Усилитель Дорофеева 2019 (120вт).

• Цена: 1700 р. без доставки ($25 на момент покупки)

В этом российском наборе нам предлагают собрать стерео усилитель мощности низкой частоты (звуковой усилитель) с маленьким током покоя в 8-10мА (почти В класс) со всевозможными защитами (от постоянного напряжения и короткого замыкания на выходе УНЧ, защита БП), импульсным блоком питания (не нужен дорогой тяжелый трансформатор), плавным включением усилителя. Два канала усилителя, блок питания и схема защиты расположены на одной плате — нет лишних проводов. Есть ли альтернатива китайским радиоконструкторам? Тогда читаем этот обзор.УПАКОВКА Коробку с конструктором доставила Почта России за 5 дней. Упакована коробочка отлично.

В комплекте не только резисторы, конденсаторы, транзисторы, ОУ и прочее, но и ферритовые кольца, отрезки провода для трансформаторов и дросселей, радиаторы под выпрямительные диоды и мощные полевые транзисторы, регулятор громкости. Полный комплект? Узнаем в процессе сборки. Качество печатной платы — отличное. Точно не хуже китайских китов. Для меня было сюрпризом установка на плату резисторов и мелких конденсаторов. Я проверил тестером все номиналы — почти как и должно быть. Все детали, которые вставлены в плату, соответствуют номиналам. Кроме нескольких шунтирующих конденсаторов: вместо 0.47 мкФ установили 0.1 мкФ — непринципиально. Так же резисторы в затворах мощных полевых транзисторов БП немного другого номинала. На схеме обозначены со звездочкой. Возможно для транзисторов из комплекта нужно как раз такие номиналы. Узнаем в момент сборки. Комплектацию деталями более подробно рассмотрим в процессе сборки конструктора.ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ. СХЕМОТЕХНИКА Характеристики 4-х омной версии. — выходная мощность 112Вт (4ом)/ 66Вт (8ом) при КНИ 1%; — КНИ 0,005-0,008% ( 80Вт 1кГц ); — коэфф. демпфирования более 500; — короткий звуковой тракт, отсутствие каких либо фильтров. — диапазон воспроизводимых частот 10Гц-35кГц, неравномерность в звуковом диапазоне частот +-0.2dB. — защита от короткого замыкания, от перегрузки, от постоянного напряжения на выходе; — питание от сети 220в, потребление до 3А. Для 8-омной версии, если есть желание, можно увеличить мощность — поднять напряжение питания (намотать больше витков вторичной обмотки силового трансформатора). Схема: За основу взята популярная схема усилителя Дорофеева из журнал «Радио» март 1991 год. Добавлен предварительный усилитель (первый ОУ), УНЧ для улучшения характеристик переведен в класс АВ с маленьким током покоя 8-10мА (по Douglas Self все равно остается классом В). Добавлен импульсный блок питания и блок защиты. На сайте http://darkamp.ru/ есть подробная инструкция по сборке УНЧ. Есть версия аналогичного УНЧ автомобильный вариант. Отдельно — импульсный блок питания. Можно приобрести корпус для этого усилителя, печатные платы, спаянные платы, собранные УНЧ, конструкторы, радиаторы. Можно скачать печатные платы разных вариантов в формате sprint layout для самостоятельного изготовления ЛУТ-ом. Другие ресурсы по этому усилителю: 1. Дорофеев М. «Режим В в усилителях ЗЧ» Журнал Радио Март 1991 год стр.53. 2. http://darkamp.ru/ 3. Форум на паяльнике 4. Группа ВКонтакте 5. Тема на ПАЯЛЬНИКЕ о БПСБОРКА Первым делом распаял уставленные на плату резисторы и конденсаторы. Впаиваем четыре толстые перемычки в шинах питания. Для надежности. По шинам питания будут протекать достаточно мощные токи, поэтому усиливаем металлизацию отверстий.1. Импульсный блок питания (БП)1.1 Фильтр помех и выпрямители Первый этап сборки БП — собираем фильтр от помех питания 220 В, выпрямитель основного напряжения питания и бестрансформаторный блок питания микросхемы-генератора импульсов. Установим на плату необходимые детали. Конденсаторы 1 мкФ 400 В (3 шт) в комплект положить забыли. Приобрёл в магазине вместе с панельками под ОУ в УНЧ. Конденсаторы фильтра после диодный моста (на схеме C6 и С13). Емкость соответствует. Измерение ESR на фото: 330 мкФ 400 В: 1000 мкФ 25 В: Дроссель синфазный (на схеме Tr1) можно намотать самому (кольцо в комплекте). Или использовать готовый дроссель (на 3А или больше) от неисправного БП. Взял от китайского набора для сборки сетевого фильтра. Итог: Включаем питание 220 В. На всякий случай, включал первый раз через лампочку (лампа накаливания в 220 В 100 Ватт включена последовательно с платой в сеть 220 В как ограничитель тока) и в очках для защиты глаз (вдруг конденсаторы взорвутся). ОСТОРОЖНО, ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. Проверяем постоянное напряжение после двух выпрямителей. 