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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Transistor UMZCH di alta qualità. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a transistor Il caratteristico suono dei transistor (secco, aspro, opaco) non è necessariamente inerente agli amplificatori a transistor. Infatti, la maggior parte dei progetti industriali di transistor UMZCH con un coefficiente armonico inferiore allo 0,05% e una banda di frequenza di 20...20000 Hz non suonano al meglio e richiedono un aumento significativo delle frequenze più alte. Un esempio di sviluppo di successo è l'amplificatore [1], sviluppato agli albori dello sviluppo della tecnologia dei circuiti per UMZCH senza trasformatore. L'amplificatore contiene solo uno stadio di amplificazione della tensione in un circuito di emettitore comune (CE) e presenta una distorsione di circa il 2% con una potenza di uscita di 2 W. Tuttavia, alle frequenze più alte suona abbastanza pulito, trasparente e dettagliato senza richiedere che siano alzate. Paradossalmente gli amplificatori a valvole con una distorsione del 2% suonano soggettivamente meglio degli amplificatori a transistor con una distorsione armonica dello 0,002%. Ciò è spiegato dal fatto che lo spettro delle armoniche negli amplificatori a valvole è molto più ristretto e solo di ordine basso, non superiore al terzo, mentre negli amplificatori a transistor arriva fino all'undicesimo ordine. Un vantaggio molto importante delle lampade ad alta potenza è il tempo zero del riassorbimento della portante e il ritardo di accensione quando viene applicata la tensione di controllo. Inoltre, le caratteristiche di uscita del triodo sono ideali per uno stadio di uscita che, come è noto, funziona su un carico complesso (impedenza). Un transistor ad effetto di campo a induzione statica (SIT) ha caratteristiche vicine a quelle di un triodo quando al gate viene applicata una tensione negativa. Tuttavia, i transistor bipolari sono ancora i più accessibili ai radioamatori. Consideriamo brevemente le principali cause di distorsione negli amplificatori a transistor. La distorsione si verifica nello stadio di uscita. Le distorsioni transitorie del primo tipo (tipo a gradino) sono causate dalla forma a S fortemente pronunciata delle caratteristiche di trasmissione dei follower dell'emettitore. Il modo per ridurre questo tipo di distorsione è aumentare la corrente di quiescenza e la profondità del feedback. La distorsione transitoria del secondo tipo si verifica a causa dei ritardi temporali nel segnale causati dal processo di commutazione e porta alla distorsione nella regione del passaggio per lo zero. Queste distorsioni sono dovute al tempo di riassorbimento piuttosto lungo non dei principali portatori della base, ma perché Durante questo periodo non c'è praticamente alcun feedback, le fasi preliminari sviluppano un'amplificazione completa, che porta a picchi di impulsi fino alla tensione di alimentazione. Questo tipo di distorsione può essere ridotto utilizzando transistor di uscita ad alta potenza con una frequenza di taglio del guadagno unitario di 5 MHz o più. Aumentare l'OOS non aiuta in questo caso. Le principali caratteristiche dell'amplificatore:
La distorsione di intermodulazione dinamica (distorsione TIM) si verifica sui fronti del segnale dove la velocità di variazione del segnale supera il massimo consentito all'uscita dell'amplificatore. La causa principale di queste distorsioni è il sovraccarico degli stadi di ingresso. Per eliminare specifiche distorsioni di fase, la larghezza di banda dell'amplificatore deve essere almeno di 250 kHz, che corrisponde a uno slew rate del segnale di uscita di circa 50 V/μs. Per ridurre questo tipo di distorsione, è necessario un amplificatore con una gamma di frequenza operativa senza feedback negativo fino a 25 kHz o più. La profondità del feedback ambientale non dovrebbe essere superiore a 20...30 dB. Lo spettro del segnale che entra nell'amplificatore di potenza dovrebbe essere limitato, ad esempio, utilizzando un filtro passivo con una frequenza di taglio di circa 100 kHz. Il successivo tipo di distorsione è dovuto alla non linearità del coefficiente di trasferimento di corrente dei transistor di uscita h21e-f(Ik). E poiché RBX = h21e-Ki (per una cascata con un collettore comune) è il carico di un amplificatore di tensione con un'elevata resistenza di uscita, anche il suo guadagno cambia più volte durante il periodo del segnale di uscita, il che alla fine causa non linearità nell'ampiezza caratteristiche dell'amplificatore nel suo complesso. Per ridurre questo tipo di distorsione, è necessario ridurre la resistenza di uscita dell'amplificatore di tensione o aumentare la resistenza di ingresso dello stadio di uscita, utilizzando un circuito Darlington a tre stadi, il che è indesiderabile a causa dell'aumento del tempo di commutazione e, poiché di conseguenza, un aumento della distorsione di commutazione. Maggiori dettagli su altri tipi di distorsioni possono essere trovati in [6]. Lo sviluppo dell'amplificatore proposto (Fig. 1) si basa sui concetti delineati in [2] e [3].
