7/28/2019 Amplifier PA 300

1/7

Pre nego {to se upustite u projekto-vanje nekog elektronskog ure|aja,trebate prvo ustanoviti koji su zah-tevi pred vama. Pri izradi audio izla-znog stepena trebate se odlu~iti na{ta }ete prvo baciti akcenat. Na ras-

polaganju imamo veliku izlaznusnagu, dobar kvalitet izlaznog sig-nala, jednostavnu izradu, malu cenuitd.

Projekat PA300 koji je ovde pred-stavljen primer je jednog dobrogkompromisa. Cilj koji je ovde po-stavljen je velika izlazna snaga, mo-gu}nost dogradnje i najbolji kvalitettona.

Za ku}ne potrebe mo`emo se zado-voljiti i sa nekih 30-40 W, mada nijena odmet napraviti izlazni stepenkoji }e mo}i da daje veliku izlaznusnagu i da radi sa zvu~nicima kojiimaju nizak stepen iskori{}enja.PA300 je izlazni stepen koji garan-tuje ~istih 300 W na 4-omskomzvu~niku. Kao {to }e se dalje videti,za izgradnju ovog poja~ava~a nisukori{}eni specijalni delovi i kompo-nente.

ELEKTRI^NA [EMAIako poja~ava~ ima standardne ele-mente za pode{avanje mirne struje,

pobudne i i zlazne tranzistore, sadr`ii neka iznena|enja za elektroni~are-audiofile. To su, visina napona na-

pajanja i upotreba tri operaciona po-

Audio I , 27

P o w e r F i d e l i t y

PA-300

Dugo se ~ekalo na audio

izlazni stepen koji ima pre-

fiks sna`an.

Projektom PA3 00 pre dstavl j-

amo gigantski audio-iz lazni

stepen.

7/28/2019 Amplifier PA 300

2/7

ja~ava~a. Velika izlazna snaga ure-|aja je posledica toga {to je naponnapajanja vi{i od uobi~ajenog.IC2a i b se zajedno sa nekolikotranzistora (T10...T13) i pasivnihelemenata nalaze na putu signala,tako da se lako mo`e zaklju~iti dase radi o za{titi. U tu svrhu koristese integrisane komponente.

IC1 ima u sebi diferencijalni poja-~ava~, posle kog sledi jo{ jedan di-ferencijalni ili naponski poja~ava~.Uloga ovog operacionog poja~ava-~a je da podigne nivo ulaznog sig-nala na potreban nivo za poja~a-va~.

Bitan dodatak je smanjen maksi-malni napon napajanja operacionih

poja~ava~a, koji je znatno manjiod napona poja~ava~a. U ovomslu~aju, napon napajanja operacio-nih poja~ava~a ograni~en je na 15V, {to predstavlja ograni~enje po-

budnog napona poja~ava~a snage.

Dobijanje simetri~nog napona vr{ise pomo}u Z-dioda D1 i D2, zajed-no sa predotpornicima R7 i R8.

Napon napajanja operacionih poja-~ava~a smanjuje se ~etvorostrukim

poja~anjem napona signala izaoperacionog poja~ava~a (sa 15 Vna 60 V).

Sada je na redu {ema sa slike 1.Otpornik R1 na ulazu, zajedno saR2 i R3, obrazuje ulaznu impedan-su od 17,8 Koma. Dva RC ~lanaograni~avaju opseg ulaznih fre-kvencija. Pri tom C5 i R3 slu`e zadonju granicu koja je oko 3,5 Hz,dok R2 i C6 slu`e za gornju grani-cu koja je oko 70 kHz. Operacioni

poja~ava~ je povezan kao diferen-cijalni poja~ava~. Neinvertuju}iulaz slu`i za priklju~enje negativ-ne povratne sprege sa izlaza poja-~ava~a (~vorovi R25...R28), prekoR9 i C12. C9, C12 i C14 slu`e zakompenzaciju negativne povratnesprege unutar petlje. Ukupan fak-

tor poja~anja poja~ava~a PA300 jeodnosom otpornika R9/R5 postav-ljen na oko 40.

