Транзисторний УМОЗ на шляху до досконалості. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

 Коментарі до статті

Зазвичай, розглядаючи роботу УМЗЧ, припускають, що його навантаження є чисто активним. Однак 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.

Як видно 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.

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°.

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

Умови компенсації [1]:

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 у режимі АВ, де Uo1, Uo2 - їхнє початкове зміщення; lo1, lo2 – струм спокою.

При абсолютній симетрії каскаду сумарна характеристика є прямою лінією, інакше має місце вигин у той чи інший бік [3].

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 навантаженні за напругою в результаті насичення транзисторів передвихідного каскаду (підсилювача з ОЕ або з 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.

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.

(Натисніть для збільшення)

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.

Автор: А.Петров, м.Могильов; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності транзисторні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву Світлодіоди випромінюють ультрафіолет 02.03.2012 Вчені з Лос-Аламоської національної лабораторії створили світлодіоди, які випромінюють ультрафіолетове світло. Унікальне джерело світла створено на основі скла та неорганічних нанокристалів. Вони дешеві у виробництві, надійні та хімічно стабільні, що дозволяє використовувати УФ-світлодіоди в медицині. Ультрафіолетові світлодіоди дуже потрібні в медицині та біомедичній діагностиці. Вони можуть використовуватися в лабораторії на чіпі або як імплантовані джерела світла, що викликають певні фотохімічні реакції. Такі пристрої можуть, наприклад, вибірково активувати світлочутливі препарати або підсвічувати флуоресцентні маркери. Однак досі створити компактні холодні джерела ультрафіолетового світла не вдавалося, принаймні не було технології масового виробництва дешевих мініатюрних джерел УФ-світла. Американським ученим вперше вдалося виготовити дешевий ультрафіолетовий світлодіод, який можна інтегрувати в кремнієві чіпи. Новий пристрій виготовлений з неорганічних матеріалів і поєднує хімічну інертність і механічну міцність скла з матеріалом, що володіє електропровідністю та електролюмінесценцією. Активна частина пристрою складається з нанокристалів діоксиду олова, покритих оболонкою із оксиду олова. Від товщини оболонки залежать електричні властивості світлодіода, що дозволяє налаштовувати його в процесі виробництва. Речовини нанесені на скляну підкладку. В результаті нові світлодіоди можуть використовуватися в суворих умовах, наприклад для занурення у фізіологічний розчин або імплантації в тіло.

Інші цікаві новини:

▪ Електронна книга Amazon Kindle DX

▪ Комп'ютерні мишки зможуть визначати емоційний стрес

▪ Сканер-брелок адрес інтернет-сайтів

▪ Біометричний сканер Finger Vein Authentication Device

▪ Матеріал високої міцності, що самовідновлюється.

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електродвигуни. Добірка статей

▪ стаття О моя юність! О моя свіжість! Крилатий вислів

▪ стаття Картини якого художника відповідають математичному опису турбулентних потоків? Детальна відповідь

▪ стаття Квасоля звичайна. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Небезпека електромагнітного поля та захист від його впливу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Зниклий кролик. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024