Налаштування та регулювання УЗЧ

Щоб добре відрегулювати УЗЧ, потрібно мати ясне уявлення про призначення і роль всіх елементів, що входять до нього, розуміти фізичні процеси, що відбуваються в підсилювачах, і вміти грамотно користуватися вимірювальними приладами.

Після перевірки працездатності УЗЧ покаскадно перевіряють режими підсилювальних елементів (транзисторів або мікросхем) по постійному струму і приступають до налаштування та регулювання підсилювача. Завдання налаштування та регулювання УЗЧ полягає в тому, щоб за допомогою певних технологічних та контрольних операцій, наприклад встановлення оптимальних режимів роботи окремих елементів (транзисторів, мікросхем), виявлення та усунення несправностей, забезпечити випуск підсилювачів, відповідних стандарту або ТУ.

Перед початком вимірювань перевіряють потужність, яку споживає УЗЧ за відсутності сигналу на його вході. Для цього перемикач переводять у положення II (див. рис. 65). Потужність, що споживається УЗЧ, визначається вольтметром V та амперметром А, включеними в ланцюг живлення підсилювача. За показаннями цих приладів визначають струм I0, що споживається, і напруга джерела живлення 11. Клас точності вимірювальних приладів повинен бути не нижче 2,5. Потужність УЗЧ потужність розраховується за формулою: Рпотр = I0Еіст

На вхід УЗЧ найчастіше до відповідних висновків роз'єму Магнітофон від звукового генератора подається номінальна напруга сигналу на частоті 1000 Гц, відповідне номінальної потужності в навантаженні. На виході УЗЧ паралельно звуковій котушці гучномовця приєднують вимірювальні прилади: вольтметр електронний 6, осцилограф 7 і вимірювач нелінійних спотворень 8.

Необхідно переконатися у правильності дії регуляторів посилення. Для цього регулятор гучності встановлюють положення максимального посилення, а напруга сигналу на вході каскаду збільшують до отримання на виході УЗЧ напруги, відповідного номінальної вихідної потужності. Потім ручку регулятора гучності ставлять у положення мінімального посилення (у межах плавного регулювання) і знову визначають вихідну напругу. Відношення обох напруг на виході УЗЧ, виражене в децибелах, характеризує глибину регулювання регулятора гучності та має відповідати ТУ.

Покаскадне регулювання УЗЧ починають з кінцевого каскаду. У схемі, що показана на рис. 62, вхідний сигнал від звукового генератора через конденсатор Ср надходить на базу транзистора V. Режим каскаду буде визначатися напругою джерела живлення Ек, постійним напругою зміщення Uбео на базі транзистора, падіння напруги на резисторах R2 і R0 ланцюга емітера, службовця для термо.

Налагодження такого каскаду УЗЧ зводиться до регулювання колекторного струму транзистора підбором резистора R2 при одночасному вимірюванні напруги Uбео яке визначається заданим режимом транзистора. Перевірку каскаду відсутність нелінійних спотворень за допомогою осцилографа проводять, подавши від звукового генератора номінальну напругу сигналу на частоті 1000 Гц на вхід кінцевого каскаду. Коефіцієнт посилення при цьому має бути максимальним. Якщо УЗЧ справний та працює без нелінійних спотворень, на екрані осцилографа можна спостерігати неспотворену форму вихідного сигналу.

При збільшенні рівня вхідного сигналу на виході з'являтимуться нелінійні спотворення сигналу. На рис. 66 наведено осцилограми зміни форми кривої синусоїдальної сигналу на виході УЗЧ при різних величинах нелінійних спотворень (8, 12, 15 і 20%). Для спостереження низькочастотного сигналу частота розгортки осцилографа вибирається не більше 200-500 Гц.

Якщо при номінальному вхідному сигналі каскад вносить нелінійні спотворення (форма сигналу в навантаженні спотворена) змінюють режим роботи каскаду. Зміною колекторного струму (з допомогою зміни R2, див. рис. 62) домагаються відсутності нелінійних спотворень.

Мал. 66. Осцилограми змін форми кривої синусоїдальної сигналу на виході підсилювача при різних величинах нелінійних спотворень

Налаштування двотактних вихідних каскадів починають, подавши напругу сигналу від генератора до фазоінверсного каскаду. Попереднє налагодження двотактного кінцевого каскаду УЗЧ (див. рис. 64) на транзисторах проводять, підбираючи ідентичні транзистори або регулюючи напругу зміщення за допомогою резисторів 1-R13 та 1-R14 у базових ланцюгах. Умовою нормальної роботи двотактного кінцевого каскаду є симетрія його плечей по постійному та змінному струмам. Слід пам'ятати, що відсутність симетрії плечей призводить до появи нелінійних спотворень та зменшення динамічного діапазону підсилювача через погану компенсацію фону змінного струму, перешкод тощо.

Регулювання фазоінверсних каскадів (див. рис. 61) полягає у встановленні однакових значень вихідної напруги, зрушених одне щодо іншого на 180 °. Це здійснюють підбором опорів резисторів у ланцюгах колектора та емітера. Налаштування попередніх каскадів УЗЧ полягає у забезпеченні типового режиму роботи транзисторів підбором опорів резисторів R2 та R3 (див. рис. 60).

Остаточний етап налагодження УЗЧ полягає у доборі елементів ланцюгів негативного зворотного зв'язку. Якщо в процесі регулювання попередніх каскадів УЗЧ з'ясується, що чутливість підсилювача надміру велика, посилення можна зменшити запровадженням глибшого зворотного зв'язку.

У ряді випадків для отримання найбільш приємного звучання коригують частотну характеристику на низьких частотах підбором перехідних конденсаторів. Номінальна ємність

Перехідних конденсаторів має бути достатньою, щоб низькі частоти відтворювалися добре. Зміна тембру звуку за допомогою регулятора тембру має бути плавною.

Гучність відтворення при справному регуляторі також має плавно змінюватися від максимуму до мінімуму. Якщо при обертанні ручок змінних резисторів (регулятора гучності та тембру) будуть прослуховуватися тріски та шарудіння, ці резистори слід замінити.

Заключним етапом налагодження УЗЧ є його випробування та перевірка всіх якісних показників: рівня власних шумів (фону), нелінійних спотворень, номінальної вихідної потужності, діапазону частот, що відтворюються, і нерівномірності частотної характеристики.

Переконавшись у роботі УЗЧ, знімають амплітудно-частотну характеристику (наприклад, осцилографом). Якщо на

Вхід УЗЧ від звукового генератора подати номінальну напругу сигналу, на екрані осцилографа можна спостерігати коливання вихідної напруги. При обертанні ручки перебудови частоти генератора діапазону звукових частот на екрані осцилографа видно, що постійному рівню напруг вхідного сигналу будуть відповідати різні рівні вихідної напруги.

Слід зазначити, що схеми представлені на рис. 8.14 призначені для перетворення вхідних сигналів тільки позитивної полярності. При необхідності обробки вхідних сигналів з негативною полярністю можна змінити напрямок включення діодів на зворотний. Для обробки в одному пристрої позитивних і негативних вхідних сигналів використовують два нелінійних елементи, що зустрічно включені. Як нелінійні елементи можуть бути використані біполярні транзистори (їх переходи емітер-база). При цьому може бути збільшений на один - два порядки діапазон сигналів, що обробляються, і підвищена точність обробки, але одночасно підвищується і складність пристрою. Підсилювачі (див. рис. 8.14) зазвичай використовуються в пристроях перемноження та поділу аналогових сигналів

і у пристроях шумоподавлення в підсилювачах звукової частоти.

9. РЕГУЛЮВАННЯ В ПІДСИЛЮВАЧАХ

9.1. загальні положення

У Залежно від технічного завдання на підсилювач та його функціонального призначення в підсилювальному пристрої можуть бути передбачені регулювання різних параметрів: підсилювальних властивостей, частотних властивостей у смузі пропускання та ширини самої смуги пропускання, фазових характеристик, динамічного діапазону, вхідних та вихідних опорів

і і т.д. Всі ці налаштування можуть бути ручними та автоматичними. Рішення про необхідність використання ручних регулювань, про їхню глибину в кожному конкретному випадку приймаються та здійснюються оператором, який обслуговує підсилювач. Автоматичні регулювання здійснюються підсилювачем самостійно під впливом зміни заданих умов функціонування. Регулювання можуть бутиплавними, коли регульований параметр змінюється плавно і безперервно, і дискретними, коли регульований параметр змінюється стрибками. Крім постійно діючих регулювань у схему підсилювача можуть бути введені підстроювальні елементи, що використовуються при початковому налаштуванні, ремонті або профілактичних роботах. Найчастіше в підсилювачах використовуються регулювання коефіцієнта посилення та регулювання частотних властивостей. Останні, при їх використанні підсилювачів сигналів звукової частоти, називаються регулюваннями тембру.

9.2. Регулювання посилення

Призначення регуляторів посилення:

захист підсилювача від перевантажень у разі, коли динамічний діапазон сигналу перевищує динамічний діапазон підсилювача;

підтримання постійної величини коефіцієнта посилення при заміні активних елементів, старінні деталей підсилювача, зміні напруги живлення і т.д.;

зміна величини вихідного сигналу у межах.

Для цілей зміни коефіцієнта посилення можна використовувати потенціометричний дільник напруги, зворотний зв'язок із змінною глибиною та зміна режиму роботи активних елементів.

Потенціометричний регулятор підсилення може бути дискретним та плавним (рис. 9.1).

Принцип дії в обох регуляторах той самий. Вихідний сигнал u2 виділяється на нижньому плечі дільника. Згідно з другим законом Кірхгоффа, його величина пропорційна величині опору, що утворює нижнє плече. Коефіцієнти передачі дискретного та плавного регулятора відповідно мають вигляд

Дискретний регулятор виявляється зазвичай складнішим за плавний і використовується найчастіше у вимірювальній апаратурі.

Якщо регулятор посилення повинен працювати у широкій смузі частот, доводиться враховувати реактивні елементи, що підключаються до нижнього плеча дільника. Такий регулятор, як правило, будується за паралельною схемою (рис. 9.2), що збирається з кількох дільників із відповідними коефіцієнтами поділу.

До нижнього плеча дільника виявляється підключеною вхідна ємність наступного каскаду, що призводить до частотної залежності коефіцієнта передачі. При цьому повний опір нижнього плеча зі зростанням частоти зменшується і при активному опорі верхнього плеча коефіцієнт розподілу падає зі збільшенням частоти. Для збереження постійного коефі

Циента передачі дільника у всьому діапазоні частот верхнє плече доводиться шунтувати додатковою ємністю, яка вибирається з умови рівності постійних часу верхнього та нижнього плеча.

Так, для ступінчастого регулятора, представленого на рис. 9.2 повинні дотримуватися наступних рівностей:

Для полегшення налагодження подібних дільників у ємності, що шунтують як нижнє, так і верхнє плече, зазвичай включають підстроювальні конденсатори.

В даний час ступінчасті регулятори почали широко застосовуватись і в підсилювачах сигналів звукової частоти. Крок поділу в цьому випадку ви-

бирається невеликим (1 - 2дБ), а механічні перемикачі замінюються на-

бором електронних ключів, стан яких фіксується пристроєм, що запам'ятовує.

Плавне регулювання посилення здійснюється за допомогою змінних опорів, що використовуються як дільники напруги сигналу (див. рис. 9.1 б). Під час проектування регуляторів гучності для підсилювачів сигналів звукової частоти доводиться додатково враховувати особливості слухового сприйняття людини. Людське вухо влаштоване в такий спосіб, що відчуття гучності звуку в людини пропорційне логарифму рівня сигналу. Тому якщо взяти як регулятор гучності змінний резистор з лінійною залежністю опору від положення двигуна, то здаватиметься, що гучність дуже швидко зростає на самому початку повороту двигуна і майже не змінюється на всій другій половині його руху. Використання резистора з показовим законом зміни опору в залежності від положення двигуна дозволяє отримати відчуття рівномірної зміни гучності, пропорційного куту повороту двигуна. Щоправда, отримати таку залежність на практиці заважають порівняно малі опори, що шунтують регулятор з боку джерела сигналу та навантаження та порушують необхідний закон зміни опору.

зберігання рівномірної частотної характеристики сприйняття звуку при зменшенні рівня гучності необхідно зменшувати сигнал на середніх частотах сильніше ніж на нижніх і верхніх. Такий ефект досягається за допомогою тонкомпенсованих регуляторів гучності (рис. 9.3). У цьому регуляторі введено додаткові ланцюги корекції частотної характеристики. Конденсатор СВ здійснює корекцію в області верхніх частот. Місткість СВ вибирається невеликої величини і тому не впливає на область низьких і середніх частот. На високих частотах повний опір верхнього плеча дільника зменшується, що забезпечує

підйом частотної характеристики цих частот стосовно області середніх частот. Постійна часу послідовного з'єднання CН RН обрана таким чином, щоб цей ланцюжок шунтував нижнє плече дільника в області середніх і більш високих частот і тим самим створювало відносний підйом для низькочастотних складових спектра сигналу. У міру руху середнього виведення потенціометра вниз цей ефект випинання низьких і високих частот по відношенню до середніх посилюється. Глибина регулювання рівня, що оцінюється як відношення рівнів сигналу в крайніх положеннях регулятора, для вищенаведеного регулювання гучності лежить в межах 35 - 45дБ.

Плавну зміну рівня сигналу на виході підсилювача можна здійснити, змінюючи режим активного елемента або глибину зворотного зв'язку. Приклади таких схем на рис. 9.4.

У схемою на рис. 9.4 а проводиться плавне регулювання посилення за рахунок зміни положення робочої точки. Збільшення опору R P призводить до зменшення струму через транзистор, зниження його крутості і, отже, коефіцієнта посилення даного каскаду. Глибина регулювання обмежена тим, що при значному зменшенні струму емітера з'являються додаткові нелінійні спотворення та збільшується вплив власних шумів.

У схемою на рис. 9.4 б змінний опір R P створює місцеву негативну зворотний зв'язок струму, послідовну по входу змінної складової. Глибина зворотний зв'язок і відповідно коефіцієнт посилення залежить від величини опору RP . Якщо в попередній схемі конденсатор СЕ підключити тільки паралельно опору РЕ, то в ній діятимуть обидва методи і глибина регулювання значно збільшиться.

Управління коефіцієнтом посилення з допомогою зміни становища робочої точки (див. рис. 9.4, в) широко застосовується у системах автоматичного регулювання посилення (АРУ). У цьому випадку ланцюг базового дільника подається керуюча напруга UУПР , величина якого визначається значенням вихідного сигналу.

При збільшенні вихідного сигналу під впливом вхідного напруга UУПР замикає транзистор, а при зменшенні - відкриває, підтримуючи вихідну напругу постійною при дуже значних змінах сигналу на вході.

Слід зазначити, що це перераховані методи регулювання посилення однаково добре працюють у підсилювачах на біполярних і польових транзисторах.

зунка опору RP призводить до

зміни глибини зворотний зв'язок і відповідно до зміни коефіцієнта посилення. Одночасно зміна глибини зворотний зв'язок тягне у себе зміна вхідного і вихідного опорів. Відмінність схеми (див. рис. 9.5 б) від попередньої полягає в тому, що в ній використано неінвертуюче включення ОУ.

Певний інтерес становить схема на рис. 9.6. Тут змінний опір виконує дві функції. Зміна положення двигуна призводить до зміни рівня сигналу на вході ОУ і одночасно зміни глибини зворотного зв'язку. Таким чином, залежність коефіцієнта передачі від кута повороту потенціометра стає показовою і в схемі можна використовувати регулятор з опором, що лінійно змінюється.

Можна уникнути перешкод, що виникають через нестабільність рухомого контакту, якщо замість механічного регулюючого елемента використовувати опори, керовані напругою або струмом. Як такі керовані змінні опори використовуються польові транзистори і оптрони. Опір каналу польового транзистора лінійно залежить від напруги між затвором і витоком, про що свідчить сімейство вихідних характеристик, що розходиться віялом при напрузі на стоку, близькому до нуля. Включивши такий опір в якості нижнього плеча дільника в ланцюзі зворотного зв'язку (рис. 9.7, а), і змінюючи напругу, що управляє, на затворі UУПР , можна регулювати глибину зворотного зв'язку і відповідно коефіцієнт посилення. Зі збільшенням негативного керуючого напруги на затворі опір каналу зростає, зростає глибина зворотної

UУПР

R ОС

U УПР

Зміна струму через діод під впливом напруги UУПР призводить до зміни опору оптрона, включеного у верхнє плече дільника ланцюга зворотного зв'язку, відповідно до зміни коефіцієнта посилення. Подібні схеми дуже зручні для створення автоматичних систем регулювання підсилення та систем дистанційного керування коефіцієнтом підсилення.

Місце включення регулятора до схеми (плавного та дискретного) визначається декількома умовами.

З Р2

З Р1

Щоб підсилювач не перевантажувався і щоб у перших каскадах не виникали нелінійні спотворення, регулятор посилення бажано ставити якомога ближче до входу. Однак якщо регулятор гучності увімкнути на вході першого каскаду, то в цьому випадку

Інші статті присвячені будівництву цього УНЧ.

Складання.

Прямо під час монтажу я виготовив джгут або з'єднувальний кабель. Називайте як завгодно.

Так як верхню та нижню кришку не можна протягнути через трубу, то довжину кабелю довелося зробити надмірною. Це повинно дозволити легко діставатися будь-якого елемента схеми без необхідності відпоювати будь-які кінці.

Джгут обв'язав суворою навоченою ниткою. Якщо такої неті немає, то можна виготовити її із звичайної, просто простягнувши нитку через свічку.

Світлодіодний індикатор увімкнення приклеїв термоклеєм.

Між мікросхемами та радіатором кінцевого підсилювача проклав прокладку з одного шару медичного бинта, рясно змащеного термопастою КПТ-8. Товщина бинта в стислому стані близько 0,1мм. Такого зазору цілком достатньо навіть для напруги 100 Вольт.

Так як вся конструкція збирається за допомогою однієї єдиної шпильки, то для того, щоб труба добре зафіксувалася в заглушках, я одягнув на виступ кожної заглушки по гумовому кільцю (кільця відзначені стрілками).

Остаточне складання трансформатора.

Я склеїв половинки магнітопроводу епоксидною смолою і остаточно зібрав трансформатор тільки після того, як УНЧ був зібраний і перевірений.

Якщо не склеювати половинки магнітопроводу, то трансформатор, швидше за все, гудітиме. Він може гудіти тихіше чи голосніше, але чути буде.

Якщо ж доведеться розбивати місце склеювання, наприклад, щоб подовжити або вкоротити обмотку, то від удару можуть відшаруватися деякі пластини броньового сердечника. Якщо це станеться, то повністю позбавитися гудіння буде дуже складно. Тому склеювання краще робити в самому кінці.

На закінчення складання трансформатора, можна намотати поверх котушки шар електрокартону або паперу товщиною 0,1 мм. На папір корисно нанести дані про обмотки. Якщо поверх паперу намотати ще й шар скло- або лако-тканини, то трансформатор взагалі набуде промислового вигляду.

Налагодження.

Під час пусконалагоджувальних робіт довелося виправити лише одну помилку. Ця помилка виявилася у вигляді невеликого фону в гучномовцях і викликана була неправильним розведенням землі на платі блоку живлення.

Фон з'явився через те, що мізерна напруга пульсацій проникла на вхід стабілізатора напруги, а звідти до попереднього підсилювача.

На початковому варіанті друкованої плати висновки вторинних обмоток трансформатора, що йдуть до корпусу, були з'єднані разом, що не правильно, так як всі землі живлення повинні з'єднуватися в одній точці, а не двох.

Початковий варіант друкованої плати.

А це вже доопрацьований варіант. При доопрацюванні довелося розрізати одну доріжку поз.1 і додати один контакт поз.2 для підключення обмотки трансформатора, що живить стабілізатор напруги.

Крім цього, в УНЧ сплив ще один дефект, який поки що усунути не вдалося. Це клацання при включенні та вимкненні УНЧ. Джерелом клацань є блок регулювання гучності та тембру.

На зображенні епюра знята на виході блоку регулювань тембру. Сам запуск та вимкнення мікросхеми відбувається дуже плавно. І напруга, і гучність звуку збільшуються протягом кількох секунд. Але, на кривій спаду та наростання напруги є невелика сходинка, схоже, викликана якимись перехідними процесами у мікросхемі. Цей перепад потрапляє на вхід кінцівок і викликає клацання.

Я поки що сумніваюся, що Philips розробив настільки криву мікросхему і грішу на конкретного виробника NXP Semiconductors або партію мікросхем. Спочатку спробую пошукати аналогічну мікросхему іншого виробника на нашому радіоринку.

Як я вже писав, підсилювач, що живиться від двополярного джерела, не створює клацань при включенні та вимкненні.

Городити ж схему відключення гучномовців для підсилювача, який цього не потребує, не хотілося б.

Отже, якщо хтось збирається використовувати TDA1524A, то маємо звернути увагу на цю обставину.

В іншому, складання пройшло без будь-яких ускладнень.

Готовий підсилювач.

На картинках зображено готовий підсилювач.

1. Щілина охолодження між верхньою кришкою та радіатором.
2. Індикатор увімкнення.
3. Вимикач мережі.
4. Гучність.
5. Стереобаланс.
6. Тембр ВЧ.
7. Тембр НЧ.
8. Гніздо для підключення телефонів.
9. Вимикач динаміків.

1. Утримувач запобіжника.
2. Гніздо кабелю.
3. Вихід правого каналу.
4. Лінійний вхід.
5. Вихід лівого каналу.

1. Радіатор.
2. Єдина гайка, яку треба відкрутити, щоб розібрати УНЧ.

1. Отвори охолодження.
2. Ніжки (пробки від якихось аптечних бульбашок).

Вимірювання.

Температура довкілля – 20ºС.

Напруга мережі – 220В.

Синусоїдальний сигнал - апаратний генератор НЧ.

Музичний сигнал - Carlos Santana "Jingo: The Santana Collection".

Осцилограма, знята на навантаженні УНЧ, при підключенні до входу генератора НЧ.

Ефективна потужність, обмежена пульсаціями напруги живлення – 2х9 Ватт.

Осцилограма, знята на навантаженні, при підключенні до входу музичного сигналу.

Пікова музична потужність - 2х18 Ватт.

Температура радіатора при тривалій роботі на максимальній потужності, на частоті 1кГц, в режимі обмеження живлення – 75ºС

Температура радіатора при тривалому відтворенні музики на максимальній гучності, обмеженій пульсаціями напруги живлення – 65ºС.

Дрібні деталі.

Корпус підсилювача виявився досить стійким. Стійкість забезпечується вагою силового трансформатора та високим коефіцієнтом тертя гумових ніжок. При перемиканні тумблерів корпус не відривається від землі, хоча і злегка змінює положення за рахунок еластичності ніжок.

Струму спокою каскаду змінюйте, залежно від виду каскаду, або струм бази транзистора, або напруга зміщення на сітці лампи.

Для створення струму бази транзистора, включеного за схемою із загальним емітером, використовуйте резистор, що з'єднує базу або з шиною живлення, або з колектором. Друге краще з точки термостабілізації. Чим менше опір резистора, тим більше струм, що відкриває бази, а , і струм спокою каскаду. Існують і інші, більш досконалі схеми термостабілізації біполярних, що передбачають використання кількох резисторів.

Для створення напруги зміщення лампи підключіть її сітку, що управляє, дроту через високоомний резистор (його номінал змінювати не потрібно), а між катодом і загальним проводом увімкніть резистор, за допомогою якого буде регулюватися напруга зміщення. Зашунтуйте його конденсатором (якщо він електролітичний, увімкніть його плюсом до катода). Чим більший опір катодного резистора, тим більше і напруга, що замикає, на сітці, що є негативним щодо катода (але не загального проводу), і, відповідно, менше струм спокою каскаду.

Якщо каскад використовується для посилення змінного струму, подавайте на нього вхідний сигнал через конденсатор з дуже малим витоком, щоб не порушити його режим постійного струму. Вихідний сигнал знімайте з навантаження через конденсатор.

Незалежно від того, чи є каскад ламповим або транзисторним, спочатку візьміть резистор, що задає струм спокою, великого опору, щоб цей струм був малим. Подайте на вхід каскаду через конденсатор такий сигнал, щоб його спотворення можна було легко виявити на слух чи екрані осцилографа. Вихідний сигнал зніміть також через конденсатор і подайте його, відповідно, на контрольний підсилювач або осцилограф. Транзистор заздалегідь встановіть тепловідвід.

Послідовно з навантажувальним резистором увімкніть міліамперметр. Лише після цього подайте на каскад харчування. Струм спокою буде малим, а спотворення - великими.

