Існують кілька структурних схем або топологій УМЗЧ, яких дотримуються конструктори. Багато експериментів і досліджень було проведено для визначення найкращої структури звукового підсилювача, і однією з таких топологій, без сумніву, є трехкаскадного схема, розроблена Ліном на фірмі RCA ще в 1956 році.
На наступному малюнку приведена спрощена трехкаскадного схема Ліна. Перевагою такої концепції побудови схеми є поділ елементарних функцій всіх каскадів, що дозволяє цілеспрямовано управляти різними характеристиками підсилювача. З цієї топологи Ліна реалізовано, ймовірно, 90% всіх напівпровідникових УМЗЧ. (Дуглас Селф говорить навіть про 98%).
Перший каскад схема на малюнку є підсилювачем - перетворювачем провідності (т. Е. Перетворює напругу в струм). Він буферизует, підсилює вхідний сигнал і перетворює його в пропорційний ток, прикладений до низького вхідного опору другого каскаду. Перший каскад підсилювачів практично завжди є диференціальним, що забезпечує інвертується-щіі вхід для ООС і відносно високий придушення пульсацій напруги живлення. Перший каскад зазвичай називається вхідним каскадом.
Другий каскад є підсилювачем - перетворювачем опору (т. Е. Перетворює струм в напругу). Він отримує струмовий сигнал від вхідного каскаду і перетворює його в напругу сигналу високого рівня, забезпечуючи частотну корекцію, необхідну для стійкості підсилювача з ООС. По суті, другий каскад забезпечує більшу глибину ООС, і це властивість значно підвищує лінійність посилення (термінологія ООС буде обговорюватися нижче). Другий каскад зазвичай називається каскадом посилення напруги (КУН).
Третій каскад підсилювача рис, або вихідний каскад (ВК), є підсилювачем струму.
Він приймає високовольтний сигнал від КУН і забезпечує коефіцієнт посилення близько одиниці при великому вихідному струмі в навантаженні. Третій каскад зазвичай є двотактним підсилювачем із загальним колектором, існують і інші варіанти реалізації.
Основним недоліком схеми Ліна, в тому канонічному вигляді, як вона описана вище, є недостатній коефіцієнт посилення без ООС (так званого разомкнутого посилення) при не дуже високих значеннях швидкості наростання вихідного сигналу і смуги пропускання. Тому було безліч спроб її удосконалення, про які буде розказано пізніше, по ходу обговорення конкретних схем. За топології Ліна і її варіацій реалізована значна частина інтегральних операційних підсилювачів (ІОУ) широкого застосування, що свідчить про її універсальності. Але операційні підсилювачі є приладами, призначеними для вирішення найрізноманітніших завдань (тому вони і називаються операційними), а УМЗЧ повинен вирішувати тільки одну: високоякісного лінійного посилення з фіксованим коефіцієнтом передачі при мінімумі будь-яких спотворень. Дослідження Д. Є. Полоннікова показали, що для вирішення даного завдання топологія Ліна неоптимальна.
Другу (по широті поширення) різновид УМЗЧ представляють пристрої на основі буферизованного інтегрального операційного підсилювача (ІОУ), який покликаний заповнити недолік разомкнутого посилення. На наступному малюнку наведено типова структурна схема такого УМЗЧ.
У цих пристроях ІОУ поєднує функції вхідного каскаду і КУН. Певну проблему при реалізації УМЗЧ такого типу являє недостатній, для досягнення прийнятної вихідної потужності, розмах вихідного сигналу стандартного ІОУ,-зазвичай не більше ± 14 В при стандартній напрузі живлення ± 15 В, що, з урахуванням втрат у вихідному каскаді, відповідає приблизно 20 Вт с.к.з. при навантаженні 4 Ом (для багатьох лампових підсилювачів вартістю в тисячі доларів США недоступна і така потужність). На високих частотах, при коефіцієнті передачі УМЗЧ більше 10 В / В (20 дБ), підсилювальних і динамічних властивостей більшості ІОУ для компенсації нелінійності вихідного каскаду при реальних навантаженнях вже не вистачає. Тому доводиться додавати ще один КУН, як показано на рис. 3.3 і рис. 3.4, або використовувати вихідний каскад з посиленням по напрузі, як показано на рис. 3.5, що, в будь-якому випадку, породжує проблеми зі стійкістю УМЗЧ, які будуть порушені пізніше.
Схема, зображена на рис. 3.4, вимагає деяких пояснень. Значення напруг ± і, «фіксують» бази відповідних комплементарних транзисторів, приблизно рівні номінальним годує напруженням ІОУ. Тому напруги живлення ± 1) всього УМЗЧ, а, отже, і вихідна потужність, можуть бути істотно вище.
Опір навантаження власне ІОУ вибирається досить малим (але не викликає спрацьовування вбудованих обмежувачів струму), щоб забезпечити режим роботи вихідного каскаду, близький до мінімальної навантаженні, інакше передавальна провідність ІОУ, наведена до ланцюгів його харчування, буде невелика. Подібні схеми узгодження ІОУ і КУН по ланцюгах харчування ІОУ у свій час широко публікувалися. Однак, крім підвищення статичних параметрів (зменшення напруги зсуву, шуму і перешкод), вони не забезпечують скільки-небудь помітних переваг в порівнянні з типовою топологією Ліна.
Основною проблемою підсилювачів потужності на основі ІОУ з додатковим КУН є, як не парадоксально, надлишок разомкнутого посилення по напрузі при недостатній смузі пропускання і великому фазовому зсуві, що змушує ускладнювати частотну і фазову корекцію, а також використовувати місцеві ООС для зниження посилення і розширення смуги пропускання .
В результаті удосконалення схем УМЗЧ за рахунок застосування ІОУ часто перетворюється на банальне ускладнення, без будь-якого приросту якісних показників.
На рис. 3.6 приведена структурна схема підсилювача з паралельним високочастотним каналом посилення, реалізована на основі ідеї, запропонованої Бакерфілдом (ВіскегїіеІсі P.S.) в 1952 році.
У своїх монографіях Д. Є. Полонніков показав, що саме така топологія є оптимальною для зниження всіх видів спотворень (в широкій смузі частот) в лінійних (масштабних) підсилювачах з фіксованим коефіцієнтом передачі.
Як низькочастотного (НЧ) каналу зазвичай використовується ІОУ, як високочастотного (ВЧ) - істоковий повторювач напруги. В реальній схемі вихідні сигнали обох каналів надходять, природно, на обидва плеча КУН. Коефіцієнт передачі підсилювача дорівнює відношенню опорів резисторів Р> 21На Підсилювач інвертує сигнал, але, гадаю, це не можна вважати недоліком, оскільки завжди можна помітити відповідним чином вихідні затискачі підсилювача потужності.
Завдяки розподілу фунций каналів посилення, в цій структурі можна отримати дуже велику розімкнуте посилення в звуковому діапазоні частот без зниження стійкості при будь-яких розумних значеннях швидкості наростання вихідної напруги і смуги пропускання, а отже - зникаюче малі спотворення всіх видів.
Також хочу Вам порекомендувати магазин музичних інструментів showmarket.com.ua. В якому дуже великий вибір музичних інструментів. Якщо ви не наважуєтеся зробити свою акустику то можете вибрати відповідний для вас акустичну систему. Також якщо Вам потрібен музичний інструмент то на showmarket.com.ua можна вибрати і купити той який Вам потрібен.