Pingejärgija on lihtsaim võimalik negatiivse tagasiside võimendi (NFA). Väljundpinge on täpselt võrdne sisendpingega. Kui need ei erine, siis võite küsida – milleks see vajalik on, kui see midagi ei muuda?
Asi on selles, et me räägime pingest, mitte voolust. Seega ei tarbi pingejälgija signaaliallikast peaaegu üldse voolu ja võimaldab saada selle väljundist üsna kõrge voolu.
Sageli peame tegelema aktiivsete raadiokomponentidega, millel on väga madal väljundvool. Sellise komponendi näide on või. Madala takistusega elementide ühendamine nendega vähendab nende allikate tekitatud väljundsignaali pinget.
Sellises olukorras on mõttekas kasutada pingejälgijat. Sellel on kõrge sisendtakistus, mistõttu see ei vähenda ega moonuta sisendsignaali, samuti on sellel madal väljundtakistus, mis võimaldab ühendada energiat nõudvaid komponente, näiteks LED-i.
Et mõista, kuidas pingejälgija töötab, peame teadma kolme põhireeglit, mis reguleerivad operatsioonivõimendi tööd:
Reegel nr 1 - operatiivvõimendi mõjutab oma väljundit sisendis läbi OOS (negatiivne tagasiside), mille tulemusena võrdsustub pinge mõlemas sisendis, nii inverteerivas (-) kui ka mitteinverteerivas (+).
Reegel nr 2 – võimendi sisendid ei tarbi voolu
Reegel nr 3 – pinged sisendites ja väljundites peavad jääma operatsioonivõimendi positiivse ja negatiivse toitepinge vahele.
Oletame, et sisendpingeks on saanud 3V ja meil on hetkel väljundis 1V. Mis juhtub? Võimendi teeb kindlaks, et inverteeriva sisendi (-) ja mitteinverteeriva sisendi (+) vahel on 2 V erinevus.
Seetõttu vastavalt reeglile nr 1 väljundpinge tõuseb seni, kuni pinged sisendites on võrdsed. Olukorda lihtsustab veelgi asjaolu, et väljund on ühendatud otse inverteeriva sisendiga (-) ja see viib paratamatult selleni, et nende kahe klemmi pinge muutub samaks.
Sageli võib pingejälgija ahelas leida tagasisideahelast täiendava takisti. Seda on vaja seal, kus on vaja suuremat täpsust. Reeglid nr 1 ja 2 viitavad ideaalsele op-võimendile, mida tegelikkuses ei eksisteeri.
Pinged sisenditel ei pruugi olla täpselt samad, nende kaudu liigub väike vool, mistõttu väljundpinge võib sisendpingest mitme millivoldi võrra erineda. Takisti R on mõeldud nende puuduste mõju vähendamiseks. Selle takistus peab olema võrdne signaaliallika takistusega.
Artikkel võimendi loomisest, mille skeemis ja disainis on kasutatud ebatraditsioonilisi tehnilisi lahendusi. Projekt on mittetulunduslik.
Huvi helitehnika ja muusika kuulamise vastu tekkis mul juba väga ammu, 80ndate lõpust ja olin pikka aega kindlalt veendunud, et suvaline PA sildiga Sony, Technics, Revox jne. palju paremad kui kodumaised võimendid ja isegi paremad kui kodus valmistatud võimendid, kuna lääne kaubamärkidel on tehnoloogia, kõrgeima kvaliteediga osad ja kogemused.
Kõik muutus pärast AM artiklit. Likhnitski ajakirjas Audiomagazin nr 4(9) 1996, kus räägiti võimendi Brig-001 väljatöötamisest ja kasutuselevõtust 70ndatel, mille autor ta on. Juhuslikult sattus pärast lühikest aega minu kätte esimestest numbritest pärit vigane Brig-001. Kasutades ainult originaalseid kodumaiseid osi 70-80ndatest, viisin selle PA algseisundisse, et selle helivõimet saaks võimalikult usaldusväärselt hinnata.
Brig-001 võimendi ühendamine Technics SU-A700 koduse helisüsteemi asemel šokeeris mind - Brig kõlas palju paremini, kuigi parameetrid olid tagasihoidlikumad ja 20 aastat vanem. Just sel hetkel tekkiski mõte teha võimendi oma kätega, mis on võimeline asendama tavalist helisüsteemis, mis tehti 1998. aastal, peamiselt sõjalise vastuvõtu kodumaisel elemendibaasil. Uus seade ei jätnud võimalust võrrelda kuulsamate võimenditega, nagu NAD ja Roteli keskklassi mudelid, ning oli isegi nende vanemate vendadega võrreldes üsna veenev. Projekti arendati edasi 2000. aastal kaheplokise PA kujul sama skeemi järgi, kuid uue konstruktsiooni ja toiteallika suurenenud energiamahukusega. Seda on juba võrreldud transistor- ja lampvõimenditega hinnakategoorias kuni mitu tuhat USA dollarit ning paljudel juhtudel ületas see neid helikvaliteeti. Siis sain aru veel ühest asjast – võimendi disain otsustab peaaegu kõik.
Analüüsides kuulamisseansside tulemusi, eriti nende võimendite osalusel, mis kõlasid paremini kui minu kaheplokkne PA, jõudsin järeldusele, et enamasti osutusid paremaks kas head torude konstruktsioonid või transistorid ilma üldise OOS-ita. . Nende hulgas olid ka sügava OOOS-iga PA-d, mille spetsifikatsioonides oli sageli väga kõrge väljundpinge pöördekiirus - 200 V/µs ja rohkem. Reeglina olid need seadmed kallid ja nende vooluringid polnud avalikult kättesaadavad. Minu terminalil oli ka üsna sügav OOOS, kuid jõudlus oli nendega võrreldes madal - umbes 50 V/µs, võrreldava väljundpingega. Tal jäi kohati puudu oskusest täielikult edasi anda muusikariistade tämbrite ja esinejate hääle loomulikkust, aga ka muusikute emotsioone. Mõnel kompositsioonil oli muusika esitlus lihtsustatud, osa tämbririkkusest peideti omamoodi õhukese halli loori taha. Seda nimetatakse ilmselt "transistori heliks", mis on omane tagasisidega PA-le.
OOOS-iga PA-s „transistori” heli põhjuseid on korduvalt arutatud foorumites, vooluringi disaini käsitlevates raamatutes ja selle teemaga seotud ajakirjade väljaannetes. Üks teadaolev versioon, millest kinni pean, on see, et siinuslaine signaalil ja aktiivkoormusel mõõdetud üldise tagasiside ahelaga hõlmatud võimendite madal väljundtakistus ei jää kõlaritest muusikat mängides üldse selliseks, mis võimaldab dünaamiliste peade tagasi-EMF-signaalidel tungida võimendi väljundist läbi tagasisideahelate selle sisendisse. OOOS neid signaale ei lahuta, kuna need erinevad juba kuju poolest ja neil on algsete signaalide suhtes faasinihe, nii et need võimendatakse ohutult ja sisenevad uuesti kõlarisüsteemidesse, põhjustades heliteel täiendavaid moonutusi ja kõrvalisi helisid. Selle mõju vastu võitlemise meetodeid arutatakse perioodiliselt. Näited on järgmised.
1. “Vale” OOOS-kanal, kui selle signaal võetakse ühest viimase etapi paralleelselt ühendatud elemendist, mis ei ole ühendatud kõlaritega, vaid laetakse teatud väärtusega takistile.
2. PA väljundtakistuse vähendamine isegi enne OOOS-i jõudmist.
3. Kiiruse suurendamine OOOS-ahela sees "kosmiliste" kiirusteni.
Loomulikult on kõige tõhusam viis OOOS-i artefaktidega tegelemiseks jätta see PA vooluringi disainist välja, kuid minu katseid ehitada midagi väärt ilma OOOS-ita transistoridele ei krooninud edu. Pidasin enda jaoks enam otstarbekaks toruhelitehnoloogia vallas nullist alustada. Punkti "1" meetod tekitas palju küsimusi, mistõttu alustasin katseid tagasisideahela sees kiiruse suurendamisega, võttes arvesse punkti "2". Tahaksin kohe juhtida tähelepanu asjaolule, et väljundpinge tõusu kiirus, mis on piisav, et võimendi muusikariistade heli rünnakut õigesti taasesitada, on suhteliselt väike väärtus ja selle ülikõrged väärtused on olulised ainult seoses OOO tegevusega.
Selge on see, et üldise tagasisideahelaga võimendites ei lahenda kõiki probleeme pöördesageduse suurendamisega, kuid põhiidee oli järgmine, kusjuures kõik muud parameetrid on võrdsed: mida suurem on tagasiside tagasisideahela sees, seda kiirem on see. Tagasiside abil kompenseerimata signaalide “sabad” tuhmuvad ja milline peaks olema nende kõrva kaudu märgatavuslävi, võttes arvesse artefaktide kestuse vähenemist jõudluse suurenemisega. Selles suunas liikudes puutusin väga kiiresti kokku probleemiga läheneda PA-s diskreetsete elementide abil vähemalt 100 V/μs baarile - kui ahelas olid võimsatel transistoridel kaskaadid, osutus kõik palju keerulisemaks. Pinge tagasisidega võimendites ei "kombineerunud" kõrge jõudlus mingil viisil stabiilsusega ning TOC-ga PA-s (voolutagasiside) ei olnud integraatorit kasutamata võimalik saavutada konstantse pinge vastuvõetavat taset väljund, kuigi kiirusega oli kõik korras ja probleemid stabiilsusega olid lahendatud. Integraator ei muuda minu arvates heli paremaks, seega tahtsin tõesti ilma selleta hakkama saada.
Olukord oli praktiliselt ummiktee ja mitte esimest korda tekkisid mõtted, et kui luua pingetagasiside võimsusvõimendi, siis kasutades eelvõimendi või telefonivõimendi topoloogiat, on palju lihtsam kõrgeks teha. -kiirus, lairiba, stabiilne ja ilma integraatorita, mis minu arvates peaks helikvaliteeti positiivselt mõjutama. Ei jäänud muud üle, kui välja mõelda, kuidas seda ellu viia. Ligi 10 aastat lahendust polnud, kuid selle aja jooksul tehti kodu-uuringuid, et uurida üldise tagasisideahela sees oleva väljundpinge tõusu kiiruse mõju helikvaliteedile, mille jaoks loodi katsetamist võimaldav prototüüp. erinevate komposiitvõimendite, kasutades op-võimendeid.
Minu "uuringu" tulemused olid järgmised:
1. Komposiitvõimendi kiirus ja ribalaius peaksid suurenema sisendist väljundini.
2. Parandus on ainult ühepooluseline. OOS-ahelates pole kondensaatoreid.
3. Maksimaalse väljundpingega 8,5 V RMS võimendi puhul, mille OOOS sügavus on umbes 60 dB, ilmneb helikvaliteedi märgatav tõus kuskil vahemikus 40-50 V/μs ja seejärel lähemale 200 V/ μs, kui võimendi praktiliselt lakkab olemast "kuuldav" OOOS.
4. Üle 200 V/μs märgatavat paranemist ei täheldatud, kuid näiteks 20 V RMS väljundpingega PA puhul on sama tulemuse saavutamiseks vaja juba 500 V/μs.
5. PA-riba piiravad sisend- ja väljundfiltrid ei kõla kõige paremini, isegi kui lõikesagedus on oluliselt kõrgem kui helivahemiku ülempiir.
Pärast ebaõnnestunud katseid diskreetsetel elementidel põhinevate PA-dega pöördus mu pilk kiirete operatsioonivõimendite ja integreeritud puhvrite poole, millel on suurim väljundvool. Otsingutulemused valmistasid pettumuse - kõik suure väljundvooluga seadmed on lootusetult “aeglased” ning kiiretel seadmetel on madal lubatud toitepinge ja mitte väga kõrge väljundvool.
2008. aastal leiti juhuslikult Internetist BUF634T integreeritud puhvri spetsifikatsiooni täiendus, kus arendajad ise esitlesid kolme sellise paralleelselt ühendatud väljundpuhvriga komposiitvõimendi vooluringi (joonis 1) - see oli siis. et tuli idee kavandada väljundfaasis suure hulga selliste puhvritega PA.
BUF634T on lairiba (kuni 180 MHz), ülikiire (2000 V/µs) paralleelse repiiteri puhver väljundvooluga 250 mA ja puhkevooluga kuni 20 mA. Selle ainus puudus, võib öelda, on madal toitepinge (+\- 15 V nimi ja +\- 18 V – maksimaalne lubatud), mis seab teatud piirangud väljundpinge amplituudile.
Otsustasin lõpuks BUF634T kasuks, olles leppinud madala väljundpingega, kuna jäin kõigi muude puhvri omaduste ja heliomadustega täiesti rahule ning hakkasin projekteerima PA maksimaalse väljundvõimsusega 20 W/4 Ohm.
Joonis 1 Väljundastme elementide arvu valik taandus puhtalt A-klassis töötava PA saamisele 8-oomilisele koormusele ja tagamaks, et väljundastme elementide voolurežiimid on kaugel maksimumist. Vajalikuks koguseks määrati 40+1. Täiendava 41. puhvri jaoks määrati minimaalne puhkevool - ainult 1,5 mA ja see oli mõeldud kasutamiseks nii disaini esmakordseks käivitamiseks juba enne radiaatorite paigaldamist kui ka teostamiseks. mõned kohandused ja katsed mugavamates tingimustes. Hiljem selgus, et see oli väga hea mõte.
Teatavasti ei too integraallülituste paralleelühendamine kaasa üldise mürataseme ja Kg tõusu, vaid sellise mooduli sisendtakistus väheneb ja sisendmahtuvus suureneb. Esimene pole kriitiline: BUF634T sisendtakistus on 8 MOhm ja vastavalt sellele ei ole koguväärtus väiksem kui 195 kOhm, mis on enam kui vastuvõetav. Sisendmahtuvuse puhul pole olukord nii roosiline: 8 pF puhvri kohta annab 328 pF kogu sisendmahtuvusest, mis on juba märgatav väärtus ja mõjutab negatiivselt swing op-amp tööd (joonis 1). Viimase etapi draiveri väljundtakistuse globaalseks vähendamiseks võeti selle ette veel üks op-võimendi, mis oli kaetud oma OOS-ahelaga. Nii kasvas vooluring kolmekordseks komposiitvõimendiks, kuid milles said täidetud kõik minu “uurimistöö” tulemuste punktid. Pärast arvukaid katseid määrati komposiitvõimendi koostis: AD843 asus sisend-operatsioonivõimendi asemele ja võimsat kiiret, voolu tagasisidega operatiivvõimendit AD811 kutsuti täitma väljundpuhvrina. juhi etapp. PA vajaliku jõudluse tagamiseks (üle 200 V/μs) valiti AD811 võimendus võrdne kahega, mis ideaalis kahekordistas AD843 saadaoleva 250 V/μs ja võimaldas loota, et sobiva vooluahela ja edukas konstruktsioonis oleks võimalik säilitada kogu PA-ahela väljundi pöördesageduse pinge nõutav väärtus. Tulevikku vaadates märgin, et ootused olid õigustatud - selle parameetri tegelik väärtus koos väljundpuhvritega osutus üle 250 V/µs.
Võimendi üldine skeem on seadistamise ja peenhäälestuse käigus läbi teinud palju muudatusi, seega esitan kohe lõpliku versiooni, mis sisaldab kõiki parandusi ja täiustusi (joonis 2).
Riis. 2 Ülesehitus on lihtne - sisendi valija, helitugevuse regulaator, pingevõimendi, puhvervõimendi magnetofonile salvestamiseks, lõppaste ja kaitserelee, mida juhib optoelektrooniline lülitus kõlarite ühendamise edasilükkamiseks ja kaitseks. neid alalispingest (joon. 3). Kompaktsuse huvides kombineeritakse puhvrid ja kaasasolevad takistid 10 tükiks, kuid osade numeratsioon jäetakse alles. Nagu on näha joonisel fig. 2, UM kaitserelee (K6) kontaktgrupp ei kuulu heliedastusahelasse ja sulgeb väljundi maandusega üleminekuprotsesside või võimalike hädaolukordade ajal.
Riis. 3 BUF634T puhul pole selline kaasamine ohtlik, eriti kuna kõikidel puhvritel on väljundis 10 oomi takisti. Võimendi stabiilsuse kadumise vältimiseks OOOS-takisti (R15) maanduse lühise tõttu sulgub samaaegselt relee K6 tööga ka relee K5, moodustades läbi takisti juhiastme ajutise OOOS-ahela. R14. Kui takistite R14 ja R15 väärtused on võrdsed, ei kostu kaitse töö ajal kõlarites kõrvalisi klõpse, isegi kui need on tundlikumad kui 100 dB.
Väärib märkimist, et esimesel tööaastal töötas võimendi usaldusväärselt nii ilma releeta K5 kui ka ilma ajutise OOS-ahelata koos R14-ga, kuid mind kummitas juba see võimalus, et kaitsetöö ajal tekib iseergastus, nii et need lisaelemendid tutvustati. Muide, võimendi töötab suurepäraselt ilma viimast etappi OOOS-ahelaga katmata. Saate eemaldada takisti R15, relee K5 ja kasutada takistit R14, et sulgeda tagasiside ÜRO-s, mida ma katsena tegin. Heli meeldis mulle vähem – võib-olla on see variant, kus ülikiire tagasiside kasutamisest saame rohkem eeliseid kui miinuseid.
Diagramm näitab ka, et üks neljast sisendist (CD-sisend) lülitab PA alalisvooluvõimendi (DCA) režiimile ja funktsioon "Tape Monitor" on realiseeritud LP-sisendist (vinüülplaadimängija) ilma täiendavate kontaktirühmadeta. vooluahela signaali läbimine. Olen analoogsalvestuse fänn, seega tegin seda just enda jaoks. Kui helisüsteemil pole analooghelisalvestusseadmeid, saab op-amp IC1 ploki kõrvaldada.
Diagramm ei näita toiteploki blokeerivaid kondensaatoreid - mugavuse huvides kuvatakse need toiteallika diagrammil.
Selle võimendi ideoloogia erineb oluliselt klassikalisest ja põhineb voolu eraldamise põhimõttel - lõppastme iga element töötab väikese vooluga, väga mugavas režiimis, kuid piisav arv neid elemente, mis on ühendatud paralleelselt, suudab pakkuda seda 20-vatist võimendit maksimaalse koormusvooluga üle 10 A pidevalt ja kuni 16 A impulsiga. Seega koormatakse väljundastmeid kuulamise ajal keskmiselt mitte rohkem kui 5-7%. Ainus koht võimendis, kus võivad voolata suured voolud, on kaks vasest siiniriba PA-plaadil, mis viivad kõlari klemmideni, kus iga kanali kõigi BUF634T-de väljundid koonduvad kokku.
Sama ideoloogia raames töötati välja ka PA toiteplokk (joon. 4) - selles töötavad kõik toiteelemendid samuti suhteliselt väikeste vooludega, kuid neid on samuti palju ning sellest tulenevalt kogu toiteallika võimsus on 4 korda suurem kui võimendi maksimaalne tarbitav võimsus. Toiteplokk on võimendi üks olulisemaid osi, mida minu vaatenurgast tasub lähemalt kaaluda. Võimendi on ehitatud kasutades "kahe mono" tehnoloogiat ja seetõttu sisaldab see pardal kahte sõltumatut signaaliahelate toiteallikat, täielikult stabiliseeritud, võimsusega 150 W, eraldi stabilisaatorid pingevõimendi jaoks, samuti toiteallikat teenuse osutamiseks. funktsioonid, toiteallikaks eraldi võrgutrafo 20 W. Kõik toitevõrgu trafod on üksteisega faasitud - trafode valmistamisel märgiti primaarmähiste alguse ja lõpu juhid.
Riis. 4 Iga kanali toiteosa on jagatud 4 bipolaarseks liiniks, mis võimaldas vähendada iga stabilisaatori koormusvoolu väärtuseni vaid 200 mA ja suurendada nende pingelangust 10 V-ni. Selles režiimis on isegi lihtne integreeritud stabilisaatorid, nagu LM7815 ja LM7915, on osutunud suurepäraseks heliahelate toiteks. Võimalik oli kasutada ka “täiustatud” LT317 ja LT337 mikroskeeme, kuid saadaval oli palju Texas Instrumentsi originaalseid LM7815C ja LM7915C, mille väljundvõimsus oli 1,5 A, mis määras valiku. Kokku antakse võimendi signaaliahelatele toide kahekümne sellise integreeritud stabilisaatori abil - 4 UN jaoks ja 16 VK jaoks (joonis 4). Iga jõusektsiooni stabilisaatorite paar toidab 10 tk. BUF634T. Üks UN stabilisaatorite paar on koormatud ühe kanali AD843+AD811 kombinatsiooniga. ÜRO stabilisaatorite ees oleval RC-ahelal (näiteks R51, C137) on kaks eesmärki: see kaitseb alaldit sisselülitatud voolu eest, kui PA-toide on sisse lülitatud, ja moodustab väljalülitussagedusega filtri, mille sagedus on allapoole alaldi serva. helivahemik (umbes 18 Hz), mis vähendab märgatavalt alaldatud pinge pulsatsiooni amplituudi ja muude sisendastmete jaoks oluliste häirete taset.
Toiteploki eripäraks on ka see, et suurem osa kõigist filtrikondensaatoritest (160 000 µF 220 000 µF-st) paiknevad pärast stabilisaatoreid, mis võimaldab vajadusel anda koormusele suure voolu. See eeldas aga pehme käivitussüsteemi “Soft Start” kasutuselevõttu, et kaitsta stabilisaatoreid võimendi sisselülitamisel ja aku mahu esmast laadimist. Nagu on näha joonisel fig. 4, Pehme käivitus on rakendatud üsna lihtsalt, ühel transistoril (VT1), mis ühendab viivitusega (umbes 9 s) nõrkvoolurelee K10, mis omakorda sisaldab 4 kõrge voolureleed K11-K14 nelja rühmaga. kontaktid igas, sulgedes 16 voolu piiravat takistit nimiväärtusega 10 oomi (näiteks R20, R21). See tähendab, et kui võimendi on sisse lülitatud, on iga stabilisaatori maksimaalne tippvool rangelt piiratud 1,5 A-ga, mis on selle tavaline töörežiim. Ma ei kasuta 220 V primaarahelas "Soft Start" - voolu piirava takisti katkemise või selle juhtmete jootepunktide kontakti katkemise korral on võimalikud tõsised tagajärjed kogu PA-le.
Teenindusfunktsioonide jaoks vastutab toiteplokk võrgupinge ühendamise eest peatrafodega (relee K8), toiteallikaga Soft Start süsteemi komponentidega ja sisendi valikurelee eest, mille toitepinge, muide, on samuti stabiliseeritud. . Rakendatud on ka +5 V väljund, mis on ühendatud PA tagapaneeli pistikuga - see on minu võimendites juba omamoodi standard mis tahes väliste seadmete samaaegseks sisselülitamiseks. See võimendi võib hästi töötada võimendi-lülitusseadmena (eelvõimendi) näiteks võimsamate monoplokkide jaoks, mis lülituvad sisse, kui neile rakendatakse +5 V juhtpinget.
Esmalt ehitati võimendi toiteplokk, kuna arendusprotsessi edasine edenemine eeldas täisväärtusliku toiteallika olemasolu, et esimene käivitamine, katsetused ja seadistamine saaks toimuda reaalsetele töötingimustele lähedases režiimis. Pärast kõigi toiteahelate edukat käivitamist pandi PA-plaadile kokku sisendi valija, sisselülitamise viivitus ja kõlarite kaitseplokk, samuti komposiitvõimendi, mille väljundis on viimase etapina üks BUF634T (BUF41). Nagu eespool mainitud, on sellel 41. puhvril madal puhkevool ja see ei vaja paigaldamist radiaatorile, kuid kõrvaklapid said nüüd hõlpsasti ühendada võimendi väljundiga, mis tegi võimalikuks kuulmisjuhtimise koos mõõtmistega. Pärast skeemi silumise lõpetamist ühe väljundpuhvriga igas kanalis, jäi üle vaid ülejäänud 80 tükki jootma. ja vaata, mis sellest tuleb. Mul ei olnud positiivse tulemuse garantiisid ega saanudki olla - puudus teave teiste arendajate poolt edukalt ellu viidud sarnaste projektide kohta. Minu teada ei ole ei Venemaal ega ka praegu sarnase jõudlusega paralleelsetel op-võimenditel põhinevaid disainilahendusi.
Tulemus oli ikka positiivne. Kuna võimendi oli kokku pandud jäigale alumiiniumvarrastest šassiile, kus olid fikseeritud kõik lülituspistikud (foto 1), siis oli võimalik seda ühendada helisüsteemiga ilma korpuseta. Esimesed prooviesitlused on alanud, aga sellest veidi hiljem – esiteks annan mõned parameetrid:
Foto 1 Väljundvõimsus: 20W/4oomi, 10W/8oomi (A-klass)
Ribalaius: 0 Hz – 5 MHz (CD sisend)
1,25 Hz – 5 MHz (AUX, lint, LP-sisendid)
Väljundpinge pöördekiirus: üle 250 V/µs
Võimendus: 26 dB
Väljundtakistus: 0,004 oomi
Sisendtakistus: 47 kOhm
Sisendtundlikkus: 500 mV
Signaali-müra suhe: 113,4 dB
Energiatarve: 75 W
Toiteallika võimsus: 320 W
Üldmõõtmed, mm: 450x132x390 (v.a jalgade kõrgus)
Kaal: 18 kg
Parameetrite põhjal on vooluringi vaatamatagi ilmne, et võimendil puuduvad sisend- ja väljundfiltrid, samuti välised sageduse korrigeerimise ahelad. Kuid väärib märkimist, et see on stabiilne ja töötab suurepäraselt isegi varjestamata ühenduskaablitega. 2 kHz 5V/div ruutlaine ostsillogramm 8-oomise koormuse juures peaaegu maksimaalse väljundpinge tasemel on selles osas üsna informatiivne (Foto 2).
2. foto Minu seisukohast on see tingitud maandusjuhtmete õigest juhtmestikust, samuti nende suurest ristlõikepindalast: alates 4 ruutmeetrit. kuni 10 ruutmeetrit. (kaasa arvatud trükkplaatide rajad).
Sagedustel 10 kHz, 20 kHz ja 100 kHz on tehtud ostsillogramme, kuid kõrgetel sagedustel testid viidi läbi madala signaalitasemega, nii et sisendis oli kõrge takistusega helitugevuse regulaator, samuti R-C Zobel. vooluahel PA väljundis, mis tol ajal veel olemas oli, juba mõjutas ( ruutlaine 100 kHz 50 mV/div - foto 3).
3. foto Kohe esimesel kuulamisel koduses helisüsteemis sai selgeks, et seade kostab ja on aeg ümbris tellida, et sellega ringreisile minna :) Tööde valmimisest on möödas üle 5 aasta projekt ja esimene kuulamine. Selle aja jooksul viidi läbi kümneid (ligikaudsete hinnangute kohaselt üle 70) võimendi võrdlevaid kuulamiskatseid tuntud tootjate eksklusiivsete toru- ja transistor-PA-dega, samuti kõrgetasemeliste patenteeritud disainidega. Saadud eksperthinnangute põhjal võime öelda, et võimendi ei jää heli loomulikkuse poolest alla enamikule kuulatud push-pull ja ühe otsaga toru- ja transistorvõimenditest, mis on ehitatud ilma negatiivset tagasisidet kasutamata, kuid sageli edestab neid muusikaliselt oluliselt. resolutsioon. Paljud toruheli austajad ja ilma OOS-ita ühetsükliliste PA-de austajad on märganud, et selle konstruktsiooni puhul pole negatiivse tagasiside töö praktiliselt "kuuldav" ja push-pull väljundastmete olemasolu vooluringis "ei anna mingit märki". .
Võimendi oli ühendatud erinevate akustikatega - nende hulka kuulusid tuntud Venemaa tootjate kõlarid: Alexander Klyachin (mudelid: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), sarvikõlarid Aleksander Knjazevilt, raamaturiiuli kõlarid professionaalsed kõlarid firmalt Tulip Acoustics, keskmise ja kõrge hinnakategooria välismaiste kaubamärkide kõlarid: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse ja paljud teised, erineva tundlikkuse ja sisendtakistusega, mitmeribaline keerukate ja lihtsate ristfiltritega, lairiba ilma ristfiltriteta, erineva akustilise disainiga kõlarid. Erilisi eelistusi ei tuvastatud, kuid PA avaldub kõige paremini põrandal seisva akustika puhul, millel on täielik madalsagedusvahemik ja eelistatavalt suurem tundlikkus, kuna väljundvõimsus on madal.
Esialgsel etapil ei korraldatud esinemisi "sportliku" huvi pärast - nende peamine ülesanne oli tuvastada helis esinevad artefaktid, mida saaks proovida parandada. Sellest vaatenurgast olid väga informatiivsed ja kasulikud kuulamisseansid Aleksander Klyachini helisüsteemis, kus oli ainulaadne võimalus hinnata võimendi heli korraga 4 erineval kõlarimudelil ja mulle meeldis üks neist kõlaritest (Y -1) nii palju, et neist said peagi minu koduste helisüsteemide komponendid (foto 4). Loomulikult oli väga meeldiv saada oma tootele kõrget hinnangut ja kommentaare suurte kogemustega audioeksperdilt.
4. foto Kuulsa vene hi-Endi meistri Juri Anatoljevitš Makarovi (foto 5, PA kuulamise ajal) helisüsteem, mis oli ehitatud spetsiaalselt varustatud kuulamisruumi ja oli igas mõttes referents, tegi selle võimendi konstruktsioonis suuri muudatusi: Zobeli ahel eemaldati PA väljundist ja põhisisend tehti eralduskondensaatorist mööda minnes. Selles helisüsteemis kuulete kõike ja veelgi enam, nii et selle panust ja Juri Anatoljevitši nõuandeid võimendi heli peenhäälestamisel on raske üle hinnata. Tema helisüsteemi koosseis: allikas - transport ja DAC eraldi Mark Levinson 30.6 toiteallikaga, PBN Audio Montana WAS kõlarid, kompromissitu ühe otsaga lampvõimendi "Emperor" ja kõik Yu.A. disainitud faasivastased kaablid. Makarova. Montana WAS kõlari madalam piirsagedus 16 Hz (-3 dB) võimaldas hinnata ühenduskondensaatori "panust" ja seejuures üsna kvaliteetset (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), muusikasignaali madala sagedusvahemiku moonutustele ja helisüsteemi kõrgeimale muusikalisele eraldusvõimele - kuulda negatiivse mõju väljundfiltrit R-C Zobeli ahela kujul, mis ei mõjutanud helisüsteemi stabiilsust. võimendi ja eemaldati peagi plaadilt. Väliste madala oomi helitugevuse regulaatori ühendamine vahemikus 100 oomi kuni 600 oomi (standard RG oli seatud maksimaalsesse asendisse) pani mind mõistma tõsiasja, et isegi minu võimendis kasutatud kvaliteetne diskreetne DACT 50 kOhm regulaator oleks tore asendada. madalam väärtus (minuga ühendatud välistest). 600 oomine RG tundus kõige parem), aga selleks oleks tulnud päris palju ümber teha ja otsustati see ja teised kogunenud täiustused ellu viia uus projekt.
5. foto Tõenäoliselt tasub mainida võimendi osalemist 2011. aasta näitusel (foto 6), kui ainsa mitteärilise projektina, mille kohta avaldati materjal ajakirjas Stereo&Video 2012. aasta jaanuaris, kus võimendit nimetati "aasta avastuseks". Demonstratsioon viidi läbi Tulip Acousticsi kõlaritega, mille tundlikkus on 93 dB ja mille takistus on 8 oomi ja kummalisel kombel piisas ka olemasolevast 10 W/8 oomist suures ja kõrge taustamüratasemega saalis. 10 W A-klassi võimendist, mille iga vatti väljundvõimsust tagab piisavalt toiteallika energiamaht, tajutakse minu tähelepanekute kohaselt subjektiivselt valjemini kui suurema väljundvõimsusega võimendi heli, kuid viimased etapid sisalduvad paljal jootel.
Foto 6 Pärast näitust sain sagedamini e-kirjade ja foorumitest isiklikke sõnumeid projekti kordamise soovijatelt, kuid tekkisid teatud raskused - infotuge pakuti kõigile, kuid minu tahvlid olid joonistatud millimeetripaberile, mõlemale. küljed ja ei sobinud faili skannimiseks, kuna paber oli läbipaistev ja tulemuseks oli peaaegu loetamatu joonis. Ilma valmis trükkplaadita muutus disaini kordamine väga keeruliseks ja entusiasm kadus. Nüüd portaali foorumis Vegalab. ru, Tahvlist on saadaval elektrooniline versioon, mille autoriks on venekeelsetes foorumites tuntud PCB-de paigutusspetsialist Vladimir Lepekhin Rjazanist. Tahvel on vabalt saadaval, link sellele on selle võimendi teema esimeses postituses. Teema leidmine on väga lihtne: lihtsalt tippige Yandexi või mõne muu otsinguprogrammi otsinguribale fraas "Prophetmasteri võimendi". Just sellel tahvlil oli üks foorumis osalejatest Vegalab- Sergey Gomelist (Serg138) suutis seda projekti korrata ja saada väga hea tulemuse. Infot PA selle teostuse kohta ja fotosid selle disainist leiab ka vastavast teemast, järgides esimese postituse linke.
Mõned näpunäited:
Elektrolüütkondensaatorite valikul lähtusin enda ESR-i ja lekkevoolu mõõtmistest, mistõttu kasutasin originaalset Jamiconi. Sisestasin spetsiaalselt sõna “originaal”, kuna neid võltsitakse väga sageli ja ilmselt on paljud selle tootja kaubamärgi all juba kohanud madala kvaliteediga tooteid. Kuid tegelikult on need ühed parimad kondensaatorid heliahelate toiteks kasutamiseks.
Helitugevuse regulaatoriks on seatud DACT 50 kOhm. Nüüd valiksin nende madalaima reitingu - 10 kOhm või kasutaksin Nikitini relee regulaatorit, mille pidev sisend- ja väljundtakistus on 600 oomi. RG tüüpi ALPS RK-27 on palju halvem ja seda ei soovitata kasutada.
Kokku on elektrolüüdi šuntidesse paigaldatud üle 90 μF kilekondensaatoreid. Minu tahvlitel on 70ndatest pärit “vintage” Evox, mille sain juhuslikult, kuid polüpropüleenist Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10 ei jää halvemaks.
Soovitan Finderit toitesektsiooni releedele, vahelduvvoolu kaitsele ja pehmele käivitamisele ning sisendivalija jaoks tuleb kasutada ainult releed, mille parameetrites on minimaalne lülitusvool. Selliste releede mudeleid on vähe, kuid need on olemas.
Kodused kiired alaldi dioodid KD213 (10 A) või KD2989 (20 A) on viimase etapi toitel paremad kui enamik imporditud.
Tahaksin märkida, et võimendi skeem on üsna lihtne, kuid selliste kiirete ja lairiba mikroskeemidega töötamiseks on vaja vastavaid oskusi ja mõõteriistu - funktsioonigeneraatorit, ostsilloskoopi ribalaiusega vähemalt 30 MHz. (eelistatavalt 50 MHz).
Kokkuvõtteks tahaksin öelda, et järeldused, mille tegin katsete tulemuste põhjal, samuti selle projektiga töötamise ja selle hilisema täiustamise käigus, ei pretendeeri absoluutsele tõele. Eesmärgi, milleks antud juhul on kvaliteetne heli, saavutamiseks on üsna palju viise ja igaüks neist hõlmab meetmete komplekti, mis ei pruugi individuaalselt positiivset tulemust anda. Seetõttu pole selles valdkonnas lihtsaid retsepte.
Fotod võimendist Taani ettevõtte DACT veebisaidil:
Parimate soovidega, Oleg Šamankov ( Prohvetmeister)
Elektroonikakursusel on palju olulisi teemasid. Täna püüame mõista operatiivvõimendeid.
Alusta uuesti. Operatsioonivõimendi on "asi", mis võimaldab teil töötada analoogsignaalidega igal võimalikul viisil. Kõige lihtsamad ja elementaarsemad on võimendamine, sumbumine, liitmine, lahutamine ja paljud teised (näiteks diferentseerimine või logaritm). Valdav enamus operatsioonivõimendite (edaspidi op-amprid) toimingutest tehakse positiivse ja negatiivse tagasiside abil.
Selles artiklis käsitleme teatud "ideaalset" op-võimendit, kuna Konkreetsele mudelile pole mõtet üle minna. Ideaali all mõeldakse seda, et sisendtakistus kaldub lõpmatuseni (seetõttu kipub sisendvool nullini) ja väljundtakistus, vastupidi, kipub nulli (see tähendab, et koormus ei tohiks mõjutada väljundpinget ). Samuti peaks iga ideaalne op-amp võimendama mis tahes sagedusega signaale. Noh, ja mis kõige tähtsam, kasum tagasiside puudumisel peaks samuti kalduma lõpmatusse.
Tulge asja juurde
Operatsioonivõimendit sümboliseeritakse diagrammidel sageli võrdkülgse kolmnurgaga. Vasakul on sisendid, mis on tähistatud "-" ja "+", paremal on väljund. Pinge saab rakendada igale sisendile, millest üks muudab pinge polaarsust (sellepärast kutsuti seda inverteerimiseks), teine mitte (on loogiline eeldada, et seda nimetatakse mitteinverteerivaks). Op-amp toiteallikas on enamasti bipolaarne. Tavaliselt on positiivsel ja negatiivsel toitepingel sama väärtus (kuid erinev märk!).Kõige lihtsamal juhul saate pingeallikad ühendada otse op-amp sisenditega. Ja siis arvutatakse väljundpinge järgmise valemi järgi:
, kus on pinge mitteinverteerivas sisendis, on pinge inverteerivas sisendis, on väljundpinge ja on avatud ahela võimendus.
Vaatame ideaalset op-võimendit Proteuse vaatenurgast.
Soovitan teil temaga "mängida". Mitteinverteerivale sisendile rakendati pinge 1 V. 3V inverteerimiseks. Me kasutame "ideaalset" op-võimendit. Seega saame: . Aga siin on meil piiraja, sest me ei saa võimendada signaali üle oma toitepinge. Seega saame väljundis ikkagi -15V. Tulemus:
Muudame kasumit (nii et te usute mind). Olgu parameeter Voltage Gain võrdne kahega. Sama probleem on selgelt lahendatud.
Op-võimendite reaalne rakendus inverteerivate ja mitteinverteerivate võimendite näitel
Neid on kaks peamine reeglid:I. Operatsioonivõimendi väljund kipub põhjustama diferentsiaalpinge (vahe inverteeriva ja mitteinverteeriva sisendi pinge vahel) olema null.
II. Operatsioonivõimendi sisendid ei tarbi voolu.
Esimest reeglit rakendatakse tagasiside kaudu. Need. pinge kantakse väljundist sisendisse nii, et potentsiaalide vahe muutub nulliks.
Need on niiöelda “pühad kaanonid” OU teemas.
Ja nüüd täpsemalt. Inverteeriv võimendi näeb välja täpselt selline (pöörake tähelepanu sisendite asukohale):
Esimese "kaanoni" põhjal saame proportsiooni:
, ja pärast valemiga "natuke maagiat" tuletame inverteeriva operatsioonivõimendi võimenduse väärtuse:
Ülaltoodud ekraanipilt ei vaja kommentaare. Lihtsalt ühendage kõik vooluvõrku ja kontrollige seda ise.
Järgmine etapp - mitteinverteeriv võimendi.
Ka siin on kõik lihtne. Pinge rakendatakse otse mitteinverteerivale sisendile. Tagasiside antakse inverteerivale sisendile. Inverteeriva sisendi pinge on järgmine:
, kuid esimest reeglit rakendades võime seda öelda
Ja jällegi võimaldavad "suurejoonelised" teadmised kõrgema matemaatika valdkonnas liikuda edasi valemi juurde:
Annan teile põhjaliku ekraanipildi, mida saate soovi korral üle kontrollida. 
Lõpetuseks annan teile paar huvitavat vooluahelat, et ei jääks muljet, et operatiivvõimendid suudavad ainult pinget võimendada.
Pinge järgija (puhvervõimendi). Tööpõhimõte on sama, mis transistori repiiteril. Kasutatakse suure koormusega ahelates. Samuti saab seda kasutada impedantsi sobitamise probleemi lahendamiseks, kui vooluahel sisaldab soovimatuid pingejagajaid. Skeem on geniaalsuseni lihtne: 
Summeeriv võimendi. Seda saab kasutada, kui on vaja liita (lahutada) mitu signaali. Selguse huvides on siin diagramm (jällegi pöörake tähelepanu sisendite asukohale): 
Samuti pöörake tähelepanu asjaolule, et R1 = R2 = R3 = R4 ja R5 = R6. Sel juhul on arvutusvalem järgmine: (tuttav, eks?)
Seega näeme, et pinge väärtused, mis antakse mitteinverteerivale sisendile, "omandavad" plussmärgi. Tagurpidisel - miinus.
Järeldus
Operatsioonivõimendite ahelad on äärmiselt mitmekesised. Keerulisematel juhtudel võite leida aktiivseid filtriahelaid, ADC- ja salvestusseadmeid, võimsusvõimendeid, voolu-pinge muundureid ja paljusid muid vooluahelaid.Allikate loetelu
Lühike loetelu allikatest, mis aitavad teil kiiresti harjuda nii op-võimendite kui ka elektroonikaga üldiselt:Vikipeedia
P. Horowitz, W. Hill. "Skeemidisaini kunst"
B. Baker. "Mida digitaalarendaja peab analoogelektroonikast teadma"
Loengukonspektid elektroonikast (soovitavalt enda oma)
UPD: Aitäh UFO kutse eest
On näidatud, et operatsioonivõimendi kasutamisel erinevates lülitusahelates sõltub astme võimendus ühel operatiivvõimendil (op-amp) ainult tagasiside sügavusest. Seetõttu ei kasutata konkreetse vooluahela võimenduse määramise valemites nii-öelda "palja" operatsioonivõimendi enda võimendust. See tähendab, et täpselt see tohutu koefitsient, mis on teatmeteostes näidatud.
Siis on täiesti asjakohane esitada küsimus: "Kui lõpptulemus (võimendus) ei sõltu sellest tohutust "referentsi" koefitsiendist, siis mis vahe on mitme tuhandekordse võimendusega op-võimendil ja sama op-amp, aga mitmesaja tuhande ja isegi miljonilise kasumiga?
Vastus on üsna lihtne. Mõlemal juhul on tulemus sama, kaskaadi võimenduse määravad OOS-i elemendid, kuid teisel juhul (suure võimendusega op-amp) töötab ahel stabiilsemalt, täpsemalt, sellise jõudluse. ahelad on palju kõrgem. Pole põhjust, et operatsioonivõimendid jagunevad üldotstarbelisteks ja ülitäpseteks.
Nagu juba mainitud, said kõnealused võimendid oma nime "töötavad" sel kaugel ajal, mil neid kasutati peamiselt matemaatikatoimingute tegemiseks analoogarvutites (AVM). Need olid liitmise, lahutamise, korrutamise, jagamise, kvadratuuri ja paljud muud funktsioonid.
Need veevoolueelsed op-võimendid valmistati vaakumlampide ja hiljem diskreetsete transistorite ja muude raadiokomponentide abil. Loomulikult olid isegi transistor-operatsioonivõimendite mõõtmed piisavalt suured, et neid saaks kasutada amatöörprojektides.
Ja alles pärast seda, kui tänu integreeritud elektroonika saavutustele muutusid op-võimendid tavalise väikese võimsusega transistori suuruseks, sai nende osade kasutamine koduseadmetes ja amatöörahelates õigustatud.
Muide, tänapäevased op-võimendid, isegi üsna kõrge kvaliteediga, ei ole palju kõrgemad kui kaks või kolm transistori. See väide kehtib üldotstarbeliste operatsioonivõimendite kohta. Täppisvõimendid võivad maksta veidi rohkem.
Op-amp vooluahelate osas tasub kohe märkida, et need kõik on mõeldud toiteks bipolaarsest toiteallikast. See režiim on op-võimendi jaoks kõige tuttavam, võimaldades võimendada mitte ainult vahelduvpinge signaale, näiteks siinuslainet, vaid ka alalisvoolu signaale või lihtsalt pinget.
Ja veel, üsna sageli saavad op-amp ahelad toite unipolaarsest allikast. Tõsi, sellisel juhul pole võimalik pidevat pinget tõsta. Kuid sageli juhtub, et see pole lihtsalt vajalik. Ühepolaarse toiteallikaga vooluahelaid käsitletakse hiljem, kuid praegu jätkame bipolaarse toiteallikaga op-võimendite sisselülitamise ahelatega.
Enamiku operatsioonivõimendite toitepinge jääb enamasti ±15 V piiresse. Aga see ei tähenda sugugi, et seda pinget ei saaks veidi madalamaks teha (kõrgemat ei soovita). Paljud op-võimendid töötavad väga stabiilselt alates ±3 V ja mõned mudelid isegi ±1,5 V. See võimalus on näidatud tehnilises dokumentatsioonis (andmeleht).
Pinge repiiter
See on vooluahela disaini poolest lihtsaim op-amp seade; selle vooluahel on näidatud joonisel 1.
Joonis 1. Operatsioonivõimendi pinge järgija ahel
On lihtne näha, et sellise vooluringi loomiseks polnud vaja ühtegi osa peale op-amp enda. Tõsi, joonisel pole toiteühendust näha, kuid selliseid skeeme leiab kogu aeg. Ainus asi, mida tahaksin märkida, on see, et operatiivvõimendi toiteviikude (näiteks KR140UD708 operatiivvõimendi puhul on need kontaktid 7 ja 4) ja ühine juhe tuleks ühendada mahuga 0,01...0,5 µF.
Nende eesmärk on muuta operatsioonivõimendi töö stabiilsemaks, vabaneda vooluahela iseergastusest piki toiteahelaid. Kondensaatorid tuleks ühendada võimalikult lähedale mikrolülituse toitekontaktidele. Mõnikord on mitme mikrolülituse rühma kohta ühendatud üks kondensaator. Digimikroskeemidega tahvlitel on näha samad kondensaatorid, nende otstarve on sama.
Repiiteri võimendus võrdub ühtsusega või, teisiti öeldes, võimendust pole üldse. Milleks siis sellist skeemi vaja on? Siinkohal on üsna asjakohane meeles pidada, et on olemas transistori ahel - emitteri järgija, mille põhieesmärk on sobitada erineva sisendtakistusega kaskaadid. Selliseid kaskaade (repeatereid) nimetatakse ka puhverkaskaadideks.
Operatsioonivõimendi repiiteri sisendtakistus arvutatakse operatiivvõimendi sisendtakistuse ja selle võimenduse korrutisena. Näiteks mainitud UD708 puhul on sisendtakistus ligikaudu 0,5 MOhm, võimendus vähemalt 30 000 ja võib-olla rohkemgi. Kui need arvud korrutada, on sisendtakistus 15 GOhm, mis on võrreldav mitte eriti kvaliteetse isolatsiooni, näiteks paberi, takistusega. Nii kõrget tulemust tavapärase emitteri järgijaga tõenäoliselt ei saavutata.
Tagamaks, et kirjeldused ei tekitaks kahtlusi, on allpool toodud joonised, mis näitavad kõigi kirjeldatud ahelate tööd Multisim simulaatoriprogrammis. Loomulikult saab kõiki neid ahelaid monteerida leivalaudadele, kuid monitori ekraanil ei saa halvemaid tulemusi.
Tegelikult on siin isegi natuke parem: takisti või mikroskeemi vahetamiseks ei pea kuskile riiulile ronima. Siin on kõik, isegi mõõteriistad, programmis ja neid saab hiire või klaviatuuri abil “kättesaada”.
Joonisel 2 on kujutatud Multisim programmis tehtud kordusahel.
Joonis 2.
Skeemi uurimine on üsna lihtne. Funktsionaalgeneraatorist edastatakse repiiteri sisendisse siinussignaal sagedusega 1 KHz ja amplituudiga 2 V, nagu on näidatud joonisel 3.
Joonis 3.
Signaali repiiteri sisendis ja väljundis jälgitakse ostsilloskoobiga: sisendsignaal kuvatakse sinise kiirena, väljundkiir punasena.
Joonis 4.
Miks, võib tähelepanelik lugeja küsida, on väljund (punane) signaal kaks korda suurem kui sisend sinine? Kõik on väga lihtne: ostsilloskoobi kanalite sama tundlikkusega ühinevad mõlemad sama amplituudi ja faasiga sinusoidid üheks, peitudes üksteise taha.
Mõlema korraga nägemiseks pidime vähendama ühe kanali, antud juhul sisendi tundlikkust. Selle tulemusena muutus sinine sinusoid ekraanil täpselt poole väiksemaks ja lakkas peitmast punase taha. Kuigi sarnase tulemuse saavutamiseks saate ostsilloskoobi juhtnuppude abil lihtsalt kiiri nihutada, jättes kanalite tundlikkuse samaks.
Mõlemad sinusoidid paiknevad sümmeetriliselt ajatelje suhtes, mis näitab, et signaali konstantne komponent on null. Mis juhtub, kui lisate sisendsignaalile väikese alalisvoolukomponendi? Virtuaalgeneraator võimaldab nihutada siinuslainet mööda Y telge.Proovime seda 500mV võrra üles nihutada.
Joonis 5.
Mis sellest välja tuli, on näidatud joonisel 6.
Joonis 6.
On märgata, et sisend- ja väljundsiinusid tõusid poole volti võrra, ilma et see oleks muutunud. See näitab, et repiiter edastas signaali alalisvoolukomponendi täpselt. Kuid enamasti püüavad nad sellest konstantsest komponendist lahti saada ja nulliga võrdseks muuta, mis väldib vooluahela elementide, näiteks astmetevahelise lahtisidumise kondensaatorite kasutamist.
Repiiter on muidugi hea ja isegi ilus: ainsatki lisaosa ei läinud vaja (kuigi on ka pisi- ja “lisanditega” repiiteriahelaid), aga kasu ei saanud. Mis võimendi see siis on? Võimendi tegemiseks piisab vaid mõne detaili lisamisest, kuidas seda teha, kirjeldatakse hiljem.
Inverteeriv võimendi
Operatsioonivõimendist inverteeriva võimendi tegemiseks piisab vaid kahe takisti lisamisest. Mis sellest välja tuli, on näidatud joonisel 7.
Joonis 7. Inverteeriv võimendi ahel
Sellise võimendi võimendus arvutatakse valemiga K=-(R2/R1). Miinusmärk ei tähenda, et võimendi osutus halvaks, vaid ainult seda, et väljundsignaal on sisendsignaali faasis vastupidine. Pole asjata, et võimendit nimetatakse inverteerivaks võimendiks. Siin oleks paslik tagasi kutsuda transistor, mis on OE-ga skeemi järgi ühendatud. Ka seal on transistori kollektori väljundsignaal baasile antud sisendsignaaliga faasist väljas.
Siin tasub meeles pidada, kui palju pingutusi peate tegema, et saada transistori kollektoril puhas ja moonutamata siinuslaine. Selle järgi on vaja valida transistori aluse eelpinge. See on tavaliselt üsna keeruline ja sõltub paljudest parameetritest.
Op-amp'i kasutamisel piisab lihtsalt takistite takistuse arvutamisest vastavalt valemile ja määratud võimenduse saamiseks. Selgub, et vooluahela seadistamine op-võimendi abil on palju lihtsam kui mitme transistori astme seadistamine. Seega pole vaja karta, et skeem ei tööta, ei tööta.
Joonis 8.
Siin on kõik sama, mis eelmistel joonistel: sisendsignaal on näidatud sinisena ja signaal pärast võimendi on näidatud punaselt. Kõik vastab valemile K=-(R2/R1). Väljundsignaal on sisendiga faasist väljas (mis vastab valemis miinusmärgile) ja väljundsignaali amplituud on täpselt kaks korda suurem sisendist. Mis kehtib ka suhte (R2/R1)=(20/10)=2 puhul. Võimenduse saamiseks, näiteks 10, piisab takisti R2 takistuse suurendamisest 100 KOhm-ni.
Tegelikult võib inverteeriva võimendi ahel olla mõnevõrra keerulisem; see valik on näidatud joonisel 9.
Joonis 9.
Siin on ilmunud uus osa - takisti R3 (pigem kadus see lihtsalt eelmisest ahelast). Selle eesmärk on kompenseerida reaalse operatsioonivõimendi sisendvoolusid, et vähendada alalisvoolukomponendi temperatuuri ebastabiilsust väljundis. Selle takisti väärtus valitakse valemi R3=R1*R2/(R1+R2) järgi.
Kaasaegsed ülistabiilsed op-amprid võimaldavad mitteinverteeriva sisendi ühendada ühise juhtmega otse ilma takistita R3. Kuigi selle elemendi olemasolu ei tee midagi halba, eelistavad nad praeguse tootmismahu juures, kui nad kõike säästavad, seda takistit mitte installida.
Inverteeriva võimendi arvutamise valemid on toodud joonisel 10. Miks joonisel? Jah, lihtsalt selguse mõttes, tekstireas ei näeks need nii tuttavad ja arusaadavad, ei oleks nii märgatavad.
Joonis 10.
Võimendustegurit mainiti varem. Ainus, mis siinkohal tähelepanu väärib, on mitteinverteeriva võimendi sisend- ja väljundtakistused. Sisendtakistusega näib kõik olevat selge: see osutub võrdseks takisti R1 takistusega, kuid väljundtakistus tuleb arvutada joonisel 11 näidatud valemi abil.
Täht “K” tähistab operatsioonivõimendi võrdluskoefitsienti. Siin palun arvutage välja, millega väljundtakistus võrdub. Tulemuseks on üsna väike näitaja isegi keskmise UD7 tüüpi op-võimendi puhul, mille K” ei ole suurem kui 30 000. Sel juhul on see hea: lõppude lõpuks, mida madalam on kaskaadi väljundtakistus (see kehtib mitte ainult op-amp-kaskaadide kohta), mida võimsam on koormus, mõistlikes tingimustes saate loomulikult selle kaskaadiga ühenduse luua.
Eriline märkus tuleks teha ühiku kohta väljundtakistuse arvutamise valemi nimetajas. Oletame, et suhe R2/R1 on näiteks 100. Täpselt selline suhe saadakse, kui inverteeriva võimendi võimenduseks on 100. Selgub, et kui see ühik ära visata, siis ei muutu eriti midagi. . Tegelikult pole see tõsi.
Oletame, et takisti R2 takistus on null, nagu repiiteri puhul. Siis, ilma üheta, muutub kogu nimetaja nulliks ja väljundtakistus on võrdselt null. Ja kui hiljem satub see null kuhugi valemi nimetajasse, siis kuidas kästakse see sellega jagada? Seetõttu on sellest esmapilgul tähtsusetust üksusest lihtsalt võimatu lahti saada.
Kõike ei saa kirjutada ühes artiklis, isegi üsna suures. Seetõttu tuleb kajastada kõike, mis järgmisesse artiklisse ei mahtunud. Seal kirjeldatakse mitteinverteerivat võimendit, diferentsiaalvõimendit ja ühe toitega võimendit. Samuti kirjeldatakse lihtsaid vooluahelaid operatsioonivõimendite testimiseks.
Tere! Jätkame minu artiklis tõstatatud teemat.
Datagori foorumis Vladimir ( vol2008) tõstatas retrostruktuuriga võimendi teema ja pakkus välja oma versiooni lõppvõimendi puhverastmest.
Pakun välja ka pseudo-tõuke-tõmba järgijaga puhverastme variandi.
Võimalikud võimalused puhverkaskaadide rakendamiseks
on näidatud joonisel fig. 1a-d.
Riis. 1. Võimsusvõimendi puhverastme valikud:
a) emitteri järgija, b) dünaamilise koormusega emitteri järgija,
c) pseudo-tõuke-tõmbe-emitteri järgija sama struktuuriga transistoridel,
d) pseudo-push-pull emitteri järgija komplementaarsetel transistoridel
Emiterahelas takistiga emitteri järgija (joonis 1a) puuduseks on see, et sisendsignaali amplituudi suurenedes võib signaali ühe poollaine piirang tekkida varem kui teine.
Sisendsignaali positiivse poollaine ajal jagatakse emitteri vool VT1 takistuste vahel emitteris Re ja koormuses Rн. Negatiivse poollaine ajal voolab vool läbi Rн vastupidises suunas.
Piirangute vältimiseks peab transistori VT1 emitteri vool alati olema suurem kui null.
On lihtne näidata, et väljundsignaali maksimaalne amplituud on seotud emitteri pingega Ue ning koormustakistustega Rн ja emitteri Re järgmiselt:
Uoutmax=UеRн/(Re+Rн).
Joonisel fig. 1a saame:
Uoutmax=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 V.
Aktiivse koormuse kasutamine emitteri ahelas võimaldab kõrvaldada takistusliku koormusega emitteri järgija puudused ja veelgi vähendada moonutusi (joonis 1 b). Siia jääb osa lihtsa emitteri järgija puudusest: sisendsignaali positiivse poollaine korral antakse vool mitte ainult koormusele, vaid ka vooluallikale.
Pseudo-push-pull repiiterid võivad oluliselt vähendada igat tüüpi moonutusi ja ka väljundtakistust. Siin kasutatakse emitteri koormusena juhitavat voolugeneraatorit, mis moodustab teise õla jaoks vastudünaamilise koormuse, joonis fig. 1. sajand
Joonisel fig. 1c ahel - eelmise sajandi neljakümnendatest pärit toru repiiteri patendi ülekandmine transistori vooluringidele.
Kuna erinevalt lampidest kasutab transistori vooluring kahte tüüpi juhtivusega transistore, saab seda vooluahelat modifitseerida, mille tulemuseks on täiendav pseudo-tõuke-tõmbejärgija, joon. 1 aasta. Seda skeemi kasutas edukalt Vladimir ( vol2008).
Joonisel fig 1 näidatud vooluahelate madal väljundtakistus. 1c ja joonis fig. 1 g, samuti vähem moonutusi võrreldes joonisel fig. 1a ja fig. 1 b, avaldavad positiivset mõju heli taasesitamisele.
Riis. 2. Puhverastme skemaatiline diagramm
pseudo push-pull repiiteriga
Transistori VT1 (VT5) kollektori vool seatakse takistiga R5 (R11) ja see on I0=Ube/R5=0,2 mA, kus Ube=0,66 V on transistori VT3 (VT4) baasemitteri pinge.
Vooluallikad on valmistatud transistoridel VT2 (VT6), transistoride baasahelad saavad toite ühisest parameetrilisest pingestabilisaatorist HL1, R8, C3 vastavalt takistite R7 ja R9 kaudu. Vooluallika vool on 10 mA.
Takistilt R4 (R10) tulev antifaasi signaal läbi eralduskondensaatori C2 (C4) suunatakse vooluallika transistori VT2 (VT6) alusele, mis tagab repiiteri aktiivse töörežiimi sisendsignaali mõlemal poollainel. .
--
Täname tähelepanu eest!
Igor Kotov, ajakirja Datagor peatoimetaja
Nimetatud allikate loetelu
1. Mosyagin V., // Praktilise elektroonika ajakiri “Datagor”, 2016.2. Mosyagin V.,
