P R - wzmacniaczY
AltareO J E K T audio dla audiofili
Altare - wzmacniacz
audio dla audiofili
AVT-5000
Przedstawiamy konstrukcjÍ
Opracowanie wzmacniacza
zwykłego-niezwykłego
o mocy wyjÅ›ciowej wiÍkszej niÅ‚ Opis ukÅ‚adu
wzmacniacza mocy, ktÛry 100W jest nie lada wyzwaniem UkÅ‚ad elektryczny wzmacnia-
dla konstruktora, poniewał op- cza naleły do klasycznych. Ma
wypeÅ‚nia pewnÄ… lukÍ na
rÛcz klasycznych problemÛw, ja- dwustopniowy, rÛÅ‚nicowy przed-
rynku urzÄ…dzeÒ audio: jego
kie mołna napotkaĘ podczas wy- wzmacniacz wejściowy i symet-
brzmienie i parametry
konywania typowych urzÄ…dzeÒ ryczny wyjÅ›ciowy wzmacniacz
pozwalają zakwalifikowaĘ go
elektronicznych, naleÅ‚y jeszcze pa- mocy, w ktÛrym zastosowano piÍĘ
do grupy konstrukcji
miÍtaĘ o zjawiskach zwiÄ…zanych par komplementarnych tranzysto-
audiofilskich, ale bardzo duła
z wysokoprÄ…dowÄ… ìnaturÄ…î tego rÛw mocy HEXFET. Schemat elek-
moc wyjściowa i spore
układu. Jednym z najwałniejszych tryczny wzmacniacza przedstawio-
wymiary sugerujÄ…
elementÛw takiego wzmacniacza no na rys. 1.
zastosowania estradowe.
jest dobrze zaprojektowana płytka Tranzystory T16 i T17 pracują
Sukces pomogli nam osiągnąĘ
drukowana, ktÛrej Å›cieÅ‚ki muszÄ… w ukÅ‚adzie wzmacniacza rÛÅ‚nico-
konsultanci z dziaÅ‚u aplikacji sobie poradziĘ z prÄ…dami o natÍ- wego zasilanego ze ürÛdÅ‚a prÄ…do-
Å‚eniu dochodzÄ…cym do dziesiÄ…tek wego wykonanego na tranzystorze
audio firmy Toshiba.
amperÛw. PoniewaÅ‚ w naszym ze- T18. NapiÍcie na bazie tego tran-
OceÒcie sami!
spole dotychczas nie mieliśmy zystora stabilizuje dioda Zenera
konstruktorÛw doÅ›wiadczonych D6. Na wejÅ›ciu wzmacniacza za-
w tego typu opracowaniach, po- stosowano prosty filtr dolnoprze-
prosiliÅ›my o pomoc inÅ‚ynierÛw pustowy (R33, C17), ktÛrego za-
firmy Toshiba, dziÍki ktÛrym pro- daniem jest usuniÍcie z sygnaÅ‚u
Parametry wzmacniacza Altare
jekt powstał w niecałe 4 tygodnie. wejściowego składowych o wy-
(wykonanie modelowe):
PrzemyÅ›lany i starannie dopra- Å‚szych czÍstotliwoÅ›ciach. CzÍstot-
moc wyjściowa dla obciążenia 4&!: 450W,
moc wyjściowa dla obciążenia 8&!: 300W, cowany układ elektryczny wzmac- liwośĘ graniczna tego filtru (-3dB)
czułość dla maksymalnej mocy wyjściowej
niacza charakteryzuje siÍ peÅ‚nÄ… wynosi ok. 600kHz. Z kolei ele-
i obciążenia 4&!: 1,27V,
symetrią przesyłania sygnału po- menty C18, R32 i R33 tworzą filtr
czułość dla maksymalnej mocy wyjściowej
czÄ…wszy od wejÅ›cia aÅ‚ po stopieÒ gÛrnoprzepustowy o czÍstotliwoÅ›ci
i obciążenia 8&!: 1,5V
koÒcowy. Pozwala to dośĘ znacz- granicznej ok. 1kHz. Ogranicza on
pasmo przenoszenia 3dB: 18Hz..72kHz,
pasmo przenoszenia 1dB: 27Hz..53kHz,
nie ograniczyĘ wystÍpowanie ja- skÅ‚adowe sygnaÅ‚u o niÅ‚szych
dynamika (S/N): 92dB.
kichkolwiek znieksztaÅ‚ceÒ. czÍstotliwoÅ›ciach. WydajnośĘ
Elektronika Praktyczna 2/2001
10
Altare - wzmacniacz audio dla audiofili
ürÛdÅ‚a prÄ…dowego z tranzystorem
T18 wynosi 2mA.
