Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

Усилители мощности (УПТ)

Электроника и МПТ Усилители мощности (УПТ) Усилитель мощности усилительный каскад, предназначенный для передачи в нагрузку заданной либо максимально возможной мощности при максимально возможном КПД и минимальных

Подробнее

Вход Усилитель. Обратная связь

Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

Подробнее

6.3. ДВУХТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

6.3. ДВУХТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ Двухтактные УМ могут быть трансформаторными и бестрансформаторными. Двухтактный трансформаторный УМ представляет собой два однотактных каскада с общими цепями нулевого

Подробнее

Глава 5.

Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5.1. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и классификация усилителей. Усилители переменного напряжения являются наиболее распространенным типом электронных

Подробнее

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ.

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель — устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному

Подробнее

Усилители УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Усилители УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Обратная связь находит широкое использование в разнообразных устройствах полупроводниковой электроники. В усилителях введение обратной связи призвано улучшить ряд

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. Рисунок 1. Рисунок 2

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ Методические указания по темам курса Изучение данного раздела целесообразно проводить, базируясь на курсе физики и руководствуясь программой курса. Усилители на биполярных транзисторах

Подробнее

Генераторы LС ГЕНЕРАТОРЫ

Генераторы Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний и генераторы прямоугольных колебаний, или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов).

Подробнее

Рисунок 1 Структурная схема усилителя

Лекция 5 Тема: Усилительные устройства Основные определения Устройства, с помощью которых путем затраты небольшого количества электрической энергии управляют энергией существенно большей, называют усилителями.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Подробнее

представить прерывной функцией времени u (t)

ТЕСТЫ по дисциплине «Основы радиоэлектроники» Для студентов специальности -3 4 Физика (по направлениям) -3 4-2 Физика (производственная деятельность) Какое из определений сигналов приведено не верно? Электрические

Подробнее

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска корины» ОНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ПРОВЕРОЧНЫЕ ТЕТЫ -3 4 Физика (по направлениям)

Подробнее

Лекция 10 Тема 10 Операционные усилители

Лекция 10 Тема 10 Операционные усилители Операционным усилителем (ОУ) называют усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми и импульсными величинами

Подробнее

10. Измерения импульсных сигналов.

0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,

Подробнее

Глава 5. Дифференциальные усилители

Глава 5. Дифференциальные усилители 5. Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель это симметричный усилитель с двумя входами и двумя выходами, использующийся для усиления разности напряжений

Подробнее

Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

Подробнее

Раздел 2.

Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Усиление слабых сигналов.

Раздел 2. Усиление слабых сигналов. Глава 4. Принципы построения усилительных схем 4.1. Схемы подачи питания и стабилизации Постоянные токи и напряжения в цепях УЭ, соответствующие состоянию покоя, т.е.

Подробнее

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Общие сведения. Электронный ключ это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом. Переход из одного состояния в другое в

Подробнее

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины» ОСНОВЫ РАДОЛЕКРОНК ОБУЧАЮЩЕ ЕСЫ Для студентов специальности -3 04 03

Подробнее

Амплитудные детекторы

1 Искажения при детектировании амплитудно-модулированных колебаний Кафедра РЭИС. Доцент Никитин Никита Петрович. 2009 2 Нелинейные искажения при детектировании амплитудномодулированных колебаний Пусть

Подробнее

Схемы преобразователей частоты

Лекция номер 10 Схемы преобразователей Никитин Н.П. Классификация схем По типу гетеродина: с отдельным и с совмещённым гетеродином По типу прибора, на котором выполняется смеситель: транзисторные и диодные

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

ЛИСТ ОТВЕТОВ. out. arctg RC 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37 7,50 15,49 2,35

ЛИСТ ОТВЕТОВ Упражнение 1.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности 1.1. U U out in R 2 R 1 C 2 2 1 arctg RC Упражнение 1.1.2. f, Гц U in, В U out, В, о с2 ( ) с tg( ) 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37

Подробнее

АПЕРИОДИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» (ННГУ) Радиофизический

Подробнее

Усилители постоянного тока (УПТ)

Электроника Усилители постоянного тока (УПТ) Назначение: усиление медленно меняющихся во времени сигналов, включая постоянную составляющую. В УПТ нельзя использовать в качестве элементов связи элементы,

Подробнее

Частотные детекторы (ЧД)

Частотные детекторы (ЧД) Применяются для детектирования частотно-модулированных (ЧМ) колебаний или в качестве измерительного (чувствительного) элемента в системах АПЧ. Обычно при этом ЧМ колебания преобразуются

Подробнее

Лекция 29. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

97 Лекция 9. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ План. Элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).. Элементы КМОП-логики. 3. Основные параметры логических элементов. 4. Выводы.. Элементы транзисторно-транзисторной

Подробнее

Управление амплитудой

с х е м о т е х н и к а Управление амплитудой мощных гармонических и импульсных сигналов Устройства ограничения, регулирования и модуляции амплитуды электрических сигналов используются во многих радиотехнических

Подробнее

Что такое классы усилителей мощности?

Классы усилителей A, B, C, D и другие

Если вы когда-нибудь заглядывали в спецификации усилителя или смотрели обзоры аудио техники, вы могли заметить термин «класс усилителя».Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности  Обычно обозначаемые одной или двумя буквами, наиболее распространенные классы усилителей, используемые в настоящее время в бытовой аудиотехнике — это классы A, A / B, D, G и H. Эти классы не являются простыми системами оценки, а описывают топологию усилителя, т.е. режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы) на базовом уровне. В то время как каждый класс усилителей имеет свой собственный набор сильных и слабых сторон, их работа (и то, как оценивается конечная производительность) остается прежней: усилить форму волны, отправляемую на него предусилителем, без внесения искажений или, по крайней мере с минимальными искажениями . Так что же означает этот алфавитный набор классов усилителей?

Весьма вероятно, что принцип работы классов окажется сложным для понимания, поэтому самое главное что нужно запомнить это:
  1. Класс А практически не используется в современных аудио устройствах. Исключение составляют лишь экзотические Hi-End усилители. Главный минус класса А это низкая эффективность (КПД не более 25%). Такой усилитель потребляет много энергии, выделяет еще больше тепла но выдает мало мощности. Преимущество класса А это высокая точность воспроизведения и низкие искажения.
  2. Класс B не используется в домашних аудио устройствах.
  3. Класс AB самый распространенный на сегодня класс среди усилителей мощности. Большинство AV-ресиверов для домашних кинотеатров и стереоусилителей относятся к классу AB.
  4. Класс D становится все лучше и лучше. Если вам интересен принцип его работы, мы покажем его ниже. Самое главное, что нужно знать, усилители класса D обладают очень высокой эффективностью (90%) и компактными размерами. Сегодня усилители этого класса все чаще используются в домашнем аудио и повсеместно в профессиональной аппаратуре и портативных устройствах. И класс D не означает цифровой, это была просто следующая буква в алфавите, потому что класс C, как и класс B не используется в аудио устройствах.
  5. Классы G,H официально не признаны и представляют собой вариации на тему класса A / B.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Вступление

Усилитель мощности звука предназначен для управления громкоговорителями. Для этого ему необходимо подавать большое количество вольт и большой ток на нагрузку с низким сопротивлением в широком диапазоне частот, от ниже 20 Гц до, возможно, 40-50 кГц, без слышимых искажений.

Для усилителя с номинальным среднеквадратичным значением 100 Вт, выдающего синусоидальную волну, пиковое выходное напряжение должно превышать +/- 40 В для резистивной нагрузки 8 Ом и пикового тока +/- 5 А. На практике может потребоваться гораздо больший ток, чтобы управлять настоящими громкоговорителями, импеданс которых на некоторых частотах значительно ниже 8 Ом; в приведенном выше примере типичным требованием будет +/- 8 ампер. Чтобы управлять сегодняшними нагрузками 4-8 Ом при 100 Вт, это значение следует увеличить до +/- 12 ампер или более.

В реальной жизни питание должно быть ближе к +/- 50 В, а не к теоретическому минимуму +/- 40 В, чтобы учесть внутрисхемные потери.
Такие высокие мощности означают, что большое количество тепла обычно рассеивается в самом усилителе, особенно в выходном каскаде. Это дорого, потому что требует физически больших массивов выходных транзисторов, массивных радиаторов и силового трансформатора подходящего номинала.

Таким образом, эффективность имеет значение, потому что более эффективные усилители генерируют меньше отходящего тепла и экономят как деньги, так и потребление энергии. Как мы увидим, различные классы усилителей, показанные ниже, сильно различаются по своей эффективности, сложности, стоимости и точности воспроизведения. Разработчики усилителей стараются найти лучший из них для требований рынка.

Класс А

Самые простые усилители звука — несимметричные и класса А; то есть они используют только один выходной транзистор, который всегда является проводящим, независимо от формы выходного сигнала. Класс A имеет линейность от хорошей до превосходной (и, следовательно, высокую точность воспроизведения / низкие искажения), но очень низкий КПД.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Он почти никогда не используется в выходных каскадах усилителя мощности, но идеально подходит для входных каскадов и каскадов высокого уровня усилителя мощности.
На потребительском рынке есть несколько примеров двухтактных усилителей класса А (Krell, Sugden и т. д.). В них используются пары дополнительных (противоположных полярностей) выходных транзисторов, которые при низких уровнях сигнала пропускают весь ток, необходимый для управления подключенным громкоговорителем на полной номинальной мощности. Для приведенного выше примера 100 Вт / 8 Ом будет означать, что транзисторы выходного каскада будут смещены на 2,5 А. При напряжении питания не менее +/- 40 В выходные каскады рассеивают 200 Вт при отсутствии вывода на громкоговоритель — и это только для одного канала!

Из-за положительных качеств, связанных с работой класса A, он считается золотым стандартом качества звука во многих кругах аудиофилов. Однако у этих конструкций есть один важный недостаток: эффективность. Требование к конструкциям класса А иметь все выходные устройства всегда проводящими приводит к значительным потерям энергии, которая в конечном итоге преобразуется в тепло. Это еще больше усугубляется тем фактом, что конструкции класса A требуют относительно высоких уровней тока покоя, который представляет собой величину тока, протекающего через выходные устройства, когда усилитель производит нулевой выходной сигнал. Реальные показатели эффективности класса A могут составлять порядка 15-35% с потенциалом падения до однозначных цифр при использовании высокодинамичного исходного материала.

Класс B

В двухтактных усилителях класса B каждый выходной транзистор проводит только половину (180 градусов) формы сигнала. Когда нет сигнала, ни один из транзисторов не проводит ток — полная противоположность усилителю класса А. Верхний транзистор NPN пропускает только положительные части сигнала, оставляя нижний транзистор PNP выключенным. И наоборот, нижний транзистор проводит только отрицательные части сигнала, оставляя верхний транзистор выключенным.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Усилители класса B намного более эффективны, чем усилители класса A, но они имеют высокие искажения из-за сильной нелинейности в области перехода, где два транзистора переходят из включенного состояния в выключенное. Эта форма искажения, называемая кроссоверным искажением, чрезвычайно неприятна для слуха, и поэтому ни в одной конструкции коммерческого усилителя не используется чистый класс B.

Класс AB

Комбинация класса A и класса B, усилитель класса AB имеет гораздо более высокий КПД, чем класс A, но гораздо меньше искажений, чем класс B. Это достигается за счет смещения точки перехода обоих транзисторов — точка. где усилители класса B вносят существенную нелинейность. Затем они переходят в класс B для больших сигнальных токов. Для любой данной конструкции усилителя будет оптимальный ток смещения, который минимизирует (но не устраняет полностью) кроссоверные искажения. Типичный ток смещения составляет 50 мА; таким образом, рассеиваемая мощность в нашем выходном каскаде мощностью 100 Вт составляет 80 В x 50 мА = 4 Вт, что составляет всего 2% от приведенного выше примера класса A. Большинство коммерческих усилителей мощности относятся к классу AB.

На практике ток смещения может отклоняться от оптимума со временем, температурой и уровнем сигнала, и это увеличивает остаточные искажения кроссовера. Было вложено много изобретательности в попытки улучшить это с переменным успехом. Один хороший подход состоит в том, чтобы выключать непроводящий транзистор намного медленнее, чем в обычных конструкциях, используя сочетание положительной и отрицательной обратной связи в выходном каскаде, чтобы он мог работать почти в классе A с выходной мощностью около 10 Вт. 
Легко понять, почему такие конструкции ограничены относительно низкой максимальной мощностью (20–50 Вт (среднекв.) На канал), перегреваются и являются чрезвычайно дорогими.

Класс D

В усилителях класса D используется другой метод, при котором выходные транзисторы (обычно полевые МОП-транзисторы) быстро включаются и выключаются с гораздо большей частотой, чем самый высокий звуковой сигнал, который необходимо воспроизвести.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Звуковой сигнал используется для модуляции или изменения соотношения времени включения и выключения сигналов — отсюда и альтернативное название для класса D, класс широтно-импульсной модуляции или ШИМ. Среднее значение этого выходного сигнала после фильтрации нижних частот соответствует фактической требуемой форме звукового сигнала. Обратите внимание, что это по-прежнему аналоговый усилитель — термин цифровой усилитель часто используется для обозначения класса D, но это просто неверно.

Преимуществом класса D является его высокий КПД (80-90%), поскольку выходные транзисторы либо полностью включены, либо полностью выключены во время работы. Его энергопотребление в режиме покоя сопоставимо с усилителем класса AB. К недостаткам относятся необходимость в дорогих выходных фильтрах, а также некоторая степень электромагнитного излучения / помех от усилителя и кабелей громкоговорителей из-за высоких частот переключения. В целом его качество звука не такое хорошее, как у приличного усилителя класса AB, хотя для лучших представителей класса D этот разрыв сокращается.

Углубляясь в мир класса D, вы также найдете упоминания об усилителях с аналоговым и цифровым управлением. Усилители класса D с аналоговым управлением имеют аналоговый входной сигнал и аналоговую систему управления, обычно с некоторой степенью коррекции ошибок обратной связи. С другой стороны, усилители класса D с цифровым управлением используют сгенерированное цифровым способом управление, которое переключает силовой каскад без контроля ошибок (можно показать, что те, у которых есть контроль ошибок, топологически эквивалентны аналоговому управлению класса D с ЦАП впереди ). В целом, стоит отметить, что класс D с аналоговым управлением имеет тенденцию иметь преимущество в производительности по сравнению с цифровым аналогом, поскольку они обычно предлагают более низкий выходной импеданс и улучшенный профиль искажений.

Далее, есть небольшая проблема выходного фильтра: обычно это LC-цепь (катушка индуктивности и конденсатор), размещенная между усилителем и динамиками, чтобы уменьшить шум, связанный с работой класса D.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности  Фильтр имеет большое значение: некачественный дизайн может поставить под угрозу эффективность, надежность и качество звука. Кроме того, обратная связь после выходного фильтра имеет свои преимущества. Хотя в конструкциях, которые не используют обратную связь на этом этапе отклик может быть настроен на конкретный импеданс, когда такие усилители работают со сложной нагрузкой (например, реальный громкоговоритель, а не резистор), частотная характеристика может значительно варьироваться в зависимости от того какую нагрузку на громкоговоритель он видит. Обратная связь стабилизирует эту проблему, обеспечивая плавную реакцию на сложные нагрузки.

В конечном счете, сложность класса D имеет свои плюсы: эффективность и, как следствие, меньший вес. Поскольку относительно мало энергии расходуется в виде тепла, требуется гораздо меньший отвод тепла. Более того, многие усилители класса D используются вместе с импульсными источниками питания (SMPS). Как и выходной каскад, сам источник питания можно быстро включать и выключать для регулирования напряжения, что приводит к дальнейшему повышению эффективности и возможности снижения веса по сравнению с традиционными аналоговыми / линейными источниками питания. Даже очень мощные усилители класса D могут весить всего несколько килограммов. Недостатком источников питания SMPS по сравнению с традиционными линейными источниками является то, что первые обычно не имеют большого динамического запаса. Тестирование усилителей класса D с линейными источниками питания по сравнению с источниками SMPS показало, что это верно, когда два усилителя мощности с сопоставимым номиналом оба выдавали номинальную мощность, но один с линейным источником питания мог обеспечивать более высокие динамические уровни мощности. Тем не менее, конструкции SMPS становятся все более обычным явлением, и вы можете ожидать увидеть более мощные усилители класса D следующего поколения, использующие их.