Le soluzioni circuitali sono prese in prestito da [4] e [5]. L'amplificatore è alimentato da un raddrizzatore con un punto medio senza messa a terra, che impedisce danni all'altoparlante causati dalla componente CC dello stadio di uscita. Un vantaggio importante dell'amplificatore invertente è la completa assenza di un componente di modo comune nello stadio differenziale di ingresso. A differenza di un amplificatore non invertente, in questo stadio non si verifica distorsione causata dalla modulazione parassita della tensione della sorgente di corrente sul transistor VT2 e della tensione collettore-emettitore dei transistor VT1, VT3. Inoltre, questa soluzione ha una buona immunità al rumore di potenza, non si notano clic caratteristici all'accensione e allo spegnimento. La ricezione del segnale dallo stadio differenziale è simmetrica, cioè VT3, VT7, VT8-OE-OK-OB; VT1, VT4, VT8 - OB-OK-OE. Ciò consente di ottenere il massimo guadagno e un elevato rapporto di reiezione di modo comune (CMOR). Il carico dell'amplificatore di tensione sui transistor VT7, VT8 con connessioni dell'emettitore è il generatore di corrente sul transistor VT11. La resistenza di uscita è stabilizzata utilizzando i resistori R17, R18. La polarizzazione allo stadio di uscita viene fornita dal generatore di tensione utilizzando i transistor VT9, VT10. La corrente di riposo dei transistor di uscita viene impostata entro 50 -100 mA selezionando il resistore R21. Il transistor VT14 (VT15) rileva la corrente dell'emettitore VT16 (VT17) e impedisce lo spegnimento (interruzione) dei transistor di uscita, eliminando così la possibilità di distorsione di commutazione. I transistor di uscita sono protetti dalla sovracorrente utilizzando diodi VD2.VD3. All'uscita dell'amplificatore è collegato un compensatore Boucher R29, C6, con l'aiuto del quale l'impedenza di carico diventa puramente attiva. Per evitare la comparsa di distorsioni di interfaccia, i sistemi acustici (AS) devono essere collegati all'amplificatore con cavi della massima sezione possibile. L'amplificatore è realizzato su un circuito stampato (Fig. 2). Pubblicare i dettagli qui. La bobina L1 è avvolta sul resistore R31 con filo PEV-2 0,69 e contiene 14 spire. I transistor VT12, VT13 sono montati su radiatori alettati di dimensioni 20x15x10. Il transistor VT5 può essere sostituito con un diodo D220 in connessione diretta.
La configurazione dell'amplificatore si riduce all'impostazione della corrente di riposo dei transistor di uscita e all'impostazione di metà della tensione di alimentazione nel punto medio senza messa a terra. Nel caso di utilizzo di una coppia di amplificatori stereo, l'alimentazione viene fornita a ciascun canale da un raddrizzatore separato. L'amplificatore è stato testato insieme ad un amplificatore correttore [7] e ha mostrato buoni risultati. Il funzionamento dell'amplificatore si distingue per l'alta fedeltà della riproduzione, manifestata in maggiori dettagli e trasparenza del suono. letteratura:
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Commenti sull'articolo: Vladimir Questo circuito fornirà un suono transistor assolutamente puro.
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