Автор проекта и статьи: Илья Стельмах | Его группа ВКонтакте

Автор разводки платы: Илья Судаков

Авторский вариант усилителя Amplifier Only Music 2.7 | Усилитель мощности - Only Music 2.7 (ex "Оплеуха Микрухам")

Данный усилитель, как и ОМ3, имеет защиту от короткого замыкания в нагрузке.

Принципиальная схема усилителя

Технические характеристики схемы. Измерения технических параметров схемы производились 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 - два параллельно включенных, мощных резистора сопротивлением 10 Ом (что при их параллельном включении, дало результирующее сопротивление 5 Ом). Для снятия осциллограмм, в том числе и для измерения скорости нарастания/спада выходного напряжения усилителя, использовался функциональный генератор на базе XR2206CF и осциллограф UNI-T UTD2025CL. В качестве лабораторного блока питания использован не стабилизированный источник питания, состоящий из большого железного трансформатора на 50 Гц, диодного моста и сглаживающих конденсаторов емкостью по 15000 мкФ в каждом плече. Напряжение на шинах питания усилителя при отсутствии входного сигнала +/- 42 В, ток покоя выходных транзисторов - 80 мА.

Технические параметры, помеченные звездочкой (*) - получены путем компьютерного моделирования схемы, помеченные двумя звездочками (**) - путем пересчета реально измеренных параметров под другие условия измерения.

Максимальна выходная мощность (4 Ом, +/- 42 В) = 140 Вт**;

Максимальна выходная мощность (5 Ом, +/- 42 В) = 70 Вт;

Максимальна выходная мощность (8 Ом, +/- 42 В) = 70 Вт**.

Осциллограммы выходного напряжения усилителя, при близких к клиппингу значениях выходного напряжения

Диапазон питающих напряжения = +/- 25 ... 50 В.

Важное уточнение. При работе усилителя с нагрузкой сопротивлением 4 Ом, напряжение питания усилителя не должно превышать +/- 38 В. Эксплуатация усилителя при большем питающем напряжении, допускается исключительно при работе с нагрузкой сопротивлением не менее 6 Ом.

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

THD + шум (1 кГц, 10 Вт, 5 Ом) = не более 0.0005 %;

THD + шум(1 кГц, 75 Вт, 5 Ом) = не более 0.0015 %;

THD + шум (20 кГц, 10 Вт, 5 Ом) = не более 0.003 %*;

THD + шум (20 кГц, 75 Вт, 5 Ом) = не более 0.009 %*.

Спектры нелинейных искажений на выходе усилителя

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

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

Спектры интермодуляционных искажений на выходе

Диапазон воспроизводимых частот (-1 дБ) = 20 - 150 000 Гц*;

Диапазон воспроизводимых частот (-3 дБ) = 11 - 280 000 Гц*.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя с учетом АЧХ звуковой карты

Завал в правой части графика, обусловлен исключительно влиянием звуковой карты и не зависит от наличия или отсутствия испытуемого усилителя в цепи сигнала.

Скорость изменения выходного напряжения = 25 В/мкС.

Скорость изменения выходного напряжения

Осциллограммы выходного напряжения усилителя, при работе с сигналом прямоугольной формы

Приведенные технические характеристики соответствуют авторскому варианту усилителя собранного на заводской печатной плате, могут незначительно отличаться (в лучшую или худшую сторону), у 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 радиоэлементы и даже провода. Первым был собран и обмерян усилитель на заводской плате, после чего, все радиодетали были выпаяны из заводской платы и установлены на самодельной плате. Сравнительная характеристика параметров усилителей, собранных на разных печатных платах:

Сравнительная характеристика параметров усилителей, собранных на заводской и самодельной печатных платах

Общий вид усилителей на заводской (слева), и на самодельной (справа), печатных платах, в процессе измерений технических характеристик

Элементная база. В этой части статьи, будут перечислены основные моменты связанные, которым следует уделить особое внимание для успешно повторения и запуска усилителя:

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 фактического номинала маркировке;

Лучше отказаться от использования бывших в употреблении радиоэлементов, использовать при сборке только новые радиодетали;

Предпочтительно использовать металлопленочные резисторы (MF), и отказаться от использования углеродистых резисторов (CF), по причине их высокого собственного шума;

Допускается использование металлопленочных резисторов производства СССР;

При использовании резисторов с допуском 5%, желательно осуществить подбор резисторов R6 и R11, R7 и R12, в пары, 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 15 кОм и 470 Ом (для левого и правого каналов усилителя), с точностью не хуже 1%, для использования их в качестве - R1 и R19, R2 и R8;