Щоразу попередньо відключаючи живлення каскаду, ставте в нього резистор дедалі меншого опору. Струм спокою збільшуватиметься спотворення - зменшуватиметься. Коли вони перестануть падати, перестаньте знижувати опір. Не намагайтеся дізнатися на практиці, що буде при подальшому його зменшенні – повірте намову: посилення почне падати, струм спокою зросте до неприпустимо великого значення, активний елемент може вийти з ладу.

Якщо вас влаштовує підвищене енергоспоживання каскаду, залиште струм спокою на посинельному рівні, а якщо ви хочете заради економічності пожертвувати якістю посилення, зменшіть струм спокою до бажаного рівня.

Ремонт УМЗЧ – чи не найчастіше з питань, що ставляться на радіоаматорських форумах. І при тому – один із найскладніших. Звичайно, існують «улюблені» несправності, але в принципі вийти з ладу може будь-який з кількох десятків, а то й сотень компонентів, що входять до складу підсилювача. Тим більше, що і схем УМЗЧ – безліч.

Звичайно, охопити всі випадки, що зустрічаються в практиці ремонту, неможливо, проте, якщо дотримуватися певного алгоритму, то в переважній більшості випадків вдається відновити працездатність пристрою за цілком прийнятний час. Даний алгоритм був вироблений мною з досвіду ремонту близько півсотні різних УМЗЧ, від найпростіших, на кілька ватів або десятків ватів, до концертних «монстрів» по ​​1…2 кВт на канал, більшість з яких надходила на ремонт без важливих схем.

Головним завданням ремонту будь-якого УМЗЧ є локалізація елементу, що вийшов з ладу, спричинив за собою непрацездатність як усієї схеми, так і вихід з ладу інших каскадів. Оскільки в електротехніці буває всього 2 типи дефектів:

1. наявність контакту там, де його не повинно бути;
2. відсутність контакту там, де він має бути,

то «надзавданням» ремонту є знаходження пробитого чи обірваного елемента. А для цього знайти той каскад, де він знаходиться. Далі – «справа техніки». Як кажуть лікарі: «Правильний діагноз – половина лікування».

Перелік обладнання та інструментів, необхідних (або, принаймні, вкрай бажаних) при ремонті:

1. Викрутки, бокорізи, пасатижі, скальпель (ніж), пінцет, лупа - тобто мінімальний обов'язковий набір звичайного монтажного інструменту.
2. Тестер (мультиметр).
3. Осцилограф.
4. Набір ламп розжарювання на різні напруги – від 220 до 12 В (по 2 шт.).
5. Низькочастотний генератор синусоїдальної напруги (краще бажано).
6. Двополярний регульований джерело живлення на 15…25(35) з обмеженням вихідного струму (дуже бажано).
7. Вимірник ємності та еквівалентного послідовного опору ( ESR ) конденсаторів (дуже бажано).
8. І, нарешті, найголовніший інструмент – голова на плечах (обов'язково!).

Розглянемо даний алгоритм з прикладу ремонту гіпотетичного транзисторного УМЗЧ з біполярними транзисторами у вихідних каскадах (рис.1), дуже примітивного, а й дуже складного. Така схема є найпоширенішою «класикою жанру». Функціонально він складається з наступних блоків та вузлів:

а) двополярне джерело живлення (не показаний);

б) вхідний диференціальний каскад на транзисторах VT 2, VT 5 з струмовим дзеркалом на транзисторах VT 1 та VT 4 в їх колекторних навантаженнях і стабілізатором їх емітерного струму VT 3;

в) підсилювач напруги на VT 6 та VT 8 у каскодному включенні, з навантаженням у вигляді генератора струму VT 7;

г) вузол термостабілізації струму спокою на транзисторі VT 9;

д) вузол захисту вихідних транзисторів від перевантаження струмом на транзисторах VT 10 та VT 11;

е) підсилювач струму на комплементарних трійках транзисторів, включених за схемою Дарлінгтона у кожному плечі ( VT 12 VT 14 VT 16 та VT 13 VT 15 VT 17).

Мал. 1.

1. Першим пунктом будь-якого ремонту є зовнішній огляд сабжа та його обнюхування (!). Вже одне це іноді дозволяє хоча б припустити сутність дефекту. Якщо пахне паленим – значить щось явно горіло.

1. Перевірка наявності напруги на вході: тупо перегорів мережевий запобіжник, розбовталося кріплення проводів мережевого шнура у вилці, обрив у мережевому шнурі і т.п. Етап – найбанальніший за своєю сутністю, але на якому ремонт закінчується приблизно у 10% випадків.

1. Шукаємо схему на підсилювач. В інструкції, в Інтернеті, у знайомих, друзів тощо. На жаль, все частіше і частіше останнім часом – безуспішно. Не знайшли – тяжко зітхаємо, посипаємо голову попелом і беремося за вимальовування схеми плати. Можна цей етап пропустити. Якщо не важливий результат. Але краще не пропускати. Моторно, довго, гидко, але - "Треба, Федю, треба ..." ((С) "Операція "И" ...).

1. Розкриваємо сабж і робимо зовнішній огляд його «потрухів». Застосовуємо лупу, якщо потрібно. Можна побачити зруйновані корпуси п/п приладів, потемнілі, обвалені або зруйновані резистори, здуті електролітичні конденсатори або потіки електроліту з них, обірвані провідники, доріжки друкованої плати тощо. Якщо таке знайдено - це ще не привід для радості: зруйновані деталі можуть бути наслідком виходу з ладу якоїсь «блошки», яка візуально ціла.

1. Перевіряємо блок живлення. Відпаюємо дроти, що йдуть від БП до схеми (або від'єднуємо роз'єм, якщо він є). Виймаємо мережевий запобіжник і до контактів його утримувача підпаюємо лампу на 220 В (60…100 Вт). Вона обмежить струм первинної обмотки трансформатора, як і струми у вторинних обмотках.

