Источник питания для предварительных усилителей

Источник питания для предварительных усилителей как известно, что для питания аналоговых аудиосистем, такие, как буферные или пред усилители, требуют высокого качества. Упрощенная схема устройства показана на рисунке.

Источник питания для предварительных усилителей

LM317 и LM337 отвечают за стабилизацию напряжения. Стабилизаторы работают в типовом включении видно из приведенной схемы на выход резистора между OUT и ADJ равный опорному напряжению. Это вызывает ток, протекающему через резистор, подключенный между выводом ADJ и землей. Так работает простая стабилизация выходного напряжения. Конденсаторы, подключенные между выходными линиями стабилизаторов и заземлением, служат для уменьшения внутреннего сопротивления такого источника питания. Однако, как показывает практика, их недостаточно, если потребляемый ток носит импульсный характер. Видна характерная «просадка» напряжения под нагрузкой, которая является результатом ненулевого выходного сопротивления такой схемы. В аудиосистемах строго импульсное энергопотребление встречается редко, но можно столкнуться с аналогичной ситуацией. Решение, заключается в добавлении схемы, которая изменяет потенциал выхода ADJ в противоположность действительному изменению выходного напряжения. Эту роль может играть инвертирующий усилитель с соединением переменного тока на входе и выходе.

В ходе испытаний выяснилось, что наилучшие результаты получены при использовании усилителя с относительно низким усилением, поскольку он обладает широкой частотной характеристикой. Давайте возьмем пример положительного стабилизатора напряжения. Когда потенциал его выходов резко падает, эта информация передается на вход усилителя. Это инвертирует его фазу на 180 и питает вывод ADJ микросхемы LM317. Импульс тока вводится в этот узел, и его потенциал сразу увеличивается. Сдвиг фазы между выводами ADJ и OUT равен нулю, поэтому выходное напряжение также увеличивается. Это типичная отрицательная обратная связь система постоянно отслеживает и предотвращает изменения выходного напряжения. Как будет показано ниже, нежелательных колебаний не возникает, что указывает на стабильность всей системы. На рисунке приведена принципиальная схема источник питания для предварительных усилителей.

принципиальная схема источник питания для предварительных усилителей

Выпрямительный мост был выполнен на диодах Шоттки SR1100. Они имеют меньшее падение напряжения по сравнению с обычными выпрямительными диодами. Они также характеризуются более низким последовательным сопротивлением, что снижает пульсации напряжения на конденсаторах фильтра. Перед мостом, между обмотками трансформатора и землей, две последовательные цепочки RC. Их роль заключается в подавлении радиочастотных помех, которые могут проходить через сетевой трансформатор в схему.

Энергия этих помех теряется в резисторах R1 и R2. Последовательные конденсаторы обрезают низкочастотные составляющие, которые не нужно подавлять. Выходное напряжение определяется резисторами R3, R4 и R8, R9. Предполагая, что опорное напряжение 1,25В, выходное должно быть равно 15В. Однако никаких прецизионных резисторов не используется здесь в качестве более важным для аналоговых цепей, не изменяя напряжение в течение долгого времени, чем его точное значение.

Резисторы, которые подключены между выводами OUT и ADJ, имеют значение 100 ом. Это целесообразно, поскольку некоторые стабилизаторы серии LM317 / LM337 имеют тенденцию возбуждаться или давать большее напряжение, когда это сопротивление выше. Весь источник питания для предварительных усилителей питается от сети, поэтому потребление тока выше на несколько миллиампер не ощущается. Реверсивные усилители выполнены на двойном операционном усилителе типа TL082. Эта микросхема характеризуется высокой скоростью нарастания (13 … 16 В / мс, в зависимости от производителя) и широкой полосой (4 МГц). Кроме того, благодаря входам типа JFET она не требует компенсации входных токов. Сигнал на вход инвертирующего усилителя проходит через высокочастотный RC-фильтр, состоящий из резистора 1к и конденсатора 22мФ.

Внешний вид платы источник питания для предварительных усилителей

Постоянная составляющая составляет 22 мс, а частота среза составляет около 7 Гц. Это вызывает компенсацию в широком частотном диапазоне, включая низкие частоты аудио сигнала. Выход операционного усилителя разделены от постоянной составляющей выходного потенциала ADJ с помощью конденсаторов 22мФ. Добавленный последовательно резистор 33 ом немного ограничивает влияние на выход усилителя. Дело в том, что при очень сильном падении напряжения не происходит внезапного выброса, вызванного слишком высоким увеличением выходного потенциала ADJ. Его значение было выбрано экспериментально.

Конденсаторы C11-C14 уменьшают выходное сопротивление источника питания в широком частотном диапазоне. Их наличие также положительно влияет на стабильную работу микросхем LM317 и LM337. Питание на операционный усилитель берется от стабилизаторов. Чтобы уменьшить влияние тока, потребляемого операционным усилителем, который является импульсным, были использованы дополнительные RC-фильтры. Таким образом, пульсации на выходе не передаются на усилитель, и сам TL082 не вызывает значительных изменений напряжения.

Микросхемы US1 и US3 включают диоды D5 и D6. Во время нормальной работы они защищают от обратного напряжения, подаваемым на стабилизаторы. Их роль заключается в том, чтобы обходить эти микросхемы, когда вход замкнут накоротко (например, во время выхода из строя выпрямительного диода). Выходные конденсаторы затем разряжаются через эти диоды, и между клеммами IN и OUT не возникает значительного обратного напряжения. Такое событие маловероятно, но, если это произойдет, стабилизатора будут защищены. Сам источник питания для предварительных усилителей собран на печатной плате размером 100 × 46 мм, вид сборки которой показана на рисунке.

Печатная плата1

Печатная плата источник питания для предварительных усилителей

На расстоянии 4 мм от углов платы в корпусе имеются отверстия диаметром 3,2 мм для крепления платы. При сборке рекомендую использовать разъем для интегральной микросхемы US2. Если схема блока питания собрана надлежащим образом, дополнительные настройки не требуется. Возможно падение мощности в стабилизаторах, может быть большой, что это приведет к перегреву полупроводниковой структуры внутри их, то следует использовать радиаторы.

Вторичная обмотка трансформатора или выпрямленное напряжение подключено к клеммам разъема J1. Независимо его значение должно быть таким, чтобы на конденсаторах фильтра не было напряжения выше 35В. Для проверки работы такого источника питания на практике его выход связан с импульсной нагрузкой. Схема этой тестовой схемы показана на рисунке.

тестовая схема

На затвор транзистора MOS-FET подавался прямоугольные импульсы с низким заполнением и быстрым наклоном для получения наибольшей амплитуды пульсаций. Сначала было проверено поведение выхода блока питания без какой-либо дополнительной цепи в контуре обратной связи. Для этого операционный усилитель был снят с панели. Результаты видны на осциллограмме на рисунке.

Помехи имеют амплитуду 100 мВ. После установки микросхемы US2 в панель ситуация резко улучшилась все это видно на рисунке. Пульсации настолько уменьшились, что они были замаскированы шумом, записанным осциллографом.

Пульсация напряжениея

Результат виден что с операционным усилителем все очень достойно.

 

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий