I CAN SOLDER Kit 2019

Автор проекта Илья Стельмах by Nem0


### DESCRIPTION ### TECHNICAL DETAILS / COMPONENTS

Выходная мощность (4Ом) = 140 Вт**

Выходная мощность (5Ом) = 110 Вт

Выходная мощность (8Ом) = 70 Вт**

Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 10Вт, 5Ом) = не более 0.0005 %

Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 75Вт, 5Ом) = не более 0.0015 %

Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 10Вт, 5Ом) = не более 0.003 %*

Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 75Вт, 5Ом) = не более 0.009 %*

https://www.youtube.com/watch?v=qsA1ZeTeiVA 

Схема

Компоненты 1

Компоненты 2



Схема. В который раз я решил не изменять традициями и использовать классическую Линовскую топологию. Идея схемы усилителя напряжения (УН), которая подверглась значительным доработкам и улучшениям в настоящем усилителе, была позаимствована у хорошо зарекомендовавшего себя усилителя BackBen, моей разработки. Дифференциальный каскад (ДК), был дополнен каскодом, который позволил разгрузить входную пару транзисторов по мощности и напряжению. Это позволило применить на входе низковольтные, малошумящие, супербета транзисторы, что вместе со снижением напряжения коллектор-эмитер входной пары и рассеиваемой них мощности, позволило значительно снизить уровень шума на выходе усилителя. Была возращена возможность подстройки "нуля" имевшаяся в усилителе ОМ2, что позволяет точно отбалансировать дифференциальный каскад. Генераторы стабильного тока (ГСТ), для дифференциального каскада и каскада усилителя напряжения (КУН) - независимы друг от друга и имеют независимые источники опорного напряжения. Конденсатор С12 повышает стабильность работы ГСТ и значительно снижает пульсации их опорного напряжения. Применен принципиально отличающийся способ частотной коррекции усилителя, относительно примененных в ОМ2 и ОМ3, позволивший получить гораздо большее усиление с разомкнутым контуром общей отрицательно обратной связи чем в ОМ3 и гораздо большую устойчивость чем в ОМ2. В процессе разработке ОМ2.7 было решено отказаться от одного решения примененного в усилителе BlackBen - составного транзистора в каскаде усилителя напряжения, по причине того, что это решение не давало каких-либо заметных преимуществ, но снижало повторяемость устройства из-за не самой высокой распространенности в продаже составных транзисторов MPSA13. Выходной каскад, впервые в серии ОМ - трехкаскадный "тройка", что позволило улучшить буферизацию усилителя напряжения от нагрузки усилителя, снизить зависимость нелинейных и интермодуляционных искажений от выходной мощности и характера нагрузки. Данный усилитель, как и ОМ3, имеет защиту от короткого замыкания в нагрузке. 

Технические характеристики. Параметры схемы снимались с использованием компьютерной программы RMAA 6.2.5. В качестве измерительных ЦАП и АЦП использовалась звуковая карта ASUS Xonar Essence ST. В качестве нагрузки для усилителя использовались два параллельно включенные мощных резистора сопротивлением 10Ом (что дало результирующее сопротивление 5Ом). Для измерения скорости нарастания/спада выходного напряжения усилителя, использовался генератор прямоугольных импульсов и осциллограф UNI-T UTD2025CL. В качестве лабораторного блока питания использован классический, не стабилизированный блок питания, состоящий из: трансформатора, диодного моста и сглаживающих конденсаторов емкостью по 15000мкФ в каждом плече. Напряжение на шинах питания усилителя при отсутствии входного сигнала +/- 42В, ток покоя выходных транзисторов - 80мА. Параметры помеченные звездочкой (*) - получены при помощи компьютерной симуляции работы схемы, помеченные двумя звездочками (**) - путем пересчета реально полученных параметров под другие условия измерения (другую нагрузку, другую частоту сигнала и так далее).


