amplificador de 60 w em 8 ohms

15-10-2011 15:47

Introdução

Este amplificador não tem a pretensão de ser "estado da arte", e de fato o projeto básico está agora mais de 20 anos de idade. É um amplificador simples de construir, utiliza peças comumente disponível e é estável e confiável. O projeto apresentou uma ligeira modificação de um amplificador que eu originalmente concebido há muitos anos, dos quais centenas foram construídos. A maioria foram operados como PA pequenos ou amplificadores de instrumentos, mas muitos também encontraram seu caminho para a casa de oi-fi sistemas. O amplificador é capaz de conduzir 4 Ohms, mas ele está começando a empurrar os limites dos transistores, no entanto, mesmo quando utilizado em 4 Ohms, falhas muito poucos foram encontrados.

O Circuito

Note que não há saída de proteção de curto-circuito, assim que se leva altifalante estão em curto, enquanto o amplificador está a funcionar (com sinal), há um risco muito real dos transistores sendo destruído. Uma vez que este amplificador foi construído comercialmente, a poupança valiam o risco - a maioria destes ampères foram instalados na caixa de alto-falante, de modo curto-circuito não era provável (a não ser a bobina de voz alto-falante em curto como aconteceu algumas vezes). Por causa do custo dos dispositivos utilizados (mínimo), é um amp barato para consertar mesmo se você conseguir fazê-lo explodir.

60 Amplificador Watt 
Figura 1 - 60W Amplificador Diagrama de Circuito Original (Não usar este circuito!)

Especificações básicas do amplificador são os seguintes ...

  • Sensibilidade de entrada de saída de 60 W - pouco menos de 1V (1V dá 66W)
  • Ganho - 27dB
  • Resposta de freqüência (-3dB) - 10Hz a 23kHz @ 1W
  • Distorção harmônica a 1kHz - 0,05% (máxima típica)
  • Ganho de malha aberta - 125dB (sem carga), 80dB (8 Ohm carga)
  • Impedância de entrada - 22k Ohm
  • DC Offset - Menos de 100mV (<20 mV típico **)
  • Ruído - <2mV na saída (-80dB ref 50W não ponderada)

As alterações feitas a partir do projeto original são ...

  • Reduziu o valor da Classe-A base de resistor de 560 Ohm **
  • Aumentou o valor do capacitor de bootstrap para 100uF
  • Reduzida tampas de estabilização para 100pF (que costumava ser 220pF)
  • Adicionado o indutor de saída e resistor de amortecimento 

** É possível que com alguns transistores, o valor de 560 Ohms pode não estar correto. Se este for encontrado, pode ser necessário "ajustar" este resistor para obter DC mínimo offset. Se você realmente quiser, você poderia até usar um trimpot (2k), e ajustar este para DC mínimo offset. Melhor esperar até que a temperatura se estabilizou em primeiro lugar, mas não vai mudar muito de qualquer maneira.

Para além destas alterações, o amplificador é praticamente original, e com uma fonte de + /-35V (tensão de carga), como mostrado, irá fornecer 70W em 8 Ohms completamente feliz. Na sua vida, muitos dos mods acima foram feitas de qualquer maneira, já que eu nunca poderia encontrar o diagrama do circuito, quando eu precisava dela, tantas vezes fez isso, como eu fui junto! É um testemunho justo para o amplificador que todos os tipos de resistor e capacitor substituições podem ser feitas, e ainda funciona bem.

Os números de ruído e distorção são um pouco pessimista - não há distorção tão pouco na 1V (ou 20V para essa matéria) que o meu conjunto de distorções tem grande dificuldade em obter uma medição legível. A saída do osciloscópio indica que a maioria do que eu vejo é o ruído - mesmo integrando a saída (meu alcance 'pode fazer isso) para eliminar o ruído revela muito pouco em tudo.

Atualização de 07 de dezembro

Eu tive um comentário construtores poucos na corrente quiescente, que é um pouco maior do que esperavam. Na verdade, meu amplificador de teste (foto abaixo) corre (RAN) com um repouso de cerca de 350mA. Isto requer um dissipador de calor bastante pesadas para mantê-lo fresco, mas o meu é bom, desde que ele não está mentindo sobre a bancada. Com pouco ou nenhum fluxo de ar, torna-se quente.

Eu tenho realizado algumas experiências mais, e tem alguns valores para você. O amplificador destina-se a usar resistores de emissor 0,22 Ohm na fase de saída. Com estes, Iq (corrente quiescente) é de cerca de 350mA em + oferta /-35V.

Aumentando a resistência de emissor reduzirá Iq, e com 0,5 resistores Ohm cai para cerca de 150mA. Embora esta reduz a potência de saída por uma quantidade muito pequena, a redução vale a pena do ponto de vista térmico. Características medidas de distorção e outros mantêm-se inalterados. Um pequeno aumento na impedância de saída pode ocorrer, mas eu não fiz teste para isso, e será muito menos do que o de alto-falante leva de qualquer maneira.

Eu também incluiu um servo do preconceito, usando uma panela e transistor. Isso não foi montado no dissipador de calor, já que isso causaria um coeficiente negativo instantâneas térmica - como o amplificador fica mais quente, Iq cairá, potencialmente tão longe que a distorção de crossover irá ocorrer. Esta não é uma coisa boa, e eu não recomendo. O servo do preconceito que eu usei foi feita por conveniência - Eu tive um trimpot de 20k à mão (bem, na verdade, um saco cheio), eo transistor é um BC549 padrão. Eu sei que não é elegante, e os valores não são trabalhados de forma adequada, e ... e, ... etc, mas funciona.

Então testei o amplificador com Iq de zero mA (crossover distorção foi muito evidente) até o novo máximo de 150mA - Deixei a 0,5 Ohm resistores no circuito. O circuito para o servo do preconceito (na verdade ampères o todo, com alguns dos outros mods que eu mencionei em outro lugar) é mostrado na Figura 1a - note que eu deixei os diodos no circuito como uma prova de falhas, desde o servo usei vai circuito aberto se o limpador de vaso se desligar (eu sugiro fortemente que você faça o mesmo). Na prática, isso funciona muito bem, e eu posso definir tendência atual a qualquer coisa que eu gosto.

Figura 1a 
Figura 1a - Versão modificada do Amp Potência de 60W

Alterações da Figura 1

  • Zener removido, 2k2 e 4k7 resistores alterado para 12k único
  • Indutor removido e resistor de derivação a partir da saída
  • Transistor servo acrescentou preconceito e pot
  • Aumento resistores de emissor ,22-0,5 Ohms

No geral, correntes efeito dessas mudanças quiescentes e simplificar o circuito um pouco. Não há mudanças perceptíveis a partir do desempenho original. As variações eu era capaz de crônica são as seguintes:

Achei que a distorção de crossover é muito baixa, com apenas alguns mA, e todos, mas desaparece em cerca de 40mA, deixando um pouco visível "glitch" no canal do osciloscópio monitorando a saída do medidor de distorção. (Eu sempre uso um canal para o sinal de saída, e os outros é muito bonito permanentemente ligado ao conjunto de distorção de medição.) Aumentos adicionais na Iq fez muito pouca diferença, mas no geral eu achei que a cerca de 100 mA, o amplificador mais feliz parece (ou talvez isso fosse me - mais feliz aparente, que é).

Variações na tensão de alimentação terá um efeito sobre Iq também. Eu realmente não tinha considerado esta muito (eu nunca tive um desses auto-destruição amps, e normalmente não se incomodam mesmo a medição da corrente de repouso). A variação é causada porque o Classe-A atual driver não é derivado de uma verdadeira fonte atual, mas é um circuito de bootstrap simples. Como a corrente deve mudar com a tensão, assim deve a tensão sobre os diodos (ou servo do preconceito). Em cerca de 25 graus C, I set Iq a 20mA com uma tensão de alimentação de + /-35V ....

Tensão de alimentação   De corrente de repouso
+ / -35 V   20mA
+ / -40 V   53mA
+ / -45 V   78mA

Corrente de polarização também muda com a temperatura, assim como o amplificador esquenta, Iq aumentará. Isto não é sério, e só vai causar dor, se o dissipador de calor é muito pequena. Dor, tais seguirá qualquer maneira, neste caso, independentemente de a corrente de polarização é estável ou não.

