Predvhodna stopnja nizkofrekvenčnega ojačevalnika. Kupite vinilne plošče v spletni trgovini

Blokovni diagram celotnega nizkofrekvenčnega ULF ojačevalnika je prikazan na sliki 14.

Slika 14 Blok diagram ULF.

Vhodna stopnja ločeno od skupine predojačevalnih stopenj, saj zanjo veljajo dodatne zahteve glede koordinacije z izvorom signala.

Za zmanjšanje ranžiranja vira signala R i ojačevalnik z nizko vhodno impedanco R IN~ izpolnjen mora biti naslednji pogoj: R IN~ >> R i

Najpogosteje je vhodna stopnja emiterski sledilnik, v katerem R IN~ doseže 50 kOhm ali več, ali pa se uporabljajo tranzistorji z učinkom polja, ki imajo zelo visoko vhodno upornost.

Poleg tega mora imeti vhodna stopnja maksimalno razmerje med signalom in šumom, saj določa hrupne lastnosti celotnega ojačevalnika.

Prilagoditve omogočajo hitro nastavitev ravni izhodne moči (glasnost, ravnotežje) in spreminjanje oblike frekvenčnega odziva (ton).

Končne faze zagotavlja zahtevano izhodno moč v bremenu z minimalnim nelinearnim popačenjem signala in visoko učinkovitostjo. Zahteve za končne kaskade določajo njihove značilnosti.

1. Delovanje ojačevalnika moči za nizkoimpedančno obremenitev zvočniških sistemov zahteva optimalno ujemanje končne stopnje s skupno zvočno impedanco zvočnikov: POT ~ ≈ R H .

2. Končne stopnje porabijo večino energije vira energije in zanje je učinkovitost eden glavnih parametrov.

3. Delež nelinearnih popačenj, ki jih vnesejo končne stopnje, je 70...90%. To se upošteva pri izbiri njihovih načinov delovanja.

Predterminalne kaskade. Pri velikih izhodnih močeh ojačevalnika so namen in zahteve predkončnih stopenj podobni kot končnih stopenj.

Poleg tega, če dvotaktni končne stopnje so iz tranzistorjev enako strukture, potem naj bodo predterminalne kaskade faza obrnjena .

Zahteve za stopnje predojačevalca izhajajo iz njihovega namena - ojačati napetost in tok, ki ga ustvari vir signala na vhodu, na vrednost, ki je potrebna za vzbujanje stopenj ojačenja moči.

Zato so najpomembnejši indikatorji za večstopenjski predojačevalnik: napetostni in tokovni dobiček, frekvenčni odziv (AFC) in frekvenčno popačenje.

Osnovne lastnosti stopenj predojačevalnika:

1. Amplituda signala v predhodnih stopnjah je običajno majhna, zato so v večini primerov nelinearna popačenja majhna in jih je mogoče prezreti.

2. Konstrukcija stopenj predojačevalnika z enosmernimi vezji zahteva uporabo neekonomičnega načina A, ki zaradi nizkih vrednosti tokov mirovanja tranzistorjev praktično ne vpliva na celotno učinkovitost ojačevalnika .

3. Najpogosteje uporabljeno vezje v predstopnjah je povezava tranzistorja s skupnim emitorjem, ki omogoča največje ojačenje in ima dovolj velik vhodni upor, tako da je mogoče stopnje povezati brez ustreznih transformatorjev brez izgube ojačenja. .

4. Od možnih načinov stabilizacije načina v predhodnih fazah je stabilizacija oddajnika postala najbolj razširjena kot najučinkovitejša in najpreprostejša v vezju.

5. Za izboljšanje hrupnih lastnosti ojačevalnika je tranzistor prve stopnje izbran tako, da je tih z visoko vrednostjo statičnega tokovnega ojačenja h 21e>100, njegov način enosmernega toka pa mora biti nizkotokovni I ok = 0,2 ... 0,5 mA, in sam tranzistor Za povečanje vhodne impedance se ULF vklopi po vezju s skupnim kolektorjem (CC).

Za preučevanje lastnosti predhodnih stopenj ojačanja, a enakovreden njihov električni tokokrog za izmenični tok. Da bi to naredili, se tranzistor nadomesti z enakovrednim vezjem (enakovrednim generatorjem E VEN, notranji upor R VEN,prehodna zmogljivost S K), nanj pa so povezani vsi elementi zunanjega vezja, ki vplivajo na ojačanje in frekvenčni odziv (frekvenčno popačenje).

Lastnosti predhodnih stopenj ojačanja so določene s shemo njihove konstrukcije: s kapacitivni oz galvanski povezave, na bipolarnih tranzistorjih ali tranzistorjih z učinkom polja, diferencial, cascode in druga posebna vezja.

Pri izvedbi tranzistorskih ojačevalnikov je treba rešiti vrsto specifičnih problemov. Najprej morate zagotoviti. Prej smo že obravnavali vrste načinov delovanja tranzistorja, kot so način linearnega ojačanja A, načini B, C, ključni načini D in F. Najpogosteje se vezja ojačevalnih stopenj, ki uporabljajo tranzistorje, obravnavajo glede na način A. Najpogostejša vezja ojačevalnih stopenj so:

• Stabilizacijsko vezje oddajnika
• Diferencialni ojačevalnik
• Push-pull ojačevalnik

Vezje s fiksnim osnovnim tokom

Osnovno vezje s fiksno napetostjo

Stabilizacijsko vezje kolektorja

Stabilizacijsko vezje oddajnika

Diferencialni ojačevalnik

Drugo pogosto vezje stopnje ojačevalnika je. Vezje diferencialnega ojačevalnika je postalo razširjeno zaradi visoke odpornosti na hrup vhodnega diferencialnega signala. Druga prednost tega vezja ojačevalne stopnje je možnost uporabe nizkonapetostnih napajalnikov. Diferencialni ojačevalnik se oblikuje tako, da se oddajnika dveh tranzistorjev povežeta z enim uporovnim ali tokovnim generatorjem. Ena različica ojačevalne stopnje, izvedena kot diferencialni ojačevalnik, je prikazana na sliki 6.

Ojačevalne stopnje, ki temeljijo na diferencialnem ojačevalnem vezju, se pogosto uporabljajo v sodobnih integriranih vezjih, kot so operacijski ojačevalniki, vmesni frekvenčni ojačevalniki in celo popolnoma delujoče enote, kot so sprejemnik FM signala, radijska pot mobilnega telefona, visokokakovostni frekvenčni mešalniki itd. .

Push-pull ojačevalnik

V potisnem ojačevalniku je mogoče uporabiti kateri koli način delovanja tranzistorja, vendar se najpogosteje v tem vezju ojačevalne stopnje uporablja način delovanja B. To je posledica dejstva, da se na izhodu uporabljajo potisne stopnje ojačevalnik, kjer se zahteva povečana učinkovitost delovanja (visoka učinkovitost) .ojačevalna stopnja). se izvajajo na tranzistorjih z enako prevodnostjo in z različno prevodnostjo tranzistorjev. Diagram ene najpogostejših vrst potisno-vlečnih ojačevalnikov je prikazan na sliki 7.

Push-pull ojačevalna vezja lahko znatno zmanjšajo raven enakomernih harmonikov vhodnega signala, zato je to ojačevalno stopenjsko vezje postalo razširjeno, vendar se push-pull ojačevalno vezje pogosto uporablja tudi v digitalni tehnologiji. Primer so čipi CMOS.

Literatura:

Skupaj s člankom "Vezja ojačevalnih stopenj z uporabo tranzistorjev" preberite:

Končne stopnje nizkofrekvenčnih ojačevalnikov

Enojni ojačevalniki

Enostranski ojačevalniki v cevnih sprejemnikih se uporabljajo z izhodno močjo največ 4 ... 5 W. Za visoke izhodne moči se običajno uporabljajo potisni in vlečni ojačevalniki.
Najenostavnejše vezje končne stopnje - vezje z neposredno povezavo tovora - je prikazano v Slika 1 .

Slika 1

Da zagotovite, da slušalke niso izpostavljene visoki napetosti, so pogosto vklopljene, kot je prikazano na Slika 1 pikčasta črta, v anodno vezje pa je nameščen upor 4,7...10 kOhm.
Najpogostejša obremenitev končnih stopenj radijskih sprejemnikov je elektrodinamični zvočnik z uporom glasovne tuljave 3...10 Ohmov. Takšni zvočniki so preko izhodnega transformatorja vključeni v anodna vezja končnih stopenj. Trenutno so razviti elektrodinamični zvočniki z uporom 200...800 Ohmov, ki jih je mogoče priključiti na ojačevalnik brez izhodnih transformatorjev.

Transformator vam omogoča pretvorbo ne le izmenične napetosti ali toka, temveč tudi količino upora med sponkami njegovih navitij. To pojasnjuje široko uporabo transformatorjev v nizkofrekvenčnih ojačevalnikih.

Za lažjo razlago predpostavimo, da je izkoristek transformatorja 100 %. Priključimo navitje w1 padajočega transformatorja Tr na generator izmeničnega toka, na navitje w2 pa povežimo obremenitveni upor 100 ohmov. (slika 2) .

Slika 2

Če je napetost generatorja 100 V in je razmerje transformacije n enako razmerju števila ovojev navitja n = w1/w2 = 2, bo tok I2 skozi upornost obremenitve R2 in moč P2 v obremenitvi enaka. enako:

I2 = U2/R2 = 50 V/100 Ohm = 0,5 A
P2 = U2 I2 = 50 V x 0,5 A = 25 W.

Ker je izkoristek transformatorja 100%, je moč v bremenu enaka moči, ki jo transformator porabi iz generatorja, to je P1 = 25 W. Tok v generatorskem vezju in navitju w1 je enak:

I1 = P1/U1 = 25 W/100 V = 0,25 A.

Upornost navitja w1 za generatorje je enaka:

R1 = U1/I1 = 100 V/ 0,25 A = 400 Ohm.

Posledično se je izkazalo, da je upor R1 4-krat večji od R2. Če ponovimo izračun za n = 3, ugotovimo, da bo R1 9-krat večji od R2 itd. Zato lahko napišete:

(1)

Torej, če je upor R2 povezan z enim od navitij transformatorja, potem je upor drugega navitja za alternator n-krat večji na kvadrat.

Če je transformator padajoči transformator, potem je n večji od ena in je upor R1 večji od upora R2. Za povečevalni transformator je n manjši od ena in, kot je razvidno iz formule (1), je upor R1 manjši od upora R2. Ker je upor R1 odvisen le od vrednosti upora R2, je običajno reči, da je R1 upor, zmanjšan ali preračunan na primarno navitje.

Z uporabo transformatorjev z različnimi transformacijskimi razmerji lahko dobite zmanjšano upornost tako večjo kot manjšo od R2.

Vklopljeno Slika 3 prikazuje najpogostejše vezje enostranske končne stopnje na žarkovni tetrodi (ali pentodi).

Slika 3

Obremenitev žarnice je upor zvočnika Gr, pretvorjen v primarno navitje w1 (vendar ne upor navitja w1!). Kot smo že omenili, upornost zvočne tuljave elektrodinamičnih zvočnikov ne presega 5...10 Ohmov. Večina elektronskih cevi, zasnovanih za delovanje v končnih fazah nizkofrekvenčnih ojačevalnikov, zagotavlja največjo moč pri vrednostih upora obremenitve Ra 2,5 ... 10 kOhm.

Pretvorba nizkoupornega upora zvočnika R2p v visokoupornega tovornega upora Ra se izvede z izhodnim transformatorjem.

Preprosto je preveriti, da mora biti transformator padajoči transformator, njegovo transformacijsko razmerje pa je mogoče najti iz formule (1). Pri pravih transformatorjih je učinkovitost manjša od 100 %.

(2)

Zahtevano število obratov sekundarnega navitja w2, odvisno od upora zvočne tuljave zvočnika, se določi po formuli:

kjer je w1 število ovojev primarnega navitja, določeno v Tabela 1.

Tabela 1

* Pentodni del svetilke.
** Izhodna moč je navedena ob upoštevanju izgub v izhodnem transformatorju.

V večini vezij končnih stopenj na žarkovnih tetrodah ali pentodah je kondenzator Csh priključen vzporedno s primarnim navitjem. Včasih je kondenzator Sш priključen med anodo svetilke in zemljo. Kot je znano, je odpornost glasovne tuljave elektrodinamičnega zvočnika v veliki meri odvisna od frekvence in se spreminja s frekvenco, kot je prikazano na Slika 4.

Slika 4

Približno po istem zakonu se upor, zmanjšan na primarno navitje, to je upornost obremenitve priključne svetilke, spreminja s frekvenco. Spreminjanje obremenitvenega upora žarnice vodi do povečanja koeficienta nelinearnega popačenja.

Znano je, da se upornost kondenzatorja zmanjšuje z naraščajočo frekvenco. Zato je kondenzator Csh priključen vzporedno s primarnim navitjem izhodnega transformatorja, tako da obremenitveni upor svetilke ostane konstanten znotraj ojačenega frekvenčnega pasu. Kapacitivnost kondenzatorja Csh je izbrana v območju od 3000 pF do 10000 pF. Delovna napetost kondenzatorja Ssh mora biti 2 ... 3-krat večja od napetosti vira anode.

Tipične vrednosti upora v katodnem vezju za priključne svetilke in priporočene načine priključnih svetilk so podane v tabela 1 . Za sijalke 6P1P, 6P6S mora biti nazivna moč tega upora najmanj 1 W, za sijalke 6P14P in 6P18P pa najmanj 0,5 W. Priporočljiva je uporaba uporov s toleranco +/- 5 %. Kondenzator Sk, ki blokira avtomatski prednapetostni upor, mora imeti kapaciteto najmanj 10 µF za žarnico 6P14P in najmanj 5 µF za druge svetilke.

Za stabilno delovanje priključnih svetilk upor Rc v tokokrogu krmilne mreže ne sme presegati 1 MOhm.

Ultra linearni ojačevalnik

Glavna razlika med ultralinearnim ojačevalnikom ( Slika 5 ) od običajnega je, da zaščitna mreža svetilke ni povezana s plusom vira energije, temveč z delom obratov primarnega navitja izhodnega transformatorja.

Slika 5

Konstantna napetost na zaščitnih mrežah za tokokroge Slika 3 in Slika 5 približno enako. Vendar pa v vezju ultralinearnega ojačevalnika zaščitna mreža svetilke prejme tudi izmenično izhodno napetost, ki se odstrani iz dela primarnega navitja med priključki 1-2. S pravilno izbiro načina žarnice se nelinearna popačenja v končni fazi močno zmanjšajo, izhodna moč in ojačanje pa nekoliko zmanjšata.

Frekvenčni odziv ojačevalnika s transformatorjem je določen predvsem z induktivnostjo primarnega navitja L1 in induktivnostjo uhajanja med primarnim in sekundarnim navitjem transformatorja.
Induktivnost primarnega navitja izhodnega transformatorja je izbrana tako, da je induktivni upor tega navitja večji od upora zvočnika, pretvorjenega v primarno navitje. To je enostavno narediti pri srednjih zvočnih frekvencah, pri katerih je frekvenčni odziv kaskade enakomeren ( Slika 6 ).

Slika 6

Kot veste, ko se frekvenca zmanjša, se induktivna reaktanca navitja zmanjša, zato bo ranžiral upor obremenitve. Zmanjšanje upora obremenitve zmanjša ojačanje pri nižjih frekvencah. Nižja kot je induktivnost primarnega navitja L1 izhodnega transformatorja, višji frekvenčni odziv ojačevalnika začne upadati (črtkana krivulja v Slika 6 ).

V realnih izhodnih transformatorjih je zaradi sipanja del magnetnih silnic, ki jih ustvari izmenični tok skozi primarno navitje, zaprt, mimo zavojev sekundarnega navitja. To je tako imenovani tok uhajanja, ki ne ustvarja izmenične napetosti na sekundarnem navitju. Pri nizkih in srednjih frekvencah je to zmanjšanje nepomembno, pri najvišjih frekvencah pa se napetost na bremenu močno zmanjša.

Običajno si lahko učinek toka uhajanja predstavljamo kot majhno induktivnost, tako imenovano induktivnost uhajanja Ls, zaporedno povezano s primarnim navitjem izhodnega transformatorja. Pri nizkih in srednjih frekvencah je vrednost upornosti induktivnosti uhajanja veliko manjša od vrednosti preračunane upornosti obremenitve. Pri najvišjih frekvencah ta upor poveča in zmanjša izmenično napetost na primarnem in s tem na sekundarnem navitju. Večji kot je tok uhajanja, večja je induktivnost uhajanja in slabši je frekvenčni odziv ojačevalnika pri višjih frekvencah (črtkana črta na Slika 6 ).

Zmanjšanje induktivnosti uhajanja se doseže s skrbno izdelavo izhodnega transformatorja in posebno zasnovo navitij. V najpreprostejšem primeru se najprej navije polovica ovojev primarnega navitja, nato sekundar in nanj preostali ovoji primarnega navitja. Deli primarnega navitja so zaporedno povezani, to je konec prve polovice z začetkom druge.

V enostranskih izhodnih stopnjah na sijalkah skozi primarno navitje izhodnega transformatorja vedno teče enosmerni tok, ki magnetizira jedro transformatorja. To vodi do dveh neprijetnih pojavov.

Prvič, zmanjša se nepopačena izhodna moč ojačevalnika. Zato mora imeti transformator, ki deluje s trajno magnetizacijo, za enako neizkrivljeno moč večje dimenzije kot transformator brez magnetizacije.

Drugič, magnetizacija jedra z enosmernim tokom povzroči zmanjšanje magnetne prepustnosti materiala jedra. To zmanjša induktivnost primarnega navitja izhodnega transformatorja, kar posledično vodi do zmanjšanja kaskadnega ojačanja pri najnižjih frekvencah, to je do pojava frekvenčnega popačenja.

Da bi oslabili vpliv trajne magnetizacije, je treba jedro sestaviti z razmikom 0,1 ... 0,2 mm med ploščami v obliki črke W in skakalci. V to režo je nameščeno tesnilo iz papirja debeline 0,1 ... 0,15 mm.

Push-pull ojačevalniki

Shematski diagram triodnega ojačevalnika push-pull je prikazan v Slika 7 .

Slika 7

Iz diagrama je razvidno, da konstantna komponenta anodnega toka vsake svetilke teče skozi polovico primarnega navitja izhodnega transformatorja. Smer toka v polovicah navitij je nasprotna, zato se nastalo magnetno polje v jedru izkaže za enako razliki v poljih, ki jih ustvari tok vsake svetilke. Če sta število ovojev polovic navitij in anodni tokovi žarnic enaki, se magnetni polji med seboj izničita in nastalo magnetno polje v jedru je enako nič. To je ena od pomembnih prednosti potisno-vlečnega vezja.

Odsotnost magnetizacije jedra z enosmernim tokom - konstantna pristranskost - vam omogoča, da izberete jedro manjših dimenzij kot za enostransko v ojačevalnikih z enako izhodno močjo. Poleg tega ni potrebe po zračnosti v jedru.

Mreže svetilk L1 in L2 se napajajo (običajno iz faznega pretvornika) z dvema napetostima, enakima po amplitudi, vendar nasprotnima po fazi. Zato se anodni tokovi svetilk spreminjajo tudi v protifazi, to je, ko se anodni tok ene svetilke poveča, se anodni tok druge svetilke zmanjša ( Slika 8 ).

Slika 8

Ker pa sta polovici primarnega navitja izhodnega transformatorja povezani v nasprotnih smereh, se izmenično magnetno polje v jedru izkaže za sorazmerno z aritmetično vsoto anodnih tokov ( Slika 8c ). Zato bo napetost na sekundarnem navitju izhodnega transformatorja dvakrat večja od napetosti, ki bi bila pri delovanju ene svetilke.

Če vsaka od sijalk potisno-vlečnega vezja razvije izhodno moč Pout, bo skupna izhodna moč potisno-vlečnega vezja enaka 2Pout. Enako moč bi lahko dobili, če bi vzporedno povezali dve žarnici v enociklično vezje, vendar ima potisno-vlečno vezje vrsto prednosti, med katerimi so najpomembnejše odsotnost konstantne magnetizacije jedra izhodnega transformatorja; manj nelinearnega popačenja zaradi odsotnosti enakomernih harmonikov.

Ojačevalne stopnje lahko delujejo v več načinih, od katerih se v LF ojačevalnikih uporabljajo načini razreda A, B, AB, AB1, AB2.

Način razreda A. Prednapetost na krmilnih mrežah svetilk - delovna točka - ojačevalnika razreda A je izbrana tako, da izmenična napetost signala na mrežah svetilk ne presega ravnega odseka mreže, značilne za žarnico. ( Slika 9a ).

Slika 9a

Zmogljivost ojačevalnika v načinu razreda A: nizko nelinearno popačenje; anodni mirovalni tok žarnice je večji od izmenične komponente anodnega toka, zaradi česar je izkoristek majhen in znaša 30...40%.

Način razreda B. V načinu razreda B je delovna točka izbrana na spodnjem ovinku mreže, ki je značilna za žarnice ( Slika 9b ). V tem primeru je anodni mirovalni tok žarnice blizu ničle, zato teče anodni tok skozi žarnico samo pri pozitivnih polvalovih vhodne napetosti. Način razreda B je uporaben samo v potisnih in vlečnih tokokrogih. V teh tokokrogih žarnice v krakih delujejo izmenično: v enem polciklu vhodne napetosti teče anodni tok skozi eno žarnico, v drugem polciklu pa skozi drugo žarnico.
Prednost načina razreda B je njegova visoka učinkovitost. - do 60...75%. Upoštevati je treba, da je za ojačevalnike načina B nemogoče ustvariti pristranskost na mrežah žarnic z uporabo uporov v katodnem vezju.

Slika 9b

Način razreda AB. Način razreda AB zavzema vmesni položaj med načinoma A in B. Prednapetost na krmilni mreži je izbrana manj kot v ojačevalniku razreda B, vendar večja kot v ojačevalniku razreda A ( Slika 9c ). Posledično pride do ojačanja šibkih signalov v tem načinu v razredu A, močnih signalov pa v razredu B. Nelinearna popačenja v ojačevalniku načina AB so nekoliko višja od popačenj v načinu A, učinkovitost pa je veliko več, predvsem pri velikih amplitudah ojačanega signala. Način AB se uporablja samo v potisnih in vlečnih ojačevalnikih.

Slika 9c

Ojačevalniki načina AB so razdeljeni v dve skupini: AB1, v katerem ni omrežnih tokov, in AB2, v katerem delo poteka z omrežnimi tokovi. Zgoraj smo govorili o različnih načinih za ojačevalnike, ki uporabljajo vakuumske cevi, vendar vse, kar je bilo povedano, v celoti velja za tranzistorske ojačevalnike.

Izhodne stopnje na osnovi "dvojk"

Kot vir signala bomo uporabili generator izmeničnega toka z nastavljivim izhodnim uporom (od 100 Ohmov do 10,1 kOhmov) v korakih po 2 kOhma (slika 3). Tako bomo pri testiranju VC pri največji izhodni upornosti generatorja (10,1 kOhm) način delovanja testiranega VC do neke mere približali vezju z odprto povratno zanko, v drugem (100 Ohm) - na vezje z zaprto povratno zanko.

Glavne vrste kompozitnih bipolarnih tranzistorjev (BT) so prikazane na sl. 4. Najpogosteje v VC se uporablja kompozitni Darlingtonov tranzistor (slika 4a), ki temelji na dveh tranzistorjih enake prevodnosti (Darlingtonov "dvojni"), manj pogosto - kompozitni tranzistor Szyklai (slika 4b) dveh tranzistorjev različnih prevodnost s trenutnim negativnim OS in še manj pogosto - kompozitni tranzistor Bryston (Bryston, slika 4 c).
"Diamantni" tranzistor, vrsta Sziklaijevega sestavljenega tranzistorja, je prikazan na sl. 4 g Za razliko od tranzistorja Szyklai je v tem tranzistorju, zahvaljujoč "tokovnemu ogledalu", kolektorski tok obeh tranzistorjev VT 2 in VT 3 skoraj enak. Včasih se uporablja tranzistor Shiklai s prenosnim koeficientom, večjim od 1 (slika 4 d). V tem primeru je K P =1+ R 2/ R 1. Podobna vezja lahko dobimo z uporabo tranzistorjev na efekt polja (FET).

1.1. Izhodne stopnje na osnovi "dvojk". »Deuka« je potisno-vlečna izhodna stopnja s tranzistorji, povezanimi po vezju Darlington, Szyklai ali njihovi kombinaciji (kvazikomplementarna stopnja, Bryston itd.). Tipična push-pull izhodna stopnja, ki temelji na Darlingtonovi dvojki, je prikazana na sl. 5. Če so oddajni upori R3, R4 (slika 10) vhodnih tranzistorjev VT 1, VT 2 priključeni na nasprotna napajalna vodila, bodo ti tranzistorji delovali brez izklopa toka, tj. v načinu razreda A.

Poglejmo, kakšno združitev bodo dali izhodni tranzistorji za dva "Darlingt she" (slika 13).

Na sl. Slika 15 prikazuje vezje VK, ki se uporablja v enem izmed profesionalnih in onalnih ojačevalnikov.

Shema Siklai je manj priljubljena v VK (slika 18). V zgodnjih fazah razvoja zasnove vezja za tranzistorske UMZCH so bile priljubljene kvazi-komplementarne izhodne stopnje, ko je bila zgornja roka izvedena po Darlingtonovem vezju, spodnja pa po Sziklaijevem vezju. Vendar pa je v izvirni različici vhodna impedanca ročic VC asimetrična, kar vodi do dodatnega popačenja. Spremenjena različica takšnega VC z Baxandallovo diodo, ki uporablja bazno-emiterski spoj tranzistorja VT 3, je prikazana na sl. 20.

Poleg obravnavanih "dvojic" obstaja modifikacija Bryston VC, v kateri vhodni tranzistorji krmilijo tranzistorje ene prevodnosti z oddajnim tokom, kolektorski tok pa krmili tranzistorje druge prevodnosti (slika 22). Podobno kaskado je mogoče izvesti na tranzistorjih z učinkom polja, na primer Lateralni MOSFET (slika 24).

Hibridna izhodna stopnja po vezju Sziklai s tranzistorji na učinku polja kot izhodi je prikazana na sl. 28. Razmislimo o vezju vzporednega ojačevalnika z uporabo tranzistorjev z učinkom polja (slika 30).

Kot učinkovit način za povečanje in stabilizacijo vhodnega upora "dva" je predlagana uporaba vmesnega pomnilnika na njegovem vhodu, na primer sledilnik oddajnika s tokovnim generatorjem v oddajnem vezju (slika 32).

Od obravnavanih "dvoj" je bil najslabši glede faznega odstopanja in pasovne širine Szyklai VK. Poglejmo, kaj lahko uporaba medpomnilnika naredi za takšno kaskado. Če namesto enega medpomnilnika uporabite dva vzporedno povezana tranzistorja različnih prevodnosti (slika 35), potem lahko pričakujete nadaljnje izboljšanje parametrov in povečanje vhodnega upora. Od vseh obravnavanih dvostopenjskih vezij se je Szyklaijevo vezje s poljskimi tranzistorji izkazalo za najboljše v smislu nelinearnih popačenj. Poglejmo, kaj bo naredila namestitev vzporednega medpomnilnika na njegov vhod (slika 37).

Parametri proučevanih izhodnih stopenj so povzeti v tabeli. 1.

Analiza tabele nam omogoča naslednje zaključke:
- kateri koli VC iz "dvoj" na BT kot obremenitev UN je slabo primeren za delo v UMZCH visoke ločljivosti;
- značilnosti VC z DC na izhodu so malo odvisne od upora vira signala;
- stopnja vmesnega pomnilnika na vhodu katerega koli od "dvoj" na BT poveča vhodno impedanco, zmanjša induktivno komponento izhoda, razširi pasovno širino in naredi parametre neodvisne od izhodne impedance vira signala;
- VK Siklai z enosmernim izhodom in vzporednim medpomnilnikom na vhodu (slika 37) ima najvišje značilnosti (minimalno popačenje, največja pasovna širina, ničelno fazno odstopanje v zvočnem območju).

Izhodne stopnje na osnovi "trojk"

V visokokakovostnih UMZCH se pogosteje uporabljajo tristopenjske strukture: trojčki Darlington, Shiklai z izhodnimi tranzistorji Darlington, Shiklai z izhodnimi tranzistorji Bryston in druge kombinacije. Ena najbolj priljubljenih izhodnih stopenj trenutno je VC, ki temelji na kompozitnem Darlingtonovem tranzistorju treh tranzistorjev (slika 39). Na sl. Slika 41 prikazuje VC s kaskadno razvejanostjo: vhodni repetitorji istočasno delujejo na dveh stopnjah, ti pa prav tako na dveh stopnjah, tretja stopnja pa je povezana s skupnim izhodom. Posledično na izhodu takšnega VC delujejo štiri tranzistorji.

Vezje VC, v katerem se kot izhodni tranzistorji uporabljajo kompozitni Darlingtonovi tranzistorji, je prikazano na sl. 43. Parametre VC na sliki 43 je mogoče znatno izboljšati, če na njegov vhod vključite vzporedno kaskado vmesnega pomnilnika, ki se je dobro izkazala pri "dvojkah" (slika 44).

Različica VK Siklai po diagramu na sl. 4 g z uporabo kompozitnih tranzistorjev Bryston je prikazano na sl. 46. Na sl. Na sliki 48 je prikazana varianta VK na Sziklaijevih tranzistorjih (slika 4e) s transmisijskim koeficientom okoli 5, pri kateri vhodni tranzistorji delujejo v razredu A (termostatska vezja niso prikazana).

Na sl. Slika 51 prikazuje VC glede na strukturo prejšnjega vezja samo z enotnim prenosnim koeficientom. Pregled bo nepopoln, če se ne bomo posvetili vezju izhodne stopnje s Hawksfordovo korekcijo nelinearnosti, prikazano na sl. 53. Tranzistorja VT 5 in VT 6 sta kompozitna Darlingtonova tranzistorja.

Zamenjajmo izhodne tranzistorje s tranzistorji z učinkom polja bočnega tipa (slika 57).

Protizasičena vezja izhodnih tranzistorjev prispevajo k povečanju zanesljivosti ojačevalnikov z odpravo pretokov, ki so še posebej nevarni pri izrezovanju visokofrekvenčnih signalov. Različice takšnih rešitev so prikazane na sl. 58. Skozi zgornje diode se odvečni bazni tok odvaja v kolektor tranzistorja, ko se približuje napetosti nasičenja. Napetost nasičenja močnostnih tranzistorjev je običajno v območju 0,5...1,5 V, kar približno sovpada s padcem napetosti na stičišču baza-emiter. Pri prvi možnosti (slika 58 a) zaradi dodatne diode v osnovnem vezju napetost emitor-kolektor ne doseže napetosti nasičenja za približno 0,6 V (padec napetosti na diodi). Drugo vezje (slika 58b) zahteva izbiro uporov R 1 in R 2. Spodnje diode v vezjih so zasnovane tako, da hitro izklopijo tranzistorje med impulznimi signali. Podobne rešitve se uporabljajo v električnih stikalih.

Pogosto so za izboljšanje kakovosti UMZCH opremljeni z ločenim napajanjem, povečanim za 10 ... 15 V za vhodno stopnjo in napetostni ojačevalnik ter zmanjšano za izhodno stopnjo. V tem primeru, da bi se izognili okvari izhodnih tranzistorjev in zmanjšali preobremenitev predizhodnih tranzistorjev, je treba uporabiti zaščitne diode. Razmislimo o tej možnosti na primeru modifikacije vezja na sl. 39. Če se vhodna napetost poveča nad napajalno napetost izhodnih tranzistorjev, se odprejo dodatne diode VD 1, VD 2 (slika 59) in presežni bazni tok tranzistorjev VT 1, VT 2 se odloži na napajalna vodila končni tranzistorji. V tem primeru se vhodna napetost ne sme dvigniti nad nivoje napajanja za izhodno stopnjo VC in kolektorski tok tranzistorjev VT 1, VT 2 se zmanjša.

Bias vezja

Prej je bil zaradi poenostavitve namesto prednapetostnega vezja v UMZCH uporabljen ločen vir napetosti. Številna obravnavana vezja, zlasti izhodne stopnje z vzporednim sledilnikom na vhodu, ne potrebujejo prednapetostnih vezij, kar je njihova dodatna prednost. Zdaj pa si poglejmo tipične sheme premika, ki so prikazane na sl. 60, 61.

Generatorji stabilnega toka. V sodobnih UMZCH se pogosto uporabljajo številna standardna vezja: diferencialna kaskada (DC), tokovni reflektor ("trenutno ogledalo"), vezje za premik nivoja, kaskoda (s serijskim in vzporednim napajanjem, slednji se imenuje tudi a "zlomljena kaskada"), stabilni generatorski tok (GST) itd. Njihova pravilna uporaba lahko bistveno izboljša tehnične lastnosti UMZCH. Z modeliranjem bomo ocenili parametre glavnih tokokrogov GTS (sl. 62 - 6 6). Predvidevamo, da je GTS obremenitev ZN in je povezan vzporedno z VC. Njegove lastnosti preučujemo s tehniko, podobno študiji VC.

Tokovni reflektorji

Obravnavana vezja GTS so različica dinamične obremenitve za enociklični UN. V UMZCH z eno diferencialno kaskado (DC) za organizacijo nasprotne dinamične obremenitve v ZN uporabljajo strukturo "trenutnega ogledala" ali, kot se imenuje tudi "trenutni reflektor" (OT). Ta struktura UMZCH je bila značilna za ojačevalnike Holtona, Haflerja in drugih. Glavna vezja tokovnih reflektorjev so prikazana na sl. 67. Lahko so z enotnim prenosnim koeficientom (natančneje, blizu 1) ali z večjo ali manjšo enoto (reflektorji tokovne skale). V napetostnem ojačevalniku je tok OT v območju 3...20 mA: Zato bomo testirali vse OT pri toku na primer približno 10 mA po diagramu na sl. 68.

