เครื่องขยายสัญญาณบัฟเฟอร์ Op amp สำหรับเครื่องขยายเสียง เครื่องขยายเสียงบัฟเฟอร์

กำลังที่จ่ายโดยแอมพลิฟายเออร์สำหรับโหลดจะถูกจำกัดโดยพารามิเตอร์เอาต์พุต ซึ่งออปแอมป์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่มี (ดูตารางภาคผนวก) ดังนั้นกำลังขับของ op-amp จะต้องไม่เกิน

เพื่อให้ได้พลังงานมากขึ้นในโหลด ขั้นขยายกำลังบัฟเฟอร์จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุต op-amp ซึ่งโดยปกติจะขึ้นอยู่กับตัวติดตามตัวปล่อยแบบพุชพูลที่ทำงานในโหมดคลาส AB (รูปที่ 6.17) ขั้นตอนการขยายกำลังเอาท์พุตจะกล่าวถึงโดยละเอียดในบทที่ 4.

ด้วยการออกแบบนี้วงจร (รูปที่ 6.17) จึงเป็นเพาเวอร์แอมป์สองสเตจแบบกลับด้าน ขั้นตอนแรกคือออปแอมป์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้นตอนการขยายแรงดันไฟฟ้าเบื้องต้น ส่วนขั้นตอนที่สองคือขั้นตอนการขยายกำลังเอาต์พุต

เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของผู้ติดตามตัวปล่อยสัญญาณมีค่าน้อยกว่าความสามัคคี กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าโหลดต้องไม่เกินแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน จากนั้นจะเพิ่มกำลังโหลดในวงจรของรูปที่ 1 6.17 สามารถทำได้โดยการเพิ่มกระแสโหลดเท่านั้น (ลดความต้านทานโหลด) หากระบุความต้านทานพลังงานสูงสุดที่จ่ายโดยวงจร (รูปที่ 6.17) ให้กับโหลดจะถูกจำกัดโดยแรงดันเอาต์พุตสูงสุดของ op-amp และถูกกำหนดโดยสูตร

เครื่องขยายสัญญาณเสียง (รูปที่ 6.17) ถูกปกคลุมไปด้วยค่าป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าขนานลบทั่วไป

มีความลึกพอสมควร ข้อเสนอแนะเมื่อความสัมพันธ์เป็นที่น่าพอใจ อัตราขยายของเพาเวอร์แอมป์แบบวงปิด

ถึงลบแสดงว่าเฟสของสัญญาณอินพุตที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เปลี่ยนเป็นตรงกันข้าม

หากสัญญาณอินพุตถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp เครื่องขยายกำลังจะต้องได้รับกระแสตอบรับแรงดันลบแบบอนุกรมทั่วไป และได้รับ

โดยที่กำไรที่ไม่มีผลป้อนกลับคือค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของวงจรป้อนกลับ การตอบสนองเชิงลบทั่วไปจะช่วยลดความผิดเพี้ยนแบบไม่เชิงเส้นของเพาเวอร์แอมป์ตามจำนวนความลึกของการป้อนกลับ

ค่าสัมประสิทธิ์ฮาร์มอนิกของเพาเวอร์แอมป์โดยคำนึงถึงผลตอบรับเชิงลบในผู้ติดตามตัวปล่อยจะถูกกำหนดจากสูตร

โดยที่ ค่าสัมประสิทธิ์ฮาร์มอนิกของสเตจเอาต์พุตที่ไม่มีการป้อนกลับ กำหนดโดยสูตร (3.19) โดยขึ้นอยู่กับการสร้างคุณลักษณะจากต้นทางถึงปลายทางของสเตจ (เราถือว่าไม่มีการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นเนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ) การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าด้วยการแพร่กระจายของพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์ ค่าสัมประสิทธิ์ฮาร์มอนิกจะไม่เกิน 3% ในโหมดคลาส AB และ 10% ในโหมดคลาส B

บทความเกี่ยวกับการสร้างแอมพลิฟายเออร์ วงจรและการออกแบบที่ใช้โซลูชันทางเทคนิคที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม โครงการนี้ไม่แสวงหาผลกำไร

ฉันเริ่มสนใจเครื่องเสียงและการฟังเพลงเมื่อนานมาแล้วตั้งแต่ปลายยุค 80 และฉันก็เชื่อมั่นมานานแล้วว่า PA ที่มีค่ายเพลง Sony, Technics, Revox ฯลฯ ดีกว่าแอมพลิฟายเออร์ในประเทศมากและดีกว่าแอมพลิฟายเออร์ทำเองด้วยซ้ำ เนื่องจากแบรนด์ตะวันตกมีเทคโนโลยี ชิ้นส่วนคุณภาพสูงสุด และประสบการณ์

ทุกอย่างเปลี่ยนไปหลังจากบทความของ A.M. Likhnitsky ในนิตยสาร Audiomagazin ฉบับที่ 4(9) ปี 1996 ซึ่งพูดคุยเกี่ยวกับการพัฒนาและการแนะนำการผลิตในยุค 70 ของเครื่องขยายเสียง Brig-001 ซึ่งเขาเป็นผู้แต่ง โดยบังเอิญหลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ Brig-001 ที่ผิดพลาดจากปัญหาแรกก็ตกอยู่ในมือของฉัน ฉันนำ PA นี้ไปสู่สภาพดั้งเดิมโดยใช้เฉพาะชิ้นส่วนภายในประเทศดั้งเดิมจากยุค 70 - 80 เพื่อให้สามารถประเมินความสามารถด้านเสียงได้อย่างน่าเชื่อถือที่สุด

การเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์ Brig-001 แทนระบบเครื่องเสียงภายในบ้านของ Technics SU-A700 ทำให้ฉันตกใจ - Brig ให้เสียงดีขึ้นมากแม้ว่าพารามิเตอร์จะเรียบง่ายกว่าและมีอายุมากกว่า 20 ปี ในขณะนี้เองที่แนวคิดนี้เกิดขึ้นเพื่อสร้างแอมพลิฟายเออร์ ด้วยมือของฉันเองซึ่งสามารถแทนที่มาตรฐานในระบบเสียงซึ่งทำในปี 1998 โดยส่วนใหญ่ใช้ฐานองค์ประกอบในประเทศที่ได้รับการยอมรับทางทหาร อุปกรณ์ใหม่นี้ไม่มีโอกาสได้เปรียบเทียบการฟังกับแอมพลิฟายเออร์ที่มีชื่อเสียงมากกว่า เช่น NAD และ Rotel รุ่นระดับกลาง และค่อนข้างน่าเชื่อแม้จะเปรียบเทียบกับพี่ชายของพวกเขาก็ตาม โครงการนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในปี 2543 ในรูปแบบของ PA สองบล็อกตามรูปแบบเดียวกัน แต่มีการออกแบบใหม่และความเข้มของพลังงานที่เพิ่มขึ้นของแหล่งจ่ายไฟ ได้รับการเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์และแอมพลิฟายเออร์หลอดในประเภทราคาสูงถึงหลายพันดอลลาร์สหรัฐแล้วและในหลายกรณีก็เหนือกว่าในด้านคุณภาพเสียง จากนั้นฉันก็รู้อีกสิ่งหนึ่ง - การออกแบบแอมพลิฟายเออร์เป็นตัวตัดสินเกือบทุกอย่าง

จากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ของการออดิชั่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการมีส่วนร่วมของแอมพลิฟายเออร์ที่ให้เสียงดีกว่า PA สองยูนิตของฉัน ฉันสรุปได้ว่าบ่อยครั้งกว่านั้นการออกแบบหลอดที่ดีหรือทรานซิสเตอร์ที่ไม่มี OOS โดยรวมกลับกลายเป็นว่าเหนือกว่า . ในหมู่พวกเขายังมี PA ที่มี OOS แบบลึกซึ่งข้อกำหนดมักจะแสดงให้เห็นอย่างมาก ค่าสูงอัตราสลูว์ของแรงดันเอาต์พุต – 200 V/µs และสูงกว่า ตามกฎแล้วอุปกรณ์เหล่านี้มีราคาแพงและวงจรของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ เทอร์มินัลของฉันมี OOOS ที่ค่อนข้างลึกเช่นกัน แต่ประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับพวกเขา - ประมาณ 50 V/µs โดยมีแรงดันเอาต์พุตที่เทียบเคียงได้ บางครั้งเขาขาดความสามารถในการถ่ายทอดความเป็นธรรมชาติของเสียงเครื่องดนตรีและเสียงของนักแสดงตลอดจนอารมณ์ของนักดนตรีได้อย่างเต็มที่ ในการเรียบเรียงบางเพลงการนำเสนอดนตรีก็ง่ายขึ้น ส่วนหนึ่งของความมีชีวิตชีวาของจังหวะถูกซ่อนอยู่หลังม่านสีเทาบาง ๆ นี่อาจเป็นสิ่งที่เรียกว่า "เสียงทรานซิสเตอร์" ที่มีอยู่ใน PA พร้อมฟีดแบ็ก

สาเหตุของเสียง “ทรานซิสเตอร์” ใน PA ที่มี OOOS มีการพูดคุยกันซ้ำแล้วซ้ำเล่าในฟอรัม ในหนังสือเกี่ยวกับการออกแบบวงจร และในสิ่งพิมพ์ในนิตยสารที่เกี่ยวข้องกับหัวข้อนี้ หนึ่งในเวอร์ชันที่รู้จักกันดีซึ่งฉันยึดถือเช่นกันก็คืออิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำของแอมพลิฟายเออร์ที่ครอบคลุมโดยลูปป้อนกลับทั่วไป ซึ่งวัดจากสัญญาณไซน์ซอยด์และ โหลดที่ใช้งานอยู่, จะไม่เป็นเช่นนั้นเลยเมื่อเล่นเพลงบนลำโพงซึ่งช่วยให้สัญญาณ back-EMF จากหัวไดนามิกทะลุจากเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ผ่านวงจรป้อนกลับไปยังอินพุต OOOS จะไม่ลบสัญญาณเหล่านี้เนื่องจากมีรูปร่างแตกต่างกันอยู่แล้วและมีการเปลี่ยนเฟสที่สัมพันธ์กับสัญญาณดั้งเดิม ดังนั้นสัญญาณเหล่านี้จึงถูกขยายอย่างปลอดภัยและเข้าสู่ระบบลำโพงอีกครั้ง ทำให้เกิดการบิดเบือนและเสียงภายนอกเพิ่มเติมในเส้นทางเสียง มีการพูดคุยถึงวิธีการต่อสู้กับผลกระทบนี้เป็นระยะ ตัวอย่างมีดังต่อไปนี้:

1. ช่อง OOOS “เท็จ” เมื่อสัญญาณถูกนำมาจากหนึ่งในองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบขนานของสเตจสุดท้ายซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับลำโพง แต่ถูกโหลดไปยังตัวต้านทานที่มีค่าที่แน่นอน

