ievieš kļūdu integratora darbībā, jo veidojas sadalītājs (R16+R13)/R VD2|VD4.. Lai pārbaudītu pretējo aizsargdiožu pretestība, ķēde tika samontēta attēlā. 6. Šeit op-amp DA1, kas savienots saskaņā ar invertējošā pastiprinātāja ķēdi, ir pārklāts ar OOS caur R2, tā izejas spriegums ir proporcionāls pārbaudītās diodes VD2 un aizsargrezistora R2 ķēdē esošajai strāvai ar koeficientu 1 mV. /nA, un ķēdes pretestība R2VD2 - ar koeficientu 1 mV/15 GOhm . Lai izslēgtu op-amp aditīvo kļūdu - nobīdes sprieguma un ieejas strāvas ietekmi uz diodes noplūdes strāvas mērīšanas rezultātiem, ir jāaprēķina tikai starpība starp iekšējo spriegumu operētājsistēmas pastiprinātāja izejā, izmērot bez diodes pārbaudes, un spriegums operētājsistēmas pastiprinātāja izejā pēc tā uzstādīšanas. Praksē operētājsistēmas pastiprinātāja izejas spriegumu atšķirība par vairākiem milivoltiem dod diodes apgrieztās pretestības vērtību no desmit līdz piecpadsmit gigaohiem pie apgrieztā sprieguma 15 V. Acīmredzot noplūdes strāva nepalielināsies, jo spriegums diode samazinās līdz vairāku milivoltu līmenim, kas raksturīgs operētājsistēmas pastiprinātāja integratora un kompensatora sprieguma starpībai.
Bet fotoelektriskais efekts, kas raksturīgs stikla vitrīnā ievietotajām diodēm, faktiski izraisa ievērojamas izmaiņas UMZCH izejas spriegumā. Apgaismojot ar 60 W kvēlspuldzi no 20 cm attāluma, pastāvīgais spriegums UMZCH izejā pieauga līdz 20...3O mV. Lai gan ir maz ticams, ka pastiprinātāja korpusā varētu novērot līdzīgu apgaismojuma līmeni, uz šīm diodēm uzklātais krāsas piliens likvidēja UMZCH režīmu atkarību no apgaismojuma. Saskaņā ar simulācijas rezultātiem UMZCH frekvences reakcijas samazināšanās nav novērota pat 1 miliherca frekvencē. Bet laika konstanti R16R13C5C6 nevajadzētu samazināt. Maiņspriegumu fāzes pie integratora un kompensatora izejām ir pretējas, un, samazinoties kondensatoru kapacitātei vai integratora rezistoru pretestībai, tā izejas sprieguma palielināšanās var pasliktināt pretestības kompensāciju. skaļruņu kabeļi.
Pastiprinātāju skaņas salīdzinājums. Samontētā pastiprinātāja skaņa tika salīdzināta ar vairāku rūpnieciski ražotu ārvalstu pastiprinātāju skaņu. Avots bija CD atskaņotājs no Cambridge Audio, lai vadītu un pielāgotu galīgo UMZCH skaņas līmeni, izmantojot standarta regulēšanas vadības ierīces.
Pirmais tika pārbaudīts leģendārais, šokējošais un sasodīti dārgais angļu UMZCH “Sugden A21a”, kas darbojas A klasē ar 25 W izejas jaudu. Ievērības cienīgs ir tas, ka VX pievienotajā dokumentācijā briti uzskatīja par labāku nenorādīt nelineāro kropļojumu līmeni. Viņi saka, ka tas nav izkropļojuma, bet garīguma jautājums. “Sugden A21a>” zaudēja UMZCH BB-2010 ar salīdzināmu jaudu gan līmenī, gan skaidrībā, pārliecībā un cēlā skaņā zemās frekvencēs. Tas nav pārsteidzoši, ņemot vērā tā shēmas konstrukcijas iezīmes: tikai divpakāpju kvazisimetrisks izejas sekotājs uz tādas pašas struktūras tranzistoriem, kas samontēts saskaņā ar pagājušā gadsimta 70. gadu shēmas dizainu ar salīdzinoši augstu izejas pretestību un pie izejas pieslēgts elektrolītiskais kondensators, kas vēl vairāk palielina kopējo izejas pretestību - tas ir pēdējais risinājums pats pasliktina jebkura pastiprinātāja skaņu zemās un vidējās frekvencēs. Vidējās un augstās frekvencēs UMZCH BB parādīja augstāku detalizāciju, caurspīdīgumu un izcilu skatuves izstrādi, kad dziedātājus un instrumentus varēja skaidri lokalizēt pēc skaņas. Starp citu, runājot par objektīvo mērījumu datu un subjektīvo skaņas iespaidu korelāciju: vienā no Sugden konkurentu žurnāla rakstiem tā Kr tika noteikts 0,03% līmenī ar frekvenci 10 kHz.
Nākamais bija arī angļu pastiprinātājs NAD C352. Kopējais iespaids bija tāds pats: angļa izteiktā “spaiņa” skaņa zemās frekvencēs viņam neatstāja nekādu iespēju, savukārt UMZCH BB darbs tika atzīts par nevainojamu. Atšķirībā no NADA, kuras skaņa bija saistīta ar blīviem krūmiem, vilnu un vati, BB-2010 skaņa vidējās un augstās frekvencēs ļāva skaidri atšķirt izpildītāju balsis vispārējā korī un instrumentus orķestrī. NAD C352 darbs skaidri pauda vokālāka izpildītāja, skaļāka instrumenta labākas dzirdamības efektu. Kā izteicās pats pastiprinātāja īpašnieks, UMZCH BB skanējumā vokālisti viens uz otru “nekliedza un nepamāja” un vijole necīnījās skaņas jaudā ar ģitāru vai trompeti, bet visi instrumenti bija mierīgi un harmoniski “draudzējas” melodijas kopējā skanējuma tēlā. Augstās frekvencēs UMZCH BB-2010, pēc izdomas bagāto audiofilu domām, izklausās “it kā skaņu gleznotu ar plānu, plānu otu”. Šos efektus var saistīt ar atšķirībām starpmodulācijas kropļojumos starp pastiprinātājiem.
Rotel RB 981 UMZCH skaņa bija līdzīga NAD C352 skaņai, izņemot labāku veiktspēju zemās frekvencēs, tomēr BB-2010 UMZCH saglabāja nepārspējamu maiņstrāvas vadības skaidrību zemās frekvencēs, kā arī skaņas caurspīdīgums un smalkums vidējās un augstās frekvencēs.
Interesantākais audiofilu domāšanas veida izpratnē bija vispārējais viedoklis, ka, neskatoties uz to pārākumu pār šiem trim UMZCH, tie pievieno skaņai “siltumu”, kas padara to patīkamāku, un BB UMZCH darbojas nevainojami, "Tas ir neitrāls skaņai."
Japāņu Dual CV1460 pazaudēja savu skaņu uzreiz pēc tā ieslēgšanas visiem visredzamākajā veidā, un mēs netērējām laiku, klausoties to detalizēti. Tā Kr bija 0,04...0,07% robežās pie mazas jaudas.
Galvenie iespaidi no pastiprinātāju salīdzināšanas bija pilnīgi identiski to galvenajās iezīmēs: UMZCH BB bez nosacījumiem un nepārprotami apsteidza tos skaņas ziņā. Tāpēc turpmāka pārbaude tika uzskatīta par nevajadzīgu. Galu galā uzvarēja draudzība, katrs ieguva to, ko gribēja: par siltu, dvēselisku skaņu - Sugden, NAD un Rotel un dzirdēt to, ko diskā ierakstīja režisors - UMZCH BB-2010.
Personīgi man patīk augstas precizitātes UMZCH tā vieglā, tīrā, nevainojamā, cēlā skaņa, kas bez piepūles atveido jebkuras sarežģītības fragmentus. Kā izteicās mans draugs, pieredzējis audiofils, viņš ar bungu komplektu skaņām zemās frekvencēs tiek galā bez variācijām, kā prese, vidējās frekvencēs skan tā, it kā tādas nebūtu, un augstās frekvencēs šķiet, ka glezno. skaņu ar plānu suku. Man UMZCH BB nesasprindzinošā skaņa asociējas ar kaskāžu darbības vieglumu.
Augstas precizitātes audio jaudas pastiprinātāju (AMP), ko 1989. gadā izstrādāja Nikolajs Suhovs, var pamatoti saukt par leģendāru. Tās izstrādes gaitā tika izmantota profesionāla pieeja, kas balstīta uz zināšanām un pieredzi analogo shēmu jomā. Rezultātā šī pastiprinātāja parametri izrādījās tik augsti, ka pat šodien šis dizains nav zaudējis savu aktualitāti. Šajā rakstā ir aprakstīta nedaudz uzlabota pastiprinātāja versija. Uzlabojumi ir saistīti ar jaunu elementu bāzes izmantošanu un mikrokontrollera vadības sistēmas izmantošanu.
Jaudas pastiprinātājs (PA) ir jebkura skaņas reproducēšanas kompleksa neatņemama sastāvdaļa. Ir pieejami daudzi šādu pastiprinātāju dizaina apraksti. Bet vairumā gadījumu, pat ar ļoti labām īpašībām, pilnībā trūkst servisa pakalpojumu. Taču mūsdienās, kad mikrokontrolleri ir kļuvuši plaši izplatīti, izveidot pietiekami progresīvu vadības sistēmu nav īpaši sarežģīti. Tajā pašā laikā funkcionalitātes ziņā paštaisīta ierīce var nebūt zemāka par labāko zīmolu paraugiem. UMZCH BB versija ar mikrokontrollera vadības sistēmu ir parādīta attēlā. 1:
Rīsi. 1. Pastiprinātāja izskats.
Sākotnējai UMZCH VV shēmai ir pietiekami parametri, lai nodrošinātu, ka pastiprinātājs nav dominējošais nelinearitātes avots skaņas reproducēšanas ceļā visā izejas jaudu diapazonā. Tāpēc turpmāka raksturlielumu uzlabošana vairs nesniedz manāmas priekšrocības.
