作者 主题:高速台式功率放大器(NF 4005、4020)拆解 (Read 1545 times)

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离线 斯特拉尼

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高速台式功率放大器(NF 4005、4020)拆解
« on: 四月10,2019,12:45:18上午»
这里'一组有趣的产品:这些是高速功率放大器,通过同轴电缆接收输入信号(可选地将两个输入相加),根据某些增益开关将其放大可变量,然后以相当大的数量驱动同轴电缆输出背后的力量。 4005可以处理良好的速度和高压组合,在1 Mhz的频率下可将50VA和130Vpp转换为50欧姆,这令人印象深刻-绝对不是像音频放大器之类的知名产品,在信封的背面进行涂鸦,使其在第一次使用时就可以使用。  I can'在4020上找不到任何规格,但从前面板上判断'是4005的更高功率,功能更强大的版本:增益范围更高,它显示输出电压/电流,并且宣称自己也是双极性电源(通过使用"bias"调节直流电平的旋钮,我假设):


让'首先看一下4005:

主要的可见特征是一个大屁股变压器(左),一对支撑整流板的大铝电容器(左下),带有一堆功率晶体管的PCB(右)和一对抽风的风扇。通过变压器,然后通过功率晶体管发送' heatsink.

随着权力的流动...
交流输入通过保险丝到达输入电压范围选择开关,然后将其发送到变压器上的100V或220V抽头's primary:

然后,次级电源提供+/- 17V和+/- 90V:

Isn'贴上好标签的标签会很棒吗? +/- 90V进入整流器和大罐,以获得一些峰值充电的优点:

从那里开始'到需要我进行大量连续性检查的部分。 原来,如果您拔下主控板,'s a whole '下方的刻板,配备了所有电源:

左侧的两对大型晶体管是并联的双极型射极跟随器,可将原始的+/- 90V降低到+/- 87V。 在它们旁边的较小的晶体管是提供基极电流的预驱动器:

我没有't找出最右边的一对晶体管是做什么用的。 它们的发射极连接到+/- 90V(NPN发射极连接到-90V,PNP发射极连接到+ 90V),并且它们的集电极最终通过一些电缆连接到顶部放大器板,但是'从那里看不到信号做什么,而走线'看起来特别大电流。 我的最佳猜测是,它们要么为顶部放大器板提供开关(未调节)+/- 90V电源(例如,等到其他电源轨上升),要么由于发射极电阻器的原因,它们会提供某种电流,源偏置到顶部放大器板,产生了额外的几伏电压。
那里 '还有一个桥式整流器(在最右边),用于对+/- 17V变压器抽头进行整流,中间还有一对线性稳压器,用于模拟控制(运放等),将其降至+/- 15V:


然后备份顶部放大器板:现在,底部线性稳压器板提供了稳定的+/- 87V稳压电源,以及+/- 15V辅助电源。 输入信号通过背面或正面连接器输入,两者都使同轴电缆绕一些环形线圈旋转几圈(用于噪声抑制和共模抑制,I'd assume):

输入信号然后运至连接至前面板的板上,在这里它们经过某种形式的带宽整形和增益选择。  There'几个运算放大器,增益选择按钮要么关闭其反馈电阻,要么选择/旁路某些固定增益放大器级。


此后,信号在放大器板上最终下降。 这些功率器件原来是MOSFET,安装在插座中(可以'在这里看不到它,但是它们方便地带有D S G标记):

经过更多探索和发誓的基本思想是,功率放大器(毫无疑问)是B类放大器,所有这些MOSFET并联在一起。 N通道和P通道设备在散热器的两侧向下交替,并具有用于共享的源电阻。 N通道门都被汇流在一起,而P通道门也都被汇流在一起(在两种情况下都通过一些串联电阻)。   There'我无法做到的一些复杂的偏见'很清楚(可能会在一天之内完成对电路的追踪),并且散热器末端的MOSFET充当并联MOSFET栅极的预驱动器:

让'看一下董事会的一部分('s pretty symmetric):

您可以在此处看到这两个公共栅极连接和公共输出走线沿MOSFET的行全部缠绕。 每个MOSFET还具有用于+ 87V或-87V电源轨的本地陶瓷盘去耦电容。  There'这里还有几个运算放大器,附近还有一些调整电位器。  I'm大约有99%的人确保它们负责将反馈环路包裹在大的并联MOSFET阵列周围,以保持一切良好且线性。
此时可能需要一个原理图来跟踪到目前为止的所有情况:

N沟道和P沟道栅极之间有一对电阻器和一个并联的电容,这可能意味着在其两端有一个固定的电压用于偏置。 低功率晶体管通过难以理解的长二极管链,可能是通过电阻建立恒定电流以保持恒定压降的电流源,这类似于在NPN和PNP的基极之间使用耦合二极管基于BJT的AB类或B类放大器中的晶体管。 不过,令人好奇的是,我看不到温度补偿的不足。 功率晶体管发热时,其直流特性会发生变化,偏置也会发生变化。 在音频放大器中,用共享功率晶体管的晶体管施加偏置电压非常重要'散热片,以使器件的温度跟踪良好,并且偏置可以在整个温度范围内保持相当恒定。 在这里,除了散热片上的功率MOSFET外,似乎什么也没有。 也许这些特定器件的偏置在整个温度范围内变化很小,但不会'无关紧要,否则运算放大器的反馈环路具有足够的增益,甚至在偏置时也有明显的变化。'实际上损害了性能。 或者,与音频放大器相比,这种产品的THD规格足够宽松,您可以从中获得更多。
规格书中还提到了输出保护电路:在音频放大器中,这可以通过输出电流和电压感测而变得非常复杂,从而形成具有多个斜率的边界以保留在功率晶体管内部'安全的操作区域,同时仍覆盖尽可能宽的操作范围。  Here, I'我实际上不知道如何进行电流感应,因为我没有'在并联电源和输出之间找不到任何电阻(电感绕过的输出电阻除外)'没有感觉痕迹,没有't work at DC). +/- 87V稳压器虽然确实具有发射极电阻,所以也许线性稳压器板实际上可以进行电流检测吗?

我注意到此放大器板的一件事是布局。 NF工程师真的知道他们在做什么-如果您有4层或6层可用于将电源和接地层放置在任何地方,那么任何人都可以对这样的非HDI设计进行适当的布局,但这需要更多的技巧来像这样为高速大功率放大器做好2层布局。  Some features are:
1.我已经提到过的每个晶体管的局部去耦。
2.铝制33uF大容量电容器在MOSFET阵列的所有4个角上缓冲+/- 87V电源,以最大程度地减少与任何单个晶体管的距离。
3. N栅极至P栅极RC网络,在散热器的每一侧重复一次,以防止栅极信号开始随着距离增加而彼此分离,因为杂散电感和电阻加在一起。
4.适当放置的地面倒在底部:


无论如何,大规模并联的B级MOSFET的输出将送到后面的断开继电器,然后由一个电感器绕过一个源电阻(如示意图所示),以进行某种频率补偿,并进行钳位二极管,以防止输出超过+/- 87V电源轨:


那里 '在机箱底部,是线性调节器板旁边的机箱安装设备,其中有同轴电缆进出:我的猜测是'一个50欧姆的功率电阻器,用于为50欧姆的源阻抗输出供电:



让's now look at the 4020,即4005's older brother:

一切看起来都一样,但是更大。 放大器板似乎具有更多的预驱动器,以及带有金属母线的更稳定的功率分配以及更多的缓冲盖:

现在,功率晶体管从底部垂直垂下。 您可以在这里看到它们,以及底部散热器上的大型TO-3封装,这些封装可能是此设计中的线性稳压器(例如4005的底板):

整流器和直流大容量电容器板已增长:

...在那里'现在是一个单独的板,带有一些彩色电阻器,用于驱动前面板仪表和指示器:

...但是前面板输入和增益缩放板看起来几乎相同:


那'差不多,因此对保护电路,偏置和前置驱动器有一些风景:

 
以下用户对此帖子表示感谢: thm_w, 上尉公牛

离线 伯尼

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« 在以下方面回复#1: 四月10,2019,05:25:46上午»
有关此内容的组件级服务手册肯定会很有趣。
 

离线 上尉公牛

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« 在以下问题上回复#2: 四月10,2019,06:53:01上午»
再次感谢您的拆卸。非常有趣的东西,在二手齿轮市场上很少见。
安全装置阻碍进化
 

离线 斯特拉尼

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« 在以下方面回复#3: 四月10,2019,03:48:14下午»
没问题。 同意原理图,我喜欢弄清楚分立晶体管电路(在实际应用中有点有趣的大脑难题):实际上刚刚联系NF Corp.了解了4005和4020的服务手册,可能会赢得'领先但值得一试。
 

在线的 克莱因斯坦

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« 在以下方面回复#4: 四月10,2019,04:37:31下午»
那好看的是什么"fuse"在4005电源板上有一个刻度。 看起来有点像那些旧的电荷积分器-如果这样的话它可能包含一些汞-因此最好不要吹"fuse".

在很大程度上,它仍然看起来像线性音频放大器。
 

离线 斯特拉尼

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« 在以下问题上回复#5: 四月10,2019,07:39:15下午»
不知道,我对此很纳闷。  What'这些汞电荷积分器吗? 我尝试搜索这些术语的组合,但没有't find anything.
 

离线 伯尼

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« 在以下方面回复#6: 四月11,2019,05:09:36上午»
是的,它看起来确实像水银毛细管计数器。

它是一个充满汞的管,里面有一个气泡。当您在管子的两端施加电流时,它会流过汞,并且电化学会将汞离子通过电解液气泡带到另一侧。这会将汞从一侧移到另一侧,从而使气泡沿着管子被推动。然后,用户/技术人员会按比例读取气泡的位置。

通常,通过在其上施加较小的恒定电流来进行工作时间计数。

 


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