Усилитель Ланзар представляет собой качественный и очень мощный УМЗЧ. Его сборку выполнили тысячи радиолюбителей, об этом свидетельствуют сотни страниц на форумах по радиоэлектронике. Исходя из этого, в сети можно найти ответы на практически любые вопросы, связанные с неисправностями или трудностями сборки схемы усилителя Ланзар. Все разжевано и разложено по полочкам.
Пришло время, и я решил собрать Ланзар, поделиться опытом сборки и впечатлениями.
Основные технические характеристики усилителя Ланзар
Коэффициент усиления ….. 28
Нелинейные искажения (2/3 от макс. мощности) ….. 0.04%
Скор-ть нарастания вых. сигнала ….. >50В/мкс
Вход. сопротивление ….. 27кОм
Отношение сигнал/шум ….. >90дБ
В разных источниках коэффициент усиления или входное сопротивление может иметь другое значение, это зависит от изменения номиналов некоторых элементов.
Выходная мощность усилителя Ланзар
Выходная мощность Ланзара во многом зависит от напряжения питания и, конечно же, от сопротивления выходной нагрузки. Исходя из представленной выше таблицы, нужно понимать, что на определенной нагрузке есть предельное значение питающего напряжения, например для нагрузки сопротивлением 2Ома пределом будет ±40В. Лично я не рекомендую питать усилитель предельными значениями, а иметь хороший запас.
Схема усилителя Ланзар
Это базовая схема усилителя Ланзар, выполненная на биполярных транзисторах по симметричной схеме. Существует схема с применением (совместно) полевых и биполярных транзисторов, но в этой статье она рассматриваться не будет.
На входе установлена разделительная емкость C1, состоящая из трех конденсаторов. Два из них (C1-2 и C1-3) соединены между собой положительными выводами, образуя неполярный конденсатор большой емкости, который шунтируется пленочным конденсатором C1-1, для восполнения не совсем корректной работы электролитических конденсаторов на высоких частотах. Также емкость C1 вместе с резистором R1 участвует в фильтре верхних частот, чем больше его емкость, тем шире полоса пропускания в области низких частот. Если использовать Ланзар для прослушивания звукового сигнала на широкую полосу, то можно обойтись одним пленочным конденсатором 1?3.3мкФ, а для использования его в качестве усилителя сабвуфера рекомендуется дополнительно установить электролиты C1-2 и C1-3.
В цепи обратной связи установлена аналогичная емкостная сборка (C7-1, C7-2 и C7-3), но с более большими номиналами электролитов, так как через них в нагрузку (R11) протекает ток, намного больший, чем через емкость C1.
От номинала резистора R1 будет зависеть не только граница пропускания нижних частот, но и входное сопротивление усилителя Ланзар.
Элементы R2 и C6 представляют фильтр нижних частот. Он подавляет сигнал выше частоты среза, которая зависит от номиналов этих элементов.
Стабилитроны VD1-VD2 вместе с ограничивающими их ток резисторами R3 и R6 питают дифференциальные каскады, построенные на элементах VT1, VT3 и VT2, VT4.
Коэффициент усиления главным образом изменяется номиналом резистора R14. При увеличении его сопротивления коэффициент усиления увеличивается и наоборот.
Каскад усилителя напряжения (КУН) состоит из элементов VT5-VT6, между их переходами база-коллектор установлены корректирующие конденсаторы C9 и C10, предотвращающие возбуждение усилителя на высоких частотах.
Транзистор VT7, совместно с резисторами R15 и R17 образуют узел регулировки тока покоя, а также является температурным компенсатором в данной схеме. При увеличении сопротивления (R15) между его базой и эмиттером растет напряжение на этом переходе, транзистор открывается и подтягивает базы транзисторов VT8 и VT9 к мнимой средней точке. При этом, VT8 и VT9 закрываются и ток покоя уменьшается. То же самое происходит при нагреве BD139 (при нагреве он открывается), установленном на один радиатор с транзисторами выходного каскада.
Предвыходной каскад, усиливающий сигнал по току построен на биполярных транзисторах VT8 и VT9, а между их эмиттеров установлена плавающая нагрузка R21.
Основой выходного каскада являются транзисторы VT10-VT13 и резисторы R26, R27, R29 и R30, установленные между их эмиттеров.
