QUAD(1).DOC

Korszerűsített QUAD végerősítő

Urbán István okl. villamosmérnök

A QUAD-405 a '80-as évek csúcsminőségű erősítőinek egyik legismertebb reprezentánsa. Még ma sem veszített semmit a népszerűségéből; sokak szemében "etalon" az erő­sítők között! Ez indokolta, hogy a műveletierősítő-­technológiában született újdonságokat fel­használva újra foglalkozzunk vele. A kap­csolás tekintetében nem alkottunk újat, csupán apróbb módosításokat eszközölve még tovább javítottuk az erősítő paraméte­reit. Ennek megjelelően az eredeti áramkör leírása, amely a Rádiótechnika 1981/5-7. számai­ban olvasható, nem sokat változott, az to­vábbra is felhasználható. Az alábbi írás az említett cikksorozat kivonata, mivel most nem az elméleti alapokra, hanem a gyakor­lati munkára helyeztük a hangsúlyt.

A QUAD-405 áramkörének működése:

Az 1. ábra kapcsolási rajzán látható, hogy az erősítőben több visszacsatoló kör és fázisjavító tag gondoskodik az előírt frekvenciamenetről és erősítésről. A műveleti erősítő váltakozó feszültségű erősítését az R3/R6 viszony határozza meg. A negatív visszacsatolás C3 miatt 1 Hz alatt gyakorlatilag hatástalan. Az erősítő kimenőpontjáról az R3-R5 útvonalon a 100%-os negatív visszacsatolás stabilizálja a kimeneti DC-szintet. Mi­után az erősítő egyenfeszültségű szempontból egységnyi erősítésű, a kimeneten megjelenő ofszet meg­egyezik a műveleti erősítő bemeneti ofszetjével.

Az A-osztályú erősítő feszültség­erősítését és nagyfrekvenciás viselke­dését elsősorban annak a hídnak az elemei határozzák meg, amelynek ke­resztágában helyezkedik el az ún. "Current Dumper" végfokozat.

A C9 kondenzátorral gyors integrá­tort alakítottak ki az A-osztályú erő­sítőből, de ez egyúttal a híd része is. A híd következő eleme az R37. A dumperfokozat kimeneti áramának figyelését az L2 induktivitás, a híd 3. eleme végzi. A híd 4. eleme az R16 R17 párhuzamos eredője, amely egyúttal R15 segítségével beállítja az A-osztályú erősítő, feszültségerősíté­sét, elősegítve ezzel az igen jó linearitású működést.

Ugyanezen az úton jut a negatív kompenzációt végrehajtó feszültség az A-osztályú erősítőbe, a dumper fokozat működése közben az L2-n létrejövő járulékos feszültségesés következtében. Ez a hibajel végigfut az A-osztályú erősítőn és megjelenik a kimeneten is azonos amplitúdóval, de ellentétes fázissal, mint az L2-a keletkező hibajel. A kimeneten a két feszültségkomponens kivonódik egy­másból.

Így mind az R37, mind az L2 irá­nyából érkező jel (áram, feszültség) erősen torzított, de pontosan egyfor­mán és ellenkező előjellel, egymás­nak tükörképei. Miután a hangszó­rón összegződnek, a két hibajel ere­dője zérus, ezért még a híd kismérté­kű kiegyenlítetlensége esetén is kitű­nő, torzítatlan kimenőjelet kapunk!

A működést az A-osztályú erősítő hibája, a híd kiegyenlítetlensége és a current dumping technikától teljesen független NE5534 műveleti erősítő torzítása befolyásolja. Az áramkör konstruktőrei szerint a szabadalma­zott megoldás kb. 26 dB torzításjavu­lást eredményezett, úgyszólván in­gyen. A gyors integrátorrá kiképzett A-osztályú erősítő túlságosan nagy se­bességű vezérlését az R, , -C6 integrá­ló tag korlátozza. Ez maximálja az egész nagyjelű erősítő sávszélességét, slewrate értékét és meggátolja a túl­ságosan gyors vezérlőimpulzusok okozta tranziens torzítást. Ez az egyik legegyszerűbb módszer a tran­ziens intermodulációs torzítás ellen.

Az A-osztályú erősítő megfelelő nagyfrekvenciás fázismenetéről a C9­en kívül a Cg-R,4 komplexum, továb­bá C10 gondoskodik. Az L3-R33 és Li-R;6 kis jóságú induktivitások a dumper-fokozat bekapcsolása köz ben létrejávő többletfázistolás hatá­st kompenzálják ki.

Konstrukció, technológia

Amíg a kapcsolás alapjában nem változott az eredetihez képest, a nyák-terven lényeges módosításokat láttunk szükségesnek végrehajtani. Az eredeti panel vonalvezetése, a fó­liasávok vonalvastagsága, valamint a létfontosságú induktivitások kivitele­zése és szerelhetősége enyhén szólva kritikán aluli volt. Ezeket kijavítva teljesen új konstrukciót adunk az ön kezébe.

Első lépésben a kisbétájú 2N3442-t váltottuk ki a katalógus­adatok alapján is nagyobb bétájú és könnyebben szerelhető BD245C vagy BD249C típusú tranzisztorok­kal. Az előerősítő részben lecseréltük a ma már elavultnak tekinthető LM301. A műveleti erősítőt. Választá­sunk a kis torzítású és kis kimeneti impedanciájú NE5534-re esett. Emi­att a régi panelen néhány alkatrész fölöslegessé vált, így az új panelről ezek lemaradtak.

A műveleti erősítő torzításának to­vábbi csökkentése érdekében növel­tük a visszacsatolást az R2 és R3 ellen­állások 22 kΏ-ról 33 kΏ-ra történő nö­velésével. Ezáltal kedvezően nőtt a bemeneti impedancia is. Kismérték­ben módosítottuk a rövidzárvédel­met, mert gondot okozhat az eredeti kapcsolásban alkalmazott 0,091 Ώ-os ellenállások elkészítése. Ezeket a ke­reskedelemben beszerezhető 0,1 Ώ-osra cseréltük. Az értéknagyobbodás kompenzálására a tranzisztorok bázi­sába egy-egy ellenállásosztó került (R22, R26). Ezek elemeit úgy válasz­tottuk meg, hogy a kimenő jelet hatá­roló áramkör, más szóval a rövidzár­védelem az eredeti 90 W-tól eltérően 100 W fölött lépjen csak működésbe.

Az erősítő tekercseit egyforma mű­anyag csévetestekre készítettük el, így rögzítésük biztonságosabb. A csé­vetest átmérője nagyobb az eredeti magátmérőnél, ezért a menetszám úgy módosult, hogy induktivitásuk az előírt 3, illetve 6,9 μH maradjon. (A tekercsadatokat a kapcsolási raj­zon feltüntettük.). A viszonylag nagy átmérőjű huzalnak köszönhetően mindhárom tekercs önhordó, nem kí­ván külön rögzítést.

Az R30, R31 pozíciószámmal feltün­tetett ellenállásokat nagyobb teljesít­ményűre cseréltük az eredetihez ké­pest, mert azok alulméretezettek vol­tak. Az R16, R17 ellenállások terhelhe­tősége viszont túlméretezett volt, ezért ezek kisebbek lettek.

Az új panelen helyet kaptak azok a kondenzátorok is, amelyek a gerje­dés megakadályozásában játszanak szerepet. Ezek a C12, C13 és C14. Ezek beépítése után egyetlen esetben sem tapasztaltuk, hogy gerjedések lépné­nek fel, amelyek megszüntetése érde­kében szükség lett volna a T10 bázisa és kollektora közé kondenzátort köt­ni, ahogy azt az eredeti cikk javasol­ta. Ennek ellenére ennek is helyet hagytunk a panelen, C15 pozíció­számmal. Beültetését csak gerjedés esetén javasoljuk.

Az áramkör szerelése, élesztése

A szerelést az új, a Hobbi Elektronikánál tervezett, for­rasztásgátló lakkal védett és a pozí­ciószámukat is feltüntető panelen ér­demes elkezdeni.

A nyák a 2. ábrán látható rajzolat alapján készült. Ezen általában min­den beültetési hely (furattávolság) megfelel az egységcsomagban talál­ható alkatrészekhez, így az eredeti hűtőbordát felhasználva esztétikus, jól dobozolható, stabilan működő erősítőt építhetünk. Ez ugyan szüksé­ges, de nem elégséges feltétele a hi­bátlanul üzemelő erősítő készítésé­nek; az ön hozzáértésére és szakszerű munkájára továbbra is nagy szükség van!

A panel beültetését 3. ábra alapján az ellenállásokkal kezdjük és az in­duktivitasokkal, majd a tranziszto­rokkal fejezzük be. Minden alkat­részt ültessünk le a panel szintjére, hogy ne legyen rajta lógó, zárlatot okozó alkatrész! A tranzisztorok sze­relésénél vigyázzunk, mert a hűtő­horda - vagy a címlapon is látható mintadarab esetében a hűtőbordára szerelt L-idom - a tranzisztor hűtő­zászlója és a panel közé kerül.

Ennek megfelelően a tranzisztorok lábait derékszögben le kell hajlítani, majd a helyükre illeszteni, de nem kell beforrasztani. Helyezzük az egy­ségcsomagban található L-idornot a tranzisztor és a panel közé úgy, hogy kellő távolságban, kb. 2 mm-re le­gyen a tranzisztorok lábától! Jelöljük meg a rögzítőcsavarok helyét, majd fúrjuk ki Ø3,5 mm-es fúróval, és ala­posan sorjázzuk le, nehogy a sorja átszúrja a szigetelő alátétet ! A cso­magban található szigetelőgyűrűket és csillámalátéteket felhasználva csa­varozzuk fel a panelt a tranzisztorok­kal együtt a hűtőbordára. A tranzisz­torok lábait akkor kell beforrasztani, amikor a hűtőzászló már egész felü­letével felfekszik a hűtőbordára.

Ha minden kész, ellenőrizzük a szigetelést a tranzisztorok és a hűtő­borda között! Ha nem tapasztalunk zárlatot vagy átvezetést, kapcsoljunk ± 35...50 V-os tápfeszültséget a meg­felelő kapcsokra. A tápvezetékek és minden más nagyáramú hozzáveze­tés csatlakoztatásához FS1536 típusú "flachstecker"-t (a gépkocsikban is használatos rátolható csatlakozóhü­velyt) használjunk; ezeket az egység­csomag tartalmazza.

Hanggenerátorral és oszcillosz­kóppal, terhelés nélkül ellenőrizzük az átvitelt! Ha gerjedés tapasztalha­tó, először a tápegységnél keressük az okát. (A tápegység készítéséhez és a dobozolással kapcsolatos problé­mák megoldásához, a fellépő gerje­dések megszüntetéséhez hasznos ta­nácsok olvashatók a Hobby Elektro­nika 1993/8. számában, a 300 W-os erősítővel foglalkozó cikk 2. részé­ben. Mivel ott is végfokról van szó, a leírtak értelemszerűen a QUAD-nál is alkalmazhatók.)

Egy ilyen erősítőt célszerű kiegé­szíteni megfelelő védőáramkörrel, ami elsősorban a hangszórókat óvja a ki- és bekapcsolás során fellépő anomáliáktól és az erősítő esetleges meghibásodása során a kimeneten megjelenő DC-szinttől. Egy jó minőségű védelem ismertetése található meg a Hobby Elektronika '93 /9. számában; ennek egységcsomagja az üz­letemben megvásárolható.

Alkatrészlista