Menu Home

Бесплатная техническая библиотека для любителей и профессионалов Бесплатная техническая библиотека


Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

По многим эксплуатационным параметрам превосходство УМЗЧ на интегральных микросхемах над УМЗЧ на лампах ныне вне сомнения. Однако не всегда их превосходство подтверждается экспертными оценками качества звучания. Не случайно наши читатели проявляют повышенный интерес к мерам, уменьшающим интермодуляционные искажения в транзисторных усилителях. В предлагаемой статье рассмотрены структуры усилителей с высоким выходным сопротивлением, снижающих эти искажения. Рекомендуем также ознакомиться с содержанием двух первых статей, указанных в литературе.

Анализ статей, опубликованных в [1] и [2], показывает полное совпадение сделанных в них выводов о возможности улучшения качества звуковоспроизведения при возбуждении электродинамического громкоговорителя (ЭДГ) от УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением (Rвых) за счет уменьшения интермодуляционных искажений (ИИ). Однако источники возникновения ИИ, описанные в упомянутых статьях, принципиально различны. Если в первой из них основной причиной искажений предполагаются изменения импеданса ЭДГ, то во второй утверждается, что источником ИИ является и УМЗЧ, где возникает интермодуляция усиливаемого сигнала и отклика от ЭДГ, поступающего по цепи общей ООС с выхода усилителя.

Рассмотрим возможные принципы построения УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением в соответствии с рекомендациями в [1] и [2].

Наиболее простая модификация усилителя для снижения чувствительности системы УМЗЧ - громкоговоритель к изменению импеданса, как указано в [1], возможна путем замены в УМЗЧ общей ООС по напряжению на ООС по току. Так как при этом необходимое значение Rвых достигается за счет глубокой ООС по току, то выходное сопротивление УМЗЧ без ООС может быть достаточно мало. Это создает широкие возможности для доработки самых распространенных УМЗЧ как в интегральном исполнении, так и на биполярных или полевых транзисторах с эмиттерным (истоковым) повторителем в выходном каскаде.

Упрощенный вариант структуры цепи общей ООС приведен на рис. 1, где датчиком ООС по току служит резистор Rоcз. включенный последовательно с ЭДГ В этой схеме увеличение импеданса ЭДГ с повышением частоты приводит к уменьшению глубины ООС и соответствующему подъему АЧХ с крутизной, не превышающей 6 дБ на октаву. При этом необходимая коррекция АЧХ достигается применением простейшей цепи Rк1Cк1, показанной на рис. 1 пунктиром.

Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением

К особенностям УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением относится необходимость увеличения напряжения питания на 20...30 % для обеспечения повышенного выходного напряжения из-за изменений импеданса ЭДГ [1].

Оценим применимость УМЗЧ со структурой по схеме на рис. 1 для снижения ИИ, рассмотренных в [2], где основным требованием является исключение условий для воздействия отклика от ЭДГ на усиление других сигналов в петле ООС. Как следует из свойств выходного каскада А1 (см. рис. 1), это требование не выполняется из-за проникновения отклика ЭДГ (в виде ЭДС) в цепь ООС через малое выходное сопротивление исходного усилителя.

Анализ различных схемотехнических решений УМЗЧ показывает, что удовлетворение изложенных в [2] требований к УМЗЧ с низкими интермодуляционными искажениями возможно только при применении выходного каскада УМЗЧ с высоким значением собственного выходного сопротивления (без общей ООС). Это обычно достигается в УМЗЧ с выходным каскадом на транзисторах, включенных по схеме с общей базой (ОБ) или общим эмиттером (ОЭ). То же относится и к каскадам на полевых транзисторах - соответственно для схем с общим затвором (ОЗ) и общим истоком (ОИ).

Известно, что схема включения транзисторов с ОБ (ОЗ) обеспечивает наиболее высокое значение Rвых каскада. При этом, однако, малая величина его входного сопротивления и отсутствие усиления по току существенно ограничивают возможности ее применения. Пример такой структуры выходного каскада предложен в [3]. На рис. 2 показан фрагмент выходного каскада усилителя. Здесь мощные транзисторы VT1, VT2 усиливают сигнал лишь по напряжению. Транзисторы VT4, VT5 вместе с эмиттерными резисторами каскада стабилизируют его ток покоя в температурном диапазоне, а транзисторы VT3, VT6 ограничивают максимальный ток базы выходных транзисторов. Существенным недостатком этого варианта является двухканальный источник напряжения питания, не соединенный с общим проводом.

Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением

Использование в выходном каскаде транзисторов, включенных по схеме с ОЭ (ОИ), имеет большее распространение вследствие достаточно больших значений входного сопротивления каскада и усиления по току и напряжению. При необходимости увеличения Rвых каскада возможно применение дополнительной местной последовательной ООС по току путем включения резисторов в эмиттерные (истоковые) цепи, как, например, в [4] и [5].

Использование исходного УМЗЧ с высоким Rвых не исключает возможности одновременного применения и общей ООС по току при соответствующем увеличении Rвых и повышении точности преобразования входного напряжения в выходной ток.

В этом случае упрощенный вариант схемы УМЗЧ, отвечающей изложенным в [2] условиям, совпадает со схемой УМЗЧ на рис. 1. Таким образом, принципиальное различие в параметрах УМЗЧ для версий по [1] и [2] заключается только в величине Rвых исходного усилителя и необходимости увеличения напряжения питания на 20...30 %. Это необходимо для исключения искажений отклика ЭДГ. Если возникает недостаток напряжения питания, происходит ухудшение качества звуковоспроизведения.

При практической реализации УМЗЧ для решения задач, изложенных в [2], следует учитывать некоторые из его особенностей. Например, лучшая устойчивость в работе достигается в УМЗЧ с инвертирующим входом при минимальном числе каскадов усиления с местной ООС. При возможности следует исключать применение интегральных ОУ или использование их для усиления по напряжению не более 20 дБ.

Не нужно стремиться к получению тысячных долей процента нелинейных искажений, достаточно ограничиться их значением около 0,1...0,2%. Основные усилия необходимо направить на сокращение спектра и частотной зависимости гармонических искажений, их монотонное снижение при уменьшении уровня выходного сигнала.

Глубину общей ООС по току целесообразно ограничить значением 20...30 дБ, так как достаточно высокие параметры УМЗЧ обычно достигаются при коэффициенте преобразования входного напряжения в выходной ток не более 1... 1,5 А/В для выходной мощности 25...40 Вт при импедансе ЭДГ, равном 8 Ом.

Для уменьшения потерь по мощности сопротивление резистора ROC3 рекомендуется выбирать относительно малым. При этом может возникнуть необходимость включения дополнительного усилителя в цепь общей ООС с соответствующим усилением. Тогда коррекцию АЧХ в области высоких частот лучше производить в цепи его местной ООС.

С целью уменьшения искажений при воспроизведении атаки звукового сигнала следует выбирать параметры элементов коррекции Rk2, Ск2 исходя из необходимого запаса по устойчивости, а коррекцию АЧХ в активных громкоговорителях проводить другими средствами.

Выбор схемы УМЗЧ производится по результатам сравнения достигнутых качественных характеристик, объективные измерения которых выполняют стандартными методами. При этом измерения выходного тока могут быть заменены измерениями напряжения, пропорционального выходному току, например, на резисторе ROC3. Бели необходимо прогнозирование результатов субъективной оценки качества (СОК) звуковоспроизведения, измерение нелинейных искажений УМЗЧ следует производить на шумовом сигнале [6], используя в качестве нагрузки реальный ЭДГ.

Оценку изменения качества звуковоспроизведения удобнее производить, пользуясь оперативным переключателем режимов работы УМЗЧ - с высоким или низким значением Rвых. При этом переключении ООС по току замещается обратной связью по напряжению, а элементы коррекции АЧХ отключаются.

Литература

  1. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? - Радио, 1997, № 4, с. 14 - 16.
  2. Алейнов А., Сырицо А. Улучшение звуковоспроизведения в системе УМЗЧ - громкоговоритель. - Радио, 2000, № 7, с. 16 - 18.
  3. Mills P. G. L., Hawksford М. О. Trans-conductance Power Amlifier System for Current-Driven Loudspeakers. - JAES, vol. 37, 1989, № 10, p. 809 - 822.
  4. Жбанов В. Высоколинейный термбста-бильный усилитель НЧ. - Радио, 1983, № 10, с. 44 - 46.
  5. Петров А. Два усилителя мощности ЗЧ. - Радио, 2000, № 10, с. 14 - 16.
  6. Сырицо А. Измерение нелинейных искажений на шумовом сигнале. - Радио, 1999, № 4, с. 29, 30.

Автор: А.Сырицо

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

Растения чувствуют и реагируют на температуру корней 23.07.2023

Ученые из Галле-Виттенбергского университета в Германии обнаружили, что корни растений обладают способностью воспринимать и реагировать на температуру почвы, независимо от остальной части растения. Это открытие подчеркивает, что корни не только передают сигналы вверх по стеблю, но и сами по себе могут реагировать на изменения в окружающей среде.

Ранее считалось, что корни растений не способны реагировать на окружающую среду самостоятельно и исключительно подчиняются сигналам, поступающим из стебля. Однако новые эксперименты с растениями, такими как гусеница обыкновенная, помидоры и капуста, проведенные при контролируемом повышении температуры от 20 до 28 градусов Цельсия, опровергли эти представления.

При повышении температуры почвы, клетки на концах корней начинают активнее делиться, что приводит к удлинению корней. Отрезание стеблей не оказывает влияния на этот процесс. Дополнительно, ученые провели эксперименты с генетически модифицированными растениями, у которых была нарушена система реагирования на высокую температуру в стебле. Даже в этих "дефектных" растениях корни все равно откликались на температуру, подтверждая их самостоятельную реакцию.

Биохимический анализ показал, что при повышении температуры почвы, корни начинают производить больше гормона роста, известного как ауксин. Этот гормон перемещается к верхушке корня, где стимулирует деление клеток и способствует их растяжению, позволяя корням проникать в более прохладные и влажные слои почвы. "Высокая температура и засуха обычно сопровождают друг друга, поэтому для растений естественно стремиться вглубь, где больше влаги", - объясняет профессор Квинт. Возможно, растения также обмениваются химическими сигналами через корни, сообщая о происходящих изменениях с соседними растениями.

При повышении температуры в стебле также происходит синтез ауксинов, однако реакция растений на них совершенно иная. В ответ на гормон растения удлиняют свои клетки, делая стебли и листья более тонкими и узкими, чтобы минимизировать потерю влаги. Понимание этих механизмов позволит лучше предсказывать, как изменение климата может повлиять на растительный мир, особенно на сельское хозяйство, от которого зависит продуктивность сельскохозяйственных культур и, соответственно, пищевая безопасность человечества.

Познание механизмов, по которым растения реагируют на температурные изменения, имеет большое значение для разработки устойчивых агрономических методов и сортов растений, способных эффективно адаптироваться к климатическим изменениям. Например, сельскохозяйственные культуры с улучшенной способностью воспринимать и реагировать на температуру могут более эффективно использовать доступные ресурсы, такие как вода и питательные вещества, что поможет снизить негативные последствия изменения климата на сельское хозяйство.

Более тщательное исследование взаимосвязи между корнями растений и температурой поможет расширить наши знания о физиологии растений и их способностях к адаптации. Это позволит разработать инновационные методы обработки почвы, управления поливом и селекции растений, устойчивых к климатическим изменениям, и способствовать развитию устойчивого и продуктивного сельского хозяйства в будущем.

Другие интересные новости:

▪ Состав Земли отличается от потенциально обитаемых планет

▪ Контроль роста растений светом

▪ Загар без ультрафиолета

▪ Похолодало внезапно

▪ Комбинированный привод с двумя лазерами для DVD-дисков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

 

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья Лучше умереть стоя, чем жить на коленях. Крылатое выражение

▪ статья Кто первый испек хлеб на дрожжах? Подробный ответ

▪ статья Плотник. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Малогабаритная трехэлементная антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карта находится в перетасованной колоде. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:




Комментарии к статье:

Сергей
Схема на рис.2 неверная. Неправильно нарисована связка транзисторов vt2,vt5,vt6. Предоконечный каскад должен подходить к базам транзисторов vt4,vt5. Двухканальный источник питания может и должен быть соединен с общим проводом и акустика должна подключаться к эмиттерам vt1,vt2.

Виктор
Сергей если бы акустика подключалась к эммитерам то выходное сопротивление было бы низким. Схема верна, транзисторы вых. включены с общей базой, сигнал подается на эммитеры.


Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2025