Класс G и H

Еще одна пара конструкций, разработанных с целью повышения эффективности, технически говоря, усилители класса G и H официально не признаны.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Эти термины относятся к классам усилителей, в которых в интересах более высокого КПД, чем у класса AB, напряжения питания выходного каскада меняются в зависимости от уровня сигнала. Это связано с тем, что отношение максимальной амплитуды к средней амплитуде музыки довольно велико — обычно 3 к 1 — поэтому полное напряжение источника питания требуется редко. Если вышеупомянутый выходной каскад мощностью 100 Вт обычно работает только при, скажем, +/- 20 В, а не +/- 40 В (теоретическое минимальное значение), то при воспроизведении музыки он будет в среднем намного холоднее. Конечно, сейчас необходимы дополнительные источники питания, но эти затраты могут быть в значительной степени компенсированы меньшим тепловыделением (и меньшими размерами) всей системы.

Термины G и H часто путают — здесь мы используем термин класс G для обозначения усилителей, у которых есть две (или более) пары шин питания, доступных для выходных транзисторов. Они могут переключаться жестко при заданном уровне сигнала или мягко, при этом более высокие шины, представленные на выходном каскаде, модулируются в соответствии с уровнем выходного сигнала. Это соответствует форме выходного сигнала вверх и вниз, чтобы поддерживать небольшое постоянное напряжение около 5 В на выходных транзисторах при высоких уровнях сигнала. 
Усилители класса H используют только один источник питания для выходных каскадов, который можно изменять либо дискретно, либо непрерывно. Он требует более сложной схемы для прогнозирования и управления напряжением питания и отлично подходит для компактных усилителей очень большой мощности, используемых в профессиональных туровых акустических системах (PA).

Так в чем же здесь недостаток? Одним словом: стоимость. В оригинальных схемах переключения шин использовались биполярные транзисторы для управления выходными шинами, что увеличивало сложность и стоимость. В наши дни это часто сокращается за счет использования сильноточных полевых МОП-транзисторов. Использование полевых МОП-транзисторов не только дополнительно повышает эффективность и снижает нагрев, но и требует меньшего количества деталей.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности  Помимо стоимости самой коммутации шины / модуляции шины, также стоит отметить, что в некоторых усилителях класса G используется больше устройств вывода, чем в типичной конструкции класса A / B. Одна пара устройств будет работать в обычном режиме A / B, питаясь от низковольтных шин; Между тем, другая пара остается в резерве, чтобы действовать как усилитель напряжения, и активируется только по мере необходимости. В конце дня, из-за этих дополнительных затрат вы обычно увидите только усилители класса G и H, связанные с мощными усилителями, где повышенная эффективность делает это целесообразным. Компактные конструкции также могут использовать топологии класса G / H в отличие от класса A / B, учитывая, что возможность переключения в режим низкого энергопотребления означает, что они могут обойтись немного меньшим радиатором.

Один усилитель на все случаи жизни?

При правильной реализации любая из вышеперечисленных схем, помимо чистого класса B, может стать основой высококачественного усилителя. Неубедительно? Тогда давайте посмотрим на относительные сильные и слабые стороны каждой схемы:

Класс усилителяТипичная эффективностьПлюсыМинусы
А~ 15-35%Нет кроссоверного искажения.Неэффективность = нагрев
Несимметричные конструкции подвержены гудению и более высокому уровню искажений.
B~ 70%Сравнительно высокий КПД.Возможность значительного кроссоверного искажения и ухудшения качества воспроизведения
 А / B~ 50-70%Более эффективен, чем класс А.
Относительно недорогой.
Кроссоверные искажения являются спорным вопросом.
КПД хороший, но не большой.
G и H~ 50-70%Повышенная эффективность по сравнению с классом A / B.Дороже, чем класс A / B, но более высокие уровни мощности достижимы в меньшем форм-факторе.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности
D> 90%Наилучшая эффективность
Легкий вес.
Широтно-импульсные модуляторы, работающие на относительно низких частотах, могут поставить под угрозу воспроизведение высокочастотного звука.
Некоторые конструкции обеспечивают разное качество звука в зависимости от нагрузки на динамик.

Помимо потенциальных проблем с производительностью (которые в первую очередь являются следствием проектных решений, а не присущи классу), выбор класса усилителя в значительной степени является вопросом стоимости или эффективности. На сегодняшнем рынке преобладает класс A / B, и по уважительной причине: они работают очень хорошо, относительно дешевы, а их эффективность вполне достаточна для устройств с низким энергопотреблением (> 200 Вт). Конечно, поскольку производители усилителей пытаются раздвинуть границы мощности с помощью таких усилителей, как 1000-ваттный моноблок Emotiva XPR-1, они обращаются к конструкциям класса G / H и класса D, чтобы их усилители не использовались в качестве обогревателей. Между тем, на другом конце рынка находятся поклонники класса A, которые могут простить недостаток эффективности в надежде на более чистый звук.

Резюме

В конце концов, классы усилителей не так важны, как некоторые могут подумать. Да, есть важные различия, особенно когда дело касается стоимости, эффективности усилителя и, следовательно, веса. Безусловно, усилитель класса A мощностью 500 Вт — плохая идея, если только вы не собираетесь использовать его в качестве духовки. С другой стороны, различия между классами на самом деле не определяют качество звука. В итоге все сводится к проектированию и реализации конечного продукта.

Выходной каскад — усилитель — мощность

Выходной каскад — усилитель — мощность

Cтраница 2

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент Р будет равен произведению коэффициентов р составляющих транзисторов.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами ( например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
[17]

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.58, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент Р будет равен произведению коэффициентов ( i составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами ( например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
[19]

Импульсы прямоугольной формы с мультивибратора поступают на усилитель мощности на транзисторах Та, Тя. В коллекторную цепь транзистора Т % включен ходовой электродвигатель, частота вращения вала которого зависит от скважности и длительности импульсов. Выходной каскад усилителя мощности работает в ключевом режиме; мощность потерь в нем незначительна, и КПД схемы высокое.
[21]

Задающий генератор не может подключаться непосредственно к нагрузке, так как ее сопротивление вызовет уменьшение усиления, нарушение условий самовозбуждения и срыв генерации. Поэтому после генератора включается усилитель мощности, первый каскад которого работает в буферном режиме. Выходной каскад усилителя мощности, как правило, двухтактный со строго симметричной схемой и глубокой отрицательной обратной связью, чем обеспечиваются достаточно малая величина коэффициента гармоник и стабильность работы генератора.
[22]

Микросхема представляет собой схему оконечного усилителя для стереотелефонов на пониженное напряжение питания, содержащую два канала усиления и ИОН и предназначенную для переносных и носимых кассетных магнитофонов с автономными источниками питания и других видов бытовой РЭА.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Каждый канал состоит из входного преобразователя напряжение-ток, преобразователя напряжение — ток в цепи обратной связи, суммирующего усилителя мощности. Выходной каскад усилителя мощности работает в режиме класса АВ и содержит рпр и прп транзисторы. Усилитель мощности имеет вывод для подключения базы внешнего рпр транзистора, включаемого для повышения мощности параллельно выходному р-п — р транзистору канала и вывод для регулирования выходного тока покоя. Коэффициент усиления каждого канала определяется соотношением сопротивлений резисторов преобразователей. Предусмотрена защита от короткого замыкания и тепловая защита при перегреве кристалла. Ограничивается увеличение тока потребления при большом сигнале и отсутствии нагрузки.
[23]

Нагрузкой каждого выходного каскада служит громкоговоритель. Блок усилителя мощности имеет линейную частотную характеристику благодаря глубокой частотно-независимой отрицательной обратной связи. Напряжение обратной связи снимается с нагрузки выходного каскада усилителя мощности и через резисторы R54, R50 и R49 ( R55, R53 и R52) подается в эмиттерную цепь транзистора 77 ( Т8) первого каскада усилителя мощности.
[24]

Блок оконечного усилителя ( А7) предназначен для усилений по мощности сигнала, поступающего с предоконечного усилителя. Блоки предоконечного и оконечного усилителей охвачены ООС ( R20) для уменьшения частотных и нелинейных искажений. Транзисторы оконечных блоков обоих каналов закреплены на общем радиаторе. Нагрузкой оконечного выходного каскада усилителя мощности служат выносные акустические системы АС-ЛК и АС-ПК.
[25]

Во многих случаях управления нагрузкой с помощью усилителей мощности сама нагрузка обладает фильтрующими свойствами и эффект управления пропорционален среднему или действующему значению выходного напряжения.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Инерционность таких печей, а также теплоемкость нагреваемой среды способствуют тому, что температура нагрева оказывается пропорциональной действующему значению подводимого напряжения вне зависимости от его формы. Именно это свойство позволяет использовать в выходных каскадах усилителей мощности тиристоры, а управлять мощностью путем изменения угла зажигания тиристоров.
[27]

Второй усилительный каскад построен на транзисторах Тп и Т в. Нагрузка его состоит из резистора Rn и двух диодов. Конденсатор обратной связи С служит для устранения самовозбуждения усилителя на ВЧ. С помощью диодов Д и Д2 создается необходимое напряжение смещения на базах транзисторов Т д и Т а выходного каскада усилителя мощности. Такое построение схемы расширяет динамический диапазон работы выходных транзисторов, повышает линейность выходной характеристики и обеспечивает температурную стабилизацию режимов.
[29]

Страницы:  

1

2




shemy-us

 

Схемотехника каскадов усилителя
мощности.

     Выходные каскады усилителей мощности
выполненные на транзисторах имеют очень низкое выходное сопротивление — от
десятых долей Ома до 10 Ом. Поэтому приходится принимать меры для
согласовки выходных сопротивлений с фильтрами, установленными на выходе
усилителей. Наиболее подходящим для этих целей является П-контур, так как
позволяет добиться желаемого результата путём простого подбора величины
ёмкостей конденсаторов на входе и выходе фильтра. К тому же и подавление
высших гармоник оказывается много лучше, чем у одиночного контура. Однако,
наличие очень низкого выходного сопротивления транзисторного каскада
создаёт несколько проблем.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

1. Усилитель становится критичным к длине соединительных
проводников на выходе, а отсюда увеличивается склонность к
самовозбуждению, уменьшается устойчивость (что заметно при работе с
большими амплитудами сигналов — на малых возбуда нет, а при увеличении
амплитуды … начинается!), а также возрастают трудности при попытке
получить большой и устойчивый коэффициент усиления.

2. Для согласовки низкого выходного сопротивления
приходится применять на горячем конце П-контура конденсаторы большой
ёмкости, особенно на низкочастотных диапазонах (до 10000пФ), А отсюда
возникают сложности с настройкой П-контура из-за отсутствия
перестраиваемых конденсаторов большой ёмкости.

3. Низкое выходное сопротивление транзисторного каскада
шунтирует собой П-контур. Его добротность уменьшается,
амплитудно-частотная характеристика становится пологой, селектирующие
свойства П-контура ухудшаются. Вышеуказанную проблему обычно решают
применением отдельных переключаемых П-контуров на каждый радиолюбительский
диапазон. Это компромиссное решение, ибо наряду с положительным конечным
результатом у него, кроме прочих недостатков, появляется ещё один —
большой, занимаемый П-контуром, объём.

    Отсюда напрашивается вывод: имеет смысл
поднять выходное сопротивление транзисторного каскада до определённого
уровня. Этот уровень должен ограничиваться возможностью согласовать
П-контур используя стандартный, наиболее распространённый)
перестрпаиваемый конденсатор ёмкостью 8…495 пФ.

     Таким требованиям соответствует каскад, показанный на
рисунке №1. Он выполнен по каскодной схеме.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Первый транзистор включен по
схеме с общим эмиттером, а второй — с общей базой. В его коллекторную цепь
включен повышающий трансформатор Т1. Его первичная обмотка содержит 2,5
витка, а вторичная 8 витков провода МГТФ-0,35. Сердечник составлен из двух
ферритовых трубок, которые в свою очередь собирается из десяти ферритовых
колец, размером 10х6х5 марки 600НН. Кольца склеены полоской кабельной
бумаги. Ферритовые трубки соединены стеклотекстолитовыми колодками с двух
концов так, что их оси оказываются параллельными и отстоят друг от друга
на 14 мм. Намотка ведётся через внутренние полости ферритовых трубок
(смотри рисунок №2).

      Рис.1. Усилитель по схеме
ОЭ-ОБ.                
Рис.2. Конструкция трансформатора Т1.

    
В
результате его коэффициент
усиления больше чем у двух отдельно взятых транзисторных каскадов. К тому
же этот каскад даёт более равномерный коэффициент усиления в полосе частот
1,9 МГц…29 МГц, чем каскаж с одиночным транзистором, а по второму
транзистору предъявляются меньшие требования по высокочастотности.

    
О
днако, наряду с положительными качествами, данный каскад
обладает и недостатками. Это — малый КПД, ибо транзисторы работают в
режиме класса А для получения большей линейности при работе в SSB, а также — высокое напряжение питания (+40 вольт),
что проблематично при использовании усилителя на автомобилях или в полевых
условиях. В последнем случае усилитель желательно питать от напряжения +12
вольт.

    
О
дин из указанных выше недостатков (малый КПД) устранён в
усилителе, изображённом на рисунке №3.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Рис.3. Усилитель мощности с повышенным КПД.

     Его
выходной каскад собран по двухтактной схеме, каждое плечо которого
составлено из двух транзисторов, включенных (в свою очередь!) по каскодной
схеме (один включен по схеме с общим эмиттером, другой — с общей базой).
Каскад работает в режиме класса АВ. Отсюда и более высокий КПД.
Противофазные напряжения, необходимые для работы выходного каскада
получаются при помощи каскада, выполненного на мощном полевом транзисторе
КП902 (VT3). Входной каскад (VT2) обеспечивает большое входное сопротивление
усилителю. При возникновении самовозбуждения в этом каскаде, следует
подключить цепочку обратной связи, состоящую из последовательно
включенного резистора 1,2 кОм и конденсатора ёмкостью 68 пФ, между первым
затвором КП350Б и его стоком. На транзисторе VT1
собран каскад защиты. Его вход подключен КСВ-метру, работающему в
режиме измерения отражённой волны. Такой усилитель обеспечивает выходную
мощность около 40 ватт на нагрузке 75 Ом. Трансформатор Т1 применён такой
же, как и в предыдущей схеме. Отличие состоит лишь в том, что первичная
обмотка составлена из двух, по 2,5 витка провода МГТФ-0,35 каждая. Однако,
питание выходного каскада осуществляется от относительно высокого
напряжения +40 вольт, что не есть «очень» хорошо.

     При
напряжении питания +12 вольт можно применить каскад, показанный на рисунке
№4.

Рис.4. Усилитель мощности с питанием от +12 вольт.

    
Е
го  транзисторы включены по двухтактной схеме, причём,
каждый из них включен по схеме с общей базой.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Этот каскад обладает
повышенным выходным сопротивлением, хотя и имеет меньший коэффициент
усиления, чем предыдущий.

    
Н
есколько больший коэффициент усиления имеет каскад, показанный
на рисунке №5, за счет включения первого транзистора по схеме с общим
эмиттером (и, естественно, большего коэффициента усиления входного каскада
в отличие от предыдущей схемы) и лучшей согласовки каскадов с помощью
трансформатора Т1 . Он выполнен на ферритовом кольце марки М50ВЧ2
типоразмера 20х10х5 и имеет четыре обмотки по десять витков провода
МГТФ-0,35 (провода скручены между собой с шагом 5 мм).

 

Рис.5. Усилитель мощности с более высоким коэффициентом
усиления.

     Повышенным выходным сопротивлением (хотя и несколько
ниже, чем в предыдущих схемах) будет обладать и каскад, показанный на
рисунке №6.

Рис.6. Усилитель мощности с низковольтным питанием (+12
вольт), высоким КПД и повышенным выходным сопротивлением.