ObciÄ…Å‚eniem wzmacniacza rÛÅ‚-
nicowego sÄ… tranzystory T14 i T15
w ukÅ‚adzie wspÛlnej bazy, ktÛrych
najpowałniejszym zadaniem jest
dopasowanie impedancji wyjścio-
wej wzmacniacza rÛÅ‚nicowego do
impedancji wejściowej kolejnego
stopnia. Punkt pracy tych tranzys-
torÛw zostaÅ‚ ustalony za pomocÄ…
diody Zenera D5, ktÛra polaryzuje
ich bazy. Tranzystory T10 i T11
speÅ‚niajÄ… rolÍ kolejnego stopnia
wzmacniajÄ…cego, ktÛrego obciÄ…-
Å‚eniem sÄ… stopnie polaryzujÄ…co-
sterujÄ…ce koÒcÛwkÍ mocy (T9, T12
i T13). PomiÍdzy bazy i kolektory
tranzystorÛw T10 i T11 wÅ‚Ä…czono
kondensatory o pojemności zaled-
wie 10pF, ktÛre zapobiegajÄ… wzbu-
dzaniu siÍ wzmacniacza. Konden-
sator C10 wÅ‚Ä…czony rÛwnolegle do
R22 poprawia jakośĘ odpowiedzi
impulsowej wzmacniacza, co ma
szczegÛlne znaczenie dla sygnaÅ‚Ûw
wejściowych o kształcie zbliłonym
do prostokÄ…tnego.
Tranzystor T9 wraz z otaczajÄ…-
cymi go elementami słuły do
poprawnego spolaryzowania stop-
ni koÒcowych w stanie spoczyn-
kowym. Za pomocÄ… potencjometru
P1 wartośĘ prądu spoczynkowego
naleły ustawiĘ na ok. 100mA na
kaÅ‚dÄ… gaÅ‚Ä…ü (komplementarnÄ… parÍ
tranzystorÛw mocy) wzmacniacza.
W przypadku wykonania układu
w wersji przedstawionej na sche-
macie z rys. 1, całkowity prąd
spoczynkowy koÒcÛwki mocy po-
winien wynosiĘ ok. 530mA.
Wyjściowymi elementami
wzmacniacza sÄ…, poÅ‚Ä…czone rÛw-
nolegle, unipolarne tranzystory
mocy T1..8 oraz T19, T20. Połą-
czone rÛwnolegle pary tranzysto-
rÛw mocy skonfigurowano jako
wtÛrniki napiÍciowe o bardzo du-
łej wydajności prądowej (do 20A
w impulsie). Z tego powodu
wzmocnienie napiÍciowe uzyska-
ne w dwÛch wejÅ›ciowych stop-
niach wzmocnienia napiÍciowego
musi byĘ na tyle dułe, łeby
uzyskaĘ odpowiednio dułą amp-
litudÍ napiÍcia na wyjÅ›ciu. WspÛÅ‚-
czynnik wzmocnienia zaleły od
stosunku rezystancji R30/R35
i w prezentowanym przykładzie
wynosi 33V/V. Dla osiÄ…gniÍcia
mocy wyjściowej dla sygnału si-
nusoidalnego ok. 450W na obciÄ…-
Å‚eniu o impedancji 4&! napiÍcie
Rys. 1. Schemat elektryczny wzmacniacza.
Elektronika Praktyczna 2/2001
11
Altare - wzmacniacz audio dla audiofili
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
wejÅ›ciowe musi mieĘ wartośĘ ok. napiÍcia miÍdzy ürÛdÅ‚ami i bram- stopnia wejÅ›ciowego jest stosun-
1,27V. Przy obciÄ…Å‚eniu 8&! i na- kami tranzystorÛw mocy powyÅ‚ej kowo niewielki, poniewaÅ‚ diody
piÍciu wejÅ›ciowym 1,5V moc do- 15V. dziaÅ‚ajÄ… jak jednokierunkowe za-
starczana do obciÄ…Å‚enia dochodzi Wzmacniacz zintegrowano z za- wory przez ktÛre Å‚adunek groma-
do 300W. silaczem, ktÛry skÅ‚ada siÍ z mos- dzi siÍ w kondensatorach C13
W ürÛdÅ‚a tranzystorÛw mocy tka prostowniczego z diodami i C16. PrÄ…d Å‚adowania ograniczajÄ…
wÅ‚Ä…czono rezystory zapobiegajÄ…ce D5..8 oraz filtrÛw tÍtnieÒ z kon- rezystory R17 i R18.
ich uszkodzeniom, ktÛre mogÅ‚yby densatorami C3, C4, C7 i C8.
wystÄ…piĘ w wyniku rÛÅ‚nic w re- W modelowym egzemplarzu za- MontaÅ‚ i uruchomienie
zystancjach kanaÅ‚Ûw wÅ‚Ä…czonych stosowano kondensatory o pojem- Jak wspomniano na poczÄ…tku
tranzystorÛw. Rezystory wÅ‚Ä…czone noÅ›ci 4700µF, ale podczas prÛb artykuÅ‚u, zaprojektowanie pÅ‚ytki
szeregowo z bramkami sterujÄ…cy- okazaÅ‚o siÍ, Å‚e naleÅ‚y zastosowaĘ drukowanej do wzmacniacza nie
mi ograniczajÄ… szybkośĘ Å‚adowa- kondensatory o znacznie wiÍkszej byÅ‚o zadaniem Å‚atwym. SzczegÛl-
nia kondensatora bramkowego, co pojemności sumarycznej, docho- nie duło uwagi wymagało rozpro-
ogranicza nieco pasmo przenosze- dzącej nawet do 30mF na kałdą wadzenie linii masy i zasilają-
nia wzmacniacza, a z drugiej stro- liniÍ zasilajÄ…cÄ…. W liniach zasila- cych. Schemat montaÅ‚owy wzmac-
ny, poprzez ograniczenie stromoś- nia zastosowano zwłoczne bez- niacza przedstawiono na rys. 2.
ci zboczy sygnaÅ‚Ûw sterujÄ…cych, pieczniki topikowe o prÄ…dzie za- MontaÅ‚ wzmacniacza nie jest
w pewnym stopniu zabezpiecza dziaÅ‚ania 10A. Obwody zasilania specjalnie trudny. NaleÅ‚y pamiÍ-
tranzystory. We wzmacniaczu za- stopni wejÅ›ciowych zostaÅ‚y od- taĘ szczegÛlnie o tym, aby tran-
stosowano takÅ‚e proste zabezpie- dzielone od obwodu zasilania koÒ- zystory T10, T11, T12 i T13 wy-
czenie przeciÄ…Å‚eniowe, ktÛre za- cÛwek mocy za pomocÄ… szerego- posaÅ‚yĘ w niewielkie radiatory,
pobiega zbyt silnemu wysterowa- wo włączonych diod D3 i D4. a T9 przymocowaĘ do radiatora,
niu tranzystorÛw mocy. RolÍ ogra- DziÍki zastosowaniu tych elemen- na ktÛrym sÄ… montowane tranzys-
nicznikÛw napiÍcia speÅ‚niajÄ… dio- tÛw wpÅ‚yw spadku napiÍcia za- tory koÒcÛwki mocy. Radiator
dy Zenera D1 i D2, ktÛre nie silajÄ…cego, wynikajÄ…cy z duÅ‚ych tranzystorÛw mocy powinien byĘ
dopuszczajÄ… do wzrostu wartoÅ›ci obciÄ…Å‚eÒ impulsowych, na pracÍ jak najwiÍkszy, zalecana ksztaÅ‚tka
Elektronika Praktyczna 2/2001
12
Altare - wzmacniacz audio dla audiofili
to EA1234X o dÅ‚ugoÅ›ci 300mm zmierzenia napiÍcia zasilajÄ…cego
WYKAZ ELEMENTÓW
i wysokości min. 100mm. wzmacniacz (max. ą85VDC). Na-
Podczas dobierania elementÛw stÍpnie naleÅ‚y wÅ‚Ä…czyĘ go szere- Rezystory
do zestawu jest bardzo waÅ‚ne, gowo w obwÛd zasilania (np. za-
R1, R3, R5, R7, R9, R11, R13, R15,
aby nie obniÅ‚aĘ nominalnej mocy miast ktÛregoÅ› z bezpiecznikÛw).
R36, R37: 0,22&!/5W
rezystorÛw, dla ktÛrych okreÅ›lono Za pomocÄ… potencjometru P1
R2, R4, R6, R8, R10, R12, R14,
jÄ… na schemacie elektrycznym. Ta ustalamy prÄ…d spoczynkowy (bez
R16, R38, R39, R33, R35: 470&!
sama uwaga dotyczy diod Zenera. dołączonego obciąłenia!) wzmac-
R17, R18: 100&!/2W
Do uruchomienia wzmacniacza niacza na ok. 500mA, przy czym
niezbÍdny bÍdzie transformator pomiar naleÅ‚y wykonaĘ dla pew-
R19: 6,8k&!
o mocy ok. 500W i napiÍciach na noÅ›ci w dodatniej i ujemnej gaÅ‚Í-
R20, R25, R27: 2,2k&!
uzwojeniach wtÛrnych 2x60VAC. zi zasilania. Ostatnim etapem
R21: 150&!/2W
Alternatywnym rozwiązaniem mo- weryfikacji poprawności montału
gÄ… byĘ dwa transformatory o mocy bÍdzie sprawdzenie napiÍcia sta- R22: 6,8k&!/1W
po ok. 250..350W z pojedynczymi łego na wyjściu wzmacniacza.
R23, R24: 100&!/1W
uzwojeniami wtÛrnymi o napiÍciu Nie powinno byĘ wiÍksza od
R28: 18k&!
ok. 60VAC. Podczas dobierania Ä…200mV.
R29: 6,8k&!
transformatora naleÅ‚y zwrÛciĘ Podczas wstÍpnych prÛb naj-
R30, R32: 15k&!
uwagÍ, aby maksymalne napiÍcie wiÍcej kÅ‚opotÛw sprawiaÅ‚o (i
(bez obciąłenia) dostarczane do było najkosztowniejsze) wzbu-
R31: 10k&!
koÒcÛwki mocy nie przekraczaÅ‚o dzanie siÍ wzmacniacza, co pro-
R34: 10&!
85VDC. wadziło do niszczenia tranzysto-
R40, R41: 47&!
Drugim przyrzÄ…dem niezbÍd- rÛw mocy. StÄ…d nieco ìnadmia-
nym do uruchomienia wzmac- roweî zabezpieczenia antywzbu- PR1: potencjometr
niacza jest miernik uniwersalny. dzeniowe, w jakie wyposałono montażowy 4,7k&!
Przede wszystkim posłuły on do wzmacniacz.
Kondensatory
C3, C4, C7, C8: 4700µF/100V
C9: 470nF
C10, C20: 220nF
C11, C12: 10pF
C13, C14, C16: 100µF/100V
C15: 22pF
C17: 1nF
C18: 2,2 do 6,8µF
C19: 220µF/25V
C21, C22: 100nF
Półprzewodniki
D1, D2, D5, D6: D.Z. 15V/1,3W
D3, D4: 1N4007
D5..D8: BYW 21
T1..T4, T19: 2SK1530
T5..T8, T20: 2SJ201
T9, T12, T13: BD911
T10, T11: BD912
T14..T18: BC550
Różne
ARK 2/500 3,5mm
ARK2/500
ARK3/500
3 oprawy bezpiecznikowe
przykręcane do obudowy
Transformator TST600/2*55V
Radiator
Gniazdo Canon
Gniazdo duży Jack 6,3mm
Podkładki mikowe
Elektronika Praktyczna 2/2001
13
Altare - wzmacniacz audio dla audiofili
Warianty Przeprowadzone prÛby daÅ‚y dob- uzyskano przy zastosowaniu nie-
Wzmacniacz ma stosunkowo ry efekt, przy czym zalecane jest zbyt wyszukanej struktury układu
prostÄ… budowÍ, ale ze wzglÍdu wykorzystanie przynajmniej trzech elektrycznego. Parametry tranzys-
na zastosowanie dośĘ drogich par tranzystorÛw mocy. Wraz torÛw mocy pozwalajÄ… na uzys-
tranzystorÛw mocy jest kosztow- z ograniczaniem liczby wykorzysty- kanie znacznie wiÍkszej mocy
ny. Nie wszystkim naszym Czy- wanych tranzystorÛw naleÅ‚y zad- wyjÅ›ciowej niÅ‚ w egzemplarzu mo-
telnikom potrzebna bÍdzie tak baĘ o ograniczenie wartoÅ›ci napiÍ- delowym, lecz wymagaÅ‚oby to
duÅ‚a moc wyjÅ›ciowa, w zwiÄ…zku cia wejÅ›ciowego wzmacniacza. Na- przesuniÍcia punktÛw pracy tran-
z czym istnieje moÅ‚liwośĘ wyko- leÅ‚y takÅ‚e zmniejszyĘ wartośĘ prÄ…- zystorÛw w stronÍ gÛrnej, dopusz-
nania nieco prostszego (i taÒsze- du bezpiecznikÛw topikowych. Do czalnej granicy. PoniewaÅ‚ ceny
go) wzmacniacza, ktÛrego moc uproszczonych obliczeÒ moÅ‚na wy- tranzystorÛw mocy sÄ… wysokie,
spadnie do ok. 200W przy ob- korzystaĘ podstawowe wzory: a prawdopodobieÒstwo ich uszko-
ciąłeniu 8&! i 350W przy obcią- - moc wyjściową liczymy ze wzo- dzenia dośĘ dułe, zdecydowaliś-
Å‚eniu 4&!. PrzerÛbka jest bardzo ru: P=U2/R (R - rezystancja my siÍ na zapewnienie im duÅ‚ego
prosta, wystarczy bowiem nie obciÄ…Å‚enia), ìkomfortuî, zwiÍkszajÄ…cego szanse
montowaĘ jednej pary tranzysto- - wzmocnienie napiÍciowe wzmac- ich przeÅ‚ycia podczas ekspery-
rÛw (po jednym z gaÅ‚Ízi dodat- niacza wynosi: kU=R30/R35, mentÛw.
niej i ujemnej) oraz wspÛÅ‚pracu- - wartośĘ napiÍcia wyjÅ›ciowego Piotr Staszewski, AVT
jÄ…cych z nimi rezystorÛw: ürÛd- wynosi: Uwy=Uwe*kU, przy czym [e-mail]
Å‚owego i bramkowego. Po usu- maksymalna amplituda napiÍcia
niÍciu kaÅ‚dej gaÅ‚Ízi wzmocnie- wyjÅ›ciowego wynosiĘ moÅ‚e ok. Wzory pÅ‚ytek drukowanych w for-
nia naleÅ‚y skorygowaĘ prÄ…d spo- 0,65Uzas, dla napiÍcia zasilajÄ…ce- macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
czynkowy wzmacniacza tak, Å‚e- go liczonego od +Uzas do -Uzas. pod adresem: http://www.ep.com.pl/
by kaÅ‚da zainstalowana gaÅ‚Ä…ü ?pdf/luty01.htm oraz na pÅ‚ycie CD-
pobieraÅ‚a ok. 100mA. Do tej Uwagi koÒcowe EP02/2001B w katalogu PCB.
wartości naleły jeszcze dodaĘ Prezentowany wzmacniacz cha-
ok. 25..30mA na zasilanie reszty rakteryzuje siÍ bardzo dobrymi
elektroniki. parametrami akustycznymi, ktÛre
Elektronika Praktyczna 2/2001
14