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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Filtri LC di isolamento in UMZCH multibanda. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a transistor È noto che gli amplificatori multibanda migliorano significativamente la qualità del suono delle apparecchiature di riproduzione del suono. Per separare le frequenze negli amplificatori AF, vengono spesso utilizzati filtri RC o filtri attivi complessi. Secondo l'autore, in termini di progettazione dei circuiti, soprattutto quando si formano più bande di frequenza, è molto più semplice utilizzare filtri LC. Una versione di un amplificatore AF in cui viene utilizzato proprio tale filtro è descritta nell'articolo pubblicato di seguito. Lo schema circuitale per collegare un filtro LC al percorso di amplificazione è mostrato in Fig. 1. Il filtro comprende l'induttanza della bobina Lf, la capacità del condensatore Cf, la resistenza di uscita della cascata sul transistor VT1 e la resistenza di ingresso della cascata sui transistor VT2, VT3. La frequenza di crossover fornita da tale filtro coincide con la frequenza di risonanza del circuito
Per un'efficace separazione della frequenza, è importante che il fattore di qualità del circuito abbia un valore abbastanza evidente, ad esempio dovrebbe essere almeno 5. Per rispettare questa condizione, le cascate sui transistor VT2, VT3 sono realizzate secondo uno schema con una base comune, fornendo una bassa resistenza di ingresso Rin. Naturalmente, il filtro stesso non dovrebbe avere una risonanza pronunciata. L'attenuazione necessaria a tal fine viene introdotta dal lato della cascata sul transistor VT1, la cui resistenza di uscita Rout è approssimativamente uguale alla resistenza del resistore R3. Il valore dell'impedenza di uscita viene selezionato in base al design acustico delle teste degli altoparlanti. Supponiamo che nel processo di riproduzione di un segnale audio venga aggiunta la potenza sonora di vari canali di frequenza. Ciò può accadere se le testine degli altoparlanti che riproducono frequenze diverse sono distanziate nello spazio e i loro assi di radiazione vengono ruotati l'uno rispetto all'altro di un angolo prossimo a 90°. Quindi, come segue dalla teoria del calcolo dei filtri di isolamento, per equalizzare la dipendenza della potenza totale dalla frequenza, la resistenza di uscita Rout dovrebbe essere uguale a: È anche possibile garantire la somma delle ampiezze delle vibrazioni sonore, ad esempio posizionando una accanto all'altra sullo stesso pannello riflettente teste sonore che riproducono frequenze diverse. Inoltre le testine vanno accese in controfase, poiché alla frequenza di separazione le correnti che circolano attraverso la bobina con induttanza Lf e il condensatore con capacità Cph sono sfasate di 180°. Il livellamento della risposta in frequenza totale è assicurato in questo caso con una resistenza di uscita Rout=0,5p. Nella fig. La Figura 2 mostra la risposta in frequenza logaritmica dei canali del filtro. Come si può vedere dalla figura, la pendenza della risposta in frequenza al di fuori delle bande passanti raggiunge i -40 dB/dec, cioè ha lo stesso valore della pendenza di un filtro RC a due stadi. L'influenza della resistenza di ingresso delle cascate sui transistor VT2, VT3, Rin, così come la resistenza attiva (rL) dell'induttore Lf provoca una diminuzione della pendenza delle discese ad una certa distanza dalla frequenza di crossover fo a -20 dB/dec.
Secondo l'autore è auspicabile che la lunghezza dei tratti di declino della risposta in frequenza con pendenza di -40 dB/dec sia almeno di 10...15 dB lungo l'asse dei coefficienti di trasmissione Uout/Uin. In questo caso, la potenza sonora principale verrà divisa tra i canali di frequenza e l'andamento dell'ulteriore declino della risposta in frequenza sarà meno significativo. La forma richiesta della risposta in frequenza si ottiene quando il fattore di qualità del circuito è LфСфQ=p/(2R×+rL)>5, come indicato all'inizio dell'articolo. È possibile regolare il filtro crossover utilizzando un generatore audio e un voltmetro CA. Prima dell'impostazione, al posto del resistore R3, è necessario installare un resistore la cui resistenza sia maggiore della resistenza caratteristica del circuito p. Durante il processo di configurazione, è necessario assicurarsi che il transistor VT1 abbia una tensione di alimentazione sufficiente per il suo normale funzionamento. Ora, applicando la tensione dal generatore sonoro all'ingresso del transistor VT1 e misurando la tensione sul suo collettore utilizzando un voltmetro, assicurarsi che il fattore di qualità del circuito oscillante sia maggiore di 5, quindi determinare la frequenza di risonanza, ovvero la frequenza di taglio fo e, se necessario, selezionare la capacità del condensatore Cf. Successivamente, dai valori di fo e Cf, viene calcolata la resistenza caratteristica p del circuito e viene calcolata la resistenza di uscita richiesta Rout del primo stadio. Infine, al posto del resistore R3, viene saldato un resistore con una resistenza pari al valore calcolato di Rout. A prima vista può sembrare che in pratica sia possibile creare un filtro LC solo con una frequenza di crossover sufficientemente elevata, poiché è necessaria una bobina con elevata induttanza e basse perdite. Questo, tuttavia, non è il caso. Spieghiamo questa situazione con un esempio. L'autore ha assemblato un amplificatore a quattro bande con filtri simili (Fig. 3).
L'intera banda di frequenza audio viene prima separata a 850 Hz utilizzando il filtro L1C4. Le frequenze inferiori a 850 Hz vengono quindi divise dal filtro L3C8 a 220 Hz e le frequenze superiori a 850 Hz dal filtro L2C7 a 3,2 kHz. Gli induttori richiedono nuclei magnetici con proprietà magnetiche adeguate e il maggior rapporto possibile tra l'area della sezione trasversale del nucleo magnetico e la lunghezza della linea elettrica. Anelli di ferrite di piccolo diametro soddisfano questi requisiti e, se necessario, il nucleo magnetico può essere costituito da più anelli. Tutte le bobine sono avvolte con filo PEV-2 0,12. Come nucleo magnetico sono stati utilizzati anelli K12x5x5,5 in ferrite da 1000 NN. La bobina L1 è avvolta su due anelli incollati insieme e contiene 520 spire, L2 è avvolta su un anello e contiene 400 spire e L3 è avvolta su quattro anelli e consiste di 520 spire. L'induttore del filtro passa basso L3 stesso è stato realizzato come segue. L'autore ha incollato tra loro gli anelli di ferrite in modo da ottenere due cilindri di uguale altezza, toccandosi lungo la linea generatrice. La superficie interna degli anelli era isolata con carta. L'avvolgimento veniva realizzato con un fascio di dieci fili, che venivano poi saldati in un unico avvolgimento. Tutte le adesioni per l'isolamento e il fissaggio della posizione relativa sono state fissate tra due strisce di nastro adesivo. I filtri utilizzano condensatori KM e KLS. Per i resistori e i condensatori selezionati durante la configurazione, il circuito stampato fornisce posizioni di montaggio per due parti. La bobina L3 è leggermente suscettibile ai disturbi del trasformatore di rete. La posizione e l'orientamento dell'installazione dovevano essere scelti per ridurre al minimo le interferenze. Il dispositivo funzionava normalmente con una tensione di segnale di 0,1 V. Non c'erano segni di distorsione non lineare dovuta alla saturazione dei circuiti magnetici degli induttori. In conclusione, qualche parola sull'intero sistema di riproduzione del suono. Come sorgente del fonogramma è stato utilizzato il lettore stereo elettrico Vega-206. L'amplificatore a quattro vie utilizza amplificatori di potenza dell'elettrofono Accord Stereo e gli altoparlanti utilizzano testine dinamiche spazialmente distanziate 4GD-28, 10GD-35, 10GD-36 in diversi design acustici. Il suono dell'installazione si distingueva per l'elevata purezza e trasparenza. Si consiglia di installare condensatori a film metallico nei filtri separatori, ad esempio K73-16 o K73-17, poiché i condensatori ceramici con i valori di capacità richiesti hanno un TKE troppo grande. Autore: N. Boyko, Voronezh
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