Vismaz dažādu skaņu celiņu skaņas kvalitāte atšķiras daudz vairāk nekā pastiprinātāju skaņas kvalitāte. Par šo tēmu varat citēt no žurnāla “Audio”: “ Fonētiski ir acīmredzamas atšķirības tādās kategorijās kā skaļruņi, mikrofoni, LP skaļruņi, klausīšanās telpas, studijas telpas, koncertzāles un jo īpaši studijas un ierakstu aprīkojuma konfigurācijas, ko izmanto dažādas ierakstu kompānijas. Ja vēlaties dzirdēt smalkas atšķirības skaņu vidē, salīdziniet Džona Ērgla Delos ierakstus ar Džeka Renera Telarka ierakstiem, nevis priekšpastiprinātājus. Vai arī, ja vēlaties dzirdēt smalkas atšķirības pārejās, salīdziniet dmp studio jazz ierakstus ar Chesky studio džeza ierakstiem, nevis divus savienojumus.»
Neskatoties uz šo faktu, Hi-End cienītāji turpina meklēt “pareizo” skaņu, kas ietekmē arī prātu. Faktiski PA ir ļoti vienkārša lineāra ceļa piemērs. Pašreizējais ķēžu tehnoloģijas attīstības līmenis ļauj nodrošināt šādu ierīci ar pietiekami augstiem parametriem, lai ieviestie kropļojumi kļūtu neredzami. Tāpēc praksē jebkuri divi moderni, neekscentriski veidoti PA skan vienādi. Gluži pretēji, ja prātam ir kāda īpaša, specifiska skaņa, tas nozīmē tikai vienu: šāda prāta radītie izkropļojumi ir lieli un skaidri pamanāmi ar ausi.
Tas nenozīmē, ka augstas kvalitātes prāta projektēšana ir ļoti vienkārša. Ir daudz smalkumu, gan shēmas, gan dizaina. Bet visi šie smalkumi jau sen ir zināmi nopietniem PA ražotājiem, un rupjas kļūdas mūsdienu PA dizainā parasti netiek sastaptas. Izņēmums ir dārgi Hi-End pastiprinātāji, kas bieži vien ir ļoti slikti izstrādāti. Pat ja PA radītie kropļojumi ir patīkami ausīm (kā apgalvo lampu pastiprinātāju fani), tam nav nekāda sakara ar skaņas reproducēšanas augstu precizitāti.
Papildus tradicionālajām platjoslas un labas linearitātes prasībām uz augstas kvalitātes PA tiek izvirzītas vairākas papildu prasības. Dažkārt var dzirdēt, ka mājas lietošanai pietiek ar pastiprinātāja jaudu 20-35 W. Ja mēs runājam par vidējo jaudu, tad šis apgalvojums ir patiess. Taču īsta mūzikas signāla maksimālais jaudas līmenis var būt 10 līdz 20 reizes lielāks par vidējo līmeni. Tāpēc, lai iegūtu netraucētu šāda signāla reproducēšanu ar vidējo jaudu 20 W, ir nepieciešama aptuveni 200 W PA jauda. Šeit, piemēram, ir eksperta slēdziens pastiprinātājam, kas aprakstīts: “ Vienīgais pārmetums bija lielo sitamo instrumentu skaņas nepietiekamais skaļums, kas skaidrojams ar nepietiekamo pastiprinātāja izejas jaudu (120 W maksimums 4 omu slodzē).»
Akustiskās sistēmas (AS) ir sarežģīta slodze, un tām ir ļoti sarežģīta pretestības atkarība no frekvences. Dažās frekvencēs tas var būt 3 līdz 4 reizes mazāks par nominālvērtību. PA jāspēj darboties bez traucējumiem pie šādas zemas pretestības slodzes. Piemēram, ja skaļruņu sistēmas nominālā pretestība ir 4 omi, tad PA vajadzētu normāli darboties ar 1 omi slodzi. Tam nepieciešamas ļoti lielas izejas strāvas, kas jāņem vērā, projektējot PA. Aprakstītais pastiprinātājs atbilst šīm prasībām.
Pēdējā laikā diezgan bieži tiek apspriesta tēma par optimālo pastiprinātāja izejas pretestību no skaļruņu kropļojumu samazināšanas viedokļa. Taču šī tēma ir aktuāla tikai veidojot aktīvos skaļruņus. Pasīvo skaļruņu krustošanas filtri ir izstrādāti, pieņemot, ka signāla avotam būs nenozīmīgi zema izejas pretestība. Ja PA ir augsta izejas pretestība, tad šādu skaļruņu frekvences reakcija būs ievērojami izkropļota. Tāpēc nekas cits neatliek, kā nodrošināt PA zemu izejas pretestību.
Var atzīmēt, ka UM jauninājumi galvenokārt virzās uz izmaksu samazināšanu, dizaina izgatavojamības uzlabošanu, izejas jaudas palielināšanu, efektivitātes palielināšanu un patērētāju kvalitātes uzlabošanu. Šajā rakstā uzmanība tiek pievērsta servisa funkcijām, kas tiek ieviestas, pateicoties mikrokontrollera vadības sistēmai.
Pastiprinātājs izgatavots MIDI formāta korpusā, tā gabarīti 348x180x270 mm, svars ap 20 kg. Iebūvētais mikrokontrolleris ļauj vadīt pastiprinātāju, izmantojot IR tālvadības pulti (kopīgota ar priekšpastiprinātāju). Turklāt mikrokontrolleris mēra un parāda vidējo un gandrīz maksimālo izejas jaudu, radiatora temperatūru, ievieš taimera izslēgšanu un apstrādā ārkārtas situācijas. Pastiprinātāja aizsardzības sistēma, kā arī ieslēgšanas un izslēgšanas vadība tiek realizēta ar mikrokontrollera līdzdalību. Pastiprinātājam ir atsevišķs gaidstāves barošanas avots, kas ļauj tam būt “STANDBY” režīmā, kad galvenie barošanas avoti ir izslēgti.
Aprakstītais pastiprinātājs tiek saukts par NSM (National Sound Machines), modelis PA-9000, jo ierīces nosaukums ir daļa no tā dizaina un tam ir jābūt klāt. Ieviestais servisa funkciju komplekts atsevišķos gadījumos var izrādīties lieks šādām situācijām, ir izstrādāta “minimālistiska” pastiprinātāja versija (modelis PA-2020), kurā ir tikai strāvas slēdzis un divu krāsu gaismas diode; priekšējā panelī, un iebūvētais mikrokontrolleris kontrolē tikai strāvas ieslēgšanas un izslēgšanas procesu, papildina aizsardzības sistēmu un nodrošina režīma “STANDBY” tālvadību.
Visas pastiprinātāja vadības ierīces un indikācijas atrodas uz priekšējā paneļa. Tās izskats un vadības ierīču mērķis ir parādīts attēlā. 2:
Rīsi. 2. Pastiprinātāja priekšējais panelis.
| 1 - gaismas diode ārējo patērētāju ieslēgšanai EXT | 9 - mīnusa poga |
| 2 - DUTY barošanas avota gaismas diode | 10 - maksimālās jaudas indikācijas poga PEAK |
| 3 - poga, lai pārslēgtos uz gaidīšanas režīmu STANDBY | 11 - TIMER indikācijas poga |
| 4 - POWER poga | 12 - temperatūras indikācijas poga°C |
| 5 - galvenā barošanas gaismas diode MAIN | 13 - plusa poga |
| 6 - LED normālai darbībai OPERATE | 14 - kreisā kanāla atteices LED FAIL L |
| 7 - slodzes slēdža LED LOAD | 15 — labā kanāla kļūmes LED FAIL R |
| 8 - displejs |
POWER poga nodrošina pilnīgu pastiprinātāja atvienošanu no tīkla. Fiziski šī poga no tīkla attiecīgi atvieno tikai gaidstāves barošanas avotu, tā var būt paredzēta nelielai strāvai. Galvenie barošanas avoti tiek ieslēgti, izmantojot relejus, kuru tinumi tiek darbināti no gaidstāves avota. Tāpēc, ja poga “POWER” ir atspējota, visas pastiprinātāja ķēdes tiek atslēgtas.
Kad ir ieslēgta POWER poga, pastiprinātājs ir pilnībā ieslēgts. Pārslēgšanas process notiek šādi: gaidstāves avots tiek nekavējoties ieslēgts, par ko liecina gaidstāves barošanas avota gaismas diode “DUTY”. Pēc kāda laika, kas nepieciešams mikrokontrollera atiestatīšanai, ārējās kontaktligzdas tiek ieslēgtas un iedegas “EXT” LED. Pēc tam iedegas gaismas diode “MAIN” un notiek pirmais galveno avotu ieslēgšanas posms. Sākotnēji galvenie transformatori tiek ieslēgti caur ierobežojošiem rezistoriem, kas novērš sākotnējo ieslēgšanas strāvu izlādējušos filtra kondensatoru dēļ. Kondensatori tiek pakāpeniski uzlādēti, un, kad izmērītais barošanas spriegums sasniedz iestatīto slieksni, ierobežojošie rezistori tiek noņemti no ķēdes. Tajā pašā laikā iedegas gaismas diode “OPERATE”. Ja noteiktajā laikā barošanas spriegums nav sasniedzis iestatīto slieksni, pastiprinātāja ieslēgšanas process tiek pārtraukts un tiek ieslēgta trauksmes indikācija. Ja galveno avotu ieslēgšana bija veiksmīga, mikrokontrolleris pārbauda aizsardzības sistēmas statusu. Ja nav ārkārtas situāciju, mikrokontrolleris ļauj ieslēgties slodzes relejam un iedegas LED “LOAD”.
STANDBY poga kontrolē gaidīšanas režīmu. Īsi nospiežot pogu, pastiprinātājs tiek ieslēgts gaidīšanas režīmā vai, gluži pretēji, ieslēdz pastiprinātāju. Praksē, iespējams, būs jāieslēdz ārējās ligzdas, atstājot PA gaidstāves režīmā. Tas ir nepieciešams, piemēram, klausoties skaņu celiņus stereo tālruņos vai dublējot bez skaņas vadības. Ārējās kontaktligzdas var neatkarīgi ieslēgt un izslēgt, ilgi (līdz skaņas signālam) nospiežot pogu “STANDBY”. Opcijai, kad PA ir ieslēgts un ligzdas ir izslēgtas, nav jēgas, tāpēc tas netiek ieviests.
