ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ ЛАНЗАР.
СХЕМИ ПІДСИЛЮВАЧІВ напруги
Ну для початку соберемка схемку, наведену на малюнку 1. На вигляд ця схемку схожа на схему з ОЕ, ось тільки емітери двох транзисторів з'єднані разом.
Малюнок 1. двухвходових або дефференціальний підсилювач.
Даний підсилювач має два входи і два виходи, по постійній напрузі ситуація на висновках транзисторів має вигляд малюнка 2.
Як видно з малюнків подібне схрещування не обійшлося без змін режимів роботи по постійному струму. Та й по змінній напрузі картина змінилася теж вельми цікаво. Якщо вхід IN2 соеденить з землею, а сигнал подавати на вхід IN1, то виходить система 3 в 1:
Для виходу OUT1 транзсітор VT1 включений з ОЕ, для резистора R3 VT1 включений за схемою з ОК, тобто на його емітер напруга такої ж амплітуди як і на його базі. А ось транзистор VT2 для виходу OUT2 вже виходить за схемою з ПРО. Таким чином змінні напруги в цій схемі пріобратает вид, наведений на малюнку 3.
Якщо ж сигнали на входах мають однакову амплітуду, то ми отримаємо картинку малюнка 4.
Як видно з малюнка амплітуда змінює свою фазу на протилежну і збільшується дуже незначно.
Ну і нарешті останній варіант - коли амплітуда на одному вході більше ніж на другому. У цьому варіанті амплітуда вже залежить від того на якому з входів сигнал більше і набуває вигляду малюнка 5.
Як видно з малюнка навіть ледь помітна різниця рівнів вхідних сигналів тягне за собою серйозні зміни посилення транзисторів VT1 і VT2. Таким чином стає ясно, що даний підсилювач підсилює різницю між сигналами на його входах, може видавати сигнал як проінвертірованний по фазі, так і повторений, а коф посилення має максимальне значення при відсутності сигналу на одному з входів, мінімальне - при однаковій амплітуді на обох входах . Така побудова транзістороного підсилювача називається диференціальним підсилювачем.
Додається ще КАСКАД
Оскільки при побудові підсилювача високої потужності потрібна велика вихідна напруга, а вхідна напруга має не дуже велику амплітуду - зазвичай в Райн 1 вольта і менше. Отже для збільшення амплітуди вихідного сигналу буде потрібно вже багатокаскадний підсилювач. Візьмемо за основу підсилювач расмотренного вище і додамо до нього ще один каскад по схемі з ОЕ, оскільки нам потрібно підсилювати не тільки амплітуду вихідної напруги, а й мати можливість пропускати через транзистори більший струм для отримання максимальної вихідної потужності.
В результаті ми отримаємо схему наведену на малюнку 6.
Малюнок 6. Додатковий каскад посилення напруги.
Хоч пропонована схема і має подібності з попередньою, проте є дещо які принципові відмінності. Першим є те, що в колекторі VT2 резистор. За великим рахунком він нам і не не потрібен, оскільки VT2 буде використовуватися як емітерний повторювач, тобто транзистор за схемою з ОК. Зсув на VT3 створюється транзистором VT1 таким чином, що на колекторі VT3 половина напруги живлення. Призначення конденсаторів, сподіваюся, пояснювати вже не потрібно.
Ну ось ніби вже отримали схему багато каскадного підсилювача, однак цей підсилювач має один істотний недолік - у нього фіксірованийй коф посилення і його зміна потягне за собою відхід по постійній напрузі і як наслідок - перерахунок всіх номіналів схеми. Це вкрай не зручно, тому пропоную скористатися другим входом диференціального підсилювача і отримати схему, наведену на малюнку 7.
Малюнок 7. Введення негативного зворотного зв'язку в підсилювач напруги
Як видно з малюнка в схему введений дільник на R13 і R14, сигнал з якого заведений на другий вхід диференціального підсилювача. Таким чином ми отримали негативний зворотний зв'язок (ООС). за допомогою якої регулюється загальний коф усліленія підсилювача і створюються деякі передспотворення, необхідні при роботі на реактивне навантаження (індуктивності і ємності). Коф посилення тепер у нас може змінюватися в ДУЖЕ широких межах і дорівнює він Ку = R13 / R14 + 1. З приводу необхідності ООС в підсилювачах ведуться нескінченні дібати, мовляв вона вносить додаткові спотворення. Знову ж яка вона повинна бути - струмового або по напрузі. Вникати в суть цих суперечок у мене немає бажання - хочете - розбирайтеся.
Оскільки змінна напруга має і негативну і положітелную півхвилю, то було б справедливо припустити, що для найбільш якісного відтворення потрібно два джерела живлення - один для позитивної напівхвилі, а другий - для негативної. Іншими словами потрібен Двуполярность джерело, у якого щодо спільного проведення є і плюсове напруга і мінусове. Однак при такому положенні бажано мати мати і два підсилювача, один з яких услівал б позитивну півхвилю сигналу, а другий - негативну. Щож, давайтека так і зробимо - візьмемо за базу малюнок 7 і додамо до нього точно такий же підсилювач, але тільки для негативної напівхвилі. В результаті такої селекції вийшла схемку, наведена на малюнку 8.
Малюнок 8. Побудова симетричного підсилювача напруги
Як видно з малюнка дільник зворотного зв'язку в обох підсилювачів загальний (R8 і R10), а так само виходу обіх підсилювачів об'єднуються для отримання на загальному виході вже сумарного сигналу. Однак не дивлячись на те, що наведена схема повністю працездатна вона якось не дуже красиво виглядає, адже у нас є тепер дві полярності напруги, так чому ж не використовувати цей нюанс і не позбутися від "непотрібних" деталей. Адже завівши резистори R5 і R6 на іншу полярність ми можемо позбутися резисторів задають початкове зміщення на базах транзисторів диференціального підсилювача і як зсув використовувати загальний провід. При такому розкладі відпаде і необхідність в прохідних конденсаторах С3 і С4, а так само С2 стане не потрібним - досить буде С1, а бази VT1 і VT2 можна буде з'єднати разом. У підсумку ми отримаємо схему, наведену на малюнку 9.
Малюнок 9. Балансування підсилювача напруги
Ну ось власне і вийшла симетрична схема підсилювача, ось тільки динамік до нього підключати поки не можна - вихідний каскад не витягне ребуемий ток, та й трохи доопрацювати її не завадило б. В першу чергу необхідно як то стабілізувати струм, що протікає через диференційний каскад, оскільки від нього сильно залежать спотворення. Так само було б не погано збільшити навантажувальну здатність даного підсилювача.
Для вирішення першої проблеми краще ввести стабілізатори в емітерний ланцюгах диференціального каскаду, оскільки в цьому варіанті ця стабілізація буде працювати як для схеми з ПРО, отже обеспечится максимальна точність, а на роботу за змінним струмом це ніяк не вплине.
Для вирішення другої проблеми треба ввести каскад по схемі з ОК, тобто посилити вихідний струм, адже амплітуда у нас вже має достатній рівень. Але введення каскаду з ОК вимагає встановити початковий струм, який буде протікати через ці транзистори навіть без сигналу. Це необхідно зробити для ліквідації спотворень типу "сходинка", це коли при переході сигналу через нуль з'являється невеликий горизонтальний ділянку. Тобто транзистори останнього каскаду повинні бути трохи прочинені і через них повинен протікати струм, струм холостого ходу іменований струмом спокою кінцевого каскаду. В результаті доопрацювань отримуємо схему наведену на малюнку 10.
Малюнок 10. умощнение підсилювача напруги еміттерними повторителями
Тут на стабілітрони VD1 і VD2 організовані джерела опорного напруги для диференціального каскаду, а на транзисторі VT7 організований регулятор струму спокою. Крім цього цей транзистор виконує роль температурного стабілізатора цього струму, адже ні для кого не секрет, що при підвищенні температури активний опір напівпровідника зменшується, отже збільшується протікає через нього струм. Зміна струму спокою не бажано, тому і був введений вузол термостабілізації. виконаний на транзисторі VT7.
Крім цього введені кілька конденсаторів малої ємності. С6 призначений для зниження імпульсних перешкод на вході підсилювача, С8, С9 і С11 призначені для завалу амплітуди-частотної характеристики (АЧХ, це залежність амплітуди вихідного сигналу від частоти) на частотах вище 30 кГц і додачу підсилювача більшої стійкості, оскільки підсилювач вже має досить великий коф посилення і зрозуміло підвищується склоность в порушення (виникнення мимовільної генерації на частотах вище звукового діапазону, як правило подібні порушила випалюють транзистори кінцевого каскаду). Цю схему вже можна використовувати як підсилювач для навушників або ж як попередній підсилювач.
Не дивлячись на те, що вихідна потужність у нас вже досить підвищилася її все одно не достатньо для підключення динаміків, що мають опір 4. 8 Ом. Тому введемо ще один каскад по схемі з ОК, що складаються з двох, включених паралельно транзисторів і отримаємо схему, наведену на малюнку 11.
Малюнок 11. Прініпіальная схема підсилювача потужності Ланзар.
По суті це вже фінальна схема підсилювача, єдино, що залишається додати, так пояснити призначення ланцюжка C12-R26. Це ланцюжок надає додаткову стійкість підсилювача до возбужденіеям по ВЧ і хоча більшість підсилювачів, зібраних за цією схемою схильність в порушила не показали ланцюжок цю краще всетаки залишити.
Що стосується класу, в якому працює цей підсилювач, то багато хто схильний думати що це А-В. Однак я дотримуюся думки Залізного Шихман, яке свідчить, що це клас А, точніше псевдо А, оскільки навантажувальним для схеми є резистор R19 і протікає струм через транзистори VT8 і VT9 ток майже не змінюється у всьому діапазоні потужностей, а транзистори VT10. VT13 лише підсилюють струм.
Ну і на останок - струм спокою кінцевого каскаду необхідно виставити підлаштування резистором R15 в межах 70. 90мА.