15 В на стабилитроне для питания микросхемы формирования импульсов. На плате указано 13 В, но видимо установлен стабилитрон на 15 В. Это не принципиально для микросхемы SG 3525 — напряжение питания ИМС от 8 до 35 В: Я перепаял стабилитрон на точно 13В 1N4743A. Получилось 13.5 В. На большом конденсаторе 324 В: Отключаем питание 220 В. Обязательно разряжаем большой конденсатор. На нем заряд в 320 В. Берём резистор в 1 Ватт 330 кОм (такой под руку попался) и подключаем параллельно конденсатору. Я брал резистор за корпус плоскогубцами с изолированными ручками. Измеряемых напряжение на конденсаторе. Пока не упадет до 0. Для дальнейшей безопасной сборки и отладки импульсного БП нам понадобиться трансформатор 220 В на 12 В. Подключим схему через этот трансформатор (12 В переменного напряжения вместо 220 В). Временно выводы конденсатора С8 соединим перемычкой. Потом при включении в 220 В эту перемычку нужно обязательно убрать! 1.2 Сборка формирователя импульсов на ИМС SG 3525. Необходимые делали: Устанавливаем. Вместо конденсатора 47 мкФ положили 100 мкФ. На схеме С10 обозначен как 100 мкФ, а на плате — 47 мкФ. Частота импульсов в этом БП 46-47кГц. Подключаем питание (12 В переменного) и смотрим осциллографом импульсы на выходах 11 и 14 микросхемы SG 3525. Похоже на прямоугольники:1.3 Сборка формирователя импульсов на полевых транзисторах. Силовой трансформатор. Выпрямитель с фильтром Для изготовления трансформаторов и дросселей читаем подробную инструкцию на сайте в двух разделах — об «УНЧ для дома» и «импульсный БП» для питания усилителей. Сначала намотал дроссели — 25 витков проводом 0.6 мм на колечках с прорезью. Устанавливаем на плату. Изготовляем силовой трансформатор. Мотаем на самом большом кольце. Предварительно изолируем кольцо лейкопластырем или изолентой, которая выдерживает высокие температуры (прозрачная-желтая такая). Первичка — 50 витков проводом 0.6. Затем слой изоляции лейкопластырем или изолентой. Вторичная обмотка. Мотаем сразу вместе 4 вторичные обмотки — 12 витков проводом 0.6 мм. При установке трансформатора нужно соблюдать фазирование вторичных обмоток. Сторона, откуда начинали мотать 4 обмотки, на схеме обозначена точкой. Впаял сначала с этой стороны (4 провода). Потом прозвоном тестером «нашёл» нужные концы вторичных обморок и запаял их. Трансформатор гальванической развязки (ТГР) нужен, чтобы гальванически развязать микросхему контроллера и силовые полевые транзисторы формирования импульсов. ТГР мотается на такое же кольцо, как и дроссели. Тут изоляция не нужна. Изоляция — зелёная краска на кольце. Мотаем сразу вторичные и первичную обмотку проводом 0.3 мм. В три провода сразу. Намотав 35 витков, отводим вторичные обмотки. Первичная обмотка доматывается до 45 витков (т. е. намотать ещё 10 витков). При установке очень важно соблюдать фазировку этого трансформатора. Иначе есть риск получить короткое замыкание на силовых транзисторах. Как и у силового трансформатора, сначала запаял обмотки с точкой. Потом прозвоном нашёл и впаял вторые концы. Дальше устанавливаем силовые транзисторы формирования импульсов и обвязку вокруг. С одной стороны радиатора закрепил провлоку-фиксатор. Сначала устанавливаем транзисторы, потом размечаем отверстия под крепление на радиаторе. Сверлим отверстия. Транзисторы нужно установить на радиатор через изоляторы (использовал керамические пластинки) и термопасту. Винты, втулки и изоляторы докупал отдельно. В наборе их не было. Тестером прозваниваем отсутствии электрического контакта между радиатором и корпусом транзистора. Устанавливаем на радиаторы выпрямительные диоды. Они у меня в пластиковом корпусе. Поэтому дополнительной изоляции от радиатора не нужна. Посадил на термопасту, прикрутил к радиатору и установил на плату. Установил два конденсатора фильтра (С24/С25) по 1000 мкФ после выпрямительных диодов (по одному на шину). Фото смазанное получилось. 