Image208 (3)

we

się w szczegóły teoretyczne, należało popatrzyć na ten problem z dystansu i przede wszystkim zastanowić się, jaka dokładność jest możliwa i wymagana.

Tu mam pewien niedosyt, ponieważ wzmianek na ten temat było niewiele. A należało postawić sobie pytanie: co się stanie, gdy sygnały na wejściach wzmacniaczy X, Y nie będą jednakowe? Otóż nie stanie się nic złego. Różnice amplitud obu sygnałów mogą być duże, a jedynym skutkiem takich różnic będzie zmniejszona moc wyjściowa wzmacniacza mostkowego. Trzeba też pamiętać, iż wzmacniacze mocy zapewne też zrealizowane są z użyciem rezystorów 5-procentowych, także w torze ujemnego sprzężenia zwrotnego, decydującego o wzmocnieniu. W skrajnym przypadku należy liczyć się więc z możliwością, że wzmocnienie obu wzmacniaczy X, Y może różnić się o blisko 10%.

I tu mamy dwie drogi do wyboru: albo godzimy się z nieuchronnymi różnicami, albo będziemy chcieli „wydusić” ze wzmacniaczy jak największą moc i dodamy jakiś element regulacyjny, który pozwoli ustawić idealnie jednakowe amplitudy sygnałów' nie tyle na wejściach wzmacniaczy X, Y, tylko na ich wyjściach. Dopiero wtedy będziemy mieć gwarancję, że moc wyjściowa jest największa. Z wcześniejszych szacunków wynika, że zakres takiej płynnej korekcji powinien być większy niż ±10%, najlepiej ±20%. Wtedy będzie można skorygować zarówno niedokładność wzmocnienia końcówek mocy, jak i układu odwracania fazy.

Przed dobraniem wartości elementów warto też odpowiedzieć sobie na pytanie, czy rezystory R5, R6 reprezentują wspomnianą 22-kiloomową oporność wejściową wzmacniaczy X, Y, czy też nie. Otóż część uczestników założyła, że tak. Inni potraktowali je jako dodatkowe rezystory' rozładowujące C2 i C3, niemające nic wspólnego z rezystancją wejściową wzmacniaczy. Prawidłowe są oba podejścia, ponieważ ten szczegół nie był sprecyzowany w zadaniu. Jeśli miałyby to być rezystory rozładowujące, a układ miałby pełnić rolę „uniwersalnej przystawki mostkowej”, powinny mieć wartość lOOkfż do 1MQ.

Można jednak przyjąć, że rezystory R5, R6 wchodzą już w skład wzmacniaczy mocy. W notach katalogowych wielu scalonych wzmacniaczy mocy proponuje się właśnie rezystor 22kfż na wejściu, i to on decyduje o rezystancji wejściowej, bo impedancja wejściowa samego układu scalonego zwykle jest wielokrotnie większa. W takim przypadku należałoby wziąć pod uwagę, iż zazwyczaj wzmocnienie scalonych wzmacniaczy wynosi 20...30 razy. Jest to dość istotny szczegół, ponieważ pozwala wstępnie oszacować niezbędną amplitudę sygnału z układu odwracania fazy. Otóż jeśli przykładowo zastosowane byłyby wzmacniacze TDA7294 o wzmocnieniu 30 razy, zasilane symetrycznym napięciem ±45V, to wymagana amplituda sygnału sterującego wynosi 1,5V, a wartość międzyszczytowa dwa razy tyle (3Vpp). Jeśli z kolei wzmacniacze X, Y byłyby jakimiś fabrycznymi wzmacniaczami z jakiegoś zestawu audio, ich czułość może być większa i wynosić 300mV. 300 miliwoltów wartości skutecznej odpowiada mniej niż 450mV wartości szczytowej, czyli miedzyszczytowo 0,9Vpp. Wymagane amplitudy są o tyle istotne, że wskazują ograniczenia związane z wyborem stałoprądowego punktu pracy tranzystora.

Jak słusznie wskazała część uczestników, maksymalną amplitudę sygnału na wyjściach układu odwracania fazy uzyska się, jeśli napięcie stałe na rezystorach R2, R3 będzie rów ne jednej czwartej wartości napięcia zasilania, czyli 3,75V. jak obrazowo pokazuje rysunek C. Z pewnych względów, wspomnianych dalej, korzystniej byłoby nawet pracować przy napięciach na R3 i R4 nieco mniejszych niż 1/4 napięcia zasilania. Część uczestników zaproponowała napięcie równe jednej trzeciej napięcia zasilania, co jest dopuszczalnym, ale znacznie gorszym sposobem, bo ograniczona jest amplituda przebiegów wyjściowych, co unaocznia rysunek D.

O wartości napięcia stałego na rezystorach R3, R4. które decyduje o maksymalnej amplitudzie przebiegów zmiennych, zadecyduje stosunek R1 i R2. I już tu widać, że wartość R2 musi być mniejsza od Rl. Niestety, niewielka grupa uczestników popełniła fatalny błąd i niewiele myśląc, zaproponowała jednakowe wartości Rl i R2. Co ciekawe, jak sprawdziło praktycznie przynajmniej dwóch

u*

uczestników, taki ewidentnie błędny układ pracuje przy małych amplitudach sygnału. Nic dziwnego, jak pokazuje rysunek E, na dzielniku Rl, R2 obciążonym prądem bazy i na bazie Tl napięcie jest nieco niższe niż połowa napięcia zasilania. Napięcie na emiterze i na rezystorze R4 będzie jeszcze o 0.6V niższe. Tym samym na rezystorze R4 napięcie może być o około 1V niższe od połowy napięcia zasilania. Napięcie na R3 teoretycznie powinno być o około 0,2... 1% mniejsze niż napięcie na R4, bo prąd kolektora jest mniejszy od prądu emitera o wartość prądu bazy. W praktyce tak być nie musi, bo w grę wejdą tolerancje wszystkich rezystorów. W szczęśliwym przypadku rozrzutu wartości rezystorów, napięcie stałe między kolektorem a emiterem tranzystora może nawet przekroczyć 2V, a w niekorzystnym będzie rzędu 0,8V. I sygnały o takich wartościach międzyszczy-towych „przejdą” przez układ z niezbyt wielkimi zniekształceniami. Oczywiście z uwagi na minimalizację zniekształceń należałoby zdecydować się na wersję z rysunku C, gdzie można uzyskać największą amplitudę sygnałów wyjściowych.

Ważnym krokiem jest więc przyjęcie optymalnego napięcia na R4, zbliżonego do 3,75V. Kolejnym krokiem będzie przyjęcie (jednakowych) wartości R3 i R4. Wybór jest bardzo szeroki. Wartość R4 wyznaczy też prąd spoczynkowy tranzystora. Z jednej strony nie należy zanadto zwiększać prądu tranzystora z uwagi na moc strat. Nawet w przypadku tranzystora małej mocy BC54x, można byłoby pracować przy prądzie rzędu 70mA, czyli przy wartościach R3, R4 rzędu 50 omów. Ale wtedy w całym układzie wydzielałoby się

Elektronika dla Wszystkich Sierpień 2006 31