Στάδιο buffer υψηλής ποιότητας με χρήση τρανζίστορ. Μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτές

Γειά σου! Συνεχίζουμε το θέμα που τέθηκε στο άρθρο μου.
Στο φόρουμ datagor Vladimir ( τόμος 2008) έθεσε το θέμα ενός ενισχυτή αναδρομικής δομής και πρότεινε τη δική του εκδοχή μιας βαθμίδας προσωρινής αποθήκευσης για τον τελικό ενισχυτή.

Προτείνω επίσης μια παραλλαγή του σταδίου προσωρινής αποθήκευσης με έναν οπαδό ψευδο-ώθησης-έλξης.

Πιθανές επιλογές για την εφαρμογή καταρράκτη προσωρινής μνήμης

φαίνονται στο Σχ. 1α-ημ.

Ρύζι. 1. Επιλογές για ένα στάδιο buffer για έναν ενισχυτή ισχύος:
α) ακολουθητής εκπομπών, β) ακολούθος εκπομπών με δυναμικό φορτίο,
γ) ακολουθητής εκπομπού ψευδο-ώθησης-έλξης σε τρανζίστορ της ίδιας δομής,
δ) ακολουθητής εκπομπού ψευδο-ώθησης-έλξης σε συμπληρωματικά τρανζίστορ

Ένας ακόλουθος πομπού με αντίσταση στο κύκλωμα εκπομπού (Εικ. 1α) έχει το μειονέκτημα ότι καθώς αυξάνεται το πλάτος του σήματος εισόδου, ο περιορισμός του ενός μισού κύματος του σήματος μπορεί να συμβεί νωρίτερα από το άλλο.

Κατά το θετικό μισό κύμα του σήματος εισόδου, το ρεύμα εκπομπού VT1 διαιρείται μεταξύ των αντιστάσεων στον πομπό Re και στο φορτίο Rн. Κατά τη διάρκεια του αρνητικού ημικύματος, το ρεύμα μέσω του Rn ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Για να αποφευχθεί ο περιορισμός, το ρεύμα εκπομπού του τρανζίστορ VT1 πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερο από το μηδέν.

Είναι εύκολο να δείξουμε ότι το μέγιστο πλάτος κορυφής του σήματος εξόδου σχετίζεται με την τάση εκπομπού Ue και τις αντιστάσεις φορτίου Rн και πομπού Re ως εξής:
Uoutmax=UеRн/(Re+Rн).

Για το κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 1α παίρνουμε:
Uoutmax=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 V.

Η χρήση ενεργού φορτίου στο κύκλωμα εκπομπού σάς επιτρέπει να εξαλείψετε το μειονέκτημα ενός ακόλουθου εκπομπού με φορτίο αντίστασης και να μειώσετε περαιτέρω την παραμόρφωση (Εικ. 1 β). Μέρος του μειονεκτήματος ενός απλού ακολούθου εκπομπού παραμένει εδώ: με ένα θετικό μισό κύμα του σήματος εισόδου, το ρεύμα παρέχεται όχι μόνο στο φορτίο, αλλά και στην πηγή ρεύματος.

Οι επαναλήπτες ψευδο-ώθησης-έλξης μπορούν να μειώσουν σημαντικά όλους τους τύπους παραμόρφωσης, καθώς και την αντίσταση εξόδου. Εδώ, μια γεννήτρια ελεγχόμενου ρεύματος χρησιμοποιείται ως φορτίο εκπομπού, σχηματίζοντας ένα αντίθετο δυναμικό φορτίο για τον δεύτερο βραχίονα, Εικ. 1ος αιώνας

Εμφανίζεται στο Σχ. Κύκλωμα 1c - μεταφορά του διπλώματος ευρεσιτεχνίας για έναν επαναλήπτη σωλήνων από τη δεκαετία του σαράντα του περασμένου αιώνα σε κύκλωμα τρανζίστορ.

Δεδομένου ότι το κύκλωμα τρανζίστορ, σε αντίθεση με τους λαμπτήρες, χρησιμοποιεί τρανζίστορ δύο τύπων αγωγιμότητας, αυτό το κύκλωμα μπορεί να τροποποιηθεί, με αποτέλεσμα έναν συμπληρωματικό οπαδό ψευδο-ώθησης-έλξης, Εικ. 1 έτος Αυτό το σχήμα χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία από τον Vladimir (. τόμος 2008).

Η χαμηλή αντίσταση εξόδου των κυκλωμάτων που φαίνεται στο Σχ. 1c και σχ. 1 g, καθώς και λιγότερη παραμόρφωση σε σύγκριση με τα κυκλώματα που φαίνονται στο Σχ. 1α και σχ. 1 β, έχουν θετική επίδραση στην αναπαραγωγή ήχου.

Ρύζι. 2. Σχηματικό διάγραμμα του σταδίου buffer
με ψευδο push-pull αναμεταδότη

Το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ VT1 (VT5) ρυθμίζεται από την αντίσταση R5 (R11) και είναι I0=Ube/R5=0,2 mA, όπου Ube=0,66 V είναι η τάση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ VT3 (VT4).

Οι πηγές ρεύματος κατασκευάζονται στα τρανζίστορ VT2 (VT6), τα κυκλώματα βάσης των τρανζίστορ τροφοδοτούνται από έναν κοινό παραμετρικό σταθεροποιητή τάσης HL1, R8, C3 μέσω των αντιστάσεων R7 και R9, αντίστοιχα. Το ρεύμα πηγής ρεύματος είναι 10 mA.

Το αντιφασικό σήμα από την αντίσταση R4 (R10) μέσω του πυκνωτή διαχωρισμού C2 (C4) παρέχεται στη βάση του τρανζίστορ πηγής ρεύματος VT2 (VT6), το οποίο διασφαλίζει τον ενεργό τρόπο λειτουργίας του επαναλήπτη και στα δύο μισά κύματα του σήματος εισόδου .

--
Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!
Igor Kotov, αρχισυντάκτης του περιοδικού Datagor

Κατάλογος των πηγών που αναφέρονται

1. Mosyagin V., // Εφημερίδα πρακτικής ηλεκτρονικής "Datagor", 2016.
2. Mosyagin V.,

ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ BUFFER, INTERGRATOR, COMPARATOR, SUMMER, LIMMITER...Αυτές οι λέξεις είναι ήδη άρρηκτα συνδεδεμένες με τον εξοπλισμό ήχου και, αν και με την πρώτη ματιά δεν υπάρχει τίποτα κοινό μεταξύ τους, στην πραγματικότητα έχουν ένα κοινό "εργαλείο εργασίας" - έναν λειτουργικό ενισχυτή (op-amp).

Για να καταλάβετε τι ρόλο παίζει ο op-amp, αξίζει να καταλάβετε τι είναι στην πραγματικότητα.
Ουσιαστικά, αυτό είναι ένα σύνολο τρανζίστορ που συνδέονται με συγκεκριμένο τρόπο και αντιπροσωπεύουν ένα δίκτυο πέντε τερματικών που εκτελεί τις λειτουργίες ενός ενισχυτή σταθερής τάσης. Το σχήμα 1 δείχνει αρκετές από τις πιο δημοφιλείς ονομασίες op-amp:

Εικόνα 1

Όπως ήταν αναμενόμενο, στα αριστερά είναι οι είσοδοι του ενισχυτή, υπάρχουν δύο από αυτές - η μία είναι αναστροφή, δηλ. η τάση εξόδου θα έχει την αντίθετη φάση από αυτήν σε αυτήν την είσοδο, η δεύτερη δεν είναι αναστροφή, δηλ. το σήμα εξόδου θα είναι σε φάση με την είσοδο. Δεξιά είναι η έξοδος του ενισχυτή, πάνω και κάτω οι ακροδέκτες για την τροφοδοσία του op-amp με τάση τροφοδοσίας, συνήθως στο επάνω μέρος "+Uip", στο κάτω μέρος "-Uip".

εκτός ο ενισχυτής είναι διαφορικός, δηλ. ενισχύεται μόνο η διαφορά τάσης στις εισόδους αναστροφής και μη. Κατ' αρχήν, αυτό μπορεί ακόμη και να εξηγηθεί λογικά, χωρίς να αναλυθεί το διάγραμμα του κυκλώματος. Εάν η τάση στη μη αντιστρεπτική είσοδο είναι 5 V και στην αναστροφική είσοδο είναι 3 V, τότε εφόσον η φάση της εισόδου αναστροφής είναι αντίστροφη, θα είναι δίκαιο να αφαιρέσουμε 3 βολτ από 5 βολτ. Επομένως, η τάση εισόδου θα είναι 2 V και είναι αυτή η τάση που θα ενισχυθεί από τον λειτουργικό ενισχυτή.
Αρχικά, οι op-amps σχεδιάστηκαν για να εκτελούν μαθηματικές πράξεις σε αναλογικούς υπολογιστές και, φυσικά, έμοιαζαν λίγο διαφορετικά:

Εικόνα 2. Ένας από τους πρώτους λειτουργικούς ενισχυτές

Ωστόσο, με την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής, οι op-amp έχουν αλλάξει ριζικά την εμφάνιση και τις διαστάσεις τους σε τέτοια μεγέθη που το πακέτο DIP-8 φαίνεται γιγάντιο:

Εικόνα 3. Εμφάνιση σύγχρονων ενισχυτών επιφανειακής τοποθέτησης σε σύγκριση με το DIP-8

Απομένει να μάθουμε τι υπάρχει μέσα σε αυτήν τη συσκευή, καθώς τόσο το πώς έχει οριστεί όσο και το πώς φαίνεται είναι ήδη λίγο σαφές. Το σχηματικό διάγραμμα του λειτουργικού ενισχυτή K140UD1 φαίνεται στο Σχήμα 4.

Εικόνα 4

Για μεγαλύτερη σαφήνεια, ας προσομοιώσουμε αυτό το κύκλωμα σε έναν προσομοιωτή, αν και οι τιμές της αντίστασης έπρεπε να επιλεγούν πειραματικά, ωστόσο, καταφέραμε να κάνουμε το κύκλωμα να λειτουργήσει:

Εικόνα 5. Σχηματικό διάγραμμα του μοντέλου K140UD1

Δεδομένου ότι αυτός είναι αρχικά ένας ενισχυτής σταθερής τάσης, τα πειράματα θα πρέπει να ξεκινήσουν με σταθερή τάση. Για να το κάνετε αυτό, προσθέστε δύο πηγές σταθερής τάσης στο κύκλωμα και καλύψτε τον ενισχυτή ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΣΧΟΛΙΑ (NFB).

Εικόνα 6. Έλεγχος της λειτουργικότητας του op-amp για ενίσχυση τάσης.

Τώρα ας ρυθμίσουμε την τάση στην πηγή V4 στα 0,5 V και ας ξεκινήσουμε ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ DCπροσομοιωτής. Το αποτέλεσμα είναι η παρακάτω εικόνα:

Εικόνα 7. Χάρτης τάσης.

Τώρα λίγο περισσότερες λεπτομέρειες. Σχεδόν όλα τα σχολικά βιβλία λένε ότι ο συντελεστής κέρδους op-amp είναι σε "άμεση" σύνδεση, δηλ. όταν το σήμα εφαρμόζεται σε μια μη αναστρέφουσα είσοδο, είναι ανάλογο με την αναλογία των αντιστάσεων OOS συν ένα. Στην περίπτωσή μας θα είναι R17 / R18 + 1 = 1,02 + 1 = 2,02. Από πού προήλθε το 0,02;Το γεγονός είναι ότι το K140UD1 έχει μια αρκετά χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου και για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ακρίβεια, το R18 έπρεπε να μειωθεί στα 9,76 kOhm.

Τότε δεν είναι ξεκάθαρο - υπάρχει 0,5 V στην είσοδο και σχεδόν 0,5 V στην έξοδο, πού είναι το κέρδος;Εδώ θα πρέπει να κάνουμε μια διόρθωση ότι 0,5 V είναι στην είσοδο του αθροιστή, αλλά όχι στην είσοδο του op-amp, που είναι η βάση του τρανζίστορ Q1, αλλά στη βάση 0,24 V. Και αν ναι, τότε γυρίζει έξω ακριβώς 0,24 x 2,02 = 0,4848 V. Σύμφωνα με τις μετρήσεις του προσομοιωτή, 0,496 V, που είναι και πάλι ανακρίβεια του μοντέλου μας, ωστόσο, το ίδιο το αρχικό K140UD1 είχε καλή διάδοση παραμέτρων.

Αλλά αν η τάση εισόδου είναι 0,5 V, τότε γιατί η βάση του Q1 είναι το ήμισυ αυτής της τιμής;Η τάση στο V5 είναι μηδέν, επομένως, τα R16 και R15 σχηματίζουν έναν διαιρέτη τάσης, και επειδή οι ονομασίες είναι ίδιες, η τάση θα διαιρεθεί με δύο, φυσικά θα συμβάλει το ρεύμα βάσης του Q1. Έτσι παίρνουμε 0,24 V στην είσοδο του op-amp.

Ωστόσο, αυτές είναι μόνο συνέπειες της λειτουργίας των καταρρακτών αυτού του κυκλώματος, ας αγγίξουμε μερικούς λόγους:
Μόλις εμφανιστεί μια τάση διαφορετική από το μηδέν στη βάση του Q1, στην περίπτωσή μας είναι 0,24 V, το Q1 αρχίζει να ανοίγει, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί σε μείωση της τάσης στον συλλέκτη του. Η μείωση της τάσης στον συλλέκτη Q1 μειώνει το ρεύμα που διαρρέει τη βάση του Q6 και αρχίζει να κλείνει, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η τάση στον συλλέκτη του, το οποίο, μέσω του ακόλουθου πομπού στο Q7, αυξάνει την τάση στον ακόλουθο πομπού στο Q9 και η τάση στην έξοδο op-amp (σημείο OUT) αρχίζει να αυξάνεται.

Η αύξηση της τάσης στην έξοδο του op-amp αυξάνει την τάση στο σημείο σύνδεσης των R17 και R18, και αυτό το σημείο συνδέεται με τη βάση του Q2, που είναι η είσοδος αναστροφής του op-amp μας (Εικόνα 6). Το Q2 αρχίζει να ανοίγει ελαφρώς και η τάση στον εκπομπό του αυξάνεται. Αυτό συνεπάγεται το κλείσιμο του τρανζίστορ Q1 και περαιτέρω στο κύκλωμα επηρεάζει τα επόμενα στάδια. Το τρανζίστορ Q1 κλείνει αρκετά, ώστε να σχηματίζεται τάση στη βάση του Q2 όσο το δυνατόν πιο κοντά στην τάση στη βάση του ίδιου του Q1 και το μέγεθος αυτής της τάσης εξαρτάται άμεσα από τις τιμές των αντιστάσεων R17 και R18. Όσο μικρότερο είναι το R18, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που πρέπει να δημιουργηθεί στην έξοδο του op-amp προκειμένου να αποκατασταθεί η ισορροπία των βασικών ρευμάτων του καταρράκτη στα Q1 και Q2. Εάν δεν αλλάξετε την αντίσταση R18, αλλά αυξήσετε το R17, θα χρειαστεί επίσης να αυξήσετε την τάση εξόδου του op-amp, καθώς μια μάλλον μεγάλη τάση θα πέσει ξανά στο Q17.
Τώρα το μόνο που μένει είναι να αυξήσετε την τάση στην πηγή V5 και να βεβαιωθείτε ότι οι τιμές της τάσης αθροίζονται πραγματικά.

Εικόνα 8. Μαθηματική προσθήκη δύο όρων V4 και V5.

Όπως φαίνεται από το σχήμα, με δύο όρους V4 και V5 των 0,5 V ο καθένας, η έξοδος του αθροιστή παράγει ένα άθροισμα ίσο με ΕΝΑ VOLTS, δηλ. η μαθηματική πράξη έγινε σωστά.
Για μεγαλύτερη σαφήνεια, ας απομακρυνθούμε από την αντίκα K140UD1 και ας προσομοιώσουμε έναν αθροιστή για τρεις όρους με βάση τον ευρέως χρησιμοποιούμενο op-amp TL071. Το αποτέλεσμα είναι ο ακόλουθος «αριθμομηχανής»:

Εικόνα 9. Μαθηματική πρόσθεση τριών όρων.

Εδώ θα πρέπει να δώσετε προσοχή στις τιμές των αντιστάσεων OOS. Η διαφορά στις ονομαστικές αξίες είναι σχεδόν διπλή, δηλ. Ο συντελεστής κέρδους op-amp θα είναι R5 / R4 + 1 = 3. ΓΙΑΤΙ? Στο προηγούμενο διάγραμμα ο συντελεστής κέρδους ήταν 2, αλλά εδώ είναι 3;Στο προηγούμενο κύκλωμα, υπήρχαν ΔΥΟ όροι, επομένως υπήρχαν δύο διαχωριστές εισόδου (R15 και R16, Εικόνα 6), επομένως, η αρχική τάση εισόδου διαιρέθηκε με δύο και για να αποκατασταθούν οι τιμές έπρεπε να διπλασιαστεί. Στο κύκλωμα του σχήματος 9 υπάρχουν όροι SUT, επομένως, ο διαιρέτης εισόδου διαιρεί την τιμή με το τρία και είναι απαραίτητος ο τριπλασιασμός για την επαναφορά της. Για μεγαλύτερη αξιοπιστία, ας δούμε έναν αθροιστή με τέσσερις όρους και ας υπολογίσουμε ανεξάρτητα το κέρδος που προκύπτει:

Εικόνα 10. Προσθήκη τεσσάρων όρων.

Τι σχέση έχουν ΑΥΤΑ τα μαθηματικά με την ηχοληψία;
Το πιο άμεσο. Στην ακουστική μηχανική, η τάση είναι, φυσικά, μεταβλητή, αλλά σε οποιοδήποτε ΠΟΛΥ σύντομο χρονικό διάστημα μπορεί να θεωρηθεί ως σταθερή τάση, επομένως, η μαθηματική επεξεργασία σήματος με χρήση ενός op-amp είναι αρκετά αποδεκτή:

Σχήμα 11. Αναπαράσταση εναλλασσόμενης τάσης ως άμεσης τάσης.

Με βάση το γεγονός ότι η εναλλασσόμενη τάση σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή μπορεί να θεωρηθεί σταθερή, εισάγεται μια πρόσθετη έννοια - ΣΤΙΓΜΙΑΙΑ ΤΙΜΗ ΤΑΣΗ, με τον ίδιο τρόπο μπορείτε να κάνετε έκκληση σε στιγμιαίες τιμές ρευμάτων και δυνάμεων. Πώς θα μοιάζει στην πραγματικότητα φαίνεται στο Σχήμα 12:

Εικόνα 12. Προσθήκη τεσσάρων αναλογικών όρων.

Υπάρχουν 4 πηγές ημιτονοειδούς σήματος V1-V4, οι τάσεις των οποίων αθροίζονται από τις αντιστάσεις R1-R4 και εξισώνονται με το πλάτος του op-amp X1. Το σήμα εξόδου του αθροιστή, ανάλογα με την είσοδο, φαίνεται στο Σχήμα 13:

Εικόνα 13. Εξάρτηση του σήματος εξόδου από την είσοδο.

Και ποια είναι η πρακτική χρήση αυτού του αθροιστή;Εάν αυτός ο αθροιστής τροποποιηθεί ελαφρώς, τότε το τελικό αποτέλεσμα είναι ο απλούστερος MIXER τεσσάρων εισόδων και ο αριθμός των εισόδων μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός - από δύο έως είκοσι:

Σχήμα 14. Σχηματικό διάγραμμα μίκτη τεσσάρων εισόδων.

Σε αυτό το κύκλωμα, οι πυκνωτές C1-C4 λειτουργούν ως πυκνωτές απομόνωσης και εμποδίζουν την είσοδο DC τάσης από την πηγή στην είσοδο op-amp, κάτι που συμβαίνει μερικές φορές. Ο ενισχυτής λειτουργίας σε αυτό το κύκλωμα είναι TL071, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σχεδόν οποιοσδήποτε από τους σύγχρονους ενισχυτές λειτουργίας - οι παράμετροί τους είναι αρκετά επαρκείς για εξοπλισμό μεσαίας τιμής. Οι μεταβλητές αντιστάσεις X1-X4 ρυθμίζουν το επίπεδο καθενός από τα σήματα εισόδου, γεγονός που σας επιτρέπει να αλλάζετε γρήγορα την ένταση οποιασδήποτε από τις πηγές εισόδου.

Η πηγή ρεύματος είναι δύο πηγές 15 V συνδεδεμένες σε σειρά. Το σημείο σύνδεσης συνδέεται με το κοινό καλώδιο και σε σχέση με αυτόλαμβάνονται δύο τάσεις σε σχέση με το κοινό καλώδιο - PLUS FIFTEEN και MINUS FIFTEEN volt. Μια τέτοια διπλή πηγή ονομάζεται διπολική πηγή τάσης και συνήθως τα μεγέθη των θετικών και αρνητικών καλωδίων είναι τα ίδια.

Ωστόσο, ο op-amp μπορεί να τροφοδοτηθεί από μία μόνο πηγή, απλά μην το ξεχνάτε αυτό Σε αυτά τα έγγραφα για τον ενισχυτή λειτουργίας, συνήθως υποδεικνύεται το μέγεθος της διπολικής πηγής τάσης και υποδεικνύονται οι ελάχιστες και μέγιστες τιμές, για παράδειγμα, Uip min ±5 V, Uip max ±20 V.Αυτό σημαίνει ότι το op-amp λειτουργεί με διπολική παροχή στο εύρος τάσης ±5...±20 V, ωστόσο, όταν τροφοδοτείται από μονοπολική πηγή, το εύρος τάσης θα μοιάζει με +10...+40 V .

Εικόνα 15. Επιλογές ισχύος Op-amp.

Η τροφοδοσία ρεύματος από μια διπολική πηγή είναι κάπως προτιμότερη - ο σχεδιασμός του κυκλώματος είναι κάπως απλοποιημένος, καθώς η δέσμευση εισόδου γίνεται είτε "αυτόματα", όπως στο κύκλωμα του Σχήματος 14, όπου η μηδενική τάση στην είσοδο του op-amp σχηματίζεται από το κάτω ακροδέκτες μεταβλητών αντιστάσεων, ή το μηδέν στην είσοδο σχηματίζεται από μια ξεχωριστή σταθερή αντίσταση, ο ένας ακροδέκτης του οποίου συνδέεται με το κοινό καλώδιο και ο δεύτερος ακροδέκτης συνδέεται στην είσοδο του op-amp, ο οποίος συνήθως δεν είναι αναστρέφοντας. Έτσι, η αρχική τάση ρυθμίζεται στην έξοδο op-amp, εάν δεν ληφθούν υπόψη οι μετατοπίσεις, ίση με μηδέν.

