УМЗЧ с глубокой ООС. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Известно, что отрицательная обратная связь (ООС) не только линеаризует процесс усиления звукового сигнала, но и обеспечивает его функциональную стабильность и демпфирование реактивной составляющей нагрузки. Эффективность ООС зависит от ее глубины, т. е. внутрипетлевого усиления, минимизации пока еще неизбежного покаскадного запаздывания усиливаемого сигнала, устранения паразитных связей. Для выполнения этих условий недостаточно одного лишь применения высокочастотных транзисторов и быстродействующих ОУ, важно под контролем основной линеаризирующей функции ООС рационализировать само построение УМЗЧ.

Как показали публикации в журнале "Радио", многие конструкторы связывают с применением глубокой ООС склонность УМЗЧ к самовозбуждению, появление динамических интермодуляционных искажений и пропагандируют необходимость ограничения глубины ООС в пределах воспроизводимого диапазона частот [1, 2, 3]. В тоже время мало внимания уделяется контролю очевидных отличий выходного и входноного сигналов УМЗЧ, а также оценке частотной зависимости коэффициента внутрипетлевого усиления. А именно эти, легко контролируемые показатели, позволяют установить истинные причины искажений усиления и выбрать технические решения, позволяющие их устранить.

Увлечение ограничением глубины ООС без принятия мер по повышению устойчивости УМЗЧ приводят к запаздыванию действия ООС на высших звуковых частотах, а стало быть к появлению динамических интермодуляционных искажений.

Недооценка же способности глубокой ООС устранять искажения типа "ступенька" заставляет некоторых конструкторов встать на путь рассуждений по поводу так называемых коммутационных искажений и рекомендаций использования режима усиления с большим током покоя [4]. С моей точки зрения, несмотря на весьма разноречивые оценки ООС, построить высококачественный усилитель без глубокой ООС во всем диапазоне воспроизводимых звуковых частот весьма затруднительно. Сделать такой вывод позволил мне не только собственный опыт конструирования, но и многолетний анализ результатов объективного контроля параметров многих УМЗЧ, экспонировавшихся на трех Всесоюзных радиолюбительских выставках, а также присылаемых в журнал "Радио". Во всех случаях контроль вносимых усилителями искажений производился с применением метода селекции сигнала искажений и помех путем прямого вычитания входного напряжения проверяемого УМЗЧ из выходного [5]. Обеспечиваемая этим методом возможность объективного и, главное оперативного контроля качества усиления УМЗЧ реальных звуковых сигналов позволяет построить высококачественный усилитель, преодолев боязнь глубокой ООС и так называемого транзисторного звучания.

При выборе принципиальной схемы, предлагаемого вниманию читателей УМЗЧ с глубокой ООС, были испытаны несколько вариантов усилителей с использованием так называемого "токового зеркала". Однако широко разрекламированные преимущества их не оправдали потребовавшихся для их реализации материальных затрат. Много надежд возлагалось на более простые усилители с двумя дифференциальными каскадами. Однако они обнаружили трудно устранимую склонность к самовозбуждению вследствие асимметрии цепей согласования предоконечного и оконечного усилителей. Испытывались и гибридные УМЗЧ с различными способами согласования и питания ОУ.

В результате проведенных экспериментов выбор был остановлен на УМЗЧ, схема которого приведена на рис. 1.

Усилитель прост по схеме и обеcпечивает довольно хорошие параметры, прежде всего, за счет введения глубокой ООС. Особо следует отметить его высокую линейность на высших звуковых частотах, низкий уровень тока покоя, возможность работы без специального устройства защиты громкоговорителя от постоянной составляющей тока, сохранение работоспособности при снижении напряжения питания. Номинальная выходная мощность УМЗЧ на нагрузке 8 Ом - 16 Вт, на нагрузке 4 Ом - 24 Вт; диапазон воспроизводимых частот - 20...20 000 Гц; коэффициент гармоник, измеренный селектором дефект-сигнала, на частоте 1 кГц-0,005%, на частоте 20 кГц - 0,008 % при максимальном уровне выходного сигнала.