1000 мкФ там. Остальные конденсаторы — после тестов блока питания. Пробуем включить от трансформатора 12 В с перемычкой на конденсаторе С8. На одной из вторичных обмоток ТГР: На первичной обмотке силового трансформатора: На шинах питания УНЧ на конденсатора фильтра С24/С25 должно быть 1-2 В — тогда скорее всего все хорошо (у меня было 1.5 В). Проверим импульсы на первичной обмотке силового трансформатора. Если все ок, тогда можно убрать перемычку на конденсатор C8, убрать трансформатор на 12 В и попробовать включить БП в сеть 220 В. ОСТОРОЖНО ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Перёд любыми манипуляциями со схемой, отключать питание и проверьте вольтметром разрядился конденсатор С6. Только потом «лезьте в схему» с паяльником. Для разрядки конденсатора С6 я подпаял параллельно выводам конденсатора два резистора 680 кОм 0.5 Ватт. Если ничего не взорвалось, проверяем напряжение на выходных шинах — должно быть около 35 В. Если что-то не так, проверяем схему. Для отладки, опять подключаем трансформатор на 12 В и устанавливать перемычку на конденсатор С8. Отлаживаем схему. Впаиваем оставшиеся конденсаторы фильтра.1.4 Измерения импульсного БП К сожалению, имеется в наличие электронная нагрузка на 150 Ватт. Два плеча по 35В дает 70В. Максимально удалось протестировать БП на пульсации под нагрузкой в 2А 70 В. Без нагрузки: 1А: 2А: Температура через полчаса под нагрузкой в 2А. Ничего не свистит, не греется слишком сильно:1.5 Сборка защит Проверяем отсутствие напряжения на конденсаторе С6. Впаиваем транзисторы защит и остальные детали которые не установлены. Подстроечные резисторы R37 устанавливаем в среднее положение. Они у меня были в 50 Ом. Соответственно должно быть около 25 Ом между среднем выводом и крайними. Для проверки работы защиты от постоянного напряжения на выходе УНЧ, включаем плату в 220 В. Берем батарею типа «крона» и подключаем между R38 и общему проводу. Сработала ли защита? Через некоторое время смотрим напряжение на шинах питания — должно начать падать до 0. Срабатыванием защиты мы отключили генерацию прямоугольных импульсов на микросхеме SG3225. Осталось остаточное напряжение на банках конденсаторов. Когда установим остальные детали, напряжение будет падать быстрее. В случае аварийной ситуации оно упадет мгновенно (скорее всего). 2 Сборка УНЧ Впаиваем еще неустановленные детали УНЧ. Пленочные конденсаторы из комплекта конструктора 1 мкФ большого размера и не помещаются в отверстия на входе УНЧ. Заменил их на WIMA MKP 4 2.2 мкФ 50 В. Установил разъемы для подключения динамиков. Изначально в плате были только отверстия под провод. Так неудобно. С разъемами лучше. Впаял разъемы. Транзисторы драйверов и выходные транзисторы: Операционный усилитель NE5532 из комплекта: Радиатор использовал ABM-043.02, 135х46 длина 50мм (ТП-032,AB0095) за 310 руб (остался из предыдущего проекта). Площадь (135*2+14*40*2)*46=63940 мм^2: Выходные транзисторы TIP35 (корпус TO-247) по сравнению с транзистором в корпусе TO-264. Транзисторы в большом корпусе TO-264 можно установить на плату по размеру выводов. Отверстия в радиаторах просверлил так, чтобы можно было установить и в корпусах TO-247 и TO-264. В дальнейшем, возможно, заменю на пару 2SC5200 + 2SA1943 (если оригинальные найду): Разумеется, выходные транзисторы устанавливаются на радиатор через изолирующие прокладки. Я на керамические установил + термопаста. Переменный резистор-регулятор громкости на входе 10 кОм. Вот так в итоге получилось:Тестирование УНЧ Как нагрузку для тестирования использовал резисторы 8 Ом 100 Ватт. Подключил их в выходу усилителя. Вход усилителя подключил на землю. Правильно собранный усилитель в настройках не нуждается. Начинает работать сразу. Первое включение делал через лампочку 100 Ватт 220 В, последовательно с питанием 220 В УНЧ. Лампочка мигнула и погасла. Все ок. Проверил напряжение на шинах питания усилителя. Замерил постоянное напряжение на выходе. Достаточно высокое получилось: Тестовый стенд: Выключил усилитель, подключил на вход генератор сигналов и подключил УНЧ на прямую. На входе УНЧ синус 1 кГц 1.3 В: На выходе УНЧ получаем: Если увеличивать входное напряжение — то УНЧ уходит в клипинг. Усилитель усиливает сигнал в 55,2/1,3=42,46 раз. Рассчитаем мощность:Pmax=(55,2/2)*(55,2/2)/8=95,22 ВаттРсред=Pmax/2=47,61 Ватт Попробовал подать прямоугольник 1 кГц на грани клипинга: Чистый прямоугольник. Но через некоторое время задымились резисторы в базах выходных транзисторов: Заменил на 1 Ватт-ные Ом. Тоже начали дымиться, но продержались чуть дольше. Понятно, что экстремальный режим, но все равно как-то непривычно. Сделаем измерения в программе RMAA. Мощность вот такая была — 93.8 Ватт. 8 Ом нагрузка. При большем усилении появляется линейка искажений. Результат:Подробнее, кому интересно Сделал измерения и на маленькой мощности. 0,2 Ватта. 8 Ом нагрузка:Подробнее, кому интересноВыводы Хорошие показатели УНЧ. Как видно из замеров, импульсный блок питания заметно не влияет на усилитель по показаниям приборов. Средненькие показатели по взаимопроникновению каналов. Возможно из-за того, что схема не «двойное моно» или где-то есть косячек при подключении.ПРОСЛУШИВАНИЕ При включении усилителя слышен звук в колонках. Не щелчок, а именно звук. При выключении секунд через 9 слышен писк (от разряжаюшихся конденсаторов фильтра в БП). Оба этих недостатка можно устранить, установив дополнительную релейную защиту с задержкой и запитать её от отдельного трансформатора. Посторонних шумов, фона и проч. при отсутвии сигнала усилителя нет. Наличие импульсного питания никак себя не выдаёт. Звук УНЧ понравился. Достаточно жёсткий. С «мягкой» акустикой хорошо споётся. Послушал немного, заменил операционники на OPA2134. Приятнее играть стало. По качеству сопоставим с УНЧ MX50 SE mysku.ru/blog/ebay/58320.html только звук более жёсткий. JLH1969, Quad405, Pioneer A777, клон Naim NAP 250 играют поинтересней. ВЫВОДЫ Плюсы 1. Хорошая проверенная годами схема в основе конструкции (УНЧ Дорофеева ), простая в сборке и не требует отладки. Качественный звук. 2. Цена набора, учитывая отсутвии необходимости приобретать дорогой трансформатор. 3. Высокое качество плат и комплектующих. 4. На сайте УНЧ представлен в разных вариантах — от файлов для ЛУТ до готового усилителя. Несколько различных вариантов (УНЧ без БП, отдельно импульсный БП, автомобильный и домашний варианты). Вариант конструктора — промежуточный. 5. Интересный процесс сборки: импульсный БП (поэтапно знакомимся с устройством импульсных БП), защиты и УНЧ. Собрать комплект можно и без осцилографа и генератора сигналов. Минусы: 1. Не положили в комплект конденсаторы 1 мкФ 400 В. 2. Нет панелек под ОУ в УНЧ 3. Мало места под конденсаторы 1 мкФ у силовых полевых транзисторах 4. Подключение 220 В — нет колодок. Высоковольтные провода прямо к плате 5. Нет фиксации к плате для радиаторов выпрямительных диодов. Для полевых транзисторов фиксация радиатора тоже не очень удачная 6. Некоторые детали других номиналов, чем указаны на печатной плате. 7. Нет изоляторов и втулок для крепления силовых полевых транзисторов на радиатор. 8. Стабилитрон вместо 13 В положили на 15 В 9. Печатную плату перед сборкой желательно покрыть канифолью, растворенной в спирту. Чтобы лучше паялось. 10. Нет цепей Зобеля и Буше на выходе усилителя. 11. Нет в комплекте прокладок для изоляции от радиатора, втулок, винтов под мощные транзисторы. 12. Посторонние звуки при включении и выключении. Сейчас думаю о размещении усилителя в корпус. Как сделаю, возможно, ещё обзор напишу.

