wzmacniacz lampowy.pdf

+++

Projekty

P rr r ro ff f fe s s s jj j jona ll l ln y y y

w z z zmacn ii i iac z z z

ll l lampowo − − MOS F F FE T T T − − ow y y y

2 x 250W

Przeglądając czasopisma elektroniczne trafi−

łem na bardzo interesujące opracowanie płyt−

ki wzmacniacza akustycznego, opartego na

kostce TDA7294, firmy Thomson (obecnie

STM – przyp. red. ). Autorem tego projektu

jest pan Piotr Górecki. Chodzi o kit AVT−

2153. Według opisu jest to wzmacniacz

o mocy dochodzącej do 100W. Kupiłem ten

zestaw, uruchomiłem i dokonałem subiek−

tywnej oceny, słuchając tego wzmacniacza

w domu i w studiu radiowym, między inny−

mi na dobrych głośnikach firmy Tannoy. Do−

konałem także pomiarów elektroakustycz−

nych: pomiaru mocy wyjściowej i zniekształ−

ceń nieliniowych. Wyniki okazały się bardzo

zachęcające. Mając to na względzie, a także

fakt, iż kostki TDA7294 zostały zrealizowa−

ne w technologii MOSFET (ściślej – tranzy−

story MOSFET wykorzystano w stopniu

wyjściowym – przyp. red. ), postanowiłem na

bazie tych płytek zaprojektować i zbudować

mostkowy wzmacniacz akustyczny sterowa−

ny lampowym inwerterem fazy . Założyłem,

iż wzmacniacz będzie spełniał normy obo−

wiązujące dla urządzeń studyjnych oraz że

będzie przeznaczony do zastosowań profe−

sjonalnych w rozgłośniach radiowych i w in−

stalacjach audiofilskich w domu. Wzmac−

niacz powinien spełnić następujące warunki:

1. Wejścia symetryczne o impedancji 10k

5. Wzmacniacz powinien zapewnić moc wyj−

ściową 250W RMS, zniekształcenia nielinio−

we THD poniżej 0,5%, pasmo 20Hz...20kHz.

Wymagania nie są wygórowane, układ

jest w sumie prosty i w zasadzie może go zre−

alizować nawet średnio zaawansowany elek−

tronik (ze względu na duże moce strat, prądy

oraz problem impulsu prądowego przy włą−

czaniu, układ nie jest przeznaczony dla po−

czątkujących, dlatego oznaczono go trzema

gwiazdkami – przyp. red.).

Podstawą wzmacniacza

mostkowego jest dobrze za−

projektowany odwracacz

fazy, który do stopni końco−

wych musi dostarczyć ste−

rujące napięcia akustyczne,

przesunięte w fazie wzglę−

dem siebie o 180 o . Wyma−

gana jest także duża syme−

tria napięć sterujących.

Jak już na wstępie wspo−

mniałem, kostki TDA7294 zostały zrealizowa−

ne w technologii MOSFET, a ich wysoką klasę

potwierdziły wnikliwe testy.

Swoim brzmieniem przypo−

minają dobrej klasy wzmac−

niacz lampowy. Warto za−

tem, aby były sterowane lam−

powym inwerterem fazy.

Wybrałem do tego celu

układ, zrealizowany na lam−

pach typu Noval, podwójna

trioda – ECC82. Lampa ta

została specjalnie skonstru−

owana do takich celów.

Wymiary i układ wyprowadzeń lampy

ECC82 (od strony nóżek) pokazane są na ry−

sunku 1 . W razie wątpliwości łatwo spraw−

dzić kolejność wyprowadzeń – włókno żarze−

nia umieszczone jest między wyprowadzenia−

mi 4, 5, a dodatkowo połączone jest z nóżką 9.

Tabela 1 podaje parametry triody. Nie są

one konieczne dla wykonawcy układu.

Zostały zamieszczone dla tych, którzy choć

trochę znają się na lampach i chcieliby wyko−

rzystać lampę ECC82 do innych celów.

Rys. 1

Tab. 1a

Ω

3. Funkcja MUTE.

4. Detektor składowej stałej na wyjściu

wzmacniacza.

Elektronika dla Wszystkich

i czułości + 6 dBu.

2. Dodatkowe wejścia niesymetryczne o im−

pedancji 100k

Ω

Projekty

Schematy ideowe, będące podstawą in−

wertera można zobaczyć na rysunku 2 . Są to

aplikacje wzięte wprost z oryginalnego kata−

logu lamp. Pierwszy stopień (wykorzystujący

jedną połówkę lampy) to w obu przypadkach

przedwzmacniacz napięciowy o wejściu wy−

sokoomowym, drugi natomiast to odwracacz

fazy, tak zwana katodyna. Wejścia dwóch

wzmacniaczy TDA7294, pracujące w ukła−

dzie mostkowym, sterowane są z katody

i anody drugiej połówki

lampy ECC82.

W układach lampo−

wych, także w układach

podstawowych z rysunku

2, pierwsza połówka triody

ECC82 musi zapewnić du−

że wzmocnienie układu.

Z zamieszczonych tabelek

wynika, iż wzmocnienie te−

go przedwzmacniacza wy−

nosi 11V/V, tzn. że po do−

prowadzeniu do siatki ste−

rującej pierwszej triody napięcia zmiennego

1Vsk, na anodzie tej lampy uzyskamy 11Vsk.

To napięcie steruje z kolei drugą połówkę

lampy ECC82, na której został zrealizowany

odwracacz fazy. Ten stopień nie wzmacnia;

jego wzmocnienie wynosi nieco poniżej jed−

ności. Układ lampowy tego stopnia sterują−

cego był projektowany w okresie, kiedy

królowały wzmacniacze lampowe (PUSH−

PULL). Lampy końcowe takiego wzmacnia−

cza, np. EL−34, wymagają sporego napięcia

zmiennego do pełnego ich wysterowania, np.

siatka pierwsza pentody EL−34 musi być spo−

laryzowana napięciem akustycznym do

20V (!). Tymczasem nasze płytki (AVT−

2153) wymagają na wejściach tylko 1,2Vsk,

należy zatem zmniejszyć wzmocnienie ukła−

du poprzez wyeliminowanie kondensatora

katodowego przedwzmacniacza.

Ze względu na znaczną nieliniowość

lamp, celowe będzie także wprowadzenie

ogólnego, ujemnego sprzężenia zwrotnego,

obejmującego wszystkie stopnie wzmacnia−

cza. Dodatkowo, w celu dopasowania pozio−

mów należy wprowadzić dzielnik napięcia,

a dla obniżenia impedancji wyjściowej od−

wracacza fazy i dopasowania jej do wejść

płytek 7294, warto wprowadzić dodatkowe

bufory – wtórniki katodowe.

Model pokazany na fotografiach zawiera

dwa wzmacniacze mostkowe. Do jego reali−

zacji wykorzystałem cztery kity AVT−2153.

Tab. 1b

Rys. 2

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

W inwerterze wykorzystałem proste układy

z jedną lampą, bez wtórników katodowych.

Wykonałem też wersję rozbudowaną in−

wertera z dodatkowymi wtórnikami lampowy−

mi. Takie rozwiązanie gwarantuje bardzo niską

impedancję wyjściową, a także dobrą symetrię

napięć sterujących. Schemat ideowy tej osta−

tecznej wersji odwracacza fazy został pokaza−

ny na rysunku 3 . Ostatecznie do realizacji in−

wertera fazy wybrałem górny schemat z rysun−

ku 2. Jego genialna prostota, a co ważniejsze

galwaniczne sprzeżęnie obu stopni

przedwzmacniacza z odwracaczem fazy, gwa−

rantują bardzo dobre parametry dynamiczne,

jak: szerokie pasmo przenoszenia (do 100

kHz) i niski poziom szumów. Wyeliminowanie

kondensatora katodowego w przedwzmacnia−

czu umożliwiło zastosowanie lokalnego ujem−

nego sprzężenia zwrotnego w obwodzie siat−

ka−katoda przedwzmacniacza. Ten inwerter

wymaga jednak zastosowania przemienników

impedancji (wtórniki katodowe).