Nota: Uma das coisas que você vai ler sobre várias páginas da web, é que as medições de distorção são inválidos, uma vez que eles não costumam levar em conta a própria natureza "espetado" de distorção de crossover, e simplesmente média, de modo que parece (no papel) muito melhor do que parece. Esta atividade denunciando é mais comum entre os entusiastas da Classe-A. Não posso falar pelos outros, mas quando eu medir a distorção eu olhar para o sinal residual do meu metro em um osciloscópio. Não há picos de distorção evidente neste projeto - a distorção é uma forma de onda suave com nenhuma parte do sinal capaz de ser mal interpretada por humanos ou instrumento.

Construção

Não me proponho a fornecer detalhes de construção para esta versão do amplificador. Se você quiser construí-lo, ver P3A , que inclui PCB e novas melhorias no circuito. Layout não é especialmente crítico, e de fato se os componentes são dispostos em uma placa muito mais como eles são vistos no diagrama, você não deverá ter problemas. 3 fusíveis Amp devem ser instalados em cada trilho de abastecimento - não irá impedir transistores de saída de falhar com uma vantagem de alto-falante em curto, mas eles vão evitar novos danos (fusão de fiação, transformador de queimar, PCB pegando fogo, etc).

Capacitores 100uF 50V desvio deve ser instalada na placa, o mais próximo possível aos circuitos driver. Estes podem, opcionalmente, ser contornado utilizando tampas de poliéster 100nF. Como uma indicação da estabilidade deste amp, eu usei-o com uma fonte de alimentação metros leva sem tampas on-board contornar tudo . De energia é reduzido por causa das correntes de pico instantânea causando queda de tensão nos cabos, mas o amplificador permanece completamente estável. (Não faça isso, porque embora o amplificador irá funcionar bem, muito poder é perdido nas derivações).

O capacitor de entrada deve ser um tipo de poliéster. Se um eletrolítico é para ser usado, o pólo positivo vai para o amplificador (há cerca de 230 mV sobre as bases da longa transistores par tailed).

Quando a fiação, garantir que a conexão de feedback é retirado do terminal de saída de alto-falante, imediatamente antes do indutor. Qualquer pista que está a levar a meia-onda de áudio de um ou os resistores outro transistor de energia fará com que a distorção da qualidade feedback do sinal de som, degradante.

A foto mostra um dos ampères meu teste (construído em uma PCB eu projetei mais de 15 anos atrás para uma versão bridge / stereo - esses são os que foram feitos centenas de). Este é o amplificador todos os testes foram realizados, e note-se que não há indutor de saída.

amplificador de potência 
O Amp completa (My Unit Test)

Fonte de Alimentação

A fonte de alimentação adequada é apresentada nas páginas do projeto. Isso também irá ser bastante adequado a qualquer amplificador de potência de outras especificações similares (como o "New Improved" versão deste, P3A).

Componentes passivos

  • Os valores de resistor não são muito críticos, mas se 1/2W resistores de filme de metal são usados ​​por toda parte, isso irá ajudar a reduzir o ruído.
  • De 0,5 Ohm resistências precisam ser tipos wirewound 5W.
  • Sugiro que você não usa um indutor na saída. Se você optar por fazê-lo, o vento de cerca de 20 voltas de um milímetro de diâmetro de fio de cobre esmaltado em um diâmetro de 20 milímetros ex. Isto deve ser ferida plana - se de uma bobina em camadas é utilizada, reduzir o número de voltas para cerca de 12. Você pode optar por deixar o indutor do circuito por completo - não foram utilizados, quando estes amplificadores estavam em produção. 
  • Se você instalar uma bobina, use um resistor 1-4,7 wirewound Ohm para o resistor indutor de amortecimento - 5W deve ser fino.

Transistores

  • Entrada (par cauda longa) - BC559 ou similar (baixo ruído, PNP, tensão nominal 40V coletor-emissor)
  • Servo preconceito - BC549 ou equivalente
  • Classe-A driver - BD139 ou MJE340
  • Drivers - NPN - BD139 ou MJE340
  • Drivers - PNP - BD140 ou MJE350
  • Power - NPN - MJE3055, TIP3055 ou 2N3055 (TO-3)
  • Power - PNP - MJE2955, TIP2955 ou MJ2955 (TO-3)
  • Diodos de polarização - 1N4001 como mostrado ( não use diodos de sinal, a sua queda de tensão é muito alta, o que aumentará corrente quiescente para um valor inaceitavelmente alto. )

Apenas os transistores de saída deve ser em um dissipador de calor, que deveria ter uma classificação térmica não superior a 0,5 graus Celsius por Watt para casa "normal" de escuta, ou metade do que se o amp vai ser empurrado rígido (PA ou amplificador de instrumento, por exemplo). Se você realmente quiser, uma pequena "bandeira" heatsink tipo pode ser usado para os motoristas, mas isso não é necessário. A Classe-A motorista dissipa apenas cerca de 1 / 4 Watt, enquanto os drivers de poder variar. Eu nunca usei um dissipador de calor em qualquer um deles.