Хочу представить вашему вниманию простой и качественный усилитель B — класса. Его особенностью является то, что можно применить любую комплементарную пару транзисторов на выходе усилителя без каких-либо переделок.

Схема:

Рисунок печатной платы:

Новая версия усилителя со встроенной защитой АС: Dorofeev-2019-zashhita-AS.zip(367 Загрузок)

Усилитель на заводских печатных платах:

Белые заводские печатные платы:

Схема инвертирующего канала :

Схема неинвертирующего канала:

Усилитель очень простой и дешевый, есть задержка включения АС и защита от постоянки на выходе. 2 платы можно включить мостом. Такое решение позволило равномерно распределить нагрузку на плечи блока питания.

Двухсторонняя печатная плата:

— мощность: 120вт (4ома);

— КНИ 0.005% (1кГц 4 ома);

— КНИ 0.022% (20кГц 4 ома);

— рабочий диапазон частот: 30Гц-70кГц (-1dB).

— защита от короткого замыкания и от постоянного напряжения на выходе.

Я не претендуют на оригинальность схемы, это доработанный вариант усилителя Дорофеева, который был опубликован в журнале Радио в 1991 году.

Назначение компонентов:

C1,C3 — развязывает усилитель и источник по постоянному току;

R2 — задаёт входное сопротивление усилителя;

R1 — необходим для того, чтобы обычный регулятор громкости имел логарифмическую зависимость при повороте. R1 ставим такого же номинала как и переменный сдвоенный резистор на входе усилителя.

R3,R4 — задают коэффициент усиления предусилителя.

С2 — отрезает лишние сверхзвуковые частоты;

R5,R17 — задают коэфф. усиления оконечного усилителя.

OP1,OP2 — каналы сдвоенного операционного предусилителя. NE5532 может быть заменен любым другим.

VD1,C5,C4 и VD2,C6,C7 — фильтруют и стабилизируют питание ОУ.

R10, R13 — резисторы питания ОУ, NE5532 потребляет около 10мА(0.01A). Номиналы резисторов рассчитываются по простейшей формуле: R=(Uпит-Uстаб)/0.01A. Для данной схемы (35в-15в)/0.01= 2000 ом (2кОм). Мощность резисторов считается (Uпит-Uстаб)²/R= 20²/2000=0.2вт, берём с запасом 0.5вт

R6,R7,R8,R9 — задают напряжение смещения на базах предвыходных транзисторов VT1 и VT2 оставляя их на грани открывания.

R14,R16 — ограничивают выходной ток мощных транзисторов, так как оконечный каскад имеет токовое управления. Рассмотрим простой пример, ток через транзистор не может превысить ток через базу, умноженную на коэфф. усиления, в нашем случает ток на выходе не может превысить 11,6А.

Принято считать что у пары Toshiba коэфф. усиления около 100, но стоить внимательно изучить даташит, с ростом тока коэфф усиления транзистора значительно падает. Для нашей пары транзисторов значение hfe будет около 40-50 при токе более 10 ампер.

В нашем случает базовые резисторы 150 ом, токовое ограничение наступит при Uпит/R12*hfe= 35/150*50=11,66А. Для мощной 15-ти амперной пары это безопасное значение. Не стоит слишком увеличивать R14,R16 , чтобы при максимальной выходной мощности не было ложного ограничения синусоиды. Для мощности 120вт пиковый ток через нагрузку 4ома, будет равен 7,75А.

R11,R12 — улучшают работу усилителя на высоких частотах, ускоряя закрывание выходных транзисторов.

VT3,VT4 — мощные выходные транзисторы, имеют токовое управление. Благодаря этому не нужно подавать напряжение смещения на их базы, транзистор начинает работу в линейном режиме сразу, при малейшем сигнале, ступеньки при этом и быть не может. Вместо народной пары 5200/1943 можно взять более дешёвые TIP35c/TIP36c и другие, без каких либо изменений в схеме.

R15,C8 — элементы местной обратной связи, которые предотвращают усилитель от самовозбуждения. Без них усилитель работать не будет!!!

VD3 — стабилитрон, который задает напряжения включения и отключения реле;

VD4 — элемент линейного стабилизатора на транзисторе, его номинал равен напряжению катушки реле;

R21, С11 — задают время задержки включения АС ( с этими номиналами около 3 секунд)

Первое включение и настройка.

Первое включение нужно осуществлять с токоограничивающими резисторами в плечах питания 100-200ом, и следить за просадкой напряжения питания. Также можно тихо послушать музыку без дополнительных радиаторов. Без входного сигнала на выходе усилителя держится абсолютный ноль. Усилитель настройки не требует.

В общем потестировал новую плату Дорофеева 2019, результат очень порадовал.

Если запитать от +-33в, то можно смело снимать с одной пары 5200/1943 130вт при условии хорошего охлаждения.

Диапазов частот ( по уровню -1dB): 30Гц — 70кГц

Не смотря на простоту схемы и класс B, показатели вполне достойные и нет проблеммы «первого ватта»…..будем продолжать дальше…..

• Ответы на часто задаваемые вопросы:Есть ли какое-либо постоянное напряжение на выходе без входного сигнала? — нет, в этой версии на выходе абсолютный ноль, благодаря инвертирующему включению ОУ. В первой версии постоянка была около 40-50мВ, дополнительный конденсатор в обратной связи снижал постоянку до 16мВ.Можно ли данный усилитель использовать с 8-ми омными динамиками? — да, можно с питанием +35/-35в мощность будет около 60вт. Для мощности более 100вт нужно повысить напряжение питания до +45/-45в, больше ничего менять не нужно.Как хорошо работает защита от КЗ? — усилитель выдерживает кратковременное короткое замыкание на выходе, при долговременном не тестировал.Какая чувствительность усилителя? — с данными номиналами 0.7в для достижения максимальной мощности. Чувствительность элементарно регулируется соотношением резисторов R3,R4.Какое ОУ можно применять вместо NE5532? — любое сдвоенное ОУ, например opa2134 и прочее. Нужно лишь внимательно изучить даташит и определить потребляемый ток для пересчёта резисторов питания операционника.Какая мощность резисторов на схеме ? — все резисторы 0.125вт, только R10,R11 0.5вт.Нужно ли устанавливать BD139, BD140 на радиаторы? — с питанием +35/-35 в дополнительного охлаждения не требуется..Какая площадь радиатора нужна для мощных выходных транзисторов? — для одного канала 1000см² и более. Изолирующие прокладки можно не применять если изолировать радиатор от корпуса, коллекторы транзисторов связаны с выходом усилителя.Разве это не B-класс, а как же ступенька на малой мощности? — ступеньки на выходе нет при любой мощности!Какое входное сопротивление усилителя? — в данном случае 3.3 ком. Это очень мало, но все современные проигрыватели и звуковые карты легко справляются даже с нагрузкой 32 ома.Какая маркировка стабилитрона на 15 в, какова его мощность? — 1n4744, например. Мощность считаем по закону ома 0.01А*15= 0.15вт.

Данный усилитель лег в основу домашнего двухканальника DAH120 с блоком питания и защитами на одной плате:Характеристики:— выходная мощность при КНИ 1%: 2*98Вт (4ом)/ 2*52Вт (8ом), мост 1*196Вт (8ом);— короткий звуковой тракт, отсутствие каких либо фильтров;— диапазон воспроизводимых частот: 16Гц-50кГц(-3dB), неравномерность в звуковом диапазоне частот +-0.2dB;— защита от короткого замыкания, от перегрузки, от постоянного напряжения на выходе, защита от перегрева (75 градусов);— задержка включения на реле;— чувствительность 550мв;— питание 220в, импульсный блок питания со стабилизацией мощностью 300вт;— размер Ш*В*Г=195*54*204мм;— вес 2кг, алюминиевый корпус;— размер платы 100*150мм.Готовый собранный вариант=4900р, Кит плата+детали=1800р, собранная и отлаженная плата 2400р.

Усилитель в корпусе:

Видеоозор и прослушка усилителя:

Несколько фото из сети первой версии данного усилителя:

Собранный усилитель от одного из подписчиков:

Ещё пара, уже в корпусе:

В продолжение темы:

• Часть1: Усилитель Дорофеева, схема, характеристики.
• Часть3: Проверка малосигнальных, двухчастотных и др. параметров.
• Часть4: Выбор усилителя для последующей работы.
• Часть5: Физиологическое регулирование тембра.
• Часть6: Параметры регулятора тембров.
• Часть7: Тонкомпенсированный регулятор громкости.
• Часть8: Мнение ГУРУ.
• (продолжение следует)

Критериев оценки качества усилителей много.Например, из статьи

«Однотактные усилители против Пуш-пулла — умный или красивый?!»(цитирую):

· Выходной импеданс усилителя должен быть “много меньше”, чем у громкоговорителя…

· Отрицательная обратная связь должна быть оптимизирована в районе 20 дБ.

