Zesilovač ve dvojčinné třídě A

Konstrukce

Důležité upozornění!

V tomto zařízení se používá životu nebezpečné napětí 220V. Mějte toto při případné stavbě na paměti a dbejte především na Vaši bezpečnost!

Intro

Mějme kvalitní operační zesilovač a posilme proudově jeho výstup. Toť vše...

Návrh topologie

Již delší dobu jsem měl v hlavě dvojčinný komplementární sledovač, kde se nelinearity kompenzují kombinací vodivostí opačných polarit, rozhodl jsem se ho použít. Inspirací mi byly stránky a obvody pana Ciuffoliho z Itálie.

Principiální schema výstupních sledovačů

Kompletní schema celého zesilovače bez napájecích zdrojů
Schema napájecích zdrojů - pro každý kanál je jeden tento zdroj Jak patrno, je použito pararelní zapojení více tranzistorů. Mezi důvody je možné uvést:

• Menší proud jedním tranzistorem a tím i ztrátový výkon na pouzdro
• Lepší linearita při větších proudech
• Bezpečnější provoz
• Emitorové odpory mohou mít větší hodnotu, tranzistory není nutné vybírat

Napájecí napětí je použito +/- 24V, pro zátěž 4 Ohmy je teoretický potřebný klidový proud Iq = 1/2 * 24/4 = 3A, pokud žádáme provoz v čisté A třídě. Skutečný bude trochu nižší, rozkmit výstupního napětí bude menší o úbytky na tranzistorech.

Pro buzení koncových sledovačů je použit OZ fy Burr-Brown OPA604, pro jeho možné napájení až napětím +/- 24V. Jako předzesilovací stupeň je použit opět OZ fy Burr-Brown, tentokráte OPA134, pro jeho celkové excelentní vlastnosti. Protože je zesilovač konstruován jako integrovaný, regulace hlasitosti je realizována potenciometrem APLS ve zpětné vazbě výše zmíněného OZ.
Napájecí napětí je filtrováno celkovou kapacitou 120 000 uF, napětí pro OZ jsou stabilizována třísvorkovými stabilizátory LM317/337.

Měření vlastností zesilovače

Jak je patrno, zesilovač byl realizován jako finální zařízení a také v této podobě nejen poslechnut, ale také proměřen v základních vlastnostech.
Zde jsou některé naměřené hodnoty:

Charakteristika:	Zesilovač ve dvojčinné třídě A bez celkové záporné zpětné vazby
Výstupní výkon:	50W/4Ohm, 25W/8Ohm, Pure Class A
Frekvenční rozsah:	0 - 100kHz +/- 0,1 dB
Harmonické zkreslení:	0,25W - 0,005% 1W - 0,008% 10W - 0,022% 25W - 0,036% 50W - 0,041%
Rušivé napětí na výstupu:	< 0,3mV
Činitel tlumení:	80 (1kHz)
Max. impulsní výstupní proud:	80A
Rozměry:	650 x 280 x 200 mm (š x v x h)

Harmonické zkreslení - part 1.

Měřeno pomocí generátoru se zkreslením cca 0,003%.

Pro výkon 0,25W/40hm - patrná pouze 3. harmonická

Pro výkon 1W/4Ohm - patrná pouze 3. harmonická

Harmonické zkreslení - part 2.

Pro výkon 10W/40hm - Objevuje se i druhá harmonická

Pro výkon 25W/4Ohm - Objevují se i další harmonické

Pro výkon 50W/4Ohm - Vzhledem k absenci celkové záporné zpětné vazby je limitace zesilovače pozvolná

Další varianty a vlastnosti

Pro majitele reprosoustav s jmen. impedancí 8Ohm je možné zmenšit klidový proud na polovinu, tedy asi na 1,5A, zmenší se klidový odběr zařízení a sníží se teplota chladičů.
Zesilovač velmi dobře pracuje i do menší zatěžovací impedance(až 2Ohmy), díky pararelnímu řazení 8 tranzistorů je i velký max. impulsní proud do zátěže - tento parametr bývá velmi podceňován a jeho velikost se příznivě projeví při připojení reprosoustav se složitějším průběhem jejich impedance na kmitočtu. Mimochodem - pokud je v koncovém stupni použito pararelní řazení více tranzistorů, jsou i lepší subjektivní hodnocení těchto zesilovačů.
Průběh harmonického zkreslení v závislosti na výstupním výkonu je monotóní pro neexistenci přechodového zkreslení
Harmonické kreslení je ve skutečnosti ještě trochu menší, použitá zvuková karta, s kterou bylo měření provedeno, neoplývá zrovna kvalitou, skutečné harmonické zkreslení použitého generátoru je trochu menší, asi 0,0008%. Pro velké ovlivňování měřeného komponentu a PC s kvalitní zvukovou kartou (SBLive) jsem použil notebook s jakýmsi chipem ESS Allegro.
Klidné chování zesilovače při přebuzení je dáno neexistencí celkové záporné zpětné vazby.
Použitá regulace hlasitosti potenciometrem ve zpětné vazbě OZ je výhodné zejména zejména pro jednoduchost zapojení a malý vliv regulace na vlastnosti zesilovače jako celku.

Pár slov závěrem

Pokud čekáte v závěru chválu zvukových kvalit tohoto stroje, budete zklamáni. Domnívám se, že slova nemohou nahradit poslech v pravém slova tohoto smyslu.

Domnívám se, že vlastnosti výše popsaného zesilovače, pokud je budeme hodnotit v celkovém kontextu, jsou velmi vhodné pro kvalitní reprodukci hudby v domácích podmínkách.