Предоконечный усилитель УМЗЧ - двухкаскадный с высокоомным инвертирующим входом. Не инвертирующий вход служит для балансировки напряжения питания, источник которого не имеет гальванической связи с общим проводом. Транзисторы VT1, VT2 первого каскада предоконечного усилителя включены по схеме составного эмиттерного повторителя. База транзистора VT3, заблокированная емкостью конденсатора C3, подключена к резистивной цепи R6R7R8. Работающий во втором каскаде транзистор VT4 включен по схеме с ОЭ. Совместно с источником тока на транзисторах VT5, VT6 он обеспечивает более линейное усиление максимальных уровней звукового сигнала. Источник тока выполняет также функции стабилизатора токового режима предоконечного усилителя. Дифференцирующая цепочка C5R2C6, включенная между входной и выходной цепями усилителя, предотвращает его самовозбуждение и с помощью конденсатора С8 позволяет сместить частотный срез АЧХ за пределы воспроизводимого диапазона звуковых частот.

Оконечный каскад усилителя построен на комплиментарных парах транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором. Для стабилизации токового режима и демпфирования коммутационных процессов на входе оконечного усилителя УМЗЧ включен транзисторный шунт VT7, VT8, управляемый напряжением на базах транзисторов выходного каскада VT11, VT12. Такой способ стабилизации [6] обеспечивает работоспособность УМЗЧ при трехкратном снижении напряжения его питания. Питается УМЗЧ от автономного выпрямителя, подключенного к отдельной обмотке сетевого трансформатора.

Все детали усилителя и выпрямителя смонтированы на двух пластинах из стеклотекстолита, между которыми зажаты теплоотводы выходных транзисторов VT11, VT12 и оксидные конденсаторы С 11, С 12. На одной из пластин размещены диоды выпрямителя и транзисторы оконечного усилителя, а на другой - все элементы предоконечного усилителя. Монтаж навесной. Катушка L1 намотана на резисторе R15 и содержит 30 витков провода ПЭЛ 0,8.

Предложенный вариант конструкции УМЗЧ позволяет ослабить взаимное влияние его цепей друг на друга и делает удобным его размещение в стереокомплексе или активной АС.

Налаживание УМЗЧ сводилось к установке (с помощью резистора R12 или R13) тока покоя в пределах 15...25 мА. Первая проверка работоспособности УМЗЧ производилась, как обычно, при подключении в разрыв цепи питания ограничительного резистора R16 и миллиамперметра РА1.

Для контроля искажений УМЗЧ использовался компенсационный селектор с предусилителем дефект-сигнала, схема которого приведена на рис. 2.

Причем контролировался не только синусоидальный сигнал, но и реальный звуковой сигнал во время работы УМЗЧ с АС. Сам селектор представляет собой резистивную цепь R1 - R4, на которую через конденсатор С1 подается входной сигнал УМЗЧ (с контрольной точки А), а через делитель R5 - R7 - противофазный выходной сигнал (с контрольной точки Б). Далее сигналы балансируют регулировочными резисторами R6 и R5 и добиваются компенсации запаздывания выходного сигнала конденсатором С2. С выхода селектора (точка соединения выводов резисторов R2, R3) обработанный разностный сигнал (так называемый дефект-сигнал) через конденсатор C3 поступает на предусилитель на транзисторах VT1, VT2 и далее на осциллограф или милливольтметр. Для оценки величины дефект-сигнала использовалась масштабная калибровка экрана осциллографа или шкалы миллиамперметра. Для этого нажатием на кнопку SB1 величина подаваемого на предусилитель напряжения снижалась до 0,005 входного сигнала УМЗЧ и в дальнейшем с ним сравнивалась величина дефект- сигнала. Более подробно методика работы с селектором описана в [5]. Для оценки глубины ООС на 1000 и 20 000 Гц с помощью переключателя SB2 предусилитель следует подключить к контрольной точке В УМЗЧ и подать на вход последнего синусоидальные сигналы соответствующих частот.

Селектор смонтирован на стеклотекстолитовой пластине, закрепляемой на время испытаний УМЗЧ вблизи его контрольных точек.

Автор: И.Акуличев

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нанорешетка прочнее титана 13.02.2025

Создание легких и прочных материалов всегда было одной из ключевых задач для инженеров и ученых. Особенно актуальна эта проблема для аэрокосмической отрасли, где снижение веса конструкций может привести к значительной экономии топлива и повышению эффективности. Традиционные материалы, такие как алюминий и титан, обладают ограничениями, а углеродное волокно, хотя и является прорывным материалом, не всегда может обеспечить необходимые характеристики. И вот, исследователи из Университета Торонто представили революционный материал, который может кардинально изменить ситуацию. Ученые разработали уникальный материал, который сочетает в себе легкость и высочайшую прочность. Секрет этого достижения заключается в использовании наноструктурированных материалов, которые имитируют природные формы, такие как кости, ракушки или соты. Эти формы обеспечивают равномерное распределение нагрузки, предотвращая образование слабых мест, где может начаться разрушение. Для поиска оптимальных форм исслед ...>>

