Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) является неотъемлемой частью любого бытового радиоаппарата и музыкального центра. Он усиливает звуковые сигналы до заданной мощности. Нагрузкой УЗЧ являются акустические системы, громкоговорители, головные телефоны. В каскадах УЗЧ, особенно выходных, выделяется наибольшая электрическая мощность, которая идет в нагрузку и частично нагревает элементы выходного каскада.

Радиоэлементы выходных каскадов (микросхемы, транзисторы, резисторы) работают в наиболее тяжелом режиме, часто сильно разогреваются и сгорают. Для своевременного отвода выделяемого тепла микросхемы и транзисторы устанавливаются на радиаторы и плотно к ним прижимаются через теплопроводную пасту, улучшающую теплообмен. Однако, несмотря на все предпринимаемые меры, активные радиоэлементы выходных каскадов УЗЧ в бытовой радиоэлектронной аппаратуре довольно часто выходят из строя. Этому способствует не совсем правильная эксплуатация радиоаппаратов. Так, прослушивание сигналов мощных радиостанций на максимальной громкости в радиоприемнике приводит, как правило, к перегрузке выходных каскадов УЗЧ. Прослушивание фонограмм, записанных магнитофоном с повышенным уровнем на предельной громкости и т. п., вызывает недопустимый перегрев радиоэлементов. А если при эксплуатации радиоаппаратуры не обеспечено хорошее охлаждение (в жаркую погоду на солнце, около приборов отопления, при недостаточной вентиляции и т. п.), то сравнительно быстро наступает необратимый тепловой пробой радиоэлементов.

Когда выходят из строя выходные транзисторы, микросхемы, то в громкоговорителе не слышно характерного шума, как и при отсутствии напряжения питания. При этом сначала проверяют наличие напряжения питания (пригодность и контакты батарей), а затем выходные, предвыходные транзисторы. Если выходной каскад на микросхеме, то сначала смотрят, проходит ли сигнал с входа на выход микросхемы. При отсутствии сигнала на выходе тщательно проверяют наличие и величины напряжений на выводах микросхемы и сравнивают с данны-

ми, приведенными на схеме. Если хоть на одном выводе микросхемы напряжение значительно отличается от приведенного на схеме (процент допустимого отклонения приведен в примечаниях к схеме) или вообще отсутствует, то сначала проверяют напряжение питания, радиоэлементы цепи его подачи на данный вывод. Когда же напряжение на вывод поступает из самой микросхемы, то после проверки радиоэлементов, присоединенных к данному выводу, микросхему заменяют.

Значительную перегрузку выходных каскадов УЗЧ может вызывать уменьшение сопротивления нагрузки. Например, присоединение громкоговорителей, аккустических систем параллельно имеющимся с целью получения большего акустического давления. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличиваются токи в выходных каскадах и возрастает их мощность, а при отсутствии запаса мощности усилительные элементы перегорают. Этому способствует мощный источник питания (способный дать большой ток).

Довольно часто выходят из строя выходные каскады УЗЧ (да и другие) при питании аппарата непосредственно от аккумулятора автомобиля, так как последний может дать очень большой ток. Внешними признаками неисправностей радиоэлементов выходных каскадов УЗЧ могут быть слишком горячий или, наоборот, абсолютно холодный корпус транзисторов и микросхем.

Причинами значительно заниженной мощности УЗЧ могут быть: низкий уровень сигнала на входе усилителя; применение громкоговорителя с большим сопротивлением; заниженное напряжение питания; малая мощность источника питания (звук обычно с искажениями); значительное отклонение величин напряжений на выводах транзисторов и микросхем; неисправности радиоэлементов цепей обратных связей; неисправности конденсаторов в цепи прохождения сигнала и др.

Причинами больших искажений сигнала на выходе УЗЧмогут быть: большой уровень сигнала на входе усилителя; заниженное напряжение питания; отклонение режимов питания транзисторов, микросхем от номинальных; сильно раз-

УСИЛИТЕЛИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

ряженные батареи питания; выход из строя одного из транзисторов двухтактного каскада; неисправности конденсаторов различных цепей, а также транзисторов и микросхем.

При самовозбуждении усилителя 3 Ч проверяют: экранировку проводов и соединение экранов с корпусом; надежность контактов во входных соединителях и цепях; величины напряжений на выводах транзисторов и микросхем; конденсаторы различных цепей.

Достаточно широкое распространение в бытовой радиоэлектронной аппаратуре получили так называемые мостовые, или балансные, схемы УЗЧ. Их особенность заключается в том, что в одном канале УЗЧ содержатся два идентичных усилителя, сигнал на которые подается с фазоинверсного каскада, и оба они работают на одну нагрузку (рис. 3.1). Такие схемы позволяют при относительно невысоком напряжении питания получить выходную мощность УЗЧ примерно в 4 раза выше мощности входящих в схему усилителей. Возможны и другие варианты построения схем мостовых усилителей.