     Он выполнен по дифференциальной схеме, имеет большой
коэффициент усиления, а также малую связь между входом и выходом.

     Выходной транзисторный каскад, показанный на рисунке
№7, наряду с полезными качествами, заимствованными у каскада, показанного
на рисунке №1, обладает одновременно и ещё двумя: низким питающим
напряжением (+12 вольт) и высоким КПД.

Рис.7. Усилитель мощности — двухтактная схема,
параллельное питание, транзисторы разной структуры.

     Он выполнен по двухтактной схеме.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности
Каждое плечо состоит из двух транзисторов, включенных по каскодной схеме,
где первый транзистор включен по схеме с общим эмиттером, а второй — с
общей базой. Транзисторы, установленные в одном плече, имеют разную
структуру (n-p-n и p-n-p).
По питанию транзисторы включены параллельно. В качестве транзисторов VT3 и VT4 можно применить и
другие транзисторы, например КТ941А (4 Вт), КТ914А,Б (7 Вт), КТ933 (5 Вт),
но при этом усилитель обеспечит меньшую выходную мощность. Трансформатор
Т1 намотан на ферритовом кольце типоразмера 10х6х5 марка 600НН и имеет три
обмотки по 10 витков провода ПЭЛШО-0,24. Аналогичный усилитель, но
выполненный на транзисторах одинаковой структуры, показан на рисунке №8.
Намоточные данные трансформаторов такие же, как и в предыдущих схемах.

Рис.8. Усилитель мощности на транзисторах одинаковой
структуры.

     К
существенному недостатку представленных выше схем следует
отнести необходимость подбора одинаковых по параметрам входящих в
усилитель транзисторов. Ну и, наконец, схема усилителя мощности,
показанная на рис.9 обладает всеми положительными качествами, присущими
вышеописанным схемам. Кроме того, у неё несколько больший коэффициент
усиления за счет лучшего согласования с помощью трансформатора Т2. Он
выполнен по схеме, показанной на рис.5 (Т1), но имеет всего три одинаковые
обмотки.

Рис.9. Усилитель мощности с согласующим трансформатором
между каскадами.

     В
этой схеме транзисторы должны иметь одинаковые параметры только
по парам (VT1, VT2 и VT3,
VT4), а не все четыре, как в предыдущих схемах.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Этот усилитель уже
можно рассматривать не как каскады, каждое плечо которых, включено по
каскодной схеме с параллельным питанием транзисторов, а как два
двухтактных каскада, в которых транзисторы включены по схеме с общим
эмиттером в первом каскаде и с общей базой во втором. Дроссели (L) во всех усилителях применены одинаковые и имеют марку
ДЛ-0,5 160 мкГн. Между каскадами усилителя следует установить экранные
перегородки или выполнить их в отдельных экранированных отсеках.

Рубцов В.П. UN7BV.
Казахстан, Астана.

73!

ВЫХОДНОЙ КАСКАД РАДИОСТАНЦИИ

Каталог принципиальных схем — ВЧ усилители мощности

ВЫХОДНОЙ КАСКАД РАДИОСТАНЦИИ

Ниже приведены два выходных каскада для ЧМ-радиостанций, проверенные на практике.

На рис.1 приведена схема транзисторного усилителя мощности.

Puc.1

Технические данные усилителя мощности:

Рвых. Вт 5

Pвx, Вт 0,3…0,5

Iпот,A 0.4

Uпит. В 27

Rвх=Rвых. Ом 50

Усилитель показан без П-контура, который можно рассчитать самому. Если УМ будет использоваться на частотах, близких к 27 МГц, то данные П-контура можно взять из [1].

На рис.2 показано расположение деталей в корпусе. Монтаж ведется на «пятачках».

Отключение нагрузки во время работы УМ недопустимо — возможен выход из строя транзистора VT1.

Схема второго усилителя приведена на рис.3. В ней, кроме выходного каскада, показаны кварцевый задающий генератор и промежуточный каскад усиления.

Технические данные передатчика:

Рвых.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Вт 8

Rвых. Ом 50

Uпит. В 12,6

Iпот.А 1,5

КПД, %, около 60

Габариты, мм 140х50

Схемы ВЧ-генератора, выходного и предварительного усилителей позаимствованы из [1, 2] и доработаны с целью улучшения параметров передатчика. Применение большого количества согласующих устройств облегчает настройку каскадов и уменьшает вероятность самовозбуждения передатчика. К тому же, отпадает необходимость в использовании экранов и перегородок между каскадами.

Передатчик работает следующим образом. Нажатием на кнопку SB1, расположенную в гарнитуре радиостанции, включается режим передачи (напряжение питания снимается с приемника и подается на передатчик), запускается ВЧ-генератор,частота которого стабилизирована с помощью кварцевого резонатора. Модуляция осуществляется подачей на «вход НЧ» сигнала 3Ч; под действием этого сигнала изменяется емкость варикапной матрицы в небольших пределах, что приводит к изменению частоты ВЧ-генератора в пределах 3…4 кГц.

Далее сигнал с коллектора VT1 через С5 подается на базу VT2 КТ610А, который усиливает радиочастотный сигнал до 5…8 В, что соответствует 0,5…1,2 Вт. Усиленный сигнал поступает на вход оконечного каскада усиления,собранного на транзисторе КТ920В. Коэффициент усиления этого каскада — около 10. Таким образом, радиочастотный сигналусиливается до 8…10 Вт и через двойной П-контур поступает в антенну с волновым сопротивлением 50 Ом (ХУ4 GP, например).

Конструкция и детали. Передатчик собран на плате из двустороннего фольгированного текстолита, на которой вырезаны пятачки. Рисунок платы показан на рис.4.

В качестве микрофонного усилителя (МУ) можно использовать схему, описанную в [З]. Транзисторы передатчика КТ610А и КТ920В можно заменить соответственно на КТ913А и КТ925В (КТ934В).

Катушки L1, L3 и L4 намотаны проводом ПЭВ (ПЭЛ, CuAg) — 0,5 мм с шагом 1 мм на каркасах диаметром 5,5.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности ..6,5 мм с подстроечником из ВЧ-феррита; L1 — 5,5 витка, L3 — 2,5 витка, L4 — 4,5 витка. Дроссель L2 намотан на подстроечнике из феррита от катушки диаметром 3 мм и длиной 10…15 мм и содержит 25…30 витков провода ПЭВ-2 0,1 мм…0,2 мм. L5, L6, L7, L8 — такие же, как в [2].

Катушки L1, L3, L4, L6 установлены вертикально, L2, L5, L7, L8 — горизонтально.

Настройка. В первую очередь нужно настроить ВЧ-генератор. Для этого отсоединяем С5 от базы VT2 и подключаем вход осциллографа к правому по схеме выводу конденсатора С5. Подаем питание 12,6 В на схему. Затем, вращая под-строечник L1, добиваемся устройчивой работы генератора и максимальной амплитуды сигнала на выходе. По окончании настройки ВЧ-генератора переходим к настройке предварительного каскада усиления на КТ610А. Для этого восстанавливаем соединение С5 — R7 — база VT2 и отсоединяем С11 от катушки L5 Подсоединяем к С11 эквивалент антенны, т.е. резистор сопротивлением 50 Ом (47…51 Ом) и мощностью не менее 1 Вт, который должен быть безындукционным. Подаем питание на схему и контролируем амплитуду сигнала на нагрузке с помощью осциллографа. Затем, вращая подстроечники L3 и L4, добиваемся максимальной амплитуды сигнала на нагрузке. В авторском варианте максимальная амплитуда сигнала наблюдалась при почти полностью «закрученном» сердечнике L3 и почти полностью «выкрученном» сердечнике L4. Генератор хорошо работал при почти полностью «открученном» сердечнике L1. Амплитуда сигнала на нагрузке должна быть около 5…8 В (чем больше, тем лучше).

После настройки предоконечного каскада переходим к настройке выходного. Для этого восстанавливаем все соединения, подключаем к выходу передатчика эквивалент антенны мощностью не менее 10 Вт с импедансом 50 Ом. Подаем питание, и контролируем амплитуду сигнала на нагрузке — она должна быть не менее 18…22 В, что соответствует 6,5…9,5 Вт. Корректировку амплитуды сигнала производим с помощью катушек L5, L7, L8 и конденсатора С12, изменяя его емкость в небольших пределах до получения желаемого результата (подробнее об этом написано в [2]).Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Транзисторы VT2 и VT3 во время настройки и эксплуатации необходимо установить на радиатор, желательно большой.

Этим настройка передатчика заканчивается. В заключение остается испытать передатчик совместно с приемником, проверив этим качество модуляции, дальность действия и т.д.

Литература

1. Дубяго Р. и др. Радиостанция «Гродно-Р» — нет проблем. — Радиолюбитель, 1994, N6. С.55.

2. Г.Иванов. Усилитель мощности для СВ. — Радиолюбитель, 1996, N9, С.35.

3. В.Демьянов. Передатчик радиостанции для личной радиосвязи. — Радиолюбитель, 1997.N8.C.38.

С.СЫЧ,225876, Брестская обл., Кобринский р-н, п.Ореховский, ул.Ленина, 17-1.

(РЛ 2-99)

6. Выходные каскады усилителя (ВКУ).

6. Выходные каскады усилителя
(ВКУ).

6.1. Основные особенности
и качественные показатели ВКУ.

Назначение ВКУ – обеспечить при заданном
сопротивление нагрузки требуемый уровень сигнала. Если нагрузка активная,
то ВКУ должен обеспечить необходимую мощность сигнала:

Если же нагрузка реактивная, например,
СН, то необходимое выходное UВЫХ. Требуемый уровень
выходного сигнала должен обеспечиваться при допустимых линейных и нелинейных
искажениях, а также при возможности меньшем потреблением энергии источника
питания. Для получается максимальной отдаваемой мощности УЭ должен работать
в оптимальных условиях и иметь оптимальное сопротивления нагрузки:

;

Поскольку ВКУ работает при больших уровнях
сигнала, то он создаёт основные нелинейные искажения усилителя, т.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности е. ВКУ
работает в режиме “больших сигналов”.

ВКУ потребляет основную мощность источника
питания, и экономичность является одной из основных характеристик:

где P0 = EП·i0 – потребляемая
мощность. КПД можно представить и в другом виде:

(6.1)

i0 = ICP – среднее значение тока; в режиме
класса А равное току в РТ.

– коэффициент
использования усилительного элемента по току;

– коэффициент
использования усилительного элемента по напряжению;

– коэффициент
использования источника питания.

Уравнение (6.1) показывает, что КПД зависит от коэффициентов
использования усилительного элемента и его режима работы.

6.2. Режимы работы
усилительного элемента в выходных каскадах усиления.

УЭ в ВКУ работают в режиме класса “А” или
“В”. Для режима класса “А” РТ выбирается на середине линейного участка
УЭ. Этот режим чаще используются в предварительных каскадах усиления и
при жестких требованиях к нелинейным искажениям и в ВКУ, в частности усилителях
МСП.

для этого режима:

и КПД равен:

Практически ηВКУ.А
≈ 30%, причем величины ψА,
ξА и ηВКУ.А
зависят от уровня сигнала.

Режим класса “В” характеризуется более
сложной схемой, т.к. используется не менее двух УЭ; УЭ работают поочерёдно,
а РТ выбирается на оси управляющих напряжений. Этот режим характеризуется
также высоким КПД до 78,5% и большими нелинейными искажениями, по сравнению
с режимом класса “А”.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

6.3. Однотактная трансформаторная
схема на биполярном транзисторе.

Данная схема применяется обычно в ВКУ групповых
усилителей и работают в режиме класса “А”. В выходной цепи включается
трансформатор. Он служит элементом связи выхода усилителя с нагрузкой,
рис. 6.1:

Рис. 6.1. ВКУ на биполярном транзисторе.

Заметим, что трансформатор используется
как элемент связи и на входе групповых усилителей. Трансформаторная схема
ВКУ имеет два основных преимущества:

    • Позволяет заданное сопротивление нагрузки преобразовать
      к оптимальному значению УЭ;
    • Позволяет повысить КПД ВКУ, т.к. малые потери в выходной
      цепи; для схемы, приведенной на рис. 6.1

UK0 = EП – iK0·RH=
≈ EП – iK0·RЭ.

Здесь RH= = RЭ + r1
≈ RЭ, т.к. r1 << RЭ.
RH= – сопротивление нагрузки по постоянному току; r1
– активное сопротивление первичной обмотки трансформатора.

К недостаткам трансформаторного каскада
относится:

  • Большие размеры, масса и стоимость;
  • Сравнительно узкая полоса рабочих частот;
  • Невозможность выполнения усилителя по интегральной технологии.

При использование БТ коэффициент использования ξ
= ψ и согласование обеспечивается при:

Поскольку входное сопротивление трансформатора равно:

то ;

откуда nОПТ равно: ;

Выбор транзистора для ВКУ производится по частоте fh31Э
≥ 3·fВ и допустимой мощности рассеивания на коллекторной
переходе:

Для усилителей МСП обычно ξ
= ψ = 0,5 ÷ 0,7.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Это позволяет получить малые нелинейные
искажения (большое затухание нелинейности).

Эквивалентная схема трансформатора для широкой полосы частот
имеет следующий вид:

Эта схема учитывает влияние всех реактивных элементов.

Здесь обозначено:

С′ТР = СТР·n2
эквивалентная емкость трансформатора;

– пересчитанное
к первичной обмотке сопротивление нагрузки;

L1 – индуктивность холостого хода;

LS1 и LS2 – индуктивность рассеивания
первичной и вторичной обмоток;

r1 и r2 – активные сопротивления
первичной и вторичной обмоток;

; ; rC
– сопротивление потери стали сердечника трансформатора.

У малогабаритных трансформаторов СТР
= (15÷40) пФ, средних размеров (40÷150)
пФ.

В зависимости от области частот проявляется
влияние тех или иных элементов схемы. Для области НЧ LS1, L′S2
и C′TP не влияют и можно исключить из эквивалентной схемы.
В области НЧ влияет индуктивность холостого хода L1. В области
ВЧ влияет LS1, L′S2 и C′TP;
при этом индуктивность холостого хода L1 не влияет на частотные
искажения.

6.4. Построение выходных
динамических характеристик.

6.4.1. Динамическая
(нагрузочная) характеристика по постоянному току.

Нагрузочная характеристика по постоянному
току определяется уравнением цепи, по которой проходит постоянная составляющая
выходного тока. Она необходима для расчета элементов, обеспечивающих режим
работы усилительного элемента:

RH= – сумма резисторов в выходной цепи.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Для
построения нагрузочной прямой по постоянному току используют систему уравнений:

В рабочей точке iВЫХ =
i0, UВЫХ = U0. Система уравнений (*)
решается графически. На семействе выходных характеристик строим уравнения
прямой по двум точкам, рис. 6.2.:

1) iВЫХ1 = 0,
тогда UВЫХ1 = ЕП; .

2) UВЫХ2 = 0, тогда ;

Рис. 6.2. Выходная динамическая характеристика.

Положение РТ на нагрузочной прямой определяется напряжением
смещения (током смещения).

В практических расчетах для выбранной РТ выбирают либо
ЕП:

ЕП = U0 + i0∙RH=

Либо рассчитывают :

;

например, в резистивных предварительных каскадах усиления с
эмиттерной стабилизацией:

RH= = RЭ + RK;

В трансформаторных ВКУ:

RH= =RЭ + r1
≈ RЭ;

Т.к. r1 очень небольшое.

6.4.2. Динамическая
характеристика по переменному току.

Динамическая характеристика по переменному току связывает
мгновенные значения тока и напряжения при усилении сигнала

Уравнение нагрузочной прямой по переменному току можно записать:

UВЫХ – U0 = – (iВЫХ
i0)∙RH~.

Строится нагрузочная прямая по двум точкам:

1) iВЫХ3 = 0, тогда UВЫХ3
= U0 + i0∙RH~

2) Положение рабочей точки.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Угол наклона нагрузочной примой равен:

Чем больше величина RH~, тем
положе идёт нагрузочная прямая. Следует иметь ввиду, что в резистивных
каскадах динамическая характеристика всегда круче, чем нагрузочная прямая
по постоянному току, т.к.

RH= = RK + RЭ.

Всегда больше .

Для трансформаторных каскадах положение динамической характеристики
зависит от:

Динамическая характеристика позволяет
произвести расчет усилительного каскада по переменному току (определить
уровень входного и выходного каскадов, отдаваемую УЭ мощность, КПД и др).

Отдаваемая УЭ мощность равна:

Используя нагрузочную прямую
по переменному току можно определить коэффициент нелинейных искажений.
Для этого строится сквозная динамическая характеристика [1].

выходной каскад усилителя класса D фирмы Philips

TDA8925 — двухканальный выходной каскад усилителя мощности звуковой частоты фирмы Philips

Особенности:

  • Рабочее напряжение питания: от +7.5 V до +30 V
  • Высокая выходная мощность
  • Включение нагрузки — стереофонический несимметричный выход
  • Низкий уровень шума и искажений
  • Наличие диагностического вывода
  • Защита от статического электричества
  • КПД более 94 %
  • Не требует применения радиатора

Область применения:

  • Телевизоры
  • Музыкальные центры
  • Мультимедийные системы
  • Прочая аудиоаппаратура

Описание: Микросхема TDA8925 представляет собой выходной каскад усилителя мощности звуковой частоты класса D производства фирмы Philips Semiconductors.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Выходная мощность при нагрузке 8 Ом составляет от 2х15 Вт. Ключевой режим работы силового каскада позволяет работать с КПД более 94%, при этом не требуется наличие радиатора. Микросхема TDA8925 питается от двухполярного источника с напряжением от ±7,5 до ±30V и имеет потребляемый ток около 25 mA.

Микросхема имеет в наличии диагностический вывод, напряжение низкого уровня на котором сигнализирует либо перегреве выходного каскада либо о коротком замыкании в цепи нагрузки.

Имеется защита выводов от статического электричества. Микросхема TDA8925 выполнена в 17-выводном корпусе RDBS17P или DBS17P (последний отличается длинной ножек) для обычного печатного монтажа. Обозначаются следующим образом, в корпусе RDBS17P наименование TDA8925ST, в корпусе DBS17P наименование TDA8925J







































Назначение выводов TDA8925
Обозн.ВыводОписание
SW11Цифровой вход. Канал 1
REL12Цифровой выход. Канал 1
DIAG3Диагностический выход
EN14Разрешающий сигнал. Канал 1
VDD15Напряжение питания. Канал 1
BOOT16Загрузочный конденсатор. Канал 1
OUT17Выход. Канал 1
VSS18Общая шина. Канал 1
STAB9Выход внутреннего стабилизатора
VSS210Общая шина. Канал 2
OUT211Выход. Канал 2
BOOT212Загрузочный конденсатор.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Канал 2
VDD213Напряжение питания. Канал 2
EN214Разрешающий сигнал. Канал 2
POWERUP15Вход переключения микросхемы
REL216Цифровой выход. Канал 2
SW217Цифровой вход. Канал 2

Описание выводов: На цифровых выходах REL1 и REL2 сигнал изменяется синхронно с задержкой с сигналом на входе SW1 и SW2 соответственно. Диагностический выход имеет открытый сток. Низкий уровень — активный, срабатывает по превышению температуры 150°С и тока — 3 А. Защита от короткого замыкания в нагрузке реализуется следующим образом. При росте потребляемого микросхемой тока и достижении значения 3 А, срабатывает внутренний детектор, на выводе &quote;DIAG&quote; формируется низкий потенциал, который можно использовать для управления входом включения микросхемы — &quote;POWERUP&quote; В рабочем режиме на этом выводе должен быть уровень не менее VCC+5 В.
















Предельно допустимые параметры и температурные характеристики
ОбозначениеПараметрЗначениеЕдиница измерения
Vcc (max)Максимальное рабочее напряжение30B
Iout (peak)Максимальный выходной ток3,5А
TopТемпература окружающей среды-40 + 85°C
TstrТемпература хранения-55 +150°C















































































































Электрические характеристики при Vp=+15V, Ta=25°C
ПараметрОбозн.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности УсловияМин.Тип.Макс.Ед. изм.
Питание
Напряжение питанияVp+7.5+15+30V
Ток покояIQ(tot)Без нагрузки2545mA
С нагрузкой510
Внутренний стабилизатор (STAB)
Выходное напряжение стабилизатораVO(STAB)Относительно VSS11.71314.3V
Импульсные входы (SW1 и SW2)
Высокий уровеньVIHОтносительно VSS1015V
Низкий уровеньVIL02
Входы контроля (REL1 и REL2)
Высокий уровеньVIHОтносительно VSS1015V
Низкий уровеньVIL02
Диагностический выход (DIAG, открытый сток)
Низкий уровеньVIL01V
Ток утечкиILO50mkA
Входы разрешения (EN1 и EN2)
Высокий уровеньVIHОтносительно VSS1015V
Низкий уровеньVIL02
Напряжение гистерезисаVEN(hys)4V
Входной токII(EN)300mkA
Вход включения микросхемы (POWERUP)
Операционное напряжениеVPOWERUPОтносительно VSS512V
Входной токII(POWERUP)VPOWERUP=12V100170mkA
Температурная защита
Температура срабатыванияTDIAGVDIAG=VDIAG(LOW)150oC
ГистерезисTHYSVDIAG=VDIAG(LOW)20oC
Токовая защита
Уровень тока защитыIO(ocpl)3.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности 5A

Электрические характеристики микросхемы TDA8925 по переменному току: При условиях VP = +15 V; Tamb = 25 °C.

Номинальная выходная мощность усилителя при сопротивлении нагрузки RL = 8 Ом составляет 12 ватт при уровне гармонических искажений (THD = 0.5 %) и 15 ватт при уровне гармонических искажений (THD = 10 %). При сопротивлении нагрузки RL = 6 Ом номинальная выходная мощность усилителя составит 16 ватт при уровне гармонических искажений (THD = 0.5 %) и 20 ватт при уровне гармонических искажений (THD = 10 %).

Общий номинальный уровень гармонических искажений при выходной мощности 1 ватт составляет 0.05% на частоте fi = 1 кГц и 0.2 % на частоте fi = 10 кГц. КПД усилителя при выходной мощности Po = 2 х 15 Вт и частоте fi = 1 кГц составляет 94%. Рабочий диапазон частот при типовом включении микросхемы имеет диапазон от 22 Hz до 20 kHz.

Тестовая схема включения TDA8925



Типовая схема включения TDA8925

На рисунке выше представлена типовая схема включения TDA8925 в усилителе мощности класса D со стереофоническим нессиметричным выходом. При сборке усилителя надо учитывать, что корпус микросхемы внутрене соединен с напряжением питания VSS.

Ниже приведены рисунок печатной платы, рисунок с раположением SMD компонентов со стороны проводников и рисунок с расположением обычных деталей с внешней стороны платы.

Расположение SMD компонентов со стороны проводников

Печатная плата со стороны проводников

Расположение элементов с внешней стороны PCB

Усилители: Выходной каскад

Во многих усилителях мощности схема операционного усилителя состоит из дискретных компонентов, специально разработанных для более высоких напряжений на шине. Выходные транзисторы добавлены для обеспечения дополнительного тока для управления динамиком.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности У больших выходных транзисторов есть только небольшое усиление по току HFE, поэтому транзисторы драйвера размещаются перед выходными транзисторами, чтобы увеличить общий коэффициент усиления по току примерно до 200. Усилители, использующие силовые полевые МОП-транзисторы, не требуют транзисторов драйвера.Строка смещения теперь может быть помещена в схему драйвера класса А.

Выходные транзисторы можно расположить тремя различными способами. Это описание является основным обзором. Детали электронной конструкции, включая печатные платы для построения усилителей мощности, доступны на
sound.whsites.net

Первыми транзисторами были германиевые, которые хорошо подходили для маломощных транзисторных радиоприемников в 1960-х и 70-х годах. Но германиевые транзисторы были нестабильны и ненадежны. Позднее были изобретены надежные кремниевые транзисторы.Усилители большой мощности можно было построить только на кремниевых транзисторах.

На рисунке ниже показаны параллельные выходные транзисторы. В некоторых больших усилителях мощности используется много параллельных выходных транзисторов. Резисторы с большой проволочной обмоткой 1 / 2Ω (R47) размещены последовательно с эмиттерами. Эти эмиттерные резисторы вынуждают выходные транзисторы равномерно распределять ток и, следовательно, одинаково рассеивают тепло. Поскольку на эмиттерных резисторах теряется небольшая мощность, в некоторых конструкциях усилителей используется 1 / 4Ω (R22).

Дарлингтонский дополнительный — это основной порядок обучения выходного каскада усилителя. Все выходные транзисторы выполнены в виде эмиттерных повторителей. Коллекторы подключаются непосредственно к рельсам. Излучатель следует за сигналом на базе в пределах 650 мВ. Выходные транзисторы не увеличивают размер аудиосигнала. Выходные транзисторы могут только добавлять ток.

Квазикомплементарный используется в большинстве усилителей. Первые большие кремниевые транзисторы (2N3055) позволяли усилителям мощности достигать 50 Вт, но были доступны только как NPN, а не как PNP.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Когда стали доступны силовые транзисторы PNP (2N2955), они стали вдвое дороже. Выходные транзисторы на шине -V, похоже, не подключены как эмиттерные повторители. Однако транзистор драйвера PNP управляет выходными транзисторами вместе как единый составной большой эмиттерный повторитель с высоким коэффициентом усиления по току HFE.

Составные комплементарные выходные транзисторы NPN и PNP, разработанные для звуковых усилителей, сейчас доступны от многих производителей. Управляющие транзисторы NPN и PNP совместно управляют выходными транзисторами NPN и PNP как составные одиночные большие эмиттерные повторители с высоким коэффициентом усиления по току HFE.Сложная комплементарная компоновка имеет два преимущества по сравнению с компоновками Дарлингтона и квази-комплементарными. Компонентный комплементар имеет превосходную стабильность смещения в покое, а пик аудиосигнала может приближаться к шинам + — V, поэтому мощность немного больше.

Отрицательная обратная связь должна быть снята с выхода усилителя. Усилители мощности имеют коэффициент усиления сигнала примерно от 20 до 40 (регулируется R1 R2). Но дополнительный драйвер и выходные транзисторы теперь содержатся в контуре отрицательной обратной связи, и это приводит к нестабильности всех усилителей мощности.

Силовой МОП-транзистор

MOS-FET Металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы представляют собой разновидность биполярных транзисторов и используются в некоторых усилителях. Транзистор функционирует за счет наличия небольшого количества тока между Base_Emitter, чтобы обеспечить больший ток между Collector_Emitter. Для полевых транзисторов требуется только статический электрический заряд в виде напряжения (от 3 до 12 В) на затворе, чтобы позволить току течь между Drain_Source.

MOS-FET

можно легко контролировать для включения и выключения на высокой скорости (мегагерц), и они в основном используются для импульсных источников питания в компьютерах и т. Д.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности И называются вертикальными MOS-FET.MOS-FET с боковой мощностью были разработаны для усилителей звука в 1990-х годах. Основным недостатком полевых транзисторов является то, что они обеспечивают меньшую мощность, чем биполярный транзисторный усилитель, использующий то же напряжение питания. Они дороги, сложны в производстве, и их поставляют всего несколько компаний. Производители усилителей реже используют силовые МОП-транзисторы.

На рисунке выше показана разница между транзисторами и полевыми транзисторами, использующими одно и то же напряжение + — 70 В.

(1) На пике синуса сопротивление транзистора уменьшается с температурой.
На пике синусоиды сопротивление полевого МОП-транзистора увеличивается с температурой.

(2) На пике синусоиды транзисторный эмиттер следует за базой в пределах 0,65 В.

На пике синусоиды источник на полевом транзисторе следует за затвором примерно на 12 В

Источник (выход) будет на 12 В меньше, чем у ворот. С технической точки зрения указанный МОП-транзистор имеет номинальное напряжение Vds (напряжение насыщения, сток в источник) 12 В при полном токе, которое вычитается из значения постоянного тока напряжения питания.В приведенном выше примере усилитель, использующий силовые МОП-транзисторы, будет выдавать на 60 Вт меньше мощности, чем тот же усилитель на транзисторах.

Чтобы решить проблему потерь 12 В, необходимо, чтобы затвор управлялся на 12 В выше напряжения питания шины 70 В на пике синусоидальной волны. Для этого схема драйвера должна быть запитана от отдельного источника питания более высокой шины (пример 90 В), чтобы входной сигнал достиг, по крайней мере, 12 В выше источника питания шины 70 В. Разница в 6 В между пиком синусоидальной волны и питанием шины, показанная на рисунке выше, может быть уменьшена до более низкого напряжения, обеспечивающего большую мощность.Большинство усилителей, использующих силовые МОП-транзисторы, не имеют этой дополнительной схемы.

wikipedia.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности org / MOS-FET

Существуют паранормальные представления о том, что полевые транзисторы похожи на клапаны, но каковы факты? Единственное сходство с полевыми транзисторами и клапанами заключается в том, что входная сетка клапана и затвор полевого транзистора не требуют тока (в амперах) для работы. Вне этого одноточечные клапаны и полевые транзисторы не имеют никакого сходства. Без предварительной информации невозможно услышать или научно проверить, являются ли устройства вывода в усилителе транзисторами или полевыми МОП транзисторами.Приз в размере 1000000 долларов, предложенный
Образовательный фонд Джеймса Рэнди
Для любого, кто предоставляет доказательства паранормальных явлений, следует также включить любого аудиофила, который может доказать двойным слепым методом (сравнение A B), чтобы услышать разницу между транзисторами и полевыми транзисторами.

RMS мощность и сжатие музыки

Из предыдущего описания количества тепла, выделяемого транзисторами в радиатор, возникает вопрос — как возможно, чтобы большинство усилителей не вышли из строя из-за перегрева?

Music поддерживает динамический диапазон 60 дБ (1000000: 1).Переходные процессы в музыке очень малы по энергии, но примерно на 20 дБ выше музыкального уровня RMS. Средняя RMS-мощность полностью динамической музыки не может превышать -20 дБ полной мощности усилителя без переходных процессов, ограничивающих питание шины. 20 дБ составляет 100: 1, поэтому 100-ваттный усилитель не должен работать с музыкальным уровнем выше 1 Вт RMS (примерно в течение 1 минуты), чтобы избежать переходных процессов, приводящих к ограничению шины. Усилитель на 100 Вт может использоваться только при мощности 1 Вт при полностью динамической музыке.По этой причине усилители мощностью менее 60 Вт не должны считаться аудиофильскими, но, к сожалению, многие из них таковыми являются.

Современная тенденция цифровой записи заключается в динамическом сжатии музыки в попытке удалить весь динамический диапазон, который включает переходные процессы.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Динамическое сжатие позволяет воспроизводить музыку с большей мощностью без временного ограничения. Однако чрезмерное динамическое сжатие вызывает крайние интермодуляционные искажения. Голоса и инструменты сдавлены и искажены, что делает артикуляцию голосов и инструментов настолько далекой от естественного звучания, что ее часто трудно распознать.Самая большая проблема такого безответственного поведения при записи в поп-музыке, телепрограммах и фильмах состоит в том, что они затрудняют понимание произносимых слов или произносимых диалогов. Интермодуляционные искажения, в том числе устранение артикуляции, вызванной динамическим сжатием музыки, настолько велики (искажение около 30%), что аудиофилы и профессиональные установщики звука, притворяющиеся обеспокоенными неслышными различиями синхронизации времени компонентов драйвера громкоговорителей на перегородке, являются заблуждением. мягко говоря.

Кроме того, динамически сжатая музыка уже настолько искажена динамическим сжатием в процессе записи, что ее можно привести к отсечению шины питания, не заметив его на слух, по сравнению с искажением, создаваемым динамическим сжатием. Максимальный уровень, на котором усилитель может управляться с динамически сжатой музыкой до того, как добавочные искажения, вызванные ограничением питания шины, станут нежелательными, составляет 1/3 эквивалентной энергии синусоидальной волны на полной мощности.Что еще хуже, на большинстве живых концертов музыка подвергается дальнейшему сжатию, поэтому средняя RMS-мощность может быть близка к 1/2 полной мощности от мощности усилителя. В этом состоянии многие профессиональные усилители высокой мощности отключаются из-за перегрева.

Преимущество мостового усилителя

Несимметричный — это 1 усилитель, управляющий динамиком. Односторонний — это наиболее часто используемое приложение. Однако динамик можно подключить между 2 усилителями. Перемычка динамика между двумя усилителями — одна из наименее понятных концепций управления усилителями.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Перемычка 1 динамика между 2 усилителями обычно используется в звуковых системах для транспортных средств, где напряжение питания ограничено аккумулятором 12 В.

От источника постоянного тока 12 В 4 В RMS — это максимум, который может быть достигнут от несимметричного усилителя.

4V x 4V / 8R = 2 Вт. Причина, по которой динамики с сопротивлением 8 Ом не используются в автомобилях.

4V x 4V / 4R = 4 Вт. Причина, по которой в автомобилях используются динамики с сопротивлением 4 Ом.

Перемычка динамика между 2 усилителями и управление одним усилителем в противофазе 4 В + 4 В = 8 В RMS.
8V x 8V / 4R = 16 Вт. Поэтому многие автомобильные звуковые системы используют мостовые усилители для питания динамиков.

Распространено мнение, что при соединении двух усилителей в 4 раза больше мощности по сравнению с несимметричным соединением. Отчасти это правда, но ничего не бывает даром. На рисунке выше показаны два усилителя мощностью 100 Вт с питанием от шины + — 30 В. Среднеквадратичное значение 20 В является максимальным при питании от шины + — 30 В.

20 В RMS на динамик 8 Ом составляет 50 Вт.
20 В RMS на динамик 4 Ом составляет 100 Вт.

Перемычка двух усилителей 20 В + 20 В = 40 В RMS.

40 В x 40 В / 8R = 200 Вт.

При более внимательном рассмотрении можно увидеть, что в 4 раза больше мощности достигается за счет соединения двух усилителей, передающих 40 В RMS на динамик 8 Ом (200 Вт), если мы сравниваем его с несимметричным усилителем, подающим 20 В RMS на тот же динамик 8 Ом (50 Ватт). Однако при сравнении мостового усилителя, подающего 40 В RMS на динамик 8 Ом (200 Вт), с несимметричным усилителем, передающего 20 В RMS на динамик 4 Ом (100 Вт), мост кажется только вдвое мощнее.

Преимущество моста в том, что он обеспечивает ту же мощность, что и несимметричный усилитель, только с половиной напряжения шины. (40 В RMS на 8R = 200 Вт) 40 В RMS от несимметричного усилителя требует шин + — 60 В, тогда как 40 В RMS от мостовых усилителей требует только + — 30 В.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности В мостовых усилителях динамик получает питание от обоих источников питания + — V одновременно, а не чередуется между шинами питания, как в случае с несимметричным усилителем. Таким образом, мостовые усилители позволяют более эффективно использовать рельсы.Также максимальное напряжение на транзисторах вдвое меньше по сравнению с несимметричным усилителем. Мостик — самый эффективный способ управлять динамиком. Единственный минус — более высокая стоимость.

Управление мостом Перемычка динамика между двумя усилителями является наиболее эффективным способом питания динамика. Питание подается от шин + и — V одновременно, что позволяет вдвое увеличить напряжение на динамике по сравнению с использованием одного усилителя. Единственный минус — это стоимость.

Двойной операционный усилитель часто используется для создания сбалансированного сигнала. Первый операционный усилитель действует как буфер с единичным усилением. Выходной сигнал буфера отправляется в инвертирующий буфер, чтобы перевернуть сигнал на 180 градусов. Затем на усилители мощности отправляется идеально сбалансированный сигнал.

Существует также альтернативный метод, который не требует двойного операционного усилителя для создания сбалансированного сигнала, который будет отправлен на усилители. Выходной сигнал первого усилителя подается на инвертирующий вход второго усилителя через резистор того же значения, что и R1.Второй усилитель мощности теперь действует как инвертирующий ведомый. Это простейший способ соединить 2 усилителя мостом, поскольку для этого требуется только добавление одного резистора R1. Единственным недостатком является то, что любые искажения в первом усилителе передаются на второй усилитель, что приводит к удвоению искажений.

sound.whsites.net/ amp design Продвинутая основная литература

sound.whsites.net amp звук более продвинутое основное чтение

Класс G Класс H

Разработчики усилителей предприняли множество попыток снизить на 30–50% тепловыделение выходных транзисторов.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Поддерживая питание шины близко к пику синусоидальной волны, рассеивание тепла через транзисторы сводится к минимуму. Эти конструкции требуют большей сложности схемы.

Class G имеет 4 фиксированных рельса. 2 шины питания + V и 2 шины питания -V. На каждую шину питания + -V установлено по 2 последовательно соединенных транзистора. На рисунке выше показан только источник питания + V. То же самое и с питанием -V рейки. На низком уровне мощность снимается с шины нижнего напряжения 1-м транзистором.По мере увеличения аудиосигнала второй транзистор, подключенный к шине более высокого напряжения, начинает проводить. Весь ток течет через 1-й транзистор к динамику.

Класс H дает результат, аналогичный классу G, и немного более эффективен. Шина + V и шина -V изменяют напряжение и увеличивают при необходимости. Класс H требует, чтобы схема предсказывала, когда вот-вот появится высокий переходный входной сигнал. Напряжение на шине должно увеличиваться перед звуковым сигналом, чтобы он не ограничивался.Поскольку это не всегда возможно, переходное искажение клиппирования все же происходит.

И класс G, и класс H иногда используются усилителями высокой мощности, которые, как ожидается, будут использоваться на малой мощности в течение большей части времени, тем самым сводя к минимуму потери тепла за счет возможности альтернативной работы с более высокой на более низкую шину. Напряжение. Класс G также используется для бытовых усилителей с небольшим радиатором.

sound.whsites.net amp-basics

sound.whsites.net amp-design

©
2008-2016 гг.
Ленард Аудио.Все права защищены во всем мире.

Ovation High Fidelity — Усилители мощности

Топология усилителя

Усилители Ovation High Fidelity используют исключительно полностью симметричную сбалансированную топологию режима тока * (CMT), в которой используется буферный входной каскад с единичным усилением, который управляет одиночным каскадом усилителя напряжения с высоким коэффициентом усиления, который, в свою очередь, подает сигнал на тройной эмиттерный повторитель с единичным усилением.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности выходной цепи (более подробно описано ниже).

На рисунке выше показан упрощенный усилитель CMT слева и VMT справа.В усилителях CMT внутри усилителя требуется только один каскад усиления по напряжению, в отличие от конкурирующих топологий, в которых используется как минимум 2, 3 или иногда больше. Буфер входного каскада и выходные каскады имеют единичное усиление и оптимизированы для низкого уровня искажений. Если одиночный, основной каскад усиления также оптимизирован для очень низкого искажения, у нас есть лучший из всех компромиссов.

Результатом являются усилители, которые применяют такой же низкий уровень обратной связи по критическим частотам звукового диапазона и обладают широкой полосой усиления контура, высокой скоростью нарастания напряжения и низким уровнем искажений.Усилитель мощностью 100 Вт модели 1701 имеет типичные уровни искажений менее 50 частей на миллион, в то время как усилитель модели 1721 мощностью 240 Вт, как правило, при измерении дает искажения менее 10 частей на миллион при более чем 200 Вт на 8 Ом (цифры для 1 кГц). ). Кроме того, эти показатели производительности сохраняются во всей полосе пропускания звука, обеспечивая точное воспроизведение оригинала даже на высоких частотах. Если вам интересно, вы можете прочитать краткое техническое описание усилителей с топологией напряжения и тока здесь
An Introduction to CFA Amplifiers for Audio

Выходные каскады Все наши выходные каскады используют тройку Locanthi T, также известную как EF3.Это обеспечивает единичный коэффициент усиления по напряжению, но при этом коэффициент усиления по току превышает 4 порядка. Это ключ к тому, чтобы исключить влияние нагрузки на единственный каскад основного усиления (как описано выше), которое могло бы привести к большим искажениям 2-й и 3-й гармоник. Транзисторы выходного каскада согласованы по усилению и Vbe с точностью до 10%, что обеспечивает точное тепловое слежение, термостабильность и улучшенные характеристики искажения.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Используемые устройства с высокой пропускной способностью (fT) обеспечивают исключительную возможность безопасной рабочей зоны (SOA) и очень высокую линейность усиления hFE и Ic, что в значительной степени способствует очень низким искажениям усилителей мощности Ovation High Fidelity.Результатом использования этих высокопроизводительных устройств и схемы выходного каскада EF3 является усилитель с высокой устойчивостью к нагрузке, демонстрирующий очень небольшое увеличение или отсутствие увеличения искажений при импедансе динамиков до 3 Ом, что соответствует показателю искажения 8 или 16 Ом.

Конструктивная особенность всех наших усилителей — исключительная способность передавать ток. Модель 1701, рассчитанная на 100 Вт RMS на канал, будет чисто выдавать> 20 А на нагрузку громкоговорителя, в то время как соответствующий показатель для 240 Вт модели 1721 составляет> 60 А.

На приведенном выше рисунке показан усилитель мощности 240 Вт RMS модели 1721, дающий импульс тока ~ 58 A в

*, также называемый «усилителем обратной связи по току» или CFA

Эта мощность, на наш взгляд, обеспечивает звуковую презентацию без утомления, позволяя усилителю безупречно согласовывать динамические требования музыки с импедансом динамической нагрузки громкоговорителя. Для достижения этих очень высоких уровней выходного тока все выходные каскады наших усилителей имеют очень большие размеры, что также позволяет им работать с нагрузками с большими фазовыми углами.Важно отметить, что этот выходной ток высокой мощности также является широкополосным, о чем свидетельствует быстрое время нарастания / спада выходного напряжения и тока на приведенном выше рисунке.

В наших усилителях токи в выходном каскаде и динамиках измеряются напрямую, и при превышении предварительно установленного порога (60 А для модели 1721 и 20 А для модели 1701) динамик мгновенно отключается с помощью твердотельного реле. Время срабатывания реле

Реакция системы отключения на потребность в токе, превышающем 62 Ампер.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Желтая кривая — это выходное напряжение при 20 В на деление, а синяя кривая — это выходной ток при 50 А на деление

.

На рисунке выше импульс тока доставляется в нагрузку, но прерывается примерно через 80 микросекунд. Поскольку нагрузка (~ 0,5 Ом + 0,1 Ом измерительный резистор с общей индуктивностью 2,3 мкГн) отключена твердотельным реле, индуктивный обратный ход вызывает скачок отрицательного выходного напряжения и является вполне нормальным поведением.

Характеристики источника питания критически важны для любого высокопроизводительного усилителя.В Ovation High Fidelity номинальная мощность трансформатора в ВА рассчитана как 5-кратная номинальная выходная мощность одного канала на 8 Ом. Модель 1701 оснащена блоком питания 500 Вт, позволяющим комфортно выдавать 180 Вт на канал при 4 Ом, в то время как пиковая выходная мощность одного канала приближается к 450 Вт (переходный процесс 50 миллисекунд). Конденсаторы большой емкости с рабочим напряжением, значительно превышающим максимально возможное напряжение питания, обеспечивают долгие годы надежной и безотказной работы.

На изображении выше силовой трансформатор на 1200 ВА, используемый в усилителе мощности модели 1721.Трансформатор весит 13 кг (29 фунтов).

Все наши тороидальные трансформаторы изготавливаются по индивидуальному заказу в Англии и имеют межобмоточный экран для минимизации проникновения сетевых шумов, в то время как полоса магнитного потока сводит к минимуму и без того очень слабое излучаемое магнитное поле. Важно отметить, что мы используем сердечники увеличенного размера, а плотность потока трансформатора примерно на 10-15% ниже нормальных коммерческих уровней. Это снижает уровень слышимого шума, возникающего из-за магнитного ограничения, и делает трансформатор более устойчивым к постоянному току в сети, который возникает, когда источник питания 50/60 Гц не симметричен относительно нейтрали — часто это результат бытовой техники, в которой используется сеть с однополупериодным выпрямлением, например фен например.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Защита усилителя и громкоговорителя Комплексная микропроцессорная система защиты непрерывно контролирует выход на предмет смещения постоянного тока, перегрузки по току на выходе (как уже описано ранее) и условий перегрева и при необходимости быстро отключает громкоговорители. Кроме того, когда к устройству подается питание, сетевой ток ограничивается на короткий период, чтобы предотвратить перенапряжение компонентов во время цикла включения питания, пока сердечник трансформатора намагничивается и накопительные конденсаторы заряжаются.Такой подход также гарантирует отсутствие нежелательных переходных помех от сети при включении. Во время циклов включения и выключения выходы громкоговорителей отключаются, чтобы предотвратить неприятные звуковые шумы и удары.

Твердотельное реле (SSR), используемое для подключения выхода усилителя к клеммам громкоговорителя, имеет время переключения, которое как минимум в 50 раз быстрее, чем у обычных электромеханических реле, используемых нашими конкурентами. Сопротивление включения также значительно ниже, чем у обычных реле при тысячах переключений при максимальной нагрузке (60 А для модели 1721 и 20 А для модели 1701).Это дорогостоящее решение, но оно превосходит по всем параметрам, и поэтому мы его используем.

Полностью алюминиевая конструкция. Важно отметить, что кроме силового трансформатора, в изделиях Ovation High Fidelity используется полностью алюминиевая конструкция шасси. Большинство креплений выполнены из цветных металлов, чтобы минимизировать искажения магнитной индукции, а вентиляционные отверстия на усилителях мощности выполнены из нержавеющей стали.

В поисках «Святого Грааля» выходных каскадов, оценка производительности выходных каскадов усилителя мощности для приложений High-End

Выходной каскад

Характеристики выходного каскада играют важную роль в общих характеристиках усилителя мощности звука и, вместе с выходным каскадом VAS, могут считаться основным источником искажений.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Рабочие характеристики выходного каскада сильно зависят от управляющего импеданса. Это означает, что мы должны учитывать реалистичный выходной импеданс каскада VAS. Это может создать некоторую путаницу и неуверенность в результатах, потому что мы должны учитывать особые условия вождения. И если эти условия изменятся, результаты могут отличаться. Некоторые этапы, которые лучше работают с источником с высоким импедансом, не обязательно являются победителями в условиях вождения с низким импедансом.

Чтобы решить эту проблему, я создал схему вождения, которая соответствует интересующим меня условиям вождения.Если вы рассматриваете другие условия вождения, схему можно легко изменить, чтобы отразить это.

Я хотел бы проанализировать 4 разных выходных каскада:

  1. Трехступенчатая конструкция, обычно используется в усилителях высокого класса
  2. Выходной каскад, предложенный Ником, www.s-audio.com, 4 каскада с использованием интеллектуальной модификации «алмазного буфера»
  3. Мой трехуровневый дизайн с суперпарой Baxandall
  4. Мой 4-х этапный дизайн с суперпарой Baxandall

Схемы представлены следующими изображениями.

3-х этапный дизайн, схема 1

4 ступени с интеллектуальной модификацией «алмазного буфера», схема 2

Трехступенчатый дизайн с суперпарой Баксандалла, схема 3

Четырехступенчатый дизайн с суперпарой Баксандалла, схема 4

Схематическое описание.

Предлагаемые выходные каскады относительно просты, и я не думаю, что они требуют подробного объяснения. Все 3 конструкции (схемы 2, 3 и 4) пытаются решить проблемы модуляции емкости коллектор-база и улучшить характеристики классического выходного каскада (схема 1) в условиях возбуждения с высоким импедансом путем добавления дополнительного или улучшенного буфера.Хотя в схеме 3 используется то же количество этапов, что и в схеме 1.

Процедуры тестирования для всех 4 выходных каскадов одинаковы и заслуживают дополнительных пояснений.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Схема привода симметрична и должна иметь очень высокий выходной импеданс. Каждая сторона драйвера загружена резистором 1 мегаом, зашунтированным на 10 пФ. Это более или менее соответствует выходной мощности моего VAS, но может сильно отличаться от условий вождения вашего усилителя. Например, обычно используемая компенсация Миллера (или любая другая компенсация, использующая обратную связь вокруг самого каскада VAS), вероятно, изменит импеданс возбуждения на более низкое и, конечно, зависящее от частоты значение.Некоторые выходные каскады могут иметь гораздо более низкий выходной импеданс даже без обратной связи вокруг них. Я настоятельно рекомендую настроить условия движения для вашего конкретного VAS, чтобы иметь значимое моделирование.

Сервоконтур интегратора используется для обеспечения квазистатических выходных условий, соответствующих желаемому смещению. Это позволяет тестировать цепи со смещением 0 В постоянного тока или оценивать влияние смещения постоянного тока. Например, это смещение используется для оценки модуляции Ccb при выполнении анализа переменного тока.

Комментарии

(PDF) О конструкции и эффективности выходных каскадов звуковых усилителей мощности классов A, B, AB, G и H

ДОКУМЕНТЫ

ВВЕДЕНИЕ

С появлением электронных ламп в 1906 году музыка

могла передаваться впервые через радиочастоты —

частот в 1907 году. После 1915 года появились первые системы усиления

голоса и музыки для публики [1].Начиная с

, с тех пор потребность в получении все более и более мощного голоса

и систем воспроизведения музыки привела к исследованиям новых методов озвучивания

и концепции новых структур звуковых усилителей. Из-за нескольких типов корпусов [2], с учетом их низкого КПД [3] и большого требуемого уровня мощности

, параметр КПД, среди

других, является одним из основных требований к усилителю мощности.

Таким образом, были предложены различные классы операций.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Рабочие точки

и рабочие режимы характеризуют рабочие классы

в выходном каскаде усилителя мощности.

В этой статье рассматриваются классы A, B, AB, G и H, анализируются

и рассматриваются те же соображения, что и при работе

, с использованием как резистивных, так и реактивных нагрузок (последние

тер представляют собой обычные громкоговорители и ограждение

конструкции).В данном случае используются электромеханические акустические модели

[3]. В литературе встречаются другие классы операций (C, D, E, F, I и S) [4] — [7]. Целью данной статьи

является обеспечение анализа параметров выходного каскада

с учетом токов и напряжений выходного каскада

, а также его мощности и тепловых характеристик

в нескольких ситуациях и условиях операция. Все

этих параметров получены с учетом синусоидальных сигналов

для технологий BJT, IGBT и MOSFET.

До сих пор почти все исследования этих усиливающих структур

были ориентированы на отдельные классы операций

в определенных условиях. Чтобы получить более широкое представление о современном состоянии усилителей мощности звука,

позвольте нам дать краткий библиографический обзор этих структур.

Усилители класса A имеют меньшую эффективность; однако они

также имеют более низкий уровень гармонических искажений. Это

, которые обсуждаются только для сравнения [1], [5] —

[8].Как правило, большинство анализов разработано с учетом только резистивных нагрузок

[5] — [14]. Для реактивных нагрузок

анализ в основном ограничивается классом B (или классом

AB, учитывая низкий ток смещения) [15] — [18]. Это связано с тем, что этот класс усилителей представляет собой более простую математическую формулировку

. (В этом случае используются нагрузки с постоянной величиной импеданса

и переменной фазой.) В

в некоторых случаях также рассматриваются коммерческие модели акустических корпусов

[19] — [21].Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Классы G и H работают с

различных напряжений источника питания на каскаде усилителя мощности звука

. Они были описаны и проанализированы только для

двух стадий [9] — [12], [22], [23]. В литературе отсутствуют составы math-

ematical для классов G и H с более чем

двух стадий. Некоторые легкие намеки сделаны на

трех или четырех стадий [1], [9], [24]. Более того, все аналитические

ses выполнены для различных транзисторных технологий

(BJT или MOSFET), а конструкция

приближается к суперфинальным [24].

В условиях недостатка или недостаточности информации и

J. Audio Eng. Soc., Vol.50, No. 7/8, 2002 июль / август 547

О конструкции и эффективности выходных каскадов усилителей мощности звука классов A, B, AB, G и

H *

ROSALFONSO BORTONI, Ассоциированный член AES, SIDNEI NOCETI FILHO И RUI SEARA

Лаборатория схем и обработки сигналов, Департамент электротехники,

Федеральный университет Санта-Катарины, 88040-900 Флорианополис, Бразилия

Процедура анализа, проектирования и оценка выходных каскадов звукового усилителя мощности

, работающих в классах A, B, AB, G и H с реактивной нагрузкой.В исследовании рассматривается

установившегося синусоидального анализа для технологий BJT, IGBT и MOSFET. Электрические —

Используются механико-акустические модели

громкоговорителей и корпусов, параметры которых

получены с помощью модели Тиле – Смолла. Эквивалентная электротермическая модель для системы

транзистор – радиатор – окружающая среда, связанная с мгновенными и средними мощностями, составляет

, используемую для проектирования силового каскада. Было разработано программное обеспечение MATLAB, которое обеспечивает

значительную поддержку проектировщику на всех этапах, требуемых при проектировании выходных каскадов усилителя мощности звука

.

* Представлено на 110-м съезде Общества аудиотехники

, Амстердам, Нидерланды, 12–15 мая 2001 г .Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности ;

пересмотрено 14 мая 2002 г.

Усилитель класса A — SoundBridge

Что такое усилитель класса А?

Наиболее часто используемый тип конфигурации усилителя мощности — это усилитель класса А. Усилитель класса A — это простейшая форма усилителя мощности. Он использует один переключающий транзистор в стандартной конфигурации схемы с общим эмиттером, как было показано ранее, для создания инвертированного выхода.Транзистор всегда смещен в положение «ВКЛ», так что он проводит в течение одного полного цикла формы входного сигнала. Он производит минимальные искажения и максимальную амплитуду выходного сигнала. Это означает, что конфигурация усилителя класса A является идеальной рабочей моделью. Это связано с тем, что не может быть кроссовера или искажения при выключении выходного сигнала даже во время отрицательной половины цикла. Выходные каскады усилителя мощности класса A могут использовать один силовой транзистор или пары транзисторов, подключенных для разделения высокого тока нагрузки.

Входной сигнал

Усилитель

класса A использует 100% входного сигнала (угол проводимости Θ = 360 °). Активный элемент остается вести все время. Усиливающие устройства, работающие в классе А, работают во всем диапазоне входного цикла. Усилитель класса A отличается тем, что устройства выходного каскада смещены для работы класса A. Подкласс A2 иногда относится к каскадам класса A на электронных лампах, которые управляют сеткой слегка положительно на пиках сигнала для немного большей мощности, чем стандартный класс A (A1, где сетка всегда отрицательна).Однако это приводит к более сильному искажению сигнала.

Дизайн

Конструкции класса A могут быть проще, чем конструкции других классов. Конструкции класса -AB и -B требуют наличия двух подключенных устройств в цепи (двухтактный выход), каждое из которых обрабатывает половину сигнала. Напротив, класс A может использовать одно устройство (несимметричное).Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Усиливающий элемент смещен, поэтому устройство всегда проводит, ток коллектора (для транзисторов; ток стока для полевых транзисторов или ток анода / пластины для электронных ламп) близок к наиболее линейной части его кривой крутизны .

Поскольку устройство никогда не «выключается», нет времени «включения», нет проблем с хранением заряда. Как правило, лучше высокочастотные характеристики и стабильность контура обратной связи (и обычно меньше высших гармоник). Точка, в которой устройство приближается к «выключению», не соответствует «нулевому сигналу». Таким образом, проблема кроссоверных искажений, связанная с конструкциями классов AB и B, не существует. Это лучше всего подходит для радиоприемников с низким уровнем сигнала из-за низкого уровня искажений.

Недостатки

Усилители

класса А неэффективны.Максимальный теоретический КПД 25% достигается при использовании обычных конфигураций. Однако 50% — это максимум для трансформатора или конфигурации с индуктивной связью. В усилителе мощности это не только тратит впустую энергию и ограничивает работу с батареями. Но это увеличивает эксплуатационные расходы и требует более мощных устройств вывода. Неэффективность возникает из-за постоянного тока, который должен составлять примерно половину максимального выходного тока, и большая часть напряжения источника питания присутствует на выходном устройстве при низких уровнях сигнала.Если цепи класса A требуется высокая выходная мощность, источник питания и сопутствующее тепло становятся значительными. На каждый ватт, подаваемый на нагрузку, сам усилитель в лучшем случае использует дополнительный ватт. Для усилителей большой мощности это означает огромные и дорогие блоки питания и радиаторы.

Поскольку выходные устройства постоянно работают в полную силу (в отличие от усилителя класса A / B), у них не будет такого длительного срока службы, если только усилитель не будет специально разработан с учетом этого, что увеличивает стоимость обслуживания или проектирование усилителя.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности

Исходные тексты

https://en.wikipedia.org/wiki/Power_amplifier_classes?fbclid=IwAR1DdxZGKjcEA_jLe4gdRz6ABafG0CVecs2je-_97cdnRoIzXQZM3yMDM1w

Выходной каскад

Class-B с упреждением.

Выходной каскад класса B с упреждением.

Здесь представлены детали и принципиальная схема конструкции. Идея очень проста,
но, похоже, не был обнаружен ранее. Он был опубликован в Electronics World,
Апрель 1998 г., присвоено звание «Класс Б в новом классе».К сожалению, мне не удалось обнаружить ошибку в опубликованной ими схеме, в которой входы операционного усилителя OPA604 были перевернуты. Здесь это было исправлено.

Я впервые подумал об этой идее примерно в 1978 году, когда увидел схему сброса тока Quad 405. Я подумал, что вместо того, чтобы использовать каскад драйвера в качестве усилителя ошибки в схеме с прямой связью, почему бы вместо этого не использовать один из субусилителей выходного каскада. Первоначальные версии имели серьезные проблемы со стабильностью, поэтому я потерял интерес до 1997 года, когда попробовал версию, показанную здесь.Стабильность все еще не так хороша, как хотелось бы, и мои более поздние конструкции MJR6 и MJR7 с использованием МОП-транзисторов и обычной отрицательной обратной связи имеют как низкие искажения, так и более предсказуемую стабильность. Однако схема с прямой связью имеет особенность, заключающуюся в том, что при условии, что выходные субусилители абсолютно линейны, весь выходной каскад в принципе также может быть совершенно линейным, даже если один субусилитель отключается при некотором уровне выходного тока.

Создание этих субусилителей почти идеально линейными, однако включает в себя высокие уровни локальной обратной связи, и это до некоторой степени тратится впустую, поскольку линеаризует только каждый субусилитель, а не весь выходной каскад или любой из более ранних этапов усилителя, поэтому нам нужны входной каскад и каскады с низким уровнем искажений, а также точная настройка, чтобы обнулить искажения выходного каскада.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Именно здесь MJR7 имеет наибольшее преимущество, заключающееся в экстремальных уровнях глобальной обратной связи, линеаризующей весь усилитель. Было обнаружено, что при использовании выходного каскада с прямой связью возможны лишь скромные уровни глобальной обратной связи, и даже тогда стабильность была не идеальной.

Моя схема иногда указывалась как пример «непереключаемых» выходных каскадов, но это действительно упускает суть. Половина выходного каскада отключается на том же уровне, что и в обычном каскаде класса AB с тем же током покоя.Другая сторона в принципе может оставаться проводящей на всех уровнях сигнала, но в практических примерах в конечном итоге отключается при высоких амплитудах сигнала. Дело в том, что в области нормального кроссовера эффект переключения одной половины обнуляется на выходе за счет коррекции ошибок с прямой связью через другую половину. Таким образом, единственный неизбежный источник искажений не влияет на выход.

Я видел предыдущий дизайн, в котором половина оставалась в классе A, так что часть идеи не была чем-то новым.Я только что нашел эту схему 1968 года, и это микросхема Plessey SL403, которая также продавалась как Sinclair IC-10. Трассу можно найти на сайте Пола Кембла. Видно, что на базе TR13 есть только один вход для выходного каскада, и этот транзистор остается в классе A. Когда его ток падает ниже определенного уровня, он начинает управлять верхней половиной выходного каскада, и ток течет через TR12. За прошедшие годы у этого принципа было несколько вариаций, но в его форме класса B он обычно не очень линейный.

Теоретически операционные усилители, использованные в первых примерах, должны иметь бесконечное усиление без обратной связи.
в противном случае не будет точной инверсии напряжения ошибки, необходимой для
отмена. В практической схеме резисторы обратной связи операционного усилителя (обозначенные как 1 кОм) могут иметь допуск 1%.
и изменения в этом диапазоне могут иметь большее влияние на точную отмену
чем конечный коэффициент усиления ОУ.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Однако еще не все потеряно, единство может быть достигнуто.
даже с неточными резисторами и конечным усилением, все, что нам нужно, это добавить небольшой предустановленный потенциометр.
резисторы обратной связи для настройки точной инверсии.Падение высокочастотного усиления операционных усилителей может
быть более сложной проблемой, и мы могли бы также добавить подстроечный конденсатор
чтобы хотя бы частично компенсировать это, но в выходном каскаде дискретных транзисторов это может
быть ненужным, и улучшение по сравнению со стандартной схемой класса B
может иметь смысл без какой-либо корректировки, как показано в примере на этой странице.


Проблема с конструкцией усилителя класса B заключается в том, что мы начинаем с выхода
Этап состоит из двух половин, каждая с нелинейным откликом, которые мы затем объединяем
чтобы попытаться дать линейный ответ, т.е.е. так что график вывода
зависимость напряжения от входного напряжения представляет собой прямую линию.

Для получения линейного отклика нам нужны два нелинейных отклика.
которые в сумме дают прямую линию. Простое решение этой проблемы —
начать с одной половины выходного каскада с обычным нелинейным
ответ, а затем вычтите этот ответ из прямой, чтобы получить
ответ необходим для другой половины выходного каскада.

Чтобы добиться этого, мы можем начать с хорошо известной схемы, показанной ниже:

Рис.1

Эта схема дает выходной сигнал на своей нагрузке, равный разнице между ее
входы. Эта схема с добавлением силового транзистора затем
используется в качестве верхней половины схемы класса B, показанной ниже:

Рис. 2

Верхняя половина выходного каскада вычитает выходной сигнал другой половины,
V 3 , от входного напряжения V 1 , что дает напряжение
V 2 — V 0 равно V 1 — V 3 поперек
его выходной резистор.Фактически мы здесь вычитаем
нелинейный выход, В 3 нижней половины от неискаженного входа
сигнал, V 1 , чтобы получить требуемый отклик для верхней половины, такой
что когда мы складываем выходы двух половинок через выход 1 Ом
резисторов сумма и есть требуемая прямолинейная характеристика.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Обе половины
смещены на линейные части их характеристик в состоянии покоя
на V BIAS и т. д. отрицательные полупериоды, если нижняя половина
обеспечивает весь требуемый вывод без ошибок, тогда верхняя половина не будет
иметь какие-либо изменения в его выходе и будет продолжать работать при постоянном токе
и не быть отключенным, как в обычной цепи класса B.На положительном
полупериода нижняя половина в конечном итоге обрезается, а затем верхняя половина
обеспечивает полный выходной ток.

Эта схема представляет собой приложение «прямой связи».
исправление ошибки’. Верхняя половина исправляет ошибку нижней половины, а
всегда остается линейным. Нижняя половина требуется только для обеспечения
достаточный отрицательный выходной ток, чтобы предотвратить отключение верхней половины
попытка исправить ошибку. Вывод фактически не зависит от
V 3 , потому что верхняя половина инвертирует этот искаженный сигнал и добавляет его к
оригинал через резисторы 1 Ом для отмены.Единственная нелинейность
в цепи, следовательно, не влияет на выход через нагрузку. В
реальность конечно отмены точной не будет, но результат далек
лучше, чем обычные схемы класса B.