Rezultati testa so podani v tabeli. 3.

Kot primer pravega ojačevalnika je vezje močnostnega ojačevalnika S. BOCK, objavljeno v reviji Radiomir, 201 1, št. 1, str. 5 - 7; št. 2, str. 5 - 7 Radiotehnika št. 11, 12/06

Avtorjev cilj je bil zgraditi močnostni ojačevalec, primeren tako za ozvočenje "prostora" ob svečanih dogodkih kot za diskoteke. Seveda sem želel, da se prilega v razmeroma majhno ohišje in ga je enostavno prenašati. Druga zahteva zanj je enostavna dostopnost komponent. Da bi dosegel kakovost Hi-Fi, sem izbral komplementarno-simetrično vezje izhodne stopnje. Največja izhodna moč ojačevalnika je bila nastavljena na 300 W (pri obremenitvi 4 ohmov). Pri tej moči je izhodna napetost približno 35 V. Zato UMZCH zahteva bipolarno napajalno napetost znotraj 2x60 V. Vezje ojačevalnika je prikazano na sl. 1. UMZCH ima asimetričen vhod. Vhodno stopnjo tvorita dva diferencialna ojačevalnika.

A. PETROV, Radiomir, 201 1, št. 4 - 12

Zaradi prednosti poljskih tranzistorjev, kot so nizko nelinearno popačenje, visoka vhodna impedanca in nizka raven hrupa, so zelo privlačni za uporabo v stopnjah predojačenja UMZCH. Vendar široko uporabo teh tranzistorjev v takšnih napravah ovira sorazmerno nizka največja dovoljena napetost odtok-izvor.

Te pomanjkljivosti se lahko znebite tako, da vklopite tranzistorje predojačevalnika z uporabo kaskodnega vezja OI-OB (skupni vir - skupna baza). Objavljeni članek predlaga eno od možnosti za UMZCH z vhodno stopnjo, zgrajeno po vezju OI-OB.

Shematski diagram UMZCH

Shematski diagram UMZCH je prikazan na sliki. Simetrična vhodna stopnja ojačevalnika je sestavljena iz tranzistorjev VT1-VT4, povezanih po vezju OI-OB. Predkončna kaskada UMZCH je sestavljena na tranzistorjih VT5, VT6, izhodna stopnja pa je sestavljena na tranzistorjih VT8-VT13 po standardnem vezju.

Ojačevalnik je pokrit z vezjem OOS, katerega AC globina je 32 dB. Vse njegove kaskade delujejo v simetričnem načinu, kar je omogočilo pridobitev harmoničnega koeficienta z izhodno močjo 40 W brez negativne povratne informacije približno 1%.

Za napajanje ojačevalnika potrebujete dva vira: stabilizirano napetost +34 V in nestabilizirano +32 V. Pri napajanju iz teh virov ima ojačevalnik naslednje tehnične lastnosti:

• nazivna vhodna napetost - 0,8 V;
• vhodna impedanca - 440 kOhm;
• nazivna izhodna moč pri harmoničnem popačenju 0,5% in upornosti obremenitve 4 ohmov - 50 W;
• harmonični koeficient pri izhodni moči 0,1...35 W pri frekvenci 1000 Hz - 0,07%, 20.000 Hz - 1%,
• hitrost padanja izhodne napetosti (brez vezja R1C2)—40 V/µs;
• razmerje med signalom in šumom - 86 dB.

Ojačevalnik uporablja fiksne upore MLT-0,5 (R3, R22, R25) in MLT-0,25 (drugi); trimerji (R5, R14) -SPZ-16; R26, R27 - žica. Kondenzatorja C1 in C7 - MBM; C2, C4-C6 - KT-1, SZ - oksid K50-6.

Tranzistorji KPZZZD bodo nadomestili KP303G in KP303E; KP103M - KP103L; KT3102A - KT3102B; KT3107A—KT3107B; KT502E - KT502D; KT503E - KT503D; KT814G - KT814V, KT816V in KT816G; KT815G - KT815V, KT817V in KT817G; KT818G - KT818V; KT819G - KT819V.

Tranzistorja VT2 in VTZ je treba izbrati glede na odtočne tokove. Z odtočno napetostjo Uc = 8,5 V in ničelno napetostjo vrat morajo biti znotraj 5,5...6,5 mA.

Tranzistorji VT12, VT13 so nameščeni na hladilnikih s površino 1000 cm2 vsak. Tranzistor VT7 je treba prilepiti na enega od hladilnikov.

Nastavitev

Nastavitev ojačevalnika se začne z nastavitvijo ničelne napetosti na izhodu ojačevalnika z uporabo upora R5. Nato upor R14 nastavi tok mirovanja izhodnih tranzistorjev na 200 mA. Končno, z uporabo pravokotnih impulzov ojačevalnika na vhodu ojačevalnika
Pri napetosti 0,5 V in frekvenci 1 kHz z izbiro kondenzatorja C4 dosežemo odsotnost emisij v prehodnem odzivu ojačevalnika.

V. Orlov, Moskva.