2. ลดความต้านทานเอาท์พุตของ PA ก่อนที่จะถึง OOOS

3. การเพิ่มความเร็วภายใน OOOS loop เป็นความเร็ว "จักรวาล"

ตามธรรมชาติมากที่สุด วิธีที่มีประสิทธิภาพการต่อสู้กับสิ่งประดิษฐ์ OOOS หมายถึงการแยกมันออกจากการออกแบบวงจรของ UM แต่ความพยายามของฉันในการสร้างสิ่งที่คุ้มค่าหากไม่มี OOOS บนทรานซิสเตอร์กลับไม่ประสบความสำเร็จ ฉันคิดว่ามันไม่มีประโยชน์อีกต่อไปที่จะเริ่มต้นใหม่ในด้านเทคโนโลยีเสียงแบบหลอด วิธีการจากจุด “1” ทำให้เกิดคำถามมากมาย ดังนั้นฉันจึงเริ่มการทดลองโดยเพิ่มความเร็วภายในลูปป้อนกลับ โดยคำนึงถึงจุด “2” ฉันอยากจะดึงความสนใจทันทีว่าอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟขาออกซึ่งเพียงพอสำหรับเครื่องขยายเสียงในการสร้างการโจมตีของเสียงเครื่องดนตรีอย่างถูกต้องนั้นเป็นค่าที่ค่อนข้างเล็กและค่าที่สูงเป็นพิเศษ มีความเกี่ยวข้องเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานของ OOO เท่านั้น

เป็นที่ชัดเจนว่าในแอมพลิฟายเออร์ที่มีลูปป้อนกลับทั่วไป ไม่ใช่ทุกปัญหาจะได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่มอัตราการสลูว์ แต่แนวคิดหลักมีดังต่อไปนี้ พารามิเตอร์อื่นๆ ทั้งหมดจะเท่ากัน: ยิ่งความเร็วภายในลูปป้อนกลับสูงขึ้นเท่าใด ความเร็วก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น “ส่วนท้าย” ของสัญญาณที่ไม่ได้รับการชดเชยด้วยการตอบรับจะหายไป และสิ่งที่ควรเป็นเกณฑ์บางประการสำหรับการมองเห็นได้ชัดเจนด้วยหู โดยคำนึงถึงระยะเวลาที่ลดลงของสิ่งประดิษฐ์พร้อมกับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น เมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางนี้ ฉันประสบปัญหาอย่างรวดเร็วในการเข้าใกล้แถบอย่างน้อย 100 V/μs ใน PA โดยใช้องค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง - หากมีการเรียงซ้อนบนทรานซิสเตอร์ทรงพลังในวงจร ทุกอย่างจะยากขึ้นมาก ในแอมพลิฟายเออร์ที่มีการป้อนกลับแรงดันไฟฟ้า ประสิทธิภาพสูงไม่ได้ "รวม" กับความเสถียร แต่อย่างใด และใน PA ที่มี TOC (พร้อมการป้อนกลับปัจจุบัน) มันเป็นไปไม่ได้หากไม่ใช้ตัวรวมระบบ เพื่อให้ได้ระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ยอมรับได้ที่ เอาต์พุตแม้ว่าทุกอย่างจะเรียบร้อยดีตามความเร็วและปัญหาด้านความเสถียรก็ได้รับการแก้ไข ผู้ประกอบไม่ได้เปลี่ยนเสียงให้ดีขึ้นในความคิดของฉัน ดังนั้นฉันจึงอยากทำโดยไม่มีมันจริงๆ

สถานการณ์เกือบจะถึงทางตันและไม่ใช่ครั้งแรกที่ความคิดเกิดขึ้นว่าหากคุณสร้างเพาเวอร์แอมป์ที่มีการป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าจากนั้นใช้โทโพโลยีของพรีแอมป์หรือแอมพลิฟายเออร์โทรศัพท์มันจะง่ายกว่ามากที่จะทำให้มันสูง -ความเร็ว บรอดแบนด์ เสถียร และไม่มีผู้รวมระบบ ซึ่งในความคิดของฉัน น่าจะมีผลเชิงบวกต่อคุณภาพเสียง สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาวิธีใช้งาน เป็นเวลาเกือบ 10 ปีแล้วที่ไม่มีวิธีแก้ปัญหา แต่ในช่วงเวลานี้ ได้มีการดำเนินการวิจัยที่บ้านเพื่อศึกษาผลกระทบของอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟขาออกภายในวงจรป้อนกลับทั่วไปต่อคุณภาพเสียง ซึ่งมีการสร้างต้นแบบที่อนุญาตให้ทดสอบได้ ของคอมโพสิทแอมพลิฟายเออร์ต่างๆ โดยใช้ออปแอมป์

ผลลัพธ์ของ “การวิจัย” ของฉันมีดังนี้:

1. ความเร็วและแบนด์วิธของแอมพลิฟายเออร์คอมโพสิตควรเพิ่มขึ้นจากอินพุตไปยังเอาต์พุต

2. การแก้ไขเป็นเพียงขั้วเดียวเท่านั้น ไม่มีตัวเก็บประจุในวงจร OOS

3. สำหรับเครื่องขยายเสียงที่มีแรงดันเอาต์พุตสูงสุด 8.5 V RMS โดยมีความลึก OOOS ประมาณ 60 dB คุณภาพเสียงที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจะปรากฏที่ไหนสักแห่งในช่วง 40-50 V/μs และใกล้กับ 200 V/ μs เมื่อแอมพลิฟายเออร์หยุดเป็น OOOS แบบ "ได้ยิน" ได้จริง

4. ที่สูงกว่า 200 V/μs ไม่พบการปรับปรุงที่เห็นได้ชัดเจน แต่สำหรับ PA ที่มีแรงดันเอาต์พุต 20 V RMS จำเป็นต้องใช้ 500 V/μs เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน

5. ตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตที่จำกัดย่านความถี่ PA จะไม่ให้เสียงที่ดีที่สุด แม้ว่าความถี่ตัดจะสูงกว่าขีดจำกัดด้านบนของช่วงเสียงก็ตาม

หลังจากการทดลองกับ PA ที่ใช้องค์ประกอบแบบแยกไม่ประสบผลสำเร็จ สายตาของฉันก็หันไปหาออปแอมป์ความเร็วสูงและบัฟเฟอร์ในตัวที่มีกระแสเอาท์พุตสูงสุด ผลการค้นหาน่าผิดหวัง - อุปกรณ์ทั้งหมดที่มีกระแสเอาต์พุตสูงจะ "ช้า" อย่างสิ้นหวัง ในขณะที่อุปกรณ์ความเร็วสูงมีแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตต่ำและกระแสเอาต์พุตไม่สูงมากนัก

ในปี 2551 โดยบังเอิญพบว่ามีการเพิ่มข้อกำหนดสำหรับบัฟเฟอร์รวม BUF634T บนอินเทอร์เน็ตซึ่งนักพัฒนาเองได้นำเสนอวงจรของแอมพลิฟายเออร์คอมโพสิตที่มีบัฟเฟอร์เอาต์พุตสามตัวเชื่อมต่อแบบขนาน (รูปที่ 1) - ตอนนั้นเอง แนวคิดนี้มาจากการออกแบบ PA ที่มีบัฟเฟอร์ดังกล่าวจำนวนมากในระยะเอาท์พุต

BUF634T เป็นบัฟเฟอร์ทวนสัญญาณแบบขนานแบบย่านความถี่กว้าง (สูงสุด 180 MHz) ที่เร็วเป็นพิเศษ (2000 V/µs) พร้อมกระแสเอาต์พุต 250 mA และกระแสไฟนิ่งสูงสุด 20 mA อาจกล่าวได้ว่าข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือแรงดันไฟฟ้าต่ำ (+\- 15 V ที่กำหนดและ +\- 18 V – สูงสุดที่อนุญาต) ซึ่งกำหนดข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับแอมพลิจูดของแรงดันเอาต์พุต

ในที่สุดฉันก็ตัดสินใจเลือก BUF634T โดยต้องคำนึงถึงแรงดันเอาท์พุตต่ำ เนื่องจากฉันพอใจกับคุณลักษณะอื่นๆ ทั้งหมดของบัฟเฟอร์และคุณสมบัติเสียงของมันอย่างสมบูรณ์ และเริ่มออกแบบ PA ที่มีกำลังเอาท์พุตสูงสุด 20 W/4 โอห์ม.

รูปที่ 1

การเลือกจำนวนองค์ประกอบของสเตจเอาท์พุตลงมาเพื่อให้ได้ PA ทำงานในคลาส A บริสุทธิ์เป็นโหลด 8 โอห์ม และทำให้แน่ใจว่าโหมดปัจจุบันขององค์ประกอบสเตจเอาท์พุตอยู่ไกลจากขีดจำกัด ปริมาณที่ต้องการถูกกำหนดให้เป็น 40+1 สำหรับบัฟเฟอร์เพิ่มเติมที่ 41 นั้นได้ตั้งค่ากระแสนิ่งขั้นต่ำ - เพียง 1.5 mA และมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เพื่อดำเนินการเปิดตัวการออกแบบครั้งแรกก่อนที่จะติดตั้งหม้อน้ำตลอดจนเพื่อวัตถุประสงค์ในการดำเนินการ การปรับเปลี่ยนและการทดลองบางอย่างในสภาวะที่สะดวกสบายยิ่งขึ้น ต่อมากลับกลายเป็นว่านี่เป็นความคิดที่ดีมาก

