Схема. УМЗЧ с выходными каскадами на мощных МОП-транзисторах
УМЗЧ с выходными каскадами на мощных МОП-транзисторах с т.н. вертикальной структурой (SIPMOS фирмы Siemens), на новом витке эволюции схемотехники решил применить современные n-канальные HEXFET транзисторы International Rectifier IRFP140, обладающие существенно лучшими характеристиками (180 Вт, 100 В, 31 А, 0,055 Ом, 14 См, 1275 пФ) при более чем умеренной цене $3 за пару. И если (см. схему УМЗЧ с выходными каскадами на мощных МОП-транзисторах на рис. 13) входной дифференциальный каскад на транзисторах Т1, Т2 с генератором тока ТЗ, пассивным радиочастотным ФНЧ R4C11 и цепью общей ООС R7C2R6C1 до боли знаком всем аудиофилам, то во втором каскаде есть на что положить глаз. Т5, Т6 с генератором тока Т4 не просто дифкаскад усилителя напряжения с главным полюсом коррекции АЧХ (задан конденсаторами С7, С8), это еще и драйвер выходного двухтактного каскада на однотипных полевых Q2, Q3, да к тому же еще и термостабилизатор режима выходных транзисторов с возможностью быстрого перехода в ждуще-приглушенный режим.
Но давайте «есть этого вкусного слона по частям». Во-первых, в режиме покоя ток коллектора Т4 поровну распределен между Т5 и Т6 и поэтому создает на резисторах R16, R15 равные напряжения смещения, приложенные между затворами и истоками соответственно Q3 и Q2. С другой стороны, ток эмиттера Т4 (его можно считать равным току коллектора) равен сумме напряжений на резисторах R17 и R9, деленной на сумму сопротивлений этих резисторов (закон Ома в чистом виде). А в связи с тем, что диод D1 расположен в непосредственной близости с транзистором Т4 (т.е. оба имеют одинаковую температуру), падение напряжения на открытом диоде и эмиттерном переходе Т4 компенсируют друг друга. Значит, напряжение на резисторах R17 и R9 в точности равно напряжению на полевом транзисторе Q1, и поскольку он точно такой же, как и выходные Q2, Q3 (как по типу, так и по температуре, поскольку все три смонтированы рядом на одном радиаторе), то описанные элементы формируют теоретически идеальную петлю термостабилизации режима выходного каскада. Здесь самое время упомянуть, что нижний по схеме вывод резистора R10 можно считать заземленным — он через разъем К2 (и ключевые транзисторы Т1/Т2 блока питания -рис. 14, но о нем позднее) в штатном режиме соединен с общим проводом. 
По второму каскаду осталось дополнить, что начальный ток стока транзисторов выходного каскада триммером R17 при налаживании устанавливают равным 100 мА. Выходной двухтактный каскад выполнен на однотипных (в смысле не комплементарных) транзисторах и поэтому асимметричен: Q2 работает в режиме с общим стоком (т.е. истоковым повторителем — чисто усилителем тока), a Q3 в режиме с общим истоком (т.е. усилителем и тока, и напряжения). Впрочем, из-за линеаризующего действия довольно глубокой общей ООС (поступает через R7C2R6C1 на базу Т2) проблем с нелинейностью при малых и средних уровнях сигнала не возникает. А для того, чтобы избежать недооткрытия Q2 на максимуме положительной полуволны выходного напряжения, второй каскад (драйвер) питается повышенным напряжением 45 В, с двукратным запасом (45 В — 33 В = 12В) перекрывающим напряжение затвор-исток полностью открытого Q2 (для тока стока 20 А это, как следует из семейства выходных характеристик IRFP140, примерно 5,5…6 В). R18L1 и R19C17 — стандартные цепочки, предотвращающие потерю устойчивости при работе на емкостную нагрузку.
На рис. 14 изображена схема блока питания. Здесь собственно мощный двухполярный выпрямитель М1С1С2С9С11 и 12-вольтовая «насадка» на интегральном стабилизаторе I01 формируют питание выходного каскада ±33 В и входных каскадов +45 В. Транзисторные ключи Т1, Т2 благодаря относительно медленному заряду конденсатора С4 через резистор R1 сразу после включения питания остаются закрытыми, поэтому резисторы R10 схемы усилителя (рис.73) «висят в воздухе», а второй и выходной каскады УМЗЧ остаются некоторое время (около двух секунд) обесточенными. Затем С4 заражается до напряжения, достаточного для открывания ключей Т1, Т2 и усилитель плавно, без щелчков переходит в рабочее состояние — ведь к этому времени переходные процессы установления всех напряжений питания уже завершены. При выключении питания форсированный разряд С4 через диод D2 (рис. 14) приводит к запиранию второго и выходного каскадов усилителя до того, как успеют разрядиться «толстые» электролиты С1С2С9С11, что также предотвращает щелчок в динамиках. Замыкание контактов разъема К4 обеспечивает принудительный перевод УМЗЧ в ждущий режим с минимальным энергопотреблением.
Описанный УМЗЧ на нагрузке сопротивлением 4 Ома развивает мощность 70 Вт при коэффициенте гармоник 0,03% и коэффициенте интермодуляционных искажений (250 Гц, 8 кГц, 4:1) 0,05%. Чувствительность 0,5 В (коэффициент усиления 34 задается выражением Ки = 1 + R7/R6), входное сопротивление 36 кОм, коэффициент демпфирования 200, АЧХ при полной выходной мощности 20 Гц… 60 кГц, малосигнальная (<12 Вт) 7 Гц… 200 кГц.
Похожие статьи:
УМЗЧ с выходным каскадом на полевых транзисторах одинаковой структуры
УМЗЧ С КОМПЛЕМЕНТАРНЫМИ ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ
