Усилители мощности - TIPok x1 и TIPok x2

[Nem0]

Усилитель мощности, речь о котором пойдет в данной статье, является идеологическим наследником усилителей мощности - ПУБЛП и Падик. Как и прежде, основной задаче при разработке схемы усилителя, было получение максимально высоких качественных параметров при минимальном количестве используемых деталей и "без лишних понтов". Кроме этого, немаловажное внимание было уделено конструктивному исполнению авторской печатной платы, при создании которой, автор стремился минимизировать количество транзисторов требующих установки на радиатор. Для достижения последнего, пришлось отказаться от мощного предвыходного каскада и применить составные биполярные транзисторы в выходном каскаде усилителя. По соотношению цена/параметры и по доступности, наиболее подходящими составными биполярными транзистора для выходного каскада УМЗЧ, является комплементарная пара транзисторов - TIP142/TIP147. Взглянув на названии усилители и наименование модели транзисторов выходного каскада, становится понятно, от чего произошло название усилителя описанного в данной статье.

Устаревшая вервия статьи на сайте Паяльник - https://cxem.net/sound/amps/amp253.php

Полные и актуальные версия статей: одноканальная версия и двухканальная версия.
Автор оставляет за собой право вносить изменения в статью и связанные с нею материалы. Актуальная версия версия статьи находиться по ссылке выше.

Печатные платы:

- Одноканальная версия TIPok x1 TIPOKx1.01.rar
- Двухканальная версия TIPok x2 TIPOKx2.00.rar

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Alex_63]

В статье на dzen.ru   "Усилитель мощности - TIPok x1"  :

"Усилитель напряжения построен по каскодной схеме. 
Первый транзистор усилителя напряжения (VT15) - составной, 
что позволило значительно повысить усиление этого каскада. 
 В качестве транзистора VT15, допускается использовать 
НЕ составной биполярный транзистор, например 2N5551, 
однако при этом ухудшаться объективные технические характеристики усилителя"

 

 

 

Не согласен.

Применение  VT15  составного транзистора MPSA13
 НЕ позволило значительно повысить усиление этого каскада. 

Сравним графики усиления усилителя с разомкнутой ООС :

первый график с дарлингтоном MPSA13  -  60,2 dB на  20 КГц,

а второй график с не составным транзистором 2N5551 -  60,1 dB на  20 КГц.

(Чтобы получить петлевое усиление, необходимо вычесть 30,6 dB )

 

Причем выбор в VT15 2N5551 неудачный,  напряжение Uкэ меньше 5v и равняется

( напряжение стабилитрона 3,9v  минус    Uбэ VT10   минус  падение на R37 ),

На третьем графике показано, что Hfe 2N5551 ухудшаются при Uкэ ниже 5v.

 

 

 

К конденсаторам С1 и С19  Необходимо добавить электролиты, например 470мкФ.

 

Сравним графики коэффициента подавления нестабильности питания (PSRR).

На втором графике добавлены С 470мкФ.

 

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Alex_63]

Привожу уточнение. 

Графики подавления нестабильности питания  ( PSRR ).

PSRR -      С1=С19=1мкФ

 

PSRR -      С1=С19=1мкФ + 470мкФ

 

 

PSRR +      С1=С19=1мкФ

 

PSRR +      С1=С19=1мкФ + 470мкФ

Изменено 14 ноября, 2023 пользователем Alex_63

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Nem0]

8 часов назад, Alex_63 сказал:

Применение  VT15  составного транзистора MPSA13
 НЕ позволило значительно повысить усиление этого каскада. 

Сравним графики усиления усилителя с разомкнутой ООС :

первый график с дарлингтоном MPSA13  -  60,2 dB на  20 КГц,

а второй график с не составным транзистором 2N5551 -  60,1 dB на  20 КГц.

Это смотря как сравнивать. На 20 кГц - может быть и нет значительной разницы, а вот на остальных частотах (ниже 1 кГц), она есть и это видно по вашим же графикам. 

8 часов назад, Alex_63 сказал:

выбор в VT15 2N5551 неудачный

Этого транзистора там и не должно быть. Вариант для тех, кто не может или не хочет устанавливать то, что указано в схеме. 

8 часов назад, Alex_63 сказал:

К конденсаторам С1 и С19  Необходимо добавить электролиты, например 470мкФ.

Может быть на другой печатной плате - на этой для них нет места.

[Alex_63]

7 часов назад, Nem0 сказал:

Это смотря как сравнивать. На 20 кГц - может быть и нет значительной разницы, а вот на остальных частотах (ниже 1 кГц), она есть и это видно по вашим же графикам. 

Применение в VT15 одинарных транзисторов BC547B, BC550C, BC337  --

усиление усилителя с разомкнутой ООС на 40Гц       больше на 2-3dB, чем  при применении дарлингтона MPSA13.

Усиление  на 20 КГц - равно.

[Nem0]

2 часа назад, Alex_63 сказал:

Применение в VT15 одинарных транзисторов

Очень сомневаюсь, что в реальной жизни общее усиление схемы с одинарным транзистором будет больше, чем с составным.

Общее усиление схемы - есть произведение коэффициентов усиления отдельных каскадов. При уменьшении Ку отдельного каскада, общий Ку схемы возрасти никак не может. 

Мне кажется ваша ошибка в том, что вы оцениваете усиление по одному-двум значениям Ку на каких-либо конкретных частотах, тогда как усиление стоило бы оценивать как площадь фигуры ограниченной графиком зависимости Ку от частоты (либо как разность площадей фигур, когда мы сравниваем усиление в одно и другом случаях). 