ดังที่ทราบกันดีว่าการเชื่อมต่อแบบขนานของวงจรรวมไม่ได้ทำให้ระดับเสียงโดยรวมและ Kg เพิ่มขึ้น แต่ความต้านทานอินพุตของโมดูลดังกล่าวลดลงและความจุอินพุตเพิ่มขึ้น อย่างแรกไม่สำคัญ: ความต้านทานอินพุตของ BUF634T คือ 8 MOhm ดังนั้นผลรวมจะไม่ต่ำกว่า 195 kOhm ซึ่งมากกว่าที่ยอมรับได้ ด้วยความจุอินพุตสถานการณ์จะไม่เป็นสีดอกกุหลาบ: 8 pF ต่อบัฟเฟอร์ให้ 328 pF ของความจุอินพุตทั้งหมดซึ่งเป็นค่าที่เห็นได้ชัดเจนอยู่แล้วและจะส่งผลเสียต่อการทำงานของ op-amp แบบแกว่ง (รูปที่ 1) เพื่อลดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของไดรเวอร์สเตจสุดท้ายทั่วโลก จึงมีการนำ op-amp อื่นมาวางด้านหน้าไดรเวอร์ดังกล่าว โดยมีลูป OOS ในตัวมันเอง ดังนั้นวงจรจึงขยายเป็นแอมพลิฟายเออร์คอมโพสิตสามตัว แต่ได้บรรลุทุกประเด็นของ "งานวิจัย" ของฉัน หลังจากการทดลองหลายครั้ง องค์ประกอบของแอมพลิฟายเออร์คอมโพสิตถูกกำหนด: AD843 เข้ามาแทนที่ออปแอมป์อินพุต และออปแอมป์ความเร็วสูงอันทรงพลัง AD811 พร้อมฟีดแบ็กในปัจจุบัน ถูกเรียกให้ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์เอาต์พุตของ เวทีคนขับ เพื่อรับประกันประสิทธิภาพที่ต้องการของ PA (มากกว่า 200 V/μs) อัตราขยายของ AD811 จึงถูกเลือกเท่ากับสอง ซึ่งเพิ่มเป็นสองเท่าของ 250 V/μs ที่มีอยู่ของ AD843 และช่วยให้เราหวังว่าด้วยวงจรที่เหมาะสมและ การออกแบบที่ประสบความสำเร็จ จะสามารถรักษาค่าที่ต้องการของแรงดันไฟฟ้าอัตราการสลูว์เอาท์พุตสำหรับวงจร PA ที่สมบูรณ์ได้ เมื่อมองไปข้างหน้า ฉันสังเกตว่าความคาดหวังนั้นสมเหตุสมผล - ค่าที่แท้จริงของพารามิเตอร์นี้ที่มีบัฟเฟอร์เอาต์พุตกลายเป็นมากกว่า 250 V/µs

วงจรทั่วไปของแอมพลิฟายเออร์มีการเปลี่ยนแปลงมากมายระหว่างการตั้งค่าและการปรับแต่ง ดังนั้นฉันจะนำเสนอเวอร์ชันสุดท้ายทันที ซึ่งรวมถึงการแก้ไขและปรับปรุงทั้งหมด (รูปที่ 2)

ข้าว. 2

โครงสร้างนั้นเรียบง่าย - ตัวเลือกอินพุต, ตัวควบคุมระดับเสียง, แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้า, แอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์สำหรับการบันทึกไปยังเครื่องบันทึกเทป, ขั้นตอนสุดท้ายและรีเลย์ป้องกันซึ่งควบคุมโดยวงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์เพื่อชะลอการเชื่อมต่อของลำโพงและการป้องกัน จากแรงดันไฟฟ้าตรง (รูปที่ 3) เพื่อความกะทัดรัด บัฟเฟอร์และตัวต้านทานที่มาพร้อมกันจะรวมกันเป็น 10 ชิ้น แต่หมายเลขชิ้นส่วนจะคงไว้เต็มจำนวน ดังที่เห็นได้ในรูป 2 กลุ่มหน้าสัมผัสของรีเลย์ป้องกัน UM (K6) ไม่รวมอยู่ในวงจรส่งสัญญาณเสียงและปิดเอาต์พุตลงกราวด์ในระหว่างกระบวนการชั่วคราวหรือสถานการณ์ฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้น

ข้าว. 3

สำหรับ BUF634T การรวมดังกล่าวไม่เป็นอันตราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบัฟเฟอร์ทั้งหมดมีตัวต้านทาน 10 โอห์มที่เอาต์พุต เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียเสถียรภาพโดยแอมพลิฟายเออร์เนื่องจากการลัดวงจรถึงกราวด์ของตัวต้านทาน OOOS (R15) พร้อมกับการทำงานของรีเลย์ K6 รีเลย์ K5 ก็ปิดเช่นกันสร้างวงจร OOOS ชั่วคราวของสเตจไดรเวอร์ผ่านตัวต้านทาน ร14. หากค่าของตัวต้านทาน R14 และ R15 เท่ากัน จะไม่มีการคลิกภายนอกในลำโพงระหว่างการทำงานของการป้องกัน แม้ว่าจะมีความไวมากกว่า 100 dB ก็ตาม

เป็นที่น่าสังเกตว่าในปีแรกของการทำงานแอมพลิฟายเออร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือทั้งโดยไม่มีรีเลย์ K5 และไม่มีวงจร OOS ชั่วคราวที่มี R14 แต่ฉันถูกหลอกหลอนด้วยความเป็นไปได้ที่การกระตุ้นตัวเองจะเกิดขึ้นระหว่างการดำเนินการป้องกันดังนั้นองค์ประกอบเพิ่มเติมเหล่านี้ ได้รับการแนะนำ อย่างไรก็ตาม แอมพลิฟายเออร์ทำงานได้ดีโดยไม่ต้องครอบคลุมขั้นตอนสุดท้ายด้วยวงจร OOOS คุณสามารถถอดตัวต้านทาน R15, รีเลย์ K5 และใช้ตัวต้านทาน R14 เพื่อปิดการตอบสนองใน UN ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันทำในการทดลอง ฉันชอบเสียงน้อยลง - บางทีนี่อาจเป็นตัวเลือกที่เราได้เปรียบมากกว่าข้อเสียจากการใช้การตอบรับที่รวดเร็วเป็นพิเศษ

แผนภาพยังแสดงให้เห็นว่าหนึ่งใน 4 อินพุต (อินพุต CD) สลับ PA เข้าสู่โหมดเครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DCA) และฟังก์ชัน "Tape Monitor" ถูกนำมาใช้จากอินพุต LP (เครื่องเล่นแผ่นไวนิล) โดยไม่ต้องเพิ่มเติม กลุ่มผู้ติดต่อในเส้นทางสัญญาณ ฉันเป็นแฟนตัวยงของการบันทึกเสียงแบบอะนาล็อก ดังนั้นฉันจึงทำสิ่งนั้นเพื่อตัวเองเท่านั้น หากระบบเสียงไม่มีอุปกรณ์บันทึกเสียงแบบอะนาล็อก ก็สามารถกำจัดบล็อกบน op-amp IC1 ได้

แผนภาพไม่แสดงตัวเก็บประจุที่ปิดกั้นแหล่งจ่ายไฟ - เพื่อความสะดวกจะปรากฏบนแผนภาพแหล่งจ่ายไฟ

อุดมการณ์ของแอมพลิฟายเออร์นี้แตกต่างอย่างมากจากแอมพลิฟายเออร์คลาสสิกและขึ้นอยู่กับหลักการของการแยกกระแส - แต่ละองค์ประกอบของสเตจสุดท้ายทำงานด้วยกระแสต่ำในโหมดที่สะดวกสบายมาก แต่มีองค์ประกอบเหล่านี้เชื่อมต่อแบบขนานในจำนวนที่เพียงพอ สามารถให้แอมพลิฟายเออร์ 20-W นี้มีกระแสโหลดสูงสุดมากกว่า 10 A อย่างต่อเนื่อง และสูงถึง 16 A ในพัลส์ ดังนั้นขั้นตอนเอาต์พุตจะถูกโหลดโดยเฉลี่ยระหว่างการฟังไม่เกิน 5-7% ที่เดียวในแอมพลิฟายเออร์ที่สามารถไหลกระแสขนาดใหญ่ได้คือบัสบาร์ทองแดงสองแท่งบนบอร์ด PA ที่ทอดไปยังขั้วต่อลำโพง ซึ่งเอาท์พุตของ BUF634T ทั้งหมดของแต่ละช่องมาบรรจบกัน

ภายในกรอบของอุดมการณ์เดียวกันแหล่งจ่ายไฟ PA ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน (รูปที่ 4) - ในนั้นองค์ประกอบพลังงานทั้งหมดยังทำงานด้วยกระแสที่ค่อนข้างเล็ก แต่ก็มีจำนวนมากเช่นกันและด้วยเหตุนี้ยอดรวม กำลังไฟของแหล่งจ่ายไฟสูงกว่าค่าสูงสุดที่เครื่องขยายเสียงใช้ถึง 4 เท่า แหล่งจ่ายไฟเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดในแอมพลิฟายเออร์ซึ่งจากมุมมองของฉันคุ้มค่าที่จะพิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติม แอมพลิฟายเออร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี "ดูอัลโมโน" ดังนั้นจึงประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟอิสระสองตัวบนบอร์ดสำหรับวงจรสัญญาณ มีความเสถียรเต็มที่ โดยมีกำลังไฟ 150 W แต่ละตัว มีตัวปรับความเสถียรแยกต่างหากสำหรับเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า รวมถึงแหล่งจ่ายไฟสำหรับการให้บริการ ฟังก์ชั่นขับเคลื่อนโดยหม้อแปลงเครือข่ายแยกต่างหาก 20 W. หม้อแปลงเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดจะแบ่งเฟสซึ่งกันและกัน - ในระหว่างการผลิตหม้อแปลงจะมีการทำเครื่องหมายตัวนำของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของขดลวดปฐมภูมิ

ข้าว. 4

ส่วนกำลังของแต่ละช่องแบ่งออกเป็น 4 ไบโพลาร์ไลน์ซึ่งทำให้สามารถลดกระแสโหลดของโคลงแต่ละตัวให้มีค่าเพียง 200 mA และเพิ่มแรงดันตกคร่อมพวกมันเป็น 10 V ในโหมดนี้แม้จะเรียบง่ายก็ตาม ระบบกันสั่นในตัว เช่น LM7815 และ LM7915 ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วว่ายอดเยี่ยมในการจ่ายไฟให้กับห่วงโซ่เสียง คุณสามารถใช้วงจรไมโคร LT317 และ LT337 "ขั้นสูง" ได้มากขึ้น แต่มี LM7815C และ LM7915C ดั้งเดิมจำนวนมากจาก Texas Instruments ที่มีเอาต์พุต 1.5 A ซึ่งกำหนดตัวเลือก โดยรวมแล้วการจ่ายไฟให้กับวงจรสัญญาณของแอมพลิฟายเออร์นั้นมาจากตัวปรับเสถียรภาพแบบรวมยี่สิบตัว - 4 สำหรับ UN และ 16 สำหรับ VK (รูปที่ 4) ตัวกันโคลงส่วนจ่ายไฟแต่ละคู่ป้อน 10 ชิ้น BUF634T. โคลงหนึ่งคู่สำหรับ UN โหลดด้วย AD843+AD811 รวมกันของหนึ่งช่องสัญญาณ วงจร RC (เช่น R51, C137) ที่ด้านหน้าตัวปรับความเสถียรของ UN มีจุดประสงค์สองประการ: ปกป้องวงจรเรียงกระแสจากกระแสพุ่งเข้าเมื่อเปิดไฟ PA และสร้างตัวกรองที่มีความถี่คัตออฟต่ำกว่าขอบของ ช่วงเสียง (ประมาณ 18 Hz) ซึ่งลดความกว้างของระลอกแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขลงอย่างเห็นได้ชัดและระดับการรบกวนอื่น ๆ ซึ่งมีความสำคัญสำหรับขั้นตอนการป้อนข้อมูล

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟคือตัวเก็บประจุตัวกรองจำนวนมาก (160,000 µF จาก 220,000 µF) จะอยู่หลังตัวปรับความเสถียร ซึ่งทำให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงให้กับโหลดได้หากจำเป็น อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีระบบซอฟต์สตาร์ท "ซอฟต์สตาร์ท" เพื่อป้องกันตัวคงตัวเมื่อเปิดแอมพลิฟายเออร์และการชาร์จความจุแบตเตอรี่ครั้งแรก ดังที่เห็นได้ในรูป 4, Soft Start นั้นถูกนำไปใช้อย่างง่ายดายบนทรานซิสเตอร์ตัวเดียว (VT1) ซึ่งมีความล่าช้า (ประมาณ 9 วินาที) เชื่อมต่อรีเลย์กระแสต่ำ K10 ซึ่งในทางกลับกันจะรวมรีเลย์กระแสสูง 4 ตัว K11-K14 โดยมีสี่กลุ่ม ของหน้าสัมผัสในแต่ละตัวต้านทานปิดตัวต้านทานจำกัดกระแส 16 ตัวที่มีค่าระบุ 10 โอห์ม (เช่น R20, R21) นั่นคือเมื่อเปิดเครื่องขยายเสียง กระแสสูงสุดสูงสุดของโคลงแต่ละตัวจะถูกจำกัดอย่างเคร่งครัดไว้ที่ 1.5 A ซึ่งเป็นโหมดการทำงานปกติ ฉันไม่ใช้ "Soft Start" ในวงจรหลัก 220 V - ในกรณีที่ตัวต้านทานจำกัดกระแสไฟแตกหรือสูญเสียการสัมผัสที่จุดบัดกรีของสายนำ อาจส่งผลร้ายแรงต่อ PA ทั้งหมดได้

สำหรับฟังก์ชั่นการบริการหน่วยจ่ายไฟมีหน้าที่รับผิดชอบในการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าหลักเข้ากับหม้อแปลงหลัก (รีเลย์ K8) จ่ายไฟให้กับส่วนประกอบของระบบ Soft Start และรีเลย์ตัวเลือกอินพุตซึ่งแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายนั้นก็มีความเสถียรเช่นกัน . นอกจากนี้ยังมีการใช้เอาต์พุต +5 V ซึ่งเชื่อมต่อกับตัวเชื่อมต่อที่แผงด้านหลังของ PA ซึ่งเป็นมาตรฐานในแอมพลิฟายเออร์ของฉันสำหรับการเปิดยูนิตภายนอกใด ๆ พร้อมกัน แอมพลิฟายเออร์นี้อาจทำงานเป็นอุปกรณ์สลับแอมพลิฟายเออร์ (พรีแอมพลิฟายเออร์) ​​สำหรับโมโนบล็อกที่ทรงพลังกว่าซึ่งจะเปิดขึ้นเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ +5 V

แหล่งจ่ายไฟของเครื่องขยายเสียงถูกสร้างขึ้นก่อน เนื่องจากความก้าวหน้าเพิ่มเติมของกระบวนการพัฒนาจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่ครบถ้วน เพื่อให้สามารถดำเนินการเริ่มต้น การทดลอง และการกำหนดค่าครั้งแรกในโหมดที่ใกล้เคียงกับสภาพการทำงานจริง หลังจากประสบความสำเร็จในการเปิดตัววงจรกำลังทั้งหมด ตัวเลือกอินพุต ความล่าช้าในการเปิดและยูนิตป้องกันลำโพง รวมถึงแอมพลิฟายเออร์คอมโพสิตที่มี BUF634T (BUF41) หนึ่งตัวที่เอาต์พุตในขั้นตอนสุดท้ายถูกประกอบบนบอร์ด PA ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น บัฟเฟอร์ที่ 41 นี้มีกระแสไฟนิ่งต่ำและไม่จำเป็นต้องติดตั้งบนหม้อน้ำ แต่ตอนนี้เชื่อมต่อหูฟังเข้ากับเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งทำให้สามารถควบคุมการได้ยินพร้อมกับการวัดได้ หลังจากเสร็จสิ้นการดีบักวงจรด้วยบัฟเฟอร์เอาต์พุตหนึ่งตัวในแต่ละช่องสัญญาณ ที่เหลือก็แค่บัดกรีส่วนที่เหลืออีก 80 ชิ้น และดูว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้าง ฉันไม่รับประกันผลลัพธ์เชิงบวกใดๆ และไม่มีเลย - ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการดำเนินโครงการที่คล้ายกันโดยนักพัฒนารายอื่นให้ประสบความสำเร็จ เท่าที่ฉันรู้ ไม่มีการออกแบบที่ใช้ op-amp แบบขนานที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน ทั้งในรัสเซียหรือในต่างประเทศแม้แต่ตอนนี้

ผลลัพธ์ยังคงเป็นเชิงบวก เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ถูกประกอบบนโครงแข็งที่ทำจากแท่งอลูมิเนียมซึ่งมีขั้วต่อสวิตช์ทั้งหมดได้รับการแก้ไข (รูปภาพ 1) จึงเป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อกับระบบเสียงโดยไม่ต้องมีตัวเครื่อง การออดิชั่นครั้งแรกได้เริ่มขึ้นแล้ว แต่จะเพิ่มเติมในภายหลัง - ก่อนอื่นฉันจะให้พารามิเตอร์บางอย่าง:

รูปภาพที่ 1

กำลังขับ: 20W/4ohm, 10W/8ohm (คลาส A)

แบนด์วิดธ์: 0 Hz – 5 MHz (อินพุตซีดี)

1.25Hz - 5 MHz (AUX, เทป, อินพุต LP)

อัตราสลูว์ของแรงดันเอาต์พุต: มากกว่า 250 V/µs

กำไร: 26 เดซิเบล

ความต้านทานขาออก: 0.004 โอห์ม

ความต้านทานอินพุต: 47 kOhm

ความไวอินพุต: 500 มิลลิโวลต์

อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน: 113.4 เดซิเบล

การใช้พลังงาน: 75 วัตต์

กำลังไฟฟ้า : 320 วัตต์

ขนาดโดยรวม มม.: 450x132x390 (ไม่รวมความสูงของขา)

น้ำหนัก: 18 กก

จากพารามิเตอร์โดยไม่ต้องดูวงจรจะเห็นได้ชัดว่าแอมพลิฟายเออร์ไม่มีตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตรวมถึงวงจรแก้ไขความถี่ภายนอก แต่เป็นที่น่าสังเกตว่ามีความเสถียรและใช้งานได้ดีแม้กับสายเคเบิลเชื่อมต่อระหว่างกันที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ออสซิลโลแกรมของคลื่นสี่เหลี่ยม 5V/div 2 kHz ที่โหลด 8 โอห์มที่ระดับแรงดันเอาต์พุตเกือบสูงสุดนั้นค่อนข้างให้ข้อมูลในเรื่องนี้ (รูปภาพ 2)

รูปภาพที่ 2

จากมุมมองของฉัน นี่เป็นเพราะการเดินสายที่ถูกต้องของตัวนำ "กราวด์" รวมถึงพื้นที่ขนาดใหญ่ ภาพตัดขวาง: เริ่มต้น 4 ตร.มม. มากถึง 10 ตร.ม. (รวมถึงเพลงบน แผงวงจรพิมพ์โอ้).

มีออสซิลโลแกรมที่ความถี่ 10 kHz, 20 kHz และ 100 kHz แต่การทดสอบที่ความถี่สูงดำเนินการด้วยระดับสัญญาณต่ำ ดังนั้นจึงมีตัวควบคุมระดับเสียงอิมพีแดนซ์สูงที่อินพุต เช่นเดียวกับ R-C Zobel วงจรที่เอาต์พุตของ PA ซึ่งยังคงมีอยู่ในขณะนั้นได้รับผลกระทบแล้ว ( คลื่นสี่เหลี่ยม 100 kHz 50 mV/div - ภาพที่ 3)

รูปภาพที่ 3

ในการฟังระบบเครื่องเสียงภายในบ้านครั้งแรกก็ชัดเจนว่าอุปกรณ์ดังขึ้นและถึงเวลาที่ต้องสั่งซื้อเคสเพื่อให้คุณได้ไปเที่ยวด้วย :) เวลาผ่านไปกว่า 5 ปีนับตั้งแต่เสร็จสิ้นการทำงาน โครงการและการฟังครั้งแรก ในช่วงเวลานี้ ได้ทำการทดสอบการฟังเชิงเปรียบเทียบของแอมพลิฟายเออร์ที่มีหลอดและ PA ทรานซิสเตอร์พิเศษจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงหลายสิบครั้ง (มากกว่า 70 รายการตามการประมาณการคร่าวๆ) รวมถึงการออกแบบที่เป็นกรรมสิทธิ์ระดับสูง จากการประเมินของผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับ เราสามารถพูดได้ว่าแอมพลิฟายเออร์ไม่ได้ด้อยกว่าในด้านเสียงที่เป็นธรรมชาติไปจากหลอดพุชพูลและหลอดปลายเดี่ยวที่ฟังส่วนใหญ่ และ แอมป์ทรานซิสเตอร์สร้างขึ้นโดยไม่ใช้การตอบรับเชิงลบ แต่มักจะเหนือกว่าอย่างมากในด้านความละเอียดทางดนตรี แฟน ๆ หลายคนของเสียงหลอดและสมัครพรรคพวกของ PA รอบเดียวที่ไม่มี OOS สังเกตเห็นว่าในการออกแบบนี้การดำเนินการของการตอบรับเชิงลบนั้นในทางปฏิบัติแล้วไม่สามารถ "ได้ยิน" และการมีอยู่ของสเตจเอาท์พุตแบบพุช - พูลในวงจร "ไม่ได้ให้ข้อบ่งชี้ใด ๆ " .

แอมพลิฟายเออร์เชื่อมต่อกับอะคูสติกต่างๆ ซึ่งรวมถึงลำโพงจากผู้ผลิตชาวรัสเซียที่มีชื่อเสียง: Alexander Klyachin (รุ่น: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), ลำโพงแตรจาก Alexander Knyazev, ลำโพงชั้นวางหนังสือบน วิทยากรมืออาชีพจาก Tulip Acoustics, ลำโพงของแบรนด์ต่างประเทศในประเภทราคากลางและสูง: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse และอื่น ๆ อีกมากมายพร้อมความไวและอิมพีแดนซ์อินพุตที่แตกต่างกัน, มัลติแบนด์พร้อมตัวกรองครอสโอเวอร์ที่ซับซ้อนและเรียบง่าย บรอดแบนด์ที่ไม่มีตัวกรองครอสโอเวอร์ ลำโพงที่มีการออกแบบเสียงที่แตกต่างกัน ไม่มีการระบุการกำหนดค่าเฉพาะเจาะจง แต่ PA จะเปิดเผยได้ดีที่สุดกับอะคูสติกแบบตั้งพื้นที่มีช่วงความถี่ต่ำเต็มรูปแบบและควรมีความไวสูงกว่า เนื่องจากกำลังเอาต์พุตต่ำ

ในระยะเริ่มแรก ออดิชั่นไม่ได้จัดขึ้นเพื่อจุดประสงค์ด้าน "กีฬา" - หน้าที่หลักของพวกเขาคือการระบุสิ่งประดิษฐ์ใด ๆ ในเสียงที่สามารถพยายามแก้ไขได้ เซสชันการฟังที่ให้ข้อมูลและมีประโยชน์มากจากมุมมองนี้อยู่ในระบบเสียงของ Alexander Klyachin ซึ่งมีโอกาสพิเศษในการประเมินเสียงของแอมพลิฟายเออร์ในลำโพง 4 รุ่นที่แตกต่างกันในคราวเดียวและฉันชอบหนึ่งในลำโพงเหล่านี้ (Y -1) มากจนกลายเป็นส่วนประกอบของระบบเครื่องเสียงในบ้านของฉันในไม่ช้า (ภาพที่ 4) แน่นอนว่าเป็นเรื่องน่ายินดีอย่างยิ่งที่ได้รับการประเมินในระดับสูงเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของฉันและความคิดเห็นบางส่วนจากผู้เชี่ยวชาญด้านเสียงที่มีประสบการณ์มากมาย

รูปภาพที่ 4

ระบบเสียงของปรมาจารย์ผู้มีชื่อเสียงชาวรัสเซียระดับ Hi-End Yuri Anatolyevich Makarov (รูปภาพ 5, PA ระหว่างการฟัง) สร้างขึ้นในห้องฟังที่มีอุปกรณ์พิเศษและเป็นข้อมูลอ้างอิงทุกประการได้ทำการปรับเปลี่ยนครั้งใหญ่ในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์นี้: วงจร Zobel ถูกถอดออกจากเอาต์พุต PA และอินพุตหลักที่ทำการบายพาสตัวเก็บประจุแยก ในระบบเสียงนี้ คุณจะได้ยินทุกสิ่งและอีกมากมาย ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะประเมินค่าสูงไปการมีส่วนร่วมของมันและคำแนะนำของ Yuri Anatolyevich ในกระบวนการปรับแต่งเสียงของแอมพลิฟายเออร์อย่างละเอียด องค์ประกอบของระบบเสียง: แหล่งที่มา - การขนส่งและ DAC พร้อมแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก Mark Levinson 30.6, ลำโพง Montana WAS จาก PBN Audio, single-ended ที่แน่วแน่ เครื่องขยายเสียงหลอด“Emperor” และสายแอนตี้เฟสทั้งหมดออกแบบโดย Yu.A. มาคาโรวา. ความถี่จำกัดล่างของลำโพง Montana WAS ที่ 16 Hz (-3 dB) ทำให้สามารถประเมิน "การมีส่วนร่วม" ของตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งและตัวคุณภาพสูงพอสมควร (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN) ไปจนถึงความผิดเพี้ยนของช่วงความถี่ต่ำของสัญญาณดนตรี และความละเอียดทางดนตรีสูงสุดของระบบเสียง - เพื่อฟังตัวกรองเอาต์พุตผลกระทบด้านลบในรูปแบบ วงจรอาร์ซี Tsobel ซึ่งไม่มีผลกระทบต่อความเสถียรของแอมพลิฟายเออร์และไม่นานก็ถูกถอดออกจากบอร์ด การเชื่อมต่อตัวควบคุมระดับเสียงต่ำโอห์มภายนอกจาก 100 โอห์มถึง 600 โอห์ม (RG มาตรฐานถูกตั้งค่าไว้ที่ตำแหน่งสูงสุด) ทำให้ฉันเข้าใจความจริงที่ว่าแม้แต่ตัวควบคุม DACT 50 kOhm แบบแยกคุณภาพสูงที่ใช้ในแอมพลิฟายเออร์ของฉันก็ควรเปลี่ยนด้วย ค่าที่ต่ำกว่า (จากค่าภายนอกที่เชื่อมต่อกับฉัน) 600 Ohm RG ดูเหมือนจะดีที่สุด) แต่ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องทำซ้ำค่อนข้างมากและได้ตัดสินใจที่จะใช้สิ่งนี้และการปรับปรุงสะสมอื่น ๆ ใน โครงการใหม่

รูปที่ 5

อาจคุ้มค่าที่จะกล่าวถึงการมีส่วนร่วมของเครื่องขยายเสียงในนิทรรศการในปี 2554 (ภาพที่ 6) เนื่องจากเป็นโครงการที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์เพียงโครงการเดียว ซึ่งตีพิมพ์ในนิตยสาร Stereo&Video ในเดือนมกราคม 2555 ซึ่งเครื่องขยายเสียงถูกเรียกว่า "การค้นพบแห่งปี" การสาธิตดำเนินการโดยใช้ลำโพง Tulip Acoustics ซึ่งมีความไว 93 dB พร้อมความต้านทาน 8 Ohms และที่น่าแปลกคือ 10 W/8 Ohms ที่มีอยู่นั้นเพียงพอในห้องโถงขนาดใหญ่ที่มี ระดับสูงเสียงพื้นหลัง 10 W จากเครื่องขยายเสียงในคลาส A ซึ่งกำลังไฟฟ้าเอาต์พุตแต่ละวัตต์ได้รับการจัดเตรียมอย่างเพียงพอโดยความจุพลังงานของแหล่งจ่ายไฟ ตามการสังเกตของฉัน การรับรู้ของฉันจะดังกว่าเสียงของเครื่องขยายเสียงที่มีกำลังขับสูงกว่า แต่ด้วยขั้นตอนสุดท้ายที่บรรจุอยู่ใน "การบัดกรีเปลือย"

รูปที่ 6

หลังจากนิทรรศการ ฉันได้รับการร้องขอบ่อยครั้งมากขึ้นทางอีเมลและข้อความส่วนตัวจากฟอรัมจากผู้ที่ต้องการทำซ้ำโครงการ แต่มีปัญหาบางอย่างเกิดขึ้น - ทุกคนให้การสนับสนุนข้อมูล แต่กระดานของฉันถูกวาดบนกระดาษกราฟทั้งสอง และไม่เหมาะสำหรับการสแกนเป็นไฟล์ เนื่องจากกระดาษโปร่งแสง และผลลัพธ์ที่ได้คือภาพวาดที่แทบจะอ่านไม่ออก หากไม่มีแผงวงจรพิมพ์ที่เสร็จสมบูรณ์ การออกแบบซ้ำก็เป็นเรื่องยากมาก และความกระตือรือร้นก็จางหายไป ตอนนี้บนฟอรัมพอร์ทัล เวกาแล็บ. รุ, มีบอร์ดเวอร์ชันอิเล็กทรอนิกส์ให้เลือกซึ่งผู้เขียนคือ Vladimir Lepekhin จาก Ryazan ผู้เชี่ยวชาญด้านโครงร่าง PCB ที่มีชื่อเสียงในฟอรัมภาษารัสเซีย บอร์ดนี้มีให้ใช้อย่างอิสระ ลิงก์ไปยังบอร์ดนั้นอยู่ในโพสต์แรกของหัวข้อเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์นี้ การค้นหาหัวข้อนั้นง่ายมาก: เพียงพิมพ์วลี "เครื่องขยายเสียง Prophetmaster" ลงในแถบค้นหาของ Yandex หรือโปรแกรมค้นหาอื่น มันอยู่บนกระดานนี้ว่าหนึ่งในผู้เข้าร่วมฟอรั่ม เวกาแล็บ- Sergey จาก Gomel (Serg138) จัดการโครงการนี้ซ้ำและได้ผลลัพธ์ที่ดีมาก ข้อมูลเกี่ยวกับการนำ PA นี้ไปใช้และรูปถ่ายของการออกแบบสามารถดูได้ในหัวข้อที่เกี่ยวข้องตามลิงก์ในโพสต์แรก

เคล็ดลับบางประการ:

เมื่อเลือกตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ฉันได้รับคำแนะนำจากการวัด ESR และกระแสรั่วไหลของตัวเอง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมฉันจึงใช้ Jamicon ดั้งเดิม ฉันใส่คำว่า "ต้นฉบับ" โดยเฉพาะเพราะมักเป็นของปลอมและหลายคนอาจพบผลิตภัณฑ์คุณภาพต่ำภายใต้ชื่อแบรนด์ของผู้ผลิตรายนี้แล้ว แต่ในความเป็นจริงแล้ว ตัวเก็บประจุเหล่านี้คือตัวเก็บประจุที่ดีที่สุดบางตัวสำหรับการจ่ายไฟให้กับวงจรเสียง

ส่วนควบคุมระดับเสียงตั้งไว้ที่ DACT 50 kOhm ตอนนี้ฉันจะเลือกระดับที่น้อยที่สุด - 10 kOhm หรือใช้ ตัวควบคุมรีเลย์ Nikitin ที่มีความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตคงที่ 600 โอห์ม ประเภท RG ALPS RK-27 จะแย่กว่ามากและไม่แนะนำให้ใช้

โดยรวมแล้ว มีการติดตั้งตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมากกว่า 90 μF ในวงจรแยกอิเล็กโทรไลต์ บอร์ดของฉันมี Evox "วินเทจ" จากยุค 70 ซึ่งฉันได้รับโดยบังเอิญ แต่โพลีโพรพีลีน Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10 จะไม่แย่ไปกว่านี้อีกแล้ว

ฉันขอแนะนำ Finder สำหรับรีเลย์ในส่วนกำลังไฟ การป้องกัน AC และซอฟต์สตาร์ท และสำหรับตัวเลือกอินพุต คุณต้องใช้เฉพาะรีเลย์ที่มีกระแสสวิตช์ขั้นต่ำในพารามิเตอร์เท่านั้น รีเลย์ดังกล่าวมีอยู่ไม่กี่รุ่น แต่ก็มีอยู่

ในประเทศที่ออกฤทธิ์เร็ว ไดโอดเรียงกระแส KD213 (10 A) หรือ KD2989 (20 A) ในการจ่ายไฟในขั้นตอนสุดท้ายจะดีกว่าตัวนำเข้าส่วนใหญ่

ฉันต้องการทราบว่าการออกแบบวงจรของแอมพลิฟายเออร์นั้นค่อนข้างง่าย แต่ในการทำงานกับวงจรไมโครความเร็วสูงและบรอดแบนด์คุณต้องมีทักษะและเครื่องมือวัดที่เหมาะสม - เครื่องกำเนิดฟังก์ชัน, ออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์อย่างน้อย 30 MHz ( ควรเป็น 50 MHz)

โดยสรุป ฉันอยากจะบอกว่าข้อสรุปที่ฉันทำโดยอิงจากผลการทดลองตลอดจนระหว่างการทำงานในโครงการนี้และการปรับแต่งในภายหลังนั้นอย่าแสร้งทำเป็นว่า ความจริงที่สมบูรณ์- วิธีในการบรรลุเป้าหมายซึ่งในกรณีนี้คือ เสียงคุณภาพสูงค่อนข้างมากและแต่ละอันก็แสดงถึงชุดของมาตรการที่อาจไม่ให้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกเป็นรายบุคคล ดังนั้นจึงไม่มีสูตรง่ายๆในบริเวณนี้

รูปถ่ายของเครื่องขยายเสียงบนเว็บไซต์ของ บริษัท DACT ของเดนมาร์ก:

ขอแสดงความนับถือ Oleg Shamankov ( ศาสดาพยากรณ์)

ปรากฏว่าเมื่อใช้เครื่องขยายสัญญาณในการดำเนินงาน แผนงานต่างๆอา เมื่อเปิดสวิตช์ อัตราขยายของคาสเคดบนแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานหนึ่งตัว (op-amp) ขึ้นอยู่กับความลึกของฟีดแบ็คเท่านั้น ดังนั้นในสูตรในการพิจารณาอัตราขยายของวงจรใดวงจรหนึ่ง อัตราขยายของ op-amp แบบ "เปล่า" เองจึงไม่ได้ใช้ นั่นคือค่าสัมประสิทธิ์มหาศาลที่ระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง

ดังนั้นจึงค่อนข้างเหมาะสมที่จะถามคำถาม:“ หากผลลัพธ์สุดท้าย (กำไร) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสัมประสิทธิ์ "อ้างอิง" ขนาดใหญ่นี้ แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่าง op-amp ที่มีกำไรหลายพันครั้งและกับ op-amp ตัวเดียวกัน แต่กำไรหลักแสนถึงล้านด้วยซ้ำ?

คำตอบนั้นค่อนข้างง่าย ในทั้งสองกรณี ผลลัพธ์จะเหมือนกัน อัตราขยายของคาสเคดจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบ OOS แต่ในกรณีที่สอง (ออปแอมป์ที่มีอัตราขยายสูง) วงจรจะทำงานได้อย่างเสถียรและแม่นยำยิ่งขึ้น ประสิทธิภาพดังกล่าว วงจรสูงกว่ามาก ไม่ใช่โดยไม่มีเหตุผลที่ op-amps จะถูกแบ่งออกเป็น op-amp สำหรับการใช้งานทั่วไปและ op-amp ที่มีความแม่นยำสูงและแม่นยำ

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว แอมพลิฟายเออร์ที่เป็นปัญหาได้รับชื่อเป็น "เชิงปฏิบัติการ" ในช่วงเวลาห่างไกลนั้น เมื่อส่วนใหญ่ใช้เพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์ในคอมพิวเตอร์แอนะล็อก (AVM) สิ่งเหล่านี้คือการดำเนินการบวก ลบ คูณ หาร ยกกำลังสอง และฟังก์ชันอื่นๆ อีกมากมาย

ออปแอมป์แบบแอนตี้ลูเวียนเหล่านี้ถูกดำเนินการต่อไป หลอดสุญญากาศต่อมาเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์แบบแยกและส่วนประกอบวิทยุอื่นๆ โดยธรรมชาติแล้ว ขนาดของออปแอมป์ของทรานซิสเตอร์ก็ใหญ่พอที่จะใช้ในการออกแบบมือสมัครเล่นได้

และหลังจากนั้นด้วยความสำเร็จของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบรวม op-amps จึงกลายเป็นขนาดของทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำธรรมดาการใช้ชิ้นส่วนเหล่านี้ในอุปกรณ์ในครัวเรือนและวงจรสมัครเล่นก็กลายเป็นเรื่องชอบธรรม

อย่างไรก็ตาม op-amps สมัยใหม่แม้จะมีคุณภาพค่อนข้างสูง แต่ก็มีราคาไม่สูงกว่าทรานซิสเตอร์สองหรือสามตัวมากนัก ข้อความนี้ใช้กับออปแอมป์วัตถุประสงค์ทั่วไป แอมพลิฟายเออร์ที่มีความแม่นยำอาจมีราคาสูงกว่าเล็กน้อย

เกี่ยวกับวงจรออปแอมป์ ควรสังเกตทันทีว่าวงจรทั้งหมดได้รับการออกแบบมาให้ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ โหมดนี้เป็นโหมดที่ "คุ้นเคย" ที่สุดสำหรับออปแอมป์ ซึ่งช่วยให้คุณขยายไม่เพียงแต่สัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น คลื่นไซน์ แต่ยังรวมถึงสัญญาณกระแสตรงหรือแรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวด้วย

และบ่อยครั้งที่วงจรออปแอมป์ใช้พลังงานจากแหล่งที่มีขั้วเดียว จริงอยู่ที่ในกรณีนี้ไม่สามารถเสริมกำลังได้ แรงดันไฟฟ้าคงที่- แต่บ่อยครั้งที่สิ่งนี้ไม่จำเป็น วงจรที่มีแหล่งจ่ายไฟแบบขั้วเดียวจะมีการพูดคุยกันในภายหลัง แต่สำหรับตอนนี้ เรามาพูดถึงวงจรสำหรับการเปิด op-amps ด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์กันต่อ

แรงดันไฟฟ้าของออปแอมป์ส่วนใหญ่มักจะอยู่ภายใน ±15V แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าแรงดันไฟฟ้านี้ไม่สามารถลดลงได้เล็กน้อย (ไม่แนะนำให้สูงกว่า) ออปแอมป์หลายตัวทำงานได้อย่างเสถียรมากโดยเริ่มจาก ±3V และบางรุ่นถึง ±1.5V ความเป็นไปได้นี้ระบุไว้ใน เอกสารทางเทคนิค(แผ่นข้อมูล)

ทวนแรงดันไฟฟ้า

เป็นอุปกรณ์ op-amp ที่ง่ายที่สุดในแง่ของการออกแบบวงจร ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 วงจรติดตามแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน

เห็นได้ง่ายว่าในการสร้างวงจรดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนใดส่วนหนึ่งยกเว้นออปแอมป์เอง จริงอยู่รูปไม่ได้แสดงการเชื่อมต่อสายไฟ แต่พบไดอะแกรมดังกล่าวตลอดเวลา สิ่งเดียวที่ฉันอยากทราบคือระหว่างพินพาวเวอร์ op-amp (ตัวอย่างเช่น สำหรับ op-amp KR140UD708 เหล่านี้คือพิน 7 และ 4) และสายทั่วไปควรเชื่อมต่อด้วยความจุ 0.01...0.5 ไมโครเอฟ

จุดประสงค์ของพวกเขาคือทำให้การทำงานของ op-amp มีเสถียรภาพมากขึ้นเพื่อกำจัดวงจรกระตุ้นตัวเองตามวงจรไฟฟ้า ควรเชื่อมต่อตัวเก็บประจุให้ใกล้กับพินกำลังของไมโครวงจรมากที่สุด บางครั้งมีการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุหนึ่งตัวต่อกลุ่มของวงจรไมโครหลายตัว บนบอร์ดที่มีวงจรไมโครดิจิทัลสามารถเห็นตัวเก็บประจุแบบเดียวกันได้โดยมีจุดประสงค์เหมือนกัน

อัตราขยายของรีพีทเตอร์นั้นเท่ากับความสามัคคี หรือพูดอีกอย่างหนึ่งก็คือ ไม่มีการได้รับเลย แล้วเหตุใดเราจึงต้องมีโครงการเช่นนี้? ค่อนข้างเหมาะสมที่จะจำไว้ว่ามี วงจรทรานซิสเตอร์- ผู้ติดตามตัวปล่อยซึ่งมีจุดประสงค์หลักในการจับคู่น้ำตกที่มีความต้านทานอินพุตต่างกัน การเรียงซ้อน (ตัวทำซ้ำ) ดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าการเรียงซ้อนแบบบัฟเฟอร์

อิมพีแดนซ์อินพุตของรีพีตเตอร์กับ op-amp คำนวณเป็นผลคูณของอิมพีแดนซ์อินพุตของ op-amp และอัตราขยาย ตัวอย่างเช่น สำหรับ UD708 ดังกล่าว อิมพีแดนซ์อินพุตจะอยู่ที่ประมาณ 0.5 MOhm ค่าเกนอย่างน้อย 30,000 และอาจมากกว่านั้น หากคูณตัวเลขเหล่านี้ ความต้านทานอินพุตจะอยู่ที่ 15 GOhm ซึ่งเทียบได้กับความต้านทานของฉนวนคุณภาพไม่สูงมาก เช่น กระดาษ ผลลัพธ์ที่สูงเช่นนี้ไม่น่าจะเกิดขึ้นได้หากใช้ตัวติดตามตัวปล่อยแบบทั่วไป

เพื่อให้แน่ใจว่าคำอธิบายไม่ทำให้เกิดข้อสงสัย ด้านล่างนี้จะแสดงรูปภาพที่แสดงการทำงานของวงจรที่อธิบายทั้งหมดในโปรแกรมจำลอง Multisim แน่นอนว่าวงจรทั้งหมดเหล่านี้สามารถประกอบบนเขียงหั่นขนมได้ แต่จะไม่ได้รับผลลัพธ์ที่แย่กว่านั้นบนหน้าจอมอนิเตอร์

จริงๆ แล้วที่นี่ยังดีกว่านิดหน่อย: คุณไม่จำเป็นต้องปีนขึ้นไปบนชั้นวางที่ไหนสักแห่งเพื่อเปลี่ยนตัวต้านทานหรือไมโครวงจร ที่นี่ทุกสิ่ง แม้แต่เครื่องมือวัดก็อยู่ในโปรแกรมและสามารถ “เข้าถึง” ได้โดยใช้เมาส์หรือคีย์บอร์ด

รูปที่ 2 แสดงวงจรรีพีทเตอร์ที่สร้างในโปรแกรม Multisim

รูปที่ 2.

การค้นคว้าวงจรนั้นค่อนข้างง่าย สัญญาณไซน์ที่มีความถี่ 1 KHz และแอมพลิจูด 2V จะถูกส่งไปยังอินพุตทวนจากเครื่องกำเนิดฟังก์ชันดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3.

สัญญาณที่อินพุตและเอาต์พุตของทวนสัญญาณจะถูกสังเกตด้วยออสซิลโลสโคป: สัญญาณอินพุตจะแสดงเป็นลำแสงสีน้ำเงิน และลำแสงเอาต์พุตเป็นสีแดง

รูปที่ 4.

เหตุใดผู้อ่านที่สนใจอาจถามว่าสัญญาณเอาต์พุต (สีแดง) มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของสัญญาณสีน้ำเงินหรือไม่ ทุกอย่างง่ายมาก: ด้วยความไวที่เท่ากันของช่องสัญญาณออสซิลโลสโคปไซนัสอยด์ทั้งสองที่มีแอมพลิจูดและเฟสเท่ากันจะรวมเป็นหนึ่งเดียวโดยซ่อนตัวอยู่ด้านหลังกัน

เพื่อที่จะเห็นทั้งสองอย่างพร้อมกัน เราต้องลดความไวของช่องใดช่องหนึ่งลง ในกรณีนี้คืออินพุต เป็นผลให้ไซนูซอยด์สีน้ำเงินมีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของหน้าจอและหยุดซ่อนอยู่ด้านหลังสีแดง แม้ว่าจะได้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน คุณสามารถเลื่อนลำแสงได้โดยใช้ตัวควบคุมออสซิลโลสโคป โดยปล่อยให้ความไวของช่องสัญญาณเท่าเดิม

ไซนัสอยด์ทั้งสองนั้นอยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กันอย่างสมมาตรกับแกนเวลา ซึ่งบ่งชี้ว่าองค์ประกอบคงที่ของสัญญาณเป็นศูนย์ จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณเพิ่มส่วนประกอบ DC ขนาดเล็กลงในสัญญาณอินพุต เครื่องกำเนิดเสมือนช่วยให้คุณเลื่อนคลื่นไซน์ไปตามแกน Y ได้

รูปที่ 5.

สิ่งที่ออกมาจากสิ่งนี้แสดงไว้ในรูปที่ 6

รูปที่ 6.

จะสังเกตได้ว่าไซน์ซอยด์อินพุตและเอาต์พุตเพิ่มขึ้นครึ่งโวลต์โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลย สิ่งนี้บ่งชี้ว่ารีพีทเตอร์ส่งสัญญาณส่วนประกอบ DC ของสัญญาณได้อย่างแม่นยำ แต่บ่อยครั้งที่พวกเขาพยายามกำจัดส่วนประกอบคงที่นี้และทำให้มีค่าเท่ากับศูนย์ ซึ่งหลีกเลี่ยงการใช้องค์ประกอบของวงจร เช่น ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนระหว่างสเตจ

แน่นอนว่ารีพีทเตอร์นั้นดีและสวยงามด้วยซ้ำ: ไม่จำเป็นต้องมีส่วนเพิ่มเติมแม้แต่ชิ้นเดียว (แม้ว่าจะมีวงจรรีพีทเตอร์ที่มี "สารเติมแต่ง") เล็กน้อย แต่ก็ไม่ได้รับผลใด ๆ แล้วอันนี้เป็นแอมป์อะไรครับ? หากต้องการสร้างแอมพลิฟายเออร์ คุณจะต้องเพิ่มรายละเอียดเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จะมีการหารือเกี่ยวกับวิธีดำเนินการดังกล่าวในภายหลัง

เครื่องขยายเสียงแบบอินเวอร์เตอร์

ในการสร้างแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านจากออปแอมป์ ก็เพียงพอที่จะเพิ่มตัวต้านทานเพียงสองตัวเท่านั้น สิ่งที่ออกมาจากสิ่งนี้แสดงไว้ในรูปที่ 7

รูปที่ 7 วงจรขยายสัญญาณแบบย้อนกลับ

อัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวคำนวณโดยใช้สูตร K=-(R2/R1) เครื่องหมายลบไม่ได้หมายความว่าแอมพลิฟายเออร์เสีย แต่เพียงว่าสัญญาณเอาท์พุตจะอยู่ตรงข้ามในเฟสกับอินพุตหนึ่ง ไม่ใช่เพื่ออะไรที่แอมพลิฟายเออร์ถูกเรียกว่าแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน ที่นี่เป็นการเหมาะสมที่จะเรียกคืนทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจรกับ OE ที่นั่นเช่นกัน สัญญาณเอาท์พุตที่ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์อยู่นอกเฟสโดยสัญญาณอินพุตที่จ่ายไปที่ฐาน

นี่คือจุดที่คุณควรจดจำว่าคุณจะต้องทุ่มเทความพยายามมากเพียงใดเพื่อให้ได้คลื่นไซน์ที่สะอาดและไม่บิดเบี้ยวที่ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ จำเป็นต้องเลือกไบแอสที่ฐานของทรานซิสเตอร์ตามลำดับ ซึ่งมักจะค่อนข้างซับซ้อนและขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายตัว

เมื่อใช้ op-amp ก็เพียงพอที่จะคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานตามสูตรและรับอัตราขยายที่ระบุ ปรากฎว่าการตั้งค่าวงจรโดยใช้ op-amp นั้นง่ายกว่าการตั้งค่าทรานซิสเตอร์หลายขั้นมาก ดังนั้นจึงไม่ต้องกลัวว่าโครงการจะไม่สำเร็จก็จะไม่ได้ผล

รูปที่ 8.

ทุกอย่างที่นี่เหมือนกับในรูปก่อนหน้า: สัญญาณอินพุตจะแสดงเป็นสีน้ำเงิน และสัญญาณหลังจากแอมพลิฟายเออร์จะแสดงเป็นสีแดง ทุกอย่างสอดคล้องกับสูตร K=-(R2/R1) สัญญาณเอาท์พุตอยู่นอกเฟสกับอินพุต (ซึ่งสอดคล้องกับเครื่องหมายลบในสูตร) ​​และแอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตเป็นสองเท่าของอินพุตพอดี ซึ่งก็เป็นจริงเช่นกันสำหรับอัตราส่วน (R2/R1)=(20/10)=2 หากต้องการเพิ่มค่าเช่น 10 ก็เพียงพอที่จะเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทาน R2 เป็น 100KOhm

ในความเป็นจริงวงจรแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านอาจซับซ้อนกว่าตัวเลือกนี้แสดงในรูปที่ 9

รูปที่ 9.

มีชิ้นส่วนใหม่ปรากฏที่นี่ - ตัวต้านทาน R3 (แต่มันหายไปจากวงจรก่อนหน้า) จุดประสงค์คือการชดเชยกระแสอินพุตของ op-amp จริง เพื่อลดความไม่เสถียรของอุณหภูมิของส่วนประกอบ DC ที่เอาต์พุต ค่าของตัวต้านทานนี้ถูกเลือกตามสูตร R3=R1*R2/(R1+R2)

ออปแอมป์ที่มีความเสถียรสูงสมัยใหม่ช่วยให้อินพุตที่ไม่กลับด้านสามารถเชื่อมต่อกับสายร่วมได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทาน R3 แม้ว่าการมีอยู่ขององค์ประกอบนี้จะไม่ทำอะไรที่ไม่ดี แต่ในระดับการผลิตปัจจุบันเมื่อประหยัดทุกอย่างพวกเขาก็ไม่ต้องการติดตั้งตัวต้านทานนี้

สูตรคำนวณแอมพลิฟายเออร์กลับด้านแสดงในรูปที่ 10 ทำไมในรูป? ใช่ เพื่อความชัดเจน ในบรรทัดข้อความ ข้อความเหล่านั้นจะดูไม่คุ้นเคยและเข้าใจนัก และจะไม่โดดเด่นนัก

รูปที่ 10.

ปัจจัยที่ได้รับถูกกล่าวถึงก่อนหน้านี้ สิ่งเดียวที่ควรค่าแก่การเอาใจใส่ที่นี่คือความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะชัดเจนด้วยความต้านทานอินพุต: มันจะเท่ากับความต้านทานของตัวต้านทาน R1 แต่จะต้องคำนวณความต้านทานเอาต์พุตโดยใช้สูตรที่แสดงในรูปที่ 11

ตัวอักษร "K" หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์อ้างอิงของ op-amp โปรดคำนวณว่าความต้านทานเอาต์พุตจะเท่ากับเท่าใด ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นตัวเลขที่ค่อนข้างเล็ก แม้แต่สำหรับ op-amp ประเภท UD7 โดยเฉลี่ยที่มี K” เท่ากับไม่เกิน 30,000 ในกรณีนี้ นี่ถือว่าดี: ยิ่งอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของคาสเคดยิ่งต่ำ (นี่ ใช้ไม่เพียงแต่กับ op-amp cascade เท่านั้น) ยิ่งโหลดมีพลังมากขึ้น ในแง่ที่สมเหตุสมผล แน่นอน คุณสามารถเชื่อมต่อกับ cascade นี้ภายในขอบเขตจำกัดได้

ควรมีหมายเหตุพิเศษเกี่ยวกับหน่วยในตัวส่วนของสูตรสำหรับคำนวณความต้านทานเอาต์พุต สมมติว่าอัตราส่วน R2/R1 จะเป็น เช่น 100 นี่คืออัตราส่วนที่จะได้รับในกรณีที่แอมพลิฟายเออร์กลับด้านเป็น 100 ปรากฎว่าหากทิ้งหน่วยนี้ จะไม่มีอะไรมาก เปลี่ยน. อันที่จริงสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด

สมมติว่าความต้านทานของตัวต้านทาน R2 เป็นศูนย์ เช่นเดียวกับในกรณีของรีพีทเตอร์ จากนั้นหากไม่มีตัวส่วนทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นศูนย์และความต้านทานเอาต์พุตจะเป็นศูนย์เท่ากัน และถ้าต่อมาศูนย์นี้ไปอยู่ที่ไหนสักแห่งในตัวส่วนของสูตร คุณจะสั่งให้หารมันได้อย่างไร? ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำจัดหน่วยที่ดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญนี้ออกไป

คุณไม่สามารถเขียนทุกอย่างในบทความเดียวได้ แม้ว่าจะเป็นเรื่องใหญ่ก็ตาม ดังนั้นทุกสิ่งที่ไม่สอดคล้องกับบทความถัดไปจะต้องครอบคลุมทั้งหมด จะมีคำอธิบายของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล และแอมพลิฟายเออร์แบบจ่ายเดียว จะได้รับคำอธิบายด้วย วงจรง่ายๆเพื่อตรวจสอบออปแอมป์

บัฟเฟอร์แอมพลิฟายเออร์

ในส่วนนี้เราจะพิจารณาเฉพาะผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น (ดูรูปที่ 2) ผู้ติดตามปัจจุบันถูกสร้างขึ้นโดยใช้การเลือกวงจรป้อนกลับที่เหมาะสม รีพีทเตอร์ (บัฟเฟอร์) ได้รับความสามัคคีและมีอิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตสูงเป็นพิเศษ ในวงจรออปแอมป์พื้นฐาน อิมพีแดนซ์อินพุตจะถูกกำหนดโดยส่วนประกอบที่อินพุตและคุณสมบัติของออปแอมป์เอง ในวงจรบัฟเฟอร์ อิมพีแดนซ์อินพุตจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของออปแอมป์เท่านั้น ดังนั้นความต้านทานอินพุตของวงจรดังกล่าวจึงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของการทำงานเท่านั้น

เครื่องขยายเสียง ในวงจรพื้นฐาน ส่วนประกอบอินพุตจะโหลดสัญญาณอินพุต ซึ่งไม่พึงประสงค์เมื่อแหล่งสัญญาณมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูง ปัญหาการเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุตแก้ไขได้โดยใช้บัฟเฟอร์หรือแอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัด ควรสังเกตว่าอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของ op-amp เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนเพราะว่า มันได้รับอิทธิพลจากวงจรป้อนกลับ อิทธิพลที่กำหนดต่ออิมพีแดนซ์เอาท์พุตคือความต้านทานของสเตจเอาท์พุต โดยทั่วไป สเตจเอาท์พุตจะเป็นตัวติดตามตัวปล่อยซึ่งมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ ซึ่งกำหนดเป็น r ib + R B /P และมีค่าปกติที่ 25 ถามความต้านทานเอาต์พุตของตัวติดตามตัวปล่อยจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดขั้วเคลื่อนที่ (ขั้วเป็นจุดแหลมคม

ตารางที่ 1. การสร้างวงจรต่างๆ โดยการเปลี่ยนขนาดของส่วนประกอบของวงจรพื้นฐานในรูป 1

ประเภทวงจร	V1	V2	ซีจี	แซดเอฟ	Z1	Z2
เครื่องขยายเสียงแบบอินเวอร์เตอร์	สัญญาณอินพุต	โลก	กำหนดโดยกำไร	กำหนดโดยกำไร	ไม่มา	ZG||ZF
แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน	โลก	สัญญาณอินพุต	กำหนดโดยกำไร	กำหนดโดยกำไร	ZG||ZF	ไม่มา
อินเวอร์เตอร์อินทิเกรต	สัญญาณอินพุต	โลก			ไม่มา	ZG||ZF
บัฟเฟอร์	โลก	สัญญาณอินพุต	ไม่มา	ปิด	ปิด	ไม่มา
วงจรการลบ	สัญญาณเข้า -	สัญญาณอินพุต +

การเปลี่ยนแปลงการตอบสนองความถี่) และทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ความถี่สูง สถานการณ์ยิ่งแย่ลงไปอีกในแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานซึ่งมีช่วงสัญญาณเท่ากับช่วงแรงดันไฟฟ้า (ที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์แบบรางต่อราง) เพราะ ระยะเอาท์พุตในนั้นถูกสร้างขึ้นตามวงจรที่มีตัวสะสมทั่วไป อิมพีแดนซ์ทั้งหมดในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับโหลดและสามารถเข้าถึงค่าที่สำคัญได้ มากถึงหลายกิโลโอห์ม มันอาจช่วยได้ในกรณีนี้ ทางเลือกที่ถูกต้องอัตราขยายแบบวนซ้ำ ซึ่งส่งผลต่ออิมพีแดนซ์ของสเตจเอาท์พุตและสามารถลดลงได้อย่างมาก เป็นผลให้เปิด ดี.ซีและในภูมิภาค ความถี่ต่ำเป็นไปได้ที่จะได้ค่าอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่ต่ำมากจนถึงเศษส่วนของโอห์ม ความต้านทานเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ เนื่องจากอัตราขยายของออปแอมป์จะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ความต้านทานเอาต์พุตสูงทำให้เกิดปัญหาสองประการ - ผลกระทบของกระแสโหลดต่อสัญญาณและปัญหาความเสถียรที่เกิดจากขั้วที่สร้างโดยตัวเก็บประจุเอาต์พุต ทางออกที่ดีที่สุดเมื่อทำงานกับกระแสโหลดสูงคือการใช้ออปแอมป์ที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ ไม่กี่ปีที่ผ่านมา ขั้นบัฟเฟอร์พิเศษถูกนำมาใช้เพื่อทำงานบนสายเคเบิลที่ต่อปลายสาย (ซึ่งต้องใช้กระแสเอาต์พุตหลายร้อยมิลลิแอมป์) แต่ในขณะนี้ มีแอมพลิฟายเออร์สำหรับการปฏิบัติงานที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งสามารถใช้งานโหลดดังกล่าวได้อย่างง่ายดาย ข้อดีของ

ข้อได้เปรียบเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรออปแอมป์ทั่วไปก็คือบัฟเฟอร์จะมีความต้านทานต่ำกว่าเสมอ เนื่องจาก อัตราขยายของลูปจะเพิ่มขึ้นสูงสุด และสเตจเอาต์พุตยังได้รับการออกแบบเพื่อลดอิมพีแดนซ์ให้เหลือน้อยที่สุดอีกด้วย ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับโหลดแบบคาปาซิทีฟ op-amps ที่แตกต่างกันจะมีพฤติกรรมแตกต่างกัน - บางตัวไม่เสถียรในขณะที่บางตัวไม่มีปัญหาดังกล่าว แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่สามารถขับโหลดได้ด้วย ความจุขนาดใหญ่มีความต้านทานสเตจเอาต์พุตต่ำมาก แต่จะสูญเสียความเร็วเนื่องจาก ต้องการทรานซิสเตอร์เอาท์พุตที่ใหญ่กว่า เพื่อสรุปข้างต้น ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านอิมพีแดนซ์เอาต์พุต ผู้ออกแบบควรเลือก เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน, บัฟเฟอร์หรือเพาเวอร์แอมป์

น้ำตกบัฟเฟอร์;
– พวกมันมีไว้เพื่ออะไร?
- ข้อกำหนดสำหรับพวกเขา
– การใช้ตัวติดตามตัวปล่อย

ระยะบัฟเฟอร์ถูกใช้เพื่อจับคู่ อุปกรณ์ต่างๆ เช่นเครื่องขยายเสียงและลำโพง ลองดูตัวอย่างนี้โดยละเอียด

อัตราขยาย (Ku) และประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลด ในกรณีของเราคือความต้านทานของลำโพง หากเราสมมติว่าที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ของเรามีลำโพงที่มีความต้านทานเป็นศูนย์อนิจจา Ku และประสิทธิภาพก็จะมีแนวโน้มเป็นศูนย์ด้วยและแอมพลิฟายเออร์ของเราจะไม่ทำงาน จากนั้นเราใช้ความต้านทานโหลดขนาดใหญ่ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นกิกะโอห์มและแอมพลิฟายเออร์จะไม่ทำงานอีกครั้งเพราะแม้ว่า Ku จะมีแนวโน้มที่จะไม่มีที่สิ้นสุด แต่ประสิทธิภาพก็จะเป็นศูนย์ แต่ถ้าเรารับความต้านทานโหลดเท่ากับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เราก็จะได้อุปกรณ์ที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์
ตามกฎแล้วไม่สามารถเลือกโหลดที่ต้องการได้เสมอไป คุณสามารถจับคู่ลำโพงและเครื่องขยายเสียงได้โดยใช้ข้อต่อหม้อแปลง ดังแสดงในแผนภาพ (รูปที่ 1):

รูปที่ 1

แต่โดยส่วนตัวแล้ว ฉันไม่แนะนำให้ผู้เริ่มต้นมีส่วนร่วมกับวิธีการประสานงานนี้ เพราะ... มันค่อนข้างใช้แรงงานเข้มข้นหากคุณไม่มีประสบการณ์ และจะใช้เวลานานมากจนกว่าคุณจะเข้าใจ ดังนั้นจึงง่ายกว่าที่จะใช้บัฟเฟอร์เรียงซ้อนเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้

และสิ่งสุดท้ายที่คุณควรคำนึงถึงก่อนพิจารณาวงจรก็คือ มีระยะบัฟเฟอร์หลายประเภท แต่ในบทความนี้เราจะพิจารณาเพียงวงจรเดียวซึ่งอาจคุ้นเคยกับคุณ นี้ ผู้ติดตามตัวปล่อย.

ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งว่าคุณอย่าใช้วงจรที่ฉันจะนำเสนอที่นี่ มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสาธิตการทำงานของผู้ติดตามตัวปล่อย แต่หากไม่มีการดัดแปลงก็ไม่เหมาะสำหรับ การประยุกต์ใช้จริง(รูปที่ 2):

รูปที่ 2

ในผู้ติดตามตัวปล่อย ทรานซิสเตอร์จะเชื่อมต่อตามวงจร "ตัวสะสมทั่วไป" ซึ่งช่วยให้สัญญาณอินพุตอยู่ในเฟสกับเอาต์พุต “ตัวสะสมทั่วไป” จะขยายกระแส และแรงดันเอาต์พุตควรจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าตามหลักการ ตัวต้านทานในวงจรอิมิตเตอร์จะจำกัดกระแสของตัวสะสม ด้วยเหตุนี้ทรานซิสเตอร์จึงไม่ไหม้ ตัวต้านทานอีกตัวคือโหลด
ข้อเสียของวงจรนี้คือทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมด "B" ซึ่งหมายความว่าจะขยายสัญญาณอินพุตเพียงครึ่งคลื่นเดียว แต่ตัวทวนสัญญาณมีประสิทธิภาพสูง ออสซิลโลแกรม แรงดันไฟฟ้าขาเข้าแสดงในรูปที่ 3:

รูปที่ 3

เมื่อโหลดเราจะได้ออสซิลโลแกรมดังต่อไปนี้:

รูปที่ 4

เกิดอะไรขึ้นกับกระแสน้ำ? กระแสอินพุตคือ 86 μA และกระแสเอาต์พุตกลายเป็น 4 mA
ความต้านทานเอาต์พุตของวงจรนี้ขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวต้านทานในวงจรตัวปล่อย หากคุณมีความต้านทานโหลด 4 โอห์ม ให้ทำให้ความต้านทานในวงจรอิมิตเตอร์เท่ากับ 4 โอห์ม

และสุดท้ายก็เอาใจสักหน่อย :)
นี่คือวิธีที่วงจรจะส่งสัญญาณได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากเมื่อสัญญาณครึ่งคลื่นบวกมาถึง ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งจะเปิดขึ้น และเมื่อครึ่งคลื่นลบมาถึง อีกตัวหนึ่งจะเปิดขึ้น (รูปที่ 5):

รูปที่ 5

และในรูปที่ 6 จากขวาไปซ้าย รูปคลื่นของอินพุตและเอาต์พุตจะแสดงขึ้น

รูปที่ 6

โดยสรุปฉันอยากจะอธิบายให้ผู้อ่านฟังเล็กน้อย มีวงจรตัวติดตามตัวปล่อยที่แตกต่างกันจำนวนมากที่สามารถพบได้ง่ายในแหล่งต่างๆ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมฉันไม่อุทิศเวลาให้กับจุดต่างๆ เช่น การคำนวณองค์ประกอบ การเลือกทรานซิสเตอร์ ฯลฯ แต่พยายามถ่ายทอดแนวคิดนี้ ฉันหวังว่าคุณจะสามารถเน้นสิ่งที่น่าสนใจสำหรับตัวคุณเองได้และที่สำคัญที่สุดคือเข้าใจแนวคิดเรื่องบัฟเฟอร์ลดหลั่น