32 (231)

Wzma

Część 21. Sprzężi

Pod lupą

scan & up specjalnie dla Za Friko www.za-friko.com Nie zapomnij nas odwiedzić

Zgodnie z obietnicą, króciutko omówię kwestię sprzężenia zwrotnego, a potem zasygnalizuję bolesny problem samo-wzbudzenia.

Dół pasma

Klasyczne wzmacniacze tranzystorowe, podobnie jak liczne wzmacniacze scalone, zazwyczaj zbudowane są z trzech stopni, jak pokazuje rysunek 158a i mają zaznaczony na rysunku 158b kolorem zielonym obwód globalnego ujemnego sprężenia zwrotnego (Ra, Rb), przez który sygnał podawany jest z wyjścia i z głośnika na odwracające wejście pary różnicowej w pierwszym stopniu wzmacniacza. Sam wzmacniacz mocy z rysunku 158a, bez obwodu sprzężenia zwrotnego, ma bardzo duże wzmocnienie, rzędu tysięcy razy. Obecność pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego redukuje to wzmocnienie do wartości z zakresu 10...100 razy. Zazwyczaj wzmocnienie wzmacniaczy mocy audio wynosi 20...30 razy, czyli około 26...30dB. Redukcja wzmocnienia powoduje między innymi polepszenie liniowości, czyli redukcję zniekształceń nieliniowych i innych.

Zasadniczo obwód sprzężenia zwrotnego jest zwykłym dzielnikiem, zawierającym dwa rezystory, jak ilustruje rysunek 158b, a stosunek podziału tego dzielnika to w praktyce wartość wypadkowego wzmocnienia wzmacniacza:

G = Ra /Rb + 1

W ogromnej większości przypadków wzmacniacz ma w obwodzie globalnego ujemnego sprzężenia zwrotnego dodatkowy kondensator Cr, a na wejściu „dodatnim” obwód sprzężenia zmiennoprądowego RiCi.

Przy zasilaniu wzmac- -

niacza napięciem pojedynczym kondensator Cf jest absolutnie niezbędny, podobnie jak kondensatory wejściowy Ci i włączony w szereg z głośnikiem wyjściowy Co - rysunek 159a.

Ale kondensator Cf oraz obwód RiCi bardzo często stosuje się też we wzmacniaczach zasila

Rys. 158

nych symetrycznie - rysunek 159b. Obwód RiCi nie dopuszcza na wejście składowej stałej i (niesłyszalnych) sygnałów o częstotliwościach podakustycznych. Obecność kondensatora Cf powoduje też, że dla napięć stałych wzmocnienie wynosi 1.

Przy zasilaniu napięciem symetrycznym (rysunek 159a) możliwa jest też praca bez kondensatora Cf i bez kondensatora Ci. Trzeba jednak pamiętać, że wzmacniacz sta-łoprądowy wzmocni wtedy swoje napięcie niezrównoważenia, czyli niewielką różnicę napięć między swymi wejściami, wynikającą z niedoskonałej symetrii. Ilustruje to przykład z rysunku 160 - jak widać, w tym przykładzie przez głośnik popłynie wtedy niepotrzebny prąd stały o wartości prawie 0,1 A.

Ale trzeba przyznać, że we wzmacniaczach tranzystorowych (w przeciwieństwie do wzmacniaczy scalonych) napięcie niezrównoważenia można łatwo skorygować, bo jest dostęp do wszystkich punktów układu, więc to nie jest istotny problem.

Groźniejszy jest fakt, że przez wejścia wzmacniacza przepływają niewielkie prądy polaryzacji. Prądy te wywołują spadki napięcia na rezystancjach, w szczególności na dużej rezystancji Ri. Potem wzmacniacz

Rys. 159

a)

fi

HHH

^0 i

l>-

-O Uzas

zasilanie

napięciem

pojedynczym

Co

^Oh

%

!tp

b)

wzmacnia te spadki napięcia. Ilustruje to przykład z rysunku 161, gdzie dla uproszczenia pominęliśmy napięcie niezrównoważenia Uos. Przepływ prądów polaryzujących (prądów baz) powoduje tu przepływ przez głośnik prądu stałego o wartości _ półtora ampera!

We wzmacniaczach mocy audio, w wejściowej parze różnicowej pracują zazwyczaj tranzystory bipolarne, więc prądy baz, czyli wejściowe, mogą sięgnąć lOuA, a nawet więcej. W niekorzystnych przypadkach szkodliwe napięcie stałe na głośniku mogłoby wynieść wiele woltów, powodując przepływ przez głośnik prądu stałego rzędu kilku amperów, co jest absolutnie niedopuszczalne! Oczywiście istnieją sposoby, żeby we wzmacniaczu stałoprądowym minimalizować te napięcia, ale wymaga to pewnej wiedzy (najprostsze byłoby zmniejszenie rezystancji Ri, co jednak powoduje konieczność zwiększenia pojemności Ci). Ten problem można łatwo ominąć, stosując klasyczną wersję z rysunku 159b z kondensatorem Cf - wtedy na rezystorach też wystąpią niepożądane spadki napięcia. Aby je zredukować, wystarczy zastosować jednakowe wartości Ri, Ra. Z uwagi na obecność Cf, przez Rb prąd nie płynie, stałoprądowe wzmocnienie jest równe 1, więc spadki napięć na Ri i Ra niejako się kompensują. Spoczynkowe, szkodliwe napięcie na głośniku będzie równe wejściowemu napięciu niezrównoważenia wzmacniacza i wyniesie co najwyżej kilkanaście...kilkadziesiąt miliwoltów, jak ilustrują przykłady z

- rysunku 162, dotyczące napięć

stałych.

zasilanie

36 Listopad 2010 Elektronika dla Wszystkich