Izlazni signal sa operacionog poja-~ava~a kre}e se preko R6 ka pred-

poja~ava~ima T1 i T3. Sa napon-

skim razdelnikom u kolu baze(R10...R13) i emiterskim otporni-cima R14 i R15, tranzistori imajustruju emitera oko 10 mA i rade uklasi A. Predpoja~ava~i predstav-ljaju neku vrstu veze ulaznog ope-racionog poja~ava~a sa izlaznimstepenom. Izlazni stepen je potpu-no simetri~an. Po~inje sa pobud-nim tranzistorima T6 i T7. Izlaznitranzistori T8, T14, T9 i T15 pove-zani su u sna`ni simetri~ni darling-ton. Tanzistori koji su ovde upotre-

bljeni, MJ15005 i MJ15004 mogudoneti ja~inu struje kolektora i do20 A, a njihova maksimalna snaga

je 250 W. Dakle, ne bi trebalo dabude problema sa optere}enjemovih tranzistora.

Izlazni stepen radi u klasi AB. Ti-me se spre~avaju prenosna izobli-~enja NPN i PNP tranzistora u iz-laznom stepenu. To uslovljava imalu struju kroz izlazne tranzisto-re i kada nema signala. Za mirnustruju tu je deo sa T2. Naponskirazdelnik R16/R17/P1 koji funkci-oni{e kao Z-dioda pode{ava pred-napon za tranzistore T6 i T7. Po-tenciometrom P1 se mirna strujamo`e podesiti na optimalnu vred-nost.

Radi dobre termi~ke stabilnostimirne struje, pobudni tranzistoriT6 i T7 su, zajedno sa predpoja~a-va~ima T1 i T3 i tranzistorom zamirnu struju (T2) montirani na istihladnjak. Pri ve}oj ja~ini zvukamo`e se desiti da mirna struja krat-kotrajno poraste, ali ~im se smanji

ja~ina zvuka i ona }e polako opa-sti.

SIGURNOST SA VELIKIM SNeki detalj i i zlaznog s tepena slu`eza dobru sigurnost PA300. DiodeD7 i D8 {tite izlazne tranzistore odnegativnih {piceva napona koji

Audio I, 28

TEHNI~KI PODACI Ulazna osetljivost: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Veff

Izlazna impedansa: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17,8 Koma Izlazna snaga (0,1 % THD)na 8 oma: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164 Wna 4 oma: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .275 W Muzi~ka snagana 8 oma: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 Wna 4 oma: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 W Propusni opseg (90 W/8 oma): . . . . . . . . . . . . . . . .7 Hz do 67 kHz Brzina porasta signa la: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 V/s Odnos signal/{um (1 W/8 oma): . . . . . . . . . . . . . . . . . . .>96 dB(A) Harmonijska izobli~enja (THD+N),{irina opsega 80 kHz: pri 1 kHz, 1 W/8 oma: . . . . . . . . . .

7/28/2019 Amplifier PA 300

3/7

Audio I, 29

mogu biti prouzrokovani komplek-snim optere}enjem. R30 i C17obrazuju Boucherot-ovu mre`u,koja pri vi{im frekvencijama opte-re}uje poja~ava~ i tako doprinosistabilnosti poja~ava~a. L1 otklanja

probleme sa kapacitivnim optere-}enjem (npr. elektrostati~ki zvu~-nici), dok paralelno vezan otpornikslu`i za otklanjanje uticaja kalemaL1 na prenosne karakteristike privi{im frekvencijama.

Ne smeju se zaboraviti ni osigura~iF1 i F2, koji prekidaju dovod stru-

je u poja~ava~ pri preoptere}enjuili kratkom spoju poja~ava~a. ^e-sto se de{ava da u slu~aju kvara

pre pregore izlazni t ranzistori nego

topljivi osigura~i. Zbog toga po-stoji i elektronska za{tita od krat-kog spoja, koja se sastoji od T4,T5 i okolnih komponenata. Kadakroz R25 i R27 protekne neuobi~a-

jeno velika struja, poraste pad na-pona na njima toliko da T4 i T5provedu, tako da se signali na ba-zama T6 i T7 potpuno ili delimi~-no kratko spoje.

Ipak, ni to nije dovoljna za{tita:Izlazni relej odspaja optere}enjeukoliko se pojavi jednosmerni na-

pon na izlazu ili se hladnjak pre-greje. Osim toga, zvu~nik (zvu~ni-ci) se kasnije uklju~uje(u) od poja-~ava~a, da bi se izbegli nepo`eljni{umovi pri uklju~enju i isklju~enju

poja~ava~a.