RC-цепочка R28C15 представляет собой цепь Цобеля, подавляющая влияние паразитных колебаний, наводящихся в проводах акустической системы (АС), а также подавляющая влияние индуктивности АС на выходной тракт усилителя.
Компоненты схемы
Список элементов СКАЧАТЬ
Номиналы резисторов, включая их мощность, указаны на схеме.
Сопротивление R3 и R6 зависит от напряжения питания и считается по формуле R(кОм)=(Uплеча-15В)/10мА.
Например, при напряжении питания ±40В, R=(40В-15В)/10мА=2.5кОм. Если выбирать из стандартного номинала, то 2.4кОм или 2.7кОм.
Для ленивых, чтобы не считать:
Питание ±70 В — 3,3 кОм…3,9 кОм
Питание ±60 В — 2,7 кОм…3,3 кОм
Питание ±50 В — 2,2 кОм…2,7 кОм
Питание ±40 В — 1,5 кОм…2,2 кОм
Питание ±30 В — 1,0 кОм…1,5 кОм
Все конденсаторы кроме электролитических рекомендуется применить пленочного типа, за исключением C6, C9, C10 и C13 – эти емкости керамического типа.
Электролитические емкости C8, C11, C16 и C17 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 63В, либо на 25% больше чем напряжение питания усилителя.
Резистор R15 желательно применить многооборотный (типа 3296), он обеспечит плавную регулировку тока покоя.
Индуктивность L1 мотается медным эмалированным проводом (диаметр 0.8мм) на оправке диаметром 12мм. Необходимо сделать 10 витков. Смазать катушку клеем. После высыхания снять с оправки и вложить внутрь катушки резистор R31.
Для уменьшения на выходе усилителя «постоянки», необходимо подобрать транзисторы VT1 и VT3, VT2 и VT4 (попарно) по параметру h21 (коэффициент передачи по току) с помощью мультиметра или транзистор-тестера. При разнице коэффициента h21 в 7 единиц у транзисторов 2n5551, на выходе усилителя у меня присутствовала постоянная составляющая со значением 70мВ. После подбора этой пары, на выходе присутствовало всего 2мВ.
Элементы VT10-VT13 желательно выбрать из одной партии, которая указана на корпусе прибора. На моем Ланзаре партии различаются, вообще это не критично, но например, ток покоя может существенно различаться у них.
BD139 можно заменить на BD135, BD137 или КТ815Г.
VT5 (2SA1837) можно заменить на 2SB649, а VT6 (2SC4793) на 2SD669. При данных заменах необходимо учесть тот факт, что у этих аналогов отличается цоколевка, элементы необходимо развернуть на 1800.
VT8 (2SC4793) меняется на 2SC5171, а VT9 (2SA1837) меняется на 2SA1930.
На выходе желательно оставить пару 2SC5200/2SA1943.
Внимание! После установки подстроечного резистора R15, необходимо его выкрутить в такое положение, чтобы он имел максимальное сопротивление. Если смотреть по схеме, то средний вывод подтянуть к верхнему выводу. Если сделать наоборот, то после запуска усилитель может выйти из строя в считанные секунды.
Питание усилителя Ланзар
Напряжение блока питания усилителя должно выбираться исходя из выходной мощности усилителя и сопротивления нагрузки. После определения значения напряжения, необходимо определиться с типом БП. Это может быть как линейный блок питания, так и импульсный источник питания. Тут все принимают решение индивидуально. Я отношусь положительно как к линейным источникам, так и к импульсным источникам.
При выборе линейного БП, необходимо установить в каждое питающее плечо электролитические конденсаторы емкостью 10000-20000мкФ (для одного канала мощностью 100Вт), напряжение этих емкостей должно быть больше на 25% чем выходное напряжение БП.
Для Ланзара с выходной мощностью 2?100Вт достаточно трансформатора, рассчитанного на выходную мощность 200Вт.
Я все понимаю, что если учесть что КПД усилителя Ланзар 50% (грубо говоря, для класса AB), то усилитель, отдающий в нагрузку 2?100Вт, потребляет от источника 400Вт. Но никто из нас не слушает синусоидальный сигнал. А на пиках компенсируют, установленные на выход БП емкости.
При выборе импульсного источника питания для Ланзара отдающего в нагрузку 2?100Вт, достаточно импульсного источника мощностью 200-300Вт. В таком случае, на выход ИИП можно устанавливать емкости по 820?1000мкФ в каждое плечо.
Охлаждение
Усилитель Ланзар работает в классе АВ, поэтому транзисторы выходного каскада имеют значительный нагрев. Для отвода от них тепла необходимо установить элементы VT7-VT13 на радиатор с площадью поверхности не менее 1000см2. При этом, VT7 и VT10-VT13 обязательно устанавливаются через изоляционные прокладки с применением теплопроводной пасты.
После установки теплоотвода проверяем сопротивление между ним и коллекторами VT7, VT10-VT13, сопротивление должно быть бесконечным. Если есть контакт, то нужно проверить целостность изоляционной прокладки, а также чтобы ее поверхность была больше поверхности фланца транзистора.
Первый запуск
Внимание! Перед первым запуском обязательно проверить подстроечный резистор R15, его сопротивление должно быть полным (средний вывод подтянут к верхнему выводу, если смотреть на схему).
Перед первым запуском смыть все, абсолютно все остатки флюса и еще раз проверить печатную плату на правильность монтажа компонентов в соответствии со схемой и расположением выводов компонентов (включая полярность электролитов, расположения диодов, стабилитронов и цоколевки транзисторов), а также осмотреть плату на отсутствие ошибочно закороченных оловом дорожек.
Первый запуск усилителя я рекомендую выполнять через включенную в разрыв сетевого провода блока питания лампу накаливания (~220В).
Можно установить в разрыв питающих проводов блока питания токоограничивающие резисторы. При внештатной ситуации, большая часть мощности будет рассеиваться на лампе накаливания (резисторах), это избавит от искр, взрывов и даст время для действий.
При включении лампа должна вспыхнуть и погаснуть. Нить накала может быть чуть засвечена, это нормально, так как у усилителя есть ток покоя. Если лампа светит ярко или в половину накала, то необходимо искать ошибку в монтаже компонентов.
Убедившись, что запуск прошел успешно, и нет чрезмерного нагрева элементов усилителя, убираем из схемы лампу (резисторы) и запускаем усилитель напрямую.
Далее проверяем уровень постоянного напряжения на выходе усилителя. Если уровень составляет 0?15мВ, то это отлично. Если больше, то выполняем подбор транзисторов (VT1-VT4) дифференциальных каскадов по коэффициенту усиления, как описывалось выше. Если на выходе единицы или десятки вольт, то необходимо искать ошибку в монтаже элементов усилителя. С прогревом Ланзара «постоянка» на выходе увеличивается, будьте к этому готовы.
Термостабильность и установка тока покоя усилителя Ланзар
Усилитель Ланзар – это качественный и мощный усилитель звуковой частоты, который собрали огромнейшее количество радиолюбителей. Но у него есть свой недостаток, который выражается в не очень хорошей термостабильности. С этим столкнулся и я. Я не успевал установить ток покоя, так как он стремительно «полз» вверх со скоростью 1мА/с.
Выходной каскад термостабилизирован транзистором VT7, который установлен на общий радиатор, а усилитель напряжения (УН) VT5-VT6 не имеет термостабилизации. Из-за немалого тока покоя УН транзисторы VT5 и VT6 нагреваются и приоткрываются, увеличивая ток покоя выходного каскада. В этом случае открывается (срабатывает) VT7, уменьшая ток выходного каскада, но в то же время, VT7 шунтирует резисторы R15R17 и ток покоя усилителя напряжения становится еще больше, VT5 и VT6 еще больше нагреваются и так по кругу происходит тепловой разгон.
Для уменьшения теплового разгона можно и нужно установить радиаторы на транзисторы VT5 и VT6. Их площадь – чем больше, тем лучше.
Помимо этого, я увеличил сопротивление резисторов R16 и R18 до 24Ом, тем самым уменьшив ток покоя усилителя напряжения. Качество звучания при этом не пострадало.
После выполнения описанных выше операций мне удалось избежать теплового разгона усилителя Ланзар.
Ток покоя устанавливается после хорошего прогрева усилителя. Установка производится при закороченном входе (IN) на общий провод (GND). Необходимо плавно вращать движок подстроечного резистора R15, периодически проверяя напряжение на одном из эмиттерных резисторов R26, R27, R29 или R30. Полученное напряжение делим на сопротивление резистора (у меня 0.33Ома, по схеме 0.22Ома) и получаем ток покоя. Например, 31мВ/0.33Ома=94мА. Рекомендуется устанавливать 70?100мА.
Печатная плата усилителя Ланзар СКАЧАТЬ