Резисторы на входе верхнего ОУ довольно неудобны, если мы
хотите использовать дискретный транзисторный выходной каскад. Такой этап может иметь
относительно низкий и нелинейный входной импеданс и падение напряжения на
эти резисторы могут вызвать серьезные ошибки.К счастью, есть
лучшая компоновка, которая позволяет избежать этой проблемы, показано ниже:

Фиг.3

Опять же, для наглядности схема показана с операционными усилителями. Как и до верхней половины
инвертирует результат нижней половины и добавляет его к оригиналу, чтобы получить
устранение нелинейности. Подтверждена работа этой схемы.
построив практический пример, который был использован для получения искажения
отслеживает дальше по этой странице.Если вместо этого мы сделаем верхнюю половину идентичной
нижнюю половину мы получаем более-менее обычную схему класса B, и это
что было сделано для получения следов искажения для «немодифицированного» класса-B
схема.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Полная схема будет показана позже.

Фиг.4

На этой диаграмме показано, как изменяются токи в двух половинах выходного каскада с
синусоидальный входной сигнал. Пиковый выходной ток составляет I P и
ток покоя I Q .


Первый практический пример.


Далее приводится принципиальная схема практической схемы, используемой для первоначального тестирования искажений.
Это простая версия с низким энергопотреблением, с максимальной средней выходной мощностью синусоидальной волны менее 20 Вт.
Для простоты используется входной каскад операционного усилителя. Схема не задумывалась как окончательный вариант, она просто демонстрирует эффективность метода прямой связи для уменьшения кроссоверных искажений.

Рис.5

Включен переключатель, который в одном положении, как показано на схеме, дает
улучшенная схема, в то время как в другом положении усилитель становится
довольно стандартная схема класса B. Тогда возможно прямое сравнение. Исходный
тесты на частоте 1 кГц оказались бесполезными, поскольку имеется достаточно отрицательных отзывов
уменьшить искажения ниже уровня шума испытательного оборудования, используемого для любых
ток покоя выше 10 мА, поэтому измерения были повторены при 20 кГц до
нарисуйте следы искажения, показанные ниже.Использовалась нагрузка 8 Ом, а
Входной тестовый синусоидальный сигнал 100 мВ 20 кГц. Синусоидальная гармоника 20 кГц
искажения конечно не будут слышны, но при сложной музыке
компоненты сигнала около 20 кГц могут еще больше вызвать интермодуляционные искажения.
вниз по частотному диапазону, который затем может быть слышен, поэтому высокая частота
линейность по-прежнему важна.

В оборудовании для измерения искажений используется метод обнуления сигнала, в котором
входной сигнал добавляется к ослабленной версии инвертированного выхода
сигнал для обнуления неискаженного сигнала, оставляя только искажения
видимый.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Это устраняет необходимость в тестовом сигнале с очень низким уровнем искажений, а также
позволяет избежать любого фазового искажения наблюдаемой формы сигнала искажения. Я раньше использовал то же самое
метод измерения компонентов искажения более чем на 140 дБ ниже уровня сигнала
уровень при использовании с анализатором волн с узкой полосой пропускания.
требует очень точной регулировки усиления и фазы для адекватного обнуления,
но результаты обычно стоят затраченных усилий.


Измерения искажений.


 Стандартная схема класса B. 

Это искажение на частоте 20 кГц стандартного усилителя класса B с выходным каскадом.
ток покоя установлен на 6 мА. Видны большие шипы кроссовера.

Это искажение при оптимальном токе покоя.
установка 10 мА. Шипы кроссовера еще можно увидеть. Даже небольшая вариация в
ток давал быстрое увеличение искажений. Тепловые эффекты делают это
трудно поддерживать ток точно на этом оптимальном значении.

Выше оптимального тока покоя искажение
снова увеличивается. Это искажение при 60 мА. Дальнейшее увеличение тока в конечном итоге устранит
тогда искажение и усилитель будут работать в классе A на этом уровне сигнала.

 Схема модифицированная. 

Модифицированная схема с упреждающей коррекцией ошибок дала этот замечательный результат для любых
ток покоя более 15 мА (максимум 120 мА использовался в
тесты).«Искажения» не были заметно отличаться от тестового сигнала 20 кГц.
выключен, и это в первую очередь шум усилителя и
испытательное оборудование.

Искажения, наблюдаемые для улучшенной схемы, были не лучше, чем у
стандартная схема при низком токе покоя, например 6мА, но так как ток
повышенные искажения падают до минимума при 10 мА для стандартной схемы, и
затем снова резко возрастает выше этого тока. Доработанная схема тоже падает
до низкого уровня в 10 мА, но большая разница в том, что увеличение тока
еще больше уменьшает искажение, так что оно быстро падает ниже
уровень шума и оставался низким при любом более высоком токе.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности Точная настройка
ток больше не нужен. Стандартную схему было сложно настроить на
точное минимальное искажение, и вскоре отклонение от оптимальной настройки
как усилитель прогрелся в работе. Модифицированная схема действительно имеет
худшая стабильность тока покоя, и если установить значение 80 мА в холодном состоянии, он дрейфовал
до 100 мА через несколько минут, даже с включенной термокомпенсацией
обычным образом с транзистором BC184L, приклеенным к 2SB648A.Умеренный
дрейф вверх в этом случае не проблема, потому что искажение остается
низкий. Для нагрузок с низким импедансом резисторы 1R в выходном каскаде могут быть уменьшены.
до 1/2 Ом или меньше, чтобы избежать чрезмерного снижения максимального выходного напряжения. Спокойный
текущая стабильность будет хуже, и потребуется более тщательная компенсация, но опять же
предельная точность не важна.

Все резисторы имели допуск 1%.
металлическая пленка. Может быть сложно получить резисторы на 1 или 1/2 Ом на 1%.
Допуск, и эти резисторы также должны быть рассчитаны на 2 Вт или более.Те
В прототипе фактически использовались параллельные комбинации четырех 3R9 0,6 Вт
1% металлическая пленка. Точные значения двух выходных резисторов не важны,
только их равенство. Показанные значения компонентов на самом деле не являются теоретическими.
правильный для точного обнуления искажений, потому что нижний резистор 1 Ом
параллельно с двумя последовательно включенными резисторами на 100 Ом, и поэтому подается больший ток
к выходу через эти резисторы. Резистор 200 Ом, подключенный параллельно
с верхним резистором 1 Ом поправил бы это, но погрешность меньше
чем переносимость компонентов, поэтому довольно неважно.Индуктор в
выходной контур предназначен для уменьшения влияния емкостных нагрузок на контур
стабильность. Я использовал 17 витков, диаметр 8 мм и длину 15 мм. Более подробный
необходимо исследование, чтобы оптимизировать выходную сеть и, надеюсь, улучшить
запас устойчивости.

Burr-Brown OPA604 был выбран из-за его низкого искажения 0,0003% при 1 кГц,
низкое выходное сопротивление разомкнутого контура 25R, максимальное номинальное напряжение +/- 24 В и
полоса пропускания 20 МГц.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности В этой схеме выходной ток снимается только в одном
направление, поэтому выходной каскад операционного усилителя класса B мало
важность.


Стабилизация тока покоя.


Существует простой способ избежать необходимости регулировки или компенсации
ток покоя. Снова посмотрев на рис. 4, можно увидеть, что минимальная
ток через верхнюю половину цепи — это просто значение
ток покоя. Этот минимум можно обнаружить и использовать для управления
смещение выходного каскада. Пример такой схемы показан ниже.

Рис.6

Диод, включенный последовательно с верхним силовым транзистором, ограничивает падение напряжения в
цепь обнаружения, но при малых токах параллельный резистор определяет
напряжение, и это обнаруживается и сравнивается с полученным опорным напряжением
от диодной цепи. Транзистор pnp средней мощности подает ток в большой
конденсатор, когда ток покоя падает ниже требуемого уровня, а
сглаженное напряжение на этом конденсаторе управляет источником тока, который
определяет напряжение смещения выходного каскада.Используя такую ​​схему,
должна быть возможность уменьшить выходные резисторы для повышения максимальной мощности
вывод на низкоомные нагрузки.

В этой схеме стабилизации есть один, возможно, фатальный недостаток:
при отрицательном отсечении ток через верхнюю половину мог упасть до нуля, а затем с
ток смещения не обнаружен, схема управления попытается его увеличить, и это может
вызвать проблемы. Я разработал способ деактивировать элемент управления рядом с обрезкой с помощью нескольких дополнительных компонентов,
но на практике я не считаю, что дополнительная сложность контроля предвзятости необходима.Относительно плохая стабильность тока покоя по сравнению со стандартным выходом
каскад с резисторами того же номинала не представляет серьезной проблемы, потому что точный
значение I Q теперь не требуется.


Был построен только один прототип, а схема стабилизации на рис.Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности 6
вообще не было опробовано, поэтому я не могу гарантировать, что даже при использовании того же
типа компонентов будет достигнута такая же производительность. Единственная проблема я
можно ожидать столкновения с различными компонентами, это запас стабильности
петля обратной связи.Некоторые эксперименты со значением компенсации 1p8
может понадобиться конденсатор. Используемые силовые транзисторы были такими, какими я
были доступны в то время, когда я построил прототип, поэтому они вряд ли будут
лучший выбор. Если используются другие типы, напряжение, ток и
Номинальная мощность, конечно, должна быть адекватной. Выходные «тройки» включают
петля обратной связи вокруг трех транзисторов, и это потенциально нестабильно.
Без подробного анализа я предполагаю, что стабильность более определенная, если
первые два транзистора тройки довольно быстрые (от 100 до 200 МГц), а
устройство вывода мощности относительно медленное, e.грамм. 5 МГц или меньше, так что это дает
доминирующая фазовая задержка. Превосходные результаты, полученные с помощью того, что было только первым
попытка, собранная в спешке, предполагает, что типы компонентов не очень
критический. Как всегда, важна хорошая компоновка, избегая больших токовых петель,
особенно в выходном каскаде, используя одноточечное заземление и т. д.

Есть одна проблема с этой конкретной схемой, которая заключается в том, что
падение напряжения на резисторах обратной связи 100 Ом в выходных тройках будет
становятся значительными на более высоких уровнях мощности и могут стать достаточными для отключения
верхняя половина при отрицательных выходных токах.Это зависит от
коэффициент усиления транзистора по току, импеданс нагрузки и т. д. и может быть уменьшен путем уменьшения
резисторы обратной связи. Есть альтернативные схемы, которые уменьшают эту проблему.
но у всех, кого я пробовал, есть свои проблемы, и мне до сих пор нравится эта первая версия.


ДОМ.

Регулировка смещения вашего усилителя [английский]

Положите тигра в свой усилитель!

Вы удивитесь .

Выходной каскад усилителя мощности: Руководство по проектированию усилителей мощности ..

Введение

Не знаю почему, но в последние несколько лет, похоже, идет гонка на
среди производителей аудиотехники в низком и среднем классе.Все они кажутся адскими
стремится найти самые дешевые и худшие подстроечные потенциометры на планете.
Убедившись, что они сделали наихудшее из возможных, они с радостью впаивают их в свои
товары.

Слишком много продуктов, которые я видел за последние несколько лет, получили свою отделку
после года или двух эксплуатации электролизеры выходят из строя до невероятно низкого уровня эксплуатации.
Как правило, они довольно открыты, поэтому они очень чувствительны к обычной домашней пыли, которая
медленно оседает на них и портит изначально не слишком хороший контакт, а ваш
возможно, курильщик, конечно, не помогает.Результат ничего из испорченного
чтобы чертовски плохо работать от прочных устройств.

Чтобы оценить это, мы должны посмотреть, где используются такие компоненты. К и
большие, они используются в усилителях мощности в основном по двум причинам. Один используется для настройки
DC смещение в случаях, когда «максимальная экономия !!!» мигал свет и какой-то мудрый
парень решил, что правильный сервопривод постоянного тока был слишком дорогим, добавив все 3 доллара к фабрике
цена. Другой обычно используется для регулировки тока смещения или покоя — величина
тока, используемого транзисторами выходного каскада, чтобы они оставались «открытыми» или проводящими
даже при отсутствии сигнала.

Давайте исследуем это немного дальше. Когда усилитель подает постоянный ток на
динамик, динамик ничего не может сделать с этим DC, но превратит его в чистый и простой
тепло — как превратить 0 Гц в звук? Если этот компонент постоянного тока в сигнале низкий, он
будет фактически незначительным, не имеющим практических последствий. Однако если не так низко, то
сделает две вещи. Во-первых, в динамиках нагревается все больше и больше, а это плохо.
для динамиков, поскольку он нагревает их и заставляет менять режим работы
параметры, а второй — эффективно размыть слышимый звук, так как динамик
конусы нагреваются вместо того, чтобы воспроизводить звук.

Немного теории

Горшок с косой обрезкой — это совсем другая история. Настоящий усилитель класса B будет проводить точно
ноль при отсутствии сигнала. Это неприемлемо по многим причинам, две из которых наиболее
важные и очевидные из них заключаются в том, что будет задержка в проведении до
транзисторы открываются, и что будет значительное искажение кроссовера, поскольку сигнал
переходит с плюса на минус тайма и обратно, так как идеально подобранный
транзисторов просто не существует.В дополнение к этому, их работа со звуком будет довольно
плохие, так как они будут хорошо себя чувствовать в своей нелинейной области. На самом деле, в меру моих
знаний, на сегодняшний день в мире нет настоящих усилителей класса B, предназначенных для
audio, все они работают в классе AB или классе A.

Чистый класс A — полная противоположность классу B — в классе A устройства вывода
проводят свою полную порцию тока, сигнала или отсутствия сигнала. Обратите внимание, я продолжаю говорить о
выходной каскад — причина в том, что все предшествующее ему все равно работает в чистом классе А,
по умолчанию.В этом нет ничего страшного, поскольку задействованные токи довольно малы, и, следовательно,
легко обслужить. Преимущество чистого класса A заключается в том, что в нем отсутствуют кроссоверные искажения на
по умолчанию, так как обе стороны все время полностью ведут себя, обычно быстрее реагируют
к быстрым переходным процессам и после его нагрева, а его динамические рабочие условия сильно различаются
меньше, чем в классе B или классе AB. Однако у него есть и существенные недостатки — это больше всего
неэффективный, сжигающий много тока для малых выходов мощности, требующий большого количества выходов
устройства, чтобы разделить рабочую нагрузку и сохранить устройства в пределах их безопасной эксплуатации
площадь (SOAR), массивные блоки питания и даже более массивные системы охлаждения.

Итак, класс AB пытается найти золотую середину здесь, всегда оставляя транзисторы
в их «включенном» состоянии, но на гораздо более низком уровне, чем в чистом классе A. Таким образом, большинство
устранены проблемы, связанные с классами A и B — нет массивных радиаторов, мощность
источники питания и многочисленные устройства питания, значительно повышенная эффективность, но большая часть
Также избегается неприятностей с кроссовером, и скорость не должна подвергаться серьезному риску. Из
Конечно, насколько хорошо все это было достигнуто, зависит от конкретных проектов.

Это позволяет нам понять значение потенциометра обрезки смещения. Его работа
двояко: 1) он должен поддерживать выходной каскад должным образом смещенным в соответствии с конструкцией / заводом
спецификации, и 2) он должен сделать оба канала как можно более похожими в этом отношении.
Что касается 1), очевидно, что дизайнер определил точку, которая позволяет
номинальная спецификация должна быть реализована, и опускание ниже этой точки приведет к общему
производительность ухудшаться, сначала ненамного, но постепенно все больше и больше.Однако 2) также важен, гораздо важнее, чем обычно понимается. Что мы называем
визуализация и пространственная информация во многом зависят от хорошего баланса каналов.
возможный; если каналы не сбалансированы, оба аспекта будут испорчены, гарантированно. Так что если
один канал использует, скажем, 10 мА тока покоя, а другой — 50 мА, готов поспорить
хорошие деньги, это устройство будет иметь плохое изображение и довольно плоскую звуковую сцену из-за грубого
несоответствие каналов.

Еще один очевидный вопрос, на который напрашивается ответ: что следует
ток покоя быть? А что будет, если мы его увеличим?

