Ултралинеен усилвател от клас A (разширена версия)

Отдавна е известен метод за намаляване на коефициента на хармонично изкривяване на ULF до 0,5-0,1%, което се състои в това, че крайният етап се превключва в режим на работа клас А за всички стойности на напрежението на входния сигнал. Недостатъците на този начин за създаване на ултралинейни усилватели са ниската ефективност на усилвателите от клас А и високото ниво на мощност, разсейвана от крайните транзистори, особено при работа с малки сигнали. Но когато се използват модерни транзистори с висока мощност, оборудвани с надеждни радиатори, поне вторият от тези недостатъци става незначителен. Усилвателите на мощност от клас А също имат предимства пред подобни усилватели от клас AB и B, които са простотата на дизайна, както и постоянството на средната стойност на консумирания ток, което намалява нивото на допълнително хармонично изкривяване, причинено от резки промени в потреблението на ток с промени в нивото на усиления сигнал. За стерео усилвателите на Pioneer (САЩ) крайните стъпала са направени по схема, работеща в режим клас А и осигуряваща изходна мощност 160 W с коефициент на хармонично изкривяване не повече от 0,01%. На фиг. 1 показва схематична диаграма на ултралинеен нискочестотен усилвател на мощност, сглобен на шест високочестотни силициеви транзистора със средна и висока мощност, с четири транзистора (T1-T4), използвани директно в усилвателя, и два други и x в стабилизиран захранващ токоизправител. Характерна особеност на този усилвател е, че терминалните транзистори Т3 и Т4 работят в режим клас А, т.е. с висок начален ток на излъчватели, който в зависимост от напрежението на източника на захранване и съпротивлението на натоварване е 1-2 A. Този режимработата осигурява висока стабилност на работата на усилвателя както при смяна на транзистори, така и при промяна на температурата. Друга особеност на усилвателя е способността му да работи с динамични глави с различен импеданс от 3 до 16 ома.

В същото време, за да се осигури минимално изкривяване на сигнала, е необходимо само да се промени напрежението на източника на захранване и капацитета на кондензаторите C3, C5, C6. Стойностите на параметрите на посочените елементи и режимите на работа на токоизправителя са дадени в таблици 1 и 2.

Настройката на усилвателя е лесна. Първо, променливият резистор R10 задава изходното напрежение на стабилизирания токоизправител, равно на стойността, посочена в таблица 2. След това с променлив резистор R1 се гарантира, че постоянното напрежение на емитера на транзистора T3 е равно на половината от напрежението на източника на захранване с грешка до ±0,25 V. След това към входния контакт Gn1 се свързва източник на сигнално напрежение (изход на съвпадащ или коригиращ етап), динамична глава с подходяща мощност (най-малко 10 W) се свързва към изхода на усилвателя и се слуша качеството на звука.

Както показва практиката на повторение на този усилвател у нас и в чужбина, крайните транзистори Т3 и Т4 могат да имат значителна промяна в параметрите. Така че, при произволно разположение на терминални транзистори с коефициент на предаване h21Э от 40 до 140, коефициентът на хармонично изкривяване не надвишава 0,4%. Когато разпределението на параметрите на транзистора не надвишава 10-20%, коефициентът на хармонично изкривяване е не повече от 0,05-0,1%.

При производството на усилвателя могат да се използват следните части и възли:

транзистори T2, TZ, T4, T6 тип KT802 или KT803, KT805, KT903 с всякакви буквени индекси;
транзистор T1 може да бъде високоволтов германий, например тип MP20 или MP21, MP41A; транзистор T5 тип KT801 или KT602A;
електролитни кондензатори тип K50-6 или K50-3, EGC;
постоянни резистори тип MLT-0.5 или MLT-1;
променливи резистори R1 и R10 тип SP, SPO или SPZ-46 група A;
трансформатор Tr1 трябва да бъде проектиран за мощност най-малко 40 - 50 W;
транзисторите Т2, Т3, Т4 и Т6 трябва да имат ефективни корпусни отводи, например с форма на плоча с размери 3x100x100 mm всеки;
за транзисторите Т2 и Т5 размерите на плочите могат да бъдат намалени до 2x60x60 mm.

Недостатъкът на това стъпало е склонността на усилвателя да се самовъзбужда при високи честоти (до няколко мегахерца). Основната причина за самовъзбуждане, както показва анализът, е прекалено широката честотна лента на усилвателя, равна на 1 MHz. Следователно, поради паразитни връзки между изхода и входа на усилвателя, възниква самовъзбуждане. За да се потисне такова самовъзбуждане на усилвателя, се предлага да се свърже паралелно към изхода на усилвателя в непосредствена близост до емитера на транзистора Т3 и колектора на транзистора Т4 коригираща верига, състояща се от последователно свързан постоянен резистор със съпротивление 8 - 10 Ohm за мощност 3 - 5 W и керамичен кондензатор с капацитет 0,01 μF.

За реализиране на големия потенциал на този ултралинеен усилвател е необходимо предшестващите го етапи също да имат малък коефициент на хармонично изкривяване - не повече от 0,03-0,05%.