Με μονοπολική τάση τροφοδοσίας, η τάση εξόδου του op-amp δεν μπορεί να είναι αρνητική, αλλά χρειάζεται να ενισχύει και τα δύο μισά κύματα του ημιτονοειδούς κύματος, τόσο θετικά όσο και αρνητικά. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, σχηματίζεται ένα εικονικό μηδέν ειδικά για τον op-amp. Συνήθως πρόκειται για δύο αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά που συνδέονται μεταξύ των ακροδεκτών ισχύος και η μισή τάση τροφοδοσίας που σχηματίζεται στο σημείο σύνδεσης των αντιστάσεων λειτουργεί ως εικονικό μηδέν (Εικόνα 16).

Σχήμα 16. Τροφοδοσία Op-amp από μονοπολική τάση.

Τα R1 και R4 αποτελούν το ήμισυ της τάσης τροφοδοσίας, το R3 είναι απαραίτητο για τη μείωση της επιρροής του σήματος εισόδου, της παραγόμενης τάσης, καθώς και για την αύξηση της αντίστασης εισόδου της συσκευής, καθώς το C2, έχει σχεδιαστεί για τη μείωση του θορύβου παλμού και της κυματισμού ισχύος το εικονικό μηδέν, θα επηρεάσει επίσης την εναλλασσόμενη τάση εισόδου. Το C1 χρησιμεύει ως διαχωριστικός πυκνωτής που διαχωρίζει το στοιχείο DC στην είσοδο του op-amp από την πηγή, επειδή θεωρείται ότι η πηγή παράγει μια εναλλασσόμενη τάση. Τα R5 και R2 σχηματίζουν το OOS και σε αυτόν τον ενισχυτή ο συντελεστής απολαβής είναι ίσος με R5 / R2 + 1 = 30k / 10k + 1 = 4. Το C3 χρησιμεύει ως πυκνωτής απομόνωσης μεταξύ της εξόδου op-amp και του φορτίου.

Συγκρίνοντας τα Σχήματα 14, 15 και 16, γίνεται σαφές ότι ο ενισχυτής λειτουργίας μπορεί να κάνει χωρίς ΚΟΙΝΟ καλώδιο, καθώς η τάση εξόδου εξαρτάται πλήρως από την τάση στις εισόδους του, επομένως, για να ληφθεί μηδενική τάση στην έξοδο με διπολική παροχή και μισή την τάση με μονοπολική τροφοδοσία, είναι απαραίτητο να "δέσετε" μια είσοδο ενισχυτή χωρίς αναστροφή σε μηδενική ή μισή τάση τροφοδοσίας. Μόνο στην περίπτωση αυτή θα αποκλειστεί μια μη εξουσιοδοτημένη αλλαγή στη σταθερή συνιστώσα του σήματος εξόδου, καθώς η αλλαγή στο σήμα εισόδου θα συμβεί σε σχέση με την τάση αυτής της «δέσμευσης», δηλ. Το ΚΟΙΝΟ καλώδιο για διπολική τροφοδοσία και η μισή τάση τροφοδοσίας για μονοπολική παροχή ρεύματος θα λειτουργήσουν ως τάσεις αναφοράς. Αυτή η κατάσταση υποδηλώνει ότι για να λειτουργεί σωστά ο ενισχυτής λειτουργίας, η «καθαρότητα» της τάσης αναφοράς γίνεται προτεραιότητα. Κατά την τοποθέτηση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η σημασία αυτών των τάσεων αναφοράς και να αποκλειστεί η επίδραση εξωτερικών παραγόντων σε αυτούς τους αγωγούς, όπως παρεμβολές από το τμήμα ισχύος, η ροή των ρευμάτων από πυκνωτές φίλτρου ισχύος μέσω αυτών , αφού όλες οι αλλαγές στην τάση αναφοράς θα οδηγήσουν σε αλλαγές στο σήμα εξόδου του op-amp, π.χ. πρέπει να εκχωρηθεί χωριστός αγωγός για την τάση αναφοράς στην πλακέτα και πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο ως τάση αναφοράς για έναν ενισχυτή ενεργοποίησης ή μια ομάδα οπ-ενισχυτών, και για ποιους άλλους σκοπούς .

Η αρχή της λειτουργίας ενός πυκνωτή μπορεί να εξηγηθεί με δύο τρόπους:
Όταν η τάση AC εισόδου είναι μηδέν, ο πυκνωτής φορτίζεται στο μισό της τάσης τροφοδοσίας. Όταν εμφανιστεί ένα θετικό μισό κύμα, ο πυκνωτής αρχίζει να επαναφορτίζεται και το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω αυτού, και δεδομένου ότι το R6, ενεργώντας ως φορτίο, συνδέεται με το C3 σε σειρά, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω αυτού και η κατεύθυνση του ρεύματος θα είναι από πάνω προς τα κάτω. Μόλις το θετικό μισό κύμα περάσει την κορυφή του και η τιμή του αρχίσει να μειώνεται, ο πυκνωτής θα αρχίσει να εκφορτίζεται. Αυτό θα κάνει το ρεύμα να ρέει ξανά, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι, μια εναλλασσόμενη τάση θα δημιουργηθεί στο R6.

Ο δεύτερος τρόπος εξήγησης σχετίζεται με την αντίσταση των στοιχείων στο ηλεκτρικό ρεύμα. Για συνεχές ρεύμα, η αντίσταση του πυκνωτή είναι άπειρο (χωρίς να υπολογίζονται τα ρεύματα διαρροής), αλλά για το εναλλασσόμενο ρεύμα, η τιμή της αντίστασης του πυκνωτή έχει ήδη κάποια τιμή και αυτή η τιμή εξαρτάται από την χωρητικότητα του πυκνωτή και από τη συχνότητα το ρεύμα που ρέει. Δεδομένου ότι η αντίσταση αλλάζει ανάλογα με ορισμένες συνθήκες, απαιτείται ένας τύπος για τον υπολογισμό του είδους αντίστασης ενός στοιχείου υπό ορισμένες συνθήκες, και δεδομένου ότι η αντίσταση αλλάζει, για να διακριθεί από την αντίσταση των αντιστάσεων, εισάγεται η έννοια της ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ, υπολογίζεται από τον τύπο , όπου PI είναι ο αριθμός PI, F είναι η συχνότητα σε Hertz, C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή σε Farads. Με βάση αυτόν τον τύπο, δεν είναι δύσκολο να υπολογίσουμε ποια θα είναι η αντίσταση του πυκνωτή C3, Σχήμα 16, σε ακραίες συχνότητες του εύρους ήχου, δηλαδή σε συχνότητα 20 Hz, η αντίδραση ενός πυκνωτή 47 μF θα είναι ίση σε 169 Ohms και σε συχνότητα 20 kHz - 0,17 Ohms. Με αντίσταση φορτίου 2 kOhm, τα 169 Ohm θα εισάγουν μια ελαφρά εξασθένηση του σήματος:

Σχήμα 17. Εξασθένηση της εναλλασσόμενης τάσης από την αντίδραση C1.

Έτσι, από μαθηματική άποψη, δεν θα υπάρχει σταθερή τάση στην αντίσταση φορτίου R6 του Σχήματος 16, αφού για μια σταθερή τάση η αντίσταση του C3 είναι ίση με το άπειρο και για μια εναλλασσόμενη τάση η αντίσταση μειώνεται από 169 Ohms σε 0,17 Ohms στην περιοχή ήχου.

Έτσι, για να μειωθεί η αντίδραση, η χωρητικότητα του πυκνωτή διαχωρισμού πρέπει να ληφθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερη;Όχι πραγματικά. Για παράδειγμα, μεταβάλλοντας την χωρητικότητα του πυκνωτή εισόδου, μπορείτε να οργανώσετε ένα μικρό φίλτρο υπέρ-χαμηλών συχνοτήτων, για παράδειγμα, με τη χωρητικότητα του πυκνωτή διαχωρισμού C1 να είναι 22 μF, ο ενισχυτής buffer στον op-amp X1 έχει τη μορφή μια μπλε γραμμή και με C1 ίσο με 2,2 μF - μια κόκκινη γραμμή. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι παρά την ελαφρά ανατροπή στην περιοχή των 20 Hz, όλα τα παρακάτω κόβονται με επιτυχία, προστατεύοντας έτσι το γούφερ από υπερφόρτωση.

Εικόνα 18. Η επίδραση της χωρητικότητας του πυκνωτή ζεύξης στην απόκριση συχνότητας ολόκληρου του ενισχυτή.

Επιπλέον, η χρήση των ιδιοτήτων ενός πυκνωτή για την αλλαγή της αντίστασής του σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε διάφορα φίλτρα και γι 'αυτό, οι αντιστάσεις στην είσοδο του op-amp συνδέονται με συγκεκριμένο τρόπο και στη συνέχεια λειτουργεί ως αντισταθμιστής πτώσης τάσης, ή στην ανάδραση του op-amp, και στη συνέχεια ο op-amp αλλάζει το δικό του κέρδος ανάλογα με τη συχνότητα .

Αλλά πριν εξετάσουμε τα φίλτρα, θα πρέπει να επιστρέψουμε σε αυτά που αναφέρθηκαν ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ BUFFER. Ουσιαστικά, ένας ενδιάμεσος ενισχυτής είναι ένας ενδιάμεσος ενισχυτής που έχει επίπεδη απόκριση συχνότητας, είναι επιθυμητό να υπάρχει ρύθμιση απολαβής. Η εισαγωγή ενός ενισχυτή buffer στο κύκλωμα συνήθως δικαιολογείται εάν ο ενισχυτής έχει ισχύ εξόδου 200 W ή περισσότερο. Σε αυτήν την περίπτωση, το κέρδος του ίδιου του ενισχυτή ισχύος πρέπει να είναι αρκετά υψηλό, καθώς η τάση εξόδου των προενισχυτών είναι κανονικοποιημένη και ανέρχεται σε 0,75 ή 1 V, και για ισχύ 200 W μια τάση με πλάτος περίπου 40 V (28 V τιμή rms) απαιτείται ήδη, π.χ. ο ενισχυτής πρέπει να ενισχύσει το σήμα 28 φορές, δηλαδή 32 dB.

Δεν είναι μυστικό ότι όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής κέρδους του ενισχυτή, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση που παράγει, επομένως, για να μειωθεί η παραμόρφωση, είναι απαραίτητο να μειωθεί ο συντελεστής κέρδους και για να επιτευχθεί η ίδια ισχύς, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το πλάτος του σήμα εισόδου. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, χρησιμοποιείται ένας ενισχυτής buffer.

Ο σχεδιασμός του κυκλώματος των buffer ενισχυτών είναι αρκετά απλός - συνήθως είναι μια τυπική σύνδεση ενός op-amp που καλύπτεται από ένα OOS και ενός ρυθμιζόμενου. Ο op-amp τροφοδοτείται συνήθως από την ίδια πηγή με τον ίδιο τον ενισχυτή, επομένως, για να ληφθεί η τάση ±15 V που απαιτείται για τη λειτουργία op-amp, χρησιμοποιούνται παραμετρικοί σταθεροποιητές, αλλά πρώτα, ας εξετάσουμε ένα κύκλωμα που τροφοδοτείται από ξεχωριστή πηγή:

Εικόνα 19. Σχηματικό διάγραμμα ενός ενισχυτή buffer που τροφοδοτείται από ξεχωριστή πηγή.

Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην απουσία πυκνωτή σύζευξης στην έξοδο του ενισχυτή - δεν χρειάζεται, καθώς υπάρχει ένας πυκνωτής στην είσοδο του ίδιου του ενισχυτή ισχύος. Ο ενισχυτής έχει μικρές ανατροπές στα άκρα του εύρους ήχου, αλλά παρά την εμφανή κλίση των γραμμών, αυτή η ανατροπή είναι μόνο 0,1 dB με κέρδος 15 dB, κάτι που είναι κάτι παραπάνω από αποδεκτό:

Σχήμα 20. Απόκριση συχνότητας ενός ενισχυτή buffer που βασίζεται στον op-amp TL071 από την TI.

Το επίπεδο THD δεν είναι επίσης εξαιρετικό:

Σχήμα 21. Επίπεδο THD για έναν ενισχυτή που βασίζεται σε op-amp TL071

Εδώ 1,2 m σημαίνει ότι είναι χιλιοστό, δηλ. αυτό είναι 0,0012%. Παρεμπιπτόντως, αυτή η τιμή εξαρτάται άμεσα από τον ενισχυτή που χρησιμοποιείται. Ακολουθούν τα ίδια γραφήματα για τον ίδιο λειτουργικό ενισχυτή buffer, αλλά χρησιμοποιώντας NE5534 και AD744:

Εικόνα 22. Επίπεδο THD για ενισχυτή λειτουργικού NE5534 (πάνω, κίτρινο φόντο)
και AD744 (κάτω, πράσινο φόντο)

Όπως φαίνεται από τα γραφήματα, το επίπεδο THD μειώνεται σημαντικά, επομένως κατά την επιλογή ενός op-amp, θα πρέπει να λάβετε υπόψη αυτόν τον παράγοντα και πριν την εγκατάσταση, να μελετήσετε λεπτομερέστερα τις ιδιότητες του προγραμματισμένου op-amp. Για παράδειγμα, το NE5534 έχει διπολική είσοδο, η οποία μειώνει την σύνθετη αντίσταση εισόδου, αλλά έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα φορτίου, η οποία του επιτρέπει να λειτουργεί σταθερά σε αναστροφείς ενισχυτές ισχύος με μεγάλο εσωτερικό κέρδος.

Για ένα πιο οπτικό παράδειγμα, ας χρησιμοποιήσουμε ένα βασικό κύκλωμα ενισχυτή Holton:

Εικόνα 23. Διάγραμμα κυκλώματος ενισχυτή ισχύος Holton

Το επίπεδο THD σε αυτή την έκδοση φτάνει το 0,03%, με κέρδος 32 dB.

Εικόνα 24.

Τώρα ας «βιδώσουμε» τον ενισχυτή buffer στον ενισχυτή και ας ελέγξουμε ξανά το επίπεδο THD:

Εικόνα 25. Ενισχυτής Holton με buffer op-amp στο TL071

Εικόνα 26. Επίπεδο THD με buffer op-amp στο TL071.

Όπως φαίνεται από το γράφημα, το επίπεδο THD έχει μειωθεί σχεδόν 3 φορές (!), και αυτό συμβαίνει όταν χρησιμοποιείται ένας συμβατικός op-amp TL071. Ωστόσο, εάν μειώσετε περαιτέρω το κέρδος του ίδιου του ενισχυτή και αυξήσετε το κέρδος του ενισχυτή buffer και χρησιμοποιήσετε το AD744 αντί για το TL071, το επίπεδο THD μπορεί να μειωθεί περαιτέρω κατά 2 φορές.

Εικόνα 27. Επίπεδο THD όταν χρησιμοποιείται το AD744.

Τώρα ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο διάγραμμα στο Σχήμα 25:
Οι C3 και C6 είναι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές που φιλτράρουν το στοιχείο χαμηλής συχνότητας του τροφοδοτικού και οι C4 και C5 είναι πυκνωτές φιλμ που φιλτράρουν το HF.
D1 και D2 - 1,3 W, 15 V δίοδοι zener.
Το R3 προορίζεται ως αντίσταση κοπής, που σας επιτρέπει να αλλάζετε γρήγορα το κέρδος του buffer op-amp.
C7 - ένας πυκνωτής διόρθωσης που μειώνει ριζικά το κέρδος του op-amp στον υπέρηχο και προσδίδει σταθερότητα (μειώνοντας την τάση για διέγερση) στον ενισχυτή buffer.
Τα R17 και R20 αλλάζουν σε σύγκριση με παρόμοια κυκλώματα 23, καθώς είναι υπεύθυνα για το ίδιο κέρδος του ενισχυτή ισχύος.
Οι αντιστάσεις R4 και R5 λειτουργούν ως αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος (έρμα) για τον παραμετρικό σταθεροποιητή και όσο υψηλότερη είναι η τάση τροφοδοσίας του ίδιου του ενισχυτή, τόσο υψηλότερη είναι η ονομαστική τιμή που πρέπει να έχουν και τόσο περισσότερη θερμότητα θα διαχέουν. Η τιμή των αντιστάσεων πρέπει να επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε να διαχέονται 0,1...0,15 W στις διόδους zener D1 και D2. Αυτό θα διασφαλίσει ότι η σταθεροποιημένη τάση δεν αλλάζει σε περίπτωση πτώσης της τάσης τροφοδοσίας και δεν θα εξαρτάται ούτε από το ρεύμα που καταναλώνεται από τον ίδιο τον ενισχυτή ενεργοποίησης ούτε από το ρεύμα που καταναλώνει ο ενισχυτής στο φορτίο. Οι τιμές των αντιστάσεων έρματος για διάφορες τάσεις τροφοδοσίας ενισχυτή συνοψίζονται στον πίνακα:

ΤΑΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ UMZCH, V	ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ (BALAST).
	560...620 Ohm 0,25W
	1,5...1,7 kOhm 0,5 W
	1,7...2,2 kOhm 1W
	2,2...2,7 kOhm 1W
	3,3...3,6 kOhm 1W
	4,3...4,7 kOhm 1W
	5,1...5,6 kOhm 1W
	6,2...6,8 kOhm 2W
	6,8...7,5 kOhm 2W

Θα πρέπει αμέσως να προστεθεί ότι τόσο οι δίοδοι zener όσο και οι αντιστάσεις έρματος θερμαίνονται, επομένως, είναι απαραίτητο να παρέχονται μεγαλύτερα επιθέματα επαφής για αυτά τα στοιχεία στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςώστε να λειτουργούν ως μικρές ψύκτρες. Επίσης, ένα μεγαλύτερο μαξιλαράκι επαφής είναι πολύ πιο αξιόπιστο για τα θερμαντικά στοιχεία και η πιθανότητα απομάκρυνσης της συγκόλλησης από το στοιχείο μειώνεται σημαντικά με την πάροδο του χρόνου.

Ολοκληρώνοντας το θέμα των ενισχυτών buffer, μένει μόνο να σημειωθεί ότι αφού έχει εγκατασταθεί ένας op-amp, μπορεί να οργανωθεί σε αυτό μια πρόσθετη μονάδα που ονομάζεται περιοριστής. LIMITER - μια μονάδα που μετρά το επίπεδο αιχμής του σήματος εξόδου και, με βάση αυτές τις μετρήσεις, προσαρμόζει το κέρδος του ενισχυτή op-amp που χρησιμοποιείται, το οποίο εξαλείφει την εμφάνιση ψαλιδίσματος στην έξοδο του ενισχυτή. Σε εξοπλισμό μαγνητικής καταγραφής κάτι παρόμοιο λεγόταν ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΠΙΠΕΔΟΥ.
Το κύριο πρόβλημα κατά τη δημιουργία ενός περιοριστή είναι η επιλογή της σταθεράς χρόνου για την απόκριση του περιοριστή, καθώς μια πολύ γρήγορη απόκριση θα αλλάξει σημαντικά το δυναμικό εύρος του σήματος ήχου και εάν είναι πολύ μεγάλο, ο περιοριστής δεν θα έχει χρόνο για να επεξεργαστεί το σήμα εισόδου και θα «χάσει» το απόκομμα. Το Σχήμα 28 δείχνει ένα θραύσμα ενός κυκλώματος περιοριστή που οργανώνεται με βάση έναν ενεργό ενισχυτή προσωρινής μνήμης, δηλ. Αυτό είναι το «τελειωμένο» διάγραμμα του Σχήματος 25:

Εικόνα 28. Οργάνωση περιοριστών.

Το κύκλωμα είναι ειδικά οργανωμένο με τον πιο πρωτόγονο τρόπο - το σήμα από την έξοδο του ενισχυτή τροφοδοτείται στον δεξιό ακροδέκτη της αντίστασης R52, στη συνέχεια διορθώνεται με μια γέφυρα διόδου στις διόδους D12, D13, D17, D18 και τροφοδοτείται στον περιοριστή πλάτους σε D14 και D15. Η τάση των διόδων zener D14 και D15 επιλέγεται να είναι περίπου 5...8 V μικρότερη από τη μέγιστη τάση εξόδου του ενισχυτή ισχύος και το R50 περιορίζει το ρεύμα ροής και, μαζί με το C20, σχηματίζει μια αλυσίδα χρονισμού για την αντίδραση χρόνος του περιοριστή, δηλ. πόσο γρήγορα θα μειώσει ο περιοριστής το κέρδος του ενισχυτή buffer όταν εμφανιστεί το μέγιστο πλάτος σήματος. Ο χρόνος μετά τον οποίο ο περιοριστής «επιστρέφει» το αρχικό κέρδος στο buffer op-amp εξαρτάται από την χωρητικότητα C20 και την αντίσταση R51. Το D16 προστατεύει τη λυχνία οπτικού συζεύκτη AOP124 από την καύση λόγω υπερβολικής τάσης. Η λυχνία HL1 «λάμπει» στη φωτοαντίσταση του οπτικού συζεύκτη R49, η οποία όταν ανάβει μειώνει την αντίστασή της, μειώνοντας σημαντικά το κέρδος του buffer op-amp.

Δυστυχώς οπτικοί συζεύκτες ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΛΑΜΠΑόχι τόσα πολλά, και η εναλλαξιμότητα τους δεν είναι πολύ καλή, οπότε καλύτερα να ψάξετε για οπτικούς συζεύκτες της συγκεκριμένης σειράς, και κατά προτίμηση με το γράμμα Β στο τέλος, δηλ. AOP124B - όταν η λάμπα είναι ενεργοποιημένη, η αντίσταση της φωτοαντίστασης μειώνεται στα 360 Ohms και για την υπόλοιπη σειρά σε 1,2 kOhm, αν και αυτό είναι αρκετό για αυτόν τον περιοριστή.

Ωστόσο, οι ενισχυτές λειτουργιών είναι καλοί για κάτι περισσότερο από απλώς buffer ενισχυτές - χρησιμοποιώντας σετ αντιστάσεων και πυκνωτών Μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε χειριστήρια τόνου, ισοσταθμιστές πολλαπλών ζωνών και φίλτρα μόνο για ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων.. Για παράδειγμα, εξετάστε το διάγραμμα στην Εικόνα 29:

Εικόνα 29. Υψηλοπερατό φίλτρο.

Τα R1 και C2 σχηματίζουν ένα φίλτρο πρώτης τάξης, η αρχή του οποίου εξηγείται καλύτερα μέσω της αντίδρασης - όταν επιτευχθεί μια ορισμένη συχνότητα, η αντίδραση θα αρχίσει να μειώνεται και μόλις γίνει σημαντικά μικρότερη από το R1, το πλάτος του σήματος εισόδου θα αρχίσει επίσης να μειώνεται. Για να ελέγξουμε, ας πάρουμε την απόκριση συχνότητας αυτού του κυκλώματος, που σχεδιάστηκε από τον προσομοιωτή:

Εικόνα 30.

Τώρα ας υπολογίσουμε εκ νέου την αντίδραση C1 για τις συχνότητες που φαίνονται στο παραπάνω γράφημα. Η κάμψη της γραμμής απόκρισης συχνότητας ξεκινά περίπου στα 2 kHz, για αυτή τη συχνότητα η αντίδραση του C2 θα είναι 169 kOhm, σε σχέση με τα 22 kOhm του R1 αυτό αρχίζει να γίνεται αισθητό. Σε συχνότητα 24,1 kHz, η αντίσταση C2 θα είναι 14 kOhm και αυτή είναι ήδη 1,6 φορές μικρότερη από την αντίσταση R1, επομένως η τάση θα πρέπει επίσης να μειωθεί κατά 1,6 φορές, πράγμα που συμβαίνει στην πραγματικότητα σε τάση 1,22 V σε χαμηλή συχνότητα 500 Hz σε συχνότητα 24 kHz το πλάτος μειώθηκε στα 0,75 V, δηλ. το ίδιο 1,6 φορές.

Τώρα ας προσθέσουμε έναν ακόμη σύνδεσμο, ακριβώς τον ίδιο με τον R1-C2, και ας πάρουμε ένα φίλτρο δεύτερης τάξης:

Εικόνα 31. Φίλτρο δεύτερης τάξης

Εικόνα 32. Απόκριση συχνότητας φίλτρου δεύτερης τάξης.

Όπως φαίνεται από το σχήμα, η τάση εξόδου σε χαμηλές συχνότητες έχει μειωθεί κυριολεκτικά κατά 0,2 V, αλλά στις υψηλές συχνότητες η ανατροπή εμφανίζεται πολύ πιο έντονα - τώρα σε συχνότητα 24 kHz η τάση εξόδου είναι 0,3 V, που είναι περισσότερο από 2 φορές λιγότερο από το προηγούμενο φίλτρο. Για μεγαλύτερη σαφήνεια, μετατρέψτε αυτές τις τιμές σε dB, καθώς το ανθρώπινο αυτί αντιλαμβάνεται το επίπεδο έντασης σύμφωνα με τον λογαριθμικό νόμο και η απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου τρίτης τάξης έχει την ακόλουθη μορφή:

Εικόνα 33. Απόκριση συχνότητας φίλτρου δεύτερης τάξης σε dB.

Από το γράφημα είναι πλέον σαφές ότι σε συχνότητα 24 kHz η απόκριση συχνότητας rolloff είναι 10 dB, δηλαδή 3 φορές χαμηλότερη από τη χαμηλή συχνότητα. Ο παράγοντας ποιότητας αυτού του φίλτρου, π.χ. η εξάρτηση από το πόσο θα μειωθεί το κέρδος ανάλογα με την αλλαγή της συχνότητας είναι 5 dB ανά οκτάβα. Το Octave είναι μια μουσική έννοια που σημαίνει ότι η συχνότητα έχει αλλάξει ακριβώς 2 φορές. Σε αυτή την περίπτωση, οι συχνότητες των 10 kHz και 20 kHz ελήφθησαν ως το τμήμα για τους υπολογισμούς σε αυτό το τμήμα, το πλάτος μειώθηκε κατά 5,2 dB.
Ας εξετάσουμε ένα άλλο παράδειγμα - ένα φίλτρο τρίτης τάξης, π.χ. που περιέχει 3 ίδιους κόμβους:

Εικόνα 34. Φίλτρο τρίτης τάξης.

Εικόνα 35. Απόκριση συχνότητας φίλτρου τρίτης τάξης.

Σε αυτό το φίλτρο, η απόκριση συχνότητας rolloff είναι 7,5 dB ανά οκτάβα, δηλ. Η μείωση του πλάτους εμφανίζεται πολύ πιο έντονα.

Χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή, μπορείτε να οργανώσετε φίλτρα χαμηλής διέλευσης:

Εικόνα 36. Χαμηλοπερατό φίλτρο

Εικόνα 37. Απόκριση συχνότητας φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Αυτά τα φίλτρα χρησιμοποιούνται συνήθως σε ενισχυτές πλήρους ισχύος για τον περιορισμό των άκρων του εύρους ήχου., όπου συνήθως «εγκαθίστανται» οι δυσάρεστες παρεμβολές. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης, μπορείτε να οργανώσετε φίλτρο χαμηλής διέλευσης για υπογούφερ:

Εικόνα 38. Φίλτρο υπογούφερ

Εικόνα 39. Απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου για ένα υπογούφερ

Παρά την πλήρη λειτουργικότητα αυτού του φίλτρου, δεν θα ήταν απολύτως σωστό να προτείνουμε τη χρήση του - δεν έχει περιορισμό στις υπέρ-χαμηλές συχνότητες, και αυτό αυξάνει την πιθανότητα υπερθέρμανσης του δυναμικού πηνίου κεφαλής ή τη μηχανική του βλάβη από κρούσεις στο μαγνητικό σύστημα.

Τώρα εξετάστε το ακόλουθο σχήμα ως φίλτρο:

Εικόνα 40.

Εδώ το op-amp συνδέεται μέσω μιας εισόδου αναστροφής και το op-amp OOS περιέχει αλυσίδες RC που σίγουρα θα επηρεάσουν την απόκριση συχνότητας αυτού του κυκλώματος. Το κύκλωμα περιέχει επίσης μια μεταβλητή αντίσταση X1, με τον κινητήρα στη μεσαία θέση, τα εξαρτήματα του OOS και του κυκλώματος εισόδου είναι εντελώς συμμετρικά, γεγονός που δίνει το δικαίωμα να υποθέσουμε ότι το OOS αντισταθμίζει τις αλλαγές στην απόκριση συχνότητας που τα στοιχεία εισόδου θα κάνει. Στο διάγραμμα στα αριστερά του κινητήρα αναγράφεται η τιμή της αντίστασης, σε αυτήν την περίπτωση είναι 100 kOhm, και στα δεξιά είναι η θέση του κινητήρα ως ποσοστό σε σχέση με την πλήρη διαδρομή του, δηλ. 50 σημαίνει ότι ο κινητήρας είναι στη μέση. Για να ελέγξουμε τις κρίσεις σχετικά με την απόκριση συχνότητας, ας δούμε την απόκριση συχνότητας αυτού του κυκλώματος που δημιουργείται από τον προσομοιωτή:

Εικόνα 41.

Πράγματι, η κόκκινη γραμμή που εμφανίζει το σχήμα της απόκρισης συχνότητας ακολουθεί πρακτικά το μηδέν. Τώρα ας μετακινήσουμε το ρυθμιστικό μεταβλητής αντίστασης προς το R2:

Εικόνα 42.

Όπως φαίνεται από το σχήμα, ο ενισχυτής άρχισε να ενισχύει ένα συγκεκριμένο τμήμα της απόκρισης συχνότητας, που βρίσκεται στην περιοχή των 40 Hz, και αυτό δείχνει ότι η αντίδραση των πυκνωτών C2 και C3 αλλάζει τόσο πολύ που αρχίζει να επηρεάζει το περιβάλλον ανάδραση και το σχήμα της προκύπτουσας απόκρισης συχνότητας μοιάζει πολύ με το σχήμα της απόκρισης συχνότητας ενός κυκλώματος συντονισμού LC, ωστόσο, δεν υπάρχουν επαγωγές εδώ, επομένως ο συντονισμός ως τέτοιος δεν είναι δυνατός. Για τον προσδιορισμό της συχνότητας ριπής, εισάγεται μια πρόσθετη έννοια - QUASIRESONANCE. Ο οιονεί συντονισμός μπορεί να προκαλέσει τόσο μια ανοδική απόκριση συχνότητας όσο και μια κατάρρευση προς τα κάτω - απλώς μετακινήστε το ρυθμιστικό της μεταβλητής αντίστασης προς το R4:

Εικόνα 43

Χρησιμοποιώντας αυτό το φίλτρο μπορείτε ήδη να δημιουργήσετε πλήρες φίλτρο για υπογούφερ, αφού έχει καλούς περιορισμούς στην περιοχή υπέρ-χαμηλών συχνοτήτων. Το μόνο που μπορεί να απαιτείται είναι να αλλάξετε την τιμή των πυκνωτών ρύθμισης συχνότητας, καθώς ο συντελεστής ποιότητας του φίλτρου είναι αρκετά υψηλός. Το αποτέλεσμα είναι το ακόλουθο κύκλωμα και η απόκριση συχνότητάς του:

Εικόνα 44

Χρησιμοποιώντας πολλά φίλτρα συνδεδεμένα παράλληλα, αλλά έχοντας διαφορετικούς πυκνωτές ρύθμισης συχνότητας, μπορείτε να δημιουργήσετε έναν ισοσταθμιστή - έναν έλεγχο τόνου που κάνει προσαρμογές σε τέσσερα ή περισσότερα τμήματα απόκρισης συχνότητας (ζώνες). Το σχήμα 45 δείχνει ένα διάγραμμα ενός τέτοιου ισοσταθμιστή 8 ζωνών:

Εικόνα 45. Σχηματικό διάγραμμα ισοσταθμιστή 8 ζωνών.

Ωστόσο, αυτός δεν είναι ο μόνος τρόπος για να δημιουργήσετε ισοσταθμιστές χρησιμοποιώντας op-amp. Το Σχήμα 47 δείχνει ένα διάγραμμα ενός εντελώς παθητικού ισοσταθμιστή, στον οποίο οι op-amp ενεργούν ως ενισχυτής buffer (X1) και ένας αντισταθμιστής απώλειας (X2).

Εικόνα 46. Σχηματικό διάγραμμα παθητικού ισοσταθμιστή,
δημοσιεύτηκε στο περιοδικό RADIO τη δεκαετία του ογδόντα.

Μερικές φορές, για να δημιουργήσετε ισοσταθμιστές με βάση op-amp, διαχωρίστε φίλτρα διέλευσης ζώνης, περιλαμβάνεται στο OOS άλλου ΛΣ. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση της επιρροής των ζωνών μεταξύ τους, καθώς και την αλλαγή σε ένα ευρύ φάσμα των τιμών της ανόδου και της πτώσης του τμήματος απόκρισης συχνότητας της επιλεγμένης ζώνης:

Εικόνα 47.

Ωστόσο κατά την κατασκευή ενός στερεοφωνικού ισοσταθμιστή, είναι επιθυμητό και τα δύο κανάλια να είναι ίδια μεταξύ τους και αυτό απαιτεί τη χρήση αντιστάσεων και πυκνωτών χωρίς διακυμάνσεις στις παραμέτρους. Είναι πολύ δύσκολο να βρείτε τέτοιους, επομένως πρέπει να επιλέξετε τόσο αντιστάσεις όσο και πυκνωτές. Μια αλλαγή στον σχεδιασμό του κυκλώματος των φίλτρων ζώνης, δηλαδή η χρήση ρυθμιζόμενων φίλτρων, θα σας επιτρέψει να απαλλαγείτε από αυτό το πρόβλημα. Στη δεκαετία του ογδόντα, το RADIO δημοσίευσε ένα διάγραμμα παρόμοιου ισοσταθμιστή βασισμένου στον K157UD2. Η χρήση των συγκεκριμένων op-amp δικαιολογήθηκε από το γεγονός ότι είναι διπλοί. Ωστόσο, σήμερα δεν υπάρχει έλλειψη μικροκυκλωμάτων που περιέχουν 4 op-amp στη συσκευασία τους, επομένως, η αύξηση του αριθμού των op-amp για ρυθμιζόμενα φίλτρα δεν θα έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στην αύξηση του αριθμού των μικροκυκλωμάτων. Ένα διάγραμμα ενός ισοσταθμιστή πέντε ζωνών που βασίζεται σε ρυθμιζόμενα φίλτρα φαίνεται στο Σχήμα 48 και αυτός ο ισοσταθμιστής μπορεί εύκολα να επεκταθεί σε 15 ζώνες:

Εικόνα 48.

Παρεμπιπτόντως, αυτό είναι όλο οι ισοσταθμιστές που προτείνονται παραπάνω ήταν από την κατηγορία γραφικών, δηλ. Όταν χρησιμοποιείτε αντιστάσεις μεταβλητής ολίσθησης, εφαρμόστε μια βαθμονόμηση κοντά σε κάθε ρυθμιστικό και, στη συνέχεια, από τη θέση του ολισθητήρα της αντίστασης μπορείτε να κρίνετε το σχήμα της απόκρισης συχνότητας:

Εικόνα 49. Μπροστινό πλαίσιο του γραφικού ισοσταθμιστή PRIBOI E024S

Ωστόσο Υπάρχει ένας άλλος τύπος ισοσταθμιστή - παραμετρικός. Αυτοί οι ισοσταθμιστές σάς επιτρέπουν να επηρεάσετε όχι μόνο την άνοδο και την πτώση της απόκρισης συχνότητας σε μια συγκεκριμένη περιοχή, αλλά και να μετακινήσετε αυτήν την περιοχή και, επιπλέον, να προσαρμόσετε τον παράγοντα ποιότητας.

Εικόνα 50. Μπροστινό πλαίσιο του παραμετρικού ισοσταθμιστή Klark Teknik DN410

Στην καθημερινή ζωή, τέτοιοι ισοσταθμιστές χρησιμοποιούνται εξαιρετικά σπάνια, ωστόσο, σας επιτρέπουν να προσαρμόσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια την απόκριση συχνότητας ανάλογα με την ανάγκη.

Στην πραγματικότητα μιλάμε για παραμετρικούς ισοσταθμιστές επειδή το κύκλωμα στο Σχήμα 48 σάς επιτρέπει να μετατρέψετε αυτόν τον ισοσταθμιστή σε παραμετρικό, για τον οποίο είναι απαραίτητο να αντικαταστήσετε τις αντιστάσεις κοπής των φίλτρων ζώνης με μια αντίσταση περικοπής συνδεδεμένη σε σειρά χαμηλότερης τιμής και μια μεταβλητή αντίσταση που βρίσκεται στον μπροστινό πίνακα.

Από την άλλη πλευρά, κανείς δεν απαγορεύει τη χρήση μιας ζώνης αυτού του ισοσταθμιστή για την απομόνωση και ενίσχυση ενός στενού τμήματος της απόκρισης συχνότητας, που είναι ακριβώς αυτό που είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός πολυλειτουργικού φίλτρου για ένα υπογούφερ, στο οποίο το μόνο που μένει είναι να προσθέσετε ένα μετατοπιστής φάσης για την εξάλειψη της αλλαγής φάσης που συμβαίνει στο ίδιο το φίλτρο. Το αποτέλεσμα είναι το εξής Κύκλωμα φίλτρου υπογούφερ:

Εικόνα 51. Διάγραμμα κυκλώματος φίλτρου υπογούφερ

Τα σχήματα 52 και 53 δείχνουν αλλαγές στο σχήμα της απόκρισης συχνότητας ανάλογα με τη ρύθμιση της συχνότητας και τον παράγοντα ποιότητας:

Εικόνα 52. Αλλαγή της συχνότητας φίλτρου για το υπογούφερ

Εικόνα 53. Αλλαγή του συντελεστή ποιότητας του φίλτρου υπογούφερ.

Όλες οι προηγούμενες επιλογές για τη χρήση ενισχυτών λειτουργίας βασίστηκαν στη χρήση OOS - αρνητική ανάδραση. Ωστόσο Ο op-amp μπορεί επίσης να καλυφθεί από θετικά σχόλια - POS, δηλ. η ανατροφοδότηση ξεκινά ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ ΕΙΣΟΔΟΣ. Αυτή η συμπερίληψη σάς επιτρέπει να "ψηφιοποιήσετε" ορισμένα αναλογικά συμβάντα, για παράδειγμα, όταν επιτευχθεί μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, θα πρέπει να συμβεί κάποιο γεγονός, για παράδειγμα, ένας ανεμιστήρας αναγκαστικής ψύξης θα πρέπει να ενεργοποιηθεί και μόλις η θερμοκρασία πέσει κάτω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, θα πρέπει να απενεργοποιηθεί. Παρόμοιες ενέργειες μπορούν να πραγματοποιηθούν κύκλωμα ελέγχου ανεμιστήρα, φαίνεται στο Σχήμα 54.

Εικόνα 54. Σχηματικό διάγραμμα ελέγχου ανεμιστήρα.

Στο διάγραμμα, το R7 λειτουργεί ως ανεμιστήρας υπολογιστή, το μέγεθος και η απόδοση του οποίου εξαρτώνται από τη σχεδίαση του ενισχυτή. Η αντίσταση κοπής X1 ρυθμίζει το όριο απόκρισης. Η αντίσταση R8 χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση του ανεμιστήρα στην ελάχιστη ταχύτητα και πρέπει να έχει ισχύ τουλάχιστον 1 W και η αντίσταση επιλέγεται ανάλογα με την απόδοση. Για μεγαλύτερη σαφήνεια, ας συνδέσουμε μια γεννήτρια χαμηλής συχνότητας με μικρό πλάτος στο κύκλωμα, προσομοιώνοντας μια αλλαγή στο R2 ανάλογα με τη θερμοκρασία και ας συγκρίνουμε τις τάσεις εισόδου και εξόδου του op-amp:

Εικόνα 55. Τάσεις εισόδου και εξόδου Op-amp.

Εδώ η μπλε γραμμή υποδηλώνει την τάση εισόδου στην είσοδο αναστροφής, η κόκκινη γραμμή στη μη αντιστρεπτική είσοδο και η πράσινη γραμμή στην έξοδο του op-amp. Δεδομένου ότι η τάση εξόδου αλλάζει, μέσω της αντίστασης R4 επηρεάζει επίσης την τιμή τάσης στη μη αντιστρεπτική είσοδο, ωστόσο, σε αυτό το σχήμα η εξάρτηση των αλλαγών δεν είναι πολύ ευδιάκριτη, οπότε ας απενεργοποιήσουμε την τάση στην έξοδο του op -ενισχυτής και ρίξτε μια πιο προσεκτική ματιά στις τάσεις στις εισόδους:

Εικόνα 56. Τάση εισόδου Op-amp.

Ενώ το θερμίστορ R2 είναι κρύο, η αντίστασή του είναι υψηλή και η τάση στην είσοδο αναστροφής θα είναι θετική, επομένως η τάση στην έξοδο του op-amp θα είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην αρνητική τάση τροφοδοσίας (μπλε γραμμή στο Σχήμα 56 ), και αυτό με τη σειρά του θα οδηγήσει στην εμφάνιση μιας μικρής αρνητικής τάσης στη μη αντιστρεπτική είσοδο, περίπου -0,3 V (κόκκινη γραμμή στο Σχήμα 56). Καθώς το R2 θερμαίνεται, η αντίστασή του θα αρχίσει να μειώνεται, γεγονός που θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της τάσης στην είσοδο αναστροφής του op-amp και στη συνέχεια μια μετάβαση σε μια αρνητική τιμή.

Μόλις η τάση στην αναστρέφουσα είσοδο γίνει μικρότερη από τη μη αναστρέφουσα είσοδο, η τιμή τάσης στην έξοδο του op-amp θα αρχίσει να αυξάνεται, γεγονός που θα συνεπάγεται αύξηση της τάσης στη μη αναστρέφουσα είσοδο και η διαφορά τάσης στις εισόδους του op-amp θα αυξηθεί ακόμη περισσότερο. Εφόσον το op-amp ενισχύει μόνο τη διαφορά τάσης στις εισόδους αναστροφής και μη, μια αύξηση στη διαφορά τάσης θα συνεπάγεται ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της τάσης εξόδου στην έξοδο του op-amp και η διαφορά στις τάσεις εισόδου θα γίνει ακόμη μεγαλύτερη. Με αυτόν τον τρόπο, σχηματίζεται μια διεργασία χιονοστιβάδας, η οποία συμβάλλει σε μια σχεδόν στιγμιαία μεταβολή της τάσης εξόδου στην έξοδο του οπ-ενισχυτή, κάτι που στην πραγματικότητα συμβαίνει στο Σχήμα 56, στο σημείο 1 της χρονικής κλίμακας. Στο τέλος αυτής της διαδικασίας, σχηματίζεται μια τάση στην έξοδο του op-amp, κοντά σε τιμή στη θετική πηγή ισχύος, και μια θετική τάση 0,3 V εμφανίζεται στη μη αντιστρεπτική είσοδο.

Η εμφάνιση μιας θετικής τάσης στην έξοδο op-amp ανοίγει το τρανζίστορ Q1 (2N5551), το οποίο με τη σειρά του ανοίγει το Q2 (BD139) και ο ανεμιστήρας αυξάνει την ταχύτητα στο μέγιστο. Παρεμπιπτόντως, μια τάση σχεδόν 15 V δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί σε όλους τους ανεμιστήρες υπολογιστών, καθώς δεν έχουν όλοι οι ανεμιστήρες συσκευή ελέγχου περιέλιξης κινητήρα που τους επιτρέπει να λειτουργούν σε υψηλότερες ταχύτητες. Όταν επιτευχθεί η μέγιστη ταχύτητα και αυξηθεί περαιτέρω η τάση τροφοδοσίας, το μαγνητικό πεδίο των κολλημένων μαγνητών του κινητήρα έχει ήδη χρόνο να «ξεπεράσει» τον απαιτούμενο αισθητήρα Hall και ως αποτέλεσμα, η δόνηση του κινητήρα αυξάνεται, η ταχύτητα πέφτει και η θέρμανση των διακοπτών ισχύος του κινητήρα αυξάνεται απότομα. Επομένως, κατά την τροφοδοσία του κυκλώματος από τάση ±15 V, πρέπει να παρέχεται αντίσταση 0,5 W σε σειρά με τον ανεμιστήρα. Η αντίσταση αυτής της αντίστασης επιλέγεται έτσι ώστε να υπάρχουν 12-13 V στον ανεμιστήρα, συνήθως αρκούν 5...10 Ohm.

Μόλις αρχίσει η ψύξη, λογικά, η αντίσταση του θερμίστορ θα πρέπει να αυξηθεί, αλλά ας υποθέσουμε ότι η θερμική αντίσταση του ψυγείου δεν είναι πολύ καλή και το θερμίστορ συνεχίζει να θερμαίνεται και η τάση στην είσοδο αναστροφής συνεχίζει να μειώνεται.
Αλλά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το θερμίστορ θα αρχίσει να κρυώνει και η αντίστασή του θα αρχίσει να αυξάνεται και η τάση στην είσοδο αναστροφής θα αρχίσει να αυξάνεται, να φτάσει στο μηδέν και να γίνει θετική τιμή. Μόλις η τάση φτάσει σε τιμή ίση με την τάση στη μη αντιστρεπτική είσοδο και ξεκινά αμέσως η διαδικασία χιονοστιβάδας, αλλά προς την αρνητική κατεύθυνση - η έξοδος θα αρχίσει να μειώνεται, προκαλώντας μείωση της τάσης στη μη αντιστρεφόμενη είσοδο , αυξάνοντας τη διαφορά τάσης στην είσοδο του op-amp και τελικά πλησιάζοντας την τάση όσο το δυνατόν περισσότερο την αρνητική τάση τροφοδοσίας. Αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα στο χρονικό σημείο 2, στο οποίο ο ανεμιστήρας σβήνει.

Πως Μπορεί να φανεί από το γράφημα ότι η εναλλαγή του op-amp δεν συμβαίνει στην ίδια θερμοκρασία - πρώτα θα πρέπει να υπάρξει μια ελαφρά υπερθέρμανση (η τάση στο θερμίστορ πρέπει να γίνει μικρότερη από -0,3 V), σε σχέση με την καθορισμένη τιμή , και μετά ελαφρά υπερψύξη (η τάση στο θερμίστορ πρέπει να υπερβαίνει τα + 0,3 V).Με βάση αυτό, μπορείτε να δημιουργήσετε το γράφημα που φαίνεται στο Σχήμα 57:

Εικόνα 57.

Το διάγραμμα που προκύπτει αντιπροσωπεύει ένα από τα πιθανά Εφαρμογές ενεργοποίησης Schmittή συγκριτή, και το γράφημα που παρουσιάζεται στο Σχήμα 57 είναι μια περιγραφή Βρόχοι υστέρησης, δηλ. αυτό το διάγραμμα μπορεί να θεωρηθεί ως ο απλούστερος μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό- ADC.
Εκτός από τον έλεγχο της θερμοκρασίας παρόμοια κυκλώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του δεύτερου επιπέδου ισχύος σε ισχυρούς ενισχυτές ήχου κατηγορίας H. Η αρχή λειτουργίας αυτών των ενισχυτών βασίζεται στη διαίρεση της τάσης τροφοδοσίας σε δύο, συνήθως πανομοιότυπα μέρη, και εφόσον το επίπεδο σήματος εξόδου είναι μικρότερο από το χαμηλότερο τροφοδοτικό, το τελικό στάδιο χρησιμοποιεί την πηγή χαμηλής τάσης. Μόλις το πλάτος του σήματος εξόδου αρχίσει να πλησιάζει την τιμή της τάσης τροφοδοσίας, το «δεύτερο μέρος» της τροφοδοσίας τροφοδοτείται στο τελικό στάδιο. Για μια πιο λεπτομερή ματιά, χρησιμοποιούμε τον ενισχυτή Holton:

Εικόνα 58. Διάγραμμα κυκλώματος Holton στην κατηγορία Η

Σε αυτό το σχήμα ένας εξειδικευμένος op-amp LM311 χρησιμοποιείται ως σύγκριση, το οποίο διαθέτει ένα τρανζίστορ στην έξοδο και έναν πομπό και συλλέκτη εξόδου, που επεκτείνει σημαντικά τις δυνατότητες αυτού του μικροκυκλώματος - είναι δυνατό να ενεργοποιήσετε τόσο έναν επαναλήπτη όσο και μια έξοδο ανοιχτού συλλέκτη.

Μόλις η τάση στην έξοδο του ενισχυτή φτάσει τα +40 V, ο συγκριτής X3 θα αλλάξει την τάση στην έξοδό του και τα τρανζίστορ X9 και X10 θα ανοίξουν και μια τάση +100 V θα εφαρμοστεί στις αποχετεύσεις των τρανζίστορ του τελικό στάδιο. Μόλις η τάση εξόδου πέσει κάτω από τα 22 V, ο συγκριτής θα αλλάξει ξανά την κατάστασή του και ο «δεύτερος όροφος» της παροχής ρεύματος θα απενεργοποιηθεί. Η τάση στην οποία συνδέεται και απενεργοποιείται ο «δεύτερος όροφος» ισχύος καθορίζεται από τη θέση της αντίστασης κοπής R30 και ο βρόχος Hysteresis σχηματίζεται από την αντίσταση R37 και σε αυτό το κύκλωμα η τιμή αυτής της αντίστασης είναι ελαφρώς υποτιμημένη για μεγαλύτερη σαφήνεια. Κατά την επανάληψη του κυκλώματος, συνιστάται η χρήση βαθμολογίας 2,2 MΩ. Εάν είστε βέβαιοι ότι έχετε τη ΣΩΣΤΗ διάταξη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και η πιθανότητα παρεμβολής παλμών μειώνεται στο ελάχιστο, τότε μπορείτε να εγκαταλείψετε εντελώς αυτήν την αντίσταση - η εσωτερική δομή του μικροκυκλώματος το επιτρέπει.

Για τον αρνητικό βραχίονα, συμβαίνει η ίδια διαδικασία, μόνο που παρακολουθείται από έναν συγκριτή στο X4 και το δεύτερο επίπεδο ισχύος συνδέεται με τα τρανζίστορ M7 και M8.

Εικόνα 59. Έλεγχος της δεύτερης στάθμης ισχύος ενός ενισχυτή Κλάσης Η.

Τα IRF640 και IRF9640, ως τα πιο κοινά, χρησιμοποιούνται ως τρανζίστορ για τη σύνδεση του δεύτερου επιπέδου ισχύος στο κύκλωμα. Οι αντιστάσεις R63, R64, R69, R71 χρησιμοποιούνται για τη μείωση της διαδικασίας κρούσης που συμβαίνει όταν ανοίγουν τα τρανζίστορ δεύτερου επιπέδου και η οποία αναπόφευκτα εμφανίζεται στο σήμα εξόδου. Για τη μείωση αυτής της ίδιας διαδικασίας, χρησιμοποιούνται επίσης πυκνωτές C13 και C14. Εάν δεν υπάρχουν προβλήματα με τη διαμόρφωση, τότε αντί για ζεύγη τρανζίστορ ισχύος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ υψηλότερου ρεύματος IRF5210 για τον θετικό βραχίονα και IRF3710 για τον αρνητικό, ένα κάθε φορά. Οι αντιστάσεις στις πηγές πρέπει να μειωθούν στα 0,1 Ohm. Τα συστήματα ελέγχου τροφοδοτούνται από παραμετρικούς σταθεροποιητές R53-D8-D9, για τον θετικό βραχίονα τροφοδοσίας και R56-D10-D11, για τον αρνητικό βραχίονα. Δύο πανομοιότυπες δίοδοι zener παρέχουν ένα εικονικό μέσο για κάθε ενισχυτή ενεργοποίησης και αυτό το σημείο είναι το σημείο αναφοράς για τη λειτουργία του συγκριτή.

Λοιπόν, τι ακριβώς δίνει μια τέτοια ένταξη του τελικού σταδίου;Πρώτα απ 'όλα, η μείωση της θερμότητας που διαχέεται από τον τελικό καταρράκτη, καθώς η αλλαγή της τάσης τροφοδοσίας του τελικού καταρράκτη μειώνει σημαντικά το σώμα που διαχέεται από αυτόν τον καταρράκτη. Και δεδομένου ότι η παραγόμενη θερμότητα έχει μειωθεί σημαντικά, είναι ήδη δυνατό να χρησιμοποιηθούν λιγότερα ζεύγη τρανζίστορ για αυτό το πολύ τελευταίο στάδιο, και αυτό ήδη εξοικονομεί χρήματα. Επιπλέον, τα IRFP240-IRFP9240 χρησιμοποιούνται ως τρανζίστορ τελικού σταδίου, η μέγιστη τάση DRAIN-SOURCE είναι 200 ​​V, επομένως η τάση τροφοδοσίας του ενισχυτή σύμφωνα με το παραδοσιακό κύκλωμα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα ±90 V (δέκα βολτ για το τεχνολογικό περιθώριο, αν και αυτό είναι όχι αρκετά). Χρησιμοποιώντας ένα τροφοδοτικό δύο επιπέδων, η τάση μπορεί να αυξηθεί, καθώς ανά πάσα στιγμή δεν θα εφαρμόζεται πάνω από τα 3/4 της συνολικής τάσης τροφοδοσίας στα τρανζίστορ. Με άλλα λόγια, ακόμη και όταν τροφοδοτείται από τροφοδοσία δύο επιπέδων ±50 V και ±100 V, θα εφαρμόζεται τάση όχι μεγαλύτερη από 150 V στα τρανζίστορ, αφού ακόμη και με το μέγιστο πλάτος του σήματος εξόδου, ένα από τα τρανζίστορ ελέγχου δεύτερου επιπέδου θα είναι κλειστά - εάν ο έλεγχος του θετικού μισού κύματος είναι κλειστός στην έξοδο ο "δεύτερος όροφος" μείον τάσης και αντίστροφα - εάν η έξοδος είναι ένα μείον μισό κύμα, τότε ο έλεγχος του ο θετικός «δεύτερος όροφος» θα κλείσει.

Το κύκλωμα μπορεί να οργανώσει τη λειτουργία του συγκριτή με τέτοιο τρόπο ώστε να παρακολουθεί όχι ένα επίπεδο τάσης σε σύγκριση με την αναφορά, αλλά δύο. Τέτοιοι συγκριτές ονομάζονται δύο κατώφλι, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, για τον έλεγχο της τάσης τροφοδοσίας ενός ενισχυτή, για τον έλεγχο του επιπέδου της άμεσης τάσης στην έξοδο του ενισχυτή. ΜΕ Προστασία συνεχούς τάσης για ACκαι ας ξεκινήσουμε:

Εικόνα 60. Προστασία AC από τάση DC.

Εδώ, η είσοδος του op-amp τροφοδοτείται αρχικά με τάση πόλωσης, οργανωμένη στις διόδους D3 και D4 (1N4148). Η έξοδος του ενισχυτή ισχύος είναι μια γεννήτρια ημιτονοειδούς σήματος V1 και εάν εμφανιστεί μια θετική τάση συνεχούς ρεύματος σε αυτήν, τότε δεν μπορεί να αυξήσει την τιμή στη μη αντιστρεφόμενη είσοδο - δεν θα δώσει D3, αλλά στην είσοδο αναστροφής τίποτα δεν εμποδίζει Αύξηση της θετικής τάσης στην έξοδο Ο op-amp θα σχηματιστεί σχεδόν μείον την τάση τροφοδοσίας, γεγονός που θα προκαλέσει το κλείσιμο του σύνθετου τρανζίστορ Q1-Q2 και το ρελέ (R12) θα σβήσει. Εάν εμφανιστεί μια αρνητική τάση στην έξοδο του ενισχυτή, τότε δεν θα μπορεί να αυξηθεί, ή μάλλον να μειωθεί, στην είσοδο αναστροφής - δεν θα δώσει D4, αλλά στη μη αναστρέφουσα είσοδο μπορεί εύκολα να πάρει αρνητικές τιμές, που θα οδηγήσει επίσης στην εμφάνιση σχεδόν μείον τάσης στην έξοδο του τροφοδοτικού op-amp και το ρελέ θα σβήσει ξανά. Για παράδειγμα, ας εφαρμόσουμε μια τάση από τη γεννήτρια με πλάτος 9 V και συχνότητα 0,1 Hz, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως προσομοίωση σταθερής τάσης:

Εικόνα 61. Διαγράμματα χρονισμού λειτουργίας προστασίας AC, διάρκεια 10 δευτερόλεπτα.

Η μπλε γραμμή είναι το σήμα από τη γεννήτρια, η κόκκινη γραμμή είναι η τάση στους συλλέκτες Q1 και Q2.
Η αλυσίδα C2 και R13 χρησιμεύει για την καθυστέρηση της σύνδεσης των ηχείων τη στιγμή που ανοίγει ο ενισχυτής και για μικρό χρονικό διάστημα (ενώ το C2 φορτίζει) παρέχει μια μικρή θετική τάση στην είσοδο της συσκευής.

Πώς είναι αυτό το κύκλωμα καλύτερο από τα δημοφιλή ανάλογα τρανζίστορ;Υπάρχει μια απόχρωση που αργά ή γρήγορα μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα. Για παράδειγμα, ας πάρουμε ένα από τα δημοφιλή σχήματα προστασίας από τάση DC:

Εικόνα 62. Σχηματικό διάγραμμα προστασίας AC από άμεση τάση.

Το συν στην έξοδο του ενισχυτή ανοίγει Q1 - Q3 κλείνει, το μείον στην έξοδο του ενισχυτή ανοίγει Q2 - Q3 κλείνει, όλα φαίνονται να είναι σωστά, αλλά πώς συμβαίνει αυτό; Η χωρητικότητα C2 είναι αρκετά μεγάλη και δεν θα σας επιτρέψει να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε αμέσως το ρελέ, επομένως η ταχύτητα κλεισίματος και ανοίγματος των επαφών του ρελέ μειώνεται, γεγονός που προκαλεί κάψιμο των επαφών και τελικά - αστοχία του ρελέ. Για λόγους σαφήνειας, ας δούμε τα γραφήματα τάσης στους συλλέκτες των ρελέ ελέγχου των τρανζίστορ:

Εικόνα 63. Ταλαντογραφήματα στους συλλέκτες τρανζίστορ ισχύος.

Εδώ η μπλε γραμμή είναι η τάση στον συλλέκτη Q2 του Σχήματος 62 και η κόκκινη γραμμή είναι στον συλλέκτη του τρανζίστορ Q2 του Σχήματος 60. Όπως φαίνεται από το σχήμα για την παραδοσιακή προστασία, συμβαίνει η αλλαγή στην τάση τροφοδοσίας για το ρελέ εντός 0,1 δευτερολέπτου, ενώ για προστασία με op-amp ο χρόνος μεταγωγής εξαρτάται μόνο από την ταχύτητα του ίδιου του op-amp και την ταχύτητα των τρανζίστορ ισχύος, π.χ. σχεδόν αμέσως, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά.

Χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή, μπορείτε να οργανώσετε μαλακή εκκίνηση για ενισχυτή ισχύος, και εκτός από την ίδια την ομαλή εκκίνηση, το κύκλωμα θα παρακολουθεί επίσης την τάση τροφοδοσίας. Εάν το δευτερεύον τροφοδοτικό αλλάξει πάνω ή κάτω από το καθορισμένο όριο, για παράδειγμα, κατά την εκτέλεση εργασιών συγκόλλησης στην ίδια φάση της τάσης του δικτύου ή κατά τη διάρκεια του ανέμου τα καλώδια της γραμμής δικτύου επικαλύπτονται και εμφανίζονται 280-340 V στην πρίζα, τότε αυτό το κύκλωμα θα αλλάξει αυτόματα τον ενισχυτή στην εκκίνηση. Εάν η κατάσταση συνεχιστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτό θα προκαλέσει καύση της αντίστασης περιορισμού ρεύματος και ο ενισχυτής θα απενεργοποιηθεί εντελώς. Το σχηματικό διάγραμμα φαίνεται στο Σχήμα 64:

Εικόνα 64.

Εδώ τα V1 και V1 προσομοιώνουν τις δευτερεύουσες περιελίξεις ενός μετασχηματιστή ισχύος, V3 - προσομοίωση υπερτάσεων τάσης δικτύου, R1 και R2 - προσομοίωση ΜΙΑ αντίσταση συνδεδεμένη σε σειρά με την κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος και διακλαδισμένη από επαφές ρελέ, η περιέλιξη του οποίου προσομοιώνει την αντίσταση R15, R 3 - προσομοιώνει το ρεύμα ηρεμίας της ισχύος του ενισχυτή. Για να αποκτήσετε ένα στενότερο εύρος λειτουργίας, οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα, καθώς έχουν χαμηλότερη πτώση τάσης, μπορούν να αντικατασταθούν με 1N4144.

Τη στιγμή της ενεργοποίησης, το C3 αποφορτίζεται και το ρελέ είναι απενεργοποιημένο, οι πυκνωτές του δευτερεύοντος φίλτρου τροφοδοσίας φορτίζονται μέσω μιας αντίστασης εγκατεστημένης σε σειρά με την κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή. Συχνά, ο χρόνος φόρτισης των δευτερευόντων πυκνωτών ισχύος υπερβαίνει το χρόνο φόρτισης του C3, επομένως οι επαφές του ρελέ παραμένουν ανοιχτές. Μόλις η τάση στον επάνω ακροδέκτη C1 φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, ο συγκριτής ενεργοποιείται και ενεργοποιεί το ρελέ - το κύκλωμα μεταβαίνει σε λειτουργία λειτουργίας. Μόλις η τάση στο C1 γίνει μικρότερη ή μεγαλύτερη από την τάση που ορίζεται από την περικοπή της αντίστασης R5, ο συγκριτής θα λειτουργήσει ξανά και θα απενεργοποιήσει το ρελέ - η ισχύς θα τροφοδοτηθεί μέσω της αντίστασης περιορισμού ρεύματος. Η ισχύς του μετασχηματιστή δεν είναι πλέον αρκετή για να κάψει τα τελικά τρανζίστορ του ενισχυτή, στους οποίους θα αρχίσουν να σχηματίζονται μεταβατικές διεργασίες κατά τη διάρκεια των υπερτάσεων. Ωστόσο, εάν οι πυκνωτές είναι αρκετά μεγάλοι, τότε η ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτούς μπορεί να είναι αρκετή για να προκαλέσει βλάβη, επομένως συνιστάται η χρήση ρελέ υψηλής τάσης υψηλού ρεύματος με τρεις ομάδες μεταγωγής επαφών. Η μία ομάδα θα διακλαδίσει την αντίσταση στο πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή και η δεύτερη ομάδα θα παρακάμψει αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος που είναι εγκατεστημένες κατά μήκος των διαύλων ισχύος μετά τους κύριους δευτερεύοντες πυκνωτές ισχύος:

Εικόνα 65. Η βέλτιστη χρήση ομάδων επαφών ρελέ.

Ως πρόσθετη υπηρεσία, αυτό το κύκλωμα μπορεί επίσης να παρακολουθεί την τεχνική κατάσταση του C1 (Εικόνα 64) και εάν η χωρητικότητά του μειωθεί λόγω "στεγνώματος", η συσκευή δεν θα επιτρέψει καν την παροχή ρεύματος στον ενισχυτή ισχύος. Αλλά εδώ θα χρειαστεί να προσθέσετε ακριβώς το ίδιο κύκλωμα για την παρακολούθηση της τεχνικής κατάστασης των πυκνωτών του αρνητικού βραχίονα τροφοδοσίας, ωστόσο, η χρήση ενός op-amp του τύπου TL072 (2 op-amp σε μία περίπτωση) θα μειώσει την αριθμός εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται.

Τέλος, απομένει να εξετάσουμε έναν ακόμη τρόπο χρήσης op-amp, που συνήθως χρησιμοποιούνται σε ενισχυτές ισχύος υψηλής ποιότητας, και τη χρήση του ειδικά ως ενισχυτή σταθερής τάσης.

Για να διασφαλιστεί ότι η τάση DC στην έξοδο του ενισχυτή ισχύος είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο μηδέν, χρησιμοποιούνται ολοκληρωμένοι - μονάδες που παρακολουθούν την τιμή της τάσης DC και, με βάση την τιμή του στοιχείου DC, κάνουν ρυθμίσεις στον ενισχυτή λειτουργίες, φέρνοντας έτσι το επίπεδο τάσης DC πιο κοντά στο μηδέν. Για παράδειγμα, ας πάρουμε τον ίδιο ενισχυτή Holton:

Εικόνα 66. Σχηματικό διάγραμμα ενισχυτή Holton με ενισχυτή buffer και ολοκληρωτή.

Η τάση εξόδου του ενισχυτή ισχύος διέρχεται μέσω της αντίστασης R49 στον πυκνωτή C21, ο οποίος φιλτράρει τη μεταβλητή συνιστώσα του σήματος. Οι δίοδοι back-to-back D12 και D13 εμποδίζουν την τάση εισόδου να υπερβεί το op-amp, προστατεύοντάς την από υπερφόρτωση. Στη συνέχεια, η τάση πηγαίνει στην είσοδο αναστροφής του op-amp X7 και συγκρίνεται με το μηδέν, το οποίο παρέχεται στη μη αναστρέφουσα είσοδο του op-amp. Το op-amp καλύπτεται από βαθιά OOS, αλλά μόνο από την άποψη της εναλλασσόμενης τάσης - είναι ο πυκνωτής C20, επομένως ενισχύει μόνο την άμεση τάση, η οποία τροφοδοτείται από την έξοδο του op-amp μέσω της αντίστασης R47 στην είσοδο του ενισχυτής. Εάν η έξοδος του ενισχυτή έχει θετική σταθερή τάση, τότε ο ολοκληρωτής στην έξοδο του παράγει μια αρνητική τάση τέτοιου μεγέθους που η τάση στην έξοδο του ενισχυτή γίνεται ίση με το μηδέν τάση με μηδέν. Εάν η έξοδος του ενισχυτή είναι αρνητική, τότε σχηματίζεται θετική τάση στην έξοδο του op-amp, εξισώνοντας πάλι την τάση εξόδου του ίδιου του PA με μηδέν.

Η εισαγωγή ενός ολοκληρωτή σάς επιτρέπει να ελέγχετε με μεγαλύτερη ακρίβεια την παρουσία ενός σταθερού στοιχείου στην έξοδο του ενισχυτή και να το διορθώνει αυτόματα, γεγονός που κατέστησε δυνατή τη σημαντική αύξηση της αντίστασης εισόδου του ίδιου του ενισχυτή - στο Σχήμα 25 R8 ισούται με 10 kOhm, η τιμή της συγκεκριμένης αντίστασης ορίστηκε στο μηδέν στην έξοδο του ενισχυτή.

Αυτοί είναι στην πραγματικότητα όλοι οι κύριοι τρόποι χρήσης των op-amps στη μηχανική ήχου, εάν έχετε τη δική σας - τιμή και έπαινο για εσάς.

Μπορούμε, φυσικά, να κατηγορήσουμε ότι δεν αναφέρονται ισχυροί ενισχυτές λειτουργίας, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανεξάρτητα ως ενισχυτές ισχύος, για παράδειγμα TDA2030, TDA2050 κ.λπ. Αλλά αυτό είναι ένα αμφιλεγόμενο ζήτημα. Αφενός, αυτοί είναι ήδη ενσωματωμένοι ενισχυτές ισχύος, σαν ξεχωριστός κλάδος, αφετέρου, όλες οι επιλογές για την ενεργοποίηση των op-amp είναι κατάλληλες γι 'αυτούς και, όπως και οι op-amp, μπορούν να αθροίζουν σήματα, να αλλάζουν τη συχνότητά τους απόκριση, μπορεί να λειτουργήσει ως συγκρίσεις και το κόστος του TDA2030 είναι μικρότερο από το κόστος ενός op-amp ή τρανζίστορ και των ρελέ που είναι απαραίτητα για τον έλεγχο του ανεμιστήρα, αλλά το TDA2030 μπορεί να ελέγχει έναν ανεμιστήρα υπολογιστή χωρίς πρόσθετα στοιχεία, όχι μόνο ένα , αλλά αρκετά, συνδεδεμένα τόσο σε σειρά, με αυξανόμενη ισχύ, όσο και παράλληλα - το εύρος των τάσεων τροφοδοσίας επιτρέπει. Και πάλι, η συντριπτική πλειονότητα των διακριτών ενισχυτών μπορεί να θεωρηθεί ως op-amp, αφού έχουν και μια μη αναστροφική είσοδο και μια αναστροφή, επομένως όλοι οι νόμοι ανάδρασης op-amp είναι αρκετά εφαρμόσιμοι σε αυτούς. Σκεφτείτε το, λοιπόν, μόνοι σας - ΑΥΤΗ ΘΑ ΕΙΝΑΙ ΜΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ.

Προβλέποντας την μομφή ότι θα ήταν δυνατή η προσθήκη ενός μικρού φύλλου αναφοράς στους πιο δημοφιλείς ενισχυτές λειτουργίας, θα απαντήσω - ένα τέτοιο φύλλο είναι υπό ανάπτυξη και θα εμφανιστεί στα μέσα τέλη Οκτωβρίου ως παράρτημα σε αυτό το άρθρο.

