Amplifikasyon öncesi aşamaların özellikleri. Amplifikatörlü ev yapımı iki yönlü hoparlörün şeması Filtreli ön aşamalar

Amplifikasyon öncesi aşamalar. 50-200 mV'luk bir çıkış voltajı geliştirmek için kullanılan tipik bir sinyal kaynağı. Yüksek kaliteli amplifikatörler bu voltaja yönelikti. Daha önce giriş soketleri ile ilk lambanın ızgarası arasına düzeltme devreleri yerleştirilmişti; burada sinyal en hassas girişte en az yarı yarıya (6 dB) zayıflatılmıştı. Hassas telafili ses seviyesi kontrolünde minimum sinyal zayıflaması başka bir 6 dB'dir. ±20dB kontrol sağlayan ton kontrolleri tipik olarak sinyali 30-40dB daha zayıflatır. Giriş devrelerinde katot takipçileri varsa sinyal kaybı 3-6 dB daha arttı. Yani toplam sinyal zayıflaması 45-58 dB idi. Son aşama lambalarının ızgaralarındaki sinyal voltajı ortalama 10-20 V'tur. Bu değerin giriş sinyali voltajına oranı 10/0,05 = 200 (46 dB)'dir. Bu nedenle, sinyal zayıflaması ve son aşama lambalarının ızgaralarında gerekli voltaj dikkate alınarak ön aşamaların güçlendirilmesinin daha önce 90-100 dB civarında olması gerekiyordu. Yani ön aşamaların kazancı yaklaşık 100.000 olmalıdır, bu da düşük frekanslı bir amplifikatör için oldukça önemli bir değerdir. Yükselteç aşamalarının her birinin voltaj kazancı yaklaşık 10 ise, o zaman aşama sayısının 5'e eşit olması gerektiği açıktır. Her aşamanın kazancı yaklaşık 100 ise, toplam aşama sayısı 3'e eşit olacaktır (ile bir miktar marj). Neredeyse tüm modern düşük frekanslı tüplü triyotlar tarafından aşama başına 10'luk bir kazanç sağlandığından ve iyi düşük frekanslı pentotlar için bile aşama başına 100'lük bir kazanç sınır olduğundan, tüp amplifikatörleri için ön-frekanslı amplifikatörlerin sayısının çok olduğu iddia edilebilir. amplifikasyon aşamaları üç ila beş arasında değişmelidir.

Kaç basamak yapmalısınız: 3 mü yoksa 5 mi? İlk cevap elbette “3”. Ancak acele etmeye gerek yok. Üç kademeli - bu, kademenin minimum kazancının 10000'in üçüncü köküne eşit olduğu anlamına gelir. Bunun lambanın μ'si değil, nadiren lambanın μ'sinin %50'sini aşan kademenin kazancı olduğunu unutmayın. Bu nedenle artık triyotlara ihtiyaç duyulmuyor. Bu, pentotlarda üç basamak olacağı veya aşırı durumlarda pentotlarda iki ve triyotta bir basamak olacağı anlamına gelir. Herhangi bir kazanç marjına sahip olmayan ikinci devre, devrede negatif geri besleme kullanımına izin vermez; Hi-Fi amplifikatörleri için pratik olarak uygun değildir, çünkü negatif geri besleme olmadan doğrusal olmayan bozulma katsayısını azaltmak ve frekans aralığını gerekli değerlere genişletmek imkansızdır. Pentotlardaki üç aşama, negatif geri bildirimin uygulanmasına izin verebilir, ancak daha sonra ilk giriş aşaması da pentot üzerine monte edilir ve bu durumda, deneyimlerin gösterdiği gibi, mikrofon efektinin ve arka planın tamamen yokluğunu elde etmek neredeyse imkansızdır. 60 dB'nin altındaki seviye. Diğer uç nokta - triyotlarda beş aşama - her zaman en kötü tüplerde bile gerekli kazancı sağlar, ancak ortalama kazancı yaklaşık 20-50 olan tüpler kullanıldığında, dört triyotla yeterli bir marjla gerekli kazancı elde etmek kolaydır ( yani iki çift lambada). Bu şema en yaygın olanıdır. Doğru, birçok yabancı şirket, giriş aşaması için düşük düzeyde kendi kendine gürültüye sahip ve mikrofon efektlerine yatkın olmayan özel olarak tasarlanmış bir pentot üretiyor (EF-184, EF-804, vb.). Böyle bir pentot ve ardından gelen büyük μ (90-120) ECC-83 tipi triyotları kullanarak, pentot - triyot - triyot sistemini kullanarak üç aşamada gerekli kazancı elde etmek mümkündür, ancak öncelikle böyle bir sistem gerektirir özel lambaların kullanımı ve ikinci olarak çok yüksek kaliteli transformatör çeliği, son derece hassas uç lambaları vb. Bu nedenle bu plan uygun değildir.

Not. 21. yüzyılda durum önemli ölçüde değişti. Günümüzde hiç kimse fiziksel analog ön amplifikatör aşamalarını kullanmıyor. Sinyalin ön işlenmesi yüksek kaliteli DAC'lere emanet edilir. Giriş sinyali 1-2 voltta normal kabul edilir. Bu nedenle bir tüp terminali için 20-50 kat amplifikasyon yeterlidir. Ve bu görev, ön amplifikatör aşamasında bir vakum tüpü tarafından gerçekleştirilir. Bu, örneğin bir bas refleksinin işlevlerini birleştiren bir çift triyottur. Bu nedenle birbirini takip eden çok sayıda basamaktan gelen tüm çöpler uzak geçmişte kalır. Evgeny Bortnik.

Bas refleksleri. Faz invertörü, her kolun aynı zamanda bir amplifikatör olduğu bir devreye göre monte edilirse (örneğin, Şekil 1'deki devreye göre), o zaman bu kolun kazancı, yolun genel kazancında dikkate alınır. İnverterin ikinci kolu yalnızca itme-çekme son aşamasının ikinci kolu için eşleştirici olduğundan ve genel amplifikasyon yolunun bir parçası olmadığından, yalnızca bir kolun kazancını hesaba katmanız gerektiğini hatırlatırız.

Faz invertörü simetrik bir katot takip devresine göre monte edilmişse (Şekil 2), kazancı her zaman birlikten azdır, dolayısıyla böyle bir aşama yalnızca bir amplifikasyon aşaması değil, aynı zamanda toplam kazançta ek bir artış gerektirir. 4-6 dB kadar.

Bir transistörlü amplifikatör için kazancı seçme yöntemi tamamen aynıdır. Şimdi özellikle ön amplifikatör aşamalarının devreleri hakkında. Bunlar herhangi bir devre özelliği olmayan en basit dirençli amplifikatörlerdir. Hem triyotlar hem de pentotlar için tüm aşamalar için tipik olan, bant genişliğini daha yüksek frekanslara doğru genişletmek için en uygun hesaplanan değerlere kıyasla 2-5 kat azaltılmış anot (kollektör) yükleri, 0,1-0,25 μF geçiş kapasitörlerine yükseltilmiştir ve Düşük frekanslarda frekans tepkisi kaybını azaltmak için 1-1,5 MΩ'a kadar şebeke sızıntısı dirençleri, frekans tepkisi kontrol ünitesinin monte edildiği aşama dışındaki tüm aşamalarda negatif akım geri beslemesinin kullanılması. Amplifikasyon elemanlarına gelince, son yıllarda mükemmel parametrelere sahip birçok farklı yeni tip lamba ve transistör ortaya çıktı. Böylece düşük güçlü lambalar için S değeri, olağan 3-10 mA/V değerlerine karşı 30-50 mA/V'ye eşit hale geldi ve dolayısıyla lambaların hassasiyeti keskin bir şekilde arttı. Hesaplamalar, teorik olarak tüm ön amplifikasyonun bu tür lambalarla iki aşamada bile elde edilebileceğini göstermektedir. Ancak amatörleri bu tür lambaların seçiminde aceleci davranmamaları konusunda uyarmakta fayda var. Ve buradaki mesele muhafazakarlık değil, örneğin lambaların eğimindeki artışın, kontrol ızgarası ile katot arasındaki boşlukta keskin bir azalma ile elde edilmesidir, bu da lambanın üretme eğilimini önemli ölçüde artırır. termal akımlar ve bunun sonucunda ortaya çıkan büyük doğrusal olmayan bozulmalar. Ayrıca bu tür lambaların yüksek maliyeti ve daha düşük dayanıklılığı da önemlidir. Uzun yıllara dayanan uygulamalarla kanıtlanmış 6N1P, 6N2P, 6NZP, 6N23P, 6N24P, 6Zh1P, 6Zh5P gibi tüplerin, en iyi, en modern amplifikatörlerin bile ön aşamaları için oldukça uygun olduğu söylenebilir. Örneğin, aşağıda normal modlarındaki lambalar üzerindeki CPU'nun birkaç devresi gösterilmektedir.

Şekil 3'te. tüp ön amplifikatör aşamaları gösterilmektedir. a - aşamalar arası dahili geri beslemeli iki aşamalı amplifikatör; b - koruyucu ızgara devresinde doğrusallaştırıcı geri beslemeli basamak.

Son ve final öncesi aşamalar – güç amplifikatörleri. Resmi olarak, terminal öncesi kaskadlar (sürücüler, İngilizce sürücü - heyecan, set, salınım kelimesinden gelir) voltaj yükselticileri, yani ön basamaklar olarak sınıflandırılır, ancak bunlar, önceki paragrafta değil, bunda tartışılmıştır. işin doğası gereği ve kullanım şekilleri açısından sürücüler son amplifikatörlere çok daha yakındır; güç amplifikatörleri. Hi-Fi amplifikatörleri, 15-50W civarında önemli bir çıkış gücüyle karakterize edilir. Bu, son aşamayı gözle görülür doğrusal olmayan bozulmalar olmadan harekete geçirmek (sürmek) için, 25-35 V'a kadar bir voltajda 1-5 W düzeyinde bir gücün zaten gerekli olduğu ve gereklilikleri dikkate alırsak anlamına gelir. Doğrusal olmayan bozulmaları azaltarak, geleneksel düşük güçlü triyotların güçlü terminal lambalarının uyarılmasını sağlayamayacağı açıkça ortaya çıkıyor. Bu nedenle voltajın yükseltilmesinin son aşamasında yüksek güçlü lambaların kullanılması mantıklı ve haklı hale gelir. Teorik olarak, anot voltajı kullanım faktörünün ξ en yüksek değerini elde etmek için her durumda terminal öncesi kaskadları transformatör veya bobin yapmak daha doğru olabilir, ancak bunun olmamasının birkaç nedeni vardır. Tamamlandı. Transformatör kademesi her zaman gözle görülür frekans bozulmalarına ve 1-2 W üzerindeki güçlerde fark edilebilir doğrusal olmayan bozulmalara neden olur. Ek olarak, transformatörler nispeten pahalıdır, karmaşıktır ve üretimi yoğun emek gerektirir, ağır ve hantaldır, manyetik girişime duyarlıdır ve aynı zamanda diğer amplifikatör devreleri (öncelikle giriş devreleri) için bir ses frekansı girişimi kaynağıdır.

Aynı zamanda radyo amatörlerinin emrinde, aktif yük direncinde yaklaşık 2-4 W'lık bozulmamış gücü kolayca elde etmeyi mümkün kılan orta güçlü, geniş bantlı ve ekonomik lambalar bulunmaktadır. Bunlar öncelikle 6P15P, 6E5P, 6F3P, 6F4P, 6F5P, 6Zh5P, 6Zh9P vb. Tipteki lambaları içerir. Ancak bu konuya daha dikkatli yaklaşılması gerekir. Bazı durumlarda, daha basit koordinasyon nedeniyle, yine de bir transformatör bağlantısının kullanılması tavsiye edilir. Ön amplifikatör devreleri aşağıda gösterilmiştir.

10-12 W'a kadar güce sahip son düşük frekanslı basamaklar için, radyo amatörleri çoğu durumda 6P14P tipi lambalar kullanır, çünkü kısmen belirtilen gücü oldukça kolay sağlarlar. Ayrıca maalesef bu amaca uygun başka lambalar da mevcut değil. 6P3S (6L6) gibi çok iyi bir lamba olmasına rağmen çok eski bir lamba Bu günlerde Tavsiye edilemez ve endüstri, Alman EL-34 gibi ULF son aşamaları için daha güçlü özel lambalar üretmez. [Hiçbir sebep olmaksızın garip bir sonuç, 1980-90'da 6P3S kullanımının tavsiye edilemeyeceği! Temsilciler Sovyeti'nin saf gönüllülüğü. Örneğin 21. yüzyılda bir tüp amplifikatör tasarımı için 6P3S lambalar şiddetle tavsiye edilebilir. İyi korunmuş örnekleri bulmak önemlidir. E.B.] İnsanlar genellikle modu zorlayarak aynı 6P14P tüplerden daha fazla güç almaya çalışırlar, ancak amplifikatörün güvenilirliğindeki keskin bozulma ve ızgara termal akımı göründüğünde doğrusal olmayan bozulmaların artması nedeniyle bu yol tamamen kabul edilemez.

Yukarıdakileri dikkate alarak radyo amatörlerinin herhangi bir itme-çekme devresinde yalnızca 10 watt'ı aşmayan güçlerde 6P14P lambaları kullanmasını önerebiliriz. [“Madem iyi bir şey yok, o zaman ne yaparsan yap” tarzında inanılmaz derecede anlamsız bir tavsiye. Yazar havalı bir otorite gibi görünüyor ama saçma sapan yazıyor. E.B.] Daha yüksek bir çıkış gücüyle, hem klasik itme-çekme hem de ultra doğrusal devrelerde 6P31S, 6P36S, 6P20S, GU-50, 6N13S (6N5S) gibi açıkça "düşük frekanslı" olmayan lambalara geçmek gerekir, ve radyo amatörlerinin daha az aşina olduğu köprü devrelerinde, aynı zamanda itme-çekme-paralel olarak da adlandırılır. Bu lambaların ilk üçü, yatay taramalı televizyonların son basamaklarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve iki lambadan 25 W'a kadar güç çekmenizi sağlar; 500-750 V anot voltajına sahip bir GU-50 jeneratör lambası (ve buna göre) pasaportuna göre Ua.work = 1000 V) bir itme-çekme devresinde 40-60W gücü kolayca sağlar; Elektronik voltaj dengeleyici devrelerde özel olarak bir kontrol lambası olarak tasarlanan çift triyot 6N13S, çok düşük bir iç dirence sahiptir ve nispeten düşük bir anot voltajıyla, bir silindirde en az 15 W (bir silindir başına) güç elde etmeyi mümkün kılar. Geleneksel itme-çekme devresi ve açıldığında, geleneksel itme-çekme ve köprü devrelerinde her kolda paralel olarak iki triyot (iki silindir) 25 W'a kadar bir çıkış gücü sağlar. Listelenen lambaları kullanan radyo amatörleri, yaratıcı faaliyetler için geniş bir seçeneğe sahiptir.

[Belirsiz bir bilinç durumunda başka bir öneri. İkili veya üçlü lambaların neden yaratıcı aktiviteler için uygun olmadığını merak ediyorum. Belki yazar radyo elemanlarının paralel bağlanmasına ilişkin kuralları bilmiyordur? Yani, yüksek kaliteli kopya seçimine sahip paralel bağlantı, iyi özelliklere sahip çok güçlü amplifikatörler için birçok ara seçenek sunar. 6P14P'den hiç daha güçlü olmayan, ancak özellikleri çok daha kötü olan bir 6P31S lambanın önerisini okumak garip. Ayrıca 6N13C lambaların (bu arada paralel olarak) kullanımına ilişkin hızlı öneriler görmek de hayal kırıklığı yaratıyor. Yazarın uygulamadan tamamen habersiz olması nedeniyle inanılmaz bir anlamsızlık gösterisi, çünkü 6N13C lambalar nadir bulunan guanodur. Yarımların özelliklerinin yayılması %100 veya daha fazla bir aralığa sahiptir. Paralel bağlantı için bunları doğru bir şekilde seçmek neredeyse imkansızdır, bu nedenle amplifikatör, yarılardan birini aşırı ısıtmadan yüke önemli bir güç sağlayamaz ve kullanım faktörünün% 40-50'yi aşması pek olası değildir. Ve 6N13S için tesviye gövde kitleri olmayan basit paralel devreler uygun değildir. Ve lambalarla ilgili tartışmalar dokunaklıdır, çünkü önerilenlerin aksine çok sayıda başka mükemmel lamba vardır, örneğin 6P13S, 6P44S, 6P45S, G807; aşırı durumlarda 6P3S lambalar uygundur. E.B.]

Şekil 5. Düşük frekanslı ULF yolunun güçlü son aşamaları. a - ultralineer anahtarlamada 6P36S lambalarda; b - itme-çekme paralel devresindeki GU-50 lambalarda; c - sabit önyargı dengelemeli 6N13S lambalarda

Tüm devreler düşük frekanslı olarak kabul edildiğinden, yani. sınırlı bir bant genişliği için tasarlandı (5-8 kHz'den fazla değil), çıkış transformatörleri, bobinler ve ototransformatörler hakkında hiçbir şey söylenmedi. Hepsi en yaygın olanıdır, W şeklinde veya 0,35 mm kalınlığında basit transformatör çeliğinden yapılmış şerit çekirdekler üzerine monte edilir. Birincil sargının bireysel yarımlarının yüksek derecede simetrisi dışında, çerçeve tasarımı ve sargılar için artırılmış gereksinimler yoktur. Bu gereklilik özellikle terminal lambalarının değiştirilmesine yönelik ultra doğrusal devreler için önemlidir. Primer sargının kaçak endüktans ve kapasitans değerleri önemli değildir. Aktif kayıpları azaltmak için gücü 10 W'ın üzerinde olan sekonder sargılar mümkün olduğunca kalın tel ile sarılmalıdır. Son aşama için en iyi çalışma modunu seçmek için birkaç kez dokunmanız önerilir. Bu konu bir sonraki paragrafta daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. İki kanallı Hi-Fi amplifikatörlerin yüksek frekanslı son aşamaları, düşük frekanslı olanlardan önemli ölçüde farklıdır, bu nedenle bunlarla ilgili öneriler farklı olacaktır. Her şeyden önce bu, lamba türleri için geçerlidir. [ Şaşırtıcı mantık. Yazar kendi LF ve HF sınıflandırmasını icat etti. Vakum tüpleriyle ilgili bölümü okumuş tam bir amatör için bile, her şeyden önce, icat edilen frekans bölümünün vakum tüpleriyle hiçbir ilgisi olmadığı açıktır; aralıkları yüzlerce megahertz'e kadar uzanır. 6P14P lambası mor renktedir ve 0,1 kHz, 1 kHz, 5 kHz, 8 kHz, 16 kHz veya 32 kHz gibi frekans sinyallerinin güçlendirilmesi gerekir. Ancak eşleşen transformatörle ilgili olarak bu soru zaten alakalı. Ancak burada da endişelenmenize gerek yok çünkü... 18-20 kHz'e kadar sıradan transformatörler uygundur, hiçbir şeyi sarmanıza gerek yoktur. Ve 20 kHz'in üzerindeki frekanslar için ferritlere geçmelisiniz. Görünüşe göre yazar, frekans tepkisini iyileştirmek için sargıların bölümlere ayrılması hakkında hiçbir şey duymamış ve ikincil sargı için kalın bir tel önermektedir. Ve AKTİF KAYIPLAR kavramı tamamen saçmalıktır, çünkü pasif kayıplar ve reaktif kayıplar da yoktur. E.B.]

Yüksek frekanslı kanalların gücü, üst sınıf amplifikatörlerde bile 10-12 W aralığında olduğundan en uygun lambalar 6P14P ve 6N13S'dir. En iyi anahtarlama devreleri ultra doğrusal itme-çekmedir, triyot anahtarlamada 6P14P üzerinde köprülenmiştir ve 6N13S üzerinde "iki katlıdır". En yaygın versiyonu Şekil 6'da gösterilen son şemaya gelince, teorik anlamda yeni olmasa da ancak geçen yüzyılın 60'lı yıllarında yayın ekipmanlarında yaygınlaştığını söyleyebiliriz. Çoğu zaman olduğu gibi, plan çok yaygınlaştı ve programın avantajlarından bahsederken genellikle dezavantajları konusunda sessiz kalıyorlar. Her ikisini de objektif olarak değerlendirmeye çalışalım.

[Öncelikle transformatörsüz devrelerin yaratılmasının en önemli sonucunu mantıklı bir şekilde değerlendirmeyi öneriyorum. Geçtiğimiz 50 yıl, bu tür programların herhangi bir dağıtım almadığını ve alamayacağını gösterdi. Yaşam standardı yükseldikçe sağlığın değeri de artıyor. Bu nedenle, transformatörsüz devrelerin ana ve aşılmaz dezavantajı - yüksek voltaj kaynağından galvanik izolasyonun olmaması - bu tür devrelerin insan nüfusu arasında en azından bir miktar dağılım elde etmesine asla izin vermeyecektir. Ve bırakın da rüya görenler bu tür devrelerin modlarını, yüzleri mosmor olana kadar inceleyip analiz etsinler.]

Şekil 6. DC lambaların seri bağlantısıyla en yaygın son aşama devrelerinden biri

Doğru akım için iki lambanın seri olarak bağlanması, alternatif akım için her ikisinin de yüke göre paralel bağlanmasına eşdeğerdir, bu nedenle toplam iç dirençleri aslında geleneksel bir itme-çekme kaskadından dört kat daha azdır. . Böyle bir devre için iç direnci normalden daha düşük olan lambaları alırsak ve yük olarak nispeten yüksek empedanslı hoparlörler kullanırsak, hesaplamalara göre çıkış transformatörünün bu durumda yakın bir dönüşüm katsayısına sahip olacağı ortaya çıkar. birlik veya her durumda birimler halinde ölçülür. Böylece yükü bir çıkış transformatörü olmadan doğrudan lambalara bağlamak mümkün olur. Bu elbette programın koşulsuz bir avantajıdır. Ancak bu onurun yüksek bir bedeli vardır. Her şeyden önce, güç kaynağının voltajının (120-150V) yarısının açılma noktalarında bulunması nedeniyle yükün doğrudan açılması hala imkansız hale geliyor. Bu nedenle hoparlörlerin, kapasitansı doğrudan yük direncine ve geçiş bandının alt sınırına bağlı olan bir dekuplaj kapasitörü aracılığıyla açılması gerekir. Gerçekten de, ayırma kapasitörü üzerindeki yararlı sinyalin izin verilen voltaj kaybı, sinyalin değerinin %10'u ise, o zaman Rн=20 Ohm ve akış=40 Hz'de kapasitörün reaktansı 2 Ohm'u geçmemelidir; kapasitansı eşittir

Yalnızca bir elektrolitik kapasitörün böyle bir kapasitansa sahip olabileceği açıktır, ancak çalışma voltajının en azından güç kaynağının tam voltajından daha düşük olmaması gerektiği unutulmamalıdır; 300-350V. Ve sonra, böyle bir kapasitörün maliyetinin çıkış transformatörünün maliyetinden hiç de düşük olmadığı ortaya çıktı, özellikle de bir kapasitörün aksine, bir radyo amatörünün gerekirse her zaman kendisi bir transformatör yapabileceği için. Elbette, ses bobini direnci 20 değil 200 Ohm olan bir hoparlör yapmak mümkündür; bu, aynı koşullar altında kuplaj kapasitörünün kapasitansının 200 μF'ye düşürülmesine izin verecektir, ancak bu durumda maliyet hoparlör keskin bir şekilde artar. Ancak bu planın tek dezavantajı bu değil. İkincisi, lambalar doğru akımla seri olarak bağlandığında, her birine anot kaynağının voltajının yalnızca yarısı uygulanır, dolayısıyla devre yalnızca anma anot voltajı 100-150V'u aşmayan özel lambalarda iyi çalışabilir. . Bununla birlikte, bu türdeki lambaların çoğu, nadiren birkaç watt'ı aşan önemsiz bir maksimum çıkış gücüne sahiptir. Ek olarak, çalışmalar pentodlar kullanıldığında bu devrenin temelde bir şekilde asimetrik olduğunu, bu da onu Hi-Fi amplifikatörlerinin son düşük frekans aşamaları için uygunsuz hale getirdiğini göstermiştir. Yüksek frekanslı kademelerde, önceki hesaplamada seçilen değerler ve HF kanal akışının alt sınırı = 2 kHz ile ayırma kapasitörünün kapasitans değeri olduğundan, ilk dezavantaj hemen ortadan kalkar.