Elektronika neophodna za uprav-ljanje ovim funkcijama sastoji seod dvostrukog komparatora

LM393 (IC2), ~etiri tranzistora(T10...T13), dve LED (D13 i D14)i standardnih komponenata. Celaupravlja~ka elektronika napaja senaponom 15 V, koji je dobijen sa60 V-tnog voda, pomo}u R42 iD10. Relejem se upravlja pomo}ukomparatora IC2b preko tranzisto-ra T13

Sve za{titne funkcije vise na ne-invertuju}em ulazu komparatora.Sve dok je napon na pinu 5 manjiod referentnog napona, ~ija je

Slika 1. [ema PA300 je konvencionalna i lako nadogradiva. Na ulazu se nalazi operacioni poja~ava~.

7/28/2019 Amplifier PA 300

4/7

vrednost pode{ena pomo-}u R35 i R37 na +1,4 V,izlaz komparatora je naniskom naponskom ni-vou, T13 ne provodi i re-lej ne privla~i. D13 indi-cira jednu od slede}ih si-tuacija:

Uklju~enje i isklju~enjeoptere}enja sa zaka{njen-

jem: Priklju~ak koji jeozna~en sa AC je direkt-no povezan sa jednim odsekundarnih namotajatransformatora. Naizme-ni~ni napon sa sekundarakoji se dovodi na ovaj

priklju~ak jednostrano jeispravlja i filtrira pomo}uD12 i C19. Napon na baziT12 je po uklju~enju ne-gativan, tako da tranzi-stor ne provodi. C20 se

puni preko R36 i R44,dok se ne stabilizuje na-

pajanje poja~ava~a. Kadavrednost napona na kon-denzatoru pre|e referent-nu vrednost, relej uklju-

~uje zvu~nike. Kada seisklju~i napajanje poja~a-va~a, nestaje negativninapon na AC priklju~ku,tako da poraste napon na

bazi T12. Tranzistor pro-vodi, tako da se neinver-tuju}i ulaz komparatoranalazi na potencijalu ma-se i rele isklju~uje zvu~-nike pre nego {to naponnapajanja poja~ava~aopadne na 0 V, jer je po-trebno vreme da se ispra-zne filtarski kondenzatori~ija je vrednost dosta ve-lika.

Za{tita od jednosmernognapona: Da bi se spre~ila

pojava visokog jedno-smernog napona na izlazu(prouzrokovan npr. pre-gorevanjem jednog od

pobudnih tranzistora) ko-ja bi mogla da uni{ti

Audio I, 30

zvu~nike, izlazni napon iza L1 i R29vodi se preko otpornog razdelnikaR32/R34 na tranzistore T10 i T11. Na-izmeni~ni naponi zbog C18 nemaju uti-caja. Dok je pozitivan jednosmerni na-

pon vi{i od 1,7 V ili negativan jedno-

smerni napon ni`i od -4,8 V oni prou-zrokuju provo|enje navedenih tranzi-

stora. Time se neinvertuju}i ulazpostavlja na nizak naponski n ivo i re lejisklju~uje zvu~nike od poja~ava~a.

Temperaturna za{tita: Pri visokim tem-peraturama okoline i /ili pri pregrevanjuhladnjaka, temperaturna za{tita pru`a

dodatnu sigurnost u radu poja~ava~a.PTC senzor montiran na hladnjaku tipa

7/28/2019 Amplifier PA 300

5/7

Audio I, 31

ne uklju~i izlazni stepen.Promenom R48 mo`emo

podesiti histerezis kom-paratora. Na ulazu poja-~ava~a nalazi se priklju-~ak sa oznakom Clip, ko-

ji je preko R31 povezan

sa izlazom operacionogpoja~ava~a. Na ovaj pri-klju~ak mo`e se (ali i nemora) povezati dodatnokolo za indikaciju preop-tere}enja poja~ava~a.

SNA@NI MODULSA LAKOM MONTA-@OMIzrada PA300 je laka.[tampana plo~a (slika 2)

popunjena je pregledno,tako da se sve kompo-nente i delovi mogu mon-tirati na lak na~in. Po-

punjavanje plo~e otpo-~inje se sa malim le`e}imkomponentama kao {tosu otpornici i kondenza-tori. Zatim dolaze na redkomponente koje se us-

pravno montiraju, a po-tom najve}i delovi kao{to su dr`a~i osigura~a irelej.