O TIP2955/3055 têm uma menor resistência térmica do que os tipos MJE, e são preferidas por este motivo. Outros transistores de potência pode ser substituído, mas é até você para determinar a sua adequação. Apontar para dispositivos com uma alta fT (frequência de transição ganho), resistência térmica baixa, e potências bom. Eu estou usando dispositivos 200W TO-3 caso em meu sistema biamp própria.

 
Figura 2 - Transistores de saída em paralelo

Se desejar, transistores de saída adicionais podem ser ligados em paralelo para fornecer um melhor ganho em corrente alta (reduzindo "droop ganho"), e maior capacidade de corrente de saída. Isso também irá proporcionar menor transistor temperaturas operacionais morrer, por causa da duplicação efectiva de caso a área de contato do dissipador de calor. A Figura 2 mostra o arranjo (apenas um lado, o outro é uma imagem de espelho).

Observe que, se os transistores estão em paralelo, os resistores de emissor deve ser utilizado como mostrado para forçar a partilha atual. Se estes são ignorados, um transistor irá fornecer a maior parte do atual, enquanto o outro não faz nada ou pouco. Você pode então se iluda com uma falsa sensação de segurança até que os golpes estágio de saída para cima.

NOTA: Apesar de o silicone pads agora disponíveis são uma alternativa menos confuso para mica ou Kapton arruelas e pasta térmica, eu ainda tenho minhas reservas sobre eles. Se transistores deve ser substituído, substitua as anilhas também, ou a resistência térmica tende a ser muito alto se os antigos são reutilizados.

Ligando

Se você não tem uma dupla de saída da fonte de alimentação de bancada - Antes de poder é aplicada pela primeira vez, temporariamente instalar 22 Ohm 5 W wirewound "segurança" resistores no lugar dos fusíveis. Não ligue a carga a esta hora! Quando a energia é aplicada, verifique se a tensão DC na saída é menor que 1V, e medir cada trilho de abastecimento. Eles vão ser diferentes, por causa da resistência de alimentação do diodo zener, mas ambos não deve ser menor do que cerca de 20V. Se muito diferente do acima, verifique todos os transistores para aquecimento - se algum dispositivo está quente, desligue o poder imediatamente, então corrigir o erro.

Se você tem uma fonte de bancada adequada - Este é muito mais fácil! Lentamente avanço a voltagem até que você tenha cerca de + / - 20V, observando a oferta actual. Se a corrente de repente começa a subir rapidamente, e voltagem pára de aumentar, então algo está errado, caso contrário, continue com os testes. (Nota:.. Como a tensão de alimentação é aumentada, a tensão de saída irá aumentar - até cerca de 6V, então rapidamente gota para perto 0V Isso é normal)

Uma vez que tudo parece estar bem, conecte um orador carregar e fonte de sinal (ainda com os resistores de segurança instalado) e verifique se os ruídos apropriados (como música ou tom) questão por diante - mantenha o volume baixo, ou o amp distorcer mal com as resistências ainda lá se você tentar obter muito poder fora dele.

Se o amp tem passado estes testes, remover os resistores de segurança e re-instalar os fusíveis. Desconectar a carga alto-falante, e vire o amplificador novamente. Verifique se a tensão DC no terminal do orador não exceda 100mV, e realizar outra "teste de calor" em todos os transistores e resistores. Desligar a energia, e re-conectar alto-falante e fonte de música.

Este amplificador é bastante bem comportado para ligar, e que emitam (na pior das hipóteses) o menor clique em como a energia é aplicada.Quando a energia é removida, após cerca de 5 segundos ou assim, não será normalmente um baque baixo nível - isto não é perigoso para alto-falantes, a não ser usado em tri-amp e diretamente ligado ao tweeters - NÃO FAÇA ISSO - não com qualquer amplificador . Use sempre um capacitor em série com tweeters 

Se você tem essa escuta, muito feliz.

fonte:sound.westhost

 

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