· С целью минимального влияния фазового сдвига на краях слышимого диапазона, частотная характеристика усиления должна быть не уже 3,3 Гц-60 кГц по уровню -3 дБ.

· Фазовый набег не должен превышать 20 град. во всем диапазоне, чтобы тем самым не ухудшать переходные характеристики и эффективность обратной связи.

· Достаточный запас по мощности, чтобы выдерживать высокие динамичные выбросы на музыкальной программе.

Для оценки усилителя приведённым выше критериям, оценим:

• Выходное сопротивление усилителя
• Коэффициенты усиления и ООС;
• Полосу рабочих частот усилителя;
• Нелинейности АФЧХ;
• Работоспособность с реальными сигналами.

Но, это позже, сначала, подкорректируем схему усилителя

Берём начальную схему из Части 1:

1.В соответствии с пожеланиями «корифеев от усилителей», «разбиваем» усилитель на два каскада: предусилитель на OP1B и выходной каскад на транзисторах VT1…VT4 и охватываем каждый из каскадов МЕСТНЫМИ ООС по сигналу:

-В предусилителе его входную цепь соединяем с выходной с помощью R17 и C2 ;

-В выходном каскаде соединяем его входную цепь с выходной с помощью R18 и С8;

-Для стабилизации режимов по постоянному току, вводим общую ООС с помощью R19, R20 и C9;

2.Убираем из схемы каскад усиления на OP1A, как явно лишний;

3. Разбираемся с назначением R12, R13, R15 и R16. В нормальном, рабочем (линейном) режиме эти резисторы не нужны, так как токи в базах VT3 и VT4 — это токи коллекторов VT1 и VT2, соответственно. Указанные резисторы никак на них не влияют, а вот АФЧХ ухудшают. В аварийном же режиме, при к.з. в нагрузке, резисторы R12 и R15 ограничивают токи в своих цепях. При к.з.местная ООС выходного каскада по цепи R1(нагрузка), R18, R14 разрушается и токи в цепях транзисторов становятся неуправляемые, транзисторы переходят в режим похожий на ключевой. Токи необходимо ограничить, чтобы транзисторы не сгорели.

5.Пересчитываем элементы, обеспечивая коэффициент усиления предусилителя ~ 10, выходного каскада ~ 3. Полосу частот усилителя — от ~5 Гц до ~80 кГц.

Получаем откорректированную схему:

Загружаем откорректированную схему в MULTISIM и анализируем режимы.

Модельную схему откорректированного усилителя можете скачать на сайте www.radio-a.ru, в описании «УМ-60» усилители мощностью 60 Вт, класса «AB» , файл «UM60_2.zip».

Схема «измерений» обычная, использующая набор инструментов симулятора:

1.Качество передачи для сигналов: синусоидального, треугольного, прямоугольного

«Подключаем» нагрузку в 8 Ом и «подаем» на вход сигнал амплитудой 900 мВ, частотой 1 кГц. Питание усилителя +- 35 В.

Синусоидальный сигнал

Как видим, сигнал чистый, «ступенек» и ограничений по амплитуде нет.

Треугольный сигнал

Сигнал чистый, завалов и выбросов нет.

Прямоугольный сигнал

Сигнал чистый, завалов фронтов, выбросов и дребезга нет. Спад по верхней «полке» около 0.124 В (<%). Лучше, чем у исходной схемы Дорофеева.

2. АЧХ, ФЧХ и полоса частот

Предусилитель:

Коэффициент передачи предусилителя на средних частотах равен 9,86, что ожидалось. Верхняя граничная частота на уровне 0.9 равна 86 кГц. Нижняя — около 1 Гц.

Выходной каскад:

Коэффициент передачи выходного каскада на средних частотах равен 2,55, что ожидалось. Верхняя граничная частота на уровне 0.9 равна 227 кГц. Нижней нет.

Усилитель:

Нижняя граница полосы на уровне 0.9 равняется 2,447 Гц. Лучше, чем у исходной схемы Дорофеева. В области «нулевых частот» имеется «порог», который определяется ООС «по режиму» на основе R19, R20 и C9. Нижнюю границу можно изменять, например, величиной C9.

Коэффициент передачи усилителя на средних частотах равен 24.9, что и ожидалось.

Верхняя граница полосы на уровне 0.9 равняется 78 кГц. Как у исходной схемы Дорофеева. В спектре будут высшие гармоники сигналов, что важно для качества. Неравномерность АЧХ в полосе частот несущественная.

Обращаем внимание, что «переворота фазы» нет.

ФЧХ в полосе частот досточно ровная, около нуля градусов, с небольшими отклонениями на границах частот, как у исходной схемы Дорофеева, что вполне устраивает.

3. Энергетика усилителя: максимальные напряжения на нагрузке и соответствующие им мощности, а также потребляемые токи и КПД усилителя для нескольких значений сопротивления нагрузки:

R нагр — сопротивление нагрузки, задаётся;

Um нагр — амплитуда синусоидального напряжения на нагрузке, измеряется;

Р нагр — мощность в нагрузке вычисляется: Р нагр =(Um ^2) / (2*R нагр);

I потр.1 и I потр.2 — токи потребляемые от источников в верхнем и нижнем плечах усилителя, измеряются;

P потр. — мощность, потребляемая от источников питания, вычисляется: Pпотр = Uпит.*( I потр.1 + I потр.2) ;

Р усилит. — мощность, рассеиваемая на усилителе, вычисляется: Р усилит = P потр — Р нагр ;

КПД — коэффициент полезного действия, вычисляется: КПД=Рнагр / Pпотр.

На нагрузке в 4 Ом можно получить мощность 120 Вт. На номинальной нагрузке 8 Ом получаем 66 Вт. На нагрузке 16 Ом получаем 35 Вт. Что ожидалось и вполне устраивает. Мощности, рассеиваемые на элементах усилителя зависят от нагрузки, но меньше, чем в нагрузке. КПД хороший. Параметры сопоставимы с параметрами исходного усилителя Дорофеева.

4. Нагрузочная характеристика Uвых(Rнагр)

Получаем из данных предыдущего раздела (3, Табл.1). Видим, что в диапазоне нагрузок от 2 до 32 Ом, напряжение на нагрузке меняется не существенно. При меньших сопротивлениях наблюдается выход усилителя из нормального режима. При сопротивлениях более 32 Ом режимы не интересуют, так как близки к «холостому ходу» усилителя

5.Проходная характеристика Uвых / Uвх

Измеряем для номинальной нагрузки 8 Ом. По горизонтальной оси (канал А) — напряжение на нагрузке, по вертикальной оси (канал B) — напряжение на входе усилителя.

Проходная характеристика отличная. Лучше, чем у исходной схемы Дорофеева

6.Защищённость от КЗ в цепи нагрузки

При КЗ в цепи нагрузки, разрушается цепь ООС усилителя по постоянному току и ООС выходного каскада, но остаётся ООС предусилителя и он находится в нормальном режиме. Сигнал на выходе усилителя уменьшается с уменьшением сопротивления нагрузки. Аварийная генерация не наблюдается. Однако, потребляемая мощность нарастает. Защищённость хорошая, лучше, чем у исходной схемы Дорофеева. Про работу резисторов, защищающих транзисторы при КЗ см.выше.

7. Помехоустойчивость к пульсациям по питанию

Проверять не будем, так как очевидно, что она аналогична помехоустойчивости исходного усилителя Дорофеева . Схемы идентичны

8.Выходное сопротивление усилителя

Измеряем по схеме на рис.16 для усилителя с номинальной нагрузкой 8 Ом:

Вычисляем: R вых.ус = Rнагр * (U вых.ус / U нагр)

Где: R вых.ус — выходное сопротивление усилителя;

Rнагр — сопротивление номинальной нагрузки (8 Ом);

U вых.ус — напряжение на выходе усилителя (1.45 В);

U нагр — напряжение на сопротивлении нагрузки (23.54 В);

Получаем: R вых.ус = 8*( 1,45 / 23.54) = 0,5 Ом.

Величина соответствует критерию: «выходное сопротивление усилителя должно быть существенно меньше сопротивления нагрузки».

9.Входное сопротивление усилителя определяется сопротивлением R3 = 10 кОм.

На этом, пока, закончим. Ждём следующую часть.

Приглашаю посетить наш сайт:«Практическая электроника».

Приглашаем и на сайт наших партнёров:«Информационные технологии, связь, управление». Многие из наших разработок нашли применение в их проектах.

ПРИГЛАШАЕМ К СОТРУДНИЧЕСТВУ!

Есть вопросы — задавайте.

Всем — привет!

Используемые источники:

• https://mysku.ru/blog/russia-stores/65970.html
• http://darkamp.ru/usilitel-dorofeeva-2019/
• https://zen.yandex.ua/media/id/5d1cb34cc05ffe00ada1c4d4/delaem-horoshii-usilitel-chast-2-korrektirovka-usilitelia-dorofeeva-5db004e0d4f07a00adee81c5