То, что он должен быть, определяется конкретным рассматриваемым дизайном, поэтому есть
нет простого ответа.Имейте в виду, что если выходные транзисторы включены последовательно / параллельно,
общий ток покоя будет составлять сумму отдельных токов транзистора. Но
даже в этом случае трудно сказать, что это за ток, слишком многое зависит от конкретного приложения.
Обычно это значение устанавливается в самой низкой точке с учетом номинальных значений искажения, которые
надеюсь включить артефакты кроссовера, но будет ли это оптимальной точкой или нет
еще предстоит определить.

Вот практический пример. Например, силовой транзистор Toshiba 2SA1302,
при токе 100 мА возрастет примерно до 17 МГц, при 150 мА — примерно до 21 МГц,
с 200 мА до примерно 25 МГц и с 300 мА более 30 МГц (в соответствии с инструкциями производителя
листы данных).Хотя скорость транзистора не является исключительной функцией его отклика,
ответ — самый важный фактор, в этом нет никаких сомнений. Очевидно, используя больше
предвзятость улучшит его реакцию и сократит скорость реакции.

Как правило, заводская уставка обычно является минимально допустимой.
точка. В большинстве случаев увеличение тока покоя дает такие положительные результаты, как
как улучшенная скорость, лучшая согласованность, многое другое для гораздо большего объема пространственной информации и
обычно более качественные и четкие басы и меньше искажений, как статических (THD, IM), так и особенно
динамический (TIM, TID, SID и т. д.).Однако это также приведет к тому, что выходной каскад будет производить
больше тепла, поэтому нужно быть осторожным, чтобы не переборщить. Повышенный жар — это хорошо, очень
желательно до определенного момента, так как это позволит усилителю работать в более ровных условиях
термически, но повторяю, только до определенного момента. Кроме того, вы достигнете точки, выше которой вы
может продолжать увеличивать ток покоя, но будет получать очень мало звуковых
выгода; это просто означает, что вы достигли действительно оптимального
точка.

Вы должны учитывать два основных электрических ограничивающих фактора.Один из них
количество вариаций, допускаемых конкретной схемой, а другое — ваше тепло
тонет. Больший ток покоя означает больше тепла, и многие усилители коммерческого класса
имеют очень хрупкие радиаторы, которые могут перегреться, когда вы достигнете
оптимальная точка, судя по вашим ушам, или в случае других устройств, например, сделанных
Техника, например, вы можете запустить вентилятор, используемый для дополнительного охлаждения.
операционная.

Герметичный многооборотный обрезной горшок слева, коммерческий мусорный бак справа

Итак, подведем итоги.У дешевых горшков для обрезки, как правило, ухудшаются контакты, смещая
усилители и ухудшают их первоначальные характеристики. Их следует обменять на
более качественные, обязательно многооборотные, герметичные и позволяющие
для очень точной настройки. Просто замените стандартные кастрюли некачественного качества на лучшие.
они сделают звук вашего усилителя лучше — на самом деле, звучать так, как раньше, когда он был
новый, после чего медленно и незаметно деградировал из-за скопления грязи в
обрезать горшки (так что на самом деле вы просто вернете его в исходное состояние).Они позволят
точная настройка, что особенно важно при смещении постоянного тока и
балансировка тока покоя на обоих каналах.

Практика

Что вам нужно? Что ж, в идеале у вас должна быть инструкция по эксплуатации усилителя.
удобно, так что вы можете посмотреть значения; если вы этого не сделаете, попробуйте получить один из
производитель. В этом отношении они очень разные, некоторые просто пришлют вам
сервис-мануал или ксерокопию, другие ничего вам не пришлют и сообщат на
доставьте устройство в ближайший авторизованный сервисный центр.Мой собственный опыт очень разнообразен;
Люди из Harman / Kardon, особенно двое (еще раз спасибо, Джо и Мортен!), Были очень
по-джентльменски об этом и отправил мне то, о чем я просил, плюс то, о чем я не просил, например
схемы обслуживания моих колонок JBL (теперь это то, что я называю удобным для пользователя обслуживанием!).
Yamaha Japan отнеслась к этому очень вежливо и сообщила мне, что они прошли мимо моего
запрос в их европейский центр в Германии, после чего ничего не произошло.
Несколько попыток спустя все равно ничего не произошло. Я однажды упомянул об этом на форуме TNT
кстати, но мне повезло, и Саша, русский, живущий в Нью-Йорке, прислал мне
копия того, что не удалось доставить Yamaha.Моральный дух — если производитель вас не подводит, попробуйте
Форум TNT-Audio, возможно, вам повезет больше.

В руководствах вы найдете точные значения тока покоя, обычно
выражается как напряжение в некоторой точке, обычно на эмиттерных резисторах. Что касается постоянного тока
смещение, это просто, оно должно быть равно нулю, точка. Посмотрите в руководствах значения
соответствующие Вам обрезки горшков; если у вас нет инструкции, откройте кейс и посмотрите
для них они должны быть хорошо видны и правильно отмечены.Даже если вы знаете
значение из инструкции, вам все равно нужно открыть корпус и осмотреть их визуально
потому что вам нужно определить, какие типы, то есть маленькие или большие, используются. Если маленький,
вам повезло, скорее всего, вы сможете внести изменения быстро и легко. Если
большого размера, возможно, вам потребуется удлинить ножки для обрезков горшков, добавив дополнительные
прямая жесткая разводка (без кабелей). Ваша последняя альтернатива, если у вас есть место
для этого нужно сделать небольшую печатную плату, установить на нее декоративный горшок по вашему выбору
и используйте жесткую проводку, чтобы припаять партию к усилителю.

ОСТОРОЖНО — ВСЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЛЖНЫ ПРОВОДИТЬСЯ ПРИ ПЕРЕКЛЮЧЕННОМ АППАРАТЕ.
НА! ОПАСНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВНУТРИ — ЕСЛИ НЕ УВЕРЕНЫ, НЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ!

Определите значения горшков обрезки, они обязательно должны быть написаны на
их где-нибудь. Если нет, если они настолько плохи, возьмите мультиметр и измерьте их,
крайняя точка в крайнюю точку — ни один горшок под этим солнцем не будет умнее, чем вы.
Тогда выйди и купи нужные горшки — предлагаю тип с регулировочным винтом.
сверху, для легкого доступа.Они бывают с 12, 25 и 40 оборотами от минимума до максимума.
разновидностей, но я использую только 40 типов поворотов, ничто не сравнится с ними по точности регулировки.
Кроме того, они обычно бывают с допусками 10% и 5%, так что у вас есть широкий выбор.

Установите усилитель на компакт-диске в качестве источника, все остальные функции выключите, поверните регулятор громкости.
на минимум и установите громкоговорители A (если у вас более одного набора громкоговорителей
соединения) на «вкл». Затем снимите некоторые показания. Вставьте красный кабель мультиметра в красный
Штырь крепления динамика, черный в черный, включить динамики и записать DC
значение, которое должно быть ниже 50 мВ, но не удивляйтесь, если вы увидите что-то вроде
800 мВ или даже больше.Плохо обрезанные горшки делают это. Повторите процедуру для другого канала,
обратите внимание на дисбаланс между ними. Плохо обрезанные горшки тоже делают то же самое.

Затем поместите один провод мультиметра на один, а другой на другую сторону
эмиттер резистора и считайте падение постоянного напряжения на нем. Запишите это. Повторите
процедура для второго канала.

Откройте устройство и обнажите его как можно больше — это означает, что рядом с
верхнюю крышку, по возможности снимите и нижнюю крышку. Обычно это возможно, но
иногда это не так — если нет, пересмотрите все, так как для дальнейшего прогресса требуется
демонтаж платы или досок, чего я бы не советовал.Те, кто способен на это
ну не буду читать этот текст, они уже это сделают.

Найдите паяные соединения электролизера, проверьте, перепроверьте и дважды перепроверьте, чтобы убедиться, что
вы будете распаивать нужные точки, вы не хотите вынимать другие
невинный компонент. Затем, используя тонкий наконечник паяльника, умеренно
установка температуры и вакуумный насос, отпаиваем ножку за ножкой и всасываем припой
с вакуумным насосом. Внимательно осмотрите стыки на ярком фоне,
слегка расчешите щеткой из натурального волоса (пластик не производит сильного статического электричества!) и
при необходимости (а это будет!) аккуратно соскоблите весь беспорядочный припой.Вы не хотите короткого
схема.

Возьмите в руки новые обрезки и поверните их с одной стороны до упора.
к следующему, считая количество витков. Затем верните их так близко к половине, как вы
может — это важно, чтобы избежать завышенных начальных значений и возможных неудач (не
вероятно, но возможно). Затем возьмите немного хлопка и чистого спирта и тщательно очистите
обрезать ножки горшка; это избавит вас от следов пальцев и возможной грязи и сделает припой
присоединиться к хорошему.Сначала вставьте новые горшочки для обрезки, затем проверьте и еще раз проверьте, где
это должно быть. Припаиваем одну ножку первого горшка, затем первую ножку второго горшка,
и так далее, пока все не будут спаяны; таким образом вы избежите перегрева и потенциально
повредить любой горшок.

H / K 6550 после обмена — обратите внимание на маленькие синие квадратики.

Опять же внимательно осмотрите места на ярком фоне, слегка
расчешите щеткой из натурального волоса (без пластика, пластик создает сильный статический заряд!) и если
надо (а будет!) аккуратно соскоблите шальной припой.Вы не хотите короткого замыкания,
на данный момент это может быть терминал для вашего усилителя. Затем закройте дно, поверните
усилитель надлежащим образом, подключите его к розетке и включите, ни на секунду
позволяя пальцу оторваться от выключателя питания. Если не появляется дым, если нет источника тепла
становится очевидным, и если вы слегка прикоснетесь к радиаторам и обнаружите примерно через
минута, что ни одна точка не начинает быстро нагреваться, тогда и только тогда можно начинать
снова дышит.

Порядок регулировки

Обычно все измерения производятся с использованием компакт-диска в качестве выбранного источника на источнике.
селектор, регулятор громкости на минимум, баланс по центру, все ленточные мониторы и прочее
функции on «off».Отделку кастрюль в идеале следует отрегулировать с помощью специального пластика.
регулировочные стержни, доступные в обычных магазинах электроники по очень низким ценам. Если не,
убедитесь, что отвертка, которую вы используете, хорошо изолирована, но я настоятельно призываю вас
используйте специальные стержни, которые вы можете купить при покупке декоративных горшков. Они не должны стоить
больше, чем скажем, 1-2 доллара за набор из четырех или пяти.

Вставьте красный провод мультиметра в красный выход динамика одного канала, черный — в
чернить. Настройте мультиметр на постоянный ток, диапазон 2 В. Прочтите — если это покажется нелепым,
переключитесь на меньший диапазон, например, на 200 мВ.Ничего не меняйте, но отметьте
чтение. Повторите для другого канала.

Затем поместите один провод с одной стороны, а другой — с другой стороны эмиттера.
резистор, отметив его номинал. Скажем, это 0,22 Ом, и скажем, у вас есть показания вольтметра.
10 мВ. Ток покоя получается делением напряжения на сопротивление,
т.е. 0,01: 0,22 = 45,45 мА. Запишите это, а затем повторите процедуру для
другой канал. Сравните это с начальными значениями, просто для вашей информации.Не будь
удивлены различиям, так как новые обрезные горшки находятся, возможно, в «нейтральном» положении.
и еще не было предпринято никаких попыток что-либо настроить.

Первое, что вам нужно отрегулировать, — это ток покоя. По моему опыту,
ниже 100 мА на транзистор слишком мало, а выше 150 мА очень мало, если
ничего, улучшается. Это дает вам узкое окно, но опять же, очень вероятно
что ваше начальное значение на транзистор составляет примерно 10-20 мА для японских устройств, 40-
60 мА для европейских блоков, с лишним блоком или двумя при около 100 мА.

Для начала отрегулируйте ток покоя на 50 мА на обоих каналах. Повернуть
выключите усилитель, подключите источник, скажем, проигрыватель компакт-дисков, подключите динамики, вставьте компакт-диск с
музыку, включите усилитель и дайте воспроизвести компакт-диск. Слушайте это очень внимательно, это должно быть
одна из ваших любимых, которую вы хорошо знаете. Слушайте время, темп, бас
и, прежде всего, для атмосферы. Проигрывайте компакт-диск не менее получаса, желательно
целый час.

Затем выключите усилитель, если у вас есть только один комплект крепежных штырей динамика, или включите
на динамиках B и измерьте смещение постоянного тока.Как бы то ни было, если это не ноль плюс
или минус 10 мВ, нужно его регулировать. Медленно поверните горшок на первом канале.
Так или иначе, и помните, что для стабилизации схемы требуется несколько секунд.
Поворачивайте в нужном направлении, пока не дойдете до нуля, насколько это возможно. Повторить то же самое
процедура для другого канала.

А теперь послушайте этот компакт-диск еще раз — скорее всего, вы услышите разницу,
все от мала до велика, в зависимости от того, насколько плохо обстоят дела с исходной отделкой
горшки были.

Это завершает цикл. Сначала вы регулируете ток покоя, пусть усилитель
достичь нормальной рабочей температуры, затем отрегулируйте смещение постоянного тока. Вы можете повторить это
выполняйте цикл столько раз, сколько хотите. Например, попробуйте с токами покоя с шагом
25 мА за цикл — 50, 75, 100, 125 и 150 мА. Помните, что если в вашем усилителе есть
несколько транзисторов параллельно, общий ток покоя выходного каскада будет
сумма тока покоя каждого транзистора. Я сильно сомневаюсь, что вам нужно будет идти выше
150 мА, или вы услышите разницу выше этого значения.

Мой собственный опыт

Я проделал все вышеперечисленное на двух своих резидентных усилителях, оба от Harman / Kardon, один
старая модель 6550, другая моя более новая 680. Третий, Yamaha AX-592, также будет
скоро появятся, я полагаю.

Изначально после 6 лет эксплуатации мой 6550 показал смещение постоянного тока 826/234 мВ.
на каналах L / R оба чрезвычайно высоких значения совершенно недопустимы. Новые обрезки горшков
это снизилось до 0 +/- 1 мВ, и усилитель звучал намного чище, чем раньше — на самом деле, он
был восстановлен до состояния «как новый».Это односторонняя конструкция, в которой используется пара
Силовые транзисторы Toshiba 2SC3281 / 2SA1302 на канал; его заводская установка в состоянии покоя
ток изначально был 55 мА. В настоящее время он работает на 136 мА, он греется сильнее
чем раньше, но все еще теплее на ощупь, но звучит лучше, чем
когда-либо звучала раньше. В любом случае этапы SE имеют репутацию лучшего тайминга, а на 2,5
раз больше своего первоначального тока, теперь это молниеносный усилитель, ограниченный только в абсолютном
власть. Но он с апломбом управляет непростыми AR.

680 показал начальное смещение постоянного тока 136/171 мА на канале L / R; это — сейчас
также 0 +/- 1 мВ. Его исходный ток покоя был установлен на уровне 100 мА на транзистор, для
всего 200 мА на канал; теперь он работает на удвоенной мощности, или 400 мА на канал. Это
раньше работал до 0,64 / 0,32 Вт на 8/4 Ом в чистом классе A, но теперь работает до
2,55 / 1,27 Вт на 8/4 Ом в чистом классе A и становится приятно теплым на ощупь
через полчаса работы. Это всегда был напористый усилитель с большой мощностью.
и драйв, но теперь он более согласован и предлагает гораздо больше пространственной информации, чем
до.Почему-то чисто субъективно это звучит мощнее, чем раньше — логически,
чистая ерунда конечно, она по-прежнему имеет ту же силу, что и раньше.

Но помните, что большую часть времени мы слушаем дома на средней мощности.
уровни выражаются в милливаттах, в ваттах и ​​только в пиках в десятки ватт, хотя
это во многом зависит от эффективности вашего динамика. Тем не менее, по статистике я должен быть
я трачу 95+% своего времени на прослушивание в чистом классе A, не платя за чистый класс A
счета либо на закупку, либо на содержание.

В заключение я еще раз подчеркиваю — фактические преимущества и ограничения будут варьироваться в зависимости от
по дизайну, но нет сомнений в том, что вы услышите разницу, просто изменив
обрезать горшки, если в вашем агрегате используются некачественные, и вы сможете увеличить
ток покоя, что опять же дает некоторые преимущества.