Включаємо підсилювач. Лампа повинна мигнути (на час заряджання конденсаторів фільтра) і згаснути (допускається слабке свічення нитки). Це означає, що К.З. по первинній обмотці мережевого трансформатора немає, як немає явного К.З. у його вторинних обмотках. Тестером на режимі змінної напруги вимірюємо напругу на первинній обмотці трансформатора та на лампі. Їх сума повинна дорівнювати мережному. Вимірюємо напруги на вторинних обмотках. Вони мають бути пропорційними тому, що виміряно фактично на первинній обмотці (щодо номінального). Лампу можна відключати, ставити запобіжник на місце і вмикати підсилювач прямо в мережу. Повторюємо перевірку напруг на первинній та вторинній обмотках. Співвідношення (пропорція) між ними має бути таким самим, як при вимірюванні з лампою.

Лампа горить постійно на повний розжар - отже, маємо К.З. у первинному ланцюзі: перевіряємо цілісність ізоляції проводів, що йдуть від мережевого роз'єму, тумблер живлення, утримувач запобіжника. Відпаюємо один із приводів, що йдуть на первинну обмотку трансформатора. Лампа згасла - швидше за все вийшла з ладу первинна обмотка (або міжвиткове замикання).

Лампа горить постійно в неповне напруження - швидше за все, дефект у вторинних обмотках або в підключених до них ланцюгах. Відпаюємо по одному дроту, що йде від вторинних обмоток до випрямляча(м). Чи не переплутати, Кулібін! Щоб потім не було болісно від неправильного підпаювання назад (промаркувати, наприклад, за допомогою шматочків липкої малярської стрічки). Лампа згасла – отже, з трансформатором усе гаразд. Горить – знову важко зітхаємо і шукаємо йому заміну, або перемотуємо.

1. Визначилися, що трансформатор гаразд, а дефект у випрямлячах чи конденсаторах фільтра. Продзвонюємо діоди (бажано відпаяти під одному дроту, що йде до їх висновків, або випаяти, якщо це інтегральний міст) тестером в режимі омметра на мінімальній межі. Цифрові тестери в цьому режимі часто брешуть, тому бажано використовувати стрілочний прилад. Особисто я давно користуюся дзвінком-«пищалкою» (рис. 2, 3). Діоди (міст) пробиті чи обірвані – міняємо. Цілі – «дзвонимо» конденсатори фільтра. Перед виміром їх треба розрядити (!!!) через 2-ватний резистор опором близько 100 Ом. Інакше можна спалити тестер. Якщо конденсатор цілий - при замиканні стрілка спочатку відхиляється до максимуму, а потім досить повільно (у міру заряду конденсатора) повзе ліворуч. Змінюємо підключення щупів. Стрілка спочатку зашкалює вправо (на конденсаторі залишився заряд від попереднього виміру), а потім знову повзе вліво. Якщо є вимірювач ємності та ESR , то дуже бажано використати його. Пробиті чи обірвані конденсатори міняємо.

Мал. 2. Мал. 3.

1. Випрямлячі та конденсатори цілі, але на виході блока живлення стоїть стабілізатор напруги? Не біда. Між виходом випрямляча(ів) і входом(ами) стабілізатора(ів) включаємо лампу(и) (ланцюжок(и) ламп) на сумарну напругу близьку до вказаного на корпусі конденсатора фільтра. Лампа спалахнула - дефект в стабілізаторі (якщо він інтегральний), або в ланцюзі формування опорної напруги (якщо він на дискретних елементах), або пробитий конденсатор на його виході. Пробитий регулюючий транзистор визначається продзвонюванням його висновків (випаяти!).

1. З блоком живлення все гаразд (напруги на його виході симетричні та номінальні)? Переходимо до найголовнішого – власне підсилювача. Підбираємо лампу (або ланцюжка ламп) на сумарну напругу, не нижчу за номінальну з виходу БП і через неї (їх) підключаємо плату підсилювача. Причому бажано до кожного з каналів окремо. Вмикаємо. Зайнялися обидві лампи – пробиті обидва плечі вихідних каскадів. Тільки одна – одне із плечей. Хоча й не факт.

Лампи не горять або горить лише одна з них. Отже, вихідні каскади, скоріш за все, цілі. До виходу підключаємо резистор на 10...20 Ом. Вмикаємо. Лампи повинні мигнути (на платі зазвичай є ще конденсатори живлення). Подаємо на вхід сигнал від генератора (регулятор посилення – максимум). Лампи (обидві!) спалахнули. Значить, підсилювач щось посилює, (хоча хрипить, фоніт тощо) і подальший ремонт полягає у пошуку елемента, що виводить його з режиму. Про це – нижче.

1. Для подальшої перевірки особисто я не використовую штатний блок живлення підсилювача, а застосовую 2-полярний стабілізований БП з обмеженням струму на рівні 0,5 А. Якщо такого немає – можна використовувати і БП підсилювача, підключений, як було зазначено, через лампи розжарювання. Тільки потрібно ретельно ізолювати їх цоколі, щоб випадково не викликати КЗ і бути обережним, щоб не розбити колби. Але зовнішній БП – краще. Заодно видно і споживаний струм. Грамотно спроектований УМЗЧ допускає коливання напруги живлення в досить великих межах. Адже нам не потрібні при ремонті його супер-пупер параметри, досить просто працездатності.

1. Отже, з БП все гаразд. Переходимо до плати підсилювача (рис. 4). Насамперед треба локалізувати каскад(и) з пробитим(і)/оборваним(і) компонентом(ами). Для цього кончебажаномати осцилограф. Без нього ефективність ремонту знижується в рази. Хоча і з тестером можна також багато чого зробити. Майже всі виміри виробляються без навантаження(На холостому ходу). Припустимо, що на виході у нас «перекіс» вихідної напруги від кількох вольт до повної напруги живлення.

1. Для початку відключаємо вузол захисту, для чого випоюємо з плати праві висновки діодів VD 6 та VD 7 (у мене в практиці було тривипадку, коли причиною непрацездатності був вихід із ладу саме цього вузла). Дивимося напруга на виході. Якщо нормалізувалося (може бути залишковий перекіс у кілька мілівольт – це норма), продзвонюємо VD 6, VD 7 та VT 10, VT 11. Можуть бути обриви та пробої пасивних елементів. Знайшли пробитий елемент – міняємо та відновлюємо підключення діодів. На виході нуль? Вихідний сигнал (при подачі на вхід сигналу від генератора) є? Ремонт закінчено.

er=0 width=1058 height=584 src="amp_repair.files/image004.jpg">

Мал. 4.

Нічого із сигналом на виході не змінилося? Залишаємо діоди відключеними та йдемо далі.

1. Випоїємо з плати правий висновок резистора ООС ( R 12 разом із правим висновком C 6), а також ліві висновки R 23 та R 24, які з'єднуємо дротяною перемичкою (показана на рис. 4 червоним) і через додатковий резистор (без нумерації, 10 кОм) з'єднуємо із загальним проводом. Перемикаємо дротяною перемичкою (червоний колір) колектори VT 8 та VT 7, виключаючи конденсатор С8 та вузол термостабілізації струму спокою. У результаті підсилювач роз'єднується на два самостійні вузли (вхідний каскад з підсилювачем напруги та каскад вихідних повторювачів), які повинні працювати самостійно.

Дивимося, що маємо на виході. Перекіс напруги залишився? Отже, пробитий транзистор «перекошеного» плеча. Випаюємо, дзвонимо, замінюємо. Заодно перевіряємо і пасивні компоненти (резистори). Найчастіший варіант дефекту, однак повинен зауважити, що дуже часто він є наслідкомвиходу з ладу якогось елемента попередніх каскадах (включаючи вузол захисту!). Тому наступні пункти бажано виконати.

Перекосу немає? Отже, вихідний каскад імовірно цілий. Про всяк випадок подаємо сигнал від генератора амплітудою 3 ... 5 В точку «Б» (з'єднання резисторів R 23 та R 24). На виході має бути синусоїда з добре вираженою «сходинкою», верхня та нижня напівхвилі якої симетричні. Якщо вони не симетричні – значить, «підгорів» (втратив параметри) якийсь із транзисторів плеча, де він нижчий. Випаюємо, дзвонимо. Водночас перевіряємо і пасивні компоненти (резистори).

Сигналу на виході взагалі немає? Отже, вилетіли силові транзистори обох плечей «наскрізь». Сумно, але доведеться випоювати все і продзвонювати з наступною заміною.

Не виключені і урвища компонентів. Тут уже потрібно включати "8-й інструмент". Перевіряємо, замінюємо…

1. Чи досягли симетричного повторення на виході (зі сходинкою) вхідного сигналу? Вихідний каскад відремонтовано. Тепер потрібно перевірити працездатність вузла термостабілізації струму спокою (транзистор VT 9). Іноді спостерігається порушення контакту двигуна змінного резистора R 22 із резистивною доріжкою. Якщо він включений в емітерному ланцюзі, як показано на наведеній схемі, нічого страшного з вихідним каскадом при цьому не може статися, т.к. у точці підключення бази VT 9 до дільника R 20- R 22 R 21 напруга просто підвищується, він відкривається більше і, відповідно, знижується падіння напруги між колектором і емітером. У вихідному сигналі простою з'явиться яскраво виражена сходинка.

Однак (дуже навіть нерідко), підстроювальний резистор ставиться між колектором та базою VT9. Вкрай «дурний захищений» варіант! Тоді при втраті контакту двигуна з резистивною доріжкою напруга на базі VT9 знижується, він закривається і, відповідно, підвищується падіння напруги між колектором і емітером, що веде до різкого зростання струму спокою вихідних транзисторів, їх перегріву і, природно, теплового пробою. Ще більш безглуздий варіант виконання цього каскаду - якщо база VT9 з'єднана тільки з двигуном змінного резистора. Тоді при втраті контакту на ній може бути все що завгодно з відповідними наслідками для вихідних каскадів.

Якщо є можливість, варто переставити R 22 в базо-емітерний ланцюг. Правда, при цьому регулювання струму спокою стане виражено нелінійним від кута повороту двигуна, але IMHO це не така вже й велика плата за надійність. Можна просто замінити транзистор VT 9 на інший, зі зворотним типом провідності, якщо дозволяє розведення доріжок на платі. На роботу вузла термостабілізації це вплине, т.к. він є двополюсникомі залежить від типу провідності транзистора.

Перевірка цього каскаду ускладнюється тим, що зазвичай з'єднання з колекторами VT 8 та VT 7 зроблено друкованими провідниками. Прийде піднімати ніжки резисторів і робити з'єднання проводочками (на рис. 4 показані розриви провідників). Між шинами позитивної та негативної напруги живлення і, відповідно, колектором та емітером VT 9 включаються резистори приблизно по 10 кОм (без нумерації, показані червоним) і вимірюється падіння напруги на транзисторі VT 9 при обертанні двигуна підстроювального резистора R 22. Залежно від кількості каскадів повторювачів воно повинно змінюватися в межах приблизно 3…5 (для «трійок, як на схемі) або 2,5… 3,5 (для «двійок»).

1. Ось і дісталися ми найцікавішого, але й найскладнішого – дифкаскаду з підсилювачем напруги. Вони працюють лише спільно і поділити їх на окремі вузли принципово неможливо.

Перемикаємо праве виведення резистора ООС R 12 з колекторами VT 8 та VT 7 (точка « А», Що є тепер його «виходом»). Отримуємо «урізаний» (без вихідних каскадів) малопотужний ОУ, цілком працездатний на холостому ході (без навантаження). Подаємо на вхід сигнал амплітудою від 0,01 до 1 і дивимося, що буде в точці А. Якщо спостерігаємо посилений сигнал симетричної щодо землі форми, без спотворень, це каскад цілий.

1. Сигнал різко знижений за амплітудою (мало посилення) – насамперед перевірити ємність конденсатора(ів) С3(С4, тому що виробники для економії дуже часто ставлять лише один полярний конденсатор на напругу 50 В і більше, розраховуючи, що у зворотній полярності він все одно працюватиме, що не є гут). При його підсиханні або пробої різко знижується коефіцієнт посилення. Якщо немає вимірювача ємності – перевіряємо просто шляхом заміни на свідомо справний.

Сигнал перекошений - в першу чергу перевірити ємність конденсаторів С5 і С9, що шунтують шини живлення передусиллю частини після резисторів R17 і R19 (якщо ці RC-фільтри взагалі є, тому що нерідко вони не ставляться).

На схемі наведено два поширені варіанти симетрування нульового рівня: резистором R 6 або R 7 (можуть бути, звичайно ж, та інші), при порушенні контакту движка яких теж може бути перекіс вихідної напруги. Перевірити обертанням двигуна (хоча, якщо контакт порушений «капітально», це може і не дати результату). Тоді спробувати перемкнути пінцетом їх останні висновки з виведенням двигуна.