При использовании резисторов с допуском 1%, осуществлять подбор резистор - 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 470 Ом;

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;

Положение движков подстроечных резисторов перед их установкой на печатную плату

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

Типы конденсаторов

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 технических характеристик усилителя;

Каждый конденсатор, перед установкой его на плату, должен быть проверен на соответствие фактического значения емкости маркировке, нанесенной на корпус конденсатора. А также, проверен в частности фактического значения ESR, и 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 рассеиваемой мощностью;

Допускается использовать только те модели транзисторов, которые указаны в схеме, либо их аналоги указанные в списке радиоэлементов к данной статье;

Перед установкой каждого их транзисторов на плату, необходимо убедиться в их работоспособности, оригинальности и соответствии параметрам, указанным в даташите на данную модель транзистора;

Транзисторы VT18, VT19, VT20, VT21 и VT12, должны быть установлены на общем радиаторе. Очень приблизительно, площадь радиатора, необходимую для эффективного отвода тепла от усилителя, можно выбрать из расчета 10-15 см2 на каждый Ватт выходной мощности усилителя (1000-1500см2 для одного канала усилителя с выходной мощностью 100 Вт);

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 - идентичны, поэтому следующая информация актуальна для обоих вариантов печатных плат:

+U - плюс питания;

-U - минус питания;

GND - основная силовая земля;

oGND - выходная земля (минусовая выходная клемма усилителя);

sGND - сигнальная земля;

IN - вход сигнала;

OUT - выход сигнала (плюсовая выходная клемма усилителя).

Коммутация блоков внутри усилителя. Правильный способ соединения блоков и земель внутри корпуса усилителя:

Способ коммутации блоков внутри корпуса стерео усилителя

Эксплуатация усилителя без устройства защиты акустической системы (АС) - не безопасна и строго не рекомендуется. Работа усилителя без устройств защиту допускается только для первого запуска и настройки усилителя. В качестве защиты АС для данного усилителя рекомендую использовать устройство защиты - DEF 2017.

Настройка усилителя. После успешного первого включения усилителя, необходимо произвести регулировку "ноля" и тока покоя. Для регулировки "ноля", необходимо:

1. Замкнуть вход усилителя (замкнуть выводы IN и sGND на плате усилителя);

2. Подключить милливольтметр или мультиметр к выходу усилителя (выводы OUT и oGND на плате);

3. Вращая движок подстроечного резистора R9, добиться максимально близкого к нолю значения постоянного напряжения на выходе усилителя (хорошим можно считать результат, когда постоянное напряжение на выходе усилителя не превышает +/-5 мВ).

На следующем этапе настройки, необходимо выставить какое-либо произвольное значение тока покоя, чтобы прогреть усилитель перед финальной регулировкой тока покоя. Для регулировки тока покоя, необходимо:

1. Щупы мультиметра (милливольтметра), необходимо подключить к эмитерам выходных транзисторов (VT20 и VT21), как показано на иллюстрации;

Точки подключения щупов мультиметра (миливольтметра)

2. Вращая движок подстроечного резистора R20, выставить небольшой ток покоя (примерно 40-50 мА, что соответствует показаниям подключенного к выходу милливольтметра 18 - 22 мВ);

3. Оставить усилитель поработать в таком состоянии приблизительно 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.

4. Когда усилитель прогреется (температура выходных транзисторов стабилизируется на одном значении и перестанет расти), можно продолжать регулировку тока покоя;

5. Вращая движок R20, выставляем необходимое значение тока покоя.

Рекомендуется выставлять значение тока покоя в диапазоне от 70 до 100 мА (что соответствует показаниям милливольтметра подключенного к выходу усилителя - 30 - 44 мВ). Большее значение тока покоя не окажет значительного положительного влияния на технические характеристики усилителя, а превышение определенного значения тока покоя, наоборот- приведет к ухудшению технических характеристик и значительному снижению КПД усилителя.

Нагрузку к выходу усилителя для регулировки "нуля" и тока покоя, подключать - нет необходимости.

Карта напряжений. В случае проблем с запуском только что собранного усилителя или ремонта, придется очень кстати карта напряжений.

Карта напряжений усилителя мощности Only Music 2.7

Данная карта напряжений справедлива при напряжении питания +/- 42 В. Некоторые значения напряжений на ней зависят от напряжения питания, другие - не зависят.

Сравнивая и обнаруживая расхождения в значениях напряжений на карте, с фактическими значениями напряжений, локализуются участки и элементы, где могут быть ошибки монтажа и/или неисправные элементы.

Все значения напряжений на карте напряжений указаны относительно земли.

Schematic and Layout