Два года назад журнал уже рассказывал о конструкции автомобильных усилителей ("Мастер 12вольт" № 24). За прошедшее время в их конструкции появились новинки, о которых мы расскажем на примере усилителя Lanzar RK1200-2C. Теперь основное внимание уделим не конструкции, а схемотехнике.

    Новый подход к конструированию усилителей предполагает создание линейки аппаратов, использующих сходные схемотехнические решения, единые узлы и стилевое оформление. Это позволяет, с одной стороны, сократить расходы на проектирование и изготовление, с другой - расширяет выбор аппаратуры при создании аудиосистемы.
    Новая линейка усилителей Lanzar серии RACK выполнена в духе студийной аппаратуры, устанавливаемой в стойку (рэк). На лицевой панели размерами 12,2х2,3 дюйма (310х60мм) установлены органы управления, на задней - все разъемы. При такой компоновке не только улучшается внешний вид системы, но и упрощается работа - кабели не мешают. На передней панели можно смонтировать входящие в комплект крепежные планки и ручки для переноски, тогда аппарат приобретает студийный вид. Кольцевая подсветка регулятора чувствительности только усиливает сходство.
    Радиаторы расположены на боковой поверхности усилителя, что позволяет набирать в стойку несколько аппаратов, не нарушая их охлаждение. Это несомненное удобство при создании развернутых аудиосистем. Однако при установке в закрытую стойку необходимо побеспокоиться о циркуляции воздуха - установить приточные и вытяжные вентиляторы, термодатчики. Словом, профессиональная аппаратура во всем требует профессионального подхода.
    В линейку входит шесть двухканальных и два четырехканальных усилителя, отличающиеся только выходной мощностью и длиной корпуса.

Кроссовер     Структурная схема кроссовера усилителей Lanzar серии RK приведена на рисунке 1. Подробная схема не приводится, поскольку ничего оригинального в ней нет, и не этот узел определяет основные характеристики усилителя. Такая же или аналогичная структура используется в большинстве современных усилителей средней ценовой категории. Набор функций и характеристики оптимизированы с учетом многих факторов:
    С одной стороны, возможности кроссовера должны позволять без дополнительных компонентов строить стандартные варианты аудиосистемы (фронт плюс сабвуфер). С другой стороны, вводить полный набор функций во встроенный кроссовер нет особого смысла: Это заметно увеличит стоимость, но во многих случаях останется невостребованным. Выполнение сложных задач удобнее возложить на внешние кроссоверы и эквалайзеры, а встроенные - отключить.

    В конструкции использованы сдвоенные операционные усилители KIA4558S. Это малошумящие усилители с низкими собственными искажениями, разработанные с учетом "звукового" применения. Вследствие этого их широко применяют в каскадах предварительного усиления и кросссоверах.
    Первый каскад - линейный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления. Он согласует выходное напряжение источника сигнала с чувствительностью усилителя мощности, поскольку коэффициент передачи всех остальных каскадов равен единице.
    Следующий каскад - регулятор басового усиления (bass boost). В усилителях данной серии он позволяет увеличивать уровень сигнала на частоте 50 Гц на 18 дБ. В продукции других фирм подъем обычно меньше (6-12 дБ), а частота настройки может быть в области 35-60 Гц. Кстати, такой регулятор требует хорошего запаса мощности усилителя: увеличение усиления на 3 дБ соответствует удвоению мощности, на 6 дБ - учетверению, и так далее.
    Это напоминает легенду про изобретателя шахмат, который попросил у раджи за первую клетку доски одно зерно, а за каждую последующую - в два раза больше зерен, чем за предыдущую. Легкомысленный раджа не смог выполнить обещание: такого количества зерен не было на всей Земле... Мы в более выгодном положении: увеличение уровня на 18 дБ увеличит мощность сигнала "всего" в 64 раза. В нашем случае в наличии 300 Вт, но не каждый усилитель может похвастаться таким запасом.
    Далее сигнал можно подать на усилитель мощности непосредственно, или выделить фильтрами необходимую полосу частот. Кроссоверная часть состоит из двух независимых фильтров. ФНЧ перестраивается в диапазоне 40-120 Гц и предназначен для работы исключительно с сабвуфером. Диапазон перестройки ФВЧ заметно шире: от 150 Гц до 1,5 кГц. В таком виде его можно использовать для работы с широкополосным фронтом или для полосы СЧ-ВЧ в системе с поканальным усилением. Пределы перестройки, кстати, выбраны неспроста: в диапазоне от 120 до 150 Гц получается "дырка", в которой можно спрятать акустический резонанс салона. Примечательно и то, что бас-бустер не отключается ни в одном из режимов. Использование этого каскада одновременно с ФВЧ позволяет корректировать АЧХ в области резонанса салона не хуже, чем эквалайзером.
    Последний каскад - с секретом. Его задача - инвертировать сигнал в одном из каналов. Это позволит без дополнительных устройств использовать усилитель в мостовом включении.
    Конструктивно кроссовер выполнен на отдельной печатной плате, которая стыкуется с платой усилителя при помощи разъема. Такое решение позволяет для всей линейки усилителей использовать всего два варианта кроссовера: двухканальный и четырехканальный. Последний, кстати, является просто "удвоенным" вариантом двухканального и его секции полностью независимы. Основное отличие - изменившаяся разводка печатной платы.