Priekšējais panelis satur 4 ciparu ciparu displejs un 5 displeja vadības pogas. Displejs var darboties šādos režīmos (3.a attēls):
- invalīds
- vidējās izejas jaudas displejs [W]
- kvazimaksimālās izejas jaudas indikācija
- Taimera statusa indikācija [M]
- Radiatora temperatūras displejs [°C]
Rīsi. 3. Displeja opcijas.
PEAK poga ieslēdz izejas jaudas displeju un pārslēdzas starp vidējās/kvazimaksimālās jaudas režīmiem. Izejas jaudas indikācijas režīmā displejā iedegas “W”, un, ja ir gandrīz maksimālā jauda, iedegas arī “PEAK”. Izejas jauda ir norādīta vatos ar izšķirtspēju 0,1 vati. Mērījumu veic, reizinot strāvu un spriegumu pāri slodzei, tāpēc rādījumi ir derīgi jebkurai pieļaujamai slodzes pretestības vērtībai. Turiet nospiestu pogu PEAK, līdz atskan pīkstiens, kas izslēdz displeju. Displeja izslēgšana, kā arī pārslēgšanās starp dažādiem displeja režīmiem notiek vienmērīgi (viens attēls “pārplūst” citā). Šis efekts tiek ieviests programmatūrā.
TIMER poga parāda pašreizējo taimera stāvokli un iedegas burts “M”. Taimeris ļauj iestatīt laika intervālu, pēc kura pastiprinātājs pāriet gaidstāves režīmā un tiek izslēgtas ārējās ligzdas. Jāatzīmē, ka, izmantojot šo funkciju, citiem kompleksa komponentiem jāļauj izslēgt strāvu “lidojumā”. Uztvērējam un CD atskaņotājam tas parasti ir pieņemams, taču dažiem kasešu blokiem, kad strāva ir izslēgta, CVL var nepāriet “STOP” režīmā. Šos blokus nevar izslēgt atskaņošanas vai ierakstīšanas laikā. Tomēr zīmolu ierīču vidū šādi klāji ir ārkārtīgi reti. Gluži pretēji, lielākajai daļai klāju ir slēdzis “Taimeris”, kuram ir 3 pozīcijas: “Izslēgts”, “Ierakstīt” un “Atskaņot”, kas ļauj nekavējoties ieslēgt atskaņošanas vai ierakstīšanas režīmu, vienkārši ieslēdzot barošanu. Varat arī izslēgt šos režīmus, vienkārši atvienojot strāvu. Pastiprinātāja taimeri var ieprogrammēt ar šādiem intervāliem (3.b att.): 5, 15, 30, 45, 60, 90 un 120 minūtes. Ja taimeris netiek izmantots, tam jābūt iestatītam uz “OFF”. Tūlīt pēc strāvas ieslēgšanas tas ir šādā stāvoklī.
Taimera intervāls ir iestatīts pogas "+" un "-". taimera displeja režīmā. Ja taimeris ir ieslēgts, displejā vienmēr deg gaismas diode “TIMER”, savukārt taimera indikācijas ieslēgšana parāda reālo pašreizējo stāvokli, t.i. cik minūtes ir atlikušas līdz izslēgšanai? Šādā situācijā intervālu var pagarināt, nospiežot pogu “+”.
poga "°C". ieslēdz radiatoru temperatūras displeju, un iedegas simbols “°C”. Katram radiatoram ir atsevišķs termometrs, bet maksimālā temperatūras vērtība tiek parādīta displejā. Tos pašus termometrus izmanto ventilatora vadīšanai un pastiprinātāja izejas tranzistoru temperatūras aizsardzībai.
Priekš negadījuma indikācija Priekšējā panelī ir divas gaismas diodes: “FAIL LEFT” un “FAIL RIGHT”. Kad tiek iedarbināta aizsardzība, vienā no PA kanāliem iedegas atbilstošā gaismas diode, un displejā tiek parādīts negadījuma cēloņa burtu nosaukums (3.c att.). Šajā gadījumā pastiprinātājs pāriet gaidīšanas režīmā. Pastiprinātājs nodrošina šādus aizsardzības veidus:
- izejas posma pārstrāvas aizsardzība
- Līdzstrāvas izejas aizsardzība
- aizsardzība pret strāvas padeves traucējumiem
- aizsardzība pret tīkla sprieguma zudumu
- aizsardzība pret izejas tranzistoru pārkaršanu
Tas reaģē uz PA izejas sprieguma līdzstrāvas komponentu, kas ir lielāks par 2 V. Tas aizsargā skaļruņus un ir ieviests arī aparatūrā. Displejā norādīts kā “dcF”.
Reaģē uz jebkuras rokas barošanas sprieguma kritumu zem noteiktā līmeņa. Būtisks barošanas spriegumu simetrijas pārkāpums var izraisīt pastāvīgas sastāvdaļas parādīšanos PA izejā, kas ir bīstams skaļruņu sistēmai. Displejā norādīts kā “UF”.
Reaģē uz vairākiem tīkla sprieguma periodiem pēc kārtas. Šīs aizsardzības mērķis ir izslēgt slodzi pirms barošanas sprieguma pazemināšanās un pārejas sākuma. Ieviests aparatūrā, mikrokontrolleris nolasa tikai tā stāvokli. Displejā norādīts kā “prF”.
Aizsardzība pret pārkaršanu izejas tranzistori ir ieviesti programmatūrā, izmantojot informāciju no termometriem, kas ir uzstādīti uz radiatoriem. Displejā norādīts kā “tF”.
Prātam ir spējas tālvadības pults. Tā kā daudzas vadības pogas nav vajadzīgas, tiek izmantota tā pati tālvadības pults kā priekšpastiprinātāja vadībai. Šī tālvadības pults darbojas saskaņā ar RC-5 standartu, un tai ir trīs pogas, kas īpaši paredzētas PA vadīšanai. Poga “STANDBY” pilnībā dublē līdzīgu pogu priekšējā panelī. Poga “DISPLAY” ļauj pārslēgt displeja režīmu gredzenā (3.a attēls). Turot nospiestu pogu DISPLAY, līdz atskan pīkstiens, kas izslēdz displeju. Poga “MODE” ļauj mainīt taimera laika intervālu (3.b att.), t.i. tas aizstāj pogas “+” un “-”.
Ieslēgts aizmugurējais panelis pastiprinātājs (4. att.) ir uzstādītas ligzdas citu kompleksa komponentu barošanai. Šīm rozetēm ir neatkarīga izslēgšana, kas ļauj atslēgt strāvu visam kompleksam, izmantojot tālvadības pulti.
Rīsi. 4. Pastiprinātāja aizmugurējais panelis.
Kā minēts iepriekš, aprakstītā pastiprinātāja pamatā ir Nikolaja Suhova UMZCH VV ķēde, kas aprakstīta. Augstas precizitātes prāta veidošanas pamatprincipi ir izklāstīti. Shematiska diagramma pastiprinātāja galvenā plate attēlā parādīts. 5.
platums=710>
Rīsi. 5. Galvenā pastiprinātāja plates shematiskā diagramma.
Salīdzinot ar sākotnējo dizainu, pastiprinātājā ir veiktas nelielas izmaiņas. Šīs izmaiņas nav būtiskas un galvenokārt atspoguļo pāreju uz jaunāku elementu bāzi.
Mainīts miera strāvas temperatūras stabilizācijas ķēde. Sākotnējā dizainā kopā ar izejas tranzistoriem uz radiatoriem tika uzstādīts tranzistors - temperatūras sensors, kas iestatīja izejas posma nobīdes spriegumu. Šajā gadījumā tika ņemta vērā tikai izejas tranzistoru temperatūra. Bet arī pirmstermināla tranzistoru temperatūra to izkliedētās diezgan lielās jaudas dēļ ievērojami palielinājās arī darbības laikā. Tā kā šie tranzistori tika uzstādīti uz maziem, atsevišķiem radiatoriem, to temperatūra varēja diezgan krasi svārstīties, piemēram, mainoties jaudas izkliedei vai pat ārēju gaisa plūsmu dēļ. Tas izraisīja tādas pašas krasas svārstības miera strāvā. Un jebkurš cits PA elements darbības laikā var kļūt diezgan karsts, jo siltuma avoti atrodas vienā korpusā (izvades tranzistoru radiatori, transformatori utt.). Tas attiecas arī uz pašiem pirmajiem kompozītmateriālu izstarotāju sekotāju tranzistoriem, kuriem vispār nebija radiatoru. Tā rezultātā miera strāva var palielināties vairākas reizes, kad PA uzsilst. Šīs problēmas risinājumu piedāvāja Aleksejs Belovs.
Parasti, lai stabilizētu PA izejas posmu miera strāvu temperatūru, tiek izmantota šāda shēma (6.a attēls):
Rīsi. 6. Miera strāvas temperatūras stabilizācijas shēma.