Сигнал взагалі відсутній - дивимося, а чи є він взагалі на вході (обрив R3 або С1, К.З. R1, R2, С2 і т.п.). Тільки спочатку необхідно випаяти основу VT2, т.к. на ній сигнал буде дуже маленьким і дивитися правому виведенні резистора R3. Звичайно, вхідні ланцюги можуть сильно відрізнятися від наведених на малюнку - включати "8-й інструмент". Допомагає.

1. Звичайно, описати всі можливі причинно-наслідкові варіанти дефектів мало реально. Тому далі просто викладу, як перевіряти вузли та компоненти даного каскаду.

Стабілізатори струму VT 3 та VT 7. Вони можливі пробої чи обриви. З плати випоюються колектори і вимірюється струм між ними та землею. Звичайно, спочатку необхідно розрахувати за напругою на їх базах і номіналам емітерних резисторів, яким він має бути. ( N. B .! У моїй практиці був випадок самозбудження підсилювача через надмірно великий номінал резистора R 10, поставленого виробником. Допомогла підстроювання його номіналу на підсилювачі, що повністю працює – без зазначеного вище поділу на каскади).

Аналогічно можна перевірити і транзистор VT 8: якщо перемкнути колектор-емітер транзистора VT 6, він також тупо перетворюється на генератор струму.

Транзистори дифкаскаду VT 2 V 5 T та струмового дзеркала VT 1 VT 4, а також VT 6 перевіряються їх продзвінком після відпаювання. Краще виміряти коефіцієнт посилення (якщо тестер – з такою функцією). Бажано підібрати з однаковими коефіцієнтами посилення.

1. Кілька слів «не для протоколу». Чомусь у переважній більшості випадків у кожний наступний каскад ставлять транзистори все більшої та більшої потужності. У цій залежності є один виняток: на транзисторах каскаду посилення напруги ( VT 8 та VT 7) розсіюється в 3…4 рази більша потужність , ніж на передрайверних VT 12 та VT 23 (!!!). Тому, якщо є така можливість, їх варто відразу замінити на транзистори середньої потужності. Непоганим варіантом буде КТ940/КТ9115 чи аналогічні імпортні.

1. Досить нерідкими дефектами в моїй практиці були непропаї («холодне» паяння до доріжок/«п'ятачок» або погане облуджування висновків перед паянням) ніжок компонентів та обломи висновків транзисторів (особливо в пластмасовому корпусі) безпосередньо біля корпусу, які дуже важко було побачити візуально. Похитати транзистори, уважно спостерігаючи за їхніми висновками. У крайньому випадку - випаяти і впаяти наново.

Якщо перевірили всі активні компоненти, а дефект зберігається – потрібно (знову ж таки, з тяжким зітханням), випаяти з плати хоч по одній ніжці та перевірити тестером номінали пасивних компонентів. Непоодинокі випадки обривів постійних резисторів без будь-яких зовнішніх проявів. Неелектролітичні конденсатори, як правило, не пробиваються/обриваються, але всяке буває.

1. Знову ж таки, з досвіду ремонту: якщо на платі видно потемнілі/обуглені резистори, причому симетрично в обох плечах, варто перерахувати потужність, що виділяється на ньому. У житомирському підсилювачі Dominator виробник поставив в одному з каскадів резистори по 0,25 Вт, які регулярно горіли (до мене було 3 ремонти). Коли я прорахував їхню необхідну потужність – мало не впав зі стільця: виявилося, що на них має розсіюватися по 3 (три!) Ватта.

1. Зрештою, все запрацювало… Відновлюємо всі «порушені» з'єднання. Порада начебто і банальніша, але скільки разів забувається!!! Відновлюємо у зворотній послідовності та після кожного з'єднання перевіряємо підсилювач на працездатність. Нерідко покаскадна перевірка начебто показала, що все справно, а після відновлення з'єднань дефект знову «виповзав». Останніми підпаюємо діоди каскаду струмового захисту.

1. Виставляємо струм спокою. Між БП та платою підсилювача включаємо (якщо вони були відключені раніше) «гірлянду» ламп розжарювання на відповідну сумарну напругу. Підключаємо до виходу УМЗЧ еквівалент навантаження (резистор на 4 або 8 Ом). Двигун підстроювального резистора R 22 встановлюємо в нижнє за схемою положення і на вхід подаємо сигнал від генератора частотою 10...20 кГц (!!!) такої амплітуди, щоб на виході вив сигнал не більше 0,5...1 В. При таких рівнях і частоті сигналу добре помітна сходинка», яку важко помітити на великому сигналі та малій частоті. Обертанням двигуна R22 домагаємося її усунення. При цьому нитки розжарювання ламп повинні трохи світитися. Можна проконтролювати струм і амперметром, увімкнувши його паралельно до кожної гірлянди ламп. Не варто дивуватися, якщо він буде помітно (але не більше, ніж в 1,5...2 рази на більшу сторону) відрізнятися від того, що зазначено в рекомендаціях з налаштування – адже нам важливо не «дотримання рекомендацій», а якість звучання! Як правило, в «рекомендаціях» струм спокою значно завищується для гарантованого досягнення запланованих параметрів («по гіршому»). Перемикаємо «гірлянди» перемичкою, підвищуємо рівень вихідного сигналу рівня 0,7 від максимального (коли починається амплітудне обмеження вихідного сигналу) і даємо підсилювачу прогрітися 20…30 хвилин. Цей режим є найважчим для транзисторів вихідного каскаду – ними при цьому розсіюється максимальна потужність. Якщо "сходинка" не з'явилася (при малому рівні сигналу), а струм спокою зріс не більше, ніж у 2 рази, налаштування вважаємо закінченим, інакше прибираємо "сходинку" знову (як було зазначено вище).

1. Забираємо всі тимчасові з'єднання (не забувати!!!), збираємо остаточно підсилювач, закриваємо корпус і наливаємо чарку, яку з почуттям глибокого задоволення виконаною роботою, випиваємо. А то не працюватиме!

Звичайно ж, у рамках цієї статті не описано нюансів ремонту підсилювачів з «екзотичними» каскадами, з ОУ на вході, з вихідними транзисторами, включеними з ОЕ, з «двоповерховими» вихідними каскадами та багато іншого…

Falconist