Транзисторний УМЗЛ. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Транзисторний УМЗЛ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

Коментарі до статті

Зазвичай, розглядаючи роботу УМЗЧ, припускають, що його навантаження є чисто активним. Але гучномовець, та ще з фільтрами, що згладжують, являє собою складне комплексне навантаження. При роботі на комплексне навантаження зсув фази, що виникає, між напругою і струмом на виході підсилювача призводить до того, що при синусоїдальних вхідних сигналах навантажувальна пряма перетворюється на еліпс. Положення робочої точки (навантажувальна крива) для реактивного навантаження на вихідних характеристиках тріода та транзистора при посиленні гармонійного сигналу показано на рис. 1 та 2 відповідно.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 1

Транзисторний УМЗЛ, рис. 2

Як очевидно з рис. 1, вихідні характеристики тріода практично ідеальні для комплексного навантаження, яким є АС. Сприятливий спектр гармонік (не вище п'ятої) та висока лінійність значною мірою визначають "м'якість" звучання лампових підсилювачів. У той самий час, однотактный транзисторный підсилювач непридатний до роботи на гучномовець, т.к. лінія навантаження заходить з одного боку в область обмеження за допустимою потужністю розсіювання на колекторі (заштрихована область, вище за гіперболу), з іншого - в нелінійні області при малих Uке.

Поперечний розмір еліпса кривої навантаження залежить від індуктивної складової навантаження, а поздовжній - від активної. При посиленні імпульсних сигналів, наприклад типу "меандр", лінія навантаження є паралелограм [1], що ще більше посилює положення. Амплітуда стрибка напруги в момент перемикання (за рахунок ЕРС самоіндукції) залежить від відношення постійного часу сигналу до постійного часу навантаження T = L / R. З метою виключення ймовірності пробою вихідних транзисторів (наприклад в підсилювачах класу D з ШІМ) паралельно вихідним транзисторам встановлюють зворотно включені діоди.

На рис. 3 показані навантажувальні характеристики двотактного вихідного каскаду транзисторного УМЗЧ на сімействі вихідних вольт-амперних характеристик при чисто активному навантаженні (пряме) та при комплексному навантаженні (еліпс) у межах області безпечної роботи (ОБР) транзисторів по постійному струму.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 3

При цьому максимальна потужність розсіювання на кожен транзистор плеча вихідного каскаду збільшується пропорційно до зсуву фази <р вектора навантаження (рис. 4). Типове значення зсуву фази зазвичай лежить у межах 25...60°, але в окремих випадках досягає 80°.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 4

Оскільки імпеданс акустичної системи (АС) носить індуктивний характер, вектор якої Z1=RL+ZL має напрямок, протилежний до напрямку вектора ємнісного навантаження (рис. 4), можна підібрати RC-ланцюжок (компенсатор Буше) з імпедансом Z2=R+Zc, що компенсує індуктивну складову навантаження. Через війну імпеданс АС стає суто активним і залежить від частоти.

Умови компенсації [1]:

Транзисторний УМЗЛ. Умови компенсації

де RL - еквівалент активного опору гучномовця (4...10 Ом); З = 0,1 мкф.

Імпульсний характер реального звукового сигналу та комплексний характер імпедансу гучномовців призводять до того, що пікове значення вихідного струму в 5...8 разів перевищує максимальне амплітудне значення Im, що відповідає роботі на активне навантаження.

Так, наприклад, при вихідній потужності 60 Вт і опорі навантаження 4 Ом пікове значення струму на виході може мати значення 5,5 при активному навантаженні і 33 А при комплексній. Звідси видно, наскільки важливо правильно підібрати RC-ланцюжок, що компенсує, і мати достатній запас за потужністю УМЗЧ.

На рис. 5 представлена діаграма роботи кінцевих транзисторів в режимі АВ де Uo1, Uo2 - їх початкове зміщення; lo1, lo2 – струм спокою.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 5

При абсолютній симетрії каскаду сумарна характеристика є прямою лінією, інакше має місце вигин у той чи інший бік [З].

Звучання лампової апаратури часто характеризують такими епітетами як "оксамитове", "м'яке", "тепле", природне тощо. Чим це спричинено? Насамперед тим, що з ламп рівень спотворень зі збільшенням сигналу зростає повільно, досягаючи величин кількох відсотків. Таку залежність називають "монотонним спотворенням". Причому гармоніки вище за третю практично відсутні. Не дарма на зміну підсилювачам класу Hi-Fi (High Fidelity – "висока вірність") приходять переважно лампові підсилювачі класу Hi End (High End – "високий підсумок", "найвищий") з коефіцієнтом нелінійних спотворень до 1%.

У транзисторних підсилювачах спотворення низькі лише у робочої області різко зростають під час переходу її кордонів. Характерною особливістю переважної більшості транзисторних підсилювачів є чітке обмеження вихідного сигналу при перевантаженні за напругою в результаті насичення транзисторів передвихідного каскаду (підсилювача з ОЕ або ПРО та його навантаження - генератора струму, рис. 6). Це обмеження не завжди симетричне, що призводить до різкого зростання вищих гармонійних складових (до 10% і більше) та жорсткого, "металевого" звучання. Як відомо, "меандр" містить близько 30% непарних гармонік. При цьому корисна інформація на вершинах сигналу під час перевантаження повністю замінюється продуктами спотворень у чистому вигляді. У цьому сенсі цілком виправдано роздільне, дво- чи трисмугове посилення сигналів. Оскільки рівень ВЧ-складників на 10...15 дБ нижчий, їхнього компресування та повного зникнення не буде.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 6

Для зменшення подібних спотворень безпосередньо на вході звичайного УМЗЧ встановлюють амплітудний обмежувач (Limiter).

У багатосмуговому УМЗЧ лімітер встановлюють не так на загальному вході, лише на вході підсилювача НЧ. Крім того, для підсилювачів із нестабілізованим джерелом живлення необхідно враховувати можливе зниження напруги мережі.

Можливий варіант покращення звучання одноканального підсилювача з використанням обмежувача та окремих активних регуляторів тембру показаний на структурній схемі (рис. 7). У цьому варіанті при налагодженні лімітера залишають запас перевантажувальної здатності підсилювача для СЧ- і ВЧ-складових.

Транзисторний УМЗЛ, рис. 7

Амплітудна модуляція частот поблизу 50, 100 і 200 Гц на максимальній потужності УМЗЧ, що живиться від нестабілізованого джерела, також вносить додаткові спотворення, що надають "басам" жорсткості. Усунути цей вид спотворень можна живленням УМЗЧ від стабілізованого джерела напруги зі струмом навантаження в імпульсі не менше 20 А або збільшенням глибини ООС на кілька порядків в області нижніх частот за допомогою інтегратора [2].

Додаткові призвуки вносить і самозбудження УМЗЧ під час перехідних процесів та при роботі на комплексне навантаження.

Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності транзисторні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Мініатюрне окислювально-відновне проточне джерело живлення 24.03.2017

Фахівцями швейцарської вищої технічної школи Цюріха (ETH) та відділення IBM Research у Цюріху створено мініатюрне окислювально-відновне проточне джерело живлення. За словами дослідників, подібні вироби в перспективі можна буде інтегрувати до мікросхем, щоб не тільки забезпечувати їх харчуванням, а й охолоджувати.

В окислювально-відновному проточному джерелі живлення електрика виробляється в результаті електрохімічної реакції за участю двох рідких електролітів, що прокачуються через джерело зовнішнім насосом. Рідина може одночасно відводити тепло.

Прототип, створений вченими, має товщину лише 1,5 мм. Передбачається, що подібні елементи розташовуватимуться між кристалами мікросхем з об'ємним компонуванням. Від своїх попередників новий виріб відрізняється рекордно високою густиною енергії, що досягає 1,4 Вт на кожен сантиметр поверхні. Навіть за вирахуванням витрат на прокачування рідини виходить значення, що перевищує 1 Вт/см2.

Результати вимірювань показують, що електроліти справді ефективно відводять тепло. Вони здатні відвести більше теплової енергії, ніж джерело виробляє електричної енергії (яка, власне, і перетворюється на теплову енергію у процесі роботи мікросхеми).

Інші цікаві новини:

▪ Пристрій для потокового відеомовлення Razer Ripsaw HD

▪ Кавомани мають менший ризик ранньої смерті

▪ Дорослі слони заспокоюють молодь

▪ Генна терапія наростить м'язи без спорту

▪ Найнебезпечніший хижак планети

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Найважливіші наукові відкриття. Добірка статей

▪ стаття Скалозуб. Крилатий вислів

▪ стаття Чому дорівнює різниця в часі між крайніми часовими поясами? Детальна відповідь

▪ стаття Артокарпус. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Черговий режим у СВ радіостанції. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Паличку в ніс! Паличку з носа! Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт