Ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах

 

Ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах, представленный усилитель может быть транзисторным эквивалентом конструкции на лампах мощностью около 2…4 Вт. Описанный усилитель, выполненный с использованием (все еще относительно легко доступных на интернет-аукционах) германиевых транзисторов AD161/162, может стать первым шагом в ретро-технологиях, не выходя за рамки бюджета. 

Ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах

Конструкция усилителя основана на схемном решении, предложенном ныне несуществующей компанией Telefunken в пятом томе «Informator Radiowo-Warsztatowy», в главе «Усилители низкой частоты» на комплементарных транзисторах». Схема была выбрана из-за ее простоты, легкодоступности компонентов и отсутствия управляющих или акустических трансформаторов, предназначенных для транзисторных схем. Принципиальная схема ​​ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах на рисунке.

Принципиальная схема ​​ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах

Схема ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах немного изменена, чтобы адаптировать элементы к имеющимся в настоящее время, а также привести уровни сигнала в соответствие со стандартами, принятыми в современном аудио оборудовании. Усилитель мощности состоит всего из трех каскадов усиления. Входной сигнал подается на разъем IN, где через конденсатор CE2 поступает на каскад предварительного усиления на транзисторе Q1.

Этот узел напрямую соединен с транзистором Q2 каскада управления, который отвечает за управление дополнительным усилителем мощности на транзисторах Q3, Q4. Выходные транзисторы работают с небольшим током покоя, около 10 мА, что снижает перекрестные искажения (класс AB). Схема регулирования тока покоя состоит из стабилитрона D1 с падением напряжения около 0,7…0,8 В и делителя RV1, R8, TH и эмиттерных резисторов RE1,2.

Потенциометр RV1 отвечает за установку тока покоя выходного каскада, а термистор TH 50 ом (RL2007-32.8-59-D1)— за термокомпенсацию его значения. Это решение практически не встречается в современных усилителях, где компенсация основана на использовании термосвязанных диодов или транзисторов или даже реализована в структуре силовых транзисторов. Следует помнить, что германиевые транзисторы имеют значительно более низкое напряжение Uбэ (около 0,2…0,3 В) по сравнению с кремниевыми транзисторами (0,6…0,7 В), что вынуждает использовать несколько необычные значения компонентов в схеме компенсации. В качестве термистора использовалась модель Amphenol Thermometry RL2007-32.8-59-D1, которую не составит проблем приобрести.

Роль этого элемента нельзя недооценивать, поскольку германиевые транзисторы имеют гораздо более узкий диапазон допустимой рабочей температуры в случае AD161/162 это максимум 90°С, а также сильную зависимость параметров по температуре, по сравнению с кремниевыми транзисторами, которые даже при небольшой мощности всего 4 Вт могут привести к быстрому выходу из строя в случае неправильной компенсации. Транзисторы Q3, Q4 размещены на радиаторах HS1, 2, изготовленных из типового профиля длиной 35 мм.

 

Транзисторы ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах монтируются непосредственно на радиаторе, без изолирующих прокладок, и на тонком слое термопасты для улучшения теплового контакта. Корпуса транзисторов AD161/162 SOT-9 очень похожи на корпуса TO-66 польских кремниевых транзисторов BD254/255 или BD354/355, но они отличаются несколькими размерами, и, к сожалению, невозможно использовать площадки или радиаторы, предназначенные для их напрямую. Для корректной температурной компенсации необходимо разместить термистор ТН между радиаторами и дополнительно изолировать его куском тонкостенной термоусадочной трубки, заполненной термопастой.

Следует помнить, что корпуса транзисторов соединены с коллекторами, поэтому на радиаторе Q3 присутствует потенциал питания, а на Q4 — заземление схемы. Параллельно включенные конденсаторы CE6, 7, 8 обеспечивают разделение постоянной составляющей от громкоговорителя, их номинал выбран из расчета обеспечения передачи низких частот от примерно 40 Гц (в случае громкоговорителя 4 Ом). Для улучшения параметров усилитель оснащен цепью обратной связи. Обращаем внимание, что схема не оснащена защитой от короткого замыкания и перегрузки, поэтому короткое замыкание клемм громкоговорителя может привести к повреждению силовых транзисторов.

Громкоговоритель подключается к разъему OUT, а блок питания подключается к разъему PWR. Усилитель корректно работает в диапазоне питающих напряжений 9…18 В при нагрузке 4 Ом, но рекомендуется немного меньшее напряжение 9…15 В, чтобы не увеличивать потери в выходном каскаде. При нагрузке 8 Ом можно использовать более высокое напряжение питания (15…18 В). Было бы хорошо, если бы напряжение поступало от стабилизированного источника питания, например использовать стабилизаторы LM7815/LM7818. Выходная мощность, в зависимости от условий, находится в диапазоне 2…4 Вт при использовании громкоговорителя 4 Ом или 2…3 Вт при 8 Ом (искажениями ниже 5%).

Для упрощения сборки все компоненты ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах, включая силовые транзисторы Q3 и 4 и их радиаторы, размещены на печатной плате. Расположение элементов показано на рисунке.

Расположение компонентов ​​ретро усилитель мощности на германиевых транзисторах

Схема, собранная из заведомо исправных компонентов, работает сразу после подачи питания, но требует регулировки тока покоя. Первый запуск следует производить с использованием лабораторного источника питания с ограничением тока 100 мА и пониженным напряжением питания до 9 В. Подключаем к выходу усилителя резистор 8 ом/10 Вт, замыкаем вход IN коротким проводом и устанавливаем потенциометр RV1 на минимальный ток покоя (контакты 1-2 закорочены). После включения питания проверяем наличие напряжения, близкого к половине напряжения питания, в точке соединения эмиттерных резисторов RE1, 2.

Затем, переключая вольтметр между эмиттерами силовых транзисторов, устанавливаем ток покоя 10 мА, что соответствует напряжению около 10,2 мВ. Если все работает правильно, подключаем к выходу осциллограф, а к входу — генератор синусоидального тестового сигнала. Увеличивая уровень тестового сигнала, мы должны наблюдать на выходе чистый, неискаженный сигнал, а увеличив напряжение питания до 15…18 В, мы можем измерить выходную мощность. Каждые несколько минут мы наблюдаем за поведением тока покоя, который не должен меняться более чем на 20%. Также проверяем температуру радиаторов транзисторов — она не должна превышать 50°С. Если это не так, корректируем ток потенциометром RV1. Окончательную регулировку тока покоя необходимо производить после стабилизации теплового режима платы, т.е. примерно через 30 минут непрерывной работы.

Примеры форм сигналов, полученных при измерениях усилителя, работающего от напряжения 18 В и нагруженного резистором 8 Ом, представлены на рисунке.

Пример осциллограмм

Оставьте комментарий