Ένα από τα μειονεκτήματα αυτού του άρθρου είναι η έλλειψη φωτογραφιών και σχεδίων πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, ωστόσο, προτείνονται κυκλώματα, μερικά από τα οποία συναρμολογήθηκαν σε ξεχωριστές μονάδες πριν από περισσότερα από είκοσι χρόνια, και εάν η εγκατάσταση είναι απαραίτητη σήμερα, είναι απλά ενσωματώνονται απευθείας στην πλακέτα της συσκευής και δεν χρησιμοποιούνται ως ξεχωριστή μονάδα. Σχεδιάστε λοιπόν μόνοι σας πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ή αναζητήστε τις.

Παράρτημα του άρθρου

Οι λειτουργικοί ενισχυτές χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες, με τις πιο δημοφιλείς να είναι οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι ενισχυτές λειτουργίας, οι οποίοι έχουν καλές παραμέτρους, αλλά σήμερα θεωρούνται μέτριοι. Υπάρχουν op-amp ακριβείας που προορίζονται για χρήση σε εξοπλισμό μέτρησης. Και υπάρχει ένα ειδικά για συσκευές ήχου.

Σε τι διαφέρουν εκτός από την τιμή;Πρώτα απ 'όλα, το σχηματικό διάγραμμα. Για παράδειγμα, ας πάρουμε το διάγραμμα κυκλώματος του ευρέως χρησιμοποιούμενου op-amp TL071, το οποίο θεωρείται ήχος:

Εικόνα 1. Σχηματικό διάγραμμα του λειτουργικού ενισχυτή TL071

Εικόνα 2. Σχηματικό διάγραμμα του AD744 op-amp

Εκτός από τις διαφορές στο κύκλωμα, αυτοί οι op-amp διαφέρουν μεταξύ τους στα τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται - το AD774 έχει ταχύτερα τρανζίστορ, κάτι που φυσικά επηρεάζει τη συχνότητα απολαβής μονάδας. Το AD744 έχει συχνότητα απολαβής μονάδας τουλάχιστον 13 MHz, ενώ το TL071 έχει συχνότητα απολαβής μονάδας 3 MHz. Έχουν επίσης διαφορετικό επίπεδο THD - για το AD744 είναι 0,0003%, για το TL071 της Texas Instruments - 0,003%, και για το TL071 από την STMicroelectronics - 0,01%, και τέλος, στο διάγραμμα κυκλώματος AD744 υπάρχουν δύο αντιστάσεις κοπής στο η γεννήτρια ρεύματος, ναι, ναι, ακριβώς συντονίζοντας αυτές. Φυσικά, τα μικροκυκλώματα δεν έχουν υποδοχές για ρύθμιση. Αυτές οι αντιστάσεις ρυθμίζονται με λέιζερ μετά την κατασκευή του κρυστάλλου op-amp μέχρι να επιτευχθεί ο βέλτιστος τρόπος λειτουργίας του διαφορικού σταδίου και ως αποτέλεσμα να επιτευχθεί το ελάχιστο επίπεδο THD.

Ακόμη και χωρίς να εμβαθύνουμε στην οικονομία, θα πρέπει να είναι σαφές ότι το κόστος των op-amp που δίνονται ως παράδειγμα θα διαφέρει αρκετές φορές, ή ακριβέστερα, σχεδόν 20 φορές. Επίσης, οι αρχικές παράμετροι των εξαρτημάτων εξηγούν την κυριαρχία της αγοράς TL071 από την STMicroelectronics, επειδή αυτοί οι δημοφιλείς ενισχυτές λειτουργίας πρέπει να πωλούνται στην ίδια τιμή με τους ενισχυτές από την Texas Instruments - δεν μπορεί κάθε αγοραστής να εξηγήσει τη διαφορά. Οι περισσότεροι επικεντρώνονται μόνο στο όνομα και δεν εμβαθύνουν στο γεγονός ότι τα ίδια μικροκυκλώματα διαφορετικών κατασκευαστών διαφέρουν ακόμη και στην ακρίβεια των αντιστάσεων που χρησιμοποιούνται, για να μην αναφέρουμε τους ημιαγωγούς. Το σχήμα 3 δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος του TL071 από την STMicroelectronics, οι ονομασίες των παθητικών εξαρτημάτων είναι διαφορετικές από αυτές που φαίνονται στο Σχήμα 1:

Σχήμα 3. Σχηματικό διάγραμμα του op-amp TL071 από την STMicroelectronics

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η εξάπλωση των παραμέτρων της αντίστασης υπολογίζεται από το τελευταίο ψηφίο και είναι συνήθως 5%, διαπιστώνουμε ότι η εξάπλωση των αντιστάσεων στο διαφορικό στάδιο για ένα μικροκύκλωμα από τους λειτουργικούς ενισχυτές STMicroelectronics από τις Αναλογικές Συσκευές έχουν τις ακόλουθες διαστάσεις περιβλήματος:
SOIC_N (R8) μήκος σώματος 4 mm, πλάτος 5 mm, βήμα απαγωγής 1,27 mm, μήκος καλωδίου μεγαλύτερο από 1 mm
Μήκος σώματος MSOP (RM8) 3 mm, πλάτος 3 mm, βήμα απαγωγής 0,65 mm, μήκος καλωδίου μικρότερο από 1 mm

Για σύγκριση, ο πίνακας περιλαμβάνει τον ευρέως χρησιμοποιούμενο op-amp TL071, από διαφορετικούς κατασκευαστές.
Ωστόσο, η χρήση ακριβών op-amp για έναν ενισχυτή έχει νόημα μόνο εάν έχετε τα κατάλληλα συστήματα ηχείων και πρώτα απ 'όλα, δεν πρέπει να ξεχνάτε την πηγή του σήματος ήχου.

Φυσικά, η χρήση καλών op-amp σε έναν ενισχυτή που λειτουργεί σε συνδυασμό με μέτρια ηχεία και μια πηγή προϋπολογισμού θα είναι αισθητή, αλλά και πάλι αυτός ο op-amp δεν θα είναι σε θέση να αποκαλύψει πλήρως όλες τις δυνατότητες - η διαδρομή πρέπει να αντιστοιχεί πλήρως σε την επιλεγμένη κατηγορία τιμής.

Ετικέτες:

• OU

Ένα άρθρο σχετικά με τη δημιουργία ενός ενισχυτή, το κύκλωμα και ο σχεδιασμός του οποίου χρησιμοποιεί μη παραδοσιακές τεχνικές λύσεις. Το έργο είναι μη κερδοσκοπικό.

Άρχισα να ενδιαφέρομαι για εξοπλισμό ήχου και να ακούω μουσική πριν από πολύ καιρό, από τα τέλη της δεκαετίας του '80, και για πολύ καιρό ήμουν σταθερά πεπεισμένος ότι κάθε PA με την ετικέτα Sony, Technics, Revox, κ.λπ. πολύ καλύτερος από τους οικιακούς ενισχυτές και ακόμη καλύτερος από τους οικιακούς ενισχυτές, καθώς οι δυτικές μάρκες διαθέτουν την τεχνολογία, τα ανταλλακτικά υψηλότερης ποιότητας και την εμπειρία.

Όλα άλλαξαν μετά το άρθρο του A.M. Likhnitsky στο περιοδικό Audiomagazin No. 4(9) 1996, το οποίο μίλησε για την ανάπτυξη και την εισαγωγή στην παραγωγή στη δεκαετία του '70 του ενισχυτή Brig-001, του οποίου είναι ο συγγραφέας. Κατά τύχη, μετά από σύντομο χρονικό διάστημα, έπεσε στα χέρια μου το ελαττωματικό Brig-001 από τα πρώτα τεύχη. Χρησιμοποιώντας μόνο γνήσια οικιακά εξαρτήματα από τη δεκαετία του '70 - '80, έφερα αυτό το PA στην αρχική του κατάσταση, έτσι ώστε οι ηχητικές του δυνατότητες να αξιολογηθούν όσο το δυνατόν πιο αξιόπιστα.

Η σύνδεση του ενισχυτή Brig-001 αντί του οικιακού ηχοσυστήματος Technics SU-A700 με συγκλόνισε - το Brig ακουγόταν πολύ καλύτερα, αν και οι παράμετροι ήταν πιο μέτριες και ήταν 20 χρόνια παλαιότερος Ήταν αυτή τη στιγμή που προέκυψε η ιδέα να φτιάξω έναν ενισχυτή με τα δικά μου χέρια, ικανό να αντικαταστήσει το τυπικό στο ηχοσύστημα, που έγινε το 1998, κυρίως στην εγχώρια βάση στοιχείων στρατιωτικής αποδοχής. Η νέα συσκευή δεν άφηνε καμία ευκαιρία για συγκριτική ακρόαση σε πιο διάσημους ενισχυτές, όπως τα μοντέλα μεσαίας κατηγορίας NAD και Rotel, και ήταν αρκετά πειστική ακόμη και σε σύγκριση με τα μεγαλύτερα αδέρφια τους. Το έργο έλαβε περαιτέρω ανάπτυξη το 2000, με τη μορφή PA δύο μπλοκ σύμφωνα με το ίδιο σχέδιο, αλλά με νέο σχεδιασμό και αυξημένη ενεργειακή ένταση του τροφοδοτικού. Έχει ήδη συγκριθεί με ενισχυτές τρανζίστορ και σωλήνων στην κατηγορία τιμής έως και πολλών χιλιάδων δολαρίων ΗΠΑ και, σε πολλές περιπτώσεις, τους ξεπέρασε σε ποιότητα ήχου. Στη συνέχεια συνειδητοποίησα ένα ακόμη πράγμα - ο σχεδιασμός του ενισχυτή αποφασίζει σχεδόν τα πάντα.

Αναλύοντας τα αποτελέσματα των συνεδριών ακρόασης, ειδικά με τη συμμετοχή εκείνων των ενισχυτών που ακούγονταν καλύτερα από το PA δύο μονάδων μου, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι τις περισσότερες φορές, είτε τα καλά σχέδια σωλήνων είτε τα τρανζίστορ χωρίς συνολικό OOS αποδεικνύονταν ανώτερα . Μεταξύ αυτών ήταν επίσης PA με βαθιά OOOS, οι προδιαγραφές των οποίων συχνά παρουσίαζαν πολύ υψηλές τιμές του ρυθμού περιστροφής της τάσης εξόδου - 200 V/μs και άνω. Κατά κανόνα, αυτές οι συσκευές ήταν ακριβές και τα κυκλώματά τους δεν ήταν δημόσια διαθέσιμα. Το τερματικό μου είχε επίσης ένα αρκετά βαθύ OOOS, αλλά χαμηλή απόδοση σε σύγκριση με αυτά - περίπου 50 V/μs, με συγκρίσιμη τάση εξόδου. Μερικές φορές του έλειπε η ικανότητα να αποδώσει πλήρως τη φυσικότητα των χροιών των μουσικών οργάνων και των φωνών των ερμηνευτών, καθώς και τα συναισθήματα των μουσικών. Σε ορισμένες συνθέσεις, η παρουσίαση της μουσικής ήταν απλοποιημένη, μέρος του ηχηρού πλούτου κρυβόταν πίσω από ένα είδος λεπτού γκρίζου πέπλου. Αυτό είναι πιθανώς αυτό που ονομάζεται "ήχος τρανζίστορ" που είναι εγγενής σε ένα PA με ανάδραση.

Οι λόγοι για τον ήχο "τρανζίστορ" σε ένα PA με OOOS έχουν συζητηθεί επανειλημμένα σε φόρουμ, σε βιβλία για το σχεδιασμό κυκλωμάτων και σε δημοσιεύσεις σε περιοδικά σχετικά με αυτό το θέμα. Μία από τις γνωστές εκδόσεις, στην οποία τηρώ, είναι ότι η χαμηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου των ενισχυτών που καλύπτεται από τον γενικό βρόχο ανάδρασης, μετρούμενη σε σήμα ημιτονοειδούς κύματος και ενεργό φορτίο, δεν παραμένει καθόλου έτσι κατά την αναπαραγωγή μουσικής στα ηχεία. που επιτρέπει τα σήματα back-EMF από τις δυναμικές κεφαλές να διεισδύουν από την έξοδο του ενισχυτή μέσω των κυκλωμάτων ανάδρασης στην είσοδό του. Αυτά τα σήματα δεν αφαιρούνται από το OOOS, καθώς διαφέρουν ήδη ως προς το σχήμα και έχουν μετατόπιση φάσης σε σχέση με τα αρχικά, επομένως ενισχύονται με ασφάλεια και εισέρχονται ξανά στα συστήματα ηχείων, προκαλώντας πρόσθετη παραμόρφωση και εξωτερικούς ήχους στη διαδρομή ήχου. Μέθοδοι για την καταπολέμηση αυτής της επίδρασης συζητούνται περιοδικά. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

1. «False» κανάλι OOOS, όταν το σήμα του λαμβάνεται από ένα από τα παράλληλα συνδεδεμένα στοιχεία του τελικού σταδίου, το οποίο δεν είναι συνδεδεμένο με τα ηχεία, αλλά φορτώνεται σε αντίσταση συγκεκριμένης τιμής.

2. Μείωση της αντίστασης εξόδου του PA ακόμη και πριν φτάσει στο OOOS.

3. Αύξηση της ταχύτητας εντός του βρόχου OOOS σε «κοσμικές» ταχύτητες.

Φυσικά, ο πιο αποτελεσματικός τρόπος αντιμετώπισης των τεχνουργημάτων του OOOS είναι να το εξαιρέσω από τον σχεδιασμό του κυκλώματος του PA, αλλά οι προσπάθειές μου να φτιάξω κάτι αξιόλογο χωρίς το OOOS σε τρανζίστορ δεν στέφθηκαν με επιτυχία. Θεωρούσα ότι δεν ήταν πλέον πρακτικό για τον εαυτό μου να ξεκινήσω από το μηδέν στον τομέα της τεχνολογίας ήχου σωλήνων. Η μέθοδος από το σημείο "1" έθεσε πολλά ερωτήματα, έτσι άρχισα πειράματα με την αύξηση της ταχύτητας μέσα στον βρόχο ανάδρασης, λαμβάνοντας υπόψη το σημείο "2". Θα ήθελα να επιστήσω αμέσως την προσοχή στο γεγονός ότι ο ρυθμός ανόδου της τάσης εξόδου, επαρκής ώστε ο ενισχυτής να αναπαράγει σωστά την επίθεση του ήχου των μουσικών οργάνων, είναι μια σχετικά μικρή τιμή και οι εξαιρετικά υψηλές τιμές του είναι σχετικές μόνο σε σχέση με τη λειτουργία του OOO.

Είναι σαφές ότι σε ενισχυτές με γενικό βρόχο ανάδρασης, δεν επιλύονται όλα τα προβλήματα με την αύξηση του ρυθμού περιστροφής, αλλά η κύρια ιδέα ήταν η ακόλουθη, όλες οι άλλες παράμετροι είναι ίσες: όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα μέσα στον βρόχο ανάδρασης, τόσο πιο γρήγορα Οι "ουρές" των σημάτων που δεν αντισταθμίζονται από την ανάδραση θα εξασθενίσουν και ποιο θα πρέπει να είναι κάποιο όριο για την αντιληπτή τους από το αυτί, λαμβάνοντας υπόψη τη μείωση της διάρκειας των τεχνουργημάτων με την αύξηση της απόδοσης. Προχωρώντας προς αυτή την κατεύθυνση, αντιμετώπισα πολύ γρήγορα το πρόβλημα της προσέγγισης τουλάχιστον της ράβδου των 100 V/μs σε ένα PA χρησιμοποιώντας διακριτά στοιχεία - αν υπήρχαν καταρράκτες σε ισχυρά τρανζίστορ στο κύκλωμα, όλα αποδείχθηκαν πολύ πιο δύσκολα. Σε ενισχυτές με ανάδραση τάσης, η υψηλή απόδοση δεν «συνδυάστηκε» με τη σταθερότητα με κανέναν τρόπο και σε ένα PA με TOC (με ανάδραση ρεύματος), δεν ήταν δυνατό, χωρίς τη χρήση ολοκληρωτή, να ληφθεί ένα αποδεκτό επίπεδο σταθερής τάσης σε η έξοδος, αν και όλα ήταν εντάξει με την ταχύτητα σε τάξη, και τα προβλήματα με τη σταθερότητα λύθηκαν. Ο ενσωματωτής δεν αλλάζει τον ήχο προς το καλύτερο, κατά τη γνώμη μου, οπότε ήθελα πολύ να κάνω χωρίς αυτόν.

Η κατάσταση ήταν πρακτικά αδιέξοδο, και όχι για πρώτη φορά, προέκυψαν σκέψεις ότι εάν δημιουργήσετε έναν ενισχυτή ισχύος με ανάδραση τάσης, τότε χρησιμοποιώντας την τοπολογία ενός προενισχυτή ή τηλεφωνικού ενισχυτή, θα ήταν πολύ πιο εύκολο να τον κάνετε υψηλό -ταχύτητα, ευρυζωνική, σταθερή και χωρίς ολοκληρωμένο, που κατά τη γνώμη μου θα έπρεπε να έχει θετική επίδραση στην ποιότητα του ήχου. Το μόνο που έμενε ήταν να καταλάβουμε πώς να το εφαρμόσουμε. Για σχεδόν 10 χρόνια δεν υπήρχε λύση, αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, διεξήχθη οικιακή έρευνα για τη μελέτη της επίδρασης του ρυθμού αύξησης της τάσης εξόδου εντός του γενικού βρόχου ανάδρασης στην ποιότητα του ήχου, για την οποία δημιουργήθηκε ένα πρωτότυπο που επέτρεπε τη δοκιμή διαφόρων σύνθετων ενισχυτών που χρησιμοποιούν op-amp.

Τα αποτελέσματα της «έρευνας» μου ήταν τα εξής:

1. Η ταχύτητα και το εύρος ζώνης ενός σύνθετου ενισχυτή θα πρέπει να αυξάνονται από είσοδο σε έξοδο.

2. Η διόρθωση είναι μόνο μονοπολική. Χωρίς πυκνωτές σε κυκλώματα OOS.

3. Για έναν ενισχυτή με μέγιστη τάση εξόδου 8,5 V RMS, με βάθος OOOS περίπου 60 dB, εμφανίζεται μια αξιοσημείωτη αύξηση στην ποιότητα ήχου κάπου στο εύρος 40-50 V/μs και στη συνέχεια πιο κοντά στα 200 V/ μs όταν ο ενισχυτής πρακτικά παύει να είναι «ακουστός» OOOS.

4. Πάνω από 200 V/μs, δεν παρατηρήθηκε αξιοσημείωτη βελτίωση, αλλά για ένα PA με τάση εξόδου 20 V RMS, για παράδειγμα, χρειάζονται ήδη 500 V/μs για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα.

5. Τα φίλτρα εισόδου και εξόδου που περιορίζουν τη ζώνη PA δεν ακούγονται καλύτερα, ακόμα κι αν η συχνότητα αποκοπής είναι σημαντικά υψηλότερη από το ανώτερο όριο του εύρους ήχου.

Μετά από ανεπιτυχή πειράματα με PA βασισμένα σε διακριτά στοιχεία, το βλέμμα μου στράφηκε σε υψηλής ταχύτητας op-amp και ενσωματωμένους buffer που έχουν το υψηλότερο ρεύμα εξόδου. Τα αποτελέσματα αναζήτησης ήταν απογοητευτικά - όλες οι συσκευές με υψηλό ρεύμα εξόδου είναι απελπιστικά "αργές" και οι συσκευές υψηλής ταχύτητας έχουν χαμηλή επιτρεπόμενη τάση τροφοδοσίας και όχι πολύ υψηλό ρεύμα εξόδου.

Το 2008, τυχαία, βρέθηκε στο Διαδίκτυο μια προσθήκη στην προδιαγραφή για το ενσωματωμένο buffer BUF634T, όπου οι ίδιοι οι προγραμματιστές παρουσίασαν ένα κύκλωμα ενός σύνθετου ενισχυτή με τρεις τέτοιους buffer εξόδου συνδεδεμένους παράλληλα (Εικ. 1) - ήταν τότε ότι ήρθε η ιδέα να σχεδιάσουμε μια PA με μεγάλο αριθμό τέτοιων buffer στο στάδιο εξόδου.

Το BUF634T είναι μια ευρεία ζώνη (έως 180 MHz), εξαιρετικά γρήγορη (2000 V/μs) προσωρινή μνήμη παράλληλου επαναλήπτη με ρεύμα εξόδου 250 mA και ρεύμα ηρεμίας έως 20 mA. Το μόνο μειονέκτημά του, θα έλεγε κανείς, είναι η χαμηλή τάση τροφοδοσίας (+\- 15 V ονομαστική και +\- 18 V - μέγιστη επιτρεπόμενη), η οποία επιβάλλει ορισμένους περιορισμούς στο πλάτος της τάσης εξόδου.

Τελικά αποφάσισα για το BUF634T, έχοντας συμβιβαστεί με τη χαμηλή τάση εξόδου, αφού ήμουν απόλυτα ικανοποιημένος με όλα τα άλλα χαρακτηριστικά του buffer και τις ηχητικές του ιδιότητες, και άρχισα να σχεδιάζω ένα PA με μέγιστη ισχύ εξόδου 20 W/ 4 Ωμ.

Εικ.1

Η επιλογή του αριθμού των στοιχείων του σταδίου εξόδου κατέληξε στην απόκτηση ενός PA που λειτουργεί σε καθαρή κατηγορία Α σε φορτίο 8 Ohm και διασφαλίζει ότι οι τρέχοντες τρόποι λειτουργίας των στοιχείων της βαθμίδας εξόδου απέχουν πολύ από το μέγιστο. Η απαιτούμενη ποσότητα προσδιορίστηκε σε 40+1. Για τον πρόσθετο 41ο buffer, ορίστηκε το ελάχιστο ρεύμα ηρεμίας - μόνο 1,5 mA, και προοριζόταν να χρησιμοποιηθεί για την πραγματοποίηση της πρώτης εκκίνησης του σχεδιασμού ακόμη και πριν από την εγκατάσταση των καλοριφέρ, καθώς και για το σκοπό της κάποιες προσαρμογές και πειράματα σε πιο άνετες συνθήκες. Αργότερα αποδείχθηκε ότι αυτή ήταν μια πολύ καλή ιδέα.