Üstelik bu durumda, geçiş bandının yalnızca en kötü, pratik olarak çalışmayan kısmında yüzde onluk bir sinyal kaybı meydana gelecek ve ftop = 20 kHz'de sinyal kaybı yalnızca %1 olacaktır. Ek olarak, son RF aşaması için gerekli çıkış gücü, LF aşamasına göre önemli ölçüde daha azdır; bu, bu devrede düşük iç dirence sahip olan ve düşük anot voltajlarında iyi çalışan bir 6N13C çift triyotun kullanılmasına olanak tanır. Böyle bir kademenin pratik bir diyagramı Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7. Çift triyot 6N13S'ye (6N5S) dayanan "iki katlı" son aşamanın pratik diyagramı

RF kanalının gücü 2-3W'ı geçmiyorsa, son aşamayı Şekil 8'deki devreye göre 6F3P veya 6F5P tipi lambaları kullanarak monte edebilirsiniz. Bu devrenin çıkış transformatörü, bant kalınlığı 0,2 mm'yi geçmeyen bir bant göbeğine veya W şeklinde bir kalıcı alaşım üzerine monte edilir. Ultralineer devrenin gözle görülür bir sonuç vermesi ve doğrusal olmayan distorsiyonların gerçekte %0,2-0,5 mertebesinde olması için, birincil sargının kademe noktası her durumda ampirik olarak doğrudan r.n.i. ölçüm sonuçlarından seçilmelidir. bir amplifikatör kurma sürecinde. Bunu yapmak için, transformatörü sararken, birincil sargının her yarısı için 4-6 kademe sağlanmalıdır.

Şekil 8. 6F3P veya 6F5P lambaların kullanıldığı itme-çekme yüksek frekanslı son aşama (Pout = 2,5 W)

Transistörlü amplifikatörler için ise “iki katlı” devre diğerlerine göre tercih edilir. Bu, yüksek güçlü transistörlerin düşük iç direnci ve kolektör voltajı (lambalarla karşılaştırıldığında) ile açıklanmaktadır. Bu nedenle, örneğin 4GD-35 tipi gibi geleneksel düşük empedanslı hoparlörler kullanıldığında bile kademenin yük ile mükemmel uyumu sağlanır. Ek olarak, çalışma voltajı 20-30V'u geçmediğinden, dekuplaj kapasitörünün boyutu 2000-5000 μF kapasitede bile küçük çıkıyor. Bu tür planlar yaygındır ve radyo amatörleri tarafından iyi bilinmektedir.

Genel bir sonuç olarak, 21. yüzyılda kesinlikle rasyonel olarak algılanacak bazı hususları sıralayabilirim. İlk husus, tek uçlu devreler yeni başlayanlar için tasarlandığından, yazarın yalnızca itme-çekme amplifikatörlerini tartışmasının doğru olup olmadığıdır. İkinci olarak, basamaklı devrelerin sistemleştirilmesine yönelik yaklaşımın titizliği de saygıyı hak ediyor. Üçüncüsü, yazarın tartışılmaz nitelikleri bazı durumlarda hayret verici önyargılarla sınırlıdır ve düşüncedeki eksiklikler görünüşe göre yazarın yüksek teorik hazırlığının ve yetersiz pratik deneyiminin bir sonucudur. Dördüncüsü, geçtiğimiz on yıllar, özellikle yüksek performanslı amplifikatörlerin çıkış aşamaları açısından, hem temel kavramlarda hem de devre tasarımında durumu önemli ölçüde değiştirdi. Ve artık aşırı törenler yok. Pek çok şey daha basit ve net hale geldi. Bazı gösterişçiler dayanıklılık göstermeden öldüler. Ancak bunların yerini oksijensiz bakır gibi yeni gösterişler alacak. Toplumun teknolojik yapısındaki değişikliklerin, örneğin Slav uygarlığı gibi yaşamın temel değerlerini değiştirmemesi gerektiği gerçeğini anlamak çok önemli görünüyor. Gendin’in internetten indirilen kitabındaki materyallerden yola çıkarak bir yayın hazırladık.

Evgeny Bortnik, Krasnoyarsk, Rusya, Mart 2018

Müzik dosyalarının oynatılma kalitesini önemli ölçüde iyileştirme seçeneklerinden biri, sinyali düşük güç aşamalarındaki frekans bileşenlerine (LF, MF, HF) bölme ve bunları uygun dar bantlı amplifikatörler ve dinamik sistemlerle daha da güçlendirme yöntemidir. . Bu seçenek, örneğin, halihazırda amplifikasyon yolundan çıkışında olan sinyalde kaçınılmaz zayıflama ve bozulmaya neden olan akustik sistemlerde pasif RLC filtreleri kullanma ihtiyacından kurtulmanıza olanak tanır. Ayrıca bu seçenek, düşük frekanslar () ve çok daha az güç gerektiren küçük orta aralık ve yüksek frekanslı yayıcılar için ayrı akustik sistemlerin kullanılmasını mümkün kılar. Güç amplifikatörlerinin özelliklerine ilişkin gereksinimler, LF, MF ve HF sinyalleri için de aynı değildir ve önerilen seçenek, bu tür amplifikatörlerin en uygun şekilde kullanılmasını mümkün kılar. Bu makale, orta gücün ayrı, iki yönlü oynatımı için bir sistem oluşturmaya ilişkin bir örnek verecektir. Üretimi sırasında, Sovyet döneminden beri mevcut olan küçük boyutlu geniş bant akustik sistemleri "Radiotehnika S-30" ve hoparlörler "PHILIPS FB-20PH" den en verimli şekilde yararlanma görevi belirlendi. Elbette önerilen amplifikatörle, güç ve özellik bakımından benzer diğer sistemleri kullanmak da mümkündür.

S-30 hoparlörlerle aynı anda karşılaşan herkesin bildiği gibi, bu hoparlörlerin ses üretim kalitesi, çok yüksek parametrelere sahip olmayan dinamik sürücülerin kullanılması nedeniyle özellikle orta aralıkta (orta-yüksek frekanslar) çok vasattı. Ancak bu hoparlörleri sıradan yaşam alanları için “subwoofer” olarak kullanmak oldukça mümkün. Aynı zamanda, PHILIPS mini kompleksinin her biri 20 W nominal güce sahip mevcut hoparlörleri, sinyalin orta HF bileşenlerini oldukça verimli bir şekilde yeniden üretir, ancak 90 Hz'nin altındaki frekanslarda gözle görülür bir geçişe sahiptir. Bu nedenle, bu akustiği mümkün olan maksimum getiri ile kullanmak için bu seçenek ortaya çıktı.

Bu seçeneğin önemli avantajlarından biri, yukarıda da belirtildiği gibi, her frekans bandı için güç amplifikatörünün ayrı olması ve güç ve karakteristiklere göre en uygun şekilde seçilebilmesidir. Kullanılan akustiğin nominal güçlerine bağlı olarak, UMZCH olarak özel güç amplifikatörü mikro devrelerinin kullanılmasına karar verildi (tabii ki, diğer serilerin MS'sini uygun bağlantıda veya örneğin transistör devrelerinde kullanabilirsiniz). Kanal başına 45 W'a kadar güce sahip (genellikle 2 veya 4 kanal içeren) bu tür mikro devreler, küçük boyutlu radyo ekipmanlarında, örneğin araba radyolarında yaygın olarak kullanılır.

Filtreli ön aşamalar

Bu amplifikatörde kullanılan TDA serisi güç amplifikatörü mikro devreleri tek kutuplu güç kaynağına (+8...18 V) sahip olduğundan, ön amplifikatör aşamaları tek kutuplu güç kaynağıyla seçilmiştir. Aynı zamanda görev, bu basamakların orijinal sinyale getirdiği bozulmaları azaltmak için minimum sayıda basamak ve aktif eleman içeren devreleri kullanmaktı. Sinyalin düşük frekanslı bileşenini izole eden filtreli bir giriş aşaması olarak, Modelist-Konstruktor dergisinin sayılarından birinde bir kerede yayınlanan, ancak transistörlerin değiştirilmesiyle Şekil 1'deki devre kullanıldı. modern analoglar ve filtrenin kesme frekansını yukarıdaki akustiğe değiştirmek.

Burada transistör T1 bir faz kaydırıcı olarak çalışır; antifazdaki voltajlar R3 ve R4 dirençleri arasında görünür. Doğrudan sinyal yayıcıdan çıkarılır ve T2 transistörü üzerindeki bir sonraki aşamaya beslenir. Sinyalin orta ve yüksek frekans bileşenlerini geçirir ve T3 üzerindeki kademe aracılığıyla düşük frekans çıkışına geçen düşük frekansları geciktirir. Kesme frekansı, C3 ve C4 kapasitörleri seçilerek seçilir, bu durumda yaklaşık 150 Hz'dir. Bu kapasitanslar azaltılarak kesme frekansı daha yüksek frekanslara kaydırılabilir. Örneğin orijinal devrede C3 = C4 = 330 pF kapasitanslarla kesme frekansı 3 kHz olarak belirtildi. Ne yazık ki, ayrıntılı bir açıklama ve hesaplamalarla orijinal devreyi bulamadım, bu nedenle kesme frekansı ve bu kapasitanslar, düşük frekanslı ve orta-yüksek frekanslı hoparlörlerin sesinin en iyi oranına göre deneysel olarak bitmiş devrede seçildi. . Filtre kesme eğimi oktav başına yaklaşık 12 dB'dir. Bu filtrenin çıkışından gelen MF + HF sinyali doğrudan orta-yüksek frekanslı güç amplifikatörüne beslenir ve düşük frekanslı sinyal, 30 Hz'nin altındaki frekansları kesen başka bir filtreye - kızılötesi düşük frekanslara (sabsonic) beslenir. (İncir. 2).

Bu, pratik olarak kullanılan hoparlörler tarafından üretilmeyen, ancak yine de difüzörlerinin büyük genlikli gereksiz titreşimlerine neden olan, büyük aşırı yüklenmelere ve sinyalin bozulmasına yol açan çok düşük frekanslardaki karşılık gelen titreşimlerden kurtulmamızı sağlar. Filtre kesme frekansı, C2, C3, C4, R4, R5 elemanları ve T1 transistörünün çalışma modu tarafından, R3 direncinin değeri seçilerek ayarlanır (bu transistörün toplayıcısı, kademeli besleme voltajının yaklaşık yarısına ayarlanmalıdır, yani. 4,5V). Filtre çıkışında değişken bir direnç bulunur (10 ila 100 kOhm arasında olabilir, bu, arkasına bağlı güç amplifikatörünün giriş direncine bağlıdır). Onun yardımıyla, tüm sistemin genel frekans tepkisini eşitlemek için düşük frekansların orta-yüksek frekanslara göre amplifikasyon düzeyini ayarlayabilirsiniz. Olası RF gürültüsünü ve paraziti ortadan kaldırmak için 1000 Hz'nin üzerindeki frekansların ek olarak kesilmesi için değişken dirençten sonra şönt kapasitör C5 gereklidir ve girişte böyle bir kapasitör zaten kullanılıyorsa, ayırma kapasitörü C6 μF çıkarılabilir. güç amplifikatörü. Kendi gürültülerini azaltmak için devreler, sinyal devrelerinde oksit elektrolitik kapasitörler kullanılmadan seçilmiştir (ilk filtrenin giriş kapasitörü C1 hariç, ancak istenirse bu da normal bir kapasitörle değiştirilebilir), örneğin bir film filmi). Her iki filtredeki transistörler herhangi bir düşük güçlü n-p-n yapısında kullanılabilir ancak tercihen yüksek kazançlı ve düşük gürültü seviyeli (2PC1815L, BC549C, BC550C, BC849C (smd), BC850C (smd), BC109C, BC179C, vb.)

Nihai güç amplifikatörleri

Devreyi basitleştirmek ve bitmiş cihazın boyutunu azaltmak için, küçük boyutlu ses ekipmanlarında, örneğin araba radyolarında yaygın olarak kullanılan son amplifikatörler olarak TDA serisi mikro devreler kullanıldı. Bu mikro devreler, kural olarak, oldukça yüksek kalitede ev aletleri için oldukça kabul edilebilir özelliklere sahiptir. Ayrıca yükte aşırı yük, aşırı ısınma ve kısa devreye karşı koruma devreleri bulunmaktadır. Güç özellikleri yalnızca mevcut hoparlör sistemlerinin güçlerine göre belirlendi. Bu nedenle MF-HF bandı için köprü bağlantısında TDA1558Q MS kullanıldı. Bu MS, 4 kanallı bir 11 W devre veya bir köprü devresi 2x22 W) kullanılarak bağlanabilir. 20 watt gücündeki hoparlörler için aşağıdaki köprü devresi kullanıldı (Şekil 3)

Şema son derece basittir ve açıkça ayrı bir açıklama gerektirmez. Kullanılmayan MS pinleri (4,9,15) boş bırakılmalıdır. Ayrı bir MUTE / ST-BY anahtarı kullanılmayacaksa pin 14 MC doğrudan pozitif güç kaynağı kablosuna bağlanmalıdır. Yüksek kapasiteli bir elektrolitik kapasitörün (2200 mF) MS terminallerine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesi tavsiye edilir. Sadece besleme voltajını yumuşatmanın kalitesi değil, aynı zamanda amplifikatörün aşırı yük kapasitesi de kapasitesine bağlıdır. Olası yüksek frekanslı bileşenleri filtrelemek için güç devresine 0,1 mF'lik bir kapasitör yerleştirilir. Tüm elemanların çalışma voltajı, besleme voltajından (+U) düşük olmamalıdır.

Düşük frekans bandı için orijinal TDA7575 MS'lerden biri kullanıldı. Bu mikro devreler gerçekten "orijinaldir" ve kural olarak daha yüksek sınıf ve güce sahip cihazlarda bulunur. Bağlantı şeması gibi birini bulmak çok kolay değil. Elbette, benzer özelliklere sahip diğer birçok MS (her biri 45 W'lık 2 veya 4 kanal) burada kullanılabilir, bunların veri sayfaları internette kolayca bulunabilir. Bu mikro devreyi kullanmak isteyenler için burada biraz daha ayrıntılı olarak anlatacağız (Şekil 4).

Ana özellikler: güç - 2x45 W veya 1x75 W (1 Om yük için), doğrusal frekans yanıtı 20...20.000 Hz, Rin = 100 kOhm.

Bağlantı versiyonumdaki 9 ve 19 numaralı negatif giriş pinleri toprağa (ortak kablo) bağlı, 8 ve 20 numaralı pinlere (sırasıyla sol ve sağ kanallar) düşük frekanslı sinyal sağlanıyor. Buraya 0,33 μF'lik giriş kapasitörleri takılırsa, Şekil 2'deki devreye göre filtre çıkışındaki C6 kapasitörünün elbette takılmasına gerek yoktur. Gördüğünüz gibi MS, bizim durumumuzda kullanılmayan ve serbest bırakılabilen çeşitli ek kontrol girişleri ve çıkışları içerir (3,13,14,16,17,18 ve 25 numaralı pinler). MS'yi çalışma moduna geçirmek için ST-BY ve MUTE kontaklarına +U besleme voltajı uygulanmalıdır. Mikro devre, akustiği 1 Ohm'luk bir dirençle bağlamanıza olanak tanır ve daha sonra 75 W'a kadar güç çıkışı sağlayabilir, ancak bir köprü bağlantısıyla ve buna göre tek kanallı modda. Bu durumda aşağıdaki koşullara uyulmalıdır:

• çıkışları paralelleştirin (OUT1+, OUT2+'ya bağlanır; OUT1-, OUT2-'ye bağlanır);
• çıkış döngüsünün direncini en aza indirin, yani. MC çıkışından hoparlöre giden kabloları mümkün olduğunca kalın ve kısa yapın ve bunun için amplifikatörün kendisinin hoparlörün yanına yerleştirilmesi gerekir. Çıkış döngüsünün direncinin harmonik bozulma üzerinde çok önemli bir etkisi vardır;
• Giriş sinyalini IN2 girişine uygulayın (IN1 - boş veya toprak bırakın);
• “1 Om SETTING” pinine U=2,5V uygulayın (bizim durumumuzda olduğu gibi iki kanallı 45 W seçeneği için bu çıkış serbest bırakılmalı veya ortak bir kabloya bağlanmalıdır). Ben kendim 1 Ohm'luk bir hoparlör için böyle bir bağlantıya sahip bir devre kullanmayı denemedim, çünkü 1 Ohm dirençli hoparlörlerim yok, bu yüzden burada bu seçenek için bulabildiğim verileri referans olarak sunuyorum. elimdeki kaynaklar.

Güç kaynağı

Amplifikatörü bir bütün olarak güçlendirmek için, her biri LF ve MF-HF kanalları için olmak üzere 60-70 W gücünde iki transformatör kullanıldı. Yeterli güce sahip bir transformatör (120 W veya daha fazla), küçük boyutlu kasanın yüksekliğine "sığmadı". Ayrıca sırasıyla iki stabilizatör vardır. Burada kullanılan MC'ler için güç kaynağı 8 ila 18 volt arasında değişir, böylece transformatör, sekonder sargıda uygun voltajla ve önemli bir "düşme" olmaksızın en az 3 amperlik bir çıkış akımıyla seçilebilir. Transformatörden sonra, gerekli güçte diyotlara sahip geleneksel tam dalga köprü doğrultucuları veya bir diyot düzeneği (örneğin, 8 A için KBU810) kurulur. Daha sonra, düzeltilmiş voltaj, MS tipi KREN8 veya benzeri bir "güçlü" stabilizatörün devresinde ek bir kontrol transistörü ile stabilize edilir (Şekil 5)

Dengeleyicinin çıkış voltajı, minimum bozulma ile mümkün olan maksimum gücü elde etmek için 12 - 17 volt aralığında olabilir. Bu durumda, 12 volt stabilizasyon voltajına sahip bir KIA7812 mikro devresi kullanılır ve çıkış voltajını 15-16 volt'a yükseltmek için orta terminal arasına ek bir 3-4 volt zener diyot (KS133, KS 139) takılır. ortak tel. Besleme voltajını 18 volta yükseltmemelisiniz, ancak TDA MS'deki veri sayfalarında böyle bir sınır belirtilmiş olsa da, pratikte açılma anında bu mikro devrelerin dahili koruma sistemi "aşırı yük" nedeniyle tetiklenebilir. ”. Amplifikatörleri dengesiz bir voltajla çalıştırabilirsiniz, ancak bu, çalışma sırasında ısınmalarını artıracak ve aşırı yük kapasitelerini azaltacaktır.

Ön amplifikasyon basamakları - filtreler - aynı dengeleyicilerden güç alabilir, ancak sonuçta onları parazitlerden ve bant kanallarının olası karşılıklı etkisinden izole etmek için 9...12 voltta ortak bir dengeleyici yapmak daha iyidir.

Güç kaynağının tüm mikro devreleri (güç amplifikatörleri ve stabilizatörleri) ve ayrıca ek güçlü transistörler (KT818 veya benzeri ithal), yeterli alana sahip ısı emicilere monte edilmelidir. Benim durumumda tüm bu elemanlar, 3 mm kalınlığında ve 70x200 mm boyutunda paralel olarak monte edilmiş iki alüminyum plakadan oluşan ortak bir soğutucu üzerinde yer alıyor. Kural olarak, çoğu TDA ve benzeri mikro devrelerin kasada eksi bir güç kaynağı vardır ve buna göre, ara parçalar yalıtılmadan bir ısı emiciye takılabilirler. Transistörler ve stabilizatör çipleri izole edilmelidir. Baskılı devre kartları arşivde.

Çözüm

Burada sunulan devrelere göre bir amplifikatörün kullanılması, ortalama seviye ve kalitede akustik kullanıldığında bile fonogramların oynatılma kalitesini önemli ölçüde artırmayı mümkün kıldı. Aynı zamanda, PHILIPS hoparlörleri hiçbir şekilde değiştirilmedi ve S-30'da tüm dahili pasif filtreler ve 6GDV-1 orta HF kafası kapatıldı ve düşük frekanslı sinyal doğrudan woofer'a sağlandı. (25GDN-1-4). Düşük frekans bileşeninin seviyesinin ayarlanması, odanın büyüklüğüne ve dinleyicinin akustiğe olan mesafesine bağlı olarak tüm sistemin genel frekans tepkisini dengelemenize olanak tanır. Özellikle site için - A. Baryshev.

ULF İLE EV YAPIMI İKİ YOLLU HOPARLÖRÜN ŞEMASI makalesini tartışın

Düşük frekanslı amplifikatörler esas olarak, bir hoparlör, bir kayıt cihazının kayıt kafası, bir röle sargısı, bir ölçüm cihazı bobini vb. olabilen çıkış cihazına belirli bir güç sağlamak üzere tasarlanmıştır. Giriş sinyali kaynakları bir ses alıcısı, bir ses alıcısı ve bir ölçüm cihazı bobinidir. fotosel ve elektriksel olmayan niceliklerin elektriğe çeşitli dönüştürücüleri. Kural olarak, giriş sinyali çok küçüktür, değeri amplifikatörün normal çalışması için yetersizdir. Bu bağlamda, güç amplifikatörünün önünde, voltaj amplifikatörlerinin işlevlerini yerine getiren bir veya daha fazla ön amplifikatör aşaması bulunur.

ULF ön aşamalarında dirençler çoğunlukla yük olarak kullanılır; hem lambalar hem de transistörler kullanılarak monte edilirler.

Bipolar transistörlere dayanan amplifikatörler genellikle ortak bir yayıcı devre kullanılarak monte edilir. Böyle bir kademenin çalışmasını ele alalım (Şekil 26). Sinüs dalgası voltajı sen içeridesin bir izolasyon kapasitörü aracılığıyla baz emitör bölümüne beslenir C p1 sabit bileşene göre temel akımda bir dalgalanma yaratır ben b0. Anlam ben b0 kaynak voltajıyla belirlenir E k ve direnç direnci Rb. Baz akımındaki bir değişiklik, yük direncinden geçen kolektör akımında buna karşılık gelen bir değişikliğe neden olur Rn. Kolektör akımının alternatif bileşeni yük direncinde oluşur Rk genlik-yükseltilmiş voltaj düşüşü dışarıdasın.

Böyle bir kademenin hesaplanması, Şekil 2'de gösterilenler kullanılarak grafiksel olarak yapılabilir. OE'li bir devreye göre bağlanan bir transistörün 27 giriş ve çıkış özellikleri. Yük direnci ise Rn ve kaynak voltajı E k verildikten sonra yük çizgisinin konumu noktalarla belirlenir. İLE Ve D. Aynı zamanda nokta D değere göre verilir E k ve nokta İLE- Elektrik şoku ben =E k/Rn. Yük hattı CDçıktı özellikleri ailesini geçer. Amplifikasyon sırasında sinyal bozulmasının minimum düzeyde olması için yük hattındaki çalışma alanını seçiyoruz. Bunun için doğrunun kesişme noktaları CDçıkış özelliklerine sahip olanların ikincisinin düz bölümleri içinde olması gerekir. Site bu gereksinimi karşılıyor AB yükleme hatları.

Sinüzoidal bir giriş sinyalinin çalışma noktası bu bölümün ortasındadır - nokta HAKKINDA. AO bölümünün ordinat eksenine izdüşümü, kolektör akımının genliğini belirler ve aynı bölümün apsis eksenine izdüşümü, kolektör voltajının değişken bileşeninin genliğini belirler. Çalışma noktası Ö kollektör akımını belirler ben biliyorum ve kolektör voltajı U ke0 dinlenme moduna karşılık gelir.

Üstelik nokta Ö baz hareketsiz akımı belirler ben b0 ve dolayısıyla çalışma noktasının konumu Ö" giriş karakteristiğine göre (Şekil 27, a, b). Puanlara A Ve İÇİNDEçıkış özellikleri noktalara karşılık gelir A" Ve İÇİNDE" giriş karakteristiği hakkında Çizgi segmenti projeksiyonu Bir "O" x ekseni giriş sinyalinin genliğini belirler Sen t'de minimum distorsiyon modunun sağlanacağı yer.

Açıkçası, Sen t'de, giriş özellikleri ailesi tarafından belirlenmelidir. Ancak giriş karakteristikleri farklı voltaj değerlerinde olduğundan U ke, biraz farklıdır, pratikte ortalama değere karşılık gelen giriş karakteristiğini kullanırlar U ke=U ke 0.

Birçok mühendislik problemini çözerken elektrik sinyallerinin güçlendirilmesine ihtiyaç vardır. Amplifikatörler bu amaca hizmet eder; voltajı, akımı ve gücü yükseltmek için tasarlanmış cihazlar. Amplifikatörler tipik olarak bipolar ve alan etkili transistörler ve entegre devreler kullanır.

En basit amplifikatör bir amplifikasyon aşamasıdır.

En basit amplifikatör aşamasının bileşimi:

UE – doğrusal olmayan kontrollü eleman (iki kutuplu veya alan etkili transistör);

R – direnç;

E – elektrik enerjisi kaynağı.

Amplifikasyon, elektrik enerjisinin sabit bir emk kaynağından dönüştürülmesine dayanmaktadır. E, giriş sinyali tarafından belirlenen yasaya göre RE'nin direncindeki değişiklikler nedeniyle çıkış sinyalinin enerjisine dönüşür.

Amplifikatör aşamasının ana parametreleri:

Çok kademeli amplifikatörler için

Giriş sinyallerinin yükseltilmiş frekans aralığına bağlı olarak amplifikatörler aşağıdakilere ayrılır:

UPT (doğru akım amplifikatörleri) - yavaş yavaş değişen sinyalleri yükseltmek için;

ULF (düşük frekanslı amplifikatörler) - ses frekans aralığındaki (20-20000 Hz) sinyalleri yükseltmek için;

UHF (yüksek frekanslı amplifikatörler) - onlarca kilohertz'den onlarca ve yüzlerce megahertz'e kadar frekans aralığındaki sinyalleri yükseltmek için;

Darbe/geniş bant - onlarca hertzden yüzlerce megahertz'e kadar frekans spektrumuna sahip darbe sinyallerinin yükseltilmesi için;

Dar bant/seçici - dar bir frekans aralığındaki sinyalleri yükseltmek için.

Yükseltici elemanı açma yöntemine göre bunlar ikiye ayrılır:

Yükseltici eleman olarak iki kutuplu bir transistörün kullanılması durumunda:

Ortak bir tabana sahip

Ortak emitör

Ortak toplayıcı ile

Alan etkili transistörün kullanılması durumunda:

Ortak bir kaynakla

Ortak drenajlı

Ortak bir tabana sahip

Ortak emitörlü amplifikatör aşaması.

Bir OE amplifikatör katı, emitörün giriş ve çıkış devreleri için ortak bir elektrot olduğu en yaygın amplifikatör aşamalarından biridir.

İki kutuplu bir transistör yapısı için OE'li bir amplifikatör aşamasının şeması p-p-p.

Kirchhoff'un ikinci yasasına göre amplifikatör katının kolektör devresi için aşağıdaki elektriksel durum denklemi yazılabilir:

Kollektör direnci Rk'nin akım-gerilim karakteristiği doğrusaldır ve transistörün akım-gerilim karakteristiği doğrusal değildir ve bir OE ile bir devreye bağlı yayıcının bir çıkış (kolektör) özellikleri ailesini temsil eder.

Doğrusal olmayan bir devrenin hesaplanması, yani. tanım BEN İle , , Ve sen İle farklı baz akımları için BEN B ve direnç direnci R İle grafiksel olarak yapılabilir. Bunu yapmak için, transistörün çıkış özellikleri ailesinde noktadan düz bir çizgi çizmek gerekir. e İle denklemi karşılayan Rk direncinin akım-gerilim karakteristiğinin apsis ekseninde .

Yük düz çizgisinin çıkış karakteristiklerinin çizgileri ile kesişme noktaları, belirli bir denklem için grafiksel bir çözüm sağlar. R B ve çeşitli BEN B .

Bu noktalardan kolektör devresindeki akımı, voltajı belirleyebilirsiniz. sen ke Ve .

Direnç direnci R İle giriş sinyali amplifikasyon gereksinimlerine göre seçilir. Bu durumda yük düz çizgisinin sola ve izin verilen değerlerin altına geçtiğini dikkate almak gerekir. sen İle maksimum , BEN İle maksimum , P İle maksimum ve geçici yanıtın oldukça uzun bir doğrusal bölümünü sağladı.

Amplifikatör aşamasının OE ve parametreleriyle eşdeğer eşdeğer devresi.

Sayma yaparak bu denklemleri formda yazabiliriz.

Bu denklemleri birlikte çözersek, şunu elde ederiz:

Eksi işareti, çıkış voltajının giriş ile faz dışı olduğu anlamına gelir. Ortak bir yayıcıya sahip, yüksüz bir amplifikasyon aşamasının voltaj kazancı formülünü elde ederiz:

Çünkü . Bu yüzden

Düşük frekanslarda OE ile amplifikatör aşamasının giriş empedansı:

Amplifikatör aşamasının OE ile çıkış empedansı şu ifadeyle belirlenir:

OE ile amplifikatör kademesinin sıcaklık stabilizasyonu

İLE
Transistörlerin önemli bir dezavantajı sıcaklığa bağımlılıklarıdır. Artan sıcaklıkla birlikte yarı iletkendeki azınlık yük taşıyıcılarının sayısındaki artışa bağlı olarak transistörün kolektör akımı artar. Bu, transistörün çıkış özelliklerinde bir değişikliğe yol açar. Kolektör akımı arttığında ΔI k, kolektör voltajı şu kadar azalır: . Bu, transistörün çalışma noktasında, onu transistörün özelliklerinin doğrusal kısmının ötesine taşıyabilecek bir kaymaya neden olur ve amplifikatörün normal çalışması bozulur.

Sıcaklığın amplifikatör aşamasının ortak bir doğrultucu ile çalışması üzerindeki etkisini azaltmak için yayıcı devresine bir direnç dahil edilir R ah, bir kapasitör tarafından yönlendirilen İLEah. Başlangıç ​​gerilimini oluşturmak için temel devrede bir gerilim bölücü bulunur.

Sıcaklıktaki artış nedeniyle emitör akımındaki artış, direnç boyunca voltaj düşüşünün artmasına neden olur R ah bu da voltajın düşmesine neden olur ve bu da baz akımının azalmasına neden olur. Verici ve toplayıcı akım, çalışma noktasının karakteristiğin doğrusal kısmı üzerindeki konumunu korur.

Çıkış devresindeki kollektör akımını değiştirmenin transistörün giriş voltajı üzerindeki etkisine negatif DC geri beslemesi denir. Bir kapasitörün yokluğunda amplifikatör kademesinin çalışması yalnızca doğru akımda değil aynı zamanda alternatif bileşende de değişir.

OK ile amplifikatör aşaması

İLE
Transistörün toplayıcısı, güç kaynağı aracılığıyla doğrudan amplifikatörün ortak noktasına bağlanır, çünkü Kaynağın iç direncindeki voltaj düşüşü ihmal edilebilir düzeydedir. Giriş voltajının kolektöre göre transistörün tabanına bir kapasitör aracılığıyla uygulandığını düşünebiliriz. İLE1 ve çıkış voltajı, uçlardaki voltaj düşüşüne eşittir R ah, yayıcıdan toplayıcıya göre kaldırılır. Direnç dinlenme modunda çalışma noktasının konumunu belirleyen transistör taban devresinin başlangıç ​​öngerilim akımını ayarlar. huzurunda sengiriş devrede voltaj düşüşü yaratan alternatif bir bileşen belirir R ah ( )

OC ile amplifikatör aşamasının voltaj kazancı birden azdır, bu nedenle buna voltaj aktarım katsayısı demek daha doğrudur.

Giriş değerinden beri k sen birliğe yakın olduğunda, emitör takipçisinin giriş direnci giriş direncinden çok daha büyüktür H 11 transistör ve birkaç yüz kilo-ohm'a ulaşır.

Verici takipçisinin çıkış direnci onlarca ohm mertebesindedir. Böylece emitör takipçisi çok yüksek bir giriş direncine ve düşük bir çıkış direncine sahip olduğundan akım kazancı çok yüksek olabilir.

Alan etkili transistörlü amplifikatör aşaması

sen
Alan etkili transistörlere dayalı güç aşamaları yüksek giriş direncine sahiptir.

Bu kademede, amplifikasyonun yardımıyla Rc direnci drenaj devresine dahil edilir. Kaynak devresine bir direnç dahildir R Ve , boş modda gerekli voltaj düşüşünü oluşturmak sen 30 , bu, geçit ve kaynak arasındaki öngerilim voltajıdır.

Kapı Direnci R 3 Sessiz modda, kapı potansiyellerinin eşitliğini ve amplifikatör katının ortak noktasını sağlar. Bu nedenle geçit potansiyeli, direnç üzerindeki voltaj düşüşünün değeri kadar kaynak potansiyelinden daha düşüktür. R ve akımın sabit bileşeninden I u0 Bu nedenle, kapı potansiyeli kaynak potansiyeline göre negatiftir.

Giriş voltajı dirence uygulanır R 3 izolasyon kapasitörü aracılığıyla İLE. Alternatif bir giriş voltajı uygulandığında, alan etkili transistör kanalında kaynak akımının alternatif bileşenleri görünür Ben ve ve drenaj akımı Ben ile ve Ben Ve Benİle. Direnç üzerindeki voltaj düşüşü nedeniyle R ve alternatif akım bileşeninden Ben Ve , Alan etkili transistör tarafından güçlendirilen kapı ve kaynak arasındaki voltajın alternatif bileşeni, giriş voltajından önemli ölçüde daha düşük olabilir:

Negatif geri besleme olarak adlandırılan bu olay amplifikatör katının kazancının azalmasına neden olur. Bunu ortadan kaldırmak için, bir kapasitör C ve direnç R'ye paralel olarak bağlanır ve yükseltilmiş voltajın en düşük frekansındaki direnci, direncin direncinden birçok kez daha az olmalıdır. R N . Bu koşul altında, kaynak akımı i'den ve devre boyunca voltaj düşüşü R ve -C ve otomatik öngerilim bağlantısı adı verilen çok küçüktür, böylece akımın alternatif bileşenine bağlı olarak kaynağın amplifikatör katının ortak noktasına bağlı olduğu düşünülebilir.

Çıkış voltajı bağlantı kapasitörü aracılığıyla kaldırılır İLEİle drenaj ile kademenin ortak noktası arasında, yani drenaj ile kaynak arasındaki voltajın alternatif bileşenine eşittir.

Amplifikatörlerde geri bildirim

HAKKINDA
Yükselteçlerde karşılıklı bağlantı, yükselticinin çıkış sinyalinin bir kısmının (veya tamamının) girişine aktarılmasıdır.

Yükselteçlerdeki geri bildirim genellikle bilerek oluşturulur. Ancak bazen kendiliğinden ortaya çıkarlar. Spontane geri bildirimlere denir parazit.

Geri besleme varlığında giriş voltajı uin geri besleme voltajına eklenirse sen , amplifikatöre artan voltajın sağlanmasına neden olur u 1, o zaman böyle bir geri bildirim denir pozitif.

Geri beslemeyi başlattıktan sonra, amplifikatörün girişindeki u 1 voltajı ve amplifikatörün çıkışındaki u çıkışı azalırsa, bu, geri besleme voltajının u giriş giriş voltajından çıkarılmasından kaynaklanırsa, bu tür geri besleme denir. olumsuz.

Tüm geri bildirimler geri bildirimlere bölünmüştür voltajla Ve akıma göre. Gerilim geri beslemesinde u oc = βu out, burada β geri besleme dört kutuplunun iletim katsayısıdır. Akım geri beslemesinde uoc = Roc i out; burada Roc, çıkış devresi ile geri besleme devresinin karşılıklı direncidir. Ek olarak, tüm geri bildirimler, geri besleme devrelerinin amplifikatörün giriş devrelerine seri olarak bağlandığı seriye ve geri besleme devreleri amplifikatörün giriş devrelerine paralel bağlandığında paralel olarak bölünmüştür.

Negatif geri bildirimin kazanca etkisi.

Geri beslemesiz bir amplifikatör için

Sonuç: Negatif geri beslemenin eklenmesi amplifikatörün kazancını 1+βK kat azaltır.

Pozitif geri beslemenin eklenmesi amplifikatörün kazancını arttırır. Bununla birlikte, elektronik amplifikatörlerde pozitif geri besleme pratikte kullanılmaz, çünkü bu durumda, aşağıda gösterileceği gibi, kazancın kararlılığı önemli ölçüde bozulur.

Kazançtaki azalmaya rağmen amplifikatörlerde negatif geri besleme çok sık kullanılmaktadır. Negatif geri beslemenin getirilmesinin bir sonucu olarak, amplifikatörün özellikleri önemli ölçüde iyileştirilmiştir:

a) transistör parametreleri değiştiğinde amplifikatör kazancının kararlılığı artar;

b) doğrusal olmayan distorsiyonların düzeyi azalır;

c) amplifikatörün giriş empedansı artar ve çıkış empedansı azalır, vb.

Bir geri besleme amplifikatörünün kazancının stabilitesini değerlendirmek için göreceli değişimi belirlenmelidir:

Sonuç: Kazançtaki herhangi bir değişiklik, negatif geri besleme eylemiyle 1+βK faktörüyle zayıflatılır.

βK'nın değeri birlikten çok daha büyükse, bu derin bir negatif geri beslemeyi temsil eder, o zaman

Olumlu geri bildirim durumunda kazanç istikrarı bozulur:

Seri voltaj geri beslemesinin eklenmesi giriş empedansını artırır.

Paralel geri besleme amplifikatör devresi:

Derin olumsuz geri bildirimlerle

3) amplifikatörün giriş ve çıkış transformatörleri birbirine yakın olduğunda ortaya çıkan manyetik bağlantı.

DC Amplifikatörler

Çok düşük frekanslardaki (Hz'in kesirleri düzeyinde) bir sinyali, en düşük frekanslara kadar genlik-frekans tepkisine sahip olarak yükseltmek için tasarlanmış cihazlara doğru akım amplifikatörleri (DCA) adı verilir.

UPT'nin özelliklerine ilişkin gereksinimler:

giriş sinyali olmadığında çıkış sinyali de olmamalıdır;

giriş sinyalinin işareti değiştiğinde çıkış sinyalinin işareti de değişmelidir;

Yük cihazı üzerindeki voltaj, giriş voltajıyla orantılı olmalıdır.

Bu gereksinimler en iyi şekilde diferansiyel dengeli kademeler üzerine kurulu UPT'ler tarafından karşılanır. UPT'nin sözde sıfır kaymasına karşı da etkili bir mücadele sağlıyorlar. Dört kollu köprü prensibi üzerine inşa edilmiştir.

sen
Köprü denge ayarı:

Ek değiştiğinde denge bozulmaz ve Rn yük direncindeki akım sıfırdır. Öte yandan R1, R2 veya R3, R4 dirençlerinin direncinde orantılı bir değişiklik olması durumunda köprünün dengesi de bozulmaz. R2, R3 dirençlerini transistörlerle değiştirirsek, UPT'lerde sıklıkla kullanılan bir diferansiyel devre elde ederiz.

İÇİNDE
diferansiyel amplifikatörde, transistörlerin kollektör devrelerindeki R2, R3 dirençlerinin dirençleri eşit seçilir, her iki transistörün modları aynı şekilde ayarlanır. Bu tür amplifikatörlerde, kesinlikle aynı özelliklere sahip transistör çiftleri seçilir.

Elektrik modlarının stabilitesi, transistörlerin akımını stabilize eden R1 direncinin direncinden önemli ölçüde etkilenir. Yüksek dirençli Rl direncini kullanabilmek için, Ek güç kaynağının voltajı E 2 E 1 değerine yükseltilir ve entegre devrelerde R1 direnci yerine genellikle bir doğru akım dengeleyici kullanılır, 2-4 transistörde gerçekleştirilir.

Değişken direnç Rp, kademeyi dengelemeye (sıfıra ayarlamaya) hizmet eder. Bu, tamamen aynı iki transistör ve R2, R3 dirençlerine sahip dirençlerin seçilmesinin mümkün olmaması nedeniyle gereklidir. Potansiyometre R p kaydırıcısının konumu değiştiğinde, transistörlerin kolektör devrelerinde bulunan dirençlerin dirençleri ve dolayısıyla kollektörlerdeki potansiyeller değişir. Potansiyometre sürgüsünü Rn hareket ettirerek, giriş sinyali olmadığında yük direnci Rn'de sıfır akım elde ederiz.

E'yi değiştirirken. d.s. kolektör gücü E 1 veya önyargı E 2 kaynağı, her iki transistörün akımları ve kolektörlerinin potansiyelleri değişir. Transistörler aynıysa ve R2, R3 dirençlerinin dirençleri tam olarak eşitse, e'deki bir değişiklik nedeniyle RH direncindeki akım. d.s. El, E 2 mevcut olmayacak. Transistörler tam olarak aynı değilse, yük direncinde bir akım görünecektir, ancak bu, geleneksel, dengesiz bir UPT'den önemli ölçüde daha az olacaktır.

Benzer şekilde, ortam sıcaklığındaki değişiklikler nedeniyle transistör özelliklerinde meydana gelen değişiklikler, yük direncinde neredeyse hiç akım olmamasına neden olacaktır.

Aynı zamanda, T1 transistörünün tabanına bir giriş voltajı uygulandığında, kolektör akımı ve kollektöründeki voltaj değişecek ve bu da yük direnci Rn üzerinde bir voltajın ortaya çıkmasına neden olacaktır.

Transistör ve dirençlerin dikkatli seçilmesiyle, güç kaynaklarının voltajları stabilize edilirken sapma 1-20 µV/°C'ye düşürülebilir veya -50 ila +50°C sıcaklık aralığında çalışırken 0,1 olacaktır. -2 mV yani Dengesiz bir UPT ile karşılaştırıldığında 20-100 kat azaltılabilir.

Aynı devreleri kullanarak alan etkili transistörleri kullanarak amplifikatörler yapabilirsiniz. Verici ve kaynak takipçilerine dayalı olarak benzer dengeli devreler oluşturulabilir.

Operasyonel yükselteçler

İşlemsel yükselteç, negatif geri beslemeli devrelerde çalışırken analog nicelikler üzerinde çeşitli işlemleri gerçekleştirmek üzere tasarlanmış yüksek kazançlı bir DC diferansiyel yükselteçtir.

Op-amp, ideale yakın özelliklere sahip, birçok farklı elektronik bileşenin oluşturulabileceği evrensel bir bloktur.

K140UD8 entegre devresinin şeması ve sembolik grafik gösterimi:

Alan etkili transistörler VT 1 VT 11 ve VT 2, VT 9'un p tipi kanallı ilk aşaması, yük transistörleri VT 3, VT 10 ile simetrik bir diferansiyel aşamadır. Transistörler VT 4, VT 5, birinci aşamanın kaynak devresinde bir akım dengeleyici oluşturur.

İkinci aşama - iki verici takipçisi üzerinde asimetrik bir diferansiyel aşama - VT 7, VT 12 transistörlerinde yapılır. Birinci ve ikinci basamaklar arasındaki bağlantı doğrudandır.

N
Kompozit transistör VT 15'te, yükü alan etkili transistör VT 17 olan bir voltaj amplifikatörü yapılır. Mikro devrelerin çıkışında, kompozit transistörler VT 20, VT 22 ve VT 23, VT 24 kullanılarak transformatörsüz bir güç amplifikatörü kullanılır.

K140UD8 yongasının iki girişi var (4 - evirmeyen, 3 - eviren) ve bir çıkış (pin 7), ortak pin 1 ve besleme gerilimi bağlantı pinleri: +E 1 için 8 - ve -E 2 için 5-. sonuçlar 2i 6, 10 kOhm dirençli değişken bir direnç kullanarak mikro devreyi dengelemek için kullanılır.

Gerilim dönüşümlü UPT

Sapmayı azaltma yöntemi, yükseltilmiş voltajın çift dönüşümüne dayanmaktadır.

Yapısal şema:

Modülatör, yavaşça değişen bir giriş voltajını, genliği giriş voltajıyla orantılı olan bir alternatif voltaja dönüştürmek için tasarlanmıştır ve giriş voltajının işareti değiştiğinde, alternatif voltajın fazı değişir.

Uin, 50 Hz'den 20 MHz'e kadar bir frekansla dönüştürülür.

Birçok farklı modülatör şeması vardır. En yaygın olanları şunlardır:

titreşim dönüştürücülü modülatör;

transistör modülatörü.

M
Titreşim dönüştürücülü bir odülatör, periyodik olarak (elektromıknatıs bobinini besleyen akımın frekansında) giriş voltajını birincil sargının üst veya alt (şemaya göre) yarısına bağlayan düşük güçlü bir elektromanyetik kontaktördür. transformatörün. Bu durumda primer sargıdaki akım yön değiştirir. Transformatörün sekonder sargısında alternatif bir voltaj belirir. Tipik olarak dönüşüm oranı 10'a kadar olan bir yükseltici transformatör kullanılır, bu nedenle voltaj genliği giriş voltajından birkaç kat daha yüksektir.

Titreşim dönüştürücünün avantajı, esas olarak termo-e tarafından belirlenen küçük bir sapmadır. d.s. kontak çifti ve 0,01-0,1 µV/saat'e (0,1-0,5 µV/gün) düşürülebilir. Giriş empedansı 1-10 kOhm'dur.

D - demodülatör - girişteki alternatif voltajı dönüştürmek, çıkıştaki doğrudan voltajı yavaşça değiştirmek için tasarlanmıştır.

Avantajları:

Düşük sıfır sapma;

Kusurlar:

Yüksek frekans bölgesinde zayıf frekans tepkisi.

Amplifikatör girişindeki modülatör, DC'yi ve yavaş yavaş değişen voltajları iyi bir şekilde dönüştürür. Giriş voltajının frekansı arttıkça modülatörün çalışması bozulur. Aynı zamanda demodülatörün çıkışına kenar yumuşatma filtresi uygulanır. Sinyal frekansı referans voltajının u op frekansına yaklaştığında, filtre sinyali referans voltajından ayıramaz.

Frekans aralığını genişletmek için frekansı artırmayı mümkün kılan yüksek frekans dönüştürücüler kullanılır F 0,5-10 MHz'e kadar çalışır.

Kombinasyon amplifikatörleri, voltaj dönüştürücüsü olan ve olmayan amplifikatörlerin avantajlarını birleştirir.

Birleşik UPT'nin blok şeması:

Kombine amplifikatör, sinyal spektrumu dönüşümü ile UPT seviyesinde bir sapmaya sahiptir ve genlik-frekans tepkisi, sinyal spektrumu dönüşümü olmayan bir amplifikatörden daha kötü değildir. Orta frekans bölgesindeki genlik-frekans yanıtındaki bazı eşitsizlikler, negatif geri besleme nedeniyle kolayca dengelenir. (KD140UD13).

Operasyonel yükselteçlerözel frekans özelliklerine sahip geniş bir amplifikatör sınıfının temelidir. Bu, çeşitli geri besleme devreleri kullanılarak elde edilir.

İşlemsel yükselteçlerde, amplifikatör çıkışından evirici girişe uygulandığında geri besleme negatiftir. Gerçekte, bu durumda, U out ile aynı fazda olan Uoc voltajı, evirici girişteki giriş voltajı ile antifazda olacaktır. Tersine, ters çevrilmeyen bir girişe uygulandığında geri besleme pozitiftir. Seri geri besleme ile, giriş sinyali ve geri besleme sinyali mikro devrenin farklı girişlerine, paralel geri besleme ile - bire sağlanır.

Elektrik sinyal amplifikatörü - girişine uygulanan bir sinyalin dalga biçimini önemli ölçüde bozmadan gücünü, voltajını veya akımını artırmak için tasarlanmış elektronik bir cihazdır. Elektrik sinyalleri emf, akım veya gücün harmonik salınımları, dikdörtgen, üçgen veya diğer şekillerdeki sinyaller olabilir. Frekans ve dalga biçimi amplifikatör tipinin belirlenmesinde önemli faktörlerdir. Amplifikatörün çıkışındaki sinyal gücü giriştekinden daha büyük olduğundan, enerjinin korunumu yasasına göre amplifikasyon cihazı bir güç kaynağı içermelidir. Böylece amplifikatörün ve yükün çalıştırılması için gereken enerji güç kaynağından sağlanır. Daha sonra amplifikatör cihazının genelleştirilmiş blok şeması, Şekil 2'de gösterildiği gibi gösterilebilir. 1.

Şekil 1. Amplifikatörün genelleştirilmiş blok şeması.

Elektriksel titreşimler sinyal kaynağından amplifikatörün girişine gelir , bir yükün bağlı olduğu çıkışa, Amplifikatörün ve yükün çalışması için enerji güç kaynağından sağlanır. Amplifikatör gücü güç kaynağından alır Ro - giriş sinyalini yükseltmek için gereklidir. Sinyal kaynağı amplifikatör girişine güç sağlar R girişi çıkış gücü Çıkış yükün aktif kısmına tahsis edilmiştir. Güç amplifikatöründe aşağıdaki eşitsizlik geçerlidir: R girişi < Çıkış< Ро . Öyleyse, amplifikatör- giriş odaklıdır dönüştürücü güç kaynağı enerjisini çıkış sinyali enerjisine dönüştürür. Enerji dönüşümü, yükseltici elemanlar (AE) kullanılarak gerçekleştirilir: bipolar transistörler, alan etkili transistörler, elektronik tüpler, entegre devreler (IC'ler). varikaplar ve diğerleri.

En basit amplifikatör bir takviye elemanı içerir. Çoğu durumda, bir eleman yeterli değildir ve amplifikatörde kademeli olarak bağlanan birkaç aktif eleman kullanılır: birinci eleman tarafından güçlendirilen salınımlar ikincinin, ardından üçüncünün vb. girişine beslenir. Bir amplifikasyon aşamasını oluşturan amplifikatöre denirÇağlayan. Amplifikatör şunlardan oluşur:aktif ve pasif elemanlar: k aktif elemanlartransistörleri içerir, el. giriş elektrotlarındaki bir kontrol sinyalinin etkisi altında çıkış elektrotları arasındaki elektrik iletkenliğini değiştirme özelliğine sahip mikro devreler ve diğer doğrusal olmayan elemanlar.Pasif unsurlarpolislergerekli salınım aralığını, faz kaymalarını ve diğer amplifikasyon parametrelerini oluşturan dirençler, kapasitörler, indüktörler ve diğer elemanlardır.Böylece, her amplifikatör aşaması gerekli minimum aktif ve pasif eleman setinden oluşur.

Tipik bir çok kademeli amplifikatörün blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.

Şekil 2. Çok kademeli amplifikatör devresi.

Giriş aşaması Ve ön amplifikatör sinyali bir güç amplifikatörünün girişine (çıkış katı) beslemek için gereken değere yükseltmek üzere tasarlanmıştır. Ön amplifikasyon aşamalarının sayısı gerekli kazanca göre belirlenir. Giriş katı, gerekirse sinyal kaynağıyla eşleştirmeyi, amplifikatörün gürültü parametrelerini ve gerekli ayarlamaları sağlar.

Çıkış aşaması (güç amplifikasyon aşaması), belirli bir sinyal gücünü, şeklinde minimum bozulma ve maksimum verimlilikle yüke iletmek üzere tasarlanmıştır.

Güçlendirilmiş sinyallerin kaynakları mikrofonlar, manyetik ve lazer bilgi depolama cihazlarının okuma kafaları, elektriksel olmayan parametrelerin elektriksel olanlara çeşitli dönüştürücüleri olabilir.

Yük hoparlörler, elektrik motorları, uyarı lambaları, ısıtıcılar vb.'dir. Güç kaynakları belirtilen parametrelerle enerji üretir - nominal voltaj, akım ve güç değerleri. Transistörlerin toplayıcı ve taban devrelerinde, lambaların akkor devrelerinde ve anot devrelerinde enerji tüketilir; amplifikatör elemanlarının ve yükün belirtilen çalışma modlarını korumak için kullanılır. Çoğu zaman, giriş sinyali dönüştürücülerinin çalışması için güç kaynaklarının enerjisi de gereklidir.

Amplifikasyon cihazlarının sınıflandırılması.

Amplifikasyon cihazları çeşitli kriterlere göre sınıflandırılır.

İle akıl güçlendirilmiş elektrik sinyaller amplifikatörler amplifikatörlere bölünmüştür harmonik (sürekli) sinyaller ve yükselteçler nabız sinyaller.

Yükseltilmiş frekansların bant genişliğine ve mutlak değerlerine bağlı olarak amplifikatörler aşağıdaki türlere ayrılır:

- DC Amplifikatörler (UPT) en düşük frekans = 0'dan üst çalışma frekansına kadar değişen sinyalleri yükseltmek için tasarlanmıştır. UPT, sinyalin hem değişken bileşenlerini hem de sabit bileşenini güçlendirir. UPT'ler otomasyon ve bilgisayar cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

- Gerilim Yükselteçleri, sırayla düşük, yüksek ve ultra yüksek frekanslı amplifikatörlere ayrılırlar.

Genişlik Bant genişliği güçlendirilmiş frekanslar ayırt edilir:

- seçim frekans oranının geçerli olduğu amplifikatörler (yüksek frekanslı amplifikatörler - UHF) /1 ;

- geniş bant frekans oranının yüksek olduğu geniş frekans aralığına sahip amplifikatörler />>1 (örneğin, ULF - düşük frekanslı amplifikatör).

- Güç amplifikatörleri - Transformatör izolasyonlu ULF son aşaması. Maksimum gücü sağlamak için R int. İle= Rn, onlar. yük direnci, anahtar elemanın (transistör) kollektör devresinin iç direncine eşit olmalıdır.

İle tasarım amplifikatörler iki büyük gruba ayrılabilir: ayrık teknoloji kullanılarak, yani yüzeye monte veya baskılı devre montajıyla yapılan amplifikatörler ve entegre teknoloji kullanılarak yapılan amplifikatörler. Şu anda analog entegre devreler (IC'ler) aktif elemanlar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Amplifikatör performans göstergeleri.

Amplifikatörlerin performans göstergeleri, giriş ve çıkış verilerini, kazancı, frekans aralığını, bozulma faktörünü, verimliliği ve kalitesini ve çalışma özelliklerini karakterize eden diğer parametreleri içerir.

İLE veri girişi giriş sinyalinin nominal değerine bakın (voltaj sengiriş= sen 1 , akım BENgiriş= BEN 1 veya güç Pgiriş= P 1 ), giriş direnci, giriş kapasitansı veya endüktansı; amplifikatörün belirli pratik uygulamalara uygunluğunu belirlerler. Giriş kaynağımuhalefetRgiriş sinyal kaynağı empedansıyla karşılaştırıldığında RVe amplifikatör tipini önceden belirler; Oranlarına bağlı olarak voltaj yükselteçleri ayırt edilir (ile Rgiriş >> RVe), akım amplifikatörleri (ile Rgiriş << RVe) veya güç amplifikatörleri (eğer Rgiriş = RVe). Giriş yemeğikemikS girişi Direncin reaktif bir bileşeni olan çalışma frekansı aralığının genişliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Çıktı - bunlar çıkış voltajının nominal değerleridir U çıkışı = U 2, akım ben dışarı =ben 2, çıkış gücü P çıkışı =P 2 ve çıkış direnci. Çıkış empedansı yük empedansından önemli ölçüde düşük olmalıdır. Hem giriş hem de çıkış dirençleri aktif olabilir veya reaktif bir bileşene (endüktif veya kapasitif) sahip olabilir. Genel olarak her biri hem aktif hem de reaktif bileşenleri içeren empedans Z'ye eşittir.

Kazanmak çıkış parametresinin giriş parametresine oranı denir. Gerilim kazançları farklılaştırılmıştırKu sen= U 2/ sen 1 , akıma göre Ki= ben 2/ BEN 1 ve güç Kp= P2/ P 1 .

Amplifikatör özellikleri.

Bir amplifikatörün özellikleri, çeşitli frekans ve şekillerdeki sinyalleri belirli bir doğruluk derecesi ile yükseltme yeteneğini yansıtır. En önemli özellikler şunları içerir: genlik, genlik-frekans, faz-frekans ve geçiş.

Pirinç. 3. Genlik karakteristiği.

Genlik karakteristik, çıkış voltajının genliğinin, girişe sağlanan belirli bir frekansın harmonik salınımının genliğine bağımlılığıdır (Şekil 3.). Giriş sinyali minimumdan maksimum değere değişir ve minimum değerin seviyesi dahili gürültü seviyesini aşmalıdır senP amplifikatörün kendisi tarafından yaratılmıştır. İdeal bir amplifikatörde (parazitsiz amplifikatör), çıkış sinyalinin genliği, giriş sinyalinin genliği ile orantılıdır. Sen dışarıdasın= K*sengiriş ve genlik karakteristiği orijinden geçen düz bir çizgi biçimindedir. Gerçek yükselteçlerde parazitten kurtulmak mümkün olmadığından genlik karakteristiği düz çizgiden farklıdır.

Pirinç. 4. Genlik-frekans yanıtı.

Genlik- Ve faz frekansı özellikler kazancın frekansa bağımlılığını yansıtır. Amplifikatörde reaktif elemanların varlığı nedeniyle, farklı frekanslardaki sinyaller eşit olmayan şekilde yükseltilir ve çıkış sinyalleri, giriş sinyallerine göre farklı açılarda kaydırılır. Genlik-frekans Bağımlılık şeklindeki karakteristik Şekil 4'te gösterilmektedir.

Çalışma frekansı aralığı amplifikatöre katsayı modülünün bulunduğu frekans aralığı denir k sabit kalır veya önceden belirlenmiş sınırlar içinde değişir.

Faz frekansı karakteristik, çıkış sinyalinin faz kayma açısının giriş sinyalinin fazına göre frekansa bağımlılığıdır.

Yükselteçlerde geri bildirim.

Geri bildirim (İŞLETİM SİSTEMİ) sinyal enerjisinin daha yüksek sinyal seviyesine sahip bir devreden daha düşük sinyal seviyesine sahip bir devreye aktarıldığı elektrik devreleri arasındaki bağlantıyı çağırın: örneğin, bir amplifikatörün çıkış devresinden giriş devresine veya sonraki aşamalardan önceki aşamalara olanlar. Geri besleme amplifikatörünün blok şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Pirinç. 5. Yapısal (solda) ve negatif akım geri beslemeli devre şeması (sağda).

Çıkıştan amplifikatörün girişine sinyal iletimi dört bağlantı noktalı bir ağ kullanılarak gerçekleştirilir İÇİNDE. Dört terminalli bir geri besleme ağı, pasif veya aktif, doğrusal veya doğrusal olmayan elemanlardan oluşan harici bir elektrik devresidir. Geri besleme amplifikatörün tamamını kapsıyorsa geri besleme denir. genel: geri bildirim amplifikatörün ayrı ayrı aşamalarını veya bölümlerini kapsıyorsa buna denir yerel. Böylece, şekil genel geri beslemeli bir amplifikatörün blok diyagramını göstermektedir.

Amplifikatör aşamasının modeli.

Amplifikatör son çağlayan - amplifikatör yapısal birimi - bir veya daha fazla aktif (yükseltici) eleman ve bir dizi pasif eleman içerir. Uygulamada, daha fazla netlik sağlamak için karmaşık süreçler basit modeller kullanılarak incelenir.

Alternatif akımı yükseltmek için transistör kademesi seçeneklerinden biri soldaki şekilde gösterilmektedir. Transistör V1 p-p-p ortak bir emitör devresine göre bağlanan tip. Giriş baz emitör voltajı EMF'li bir kaynak tarafından oluşturulur E c ve iç direnç RC kaynak. Dirençler taban devresine monte edilmiştir R 1 Ve R 2 . Transistörün toplayıcısı kaynağın negatif terminaline bağlanır E'ye dirençler aracılığıyla Rİle Ve R F. Çıkış sinyali kolektör ve emitör terminallerinden ve kapasitör aracılığıyla alınır. C2 yüke girer R N. Kapasitör Sf bir dirençle birlikte RF formlar RС -filtre bağlantısı ( olumlu geri bildirim - POS), özellikle besleme voltajı dalgalanmalarını düzeltmek için gerekli olan (düşük güçlü bir kaynakla) E'ye yüksek iç dirence sahip). Ayrıca, cihazın daha fazla stabilitesi için yayıcı devresine bir transistör eklenir. V1 (olumsuz geri bildirim - OOC) ayrıca etkinleştirilebilir R.C. - çıkış sinyalinin bir kısmının amplifikatör girişine geri aktarılmasını önleyecek bir filtre. Bu şekilde cihazın kendi kendini uyarma etkisi önlenebilir. Genellikle yapay olarak yaratılmıştır dış çevre koruma iyi amplifikatör parametreleri elde etmenizi sağlar, ancak bu genellikle yalnızca doğru akımın veya düşük frekansların yükseltilmesi için geçerlidir.

Bipolar transistöre dayalı düşük frekanslı amplifikatör devresi.

Bir OE ile bir devreye bağlanan iki kutuplu bir transistöre dayalı bir amplifikasyon aşaması, en yaygın asimetrik amplifikatörlerden biridir. Ayrı elemanlar üzerinde yapılan böyle bir kademenin şematik diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Bu devrede direnç Rк Transistörün ana devresinde yer alan kolektör akımını sınırlamanın yanı sıra gerekli kazancı sağlamaya da yarar. Gerilim bölücü kullanma R1R2 A sınıfı amplifikasyon modu için gerekli olan transistör VT'nin tabanındaki başlangıç ​​ön gerilimini ayarlar.

Zincir Yeniden dinlenme noktasının yayıcı termal stabilizasyonu işlevini yerine getirir; kapasitörler C1 Ve C2 Doğru ve alternatif akım bileşenleri için ayırıyoruz. Kapasitör Bak direnci bypass eder Tekrar kapasite nedeniyle alternatif akıma göre Bak önemli.

Farklı frekanslarda bir voltaj amplifikatörünün girişine sabit genlikli bir sinyal uygulandığında, kapasitörlerin direnci nedeniyle sinyalin frekansına bağlı olarak çıkış voltajı değişecektir. C1 , C2 farklı frekanslarda farklıdır.

Kazancın sinyal frekansına bağımlılığına denir genlik frekansı amplifikatör özellikleri (frekans tepkisi).

Düşük Frekanslı Yükselteçler en yaygın olarak uygula ses bilgisi taşıyan sinyalleri yükseltmek için, bu durumlarda bunlara ses frekansı yükselteçleri de denir, ayrıca ULF'ler çeşitli alanlarda bilgi sinyalini yükseltmek için kullanılır: ölçüm teknolojisi ve kusur tespiti; otomasyon, telemekanik ve analog bilgisayar teknolojisi; diğer elektronik endüstrilerinde. Bir ses amplifikatörü genellikle aşağıdakilerden oluşur: ön amplifikatör Ve güç amplifikatörü (AKIL). Ön amplifikatör Gücü ve voltajı artırmak ve bunları nihai güç amplifikatörünün çalışması için gerekli değerlere getirmek için tasarlanmış olup, genellikle ses seviyesi kontrolleri, ton kontrolleri veya bir ekolayzır içerir, bazen yapısal olarak ayrı bir cihaz olarak tasarlanabilir.

Amplifikatör belirtilen elektrik salınım gücünü yük (tüketici) devresine iletmelidir. Yükü ses yayıcılar olabilir: akustik sistemler (hoparlörler), kulaklıklar (kulaklıklar); radyo yayın ağı veya radyo verici modülatörü. Düşük frekanslı amplifikatör, tüm ses üretme, kaydetme ve radyo yayın ekipmanlarının ayrılmaz bir parçasıdır.

Amplifikatör aşamasının çalışması, transistörün T şeklinde bir eşdeğer devre ile değiştirildiği eşdeğer bir devre (aşağıdaki şekilde) kullanılarak analiz edilir.

Bu eşdeğer devrede, transistörde meydana gelen tüm fiziksel işlemler, transistörün aşağıda verilen küçük sinyal H parametreleri kullanılarak dikkate alınır.

Amplifikatörlere güç sağlamak için düşük iç dirençli voltaj kaynakları kullanılır, bu nedenle giriş sinyaliyle ilgili olarak dirençlerin olduğunu varsayabiliriz. R1 Ve R2 paralel olarak dahil edilmiştir ve bir eşdeğeri ile değiştirilebilir Rb = R1R2/(R1+R2) .

Direnç değerlerinin seçiminde önemli bir kriter Yeniden, R1 Ve R2 transistörün statik çalışma modunun sıcaklık stabilitesini sağlamaktır. Transistör parametrelerinin sıcaklığa önemli bir bağımlılığı, kollektör akımında kontrolsüz bir değişikliğe yol açar ben Bunun sonucunda güçlendirilmiş sinyallerde doğrusal olmayan bozulmalar meydana gelebilir. Rejimin en iyi sıcaklık stabilizasyonunu elde etmek için direnci arttırmak gerekir. Tekrar . Ancak bu, besleme voltajının arttırılması ihtiyacını doğurur e ve tüketilen gücü artırır. Dirençlerin direncini azaltarak R1 Ve R2 güç tüketimi de artar, devrenin verimliliği azalır ve amplifikatör aşamasının giriş direnci azalır.

Entegre DC amplifikatör.

Entegre bir amplifikatör (op-amp), en yaygın evrensel mikro devredir (IC). Op-amp, analog sinyallerin harici devreler kullanılarak belirlenen bir algoritmaya göre işlenmesine olanak tanıyan oldukça kararlı kalite göstergelerine sahip bir cihazdır.

Operasyonel amplifikatör (op-amp) - birleşik çok aşamalı DC amplifikatör (UPT), elektriksel parametreler için aşağıdaki gereksinimleri karşılar:

· gerilim kazancı sonsuza eğilimlidir;

· giriş direnci sonsuza eğilimlidir;

· çıkış direnci sıfıra doğru yönelir;

· giriş voltajı sıfırsa, çıkış voltajı da sıfırdır Uin = 0, Uout = 0;

· Sonsuz bant güçlendirilmiş frekanslar.

Op-amp'in evirici ve evirici olmayan iki girişi ve bir çıkışı vardır. UPT'nin giriş ve çıkışı, sinyal kaynağının türü ve harici yük (dengesiz, simetrik) ve direnç değerleri dikkate alınarak yapılır. Çoğu durumda, DC amplifikatörler, AC amplifikatörler gibi, DC amplifikatörün sinyal kaynağı üzerindeki etkisini azaltmak için yüksek bir giriş empedansı ve yükün DC amplifikatörün çıkış sinyali üzerindeki etkisini azaltmak için düşük bir çıkış empedansı sağlar.

Şekil 1, evirici bir amplifikatörün devresini göstermektedir ve Şekil 2, evirici olmayan bir amplifikatörü göstermektedir. Bu durumda kazanç şuna eşittir:

Kiou'yu tersine çevirmek için = Roс / R1

Ters çevirmeyenler için Bilin = 1 + Roс / R1

Ters çevirici amplifikatör, Rin ve Rout'ta bir azalmaya neden olan voltajda paralel bir OOS ile kaplıdır. Evirici olmayan amplifikatör, Rin'de bir artış ve Rout'ta bir azalma sağlayan bir voltaj serisi geri besleme döngüsü ile kaplıdır. Bu op-amp'lere dayanarak analog sinyal işleme için çeşitli devreler oluşturabilirsiniz.

UPT, en düşük ve en yüksek giriş direnci açısından yüksek gereksinimlere tabidir. Giriş sinyalinin sabit voltajıyla UPT'nin çıkış voltajındaki kendiliğinden değişime denir amplifikatör kayması . Kaymanın nedenleri devre besleme voltajlarının dengesizliği, transistör ve direnç parametrelerinin sıcaklık ve zaman dengesizliğidir. Bu gereksinimler, ilk aşamanın, tüm ortak mod parazitlerini bastıran ve yüksek giriş empedansı sağlayan bir diferansiyel devre kullanılarak monte edildiği bir op-amp tarafından karşılanır. Bu kademe, alan etkili transistörler ve ortak mod girişiminin bastırılmasını artıran bir GCT'nin (kararlı akım jeneratörü) yayıcı (kaynak) devresine bağlandığı kompozit transistörler üzerine monte edilebilir. Giriş direncini arttırmak için derin seri OOS ve yüksek kolektör yükü kullanılır (bu durumda Jin sıfıra yönelir).

DC amplifikatörler, zaman içinde yavaş değişen sinyalleri, yani eşdeğer frekansı sıfıra yaklaşan sinyalleri yükseltmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle UPT'nin genlik-frekans yanıtı soldaki şekilde gösterilen formda. Op-amp'in kazancı çok yüksek olduğundan, amplifikatör olarak kullanılması yalnızca derin negatif geri besleme ile kaplanması durumunda mümkündür (negatif geri beslemenin yokluğunda, op-amp girişinde son derece küçük bir "gürültü" sinyali bile olabilir) op-amp çıkışında doyma voltajına yakın bir voltaj üretecektir).

İşlemsel yükseltecin tarihi, doğru akım yükselteçlerinin analog hesaplama teknolojisinde toplama, entegrasyon vb. gibi çeşitli matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için kullanılmasıyla bağlantılıdır. Şu anda bu işlevler önemlerini kaybetmemiş olsalar da, yalnızca bir temel oluşturmaktadırlar. op amp'lerin olası uygulamaları listesinin küçük bir kısmı.

Güç amplifikatörleri.

Neye benziyor? amplifikatör- ayrıca, kısaca söylemek gerekirse buna ZİHİN mi diyeceğiz? Yukarıdakilere dayanarak amplifikatörün blok şeması üç bölüme ayrılabilir:

• Giriş aşaması
• Orta aşama
• Çıkış aşaması (güç amplifikatörü)

Bu üç parçanın tümü tek bir görevi yerine getirir - çıkış sinyalinin gücünü, şeklini değiştirmeden, düşük empedanslı bir yükü - dinamik bir kafa veya kulaklık - sürmenin mümkün olacağı bir seviyeye kadar artırmak.

Var trafo Ve transformatörsüz zihin devreleri.

1. Transformatör güç yükselteçleri.

Hadi düşünelim tek çevrim trafo AKIL transistörün devreye göre bir OE ile bağlandığı (Şekil solda).

Transformatörler TP1 ve TP2, amplifikatörün yük ve çıkış empedansını ve amplifikatörün giriş empedansını sırasıyla giriş sinyali kaynağının empedansı ile eşleştirecek şekilde tasarlanmıştır. R ve D elemanları, transistörün ilk çalışma modunu sağlar ve C, transistör T'ye sağlanan değişken bileşeni arttırır.

Transformatör güç amplifikatörlerinin istenmeyen bir elemanı olduğundan, çünkü. büyük boyutlara ve ağırlığa sahiptir ve üretimi nispeten zordur, o zaman şu anda en yaygın olanı transformatörsüz güç amplifikatörleri.

2. Transformatörsüz güç amplifikatörleri.

Hadi düşünelim itme-çekme PA farklı iletkenlik türlerine sahip bipolar transistörlerde. Yukarıda belirtildiği gibi çıkış sinyalinin gücünü, şeklini değiştirmeden arttırmak gerekir. Bunu yapmak için, PA'nın doğrudan güç kaynağı akımı alınır ve alternatif akıma dönüştürülür, ancak bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çıkış sinyalinin şekli giriş sinyalinin şeklini tekrarlayacak şekilde yapılır:

Transistörlerin iletkenlik değeri yeterince yüksekse, transformatör kullanılmadan bir ohm yük üzerinde çalışan devreler oluşturmak mümkündür. Böyle bir amplifikatör, topraklanmış bir orta noktaya sahip iki kutuplu bir güç kaynağı tarafından çalıştırılır, ancak tek kutuplu güç kaynağı için devreler oluşturmak da mümkündür.

Tamamlayıcı şematik diyagramı yayıcı takipçisi - ek simetriye sahip amplifikatör - soldaki şekilde gösterilmektedir. Aynı giriş sinyali verildiğinde, pozitif yarı döngüler sırasında akım npn transistöründen akar. Giriş voltajı negatif olduğunda, pnp transistöründen akım akacaktır. Her iki transistörün yayıcılarını birleştirerek, bunları ortak bir yükle yükleyerek ve aynı sinyali birleştirilmiş bazlara besleyerek, bir itme-çekme güç amplifikasyon aşaması elde ederiz.

Transistörlerin dahil edilmesine ve çalışmasına daha yakından bakalım. Amplifikatörün transistörleri B sınıfı modda çalışır.Bu devrede transistörlerin parametrelerinde kesinlikle aynı, ancak düzlemsel yapıda zıt olması gerekir. Amplifikatörün girişinde pozitif bir yarım dalga voltajı alındığında Uin transistör T1 , amplifikasyon modunda çalışır ve transistör T2 - kesme modunda. Negatif bir yarım dalga geldiğinde transistörlerin rolleri değişir. Açık transistörün tabanı ile vericisi arasındaki voltaj küçük olduğundan (yaklaşık 0,7 V), voltaj Uout gerilime yakın Uin . Bununla birlikte, transistörlerin giriş özelliklerindeki doğrusal olmamaların etkisinden dolayı çıkış voltajının bozulduğu ortaya çıkıyor. Doğrusal olmayan bozulma sorunu, kademeyi AB moduna geçiren temel devrelere bir başlangıç ​​öngerilim uygulanarak çözülür.

Söz konusu amplifikatör için yük boyunca mümkün olan maksimum voltaj genliği Hımm eşittir e . Bu nedenle mümkün olan maksimum yük gücü şu ifadeyle belirlenir:

Maksimum yük gücünde amplifikatörün, ifadeyle belirlenen güç kaynaklarından güç tükettiği gösterilebilir.

Yukarıdakilere dayanarak mümkün olan maksimum değeri elde ederiz. UM verimlilik faktörü: nmaks = P n.maks/ P maksimum tüketim = 0,78.