Усилитель мощности     Усилитель мощности выполнен по типовой для современных конструкций схеме, приведенной на рисунке 2. С незначительными вариациями ее можно встретить в большинстве усилителей средней и нижней ценовой категории. Отличие только в типах примененных деталей, количестве выходных транзисторов и напряжении питания. Приведена схема правого канала усилителя. Схема левого канала точно такая же, только номера деталей начинаются на единичку вместо двойки.
    На входе усилителя установлен фильтр R242-R243-C241, устраняющий радиочастотные наводки от блока питания. Конденсатор C240 не попускает на вход усилителя мощности постоянную составляющую сигнала. На АЧХ усилителя в звуковом диапазоне частот эти цепи не влияют.
    Чтобы избежать щелчков в моменты включения и выключения, вход усилителя замыкается на общий провод транзисторным ключом (этот узел рассмотрен далее, вместе с блоком питания). Резистор R11A исключает возможность самовозбуждения усилителя при замкнутом входе.
    Схема усилителя полностью симметрична от входа до выхода. Двойной дифференциальный каскад (Q201-Q204) на входе и каскад на транзисторах Q205,Q206 обеспечивают усиление по напряжению, остальные каскады - усиление по току. Каскад на транзисторе Q207 стабилизирует ток покоя усилителя. Чтобы устранить его "несимметричность" на высоких частотах, он зашунтирован майларовым конденсатором C253.
    Каскад драйвера на транзисторах Q208,Q209, как и положено предварительному каскаду, работает в классе A. К его выходу подключена "плавающая" нагрузка - резистор R263, с которого снимается сигнал для возбуждения транзисторов выходного каскада.
    В выходном каскаде использовано две пары транзисторов, что позволило снимать с него 300 Вт номинальной мощности и до 600 Вт пиковой. Резисторы в цепях базы и эмиттера устраняют последствия технологического разброса характеристик транзисторов. Кроме того, резисторы в цепи эмиттера служат датчиками тока для системы защиты от перегрузок. Она выполнена на транзисторе Q230 и контролирует ток каждого из четырех транзисторов выходного каскада. При увеличении тока через отдельный транзистор до 6 А или тока всего выходного каскада до 20 А транзистор открывается, выдавая команду на схему блокировки преобразователя напряжения питания.
    Коэффициент усиления задается цепью отрицательной обратной связи R280-R258-C250 и равен 16. Корректирующие конденсаторы C251, C252, C280 обеспечивают устойчивость усилителя, охваченного ООС. Включенная на выходе цепь R249,C249 компенсирует рост импеданса нагрузки на ультразвуковых частотах и также препятствует самовозбуждению. В звуковых цепях усилителя использованы всего два электролитических неполярных конденсатора: C240 на входе и C250 в цепи ООС. Ввиду большой емкости заменить их конденсаторами других типов крайне сложно.