Όπως είναι γνωστό, η παράλληλη σύνδεση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων δεν οδηγεί σε αύξηση του συνολικού επιπέδου θορύβου και των Kg, αλλά η σύνθετη αντίσταση εισόδου μιας τέτοιας μονάδας μειώνεται και η χωρητικότητα εισόδου της αυξάνεται. Το πρώτο δεν είναι κρίσιμο: η σύνθετη αντίσταση εισόδου του BUF634T είναι 8 MOhm και, κατά συνέπεια, το σύνολο δεν θα είναι χαμηλότερο από 195 kOhm, κάτι που είναι περισσότερο από αποδεκτό. Με τη χωρητικότητα εισόδου, η κατάσταση δεν είναι τόσο ρόδινη: 8 pF ανά buffer δίνει 328 pF της συνολικής χωρητικότητας εισόδου, η οποία είναι ήδη μια αξιοσημείωτη τιμή και θα επηρεάσει αρνητικά τη λειτουργία του swing op-amp (Εικ. 1). Για τη συνολική μείωση της σύνθετης αντίστασης εξόδου του οδηγού τελικού σταδίου, εισήχθη ένας άλλος ενισχυτής λειτουργίας μπροστά του, καλυμμένος από τον δικό του βρόχο OOS. Έτσι, το κύκλωμα εξελίχθηκε σε έναν τριπλό σύνθετο ενισχυτή, στον οποίο όμως εκπληρώθηκαν όλα τα σημεία των αποτελεσμάτων της «ερευνητικής εργασίας» μου. Μετά από πολυάριθμα πειράματα, προσδιορίστηκε η σύνθεση του σύνθετου ενισχυτή: ο AD843 πήρε τη θέση του op-amp εισόδου και ο ισχυρός υψηλής ταχύτητας op-amp AD811, με την τρέχουσα ανάδραση, κλήθηκε να χρησιμεύσει ως buffer εξόδου του στάδιο οδηγού. Για να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη απόδοση του PA (πάνω από 200 V/μs), το κέρδος του AD811 επιλέχθηκε ίσο με δύο, το οποίο διπλασίασε ιδανικά τα διαθέσιμα 250 V/μs του AD843 και μας επέτρεψε να ελπίζουμε ότι με το κατάλληλο κύκλωμα και επιτυχημένος σχεδιασμός θα ήταν δυνατό να διατηρηθεί η απαιτούμενη τιμή της τάσης ρυθμού εξόδου για ολόκληρο το κύκλωμα PA. Κοιτάζοντας το μέλλον, σημειώνω ότι οι προσδοκίες ήταν δικαιολογημένες - η πραγματική τιμή αυτής της παραμέτρου με buffer εξόδου αποδείχθηκε ότι ήταν μεγαλύτερη από 250 V/μs.

Το γενικό κύκλωμα του ενισχυτή έχει υποστεί πολλές αλλαγές κατά τη ρύθμιση και τη μικρορύθμιση, οπότε θα παρουσιάσω αμέσως την τελική έκδοση, η οποία περιλαμβάνει όλες τις διορθώσεις και βελτιώσεις (Εικ. 2).

Ρύζι. 2

Η δομή είναι απλή - ένας επιλογέας εισόδου, ένας ρυθμιστής έντασης, ένας ενισχυτής τάσης, ένας buffer ενισχυτής για εγγραφή σε μαγνητόφωνο, ένα τελικό στάδιο και ένα ρελέ προστασίας, το οποίο ελέγχεται από ένα οπτοηλεκτρονικό κύκλωμα για την καθυστέρηση της σύνδεσης των ηχείων και την προστασία τους από άμεση τάση (Εικ. 3). Για συμπαγή, τα buffer και οι συνοδευτικές αντιστάσεις συνδυάζονται σε 10 κομμάτια, αλλά η αρίθμηση των εξαρτημάτων διατηρείται πλήρως. Όπως φαίνεται στο Σχ. 2, η ομάδα επαφής του ρελέ προστασίας UM (K6) δεν περιλαμβάνεται στο κύκλωμα μετάδοσης ήχου και κλείνει την έξοδο στη γείωση κατά τη διάρκεια μεταβατικών διεργασιών ή πιθανών καταστάσεων έκτακτης ανάγκης.

Ρύζι. 3

Για το BUF634T, μια τέτοια συμπερίληψη δεν είναι επικίνδυνη, ειδικά επειδή όλοι οι buffer έχουν αντίσταση 10 Ohm στην έξοδο. Προκειμένου να αποφευχθεί η απώλεια σταθερότητας του ενισχυτή, λόγω του βραχυκυκλώματος στη γείωση της αντίστασης OOOS (R15), ταυτόχρονα με τη λειτουργία του ρελέ Κ6, το ρελέ Κ5 κλείνει επίσης, σχηματίζοντας ένα προσωρινό κύκλωμα OOOS της βαθμίδας οδηγού μέσω της αντίστασης R14. Εάν οι τιμές των αντιστάσεων R14 και R15 είναι ίσες, τότε δεν υπάρχουν ξένα κλικ στα ηχεία κατά τη λειτουργία της προστασίας, ακόμη και αν είναι πιο ευαίσθητα από 100 dB.

Αξίζει να σημειωθεί ότι για τον πρώτο χρόνο λειτουργίας, ο ενισχυτής λειτούργησε αξιόπιστα τόσο χωρίς ρελέ K5 όσο και χωρίς το προσωρινό κύκλωμα OOS με R14, αλλά με κυνηγούσε η ίδια η πιθανότητα αυτοδιέγερσης κατά τη λειτουργία προστασίας, οπότε αυτά τα πρόσθετα στοιχεία εισήχθησαν. Παρεμπιπτόντως, ο ενισχυτής λειτουργεί τέλεια χωρίς να καλύπτει το τελικό στάδιο με κύκλωμα OOOS. Μπορείτε να αφαιρέσετε την αντίσταση R15, να αναμεταδώσετε K5 και να χρησιμοποιήσετε την αντίσταση R14 για να κλείσετε την ανάδραση στο ΟΗΕ, κάτι που έκανα ως πείραμα. Μου άρεσε λιγότερο ο ήχος - ίσως αυτή είναι μια επιλογή όπου έχουμε περισσότερα πλεονεκτήματα παρά μειονεκτήματα από τη χρήση εξαιρετικά γρήγορης ανάδρασης.

Το διάγραμμα δείχνει επίσης ότι μία από τις 4 εισόδους (είσοδος CD) μετατρέπει το PA σε λειτουργία ενισχυτή συνεχούς ρεύματος (DCA) και η λειτουργία "Tape Monitor" υλοποιείται από την είσοδο LP (βινυλική συσκευή αναπαραγωγής δίσκων), χωρίς πρόσθετες ομάδες επαφών στο το πέρασμα του σήματος του κυκλώματος. Είμαι λάτρης της αναλογικής ηχογράφησης, οπότε έκανα ακριβώς αυτό για τον εαυτό μου. Εάν το ηχοσύστημα δεν διαθέτει αναλογικές συσκευές εγγραφής ήχου, τότε το μπλοκ στο IC1 op-amp μπορεί να εξαλειφθεί.

Το διάγραμμα δεν δείχνει πυκνωτές μπλοκαρίσματος τροφοδοσίας - για ευκολία, θα εμφανιστούν στο διάγραμμα τροφοδοσίας.

Η ιδεολογία αυτού του ενισχυτή είναι σημαντικά διαφορετική από την κλασική και βασίζεται στην αρχή του διαχωρισμού ρεύματος - κάθε στοιχείο του τελικού σταδίου λειτουργεί με χαμηλό ρεύμα, σε πολύ άνετη λειτουργία, αλλά επαρκής αριθμός από αυτά τα στοιχεία, συνδεδεμένα σε παράλληλα, μπορεί να παρέχει σε αυτόν τον ενισχυτή 20 Watt με μέγιστο ρεύμα φορτίου πάνω από 10 A συνεχώς και έως 16 A σε παλμό. Έτσι, τα στάδια εξόδου φορτώνονται κατά την ακρόαση, κατά μέσο όρο, όχι περισσότερο από 5-7%. Το μόνο μέρος στον ενισχυτή όπου μπορούν να ρέουν μεγάλα ρεύματα είναι οι δύο χάλκινες ράβδοι διαύλου στην πλακέτα PA που οδηγούν στους ακροδέκτες των ηχείων, όπου οι έξοδοι όλων των BUF634T κάθε καναλιού συγκλίνουν μαζί.

Στο πλαίσιο της ίδιας ιδεολογίας, αναπτύχθηκε επίσης το τροφοδοτικό PA (Εικ. 4) - σε αυτό, όλα τα στοιχεία ισχύος λειτουργούν επίσης με σχετικά μικρά ρεύματα, αλλά υπάρχουν επίσης πολλά από αυτά, και ως αποτέλεσμα, το σύνολο Η ισχύς του τροφοδοτικού είναι 4 φορές μεγαλύτερη από τη μέγιστη κατανάλωση του ενισχυτή. Το τροφοδοτικό είναι ένα από τα πιο σημαντικά μέρη του ενισχυτή, το οποίο, από την άποψή μου, αξίζει να το εξετάσετε λεπτομερέστερα. Ο ενισχυτής είναι κατασκευασμένος με τεχνολογία "dual mono" και επομένως περιέχει δύο ανεξάρτητα τροφοδοτικά για κυκλώματα σήματος, πλήρως σταθεροποιημένα, με ισχύ 150 W το καθένα, ξεχωριστούς σταθεροποιητές για τον ενισχυτή τάσης, καθώς και τροφοδοτικό για την παροχή υπηρεσιών λειτουργίες, που τροφοδοτούνται από ξεχωριστό μετασχηματιστή δικτύου 20 W. Όλοι οι μετασχηματιστές δικτύου τροφοδοσίας είναι σταδιακά μεταξύ τους - κατά την κατασκευή των μετασχηματιστών, σημειώθηκαν οι αγωγοί της αρχής και του τέλους των πρωτευόντων περιελίξεων.

Ρύζι. 4

Το τμήμα ισχύος κάθε καναλιού χωρίζεται σε 4 διπολικές γραμμές, οι οποίες επέτρεψαν τη μείωση του ρεύματος φορτίου κάθε σταθεροποιητή σε τιμή μόνο 200 mA και την αύξηση της πτώσης τάσης στα 10 V. Σε αυτή τη λειτουργία, ακόμη και απλή Οι ενσωματωμένοι σταθεροποιητές όπως οι LM7815 και LM7915 έχουν αποδειχθεί εξαιρετικοί στην τροφοδοσία αλυσίδων ήχου. Ήταν δυνατή η χρήση πιο «προηγμένων» μικροκυκλωμάτων LT317 και LT337, αλλά υπήρχαν διαθέσιμα πολλά πρωτότυπα LM7815C και LM7915C από την Texas Instruments, με έξοδο 1,5 A, που καθόρισε την επιλογή. Συνολικά, η ισχύς στα κυκλώματα σήματος του ενισχυτή παρέχεται χρησιμοποιώντας είκοσι τέτοιους ενσωματωμένους σταθεροποιητές - 4 για UN και 16 για VK (Εικ. 4). Κάθε ζεύγος σταθεροποιητών τμημάτων ισχύος τροφοδοτεί 10 τεμ. BUF634T. Ένα ζεύγος σταθεροποιητών για UN είναι φορτωμένο με συνδυασμό AD843+AD811 ενός καναλιού. Το κύκλωμα RC (R51, C137, για παράδειγμα) μπροστά από τους σταθεροποιητές ΟΗΕ έχει διπλό σκοπό: προστατεύει τον ανορθωτή από ρεύμα εισόδου όταν η τροφοδοσία PA είναι ενεργοποιημένη και σχηματίζει ένα φίλτρο με συχνότητα αποκοπής κάτω από την άκρη του εύρος ήχου (περίπου 18 Hz), το οποίο μειώνει αισθητά το πλάτος των ανορθωμένων κυματισμών τάσης και το επίπεδο άλλων παρεμβολών, που είναι σημαντικά για τα στάδια εισόδου.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό του τροφοδοτικού είναι ότι ο κύριος όγκος όλων των πυκνωτών φίλτρου (160.000 μF από 220.000 μF) βρίσκεται μετά τους σταθεροποιητές, γεγονός που καθιστά δυνατή την παροχή υψηλού ρεύματος στο φορτίο, εάν είναι απαραίτητο. Ωστόσο, αυτό απαιτούσε την εισαγωγή ενός συστήματος μαλακής εκκίνησης "Soft Start" για την προστασία των σταθεροποιητών όταν ο ενισχυτής είναι ενεργοποιημένος και η αρχική φόρτιση της χωρητικότητας της μπαταρίας. Όπως φαίνεται στο Σχ. 4, το Soft Start υλοποιείται πολύ απλά, σε ένα τρανζίστορ (VT1), το οποίο με καθυστέρηση (περίπου 9 s) συνδέει το ρελέ χαμηλού ρεύματος K10, το οποίο με τη σειρά του περιλαμβάνει 4 ρελέ υψηλού ρεύματος K11-K14, με τέσσερις ομάδες των επαφών σε καθεμία, κλείνοντας 16 αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος με ονομαστική τιμή 10 Ohms (για παράδειγμα R20, R21). Δηλαδή, όταν ο ενισχυτής είναι ενεργοποιημένος, το μέγιστο ρεύμα αιχμής κάθε σταθεροποιητή περιορίζεται αυστηρά στο 1,5 A, που είναι ο κανονικός τρόπος λειτουργίας του. Δεν χρησιμοποιώ το "Soft Start" στο πρωτεύον κύκλωμα 220 V - σε περίπτωση θραύσης της αντίστασης περιορισμού ρεύματος ή απώλειας επαφής στα σημεία συγκόλλησης των καλωδίων της, είναι πιθανές σοβαρές συνέπειες για ολόκληρο το PA.

Για τις λειτουργίες σέρβις, η μονάδα τροφοδοσίας είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση της τάσης δικτύου με τους κύριους μετασχηματιστές (ρελέ K8), την τροφοδοσία των εξαρτημάτων του συστήματος Soft Start και το ρελέ επιλογέα εισόδου, η τάση τροφοδοσίας του οποίου, παρεμπιπτόντως, είναι επίσης σταθεροποιημένη . Υλοποιείται επίσης μια έξοδος +5 V, συνδεδεμένη με τον σύνδεσμο στον πίσω πίνακα του PA - αυτό είναι ήδη ένα είδος προτύπου στους ενισχυτές μου για την ταυτόχρονη ενεργοποίηση οποιωνδήποτε εξωτερικών μονάδων. Αυτός ο ενισχυτής μπορεί κάλλιστα να λειτουργήσει ως συσκευή μεταγωγής ενίσχυσης (προενισχυτής) για πιο ισχυρά μονομπλόκ, για παράδειγμα, τα οποία θα ενεργοποιηθούν όταν εφαρμοστεί τάση ελέγχου +5 V σε αυτά.

Το τροφοδοτικό του ενισχυτή κατασκευάστηκε πρώτα, καθώς η περαιτέρω πρόοδος της διαδικασίας ανάπτυξης απαιτούσε την παρουσία ενός πλήρους τροφοδοτικού, έτσι ώστε η πρώτη εκκίνηση, τα πειράματα και η διαμόρφωση να μπορούν να πραγματοποιηθούν σε λειτουργία κοντά στις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Μετά την επιτυχή εκκίνηση όλων των κυκλωμάτων ισχύος, στην πλακέτα PA συναρμολογήθηκαν ένας επιλογέας εισόδου, μια μονάδα καθυστέρησης ενεργοποίησης και προστασίας ηχείων, καθώς και ένας σύνθετος ενισχυτής με ένα BUF634T (BUF41) στην έξοδο ως τελικό στάδιο. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αυτό το 41ο buffer έχει χαμηλό ρεύμα ηρεμίας και δεν απαιτεί εγκατάσταση σε καλοριφέρ, αλλά τα ακουστικά συνδέονταν πλέον εύκολα στην έξοδο του ενισχυτή, γεγονός που επέτρεψε τον ακουστικό έλεγχο, μαζί με μετρήσεις. Αφού ολοκληρωθεί ο εντοπισμός σφαλμάτων του κυκλώματος με ένα buffer εξόδου σε κάθε κανάλι, το μόνο που έμεινε ήταν να συγκολληθούν τα υπόλοιπα 80 κομμάτια. και δείτε τι βγαίνει από αυτό. Δεν είχα καμία εγγύηση για ένα θετικό αποτέλεσμα και δεν θα μπορούσε να υπάρξει καμία - δεν υπήρχαν πληροφορίες σχετικά με επιτυχώς υλοποιημένα παρόμοια έργα από άλλους προγραμματιστές. Από όσο ξέρω δεν υπάρχουν σχέδια που να βασίζονται σε παράλληλους op-amp με ανάλογες επιδόσεις είτε στη Ρωσία είτε στο εξωτερικό ακόμα και τώρα.

Το αποτέλεσμα ήταν ακόμα θετικό. Δεδομένου ότι ο ενισχυτής συναρμολογήθηκε σε ένα άκαμπτο πλαίσιο κατασκευασμένο από ράβδους αλουμινίου, όπου ήταν στερεωμένοι όλοι οι σύνδεσμοι μεταγωγής (φωτογραφία 1), ήταν δυνατή η σύνδεσή του στο ηχοσύστημα χωρίς περίβλημα. Οι πρώτες οντισιόν ξεκίνησαν, αλλά περισσότερα για αυτό λίγο αργότερα - πρώτα, θα δώσω μερικές παραμέτρους:

Φωτογραφία 1

Ισχύς εξόδου: 20W/4ohm, 10W/8ohm (Κλάση Α)

Εύρος ζώνης: 0 Hz – 5 MHz (είσοδος CD)

1,25Hz - 5 MHz (Είσοδοι AUX, Tape, LP)

Ρυθμός περιστροφής τάσης εξόδου: περισσότερο από 250 V/µs

Απολαβή: 26dB

Αντίσταση εξόδου: 0,004 ohm

Αντίσταση εισόδου: 47 kOhm

Ευαισθησία εισόδου: 500 mV

Λόγος σήματος προς θόρυβο: 113,4 dB

Κατανάλωση ισχύος: 75 W

Τροφοδοτικό: 320 W

Συνολικές διαστάσεις, mm: 450x132x390 (χωρίς το ύψος των ποδιών)

Βάρος: 18 kg

Με βάση τις παραμέτρους, χωρίς καν να κοιτάξουμε το κύκλωμα, είναι προφανές ότι ο ενισχυτής δεν διαθέτει φίλτρα εισόδου και εξόδου, καθώς και εξωτερικά κυκλώματα διόρθωσης συχνότητας. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι είναι σταθερό και λειτουργεί υπέροχα ακόμα και με μη θωρακισμένα καλώδια διασύνδεσης. Ο παλμογράφος ενός τετραγωνικού κύματος 2 kHz 5V/div σε φορτίο 8 Ohm σε σχεδόν μέγιστο επίπεδο τάσης εξόδου είναι αρκετά κατατοπιστικό από αυτή την άποψη (Φωτογραφία 2).

Φωτογραφία 2

Κατά την άποψή μου, αυτό οφείλεται στη σωστή καλωδίωση των αγωγών «γείωσης», καθώς και στη μεγάλη επιφάνεια διατομής τους: από 4 τ. χλστ. έως 10 τ.χλστ. (συμπεριλαμβανομένων των ιχνών σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων).

Υπάρχουν παλμογράφοι που λαμβάνονται σε συχνότητες 10 kHz, 20 kHz και 100 kHz, αλλά οι δοκιμές σε υψηλές συχνότητες πραγματοποιήθηκαν με χαμηλό επίπεδο σήματος, επομένως η παρουσία ενός ελέγχου έντασης ήχου υψηλής αντίστασης στην είσοδο, καθώς και του R-C Zobel Το κύκλωμα στην έξοδο του PA, το οποίο ήταν ακόμα παρόν εκείνη την εποχή, είχε ήδη επηρεάσει (τετράγωνο κύμα 100 kHz 50 mV/div - φωτογραφία 3).

Φωτογραφία 3

Κατά την πρώτη ακρόαση σε ένα οικιακό ηχοσύστημα, έγινε σαφές ότι η συσκευή ακούγεται και ότι ήρθε η ώρα να παραγγείλετε μια θήκη για να μπορέσετε να κάνετε περιοδεία μαζί της :) Περισσότερα από 5 χρόνια έχουν περάσει από την ολοκλήρωση των εργασιών στο το έργο και το πρώτο άκουσμα. Σε αυτό το διάστημα, πραγματοποιήθηκαν δεκάδες (πάνω από 70, σύμφωνα με πρόχειρες εκτιμήσεις) συγκριτικές δοκιμές ακρόασης του ενισχυτή με αποκλειστικά σωλήνα και τρανζίστορ PA από γνωστούς κατασκευαστές, καθώς και με υψηλού επιπέδου ιδιόκτητα σχέδια. Με βάση τις εκτιμήσεις εμπειρογνωμόνων που ελήφθησαν, μπορούμε να πούμε ότι ο ενισχυτής δεν είναι κατώτερος στη φυσικότητα του ήχου από τους περισσότερους ενισχυτές push-pull και μονού άκρου σωλήνα και τρανζίστορ που ακούγονται που έχουν κατασκευαστεί χωρίς τη χρήση αρνητικής ανάδρασης, αλλά συχνά τους ξεπερνά σημαντικά στη μουσική ανάλυση. Πολλοί λάτρεις του ήχου σωλήνων και οπαδοί των PA μονού κύκλου χωρίς OOS έχουν παρατηρήσει ότι σε αυτό το σχέδιο το έργο της αρνητικής ανάδρασης πρακτικά δεν είναι "ακουστό" και η παρουσία σταδίων εξόδου push-pull στο κύκλωμα "δεν δίνει καμία ένδειξη". .

Ο ενισχυτής συνδέθηκε με διάφορα ακουστικά - αυτά περιελάμβαναν ηχεία από γνωστούς Ρώσους κατασκευαστές: Alexander Klyachin (μοντέλα: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), ηχεία κόρνας από τον Alexander Knyazev, ηχεία ραφιών στο επαγγελματικά ηχεία της Tulip Acoustics, Ηχεία ξένων επωνυμιών μεσαίων και υψηλών κατηγοριών τιμών: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse και πολλά άλλα, με διαφορετική ευαισθησία και αντίσταση εισόδου, multiband με πολύπλοκα και απλά φίλτρα crossover, ευρυζωνικότητα χωρίς φίλτρα crossover, ηχεία με διαφορετική ακουστική σχεδίαση. Δεν εντοπίστηκαν ιδιαίτερες προτιμήσεις, αλλά το PA αποκαλύπτεται καλύτερα σε επιδαπέδια ακουστική με πλήρες εύρος χαμηλής συχνότητας και, κατά προτίμηση, υψηλότερη ευαισθησία, καθώς η ισχύς εξόδου είναι χαμηλή.

Στο αρχικό στάδιο, οι οντισιόν δεν οργανώθηκαν με σκοπό το «αθλητικό» ενδιαφέρον - το κύριο καθήκον τους ήταν να εντοπίσουν τυχόν τεχνουργήματα στον ήχο που θα μπορούσαν να προσπαθήσουν να διορθωθούν. Πολύ ενημερωτικές και χρήσιμες συνεδρίες ακρόασης από αυτή την άποψη ήταν στο ηχοσύστημα του Alexander Klyachin, όπου υπήρχε μια μοναδική ευκαιρία να αξιολογήσω τον ήχο του ενισχυτή σε 4 διαφορετικά μοντέλα ηχείων ταυτόχρονα, και μου άρεσε ένα από αυτά τα ηχεία (Y -1) τόσο πολύ που σύντομα έγιναν συστατικά των συστημάτων ήχου του σπιτιού μου (Φωτογραφία 4). Φυσικά, ήταν πολύ ευχάριστο να λάβω υψηλή αξιολόγηση για το προϊόν μου και μερικά σχόλια από έναν ειδικό στον ήχο με μεγάλη εμπειρία.

Φωτογραφία 4

Το ηχοσύστημα του διάσημου μάστερ του ρωσικού Hi-End Yuri Anatolyevich Makarov (φωτογραφία 5, PA κατά την ακρόαση), χτισμένο σε μια ειδικά εξοπλισμένη αίθουσα ακρόασης και αποτελεί σημείο αναφοράς από κάθε άποψη, έκανε σημαντικές προσαρμογές στη σχεδίαση αυτού του ενισχυτή: Το κύκλωμα Zobel αφαιρέθηκε από την έξοδο του PA και η κύρια είσοδος έγινε παρακάμπτοντας τον πυκνωτή απομόνωσης. Σε αυτό το ηχοσύστημα μπορείτε να ακούσετε τα πάντα και ακόμη περισσότερα, επομένως είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η συμβολή του και η συμβουλή του Γιούρι Ανατόλιεβιτς στη διαδικασία ρύθμισης του ήχου του ενισχυτή. Η σύνθεση του ηχοσυστήματος του: πηγή - μεταφορά και DAC με ξεχωριστό τροφοδοτικό Mark Levinson 30.6, ηχεία Montana WAS από την PBN Audio, ασυμβίβαστος ενισχυτής σωλήνων "Emperor" και όλα τα αντιφασικά καλώδια σχεδιασμένα από τον Yu.A. Μακάροβα. Η χαμηλότερη οριακή συχνότητα του ηχείου Montana WAS των 16 Hz (-3 dB) επέτρεψε την αξιολόγηση της «συμβολής» ενός πυκνωτή σύζευξης, και μάλιστα αρκετά υψηλής ποιότητας (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), στην παραμόρφωση του εύρους χαμηλής συχνότητας του μουσικού σήματος και στην υψηλότερη μουσική ανάλυση του ηχοσυστήματος - για να ακούσετε το φίλτρο εξόδου αρνητικής κρούσης, με τη μορφή κυκλώματος R-C Zobel, το οποίο δεν είχε καμία επίδραση στη σταθερότητα του ενισχυτή και σύντομα αφαιρέθηκε από την πλακέτα. Η σύνδεση εξωτερικών χειριστηρίων έντασης ήχου χαμηλών Ohm από 100 Ohm σε 600 Ohm (το τυπικό RG είχε ρυθμιστεί στη μέγιστη θέση) με έκανε να καταλάβω το γεγονός ότι ακόμη και ο υψηλής ποιότητας διακριτός ρυθμιστής DACT 50 kOhm που χρησιμοποιείται στον ενισχυτή μου θα ήταν καλό να αντικατασταθεί με χαμηλότερη τιμή (από τα εξωτερικά που συνδέονται με εμένα το 600 Ohm RG φαινόταν ότι είναι το καλύτερο), αλλά για αυτό θα ήταν απαραίτητο να ξανακάνουμε αρκετά και αποφασίστηκε να εφαρμοστεί αυτή και άλλες συσσωρευμένες βελτιώσεις σε ένα νέο έργο.

Φωτογραφία 5

Αξίζει πιθανώς να αναφέρουμε τη συμμετοχή του ενισχυτή στην Έκθεση το 2011 (φωτογραφία 6), ως το μοναδικό μη εμπορικό έργο, υλικό για το οποίο δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Stereo&Video τον Ιανουάριο του 2012, όπου ο ενισχυτής ονομάστηκε «η ανακάλυψη της χρονιάς». Η επίδειξη πραγματοποιήθηκε με ηχεία Tulip Acoustics, τα οποία έχουν ευαισθησία 93 dB με αντίσταση 8 ohms και, παραδόξως, τα διαθέσιμα 10 W/8 ohms ήταν επαρκή σε μια μεγάλη αίθουσα με υψηλό επίπεδο θορύβου περιβάλλοντος. 10 W από έναν ενισχυτή κατηγορίας Α, στον οποίο κάθε Watt ισχύος εξόδου παρέχεται επαρκώς από την ενεργειακή χωρητικότητα του τροφοδοτικού, γίνεται αντιληπτό υποκειμενικά πιο δυνατός, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μου, από τον ήχο ενός ενισχυτή με υψηλότερη ισχύ εξόδου, αλλά με τα τελικά στάδια που περιέχονται σε μια γυμνή συγκόλληση.

Φωτογραφία 6

Μετά την Έκθεση, έλαβα πιο συχνά αιτήματα μέσω e-mail και προσωπικών μηνυμάτων από φόρουμ από όσους ήθελαν να επαναλάβουν το έργο, αλλά προέκυψαν ορισμένες δυσκολίες - παρέχεται υποστήριξη πληροφοριών σε όλους, αλλά οι πίνακές μου σχεδιάστηκαν σε γραφικό χαρτί και στα δύο πλευρές και δεν ήταν κατάλληλες για σάρωση σε αρχείο , καθώς το χαρτί ήταν ημιδιαφανές και το αποτέλεσμα ήταν ένα σχεδόν αδιάβαστο σχέδιο. Χωρίς μια ολοκληρωμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, η επανάληψη του σχεδίου έγινε πολύ δύσκολη και ο ενθουσιασμός έσβησε. Τώρα, στο φόρουμ της πύλης Vegalab. ru, Διατίθεται μια ηλεκτρονική έκδοση του πίνακα, ο συγγραφέας της οποίας είναι ο Vladimir Lepekhin από το Ryazan, γνωστός ειδικός διάταξης PCB σε φόρουμ ρωσικής γλώσσας. Η πλακέτα είναι ελεύθερα διαθέσιμη, σύνδεσμος για αυτήν υπάρχει στην πρώτη ανάρτηση του θέματος για αυτόν τον ενισχυτή. Είναι πολύ εύκολο να βρείτε το θέμα: απλώς πληκτρολογήστε τη φράση "Prophetmaster amplifier" στη γραμμή αναζήτησης του Yandex ή άλλου προγράμματος αναζήτησης. Ήταν σε αυτόν τον πίνακα που ένας από τους συμμετέχοντες του φόρουμ Vegalab- Ο Sergey από το Gomel (Serg138) κατάφερε να επαναλάβει αυτό το έργο και να πάρει ένα πολύ καλό αποτέλεσμα. Πληροφορίες για αυτή την υλοποίηση της ΠΑ και φωτογραφίες του σχεδιασμού της θα βρείτε και στο αντίστοιχο θέμα, ακολουθώντας τους συνδέσμους της πρώτης ανάρτησης.

Μερικές συμβουλές:

Κατά την επιλογή ηλεκτρολυτικών πυκνωτών, καθοδηγήθηκα από τις δικές μου μετρήσεις του ESR και του ρεύματος διαρροής, γι' αυτό χρησιμοποίησα το γνήσιο Jamicon. Έβαλα συγκεκριμένα τη λέξη "πρωτότυπο" επειδή είναι πολύ συχνά παραποιημένα και πολλοί πιθανότατα έχουν ήδη συναντήσει προϊόντα χαμηλής ποιότητας με την επωνυμία αυτού του κατασκευαστή. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτοί είναι μερικοί από τους καλύτερους πυκνωτές για χρήση στην τροφοδοσία κυκλωμάτων ήχου.

Ο έλεγχος έντασης έχει ρυθμιστεί σε DACT 50 kOhm. Τώρα, θα επέλεγα τη χαμηλότερη βαθμολογία τους - 10 kOhm ή θα χρησιμοποιούσα έναν ρυθμιστή ρελέ Nikitin με σταθερή αντίσταση εισόδου και εξόδου 600 Ohm. Το RG τύπου ALPS RK-27 θα είναι πολύ χειρότερο και δεν συνιστάται για χρήση.

Συνολικά, πάνω από 90 μF πυκνωτών μεμβράνης είναι εγκατεστημένοι στις διακλαδώσεις ηλεκτρολυτών. Οι σανίδες μου έχουν "vintage" Evox από τη δεκαετία του '70, το οποίο πήρα τυχαία, αλλά το πολυπροπυλένιο Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10 δεν θα είναι χειρότερο.

Συνιστώ το Finder για ρελέ στο τμήμα ισχύος, προστασία εναλλασσόμενου ρεύματος και ομαλή εκκίνηση, και για τον επιλογέα εισόδου πρέπει να χρησιμοποιείτε μόνο ρελέ που έχουν ελάχιστο ρεύμα μεταγωγής στις παραμέτρους τους. Υπάρχουν λίγα μοντέλα τέτοιων ρελέ, αλλά υπάρχουν.

Οι εγχώριες ανορθωτικές δίοδοι υψηλής ταχύτητας KD213 (10 A) ή KD2989 (20 A) στην τροφοδοσία του τελικού σταδίου θα είναι καλύτερες από τις περισσότερες εισαγόμενες.

Θα ήθελα να σημειώσω ότι ο σχεδιασμός του κυκλώματος του ενισχυτή είναι αρκετά απλός, αλλά για να εργαστείτε με μικροκυκλώματα τόσο υψηλής ταχύτητας και ευρυζωνικότητας χρειάζεστε τις κατάλληλες δεξιότητες και όργανα μέτρησης - μια γεννήτρια λειτουργιών, έναν παλμογράφο με εύρος ζώνης τουλάχιστον 30 MHz (κατά προτίμηση 50 MHz).

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να πω ότι τα συμπεράσματα που έβγαλα με βάση τα αποτελέσματα των πειραμάτων, καθώς και κατά τη διάρκεια της εργασίας σε αυτό το έργο και τη μετέπειτα τελειοποίησή του, δεν ισχυρίζονται ότι είναι η απόλυτη αλήθεια. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να επιτευχθεί ο στόχος, ο οποίος σε αυτήν την περίπτωση είναι ήχος υψηλής ποιότητας, και καθένας από αυτούς περιλαμβάνει ένα σύνολο μέτρων που μπορεί να μην αποδώσουν θετικό αποτέλεσμα μεμονωμένα. Επομένως, δεν υπάρχουν απλές συνταγές σε αυτόν τον τομέα.

Φωτογραφίες του ενισχυτή στην ιστοσελίδα της δανέζικης εταιρείας DACT:

Με εκτίμηση, Oleg Shamankov ( Προφήτης)

ΚΑΣΚΑΔΕΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ OPAMP

1. Ιδιότητες λειτουργικών ενισχυτών που καλύπτονται από αρνητική ανάδραση τάσης

Το σχήμα 8.1 δείχνει το κύκλωμα ενός op-amp με ανάδραση.

Εικόνα 8.1. Σχέδιο για τη δημιουργία αρνητικών σχολίων

Η ανάδραση σχηματίζεται από ένα κύκλωμα Ζ O.C. , που εξασφαλίζει την επιστροφή μέρους της ενέργειας του σήματος από την έξοδο OUστην αντιστρεπτική του είσοδο. Να γιατί OSείναι αρνητικό. Από το σήμα εισόδου του κυκλώματος OSείναι ανάδραση τάσης. Από αυτή την άποψη, η σύνθετη αντίσταση εξόδου του προκύπτοντος ενισχυτή θα είναι σημαντικά μικρότερη από την αντίσταση εξόδου του χρησιμοποιούμενου λειτουργικού ενισχυτή:

Ζ εξόδου προστασία του περιβάλλοντος = Ζ outputOU / (1 +  κ ), (8.1)

Οπου  – συντελεστής μετάδοσης αλυσίδας OS;

ΠΡΟΣ ΤΗΝ - κέρδος ΕΠ.

Έτσι, η σχετικά μικρή τιμή της αντίστασης εξόδου OUμειώνεται ακόμη περισσότερο.

Σε σχέση με το σήμα ( U είσοδος 1 ), παρέχεται στην είσοδο αναστροφής, στην έξοδο του κυκλώματος OOCαποδεικνύεται ότι συνδέεται παράλληλα και σε σχέση με το σήμα ( U vx2 ), παρέχεται στη μη αντιστρεπτική είσοδο, σε σειρά. Επομένως, οι σύνθετες αντιστάσεις εισόδου για αυτές τις δύο πηγές σήματος μπορεί να διαφέρουν.

Ας πάρουμε μερικές ακόμη εκφράσεις που θα χρησιμοποιηθούν αργότερα.

Επειδή ΕΠείναι ένας διαφορικός ενισχυτής, τότε η τάση εξόδου

Οπου .

Λαμβάνοντας υπ 'όψιν ότι ΠΡΟΣ ΤΗΝ υπέροχο (ιδανικά OU ΠΡΟΣ ΤΗΝ ), και η τάση εξόδου είναι περιορισμένη (τουλάχιστον από τις τιμές τάσης του τροφοδοτικού, παίρνουμε:

Για έναν κόμβο σε ένα σημείο ΕΝΑ μπορεί να γραφτεί:

Αν R εισαγωγή  R OS (ιδανικά OU R εισαγωγή  ), τότε

Στη συνέχεια, εκτός από αυτές τις εκφράσεις που λαμβάνονται με βάση δείκτες ιδεατότητας OU,Όταν αναλύουμε μεμονωμένα κυκλώματα, θα παραμελήσουμε την τάση μηδενικής μετατόπισης ( U εκ ), ρεύματα εισόδου ( Εγώ εισαγωγή ,  Εγώ εισαγωγή ) και τις παρασύρσεις τους.

2. Γραμμικά κυκλώματα

2.1. Ενισχυτής αναστροφής

Το σχήμα 8.2 δείχνει ένα διάγραμμα του απλούστερου αναστροφής ενισχυτής. Η μη αναστρέφουσα είσοδος είναι γειωμένη, δηλ. είναι σε μηδενική τάση ( U vx2 Το σχήμα 8.1 είναι ίσο με μηδέν). Σήμα εισόδου μέσω αντίστασης R 1 παρέχεται στην αναστροφική είσοδο . Ο λειτουργικός ενισχυτής καλύπτεται από παράλληλη αρνητική ανάδραση τάσης μέσω μιας αντίστασης R OS . Ας βρούμε μια έκφραση για το κέρδος του κυκλώματος.

Εικόνα 8.2. Ενισχυτής αναστροφής

Σύμφωνα με την έκφραση (8.3)

U ΕΝΑ = U σι = 0 (8.5)

Επομένως, οι δυνατότητες του σημείου ΕΝΑ σε μια πρώτη προσέγγιση, είναι ίσο με το δυναμικό του κοινού λεωφορείου - «εδάφους». Επομένως, αυτό το σημείο ονομάστηκε «εικονική γη».

Χρησιμοποιώντας την τιμή που προκύπτει, βρίσκουμε για τα ρεύματα που περιλαμβάνονται στο (8.4)

. (8.7)

Εξισώνοντάς τα και λαμβάνοντας υπόψη αυτό ΠΡΟΣ ΤΗΝ = U έξω / U σε,λαμβάνουμε για το κέρδος του αναστροφικού ενισχυτή

, (8.8)

όπου το σύμβολο μείον υποδεικνύει αλλαγή στη φάση του σήματος εξόδου σε σύγκριση με τη φάση του σήματος εισόδου κατά 180 0 (η τάση εξόδου είναι σε αντιφάση, αντίστροφη, με την τάση εισόδου). Από αυτή την άποψη, εάν το σήμα εισόδου αυξάνεται, τότε το ενισχυμένο σήμα εξόδου μειώνεται και αντίστροφα, ένα φθίνον σήμα εισόδου αντιστοιχεί σε ένα αυξανόμενο σήμα εξόδου. Έχουμε ήδη αντιμετωπίσει ένα παρόμοιο φαινόμενο όταν εξετάζουμε τους ενισχυτές Ο.Ε, ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕΚαι OI.

Από την (8.8) είναι σαφές ότι ο αναστροφικός ενισχυτής μπορεί να έχει οποιοδήποτε κέρδος, τόσο μεγαλύτερο από τη μονάδα όσο και μικρότερο.

Η παράλληλη ανάδραση αρνητικής τάσης μειώνει την έξοδο (δείτε (8.1)) και την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή. Η τιμή του τελευταίου, σε μια πρώτη προσέγγιση, μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας την έννοια της «εικονικής γης». Δεδομένου ότι η τάση στο σημείο ΕΝΑ ισούται με μηδέν, τότε για την πηγή σήματος εισόδου "φαίνεται" ότι μια αντίσταση είναι συνδεδεμένη μεταξύ των εισόδων της R1 , δηλ.

R μέσα και εμείς = R 1 . (8.9)

Όπως φαίνεται στην προηγούμενη ενότητα, εισαγωγή OOCεπεκτείνει το εύρος των ενισχυμένων συχνοτήτων. Το σχήμα δείχνει τη λογαριθμική απόκριση πλάτους-συχνότητας OUκαι ένας αναστροφικός ενισχυτής που έχει σχεδιαστεί με βάση αυτό OU.

Εικόνα 8.3. Λογαριθμική απόκριση πλάτους-συχνότητας OUκαι ενισχυτής αναστροφής

Μεγάλοι συντελεστές κέρδους του πρωτότυπου OUαντιστοιχούν σε ένα πολύ στενό εύρος συχνοτήτων - από μηδέν έως περίπου αρκετές δεκάδες/εκατοντάδες Hertz.

Το επίπεδο κέρδος του αναστροφικού ενισχυτή εκτείνεται στην ανώτερη συχνότητα ίση με:

2.2. Ενισχυτής χωρίς αναστροφή

Το κύκλωμα ενός μη αντιστρεφόμενου ενισχυτή φαίνεται στο Σχήμα 8.4.

Εικόνα 8.4. Ενισχυτής χωρίς αναστροφή

Το σήμα εισόδου πηγαίνει στη μη αναστρέφουσα είσοδο OUμέσω ενός διαχωριστικού R2 , R3 . Άμεση τάση εισόδου

Οπου ΠΡΟΣ ΤΗΝ υποθέσεων – συντελεστής διαίρεσης του διαιρέτη R2 , R3 .

Αντιστροφή εισόδου OUγειώνεται μέσω μιας αντίστασης R1 . Αντιστροφή τάσης εισόδου

.

Εξισώνοντας αυτές τις τάσεις (βάσει της (8.3)), παίρνουμε

, (8.11)

Σε έναν μη αντιστρεφόμενο ενισχυτή, η τάση εξόδου είναι σε φάση με την είσοδο. Από την (8.11) προκύπτει ότι το κέρδος ενός μη αντιστρεφόμενου ενισχυτή μπορεί να είναι μικρότερο από 1 μόνο όταν χρησιμοποιείται διαιρέτης με ΠΡΟΣ ΤΗΝ υποθέσεων  1. Ελλείψει διαχωριστή εισόδου ( R 2 = 0; R 3   ) το κέρδος είναι πάντα μεγαλύτερο από την ενότητα.

Η ανάδραση αρνητικής τάσης σειράς μειώνει την αντίσταση εξόδου και αυξάνει την σύνθετη αντίσταση εισόδου ολόκληρου του ενισχυτή. Η σύνθετη αντίσταση εξόδου του αναστροφικού ενισχυτή λόγω αρνητικής ανάδρασης τάσης μπορεί να θεωρηθεί κοντά στο μηδέν, παρόμοια με τον ενισχυτή αναστροφής (βλ. 8.1).

Αντίσταση εισόδου OUλόγω της σειριακής αρνητικής ανάδρασης αυξάνεται ακόμη περισσότερο από την αντίσταση εισόδου OUδιαφορικό σήμα. Η τιμή του καθορίζεται από την αντίσταση στο σήμα κοινής λειτουργίας.

Εάν υπάρχει διαχωριστικό εισόδου

R εισαγωγή = R 2 + R 3 . (8.12)

Η απόκριση πλάτους-συχνότητας ενός μη αντιστρεφόμενου ενισχυτή είναι παρόμοια απόκριση συχνότηταςαναστροφής ενισχυτής (βλ. Εικόνα 8.3).

2.3. Επαναλήπτες που βασίζονται στον ενισχυτή

Μερικές φορές, κατά την κατασκευή διαφόρων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, απαιτούνται στάδια ενισχυτή που έχουν (σε απόλυτη τιμή) συντελεστές κέρδους μονάδας ( επαναλήπτες).

Τις περισσότερες φορές, ο σχεδιασμός τους βασίζεται σε ένα κύκλωμα ενισχυτή χωρίς αναστροφή χωρίς διαχωριστικό αντίστασης εισόδου, το οποίο παρέχει πολύ υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου. Επαναληπτικός, σύμφωνα με (8.11) στις ( ΠΡΟΣ ΤΗΝ υποθέσεων= 1) μπορεί να υλοποιηθεί με 3 τρόπους (Εικόνα 8.5):

R OS = 0 (απευθείας σύνδεση της εξόδου με την αναστροφή εισόδου).

R 1 =  (διακοπή στο κύκλωμα στο οποίο περιλαμβάνεται R1 ) και τελικά

R OS = 0 και ταυτόχρονα R 1 = .

Το κύκλωμα επαναλήπτη εφαρμόζεται πιο απλά στην τρίτη περίπτωση (Εικόνα 8.5γ), ωστόσο, στην πράξη χρησιμοποιούνται και άλλες εκδόσεις μη αναστροφέων επαναλήπτων. Σημειώστε ότι η τιμή της αντίστασης που απομένει στα κυκλώματα στα σχήματα 8.5, a, b δεν επηρεάζει καθόλου το κέρδος μονάδας του επαναλήπτη.

Εικόνα 8.5. Μη αντιστρεπτικοί επαναλήπτες με βάση την τάση OU

Επαναληπτικός Οι τάσεις μπορούν επίσης να σχεδιαστούν με βάση έναν αναστροφικό ενισχυτή εάν επιλεγούν αντιστάσεις με την ίδια αντίσταση σε αυτόν (Εικόνα 8.2) R 1 = R OS .

2.4. Προσθετές που βασίζονται σε Op-amp

Αθροιστήςείναι μια ηλεκτρονική συσκευή που έχει πολλές εισόδους και μία έξοδο, η τάση της οποίας είναι ανάλογη με το άθροισμα των τάσεων όλων των εισόδων. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται όταν είναι απαραίτητο να συνδυαστούν σήματα από διαφορετικές πηγές σε ένα κανάλι (για παράδειγμα, σε μίκτες, overdubbing στην τεχνολογία εγγραφής ήχου κ.λπ.)

Κύκλωμα αθροιστή με βάση OUφαίνεται στο σχήμα 8.6. Έχει δύο εισόδους, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερες συνδέοντάς τις μέσω αντιστάσεων στο εικονικό σημείο γείωσης ΕΝΑ .

Εικόνα 8.6. Προσθήκη ενεργόOU

Για να προσδιορίσουμε την εξάρτηση της τάσης εξόδου από την τάση εισόδου, χρησιμοποιούμε την αρχή της υπέρθεσης και τις εκφράσεις (8.3) και (8.4):

,

Οπου . (8.13)

Μπορεί να φανεί ότι τα σήματα εισόδου προστίθενται με τους δικούς τους συντελεστές στάθμισης - κάθε ένα από τα σήματα εισόδου πολλαπλασιάζεται επιπλέον με έναν ορισμένο συντελεστή που καθορίζει τη συμβολή του στο συνολικό σήμα εξόδου. Ο συντελεστής στάθμισης δίνεται από τον λόγο της αντίστασης της αντίστασης στο κύκλωμα OSστην αντίσταση της αντίστασης στο αντίστοιχο κύκλωμα εισόδου. Η άθροιση πραγματοποιείται με αλλαγή προσήμου (αναστροφή σημάτων εισόδου). Αν εκπληρώσουμε τη σχέση R OS = R 1 = R 2 , τότε είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί μια καθαρή άθροιση των δύο σημάτων εισόδου. Αν ισχύει μόνο η σχέση R 1 = R 2 , στη συνέχεια χρησιμοποιώντας R OS Μπορείτε να κλιμακώσετε περαιτέρω το ποσό που προκύπτει.

2.4. Διαφορικός ενισχυτής με βάση Op-amp (αφαιρετικός ενισχυτής)

Το απλούστερο διάγραμμα διαφορικόςενισχυτής ( αφαιρέτης) φαίνεται στο Σχήμα 8.7.

Εικόνα 8.7. Διαφορικός ενισχυτής γιαOU

Με βάση την αρχή της υπέρθεσης, μπορούμε να γράψουμε

(8.14)

Αν η σχέση ισχύει R 3  R 1 = R OS  R 2 , που είναι ισοδύναμο

τότε το (8.14) μετατρέπεται σε

που αντιστοιχεί στην έννοια του διαφορικού ενισχυτή, ενώ η έκφραση (8.14) περιγράφει έναν διαφορικό (αφαιρετικό) ενισχυτή με τους δικούς του σταθμισμένους συντελεστές για κάθε σήμα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι όσο πιο ακριβής ικανοποιείται η τελευταία σχέση (8.15), τόσο ακριβέστερα θα διασφαλίζεται η διαφορά μεταξύ των δύο τάσεων εισόδου. Επομένως, κατά το σχεδιασμό διαφορικών ενισχυτών, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται αντιστάσεις υψηλής συχνότητας και υψηλής σταθερότητας. Είναι σαφές ότι είναι ευκολότερο να χρησιμοποιηθούν τέσσερις πανομοιότυπες αντιστάσεις ( R 1 = R 2 = R 3 = R OS = R ), και η απαραίτητη πρόσθετη ενίσχυση του προκύπτοντος σήματος μπορεί να πραγματοποιηθεί στα επόμενα στάδια. Για να αποκτήσετε ιδιαίτερα ακριβή κυκλώματα διαφοράς, μπορεί να απαιτηθεί πρόσθετη ρύθμιση μιας από τις αντιστάσεις. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι το περιοριστικό κέρδος της συνιστώσας κοινού τρόπου καθορίζεται από KOSS OU,που μπορεί να είναι αρκετά μικρό (βλ. Ενότητα 7).

Ένα συγκεκριμένο μειονέκτημα ενός διαφορικού ενισχυτή είναι ότι οι σύνθετες αντιστάσεις εισόδου του διαφορικού σταδίου στις δύο εισόδους διαφέρουν μεταξύ τους.

Επιπλέον, για να διασφαλιστεί η ακριβής μετατροπή, είναι απαραίτητο να περιοριστεί η εσωτερική αντίσταση της πηγής σήματος ή, το ίδιο, να αυξηθεί η αντίσταση όλων των αντιστάσεων στο διαφορικό κύκλωμα.

Επομένως, σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πιο περίπλοκα σχήματα DU. Μια ριζική λύση σε αυτά τα προβλήματα είναι να συμπεριληφθούν οι επαναλήπτες OUσε κάθε είσοδο, αλλά είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε ένα καλό κύκλωμα ενισχυτή οργάνων.

2.5. Διαφοροποιητής και ολοκληρωτής με βάση το op-amp

Χρησιμοποιούμε πυκνωτή στο κύκλωμα εισόδου του ενισχυτή αναστροφής (Εικόνα 8.8α).

Εικόνα 8.8. Διαφοροποιητής και ολοκληρωτής με βάση OU

Είναι γνωστό ότι το ρεύμα που διέρχεται από μια χωρητικότητα είναι ίσο με το γινόμενο της χωρητικότητας και το παράγωγο της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των πλακών πυκνωτή. Λαμβάνοντας υπόψη το (8.3), γράφουμε

(8.17)

Οπου Εγώ Με – ρεύμα στο κύκλωμα εισόδου που διέρχεται από τον πυκνωτή ΜΕ .

Με βάση τις (8.4) και (8.7), έχουμε

Ή , (8.18)

εκείνοι. η τάση εξόδου είναι το «ανεστραμμένο» διαφορικό της εισόδου, με συντελεστή αναλογικότητας ίσο με ( R ΜΕ ).

Ας ανταλλάξουμε τον πυκνωτή και την αντίσταση (Εικόνα 8.8β). Στη συνέχεια, εκτελώντας ενέργειες παρόμοιες με τις προηγούμενες, παίρνουμε:

,

Ενσωμάτωση της αριστερής και της δεξιάς πλευράς αυτής της έκφρασης με την πάροδο του χρόνου εντός του εύρους από 0 πριν t , θα βρούμε

, (8.19)

Οπου U έξω 0 – τάση στην έξοδο του κυκλώματος στο t = 0.

Έτσι, η τάση εξόδου είναι ανάλογη με το ολοκλήρωμα της τάσης εισόδου.

Επειδή U έξω 0 είναι επίσης η τάση στην οποία φορτίζεται ο πυκνωτής την αρχική χρονική στιγμή, αυτό δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες στην πρακτική εφαρμογή των κυκλωμάτων ολοκληρωτή - ο πυκνωτής επαναφορτίζεται από ένα σταθερό ρεύμα εισόδου OU, που τελικά οδηγεί σε κορεσμό. Για να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι ελέγχου:

περιοδική εκφόρτιση της χωρητικότητας ως αποτέλεσμα του κλεισίματος του διακόπτη ΠΡΟΣ ΤΗΝ , που στέκεται παράλληλα με τον πυκνωτή.

εξασφαλίζοντας συνθήκες υπό τις οποίες το ρεύμα εισόδου OUθα ήταν σημαντικά μικρότερα από τα ρεύματα που προκαλούνται από το σήμα.

2.5. Τα πιο απλά φίλτρα που βασίζονται σε op-amp

Ας σχηματίσουμε το κύκλωμα εισόδου του αναστροφικού ενισχυτή από έναν πυκνωτή και μια αντίσταση συνδεδεμένες σε σειρά (Εικόνα 8.9α).

Εικόνα 8.9. Τα πιο απλά φίλτρα που βασίζονται OU

Αν επαναλάβουμε όλους τους μαθηματικούς μετασχηματισμούς που έγιναν για τον αντιστρεπτικό ενισχυτή, παίρνουμε

Επειδή η αντίδραση χωρητικότητας εξαρτάται από τη συχνότητα του σήματος φά

, (8.21)

τότε το μέγεθος του κέρδους θα μειώνεται όσο μειώνεται η συχνότητα. Στο φά = 0 ΠΡΟΣ ΤΗΝ μουστάκι = 0. Καθώς η συχνότητα αυξάνεται, θα προσεγγίζει ασυμπτωτικά την τιμή που αντιστοιχεί στην έκφραση (8.8). Έτσι, λαμβάνεται μια συσκευή απόκριση συχνότηταςπου αντιστοιχεί σε φίλτρο υψηλής διέλευσης ( HPF, Εικόνα 8.10,α) πρώτης τάξης.

Εικόνα 8.10. Χαρακτηριστικά λογαριθμικού πλάτους-συχνότητας ενεργών φίλτρων με βάση OU: ΕΝΑ - HPF, β - LPF, V - PF.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι ένα πραγματικό φίλτρο θα έχει rolloff απόκριση συχνότηταςσε υψηλές συχνότητες, γεγονός που οφείλεται στις ιδιότητες υψηλής συχνότητας του χρησιμοποιούμενου ΕΠ(βλέπε έκφραση (8.10)). Επομένως, προκειμένου η εν λόγω δομή να εκτελεί αποτελεσματικά τις λειτουργίες HPFείναι απαραίτητο η ανώτερη συχνότητα του επεξεργασμένου σήματος φά μέσα με ήταν σημαντικά λιγότερο φά στο OU .

Η χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής του εξεταζόμενου HPFκατά 3 dB επίπεδο roll-off

Λειτουργούμε τον πυκνωτή παράλληλα με την αντίσταση στο κύκλωμα ανάδρασης του ενισχυτή αναστροφής (Εικόνα 8.9β). Χρησιμοποιώντας προσεγγίσεις παρόμοιες με τις προηγούμενες, λαμβάνουμε

Οπου . – αντίσταση ισοδύναμη με παράλληλη σύνδεση πυκνωτή και αντίστασης.

Καθώς η συχνότητα αυξάνεται, η αντίσταση της αντίστασης θα περιορίζεται όλο και περισσότερο από τη μειούμενη αντίδραση της χωρητικότητας. Αυτό θα οδηγήσει σε μείωση του συντελεστή αντίστασης του κυκλώματος OS, και ως συνέπεια σε μείωση του συντελεστή απολαβής. Καθώς η συχνότητα μειώνεται, το κέρδος θα προσεγγίσει ασυμπτωτικά την τιμή ΠΡΟΣ ΤΗΝ = R OS / R 1 . Επομένως, το κύκλωμα στο Σχήμα 8.9β αντιστοιχεί σε ένα χαμηλοπερατό φίλτρο ( LPF) πρώτη σειρά.

Ανώτερη συχνότητα αποκοπής του αναλυθέντος LPFκατά 3 dB επίπεδο roll-off

Η πραγματική ανώτερη συχνότητα αποκοπής δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ανώτερη συχνότητα αποκοπής φά στο OU , το οποίο οφείλεται στις ιδιότητες υψηλής συχνότητας του χρησιμοποιούμενου ΕΠ. Να γιατί

Εάν συνδυάσετε αυτά τα δύο κυκλώματα, θα έχετε ένα φίλτρο ζώνης ( PF), η κάτω και η ανώτερη συχνότητα αποκοπής θα καθοριστούν από τα γινόμενα της χωρητικότητας και της αντίστασης των στοιχείων στα αντίστοιχα κυκλώματα (εκφράσεις παρόμοιες με τις (8.22) και (8.24)). Φυσικά, οι υπολογισμοί πρέπει να σέβονται την προφανή σχέση

φά στο OU  φά V  φά n .

3. Μη γραμμικά κυκλώματα

3.1. Εισαγωγικές Σημειώσεις

Με βάση OUΜπορούν εύκολα να κατασκευαστούν ενισχυτές με διαφορετικά χαρακτηριστικά μη γραμμικού πλάτους. Τυπικά, τέτοιοι ενισχυτές έχουν σχεδιαστεί για να διορθώνουν τη μη γραμμικότητα των χαρακτηριστικών διαφόρων αισθητήρων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ελέγχου, παρακολούθησης και μέτρησης. Για παράδειγμα, εάν το χαρακτηριστικό μεταφοράς ενός αισθητήρα έχει τη μορφή καμπύλης 1 στο Σχήμα 8.11, τότε στην περίπτωση ενός ιδανικού ενισχυτή, το σήμα εξόδου θα αλλάξει σύμφωνα με τον ίδιο νόμο, ο οποίος είναι συχνά απαράδεκτος. Επομένως, συνιστάται να εισάγετε στον ενισχυτή έναν σύνδεσμο που έχει χαρακτηριστικό πλάτος (μεταφοράς) αντίστροφο από το χαρακτηριστικό του χρησιμοποιούμενου αισθητήρα (καμπύλη 2 , σχέδιο). Είναι σαφές ότι σε αυτή την περίπτωση το σήμα εξόδου θα έχει γραμμική εξάρτηση από το μετρούμενο χαρακτηριστικό εισόδου (ευθεία γραμμή 3).

Εικόνα 8.11. Χαρακτηριστικά μεταφοράς του αισθητήρα (α) και του ενισχυτή διόρθωσης (β)

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να λυθεί το αντίστροφο πρόβλημα - να ληφθεί ένα χαρακτηριστικό μεταφοράς που αλλάζει σύμφωνα με κάποιο δεδομένο νόμο.

Αυτά τα προβλήματα μπορούν να λυθούν χρησιμοποιώντας μη γραμμικά σχήματα που βασίζονται σε OU.

3.2. Λογαριθμικός ενισχυτής

Λογαριθμικός ενισχυτήςέχει ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό πλάτους (Εικόνα 8.12), που αντιστοιχεί στη λογαριθμική εξάρτηση της τάσης εξόδου από την είσοδο U έξω = κούτσουρο (U εισαγωγή ) . Ένας τέτοιος ενισχυτής χρησιμοποιείται μερικές φορές σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να μειωθεί το δυναμικό εύρος των ενισχυμένων σημάτων, καθώς ενισχύει σήματα μικρού πλάτους με μεγαλύτερο κέρδος από τα σήματα μεγάλου πλάτους.

Εικόνα 8.11. Απόκριση πλάτους λογαριθμικού ενισχυτή

Ο λογαριθμικός ενισχυτής βασίζεται συνήθως σε έναν αναστροφικό ενισχυτή που βασίζεται σε OU,στο οποίο ένα μη γραμμικό στοιχείο με χαρακτηριστικό λογαριθμικό ρεύμα-τάση - μια δίοδος (Εικόνα 8.12a) χρησιμοποιείται ως στοιχείο ανάδρασης.

Εικόνα 8.12. Λογαριθμικοί (α) και αντιλογαριθμικοί (β) ενισχυτές με βάση OU

Υπενθυμίζουμε ότι η εξάρτηση του ρεύματος της διόδου Εγώ ρε από την πτώση τάσης σε αυτό U ρε περιγράφεται από την έκφραση

,

Οπου Εγώ 0 – θερμικό ρεύμα της διόδου.  Τ – δυναμικό θερμοκρασίας (περίπου ίσο με 0,025 V).

Με βάση τις (8.3) και (8.4) έχουμε

Εγώ ρε = Εγώ εισαγωγή = U εισαγωγή / R Και U έξω = – U ρε ,

Οπου . (8.26)

3.3. Ενισχυτής Anti-log

Ένας αντιλογαριθμικός (εκθετικός) ενισχυτής έχει ένα χαρακτηριστικό αντίστροφης λογαριθμικής μεταφοράς. Για να αποκτήσετε τέτοια κυκλώματα, αρκεί να αλλάξετε τη δίοδο και την αντίσταση στο δεδομένο κύκλωμα λογαριθμικού ενισχυτή (Εικόνα 8.12β). Η εξάρτηση της τάσης εξόδου από την τάση εισόδου είναι παρόμοια με την προηγούμενη. Από τις (8.3) και (8.4) έχουμε:

Εγώ εισαγωγή = Εγώ ρε = Εγώ OS ; U ρε = U εισαγωγή ; U έξω = – Εγώ OS * R = – Εγώ ρε * R ,

Οπου - U ρε . (8.27)

3.4. Λειτουργικοί ενισχυτές

Ένας λειτουργικός ενισχυτής είναι ένα γενικό κύκλωμα με το οποίο μπορείτε να εφαρμόσετε οποιαδήποτε εξάρτηση της τάσης εξόδου από την είσοδο. Η ιδέα ενός λειτουργικού ενισχυτή είναι να αναπαραστήσει την επιθυμητή μη γραμμική εξάρτηση των τάσεων εξόδου και εισόδου με τη μορφή τμηματικής γραμμικής προσέγγισης και να κατασκευάσει ένα κύκλωμα ενισχυτή του οποίου το κέρδος εξαρτάται από την τάση εισόδου ή εξόδου. Το σχήμα 8.13 δείχνει το απαιτούμενο μη γραμμικό χαρακτηριστικό και την προσέγγισή του με ευθύγραμμα τμήματα.

Εικόνα 8.13. Τμηματική γραμμική προσέγγιση της μη γραμμικής απόκρισης πλάτους ενός ενισχυτή

Το σχήμα δείχνει ότι στην περιοχή από 0 πριν U είσοδος 1 ο ενισχυτής πρέπει να έχει κέρδος ΠΡΟΣ ΤΗΝ 1 στην επόμενη ενότητα, από U είσοδος 1 πριν U vx2 - κέρδος ΠΡΟΣ ΤΗΝ 2 και τα λοιπά. Τα μεγέθη αυτών των κερδών ΠΡΟΣ ΤΗΝ 1 , ΠΡΟΣ ΤΗΝ 2 και τα λοιπά. προσδιορίζονται εύκολα από τον απαιτούμενο τύπο προσεγγιστικού χαρακτηριστικού:

. (8.28)

Η βάση για έναν λειτουργικό ενισχυτή είναι συνήθως ένα κύκλωμα αναστροφής ενισχυτή που βασίζεται σε OU(Εικόνα 8.14).

Εικόνα 8.14. Ενισχυτής λειτουργίας

Στην πρώτη ενότητα, εντός 0 πριν U είσοδος 1 , το κέρδος ενός τέτοιου ενισχυτή (αγνοώντας το πρόσημο) καθορίζεται από την αναλογία της αντίστασης R 1 Και R OS :

Εάν, όταν η τάση εισόδου αυξάνεται παραπάνω U είσοδος 1 , κέρδος ΠΡΟΣ ΤΗΝ 2 θα πρέπει να αυξηθεί (όπως φαίνεται στο σχήμα 8.13), τότε είναι απαραίτητο να μειωθεί η αντίσταση της αντίστασης R 1 ώστε το κέρδος να γίνει ίσο ΠΡΟΣ ΤΗΝ 2 (αν το κέρδος ΠΡΟΣ ΤΗΝ 2 μειώνεται, είναι απαραίτητο να αλλάξετε την αντίσταση της αντίστασης R OS , σε αυτήν την περίπτωση, οι επακόλουθες αλλαγές στο κύκλωμα και οι εκφράσεις για τον υπολογισμό των παραμέτρων παράγονται εύκολα με παρόμοιο τρόπο). Η νέα τιμή αντίστασης της αντίστασης εισόδου του αναστροφικού ενισχυτή καθορίζεται από τον τύπο

Για να μειώσετε την αντίσταση της αντίστασης R 1 είναι απαραίτητο να συνδέσετε μια πρόσθετη αντίσταση παράλληλα με αυτήν και θα πρέπει να ενεργοποιείται μόνο όταν η τάση εισόδου υπερβαίνει την τιμή U vx2 . Για να γίνει αυτό, μια πρόσθετη αλυσίδα αντιστάσεων περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του ενισχυτή αναστροφής R 2 , R 3 και δίοδος VD . Σύμφωνα με την αρχή της "φανταστικής γείωσης", η άνοδος της διόδου συνδέεται με την είσοδο αναστροφής OU,έχει δυναμικό ίσο με μηδέν. Η δίοδος θα ανοίξει όταν η τάση στην κάθοδο U ΕΝΑ θα μειωθεί κάτω από το δυναμικό ανόδου, δηλ. κάτω από 0. Επομένως, η τάση της πηγής πόλωσης πρέπει να είναι του αντίθετου πρόσημου σε σύγκριση με το πρόσημο της αναλυόμενης τάσης εισόδου.

Μέχρι να ενεργοποιηθεί η δίοδος, η τάση στο σημείο ΕΝΑ μπορεί να προσδιοριστεί από την έκφραση:

Μετά το ξεκλείδωμα, η ισοδύναμη αντίσταση των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα R 1 Και R 2 πρέπει να είναι ίση με την τιμή που υπολογίζεται από το (8.29), από όπου

Έχοντας καθορίσει την αντίσταση R 2 και, έχοντας καθορίσει την τιμή της τάσης πόλωσης (σε αυτή την περίπτωση, συνιστάται να χρησιμοποιήσετε την τάση μιας από τις πηγές ισχύος ως αυτήν την πηγή πόλωσης OU), από (8.30) καθορίστε την αντίσταση της αντίστασης R3 .

Εάν το χαρακτηριστικό προσεγγίζεται με μια άλλη ευθεία γραμμή, τότε ενεργοποιείται και υπολογίζεται παρόμοια μια πρόσθετη αλυσίδα δύο αντιστάσεων και μιας διόδου.

Πηγή σήματος με αντίσταση φορτίου εισόδου.

Τόσο οι ενισχυτές προσωρινής αποθήκευσης τάσης όσο και οι ενισχυτές ρεύματος (συμπεριλαμβανομένων των επαναλήπτων) ενισχύουν την ισχύ. Στην πράξη, κάτω από τη φράση ενισχυτής bufferτις περισσότερες φορές γίνεται κατανοητό με ακρίβεια ενισχυτής τάσης buffer.

Ανάλογα με το απαιτούμενο εύρος ρευμάτων και τάσεων εξόδου, μπορούν να κατασκευαστούν buffer ενισχυτές

• σε διακριτά τρανζίστορ, επαναλήπτες εναλλασσόμενης τάσης - επίσης σε λαμπτήρες
• σε λειτουργικούς ενισχυτές γενικής χρήσης
• σε εξειδικευμένα IC ενισχυτών buffer

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.

Δείτε τι είναι ο "ενισχυτής buffer" σε άλλα λεξικά:

ενισχυτής buffer- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Αγγλο-ρωσικό λεξικό ηλεκτρικής μηχανικής και μηχανικής ισχύος, Μόσχα, 1999] Θέματα ηλεκτρολογικής μηχανικής, βασικές έννοιες EN buffer ... Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

ενισχυτής buffer- buferinis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: αγγλ. Ενισχυτής buffer? απομονωτικός ενισχυτής vok. Bufferverstärker, m rus. buffer ενισχυτής, m pranc. ενισχυτής ταμπόν, m ryšiai: sinonimas – skiriamasis stiprintuvas … Automatikos Terminų žodynas

Ένας ηλεκτρονικός ενισχυτής είναι ένας ενισχυτής ηλεκτρικών σημάτων, τα στοιχεία ενίσχυσης του οποίου χρησιμοποιούν το φαινόμενο της ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε αέρια, κενό και ημιαγωγούς. Ένας ηλεκτρονικός ενισχυτής μπορεί να είναι μια ανεξάρτητη... ... Wikipedia

Το άρθρο περιγράφει ορισμένες τυπικές εφαρμογές ολοκληρωμένων λειτουργικών ενισχυτών (op-amp) σε αναλογικά κυκλώματα. Τα σχήματα χρησιμοποιούν απλοποιημένες ονομασίες κυκλωμάτων, επομένως θα πρέπει να θυμόμαστε ότι οι μη ουσιώδεις λεπτομέρειες (συνδέσεις με ... ... Wikipedia

Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε δίοδος Zener (έννοιες) ... Wikipedia

Γραφικές εικόνες και στοιχεία πολυάριθμων και ποικίλων οργάνων και συσκευών ηλεκτρονικών, αυτοματισμών, ραδιοφώνου και τεχνολογίας υπολογιστών. Ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη βασικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και πιο πολύπλοκων συστημάτων που δημιουργούνται από αυτά είναι ακριβώς... Εγκυκλοπαίδεια Collier