[Alex_63]

Разница в пользу MPSA13  если сравнить с 2N5551.

Разница в пользу BC554B  если сравнить с MPSA13.

[Nem0]

В симуляторе...
Тогда как в реальной жизни, в даташите имеем следующие цифры:

Максимальный теоретический Ку BC546C (при самых благоприятных условиях) - 800 раз (реально - гораздо меньше).
Минимальный Ку MPSA13 (при рабочем токе в схеме - 6 мА) - приблизительно 2000-3000 раз

Исходя из выше указанных значений, есть большие сомнения в корректности моделей виртуальных транзисторов.

[Alex_63]

В УН  каскад не эмиттерный повторитель ,  а  ОЭ-ОБ

[Nem0]

Мой симулятор тоже показывает, что с BC546 получается самое большое общее усиление. Вы правы и я понял в чем моя ошибка. Почему-то я подумал, что с составным транзистором имеем ОЭ+ОЭ-ОБ, но ведь на самом деле мы имеем ОК+ОЭ-ОБ, а значит усиление первого транзистора составника не играет роли, погоду делает только второй транзистор составника. 

[HAKAS]

12 часов назад, Nem0 сказал:

но ведь на самом деле мы имеем ОК+ОЭ-ОБ, а значит усиление первого транзистора составника не играет роли, погоду делает только второй транзистор составника. 

С чего бы вдруг дарлингтон стал отдельно работать? ОЭ он.
Просто транзисторы разные. Как и модели.

12 часов назад, Nem0 сказал:

что с составным транзистором имеем ОЭ+ОЭ-ОБ,

[Nem0]

42 минуты назад, HAKAS сказал:

С чего бы вдруг дарлингтон стал отдельно работать?

А вы представляете как внутри устроен составной транзистор?

 

Переносим на схему усилителя, получаем:

Как называется схема включения первого внутреннего транзистора сборки MPSA13 - ОЭ? 

[HAKAS]

6 минут назад, Nem0 сказал:

Переносим на схему усилителя, получаем:

Да это понятно.

Мне кажется, нельзя так рассматривать - ведь коллектор первого включен туда же, куда и второго в паре.
Если, как в ОМ, посадить этот коллектор на землю - получим повторитель. А тут - только первый ОЭ в паре.

[Nem0]

39 минут назад, HAKAS сказал:

Если, как в ОМ, посадить этот коллектор на землю - получим повторитель

Здесь абсолютно тоже самое. Если бы первый транзистор участвовал в усилении напряжения, то было бы как я написал в статье - с составником мы бы получили резкое увеличение общего усиления схемы, но этого не происходит, что мы и видим по результатам моделирования. Чтобы первый транзистор начал участвовать в усилении напряжения, база второго транзистора должна подключаться к коллектору первого, а не его эмиттеру. 

Кстати, интересно то, что в ОМ2.7 я планировал применить составник МПСА13 в той же схеме включения, но поняв что это не добавляет усиления - отказался. MPSA13 даже успел засветился на первой, опытной партии плат ОМ2.7. В финальной версии он был заменен на BC550.

Прошло время, я обо всем этом благополучно забыл и допустил этот просчет в усилителе ТИПок 

[HAKAS]

7 минут назад, Nem0 сказал:

с составником мы бы получили резкое увеличение общего усиления схемы,

У составного больше входное. Чтобы получить КУ на КУ, то надо снимать сигнал с коллектора первого и подавать на базу второго. Но это не дарлик получится.

Получается, первый в дарлингтоне усиливает, но меньше. В сумме большую роль по усилению играет второй в паре.

Надо в симе посмотреть сигнал с коллекторов, разделив их резисторами.

[Nem0]

6 минут назад, HAKAS сказал:

У составного больше входное.

Было бы, если бы не внутренний резистор 8 кОм, включенный между базой и эмиттером первого транзистора.

6 минут назад, HAKAS сказал:

Чтобы получить КУ на КУ, то надо снимать сигнал с коллектора первого и подавать на базу второго.

Я об этом же писал выше 

 

[HAKAS]

10 минут назад, Nem0 сказал:

если бы не внутренний резистор 8 кОм

Не тот транзистор выбрал?

Надо дарлик без первого резистора.

Хотя у мелких везде он стоит, НЯП.

[Nem0]

В принципе это была не лучшая идея и опыт разработки ОМ2.7 это показал, но чет я забыл об этом к моменту создания усилителя ТИПок. 

[HAKAS]

Поставить туда ПТ. Но его смещать надо. Но можно логический...

[Nem0]

Лучше BC546 и не заниматься любовью

[Данил18]

Была авария, часть транзисторов сгорела. Выпаял неисправные, поставил новые. Все транзисторы и диоды на плате прозваниваются как рабочие. Но звук с искажениями и загорается светодиод на плате, даже на низкой громкости. На что обратить внимание в первую очередь ?

[Ahneus]

Резисторы проверяй, их тоже "уносит". 

[Александр2]

В 15.11.2023 в 16:56, Nem0 сказал:

Было бы, если бы не внутренний резистор 8 кОм, включенный между базой и эмиттером первого транзистора.

Это вечный и очень интересный вопрос. Некоторые считают, что сигналы на базе и эмиттере одинаковые и синфазные, и значит получается, что тока через этот резистор нет, и роли для Rвх он не играет независимо от номинала.

[Denis Kuznetsov]

Спойлер

Кому надо, есть пара печатных плат, недорого