Отцовство меняет мозг 13.02.2025

Беременность - это удивительный период, полный перемен и адаптации, не только для будущей матери, но и для отца. Долгое время считалось, что изменения в мозгу происходят только у женщин, связанные с гормональными и физиологическими процессами вынашивания и рождения ребенка. Однако, новые исследования показывают, что мозг мужчины также претерпевает значительные трансформации в этот период, хотя и менее очевидные. Ученые выявили, что у мужчин, готовящихся стать отцами, увеличивается количество серого вещества в определенных областях мозга. Речь идет о зонах, которые отвечают за родительскую мотивацию, эмпатию и внимание. Эти изменения связаны с гормональной перестройкой организма мужчины, что способствует формированию тесной связи с ребенком еще до его рождения. Интересно, что подобные изменения наблюдаются и у женщин, но в их случае они более интенсивны и обусловлены физиологическими процессами беременности и родов. Эти трансформации в мозгу родителей являются результатом нейропла ...>>

Система помощи водителю God's Eye 12.02.2025

Китайская компания BYD представила свою новую усовершенствованную систему ADAS под названием "Глаз Бога" (God's Eye), которая обещает стать настоящим прорывом в области автомобильных технологий. Особенностью системы "Глаз Бога" является то, что компания BYD планирует оснащать ею все свои модели, даже самые доступные. Это может кардинально изменить ситуацию на рынке электромобилей, сделав передовые функции помощи водителю доступными для более широкого круга потребителей. Система "Глаз Бога" имеет три уровня, каждый из которых разработан для разных моделей автомобилей и ценовых категорий. Система начального уровня God's Eye C ориентирована на доступные автомобили BYD, включая хэтчбек Seagull, стоимость которого в Китае начинается от 69 800 юаней (примерно 8610 евро). Эта недорогая система использует кластер из трех камер, расположенных за лобовым стеклом, и работает на базе платформы DiPilot 100, имеющей вычислительную мощность 100 TOPS. God's Eye C включает в себя 12 камер (три с ...>>

Случайная новость из Архива Электромобиль-трансформер Audi Activesphere 06.02.2023 Компания Audi представила концепт электромобиля Activesphere. Это кроссовер, созданный для бездорожья, дополненный прочным днищем и изменяемой подвеской. Базовый дорожный просвет составляет 208 мм, его можно изменять на 40 мм вверх или вниз в зависимости от типа дороги (или бездорожья). Автомобиль получил 22-дюймовые колеса, вместительный багажный отсек (с откидной площадкой для удобной погрузки), где достаточно места, например, для электровелосипедов. Вместе с тем он имеет профиль хэтчбека и должен обеспечивать комфорт водителю и пассажирам. Салон отражает уверенность Audi в перспективности дополненной реальности. Предполагается, что водитель и пассажиры будут носить очки дополненной реальности. Они смогут передавать важные показатели производительности автомобиля (для водителя), а также элементы управления информационно-развлекательной системой и виртуальным помощником. В Audi Activesphere нет привычного ряда панели приборов, экранов, а также органов управления. Автомобиль ориентирован на автономное вождение. Но когда водитель захочет взять на себя управление, приборная панель и рулевое колесо поднимутся на должное место. Так как это пока что лишь концепт, основные характеристики пока недоступны. Тем не менее Audi заявляет о запасе хода более 600 км и быстрой зарядке мощностью 270 кВт с использованием архитектуры 800 В. По словам Audi, аккумуляторная батарея емкостью 100 кВтч может заряжаться от 5% до 80% всего за 25 минут. За 10 минут можно восполнить заряд для 300 км пробега. Как и в случае с прошлыми экспериментами, Activesphere не является предварительной версией производственной модели. Это скорее видение автомобилей Audi в ближайшем будущем, а также демонстрация технических возможностей бренда.

Другие интересные новости:

▪ Экономичный очиститель воды на солнечной энергии

▪ Получено растение с генами от одного родителя

▪ Гормон любви вызывает агрессию

▪ Сверхпрочная стена из аэрогеля

▪ Размножение в космосе возможно

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Дозатор для гранулированных удобрений. Чертеж, описание

▪ статья Все ли обезьяны одинаково смышлены? Подробный ответ

▪ статья Работа на высечном прессе ПВЭ-2 для высечки этикеток. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Источники низкопотенциальной теплоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Интегральные стабилизаторы напряжения 78хх, 79хх, 78Lxx, 79Lxx, LMxxx. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025