Выходная мощность (1кГц):

Выходная мощность (4Ом) = 140 Вт**

Выходная мощность (5Ом) = 110 Вт

Выходная мощность (8Ом) = 70 Вт**



Уровень шума:

Уровень шума (А-взвешенный) = не хуже -100 дБ



Коэффициент нелинейных искажений:

Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 10Вт, 5Ом) = не более 0.0005 %

Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 75Вт, 5Ом) = не более 0.0015 %


Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 10Вт, 5Ом) = не более 0.003 %*

Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 75Вт, 5Ом) = не более 0.009 %*



Интермодуляционные искажения + шум:

Интермодуляционные искажения + шум (60Гц+7кГц, 10Вт, 5Ом) = не более 0.0025 %

Интермодуляционные искажения + шум (60Гц+7кГц, 75Вт, 5Ом) = не более 0.003 %



Частотный диапазон:

Нижняя граница частотного диапазона (по уровню -1.5дБ относительно 1кГц) = 18 Гц

(Примечание: завал в правой части графика, обусловлен исключительно параметра звуковой карты и не зависит от наличия или отсутствия испытуемого усилителя в цепи сигнала). 


Верхняя граница частотного диапазона (по уровню -1.5дБ относительно 1кГц) = 177 кГц*

Скорость изменения выходного напряжения = 25 В/мкС


Переходная характеристика (1, 10, 20 кГц):


Приведенные технические характеристики соответствуют авторскому варианту усилителя собранного на заводской печатной плате, они могут незначительно отличаться, в лучшую или худшую сторону, для каждого конкретного экземпляра усилителя. Параметры усилителя собранного на самодельной плате, отличаются не более чем на величину погрешности измерения. При сравнении параметров усилителей собранных на заводской и на самодельной печатных платах, использовались абсолютно одинаковые радиодетали и даже провода. Первым был собран и обмерян усилитель на заводской плате. Потом все радиодетали были выпаяны из заводской платы и установлены уже на самодельной плате, после чего были измерены параметры усилителя на этой плате. Сравнительная характеристика параметров усилителей собранных на разных печатных платах и фото готовых усилителей:



Элементная база. В этой части статьи, просто перечислю основные моменты связанные с элементной базой, которых следует принять во внимание и строго придерживаться чтобы успешно повторить и запустить данный усилитель:

  • все применяемые при сборке усилителя элементы, перед их установкой на плату, должны быть проверены на работоспособность и соответствие необходимым параметрам (сопротивлению, емкости, ESR, коэффициенту усиления и так далее);
  • не допускается устанавливать элементы ориентируясь исключительно на их маркировку, без проверки на соответствие реального номинала маркировке;
  • лучше отказаться от использования бывших в употреблении радиодеталей и использовать при сборке только новые радиодетали;
  • предпочтительно использовать металлопленочные резисторы (MF) и отказаться от использования углеродистых резисторов (CF) из-за их высокого собственного шума;
  • допускается использование металлопленочных резисторов производства СССР;
  • при использовании резисторов с допуском 5%, крайне желательно осуществить подбор в пары, резисторов R6 и R11, R7 и R12, с точностью не хуже 1%;
  • для достижения равного коэффициента усиления и соответственно - равной громкости обоих каналов стерео усилителя, рекомендуется заранее подобрать по две пары резисторов 15кОм и 470Ом (для левого и правого каналов усилителя), с точностью не хуже 1%, чтобы использовать их в качестве - R1 и R19, R2 и R8;
  • при использовании резисторов с допуском 1% - осуществлять подбор нет необходимости;
  • использование в качестве R35 и R36 проволочных резисторов - не рекомендуется;
  • категорически запрещается самовольно заменять какие-либо резисторы, на резисторы другого номинала, отличающегося от номинала указанного в схеме;
  • в качестве подстроечных резисторов R9 и R20, допускается использовать только многооборотные резисторы типа 3296W, допускается использовать подстроечные резисторы с сопротивлением от 200 до 470Ом;
  • при установке на плату, движок подстроечного резистора R9 должен находится в среднем положении (сопротивление между каждым из крайних и центральным выводов должно быть одинаковым), а сопротивление подстроечного резистора R20 должно максимальным;

  • все типы применяемых в схеме конденсаторов и их минимально необходимое рабочее напряжение указаны в списке радиоэлементов к данной статье;

  • допускается использовать конденсаторы с большим рабочим напряжением чем это указано в списке радиоэлементов;
  • не стоит переплачивать за конденсаторы аудиофильских серий - применение их в схеме усилителя не приведет к каким-либо улучшениям характеристик усилителя или его звучания;
  • каждый конденсатор, перед установкой его на плату, должен быть проверен на соответствие его маркировки реальному значению емкости, проверен на величину ESR, проверен на отсутствие повышенной утечки. Данная процедура выполняется для КАЖДОГО конденсатора устанавливаемого на плату усилителя;
  • не допускается использование электролитических конденсаторов производства СССР, а также бывших в употреблении электролитических конденсаторов, конденсаторов имеющих видимые дефекты в виде вмятин или вздутий, подтеков электролита;
  • допускается использование стабилитронов других моделей, но с тем же номинальным напряжением стабилизации и мощностью;
  • допускается использовать только те модели транзисторов, что указаны в схеме, либо их аналоги указанные в списке радиоэлементов;
  • перед установкой каждого их транзисторов на плату, необходимо убедиться в их работоспособности и соответствии параметров указанным в даташите на данный транзистор;
  • транзисторы VT18, VT19, VT20, VT21 и VT12, должны быть установлены на общем радиаторе. Площадь радиатора, очень приблизительно, можно выбрать из расчета 10-15см2 на каждый Ватт выходной мощности усилителя (1000-1500см2 для усилителя с выходной мощностью 100Вт);
  • транзисторы VT9 и VT13 могут быть установлены на небольшие теплоотводы (для этого предусмотрены места на печатных платах), однако допускается эксплуатация усилителя без установки транзисторов VT9 и VT13 на радиаторы;
  • транзисторы VT2 и VT6, VT3 и VT7, VT4 и VT8, необходимо подобрать в пары по коэффициенту усиления с точностью не хуже 1%;


Выводы на печатной плате. Наименование и назначение выводов на односторонней и двухсторонней платах совпадают, поэтому следующая информация актуальна для обоих плат.

+U - плюс питания;

-U - минус питания;

GND - основная силовая земля;

oGND - выходная земля (минусовая выходная клемма);

sGND - сигнальная земля;

IN - вход сигнала;

OUT - выход сигнала (плюсовая выходная клемма).


Настройка. После успешного первого включения усилителя, необходимо произвести регулировку "нуля" и тока покоя. Для регулировки "нуля", необходимо замкнуть вход усилителя (замкнуть выводы IN и sGND на плате усилителя), подключить милливольтметр или мультиметр к выходу усилителя (выводы OUT и oGND на плате), после чего вращая движок подстроечного резистора R9, добиться минимального значения постоянного напряжения на выходе усилителя (хорошим можно считать результат, когда постоянное напряжение на выходе усилителя не превышает +/-5мВ). На следующем этапе настройки, необходимо выставить какое-нибудь значение тока покоя чтобы прогреть усилитель перед финальной регулировкой тока покоя. Щупы мультиметра (милливольтметра), необходимо подключить к эмитерам выходных транзисторов (VT20 и VT21), как показано на иллюстрации:


После чего вращая движок подстроечного резистора R20, выставить небольшой ток покоя (примерно 40-50мА, что соответствует показаниям подключенного к выходу милливольтметра 18-22мВ) и оставить усилитель в таком состоянии прогреваться примерно на десять минут. Регулировать ток покоя без прогрева усилителя - не рекомендуется так как после прогрева усилителя, значение тока покоя изменится относительно выставленного значения на холодном усилителе. Когда усилитель прогреется (температура выходных транзисторов стабилизируется на одном значении и перестанет расти), можно приступать непосредственно к самой регулировке тока покоя. Для этого, точно так же, вращая движок R20, выставляем необходимое вам значение тока покоя. Рекомендую выставлять значение тока покоя в диапазоне от 70 до 100мА (что соответствует показаниям милливольтметра подключенного к выходу усилителя - 30-44мВ). Большее значение тока покоя положительно не повлияет ни на характеристики усилителя, ни на его звучание, зато значительно увеличит нагрев выходных транзисторов и снизит КПД. Нагрузку к выходу усилителя для регулировки "нуля" и тока покоя, подключать - нет необходимости. На этом настройку можно считать оконченной, а усилитель - готовым к работе. Теперь можно приступать к прослушиванию. 


Dec 12,2018
875 viewsReport item
  • Comments(0)
  • Likes(4)
You can only upload 1 files in total. Each file cannot exceed 2MB. Supports JPG, JPEG, GIF, PNG, BMP
    View More
    VOTING 2 votes
    • V****nat from RUSSIAN FEDERATION, THE
      • 9
        design
      • 10
        usability
      • 10
        creativity
      • 10
        content
      9.75
    • R***nAn from UZBEKISTAN
      • 5
        design
      • 6
        usability
      • 9
        creativity
      • 10
        content
      7.50
    View More