Популярные микросхемы и транзисторы™

8 окт 2021

Усилитель Дорофеева своими руками

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701001709
Схема усилителя Дорофеева довольно известна в кругах радиолюбителей, интересующихся аудиоаппаратурой. 
Впервые опубликована она была в журнале «Радио» в далёком 1991 году, когда радиолюбительство было гораздо более распространённым хобби, чем сейчас, и построение своими руками в том числе усилителей было вполне обычным делом. 
Публикуя в журнале схему, её автор вряд ли догадывался, какую она обретёт популярность. Как можно увидеть по статье - её собирают и по сей день, что, впрочем, неудивительно, ведь схема получилась весьма удачной - она работает в классе "В", это означает, что в моменты отсутствия сигнала через выходной каскад усилителя не протекает ток (он называется током покоя), а соответственно и нет лишнего нагрева. 
Особенностью усилителей данного класса является присутствие искажений типа "ступенька", в момент перехода сигнала через ноль, а порой и вовсе невозможность работы с малыми сигналами. Эти вещи перечёркивают все достоинства усилителей В-класса, поэтому их схемы не пользуются особой популярностью и редко входят в состав заводских изделий. 
Тем не менее, благодаря токовому управлению, данный усилитель практически полностью лишён этих недостатков - в конце статьи  приводятся осциллограммы сигнала на разных частотах. Кроме того, усилитель обладает отличной термостабильностью, надёжностью, не содержит дорогих или редких компонентов, а его максимальная выходная мощность может достигать целых 100Вт на канал, чего будет достаточно для любого применения, будь то фоновое прослушивание музыки или дачная дискотека. Ниже представлена оригинальная схема усилителя Дорофеева 1991 года:

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701022957
Учитывая, что время на стоит на месте, меняются электронные компоненты, появляются более совершенные модели, схема была перерисована с некоторыми изменениями, с использованием современной элементной базы. Тем не менее, принцип работы и концепция усилителя остались точно такими же, а соответственно сохранились и всего его преимущества.

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701044461
Среди отличий - использование на входе операционного усилителя NE5532, который относится к классу малошумящих. Кроме того, он не требует наличия узла регулировки смещения, так как и без него не содержит на выходе постоянной составляющей, поэтому некоторые детали были исключены из оригинальной схемы. Из отличий от оригинальной схемы можно отметить также корректировку номиналов некоторых элементов и исключение положительной обратной связи. За коэффициент усиления отвечают номиналы R4 и R3 (во входном каскаде) и резисторы R17 и R5, определяющие коэффициент усиления выходного каскада. Конденсаторы C2, C6, C7 препятствуют возникновению самовозбуждений усилителя, ограничивая возможность усиления сверхвысоких частот, лежащих за пределами звукового диапазона. Кроме того, в усилителе реализованная защите от короткого замыкания на выходе, что порой случается при частом перемещении усилителя, смене акустических систем. Работает она благодаря резисторам R18 и R19, на которых при коротком замыкании будет возникать существенное падение напряжения, и если оно достигнет уровня примерно 0,7В транзисторы VT3, VT4 заставят закрыться выходные транзисторы, тем самым предотвращая возникновение короткого замыкания, происходит некая стабилизация тока. В остальном же схема усилителя довольно проста и нетребовательна к компонентам, транзисторы можно заменять аналогами, в том числе отечественными, если под рукой нет нужных компонентов, указанных на схеме. Искажение типа "ступенька" отсутствует благодаря тому, что выходные транзисторы имеют смещение в примерно 400-500 мВ, таким образом, даже небольшого сигнала достаточно для того, чтобы она начали открываться.
Кроме того, схема дополнена блоком защиты акустических систем. Данный усилитель не содержит разделительного конденсатора на выходе, соответственно при возникновении неисправности, например, попадании воды внутрь корпуса усилителя возникает риск пробития транзисторов выходного каскада, что может привести к появлению на выходе питающего напряжения. При подаче на динамик напряжения в 20-30В есть всего несколько секунд, чтобы успеть его спасти - и именно этим занимается блок защиты, детектируя появление на выходе опасного постоянного напряжения. Сам блок весьма стандартный, собран на транзисторах, его питание осуществляется от того же источника, что и питание усилителя, используется только положительное плечо. Для стабилизации питания блока защиты применяется стабилитрон на 24В, усиленный транзистором - получается параметрический стабилизатор. При появлении на выходе усилителя постоянного напряжения размыкаются контакты реле, тем самым отсоединяя акустическую систему от усилителя, реле в данном случае необходимо с обмоткой на 24В. Кроме того, данный блок обеспечивает задержку подключения акустической системы - при подаче питания реле замкнётся не сразу, а спустя примерно 2..4 секунды, необходимо это для того, чтобы усилитель успел выйти на рабочий режим и в нём прошли все переходные процессы, проявляющиеся как неприятные щелчки в динамике. Время задержки задаётся конденсатором С12, при необходимости его можно корректировать.

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701166573
Усилитель Дорофеева своими руками - 932701174509
Собирается сам усилитель на печатной плате, скачать которую можно  в архиве в конце в статье, в архиве находится журнал радио за 1991 год, в нём можно найти оригинальную статью с описанием усилителя от автора. Плата усилителя сразу предполагает установку блока защиты, что весьма удобно, однако если усилитель собирается ради спортивного интереса, а не для реального использования, детали блока защиты можно просто не впаивать. Напряжение питания усилителя двухполярное, в каждом плече должно быть от 25 до 35В, чем больше напряжение питания - тем больше и выходная мощность, однако превышать значение в 35В не стоит, это приведёт к повышенному тепловыделению и снижению надёжности. Усилитель моно, следовательно, для работы с двумя каналами потребуются две одинаковые платы, каждая со своим блоком защиты. Запитать каждый канал можно от своего трансформатора, либо от одного мощного, мощность трансформаторов в первом случае должна быть 100-150Вт, во втором 200-300Вт, чтобы питание не просаживалось при работе на максимальной мощности. В блоке фильтров стоит ёмкость в 10000 мкФ в каждом плече питания, много - но зато не приходится думать о возможных пульсациях и соответственно неприятном фоне.

Первое включение должно проводиться с подключенными резисторами 100-150 Ом в каждом плече питания, вместо резистором можно взять лампочки накаливания. Если никакие элементы не греются, можно подавать напряжение напрямую и проверять работу усилителя с акустической системой, перед этим также не лишним будет убедится, что с замкнутым входом ток покоя выходного каскада действительно равен нулю, а также в том, что на выходе нет постоянного напряжения, либо его уровень несущественен (единицы мВ).

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701203693
Усилитель Дорофеева своими руками - 932701211885
Усилитель Дорофеева своими руками - 932701233389
На фото демонстрируется синусоидальный сигнал на выходе усилителя с помощью осциллографа, сигнал частотой 1 кГц не содержит абсолютно никаких видимых искажений, однако на частоте 20 кГц всё-таки появляется небольшая "ступенька", как видно на фото. Тем не менее, это отличный результат для усилителя В-классе, тем более учитывая, что на слух звук усилителя воспринимается абсолютно естественным, без каких-либо слышимых искажений. Удачной сборки! 
В комментариях можете написать свои вопросы и мнение.

Усилитель Дорофеева своими руками - 932701267181
https://1drv.ms/u/s!Aq5zh3kEb29li3RFyhKxjeMj0cqN?e=GrxaKc
•

Комментарии