Nobīdes spriegums tiek pielikts punktiem A un B. Tas tiek piešķirts divu terminālu tīklā, kas sastāv no tranzistora VT1 un rezistoriem R1, R2. Sākotnējo nobīdes spriegumu iestata rezistors R2. Tranzistors VT1 parasti tiek uzstādīts uz kopēja radiatora ar VT6, VT7. Stabilizāciju veic šādi: kad tranzistori VT6, VT7 tiek uzkarsēti, bāzes emitētāja kritums samazinās, kas pie fiksēta nobīdes sprieguma palielina miera strāvu. Bet kopā ar šiem tranzistoriem uzsilst arī VT1, kas izraisa sprieguma krituma samazināšanos divu terminālu tīklā, t.i. miera strāvas samazināšanās. Šīs shēmas trūkums ir tāds, ka netiek ņemta vērā atlikušo tranzistoru pārejas temperatūra, kas iekļauta kompozīta emitētāja sekotājā. Lai to ņemtu vērā, ir jāzina visu tranzistoru savienojuma temperatūra. Vienkāršākais veids ir padarīt to vienādu. Lai to izdarītu, pietiek ar visu kompozītmateriālu emitētāja sekotājā iekļauto tranzistoru uzstādīšanu uz kopējā radiatora. Turklāt, lai iegūtu mierīgu strāvu, kas nav atkarīga no temperatūras, saliktā emitētāja sekotāja nobīdes spriegumam ir jābūt tādam pašam temperatūras koeficientam kā sešiem sērijveidā savienotiem pn krustojumiem. Aptuveni mēs varam pieņemt, ka tiešā sprieguma kritums pāri pn krustojumam lineāri samazinās ar koeficientu K, kas aptuveni vienāds ar 2,3 mV/°C. Kompozītmateriāla sekotājam šis koeficients ir 6*K. Nodrošināt šādu nobīdes sprieguma temperatūras koeficientu ir divu terminālu tīkla uzdevums, kas ir savienots starp punktiem A un B. Attēlā parādītais divu termināļu tīkls. 6a, temperatūras koeficients ir vienāds ar (1+R2/R1)*K. Regulējot miera strāvu ar rezistoru R2, mainās arī temperatūras koeficients, kas nav pilnīgi pareizi. Vienkāršākais praktiskais risinājums ir shēma, kas parādīta attēlā. 6b. Šajā shēmā temperatūras koeficients ir vienāds ar (1+R3/R1)*K, un sākotnējo miera strāvu nosaka rezistora R2 slīdņa pozīcija. Sprieguma kritumu uz rezistora R2, kuru šunta diode, var uzskatīt par gandrīz nemainīgu. Tāpēc sākotnējās miera strāvas regulēšana neietekmē temperatūras koeficientu. Ar šādu ķēdi, kad PA uzsilst, miera strāva mainās ne vairāk kā par 10-20%. Lai visi tranzistori kompozītmateriāla izstarotāja sekotājā tiktu novietoti uz kopēja radiatora, tiem jābūt komplektiem, kas piemēroti montāžai uz radiatora (tranzistori TO-92 iepakojumos nav piemēroti). Tāpēc PA tiek izmantoti cita veida tranzistori, tajā pašā laikā modernāki.
Pastiprinātāja ķēdē (5. att.) divu spaiļu ķēde miera strāvas temperatūras stabilizēšanai ir šunta ar kondensatoru C12. Šis kondensators nav obligāts, lai gan tas arī nekaitē. Fakts ir tāds, ka starp kompozītmateriālu sekotāja tranzistoru bāzēm ir nepieciešams nodrošināt nobīdes spriegumu, kam jābūt nemainīgam izvēlētajai miera strāvai un neatkarīgi no pastiprinātā signāla. Īsāk sakot, sprieguma mainīgajai sastāvdaļai divu terminālu tīklā, kā arī rezistoros R26 un R29 (5. att.) jābūt vienādai ar nulli. Tāpēc visus šos elementus var apiet ar kondensatoriem. Bet divu terminālu tīkla zemās dinamiskās pretestības, kā arī šo rezistoru zemo pretestības vērtību dēļ šunta kondensatoru klātbūtnei ir ļoti vāja ietekme. Tāpēc šīs kapacitātes nav nepieciešamas, jo īpaši tāpēc, ka, lai apietu R26 un R29, to vērtībām jābūt diezgan lielām (attiecīgi aptuveni 1 µF un 10 µF).
Izejas tranzistori PA aizstāj ar tranzistoriem KT8101A, KT8102A, kuriem ir augstāka strāvas pārvades koeficienta izslēgšanas frekvence. Lieljaudas tranzistoros strāvas pārneses koeficienta samazināšanās efekts, palielinoties kolektora strāvai, ir diezgan izteikts. Šis efekts ir ārkārtīgi nevēlams PA, jo šeit tranzistoriem jādarbojas ar lielu izejas strāvu. Strāvas pārvades koeficienta modulācija izraisa ievērojamu pastiprinātāja izejas pakāpes linearitātes pasliktināšanos. Lai samazinātu šī efekta ietekmi, izejas posmā tiek izmantots divu tranzistoru paralēlais savienojums (un tas ir minimums, ko var atļauties).
Paralēli pieslēdzot tranzistorus, lai samazinātu to parametru izplatības ietekmi un izlīdzinātu darba strāvas, tiek izmantoti atsevišķi emitera rezistori. Normālai pārstrāvas aizsardzības sistēmas darbībai ir pievienota ķēde, lai izolētu maksimālo sprieguma vērtību uz diodēm VD9 - VD12 (5. att.), jo tagad ir nepieciešams noņemt kritumu nevis no diviem, bet no četriem emitera rezistoriem.
Citi tranzistori kompozītmateriālu emitera sekotājs - tie ir KT850A, KT851A (korpuss TO-220) un KT940A, KT9115A (TO-126 korpuss). Miera strāvas stabilizācijas ķēdē tiek izmantots salikts tranzistors KT973A (pakete TO-126).
Ir veikta arī nomaiņa Op-amp uz modernākām. Galvenais darbības pastiprinātājs U1 tiek aizstāts ar AD744, kuram ir palielināts ātrums un laba linearitāte. Op-amp U2, kas darbojas ķēdē nulles potenciāla uzturēšanai pie UMZCH izejas, tiek aizstāts ar OP177, kuram ir zema nulles nobīde (ne vairāk kā 15 μV). Tas ļāva novērst apgriešanas rezistoru novirzes regulēšanai. Jāņem vērā, ka AD744 shēmas konstrukcijas īpatnību dēļ operētājsistēmas pastiprinātājam U2 ir jānodrošina izejas spriegums, kas ir tuvu barošanas spriegumam (AD744 operētājsistēmas pastiprinātāja 8. kontakts pastāvīgā sprieguma izteiksmē atrodas tikai divu p-n pāreju attālumā no tapa 4). Tāpēc ne visi precīzijas darbības pastiprinātāji būs piemēroti. Kā pēdējo līdzekli varat izmantot “pievilkšanas” rezistoru no operētājsistēmas pastiprinātāja izejas līdz –15 V. Op-amp U3, kas darbojas savienojošo skaļruņu vadu pretestības kompensācijas ķēdē, tiek aizstāts ar AD711. . Šī op-amp parametri nav tik kritiski, tāpēc tika izvēlēts lēts op-amp ar pietiekamu ātrumu un diezgan zemu nulles nobīdi.
Ķēdei tiek pievienoti rezistoru dalītāji R49 – R51, R52 – R54 un R47, R48, kurus izmanto strāvas un sprieguma signālu noņemšanai jaudas mērīšanas ķēdei.
Īstenošana mainīta māla ķēdes. Tā kā katrs pastiprinātāja kanāls tagad ir pilnībā samontēts uz vienas plates, nav nepieciešami vairāki zemējuma vadi, kas jāpievieno vienam punktam uz šasijas. Īpaša PCB topoloģija nodrošina zvaigžņveida zemējuma savienojumus. Zemējuma zvaigzne ir savienota ar vienu vadītāju ar strāvas avota kopējo spaili. Jāatzīmē, ka šī topoloģija ir piemērota tikai ar pilnīgi atsevišķiem barošanas avotiem kreisajam un labajam kanālam.
Sākotnējā pastiprinātāja ķēdē maiņstrāvas atgriezeniskā saite aptver abus releja kontakti, kas savieno slodzi. Šis pasākums tika veikts, lai samazinātu kontakta nelinearitātes ietekmi. Tomēr tas var radīt problēmas ar pastāvīgās komponentu aizsardzības darbību. Fakts ir tāds, ka, ieslēdzot pastiprinātāju, strāva tiek piegādāta pirms slodzes releja ieslēgšanas. Šobrīd PA ieejā var būt signāls, un pastiprinātāja pārraides koeficients pārrautas atgriezeniskās saites cilpas dēļ ir ļoti augsts. Šajā režīmā PA ierobežo signālu, un nobīdes sprieguma kompensācijas ķēde parasti nespēj uzturēt nulles līdzstrāvas komponentu PA izejā. Tāpēc jau pirms slodzes pieslēgšanas var atklāties, ka PA izejā ir pastāvīga sastāvdaļa, un tad aizsardzības sistēma darbosies. Šo efektu ir ļoti viegli novērst, ja izmantojat releju ar pārslēgšanas kontaktiem.
Parasti slēgtiem kontaktiem ir jāaizver OOS cilpa tāpat kā parasti atvērtiem kontaktiem. Šajā gadījumā, kad relejs ir aktivizēts, atgriezeniskā saite tiek pārtraukta tikai uz ļoti īsu laiku, kura laikā ir atvērti visi releja kontakti. Šajā laikā pastāvīgās sastāvdaļas relatīvi inerciālajai aizsardzībai nav laika darboties. Attēlā 7. attēlā parādīts releja pārslēgšanas process, kas reģistrēts ar digitālo osciloskopu. Kā redzat, 4 ms pēc sprieguma pieslēgšanas releja tinumam atveras parasti aizvērtie kontakti. Pēc vēl aptuveni 3 ms parasti atvērtie kontakti aizveras (ar ievērojamu pļāpāšanu, kas ilgst apmēram 0,7 ms). Tādējādi kontakti atrodas “lidojumā” aptuveni 3 ms, un tieši šajā laikā atgriezeniskā saite tiks pārtraukta.
Rīsi. 7. AJS13113 releja pārslēgšanas process.
Aizsardzības ķēde pilnībā pārveidots (8. att.). Tagad tas atrodas uz galvenās plates. Tādējādi katram kanālam ir sava neatkarīga ķēde. Tas ir nedaudz lieki, taču katra galvenā plate ir pilnīgi autonoma un ir pilnīgs mono pastiprinātājs. Dažas no aizsargfunkcijām veic mikrokontrolleris, taču, lai palielinātu uzticamību, pietiekams to komplekts ir ieviests aparatūrā. Principā pastiprinātāja plate vispār var darboties bez mikrokontrollera. Tā kā PA ir atsevišķs gaidstāves barošanas avots, no tā tiek darbināta aizsardzības ķēde (+12V līmenī). Tas padara aizsardzības ķēdes darbību paredzamāku gadījumā, ja kāds no galvenajiem barošanas avotiem sabojājas.
platums=710>
Zīmējums neietilpst lapā un tāpēc ir saspiests!