Jak widać, podstawowa aplikacja z rysun−

ku 2 została zmodyfikowana i uzupełniona

o dwa wtórniki katodowe. W ten sposób jeden

(monofoniczny) wzmacniacz mostkowy za−

wiera dwa wzmacniacze TDA7294 (kity AVT−

2153) i dwie lampy ECC82. Fotografia 1

pokazuje model dwulampowego inwertera

zmontowany na płytce uniwersalnej.

Dla zmniejszenia zniekształceń cały

wzmacniacz jest objęty płytkim ujemnym

sprzężeniem zwrotnym. Głębokość pętli

sprzężenia zwrotnego ustala rezystor R16,

który łączy katodę pierwszej połówki ECC82

z wyjściem jednego ze wzmacniaczy, skąd

podany jest sygnał w przeciwfazie na tę kato−

dę. Jest to stałoprądowe ujemne sprzężenie

zwrotne.

W modelu (gdzie każdy inwerter zawiera

tylko jedna lampę) sygnał z potencjometrów

umieszczonych w obwodach anody i katody

drugiej połówki lampy jest podany wprost na

dodatkowy dzielnik rezystorowy i dalej na

Fot. 1

Rys. 3

R11

47k

R12

2,2k

C10

OUT

+250V

R17

470n

Do AVT−2153

100n/

250V

10u/400V

100n/

250V

100n/

250V

10n

V2A

150k

OUT

220k

REL1

R15

+250V

100n/250V

C12

100n/

250V

100n/

250V

C13

10u/

250V

V1B

680k

V2B

V1A

10n

C1 10n

16 1

C11

ECC82

K 1

IN1

150k

DS2Y

R10

ECC82

OUT

Do AVT−2153

R14

2,2k

470n

100n/250V

OUT

680k

R13

47k

10k

LM317

R16

R18

330R

C15

1000u/

25V

C14

100u

R19

C16

47u

Y 1

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

wejścia wzmacniaczy AVT−2153 (TDA7294).

Oczywiście także i tu sygnał o odpowiedniej

fazie z jednego ze wzmacniaczy podawany

jest przez rezystor na katodę pierwszej po−

łówki lampy – jest to wspomniane stałoprą−

dowe sprzężenie zwrotne.

Na koniec zostawiłem opis części zasila−

jącej wzmacniacza, ponieważ, jak pokazują

fotografie modelu, jest on dosyć potężny

i wymaga szerszego omówienia. Urządzenie

to składa się z dwóch części: niskonapięcio−

wej, zasilającej płytki z kostkami TDA7294

i wysokonapięciowej dostarczającej napięcia

do części lampowej.

Przy mocy wyjściowej nominalnej

2 x 250W RMS przy 4Ω, konieczne było za−

stosowanie transformatora sieciowego toroi−

dalnego, o mocy 600VA. (Transformator to−

roidalny o mocy 600W wystarczy do uzyska−

nia podanej mocy wyjściowej, jednak nie po−

winien oddawać takiej mocy w sposób cią−

gły, bo może ulec przegrzaniu – przyp. red.)

Transformator ten posiada dwa uzwojenia

wtórne, wzajemnie od siebie odseparowane,

po 33V każde, co po wyprostowaniu na elek−

trolitach daje ±46,8V. Użyłem dwóch most−

ków prostowniczych 20−amperowych, po

jednym na uzwojenie. W celu maksymalnego

obniżenia odporności wewnętrznej zasilacza

zastosowałem baterię kondensatorów elek−

trolitycznych o łącznej pojemności 80000

jakiś fabryczny układ, al−

bo obwód własnej kon−

strukcji.

Do części lampowej

trzeba dostarczyć dwa

napięcia stałe:

napięcie anodowe: ok.

270V, napięcie żarzenia

włókien lamp: 12,6V.

Uwaga! Schemat z ry−

sunku 3 nie zawiera ob−

wodów żarzenia. Do ża−

rzenia można wykorzy−

stać napięcie zmienne

wprost z uzwojenia trans−

formatora sieciowego –

jedna lampa wymaga na−

pięcia 12,6V 150mA

(nóżki 4,5). Włókna ża−

rzenia dwóch lamp moż−

na łączyć szeregowo lub

równolegle, zależnie od

potrzeb. Lampy można też żarzyć napięciem

stałym, na przykład za pomocą zasilacza i sta−

bilizatora LM317. Opisywany projekt nie jest

przeznaczony dla początkujących, a bardziej

zaawansowani łatwo poradzą sobie ze sprawą

żarzenia.

Napięcie anodowe musi być bardzo do−

brze wygładzone elektrolitami, np. filtrem ty−

Ze względu na bardzo duże moce, w tym

moc strat czterech końcówek mocy, wzmac−

niacz wyposażono w wentylatory.

Różne szczegóły budowy powstałego

wzmacniacza można zobaczyć na fotografiach.

W sumie powstał wzmacniacz o dużej

mocy (2x250W) i znakomitych właściwo−

ściach. Wzmacniacz, który może spełnić

oczekiwania wybrednych fanów brzmień

lampowych. Urządzenie to może funkcjono−

wać w instalacjach profesjonalnych, np.

w pomieszczeniach reżyserskich rozgłośni

radiowych, studiów nagraniowych, itp.

Życzę przyjemnych doznań estetycznych

przy korzystaniu ze wzmacniacza.

Ryszard Ronikier

, pamiętając, aby jego ślizgacz połą−

czyć z masą. Potencjometr ustawiamy na mi−

nimum przydźwięku sieci.

Można też wykorzystać napięcie ze stabi−

lizatora.

Ω

Od Redakcji EdW

Autor poniższego opisu był realizatorem

pracującym w rozgłośni regionalnej Pol−

skiego Radia w Warszawie, a obecnie jest

szefem technicznym rozgłośni samorządo−

wej Bogoria w Grodzisku Mazowieckim.

Model prezentowany na fotografiach został

wykonany przez Autora i sprawdzony przy

udziale zespołu Redakcyjnego Elektroniki

dla Wszystkich.

Pełny opis wzmacniacza z układem

TDA7294 został opublikowany w EdW 8/97

i jest dostępny w ofercie handlowej jako ze−

staw AVT−2153. Ze względu na specyfikę

projektu, firma AVT nie przewiduje obecnie

zestawu do budowy inwertera lampowego.

W Dziale Handlowym AVT można jedynie

składać zamówienia na kluczowe podzespo−

ły: lampy, kondensatory elektrolityczne,

transformator.

Jeśli Czytelnicy EdW będą zainteresowa−

ni podobną konstrukcją, Redakcja EdW

opracuje zestaw zawierający wszystkie nie−

zbędne podzespoły do budowy opisanego

wzmacniacza.

Prosimy o listy w tej sprawie.

Elektronika dla Wszystkich

Przy tak dużej mocy transformatora i tak

wielkiej pojemności elektrolitów pojawiły

się problemy przy włączaniu zasilacza do

sieci − „szarpnięcie” prądu powodowało wy−

łączanie bezpieczników w mieszkaniu. Pro−

blem rozwiązałem włączając w szereg

z uzwojeniem pierwotnym przekaźnik elek−

troniczny, który włącza transformator w „ze−

rze” sinusoidy napięcia sieci. Ten duży im−

puls, charakterystyczny dla „toroidów“, to

rzeczywiście spory problem i trzeba go roz−

wiązać we własnym zakresie, albo stosując

(2 kondensatory i rezystor) lub kilkoma

takimi filtrami. W przeciwnym wypadku po−

jawi się przydźwięk. Lampy można też ża−

rzyć napięciem zmiennym, jednak należy

wtedy pamiętać o symetryzacji obwodu ża−

rzenia. Środek uzwojenia żarzenia należy po−

łączyć z masą. Można także dokonać syme−

tryzacji obwodu potencjometrem drutowym

– 800

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: