Модул 100W Quad
(N:А001)

    Предложения модул е базиран напълно върху оригиналната схема на "Quad 405" (историята на "Quad" може да намерите в раздела "Статии" на сайта) която е известна и ценена сред почитателите на висококачествения звук по света повече от 30 години. Известни са много варианти на схемата като са променени и ключови звена в нея. Този модул е проектиран като схемата на оригинала е запазена напълно включително и интегрираните защити, като са използвани съвременни компоненти. Това е породено от факта, че именно оригинала е спечелил доверието на слушателите а не неговите вариации. Конструктивно е постигнато максимално намаляване на размера със запазване на характеристиките. Целта на този компактен модул е всеки желаещ да може да го интегрира в своя усилвател като замени оригиналните крайни стъпала (базирани например на "STK" или "TDA" чипове) и по този начин да постигне високо качество на звука, като е възможно и изграждане и на ново усилвателно устройство базирано на него. Компактния размер позволява изграждането на мощен 5+1 канален услвател за висококачествено DVD възпроизвеждане. Чрез прослушване е уставено, че тази схема сравнена с всички разновидности на хибридните чипове "STK" (от които са изградени почти всички съвременни усилватели от средния ценови диапазон) осигурява значително по-достоверно възпроизвеждане на звука и несравнима динамика (за сравнение с монолитни чипове от висок клас като TDA7294 и дума не може да става). Модула не се нуждае от никакви настройки и при построяването му без грешка заработва веднага. В статията по-надолу е обяснен принципа на действие на схемата, както и особеностите при изграждане и монтаж.      

   Xарактеристики:
  • Захранващо напрежение: +/- 35V (работоспособноста се запазва в диапазон +/-25V до +/-45V )
  • Изходна мощност (синус): 100W / 4Ома  (при захранване +/- 45V - 200W / 4Oма)
  • Честотна лента: 20 - 30 000 Hz +/- 0,5db
  • Нелинейни изкривявания: < 0,05% за целия честотен обхват и максимална мощност
  • Динамичен диапазон: 96db

   Принцип на работа В идеята за изграждане на схемата е заложено решението на Харолд Блек от 1929 г, който е патентовал принцип за построяване на изходни усилватели работещи в икономичния клас "B", като посредством т.н. права връзка ("feed forward error correction") се избягват характерните за този клас нелинейни изкривявания. Повече за този принцип може да намерите в интернет като се подготвя и статия посветена на него в раздела "Статии" на сайта ни. Може да се изтъкне, че звука е толкова правдоподобен основно поради компенсирането на висшите хармоници в честотния спектър. Високолинейният предусилвател, работещ в режим клас "А" е изграден от  операционният усилвател IC1 и транзисторите Т1, Т2, Т3, Т4 и Т7. Крайното стъпало работещо в клас "B" се състои от транзисторите Т8, Т9 и Т10. Транзисторите Т5 и Т6 заградени с пунктирани линии изграждат защита по ток предпазваща усилвателя от късо съединение на изхода. 

Принципна схема (кликни за пълен размер)

Капацитетът на входния кондензатор C1 е подбран с оглед на предпазване на усилвателя от инфраниски честоти. При използване на операционен усилвател LM301 (LM201) се добавя коригиращия кондензатор  C cor. В колектора на усилвателния транзистор Т2 е включен генератор на ток изграден от Т1, което спомага за максимално усилване по напрежение. Транзисторите Т3 и Т4 са емитерни повторители и осигуряват оптимално съгласуване с последното стъпало на предусилвателя Т7. Постояннотоковата отрицателна обратна връзка (ООВ) от изхода към инвертиращия вход на операционния усилвател (през резистора R4) поддържа постоянното напрежение на изхода в рамките на няколко миливолта. Правата връзка е реализирана с резистора R29 и елементите L2, C8, R17 и R18. Взети са и специални мерки за предотвратяване на динамични изкривявания. Въведени са местни отрицателни обратни връзки които линеаризират амплитудно-честотната характеристика като по този начин отпада необходимоста от обща отрицателна обратна връзка по променлив ток. Кондензатора C6 предотвратява проникването на сигнали с ултразвуков спектър в базата на Т2. Кондензаторите C7 и C10 оформят амплитудно-честотната харктеристика на усилвателя във вискочестотния спектър по начин намаляващ динамичните изкривявания. Елементите L1, R27, R30, C11, C13 и C14 педпазват усилвателя от самовъзбуждане. В конструкцията са използвани крайни транзистори "Toshiba" които са разработени именно за крайни стъпала и спомагат за надеждноста и добрия звук на усилвателя, но неминуемо оказват влияние върху цената на модула (за тези от вас които имат мощни транзистори се предлага и модул без такива).

    Изграждане и монтаж   Както се каза модула заработва веднага след подване на захранване и не се нуждае от никаква настройка. Важно е ако го сглобявате самостоятелно да внимавате да не допуснете грешка. В края на статията е даден списъка с елементи и печатната платка гледана откъм елементите. Водейки се от нея внимателно поставяйте всеки елемент на мястото му (особенно внимавайте за резисторите с цветен код!). Всички мостове на платката са означени с "J".  В качеството на драйверни транзистори (Т7 и Т8) се използват или българските 2T7537, 2T7538 или BD242, като различните разновидности имат разменени изводи на база-емитер. Печатната платка на модула е съобразена с това и става за двата варианта - вижте приложената фигура (кликнете за увеличение). Важно е да се отбележи, че ако мостовете се пресичат както е с BD242 трябва да използвате или изолиран проводник, или мостовете да са разположени един над друг. Поради изключително компактната конструкция (печатната платка е с размери 59x59mm) трябва да внимавате при монтажа да не се допират краищата на елементите един в друг. Друга особеност породена от компактния размер е монтажа на силовите транзистори които се монтират върху радиатора. Първоначално се нареждат всички елементи на платката, като транзисторите предварително се монтират на радиатора. Едва след монтажа на транзисторите върху техните изводи се "напъхва" наредената платка и се запояват изводите. Ако използвате варианта "кит" на модула за самостоятелно сглобяване е добра идея първоначално да запоите транзисторите с удължителни проводници и едва след като се убедите в работоспособноста му да запоите платката към транзисторите. За улеснение предлагаме чертеж на отворите за транзисторите и отстоянията между тях за да е максимално точно и лесно монтирането на модула.

Разположение на отворите и монтаж на елементите и подложките (кликни за пълен размер)

В комплекта са предвидени и 3бр. силиконови изолиращи подложки, както и всички необходими крепежни елементи за закрепването на транзисторите към радиатора (виж фигурата). Две от подложките се използват за крайните транзистори Т9 и Т10 и една обща за двата драйверни транзистори Т7 и Т8.  Тези два драйверни tttttttttttтранзистора се притискат към радиатора чрез един общ болт намиращ се между тях и една М5 шайба. Общо всички транзистори се закрепват посредством 3 болта М3. Ако има възможност нарежете резба М3 в радиатора, в противен случай използвайте приложените в комплекта гайки.  При първоначалното пускане на схемата използвайте два резистора 100 Ома / 2W последователно включени в положителното и отрицателното захранване за да предотвратите изгарянето на елементи при грешка в монтажа. Ако няма грешка в модула пада на напрежение върху тях трябва да е минимален (~1-2V), също така се убедете че няма постоянно напрежение на изхода и едва тогава свържете захранването директно. Подробното разположение е показано на фигурата (кликнете за пълен размер). Въпреки, че модула е означен като 100W мощноста му се увеличва пропорционално със захранващото напрежение. То може да варира от  +/-25V до +/- 45V без никаква промяна в стойноста на елементите. Синусната мощност при захранване  +/-45V достига 200W. Препоръчваме захранване от +/- 35V при което мощноста е 100W, повишаването на изходящата мощност е възможно но се затруднява разсейването и поради малкия размер на модула и нараства вероятноста от повреда. Добре е свързващите проводници (особено на захранващите шини и изхода) да бъдат със сечение, не по-малко от 1кв. мм. За намаляване на мрежовия брум в изхода всички маси трябва да се свържат в обща точка (към общата точка на филтровите кондензатори от захранването). Използвайте възможно по-големи филтрови кондензатори в захранването (като минимум 2x4700uF). Всеки комплект за самостоятелно сглобяване - "Кит" е придружен с описание, препоръки за монтаж, схема, разположение на елементите и списък на елементите.                        

Използвани елементи

Полупроводникови елементи:

Транзистори:
Т1, Т5, Т6 - BC560C (BC559C)
T2 - 2N5551 (BC337)
T3, T4 - 2N5401 (BC327)
Т7,Т8 - BD242 (2T7538, МJE15031)
T9, T10 - 2SC5200
Интегрални схеми:
IC1 - TL071 (LM301, LM201)
Диоди:
D1, D2 - ценердиод 15V
D3 - ценердиод 5,6V
D4 - ценердиод 8,2V
D5, D6, D7 - 1N4148
D8, D9 - 1N4007
TR1 - Диак KU503A (PDA60, BS08A, MB54991)
TR2 - Триак КТ207 (BTA08, BT136)

Кондензатори:

C1 - 680nF
C2, C6 - 100uF/16V
C6, C10 - 1nF
C7 - 330pF
C8 - 120pF
C9 - 47uF/35V
C4, C11, C13, C14, C15, C16 - 100nF / 63V
C12, C12'' - 10uF/35V
C cor. - 3p3 (само за IC1 - LM301, LM201)


Резистори:
R25, R26 - 0.1 Ом / 5W ( 0.2 Oм)
R23, R24 - 560 Oм / 2W
R29 - 47 Oм / 1W

R30 - 10 Oм / 1W
R9 - 10 Ом / 0.5W
R21 - 1k2 / 0.5W
R17, R18 - 1k / 0.5W
R6, R7 - 2k7 / 0.5W


Резистори 0.25W:
R1 - 220k
R2, R3, R11 - 22k
R4 - 4k7
R5 - 165k (150k)
R8 - 560 Ом
R10, R14, R19 - 3k3
R12 - 470 Ом
R13 - 100 Ом
R15 - 180 Oм
R20 - 270 Ом
R21, R22 - 75 Ом
R27 - 10 Ом
R28, R32 - 22 Oм
R31 - 30 k

Други:
L1 - дросел 10uH (6.8 - 20uH)
L2 - индуктивност 3uH +/- 5%
F1, F2 - предпазител 3А