Блок питания     Блок питания высокой мощности выполнен на полевых транзисторах. Особенность блока питания - отдельные выходные каскады преобразователя для питания усилителей мощности левого и правого каналов. Такая структура характерна для усилителей повышенной мощности и позволяет уменьшить переходные помехи между каналами. Для каждого преобразователя предусмотрен отдельный LC-фильтр в цепи питания (рисунок 3). Диоды D501,D501A защищают усилитель от ошибочного включения в неправильной полярности.
    В каждом преобразователе использовано три пары полевых транзисторов и трансформатор, намотанный на ферритовом кольце. Выходное напряжение преобразователей выпрямляется диодными сборками D511,D512,D514,D515 и сглаживается фильтрующими конденсаторами емкостью 3300 мкФ. Выходное напряжение преобразователя не стабилизировано, поэтому мощность усилителя зависит от напряжения бортовой сети. Из отрицательного напряжения правого и положительного напряжения левого канала параметрические стабилизаторы формируют напряжения +15 и -15 вольт для питания кроссовера и дифференциальных каскадов усилителей мощности.
    В задающем генераторе использована микросхема KIA494 (TL494). Транзисторы Q503,Q504 умощняют выход микросхемы и ускоряют закрывание ключевых транзисторов выходного каскада. Напряжение питания подано на задающий генератор постоянно, управление включением производится непосредственно от цепи Remote источника сигнала. Такое решение упрощает конструкцию, но в выключенном состоянии усилитель потребляет незначительный ток покоя (несколько миллиампер).
    Устройство защиты выполнено на микросхеме KIA358S, содержащей два компаратора. Напряжение питяния подается на нее непосредственно от цепи Remote источника сигнала. Резисторы R518-R519-R520 и термодатчик образуют мост, сигнал с которого подан на один из компараторов. На другой компаратор через формирователь на транзисторе Q501 подается сигнал от датчика перегрузки.
    При перегреве усилителя на выводе 2 микросхемы появляется высокий уровень напряжения, такой же уровень возникает выводе 8 при перегрузке усилителя. В любом из аварийных случаев сигналы с выхода компараторов через диодную схему ИЛИ (D505,D506,R603) блокируют работу задающего генератора по выводу 16. Восстановление работы происходит после устранения причин перегрузки или охлаждения усилителя ниже порога срабатывания термодатчика.
    Оригинально выполнен индикатор перегрузки: светодиод включен между источником напряжения +15 В и напряжением бортовой сети. При нормальной работе напряжение приложено к светодиоду в обратной полярности и он не светится. При блокировке преобразователя напряжение +15 В пропадает, светодиод индикатора перегрузки оказывается включенным между источником бортового напряжения и общим проводом в прямом направлении и начинает светиться.
    На транзисторах Q504,Q93,Q94 выполнено устройство блокировки входа усилителя мощности на время переходных процессов при включении и выключении. При включении усилителя конденсатор C514 медленно заряжается, транзистор Q504 в это время находится в открытом состоянии. Сигнал с коллектора этого транзистора открывает ключи Q94,Q95. После зарядки конденсатора транзистор Q504 закрывается, а напряжение -15 В с выхода блока питания надежно блокирует ключи. При выключении усилителя транзистор Q504 мгновенно открывается через диод D509, конденсатор быстро разряжается и процесс повторяется в обратном порядке.

Конструкция     Усилитель смонтирован на двух печатных платах. На одной из них находятся усилитель и преобразователь напряжения, на другой - элементы кроссовера и индикаторы включения и перегрузки (на схемах не показаны). Платы выполнены из высококачественного стеклотекстолита с защитным покрытием дорожек и смонтированы в корпусе из алюминиевого профиля П-образного сечения. Мощные транзисторы усилителя и блока питания прижаты накладками к боковым полкам корпуса. Снаружи к боковинам прикреплены профилированные радиаторы. Передняя и задняя панели усилителя выполнены из анодированного алюминиевого профиля. Вся конструкция крепится винтами-саморезами с головками под шестигранник. Вот, собственно, и все - остальное видно на фотографиях.

компоновка усилителя

---