Nekoliko detalja: IC1 iIC2 trebaju se montiratina kvalitetna podno`ja.Radi priklju~ivanja sve-tle}ih dioda (D13 i D14)na plo~u se leme kontaktiza njih, po{to diode tre-

baju stajati na prednjojplo~i gotovog ure|aja.L1 se mo`e samostalnonapraviti. Ovaj kalem ~i-ne 15 namotaja 1-mm-ske Cu-lak `ice, namota-nih na pre~niku od 8 mm.Kroz kalem se provu~eotpornik R29 i zaleme sekrajnji izvodi kalema naizvode otpornika, pa sezajedno montiraju na plo-

~u.Sama plo~a je tako pro-

KTY81-122, ~ini deo otpornog mosta~ija je merna dijagonala priklju~ena naulaze drugog komparatora IC2a. Pri vi-sokim temperaturama (preko 70 C) na-

pon na invertuju}em ulazu raste iznadreferentnog napona od 0,76 V, tako da

je izlaz komparatora na n iskom napon-skom nivou. D14 signalizira da je do{lodo nepo`eljne situacije. Zvu~nici se ta-da isklju~uju i izlazni stepen se mo`e

ohladiti, sve dok komparator sa histere-zisom odre|enim pomo|u R48 ponovo

Slika 2. [tampana plo~a svojim izgledom i jednostavno{}u garantuje laku izgradnju ur e|aja. Zvu~-nici i napajanje, koje se uklju~uje sa zaka{njenjem, priklju~uju se na odre|ena mesta na plo~i.

7/28/2019 Amplifier PA 300

6/7

jektovana da se T1...T3, T6...T9,T14 i T15 nalaze na ivici plo~e ra-di monta`e na zajedni~ki hladnjak.Za monta`u hladnjaka treba izbu{i-ti 4 dodatna otvora od kojih se dvedobro prepoznaju na slici 3. Svielementi koji se montiraju na hlad-njak trebaju biti od njega galvan-ski odvojeni. Na~in i mesto monta-`e hladnjaka doprinose otklanjanju{umova koji mogu nastati u poja-~ava~u.

Tranzistore treba pri~vrstiti nahladnjak minimalnog termi~kogotpora 0.4 K/W. Temperaturni sen-zor R36 (pored T6) montira sesvojom ravnom povr{inom nahladnjak, tako da se ostvaruje do-

bar t ermi~ki kontakt. Kontakti sen-zora se, pomo}u dve `ice povezujusa kontaktima A i B.

Svi vodovi za napajanje trebaju bi-ti dimenzionisani prema ja~inistruje i zbog toga se preporu~uju

provodnici pre~nika najmanje 2,5kvmm. Za napajanje izlaznog ste-

pena potreban je sna`an torusnitransformator, snage 625 VA. On

treba imati dva sekundarna namo-taja sa naponom od po 42,5 V. Uzto jo{ su potrebna i ~etiri filtarska

kondenzatora po 10000 F/100 V.Sna`ni grec predvi|en je zamonta`u na sopstvenom hladnjaku,

mada se svojom gornjom povr{i-

nom mo`e pri~vrstiti na ku}i{te.

Po{to se istovremeno ne sme na

mre`u priklju~ivati vi{e ovakvihpoja~ava~a, i zme|u poja~ava~a i

Audio I, 32

Otpornici:R1=68 KR2=2K2R3,R9=22 KR4,R22,R23=1 K

R5,R6,R10,R13=560 omaR7,R8,R42=3K3 / 5 WR11,R12,R37=15 KR14,R15=150 omaR16=680 omaR17=180 omaR18,R19=10 omaR20,R21,R46,R47=27 KR24=56 omaR25...R28=0,27 oma/ 5 WR29=2,2 oma/ 5 WR30=10 oma/ 5 WR31=10 KR32,R34=100 KR33=47 KR35=1K5R36=470 KR38,R49=3K3R39=temperaturni senzorKTY81-122R40=4K7R41=33 K

R43=1K5/ 5 WR44=47 omaR45=1K40 1 %R48=1 MR50=120 K

P1=trimer 250 oma

Kondenzatori:C1...C4,C8,C10,C11=100 nC5=22 tantalC6=1 nFC7,C18=47 F/ 50 VC9=33 pF/ 160 V stirofleksC12=47 pFC13=680 nC14=470 pF/ 160 V stirofleksC15,C16=150 nFC17=33 nFC19=470 nFC20=47 F/ 25 V stoje}i

Poluprovodnici:D1,D2,D10=Z-diode 15 V/ 1W5D3...D6,D12=1N4004D7,D8=BY254D9=1N4148D11=1N4002

D13,D14=LEDD15,D16=BAT85T1=MJE350T2=BD139T3=MJE340

T4=BC546BT5=BC556BT6=MJE15030T7=MJE15031T8,T14=MJE15003T9,T15=MJE15004T10...T12=BC337T13=BC639IC1=NE5534IC2=LM393

Ostalo:L1=kalem (vidi tekst)Re1=16 A rele, 24 V/ 875 omaF1,F2=osigura~i 6,3 A sa nosa~ima zaplo~u hladnjak Rth

7/28/2019 Amplifier PA 300

7/7

Audio I, 33

mre`nog priklju~ka treba postojatiure|aj za uklju~ivanje sa zadr-{kom. Na {emi napajanja vidi sekako je to izvedeno. Na laborato-rijskim testovima zaklju~eno je danaizmeni~ni napon sa sekundarakoji se dovodi na priklju~ak AC,negativno deluje na rezultate me-renja. Pomo}u kola sa relejem do-

bija se isti efekat i za nekoliko de-cibela bolji rezultati merenja.

Pa`nja: Zabranjeno je kroz zemljuostvarivati kolo povratne struje.Kako }e neko koristiti ovaj ure|aj,kao modul sa mre`nim napajanjemza mono ili }e kombinovati dvamono poja~ava~a da bi dobio ste-reo, stvar je ukusa. Verovatno da jezbog povezivanja jednostavnijeovaj poja~ava~ izgraditi kao mono-

blok, a i smanjena je opasnost odkola povratne struje kroz zemlju.Srednji izvod transformatora, kao ielektrolitski kondenzatori trebaju{to kra}im vezama biti povezani sauzemljenjem, tj. ku}i{tem. Pro-vodnike za napajanje treba zajednovoditi od dela za napajanje do{tampane plo~e. Povr{ina popre~-

nog preseka ovih provodnika nesme biti manja od 2,5 kvmm. Za

priklju~ivanje zvu~nika treba kori-stiti chinch-buksne, a ako se mon-

tiraju na nekom ku}i{tu onda ih

treba ab{irmovanim kablom pove-

zati sa plo~om. Ukoliko se pojavi

brum trebaju se preduzeti mere

protiv povratne struje kroz zemlju:

treba prekinuti spoj izme|u maseulaznog signala i mase izlaznog

signala. Nakon vizuelne provere

svih veza na poja~ava~u okrenuti

potenciometar P1 skroz na levu

stranu i uklju~iti napajanje. Ukoli-

ko ne do|e do pregorevanja i relej

uklju~i zvu~nik(e) nakon nekoliko

sekundi, mo`e se pode{avati mirna

struja. Digitalni multimetar trebaprebaciti na opseg 200 mV i meriti

pad napona na otpornicima

R25...R28. Zatim, polako okretati

potenciometar P1 dok instrument

ne poka`e 27 mV. Ova vrednost

odgovara mirnoj struji ja~ine 100

mA. Posle zagrevanja ure|aja na

radnu temperaturu mo`e se ponovo

podesiti ja~ina mirne struje. Nakon

toga PA300 spreman je za upotre-

bu.

Slika 4. Napajanje ure|aja nije komplikova-no za izradu, a daje potrebnu struju za poja-~ava~. Napon AC slu`i kao upravlja~ki signal

za uklju~enje sa ka{njenjem.

Na kraju Fourier- analiza pokazuje signalod 1 kHz pri izlaznoj snaz i od 1 W/ 8 oma.Osnovna frekvenca je potisnuta. Drugi itre}i harmonik su potisnuti za 110 dB i 120db u odnosu na osnovnu frekvenciju.

Dijagram A prikazuje harmoni~naizobli~enja pri frekventnom opsegu 20 Hz-20 kHz, i {irini propusnog opsega od 80kHz i izlaznoj snazi od 150 W/8 oma.

Dijagram B pokazuje izobli~enja signala od1 kHz kao funkciju izlazne snage pri {irini pro-pusnog opsega 22 Hz-22 kHz. Isprekidanalinija va`i za optere}enje od 4 oma, dok jepuna linija za optere}enje od 8 oma.Nepravilnosti u opsegu snage od 10W-100Wnisu prouzrokovana od strane poja~ava~a ve}zbog granica mernog opsega analizatora. Izaclipping point izobli~enja naglo rastu.

Dijagram C prikazuje maksimalnu snagupri izobli~enjima od 0.1 %. Isprekidana lin-ija (optere}enje 4 oma) je vrlo blizu linijisnage od 300 W. Manja snaga pri ni`imfrekvencijama (do 50 Hz) prouzrokovana je

bafer-elektrolitom u mre`nom delu.