Lai to skatītu pilnībā, noklikšķiniet uz .
Rīsi. 8. Pastiprinātāja aizsardzības ķēde.
Pārstrāvas aizsardzība ietver sprūda, kas samontēta uz tranzistoriem VT3, VT4 (5. att.), kas ieslēdzas, kad tranzistors VT13 atveras. VT13 saņem signālu no strāvas sensora un atveras, kad strāva sasniedz vērtību, kas iestatīta, izmantojot apgriešanas rezistoru R30. Sprūda izslēdz strāvas ģeneratorus VT5, VT6, kas noved pie visu kompozītmateriālu emitētāja sekotāja tranzistoru bloķēšanas. Šajā režīmā tiek uzturēts nulles izejas spriegums, izmantojot rezistoru R27 (5. att.). Turklāt sprūda stāvoklis tiek nolasīts caur ķēdi VD13, R63 (8. att.), un, kad tas ir ieslēgts, loģiskā elementa U4D ieejās tiek iestatīts zems loģikas līmenis. Tranzistors VT24 nodrošina atvērta kolektora izvadi IOF (I Out Fail) signālam, kas tiek aptaujāts ar mikrokontrolleri.
Līdzstrāvas aizsardzība realizēts uz tranzistoriem VT19 – VT22 un loģiskajiem elementiem U4B, U4A. Signāls no pastiprinātāja izejas caur dalītāju R57, R59 tiek padots uz zemas caurlaidības filtru R58C23 ar robežfrekvenci aptuveni 0,1 Hz, kas izvēlas signāla konstanto komponentu. Ja parādās nemainīga pozitīvas polaritātes sastāvdaļa, atveras tranzistors VT19, kas savienots saskaņā ar OE ķēdi. Viņš savukārt atver tranzistoru VT22, un loģiskā elementa U4B ieejās parādās augsts loģikas līmenis. Ja parādās nemainīga negatīvas polaritātes sastāvdaļa, atveras tranzistors VT21, kas savienots ar OB. Šī asimetrija ir nepieciešams pasākums, kas saistīts ar aizsardzības ķēdes vienpolāru barošanas avotu. Lai palielinātu strāvas pārvades koeficientu, tika izmantots tranzistoru VT21, VT20 kaskoda savienojums (OB - OK). Tālāk, tāpat kā pirmajā gadījumā, atveras tranzistors VT22 utt. Tranzistors VT23 ir savienots ar loģiskā elementa U4A izeju, kas nodrošina atvērtā kolektora izeju DCF (DC Fail) signālam.
Aizsardzība pret strāvas padevi satur palīgtaisngriezi (13. att.) VD1, VD2 (VD3, VD4), kuram ir anti-aliasing filtrs ar ļoti mazu laika konstanti. Ja vairākus tīkla sprieguma periodus pēc kārtas neizdodas, taisngrieža izejas spriegums samazinās, un U4C loģiskā elementa ieejās tiek iestatīts zems loģikas līmenis (8. att.).
Loģiskie signāli no trim iepriekš aprakstītajām aizsardzības shēmām tiek piegādāti “OR” elementam U5C, kura izeja tiek ģenerēta zemā loģikas līmenī, ja tiek iedarbināta kāda no ķēdēm. Šajā gadījumā kondensators C24 tiek izlādēts caur diodi VD17, un loģiskā elementa U5B ieejās (arī izejā U5A) parādās zems loģikas līmenis. Tādējādi tranzistors VT27 aizveras un relejs K1 izslēdzas. R69C24 ķēde nodrošina noteiktu minimālo aizkavi, ieslēdzot barošanu, ja mikrokontrolleris kādu iemeslu dēļ neģenerē sākotnējo aizkavi. Tranzistors VT25 nodrošina atvērta kolektora izeju OKL (labi pa kreisi) vai OKR (labi pa labi) signālam. Mikrokontrolleris var aizliegt releja ieslēgšanos. Šim nolūkam ir uzstādīts tranzistors VT26. Šī funkcija ir nepieciešama, lai ieviestu programmatūras aizsardzību pret pārkaršanu, programmatūras aizkavi releja ieslēgšanai un sinhronizētu kreisā un labā kanāla aizsardzības sistēmu darbību.
Mikrokontrollera mijiedarbība ar aparatūras aizsardzības ķēdišādi: kad pastiprinātājs ir ieslēgts, pēc tam, kad barošanas spriegums ir sasniedzis nominālo vērtību, mikrokontrolleris aptaujā OKL un OKR aparatūras aizsardzības gatavības signālus. Visu šo laiku releja ieslēgšanu aizliedz mikrokontrolleris, uzturot ENB (Enable) signālu augsta loģiskā līmeņa stāvoklī. Tiklīdz mikrokontrolleris saņem gatavības signālus, tas ģenerē laika aizkavi un ļauj relejam ieslēgties. Pastiprinātāja darbības laikā mikrokontrolleris pastāvīgi uzrauga gatavības signālu. Ja šāds signāls pazūd kādam no kanāliem, mikrokontrolleris noņem ENB signālu, tādējādi izslēdzot releju abos kanālos. Pēc tam tas jautā drošības statusa signālus, lai identificētu kanālu un drošības veidu.
Aizsardzība pret pārkaršanu pilnībā ieviests programmatūrā. Ja radiatori pārkarst, mikrokontrolleris noņem ENB signālu, kas izraisa slodzes releja izslēgšanos. Lai izmērītu temperatūru, katram radiatoram ir pievienots Dalasas termometrs DS1820. Aizsardzība tiek iedarbināta, kad radiatori sasniedz 59,8 °C temperatūru. Nedaudz agrāk, 55,0 °C temperatūrā, displejā parādās provizorisks ziņojums par pārkaršanu - automātiski tiek parādīta radiatoru temperatūra. Pastiprinātājs automātiski restartējas, kad radiatori atdziest līdz 35,0 °C. Radiatoru ieslēgšana augstākā temperatūrā ir iespējama tikai manuāli.
Lai uzlabotu pastiprinātāja korpusa iekšpusē esošo elementu dzesēšanas apstākļus, maza izmēra ventilators, kas atrodas uz aizmugurējā paneļa. Tiek izmantots ventilators ar bezsuku līdzstrāvas motoru ar nominālo barošanas spriegumu 12 V, kas paredzēts datora procesora dzesēšanai. Tā kā ventilatora darbība rada zināmu troksni, kas var būt pamanāma paužu laikā, tiek izmantots diezgan sarežģīts vadības algoritms. Kad radiatora temperatūra ir 45,0 °C, ventilators sāk darboties, un, kad radiatori atdziest līdz 35,0 °C, ventilators izslēdzas. Ja izejas jauda ir mazāka par 2 W, ventilatora darbība ir aizliegta, lai tā troksnis nebūtu pamanāms. Lai novērstu periodisku ventilatora ieslēgšanos un izslēgšanos, kad izejas jauda svārstās ap sliekšņa vērtību, minimālais ventilatora izslēgšanas laiks ir programmatūras ierobežots līdz 10 sekundēm. Ja radiatora temperatūra ir 55,0 °C un augstāka, ventilators darbojas bez izslēgšanas, jo šī temperatūra ir tuvu avārijas temperatūrai. Ja pastiprinātāja darbības laikā ieslēdzas ventilators, tad, pārejot “STANDBY” režīmā, ja radiatoru temperatūra ir virs 35,0 °C, ventilators turpina darboties pat pie nulles izejas jaudas. Tas ļauj pastiprinātājam ātri atdzist.
Aizsardzība pret strāvas padeves traucējumiem pilnībā ieviests arī programmatūrā. Mikrokontrolleris, izmantojot ADC, uzrauga abu pastiprinātāja kanālu barošanas spriegumus. Šis spriegums tiek piegādāts procesoram no galvenajām platēm caur rezistoriem R55, R56 (8. att.).
Galvenie barošanas avoti tiek ieslēgti pakāpeniski. Tas ir nepieciešams tā iemesla dēļ, ka taisngriežu slodze ir pilnībā izlādējusies filtra kondensatoriem, un, pēkšņi ieslēdzot, būs spēcīgs strāvas pieaugums. Šis pārspriegums ir bīstams taisngrieža diodēm un var izraisīt drošinātāju izplūšanu. Tāpēc, ieslēdzot pastiprinātāju, vispirms aizveras relejs K2 (12. att.), un transformatori tiek savienoti ar tīklu, izmantojot ierobežojošos rezistorus R1 un R2. Šajā laikā izmērīto barošanas spriegumu slieksnis ar programmatūru tiek iestatīts uz ±38 V. Ja šis sprieguma slieksnis netiek sasniegts iestatītajā laikā, pārslēgšanas process tiek pārtraukts. Tas var notikt, ja pastiprinātāja ķēdes patērētā strāva ir ievērojami palielināta (pastiprinātājs ir bojāts). Šādā gadījumā tiek ieslēgta barošanas avota atteices indikācija “UF”.
Ja tiek sasniegts ±38 V slieksnis, tad tiek aktivizēts relejs K3 (12. att.), kas izslēdz rezistorus no galveno transformatoru primārajām ķēdēm. Pēc tam slieksnis tiek samazināts līdz ±20 V, un mikrokontrolleris turpina uzraudzīt barošanas spriegumus. Ja pastiprinātāja darbības laikā barošanas spriegums nokrītas zem ±20 V, tiek iedarbināta aizsardzība un pastiprinātājs tiek izslēgts. Normālas darbības sliekšņa samazināšana ir nepieciešama, lai tad, kad barošanas spriegums pazeminās zem slodzes, aizsardzība netiktu iedarbināta kļūdaini.
Shematiska diagramma procesoru plates attēlā parādīts. 9. Procesora pamatā ir Atmel U1 tipa mikrokontrolleris AT89C51, kas darbojas ar takts frekvenci 12 MHz. Lai palielinātu sistēmas uzticamību, tiek izmantots U2 supervizors, kuram ir iebūvēts sargsuņa taimeris un jaudas monitors. Lai atiestatītu sargsuņa taimeri, tiek izmantota atsevišķa WD līnija, kurā programmatūra ģenerē periodisku signālu. Programma ir konstruēta tā, ka šis signāls būs tikai tad, ja tiks izpildīts taimera pārtraukumu apstrādātājs un galvenā programmas cilpa. Pretējā gadījumā sargsuņa taimeris atiestatīs mikrokontrolleri.
platums=710>
Zīmējums neietilpst lapā un tāpēc ir saspiests!
Lai to skatītu pilnībā, noklikšķiniet uz .
Rīsi. 9. Procesora plates shematiskā diagramma.
Displejs ir savienots ar procesoru, izmantojot 8 bitu kopni (ligzdas XP4 - XP6). Displeja plates reģistru ieslēgšanai tiek izmantoti signāli C0..C4, kurus ģenerē adrešu dekodētājs U4. Reģistrs U3 ir zemās adreses baitu fiksators, tiek izmantoti tikai biti A0, A1, A2. Augstais adreses baits netiek izmantots vispār, kas atbrīvo P2 portu citiem mērķiem.
Nospiežot vadības pogas, skaņas signāli tiek ģenerēti programmatiski. Šim nolūkam tiek izmantota BPR līnija, kurai ir pievienots tranzistora slēdzis VT1, kas ielādēts dinamiskajā emitētājā HA1.
Galvenā kreisā un labā kanāla plate ir savienota ar procesora plati, izmantojot attiecīgi XP1 un XP2 savienotājus. Izmantojot šos savienotājus, procesors saņem statusa signālus no IOF pārstrāvas aizsardzības sistēmas un līdzstrāvas aizsardzības DCF pastiprinātāja izejā. Šie signāli ir kopīgi kreisajam un labajam kanālam, un to kombinācija ir iespējama, pateicoties atvērtā kolektora aizsardzības ķēdes izejām. OKL un OKR aizsardzības sistēmas gatavības signāli ir kanāli atsevišķi, lai procesors varētu identificēt kanālu, kurā ir iedarbināta aizsardzības ķēde. ENB signāls, kas nāk no procesora uz aizsardzības sistēmu, ļauj ieslēgt slodzes releju. Šis signāls ir kopīgs abiem kanāliem, kas automātiski sinhronizē abu releju darbību.
TRR un TRL līnijas tiek izmantotas, lai nolasītu termometrus, kas uzstādīti attiecīgi uz labā un kreisā kanāla radiatoriem. Termometru mērītā temperatūra var tikt parādīta displejā, ja ir ieslēgts atbilstošais displeja režīms. Kreisajam un labajam kanālam tiek parādīta abu maksimālā temperatūras vērtība. Izmērītā vērtība tiek izmantota arī programmatūras ieviešanai aizsardzībai pret pārkaršanu.
Turklāt savienotāji XP1 un XP2 satur WUR, WIR, WUL un WIL signālus, kurus izmanto izejas jaudas mērīšanas shēma.
Procesora plate tiek darbināta no gaidstāves avota, izmantojot XP3 savienotāju. Strāvas padevei tiek izmantoti 4 līmeņi: ±15 V, +12 V un +5 V. ±15 V līmeņi tiek izslēgti, ieejot gaidstāves režīmā, un pārējie līmeņi vienmēr ir klāt. Patēriņš no +5 V un +12 V līmeņiem gaidīšanas režīmā tiek samazināts līdz minimumam, pateicoties galveno patērētāju programmatūras izslēgšanai. Turklāt, izmantojot šo savienotāju, gaidstāves barošanas blokam tiek nosūtīti vairāki vadības loģiskie signāli: PEN - kontrolē gaidstāves barošanas avotu, REX - ieslēdz ārējās ligzdas releju, RP1 un RP2 - ieslēdz galveno barošanas releju, FAN - ieslēdz ventilatoru. Aizsardzības shēmas, kas atrodas uz galvenajām platēm, tiek darbinātas no procesora plates ar +12 V, un displeja plate tiek barota ar +5 V.
Izejas jaudas mērīšanai un barošanas sprieguma uzraudzībai tiek izmantots 12 bitu ADC U6 tipa AD7896 no Analog Devices. Ar vienu ADC kanālu nepietiek, tāpēc ieejā tiek izmantots U5 slēdzis (vēl labāk būtu izmantot 8 kanālu ADC, piemēram, AD7888 tips). Dati tiek nolasīti no ADC sērijas formātā. Šim nolūkam tiek izmantotas SDATA (sērijas dati) un SCLK (pulksteņa) līnijas. Pārveidošanas process tiek programmatiski sākts ar START signālu. REF195 (U7) tika izmantots kā atsauces avots un vienlaikus sprieguma regulators ADC barošanai. Tā kā gaidstāves režīmā tiek izslēgts barošanas spriegums ±15 V, visi loģiskie signāli tiek savienoti ar ADC caur rezistoriem R9 - R11, kas ierobežo iespējamos strāvas pārspriegumus, pārslēdzoties gaidīšanas režīmā un atpakaļ.
No astoņām slēdža ieejām tiek izmantotas sešas: divas jaudas mērīšanai, četras barošanas spriegumu uzraudzībai. Vēlamais kanāls tiek atlasīts, izmantojot adreses līnijas AX0, AX1, AX2.
Apsvērsim jaudas mērīšanas ķēde kreisais kanāls. Pielietotā shēma nodrošina slodzes strāvas un sprieguma reizināšanu, tāpēc slodzes pretestība tiek automātiski ņemta vērā un rādījumi vienmēr atbilst reālajai aktīvajai jaudai slodzē. Caur rezistoru sadalītājiem R49 - R54, kas atrodas uz galvenās plates (5. att.), spriegums no strāvas sensoriem (izvades tranzistoru emitētāja rezistori) tiek piegādāts diferenciālajam pastiprinātājam U8A (9. att.), kas rada strāvas signālu. No izejas U8A caur regulēšanas rezistoru R17 signāls tiek piegādāts uz analogā reizinātāja U9 tipa K525PS2 Y ieeju. Sprieguma signāls tiek vienkārši noņemts no dalītāja un tiek ievadīts analogā reizinātāja X ieejā. Reizinātāja izejā ir uzstādīts zemas caurlaidības filtrs R18C13, kas rada kvazimaksimālajai izejas jaudai proporcionālu signālu ar integrācijas laiku aptuveni 10 ms. Šis signāls nonāk vienā no slēdža ieejām, pēc tam uz ADC. Diode VD1 aizsargā slēdža ieeju no negatīva sprieguma.
Lai kompensētu reizinātāju sākotnējo nulles nobīdi, kad pastiprinātājs ir ieslēgts (kad slodzes relejs vēl nav ieslēgts un izejas jauda ir nulle), notiek nulles automātiskās kalibrēšanas process. Izmērītais nobīdes spriegums tiek atņemts no ADC rādījumiem turpmākās darbības laikā.
Jauda kreisajā un labajā kanālā tiek mērīta atsevišķi, un tiek norādīta kanālu maksimālā vērtība. Tā kā indikatoram ir jāparāda gan kvazimaksimālā, gan vidējā izejas jauda, un parādītajām vērtībām jābūt viegli saprotamām, vērtības, kas izmērītas, izmantojot ADC, ir pakļautas programmatūras apstrādei. Jaudas līmeņa mērītāja laika raksturlielumus raksturo integrācijas laiks un lidojuma laiks. Kvazimaksimālās jaudas mērītājam integrācijas laiku nosaka aparatūras filtrēšanas ķēde, un tas ir aptuveni 10 ms. Vidējais jaudas mērītājs atšķiras tikai ar palielinātu integrācijas laiku, kas tiek realizēts programmatūrā. Aprēķinot vidējo jaudu, tiek izmantots slīdošais vidējais 256 punkti. Abos gadījumos atgriešanas laiku nosaka programmatūra. Lai atvieglotu lasīšanu, šim laikam vajadzētu būt salīdzinoši ilgam. Šajā gadījumā indikatora apgrieztā kustība tiek realizēta, reizi 20 ms atņemot 1/16 no pašreizējā jaudas koda. Turklāt, norādot, maksimālās vērtības tiek turētas 1,4 sekundes. Tā kā pārāk bieža indikatoru rādījumu atjaunināšana netiek uztverta labi, atjaunināšana notiek ik pēc 320 ms. Lai nepalaistu garām nākamo maksimumu un parādītu to sinhroni ar ieejas signālu, kad tiek noteikts maksimums, notiek ārkārtas rādījumu atjaunināšana.
Kā minēts iepriekš, PA ir kopīgs ar priekšpastiprinātāju tālvadības pults, kas darbojas RC-5 standartā. SFH-506 tipa tālvadības sistēmas uztvērējs atrodas uz displeja paneļa. No fotodetektora izejas signāls tiek nosūtīts uz mikrokontrollera SER (INT1) ieeju. RC-5 koda dekodēšana tiek veikta programmatūrā. Izmantotās sistēmas numurs ir 0AH, pogai “STANDBY” ir kods 0CH, pogai “DISPLAY” ir 21H, pogai “MODE” ir 20H. Ja nepieciešams, šos kodus var viegli mainīt, jo tiek izmantota konvertēšanas tabula, kas atrodama mikrokontrollera programmas avota teksta beigās.
Ieslēgts displeja dēlis(10. att.) uzstādīti divi LTD6610E tipa divciparu septiņsegmentu indikatori HG1 un HG2. Tos kontrolē paralēli reģistri U1 – U4. Dinamiskais displejs netiek izmantots, jo tas var palielināt trokšņa līmeni.
platums=710>
Zīmējums neietilpst lapā un tāpēc ir saspiests!
Lai to skatītu pilnībā, noklikšķiniet uz .
Rīsi. 10. Indikācijas plāksnes shematiskā diagramma.
Reģistru U5 izmanto gaismas diožu vadīšanai. Ierobežojošais rezistors ir virknē savienots ar katru segmentu un katru LED. Visu reģistru OC ieejas ir apvienotas un savienotas ar mikrokontrollera PEN signālu. Atiestatīšanas un reģistra inicializācijas laikā šis signāls ir loģiski augsts. Tas novērš nejaušu indikācijas iedegšanos pārejas procesu laikā.
Displeja panelī ir arī vadības pogas SB1 – SB6. Tie ir savienoti ar datu kopnes līnijām un RET atgriešanas līniju. Diodes VD1 – VD6 novērš datu līniju īssavienojumus, ja vienlaicīgi tiek nospiestas divas vai vairākas pogas. Skenējot tastatūru, mikrokontrolleris izmanto portu P0 kā vienkāršu izvades portu, savās līnijās ģenerējot strādājošu nulli. Tajā pašā laikā tiek aptaujāta RET līnija. Tādā veidā tiek noteikts nospiestās pogas kods.
Blakus indikatoriem zem kopēja aizsargstikla uzstādīts integrēts tālvadības fotodetektors U6. Signāls no fotodetektora izejas caur savienotāju XP6 tiek piegādāts uz mikrokontrollera SER (INT1) ieeju.
Pienākuma avots(11. att.) nodrošina 4 izejas līmeņus: +5 V, +12 V un ±15 V. Gaidstāves režīmā ±15 V līmeņi ir atspējoti. Avots izmanto nelielu toroidālo transformatoru, kas uztīts uz 50x20x25 mm serdes. Gaidstāves transformatoram ir liela jaudas rezerve, un apgriezienu skaits uz voltu ir izvēlēts lielāks par aprēķināto. Pateicoties šiem pasākumiem, transformators praktiski nesasilst, kas palielina tā uzticamību (galu galā tam ir jādarbojas nepārtraukti visā pastiprinātāja kalpošanas laikā). Tinumu dati un stieples diametrs ir norādīti diagrammā. Sprieguma stabilizatoriem nav īpašu īpašību. Stabilizatoru mikroshēmas U1 un U2 ir uzstādītas uz neliela kopējā radiatora. Lai izslēgtu ±15 V līmeņus, tranzistoros VT1 - VT4 tiek izmantoti slēdži, kurus kontrolē PEN signāls, kas nāk no procesora plates.
Rīsi. 11. Gaidstāves barošanas avota plates shematiskā shēma.
Papildus sprieguma stabilizatoriem gaidstāves barošanas avota panelī ir tranzistoru VT5 - VT12 slēdži, lai vadītu releju un ventilatoru. Tā kā MCS-51 saimes mikrokontrolleriem “Reset” signāla laikā ir pieslēgvietas augsta loģiskā līmeņa stāvoklī, visiem izpildmehānismiem jābūt ieslēgtiem zemā līmenī. Pretējā gadījumā, ieslēdzot barošanu vai iedarbinot sargsuņa taimeris, tiks parādīti viltus trauksmes signāli. Šī iemesla dēļ atsevišķus npn tranzistorus ar OE vai ULN2003 draiveru mikroshēmām un tamlīdzīgiem līdzekļiem nevar izmantot kā atslēgas.
Releji, drošinātāji un ierobežojošie rezistori atrodas uz releja dēlis(12. att.). Visi tīkla vadi ir savienoti, izmantojot skrūvju spaiļu blokus. Katram galvenajam transformatoram, gaidīšanas transformatoram un ārējam kontaktligzdas blokam ir atsevišķi drošinātāji. Drošības apsvērumu dēļ ārējās rozetes izslēdz divas releja kontaktu grupas K1, kas pārtrauc abus vadus. Galvenie transformatori tiek pieslēgti no primārā tinuma vidus. Šo pieskārienu var izmantot, lai nodrošinātu 110 V strāvu citiem kompleksa komponentiem. Ierīces, kas atbilst Amerikas standartam, ir nedaudz lētākas nekā daudzsistēmu ierīces, tāpēc tās dažkārt atrodamas mūsu teritorijā. Uz releja plates ir punkti, kur var ievilkt 110V, bet pamata versijā šis spriegums netiek izmantots.
Rīsi. 12. Releja plates shematiskā shēma.
Bloku savienojuma shēma priekš pastiprinātāja šasija attēlā parādīts. 13. Uz diodēm VD5 - VD12 tipa KD2997A samontēti tilta taisngrieži ir savienoti ar galveno transformatoru T1 un T2 sekundārajiem tinumiem. Taisngriežu izejai ir pievienoti filtru kondensatori, kuru kopējā jauda ir lielāka par 100 000 μF. Šāda liela kapacitāte ir nepieciešama, lai iegūtu zemu pulsāciju un uzlabotu pastiprinātāja spēju reproducēt impulsa signālus. No filtra kondensatoriem barošanas spriegums ±45 V tiek piegādāts pastiprinātāja galvenajām platēm. Turklāt ir mazjaudas taisngrieži, kas samontēti uz diodēm VD1 - VD4, kuru izejas spriegums tiek filtrēts ar salīdzinoši mazu laika konstanti ar kondensatoriem C1 un C2. Caur rezistoriem R1 un R2 šo palīgtaisngriežu izejas spriegums tiek piegādāts aizsardzības shēmām, kuras ir samontētas uz pastiprinātāja galvenajām platēm. Ja izzūd vairāki tīkla sprieguma puscikli, palīgtaisngriežu izejas spriegums krītas, ko nosaka aizsardzības ķēdes, un slodzes releji tiek izslēgti. Šobrīd galveno taisngriežu izejas spriegums joprojām ir diezgan augsts lielo kondensatoru dēļ, tāpēc pārejas process pastiprinātājā nesākas ar pievienotu slodzi.
platums=710>
Zīmējums neietilpst lapā un tāpēc ir saspiests!
Lai to skatītu pilnībā, noklikšķiniet uz .
Rīsi. 13. Pastiprinātāju bloku pieslēguma shēma.
Jaudas pastiprinātāja projektēšanai un izkārtojumu ne mazāk svarīgi kā ķēdes dizains. Galvenā problēma ir tā, ka izejas tranzistoriem ir jānodrošina efektīva siltuma izkliede. Izmantojot dabisko dzesēšanas metodi, tiek iegūti masīvi radiatori, kas kļūst gandrīz par galvenajiem konstrukcijas elementiem. Kopējais izkārtojums, kad aizmugurējā siena kalpo arī kā radiators, nav piemērots, jo tad aizmugurē neatliek vietas, kur uzstādīt nepieciešamos spailes un savienotājus. Tāpēc aprakstītajā PA tika izvēlēts izkārtojums ar radiatoru sānu izvietojumu (14. att.):
Rīsi. 14. Pastiprinātāja vispārīgais izkārtojums.
Radiatori ir nedaudz pacelti (tas ir skaidri redzams 4. att.), kas nodrošina labāku dzesēšanu. Galvenās pastiprinātāja plates ir fiksētas paralēli radiatoriem. Tas samazina vadu garumu starp plati un izejas tranzistoriem. Vēl viens pastiprinātāja dimensijas elements ir tīkla transformatori. Šajā gadījumā tiek izmantoti divi toroidālie transformatori, kas ir uzstādīti viens virs otra kopējā cilindriskā ekrānā. Šis ekrāns aizņem ievērojamu daļu no pastiprinātāja korpusa iekšējā tilpuma. Galvenie taisngrieži ir uzstādīti uz kopējā radiatora, kas atrodas vertikāli aiz transformatora vairoga. Filtra kondensatori atrodas pastiprinātāja šasijas apakšā un ir pārklāti ar paplāti. Turpat atrodas arī releja panelis. Gaidstāves barošanas bloks ir uzstādīts uz speciāla kronšteina, kas atrodas netālu no aizmugurējā paneļa. Procesors un displeja dēļi ir novietoti priekšējā paneļa biezumā, kuram ir kastītes formas šķērsgriezums.
Izstrādājot pastiprinātāja konstrukciju, liela uzmanība tika pievērsta konstrukcijas izgatavojamībai un ērtai piekļuvei jebkurai sastāvdaļai. Sīkāku informāciju par pastiprinātāja izkārtojumu var atrast attēlā. 15 un 18:
Rīsi. 15. Samontēto pastiprinātāja komponentu izvietojums.
Pastiprinātāja korpusa pamats ir Alumīnija sakausējuma šasija D16T 4mm biezs (4 18. att.). Piestiprināts pie šasijas radiatori(1 18. att.), kas ir izfrēzēti no alumīnija plāksnes vai lējuma. Nepieciešamais radiatora laukums lielā mērā ir atkarīgs no pastiprinātāja darbības apstākļiem, taču tas nedrīkst būt mazāks par 2000 cm 2 . Lai atvieglotu piekļuvi pastiprinātāju plāksnēm, radiatori tiek piestiprināti pie šasijas, izmantojot eņģes (10. 18. att.), kas ļauj radiatorus sagāzt. Lai nodrošinātu, ka ieejas un izejas savienotāju vadi to netraucē, aizmugurējais panelis ir sadalīts trīs daļās (4. att.). Vidējā daļa ir piestiprināta pie šasijas, izmantojot kronšteinu, un abas sānu daļas ir piestiprinātas pie radiatoriem. Savienotāji ir uzstādīti paneļa sānos, kas nolaižas kopā ar radiatoriem. Tādējādi radiatora bloks ir monofonisks PA, kas savienots tikai ar strāvas vadiem un plakanu vadības kabeli. Attēlā 18, skaidrības labad radiatori ir tikai daļēji salocīti atpakaļ, un aizmugurējais panelis nav izjaukts.
Galvenās pastiprinātāja plates Tie ir arī piestiprināti pie radiatoriem, izmantojot eņģes (12 18. attēlā), kas ļauj tos salocīt atpakaļ, lai piekļūtu lodēšanas pusei. Plātnes rotācijas ass iet pa caurumu līniju izejas tranzistoru vadu savienošanai. Tas ļāva praktiski nepalielināt šo vadu garumu, vienlaikus ļaujot atlocīt dēli. Augšējie dēļu stiprinājuma punkti ir regulāri 15 mm augsti vītņoti stabi. Kreisā un labā kanāla vienpusējo galveno dēļu elektroinstalācija ir pabeigta atspoguļots(16. att.), kas ļāva optimizēt savienojumus. Protams, topoloģijas atspoguļošana nav pilnīga, jo tiek izmantoti elementi, kurus nevar vienkārši izkārtot spoguļa veidā (mikroshēmas un releji). Attēls sniedz aptuvenu priekšstatu par plākšņu topoloģiju arhīvā (skatiet sadaļu Lejupielāde) failu veidā PCAD 4.5 formātā.
platums=710>
Zīmējums neietilpst lapā un tāpēc ir saspiests!
Lai to skatītu pilnībā, noklikšķiniet uz .
Rīsi. 16. Pastiprinātāja galveno dēļu izkārtojums.
Katram radiatoram 1 (17. att.) ir gluda virsma 2, kas tiek apstrādāta pēc nomelnošanas. Uz tā ir uzstādīti deviņi tranzistori 4, izmantojot keramikas blīves 2.
Rīsi. 17. Radiatora dizains:
Pētījumi ir parādījuši, ka vizlai un vēl jo vairāk mūsdienu elastīgajām blīvēm nav pietiekamas siltumvadītspējas. Labākais materiāls starpliku izolācijai ir keramika uz BeO bāzes. Tomēr tranzistoriem plastmasas korpusos šādas blīves gandrīz nekad nav atrastas. Diezgan labi rezultāti tika iegūti, izgatavojot starplikas no hibrīda mikroshēmu substrātiem. Šī ir rozā keramika (diemžēl precīzs materiāls nav zināms, visticamāk, kaut kas uz Al 2 O 3 bāzes). Lai salīdzinātu dažādu blīvju siltumvadītspēju, tika salikts statīvs, kurā uz radiatora tika uzstādīti divi identiski tranzistori TO-220 korpusā: viens tieši, otrs caur pētāmo blīvi. Bāzes strāva abiem tranzistoriem bija vienāda. Tranzistors uz starplikas izkliedēja jaudu aptuveni 20 W, bet otrs tranzistors neizkliedēja jaudu (kolektoram netika piegādāts spriegums). Tika izmērīta divu tranzistoru B-E pilienu atšķirība, un no šīs starpības tika aprēķināta savienojuma temperatūru starpība. Visās blīvēs tika izmantota termopasta, bez tās rezultāti bija sliktāki un nekonsekventi. Salīdzināšanas rezultāti ir parādīti tabulā:
Izejas tranzistori tiek nospiesti ar spilventiņiem 5, atlikušie tranzistori ir nostiprināti ar skrūvēm. Tas nav īpaši ērti, jo ir nepieciešams urbt keramikas blīves, ko var izdarīt tikai ar dimanta urbjiem, un pat tad ar lielām grūtībām.
Blakus tranzistoriem ir uzstādīts termometrs 9 Kā liecina pieredze, piestiprinot DS1820 termometrus, uz to korpusu nevar pielikt lielu spiedienu, pretējā gadījumā rādījumi tiks izkropļoti, turklāt diezgan būtiski (termometrus parasti ir labāk līmēt, izmantojot līmi, kas ir piemērota). ir augsta siltumvadītspēja).
Radiatoram zem tranzistoriem ir piestiprināta plāksne 6. Šīs plāksnes aizmugurē nav vadītāju, tāpēc to var uzstādīt tieši uz radiatora virsmas. Visu tranzistoru vadi ir pielodēti uz spilventiņiem plāksnes augšējā pusē. Savienojumi starp dēli un galveno plati tiek veikti ar īsiem vadiem, kas ir pielodēti dobās kniedēs 7. Lai novērstu kniedes īssavienojumu ar radiatoru, tajā tiek izveidots padziļinājums 8.
Pamata toroidālie transformatori(7 18. attēlā) ir uzstādīti viens uz otra caur elastīgām blīvēm. Lai samazinātu traucējumus no transformatoriem uz citām iekārtām (piemēram, kasešu klājam), ieteicams transformatorus novietot ekrānā, kas izgatavots no atlaidināta tērauda, kura biezums ir vismaz 1,5 mm. Ekrāns sastāv no tērauda cilindra un diviem vākiem, kas tiek turēti kopā ar tapu. Lai izvairītos no īssavienojuma pagriezieniem, augšējam vākam ir dielektriska uzmava. Tomēr, ja jūs plānojat darbināt PA ar lielu vidējo jaudu, jums vajadzētu nodrošināt ventilācijas atveres ekrānā vai pilnībā atteikties no ekrāna. Šķiet, ka, lai savstarpēji kompensētu transformatoru klaiņojošos laukus, pietiek vienkārši ieslēgt to primāros tinumus ārpus fāzes. Bet praksē šis pasākums ir ļoti neefektīvs. Toroidālā transformatora klaiņojošajam laukam, neskatoties uz tā šķietamo aksiālo simetriju, ir ļoti sarežģīts telpiskais sadalījums. Tāpēc viena primārā tinuma polaritātes maiņa noved pie izkliedētā lauka vājināšanās vienā telpas punktā, bet palielināšanās citā. Turklāt izkliedētā lauka konfigurācija ir būtiski atkarīga no transformatora slodzes.
Rīsi. 18. Pastiprinātāja galvenās sastāvdaļas:
| 1 - radiatori | 12 - dēļu stiprinājuma cilpa |
| 2 - galvenās pastiprinātāja plates | 13 - dēļu montāžas statīvs |
| 3 - platforma uz radiatora tranzistoru uzstādīšanai | 14 - vadības kabeļa savienotājs (no procesora plates) |
| 4 - nesošā plāksne | 15 - vads no papildu izejas. taisngriezis |
| 5 - priekšējā paneļa atbalsta plāksne | 16 - darba transformators ekrānā |
| 6 - kastes sekcijas priekšējais panelis | 17 - gaidstāves barošanas bloks |
| 7 - galvenie transformatori ekrānā | 18 - radiators sprieguma stabilizatoriem |
| 8 - taisngrieža diodes radiators | 19 - releja bloka vadības vadi |
| 9 - dēļu barošana | 20 - aizmugurējais panelis |
| 10 - montāžas radiatori uz eņģēm | 21 - izejas spailes |
| 11 - radiatora stiprinājuma kronšteins | 22 - ieejas savienotāji |
PA spēka transformatoram tiek izvirzītas ļoti stingras prasības. Tas ir saistīts ar faktu, ka tas tiek ielādēts taisngriežā ar ļoti lieliem filtra kondensatoriem. Tas noved pie tā, ka strāva, kas tiek patērēta no transformatora sekundārā tinuma, ir impulsa raksturs, un strāvas vērtība impulsā ir daudzkārt lielāka par vidējo patērēto strāvu. Lai transformatora zudumi būtu zemi, tinumiem jābūt ar ļoti zemu pretestību. Citiem vārdiem sakot, transformatoram ir jābūt konstruētam tā, lai tas apstrādātu ievērojami lielāku jaudu, nekā tas vidēji tiek iegūts. Aprakstītajā pastiprinātājā tiek izmantoti divi toroidālie transformatori, no kuriem katrs ir uztīts uz 110x60x40 mm serdes, kas izgatavota no E-380 tērauda lentes. Primārajos tinumos ir 2x440
UMZCH VV ar mikrokontrollera vadības sistēmu
Skatījumi šodien: 32132, kopā: 32132
UMZCH VVS-2011 galīgā versija
Pastiprinātāja specifikācijas:
Liela jauda: 150W/8ohm
Augsta linearitāte: 0,0002–0,0003% (pie 20 kHz 100 W / 4 omi)
Pilns servisa vienību komplekts:
Saglabājiet nulles nemainīgu spriegumu
Maiņstrāvas vadu pretestības kompensators
Strāvas aizsardzība
Izejas līdzstrāvas sprieguma aizsardzība
Vienmērīgs sākums
Elektriskā shēma
Iespiedshēmu plates izkārtojumu veica daudzu populāru projektu dalībnieks LepekhinV (Vladimirs Lepekhins). Tas izrādījās ļoti labi).
VVS-2011 pastiprinātāja plate
Starta aizsardzības ierīce
Maiņstrāvas pastiprinātāja aizsardzības plate VVS-2011
VHF VVS-2011 pastiprinātāja plate bija paredzēta tuneļa ventilācijai (paralēli radiatoram). Tranzistoru UN (sprieguma pastiprinātājs) un VK (izejas pakāpe) uzstādīšana ir nedaudz sarežģīta, jo uzstādīšana/demontāža jāveic ar skrūvgriezi caur caurumiem PP ar diametru aptuveni 6 mm. Kad piekļuve ir atvērta, tranzistoru projekcija neietilpst PP, kas ir daudz ērtāk. Man nācās nedaudz pārveidot dēli.
Pastiprinātāja plate
VVS-2011 pastiprinātāja elektroinstalācijas shēma
Viena lieta, ko es neņēmu vērā jaunajos PCB, ir pastiprinātāja paneļa aizsardzības iestatīšanas vienkāršība
C25 = 0,1 nF, R42* = 820 omi un R41 = 1 kOhm. Visi SMD elementi atrodas lodēšanas pusē, kas ir ļoti neērti uzstādot, jo Vairākas reizes būs jāatskrūvē un jāpievelk skrūves, kas nostiprina PCB pie statīviem un tranzistorus pie radiatoriem.
Piedāvājums: R42* 820 Ohm sastāv no diviem paralēli izvietotiem SMD rezistoriem, no šejienes priekšlikums: vienu SMD rezistoru pielodējam uzreiz, otru izejas rezistoru pielodējam uz VT10, vienu izeju uz pamatni, otru uz emitētāju, izvēlamies atbilstošo. Mēs to paņēmām un skaidrības labad mainījām izvadi uz SMD.