При последовательном соединении каскадов усиления первый работает как неинвертирую-щий, а второй как инвертирующий усилитель. Коэффициент усиления первого усилителя устанавливается путем подбора радиоэлементов R11 и R21, С21 (рис. 3.2,3.3). Коэффициент уси-

ления второго усилителя определяется параметрами цепи обратной связи R12 и R2, С2.

Недостатком схем рис. 3.2, 3.3 является то, что на второй усилитель сигнал поступает уже искаженным первым усилителем. При параллельном возбуждении усилителей (рис. 3.4) сигнал поступает на оба усилителя одновременно.

Усилитель 1 работает как неинвертирующий, а усилитель 2 как инвертирующий. Достоинством симметричной схемы (рис. 3.5) является то, что общее усиление в обеих ветвях одинаково, что предопределяет меньшие искажения выходного сигнала. Чаще такие схемы УЗЧ встречаются в мощных автомобильных магнитофонах и магнитолах, где напряжение питания не превышает 12 В, а также в усилителях очень большой мощности (100...200 Вт), где схемы усилителей питаются относительно невысоким напряжением (несколько десятков вольт).

Каналы усилителей мостовой схемы УЗЧ могут быть построены как на транзисторах, так и на микросхемах.

Примеры иностранных практических мостовых схем УЗЧ приведены на рис. 3.6...3.9.

Приведенные схемы иностранных УЗЧ могут быть реализованы и на отечественных микросхемах аналогичного назначения со своими схемами включения. При изготовлении мостовых усилителей надо помнить, что входящие в

Рис. 3.1. Мостовая схема УЗЧ .„ Усил/Усил. 2

R2 С2

Рис. 3.2. Мостовая схема УЗЧ с дифференциальным входом и последовательным возбуждением каскадов

RZ2 С22

Рис. 3.3. Мостовая схема УЗЧ с другим вариантом последовательного возбуждения

U& Усил. J о

Усил 2

Рис. 3.4. Мостовая схема УЗЧ с параллельным возбуждением

Рис. 3.5. Симметричная мостовая схема УЗЧ

ЮОк

ь-и

* mwot или аналогичный

Рис. 3.6. Мостовой УЗЧ с двухполярным источником питания при V = ±14 В, Вн = 8 Ом; Рвых = 24 Вт (Кг<1%)

ЮОк

"WiOOf или аналогичной

Рис. 3.7. Мостовой УЗЧ с двухполярным источником питания: при V = ±17 В, Rn = 8 Ом; Рвых = 30 Вт (Кг<1%)

Рис. 3.8. Мостовой УЗЧ с двухполярным питанием: при V = ±24 В; Rh-4 Ом; Рвых = 125 Вт. Максимальный ток выходных транзисторов до 7А, мощность до 40 Вт

них отдельные УЗЧ должны быть одинаковы (с равными коэффициентами усиления и др.). В противном случае возможны значительные искажения выходного сигнала.

Нужно также обеспечить достаточное охлаждение микросхем и транзисторов выходного, а иногда и предвыходного каскадов (хороший

Рис. 3.9. Мостовой УЗЧ с двухполярным питанием: при V - ±22 В; Rh = 4 Ом; Рвых - 180 Вт(Кг<1%)

контакт корпуса микросхемы с радиатором через теплопроводную пасту).

В настоящее время на рынке достаточное количество транзисторов, микросхем производства различных фирм, что облегчает ремонт и изготовление различных УЗЧ. Приводятся практические иностранные схемы УЗЧ разного качества и уровня сложности (рис. 3.10...3.14).

Кроме традиционных, наиболее распространенных схем УЗЧ, имеются двух-, трехполосные усилители, в которых входной сигнал разделяется фильтрами на две-три полосы, и каждая из них усиливается отдельным каналом усилителя. Каждый полосовой усилитель работает на свой громкоговоритель (низкочастотный, среднечастотный или высокочастотный).

При таком построении УЗЧ удается получить достаточно высокое качество звучания при относительно простых полосовых усилителях, а для акустических систем не требуется сложных и громоздких фильтров. Не нужно практически и регуляторов тембра, так как диапазон регулировки усиления в «своей полосе» может достигать нескольких десятков децибелл, а в схемах активных регуляторов тембра до 20 дБ. Кроме того, к каждому полосовому усилителю может быть подключено несколько громкоговорителей, что значительно увеличивает звуковое давление.

Пример двухполосного УЗЧ на микросхеме приведен на рис. 3.15. Иногда для получения большей выходной мощности и более сбалансированного звучания (при том же напряжении питания) низкочастотный полосовой усилитель выполняют по мостовой схеме, а высокочастотный - по обычной. Часто для увеличения мощности УЗЧ, имеющих ограниченное напряжение питания (автомобили), применяют схемы, в которых сигнал подается параллельно на два