Дуглас селф проектирование усилителей мощности звуковой частоты: Проектирование усилителей мощности звуковой частоты | Селф Дуглас

Содержание

Селф, Дуглас - Проектирование усилителей мощности звуковой частоты [Текст] : учебное пособие для студентов технических вузов


Поиск по определенным полям

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы

По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

"исследование и разработка"

Поиск по синонимам

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#" перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~" в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2.4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

Проектирование усилителей мощности звуковой частоты

Искусство проектирования аудиоусилителей издавна привлекает внимание и радиолюбителей, и профессионалов. Может показаться, что работа, которую при этом требуется выполнить, довольно проста, но для создания надежного высококачественного усилителя разработчик должен привлечь весь багаж своих знаний в области электроники. К сожалению, информация по вопросам проектирования усилителей мощности звуковых частот разрозненна и зачастую труднодоступна. Данная книга поможет читателю восполнить этот недостаток. В ней рассматриваются вопросы минимизации искажений и повышения линейности усиления, затрагиваются проблемы, связанные с проектированием усилителей, такие как надежность, обеспечение стабильным питанием, защита от перегрузок и т.п. Приведен уникальный материал по режимам работы на реактивную нагрузку, необычным способам компенсации искажений и др. Обсуждаемые вопросы снабжены подробными ссылками на справочные издания, призванные помочь читателю в дальнейшем исследовании в области проектирования УМЗЧ. Издание предназначено разработчикам аудиоаппаратуры, квалифицированным радиолюбителям, а также может быть полезно студентам старших курсов радиотехнических специальностей вузов и всем читателям, интересующимся современной аудиоэлектроникой. Г. С. Найвельт - Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник А.М.Бройде, Ф.И.Тарасов - Справочник по электровакуумным и полупроводниковым приборам С.Кин - Азбука радиотехники Cправочные материалы для коротковолновика Борисов В. Г. - Блочный приемник начинающего радиолюбителя В.П.Градиль - Краткий справочник радиомонтажника Казанский И. В., Поляков В. Т. - Азбука коротких волн Ельяшкевич С. - Проверка ламп в телевизорах Н.В.Громов, Т.Д.Залесов - Радиоприемники, радиолы, электрофоны и магнитофоны В. Г. Костиков, Е. М. Парфенов, В. А. Шахнов - Источники электропитания электронных средств . Белов И. Ф. и др - Переносные кассетные магнитолы Алексеев Ю. П. - Бытовая приемно-усилительная радиоаппаратура Кононович Л. М., Ковалгин Ю. А. - Стереофоническое воспроизведение звука Алексеев Ю. П., Барсков-Гросман Р. Я., - Радиоприемники, радиолы, магнитолы, тюнеры Горшков А. - Как установить радиоприёмник Кунин Л. - Радиоприемники , радиолы, проигрывтели (Устройство и ремонт) Енютин В. - Элементы и детали любительских радиоприемников Р.Лэнди, Д. Дэвис, А.Албрехт # Справочник радиоинженера В.И.Горбатый - Любительские УКВ радиокомплексы Гинзбург З. Б. - Как находить и устранять повреждения в приемниках А. И. Горобец, А. И. Степаненко - Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры Б.Г.Степанов, Я.С.Лаповок - Любительская радиосвязь на KB: Справочник А.П.Алешкин - Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей Путятин Н.Н - Радиоуправление моделями Бурдун Г. - Радиоизмерения на миллиметровых волнах Гавриленко И. И. - Радиопередающие устройства Иванов-Есипович Н. К. - Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры Анго А. - Математика для электро- и радиоинженеров Кубаркин Л. В. - Азбука радиосхем Винокуров В.И. - Электрорадиоизмерения Выходец А. В. - Радиовещание и электроакустика: Учебник для вузов Лабутин В.К - Книга радиомастера Радиолюбительская технология - Фролов В.В . Бытовая радиоаппаратура и ее ремонт - Алексеев Ю. П . Советы радиолюбителям - Кузьмин Е.Н Антенны. (Пер.с нем.) - Ротхаммель К . Книга юного конструктора Сборник формул для радиолюбителя (Перевод с немецкого) - О. Кронегер Книга начинающего радиолюбителя - 3.Б.Гинзбург и Ф.И.Тарасов

Усилитель звуковой частоты | Образовательная социальная сеть

Создание макета усилителя звукового сигнала

Мишечкин Михаил группа МТО-91

Руководитель: Дондокова Любовь Гармаевна

Добрый день, я хочу рассказать об основах построения усилителя звукового сигнала. Это будет интересно тем кто никогда не занимался   радиоэлектроникой,  конечно же она будет смешна тем кто не расстаётся с паяльником. И поэтому я попытаюсь рассказать о данной теме как можно проще.

Что такое усилитель звука?

Качественный аудиоприбор, будь то магнитола в автомобиле или акустическая система для домашнего кинотеатра, практически всегда снабжается усилителем звука. Это специальное электрическое устройство, преобразующее слабый электрический сигнал в более сильный с помощью увеличения мощности тока. Усилитель мощности звука может быть как отдельным прибором, входящим в аудиосистему, так и являться внутренним компонентом, например, колонок, входящим в их гибридную систему.
Зачем нужен усилитель звука?

Обыватели нередко полагают, что усилить звук стараются непременно для повышения его громкости. Такое утверждение верно лишь отчасти. Усилитель звука в машину или для домашнего, профессионального использования необходим для качественного преобразования слабого электрического сигнала в более мощный.

   Актуальность: в современном мире, в котором мы живем, пользуемся устройствами воспроизведения – плееры, магнитофоны и магнитолы, но они имеют разную величину выходного аудиосигнала, которой не всегда хватает для качественного звучания. С усилителями звук получается более качественным, без помех и искажений.

        Цель: выяснить, реально ли самостоятельно создать усилитель звукового сигнала.        

       Задачи:

  1. Выяснить, на каких принципах основывается работа устройств, усилителя звукового сигнала.
  2. Попробовать создать усилитель звукового сигнала.
  3. Узнать о будущем данной технологии и определить, какой фактор развития она преподнесёт в современную жизнь общества.

                Гипотеза: можно ли самим создать усилитель звукового сигнала, создав для этого несложное устройство;

     Объект исследования: усилитель звукового сигнала.

     Методы исследования: анализ научной, учебной литературы, интернет данных; систематизация данных; создание несложного устройства для усилителя звукового сигнала; проведение опытов с созданным устройством; анализ опытов; выдвижение теорий и предположений.

II. Основная часть

Усиление низких частот

Усилитель звуковой частоты или усилитель низкой частоты. Усиление низких частот и устройства, выполняющие эту функцию, находятся в области звуковоспроизведения, а значит определённом диапазоне, который начинается с 20 Гц и заканчивается в пределах 20 000 Гц(20 кГц). Именно эти звуковые колебания может слышать человеческий слух. То есть, чтобы человек услышал звуковые колебания в качестве речи, музыки, песен и т. д. они должны пройти через специальное устройство усиливающие эти, называющиеся, низкими частотами. Чем проще и дешевле эти устройства, тем меньше диапазон передаваемых в динамики или громкоговорители частот.

Применение и реализация усиления звука низкой частоты

Во многих аудиосистемах бытового и профессионального назначения используется специальный компонент – усилитель звука. Он необходим для качественного, громкого воспроизведения аудиоинформации без помех и искажений. Устройства отличаются исходными характеристиками, совместимостью с другими приборами и сферой применения.

Устройство усилителя звука

Стандартный усилитель звука для колонок имеет следующие конструкционные особенности:

  1. Входная система усилителя звука. К ней подсоединяется сам источник, который может отличаться выходным напряжением.
  2. Блок питания, отвечающий за преобразование входящего тока в величину с более высоким напряжением. Основным прибором этой группы является трансформатор.
  3. Выходной каскад, главными элементами которого являются транзисторы. Они преобразуют повышенное напряжение от блока питания в нужную форму сигнала, который передается на устройство вывода звука.
  4. Блок регулировки настроек присутствует только в автономных устройствах и позволяет тонко настраивать качество получаемого звука на выходе.

Принцип работы усилителя звука.
Любой простой усилитель звука вне зависимости от класса и конструктивных особенностей работает по следующей схеме:

  1. В блоке питания входящий электрический ток от стандартной сети электропитания или автомобильного аккумулятора преобразуется в постоянный ток.
  2. Усилители звука для домашней акустики через входную систему получает сигнал от подключенного устройства (CD-плеера, например) и изменяет (увеличивает) его амплитуду с помощью постоянного тока. Длина звуковой волны остается без изменений.
  3. Усиленный звуковой сигнал передается на выходное устройство (колонки), через которые и воспроизводится в новом, улучшенном качестве.

Характеристики усилителя звука.

Основные характеристики, которыми обладает усилитель звука для компьютера или другого прибора:

  1. Выходная мощность. Она может быть номинальной, то есть измеряемой при заданном коэффициенте нелинейных искажений и максимальной, которая учитывается при ненормированном коэффициенте.
  2. Даже мини усилитель звука для колонок обладает такими параметрами, как коэффициент усиления и коэффициент полезного действия.
  3. Частотный диапазон, то есть разнообразие частот, с которыми прибор способен работать. Оптимальный вариант – 20-20000 Гц.
  4. Коэффициент гармонических искажений показывает слышимую часть тех самых искажений на частоте 1 кГц и составляет 0,001-0,1%.
  5. Отношение сигнал/шум показывает, на сколько собственные шумы усилителя меньше полезного музыкального сигнала.
  6. Демпинг-фактор или способность подавлять паразитарные напряжения, влияющие на качество мелодии.

В качестве дополнительных характеристик могут быть указаны:

  • коэффициент интермодуляционных искажений;
  • скорость нарастания выходного сигнала;
  • перекрестные помехи.

Виды усилителей звука.

Акустическая аппаратура имеет разнообразные характеристики и области применения, поэтому и усилитель звука имеет несколько разновидностей. По мощности бывают:

  • предварительные, являющиеся промежуточным звеном;
  • оконечные, непосредственно увеличивающие мощность;
  • интегральные, объединяющие две предшествующие разновидности в единый прибор.

По элементной базе различают:

  • ламповые;
  • транзисторные;
  • интегральные устройства.

По количеству подключаемых каналов приборы делятся на:

  • одноканальные устройства;
  • двухканальный девайсы;
  • многоканальные усилители.

Важным критерием классификации является и область применения устройства:

1.Автомобильный усилитель звука.

2.Концертная аппаратура.

3.Студийная аппаратура.

Практическая часть.

    Для создания усилителя звукового сигнала я использовал микросхему.

Микросхема TDA2003 — усилитель звука

Микросхема TDA2003 дает возможность собрать простой усилитель звуковой частоты, при использовании минимального количества внешних компонентов. При этом она обеспечивает высокую нагрузочную способность по току (до 3.5 А) и очень низкие уровни гармоник и перекрестных помех. Безопасная работа обеспечивается защитой от короткого замыкания по постоянному и переменному току, тепловой защитой и отключением нагрузки при всплесках напряжения до 40 В.

Комплектующие: звуковая  микросхема TDA 2003 . конденсатор на 10 мкФ, 16 В, вход, 100 мкФ, 16 В, конденсатор керамический 2 штуки на 1мкФ, резистор 1 кОм, резистор 1 Ом, резистор 5 Ом, конденсатор электролитический 25 В, 470 мкФ, шнур для подачи звукового сигнала, блок питания 12 В до 18 В, колонка с сопротивление 2 Ом.

Абсолютные максимальные значения

Обозначение

Параметр

Значение

Ед. изм.

Vs

Максимальный импульс напряжения питания (50 мс)

40

В

Vs

Постоянное напряжение питания

28

В

Vs

Рабочее значение напряжения питания

18

В

Io

Максимальный импульс выходного тока (повторяющийся)

3.5

А

Io

Максимальный импульс выходного тока (неповторяющийся)

4.5

А

Ptot

Рассеиваемая мощность при температуре корпуса Tcase = 90°C

20

Вт

Tstg, Tj

Температура хранения и температура кристалла

от -40 до 150

°C

Заключение.

 В результате проведённой работы я изучил большое количество теории, связанной с усилителем звукового сигнала. Так же выяснил, что устройства, можно собрать самостоятельно, но это довольно трудоёмкий процесс, который требует определённых знаний и способностей как в физике, так и в радиотехнике.

        Также я узнал, что выбирая усилитель звука для ноутбука или другого прибора, стоит обратить внимание и на класс понравившейся модели. Он демонстрирует сумму выходного сигнала в зависимости от схемы прибора в течение одного цикла работы при возбуждении входящим синусоидальным сигналом. Все классы можно условно разделить на группы.

1.Классическую, куда входят приборы класса А,В,АВ и С. Они считаются самыми качественными, дающие на выходе максимально «чистый» звук. В основе лежит ламповый или транзисторный способ преобразования, поэтому приборы применяются в домашней и профессиональной акустике.

2.Устройства класса D, E, F, G, T,D. В них используются цифровые схемы и  широтно – импульсные модуляции. Такие устройства чаще применяются в малогабаритных приборах.

3.Отдельно стоит выделять класс Н, используемый в автомобильной акустике.

Рейтинг усилителей звука

При подборе оптимальной модели усилителя звуковой частоты можно ориентироваться и на отзывы профессионалов акустического дела и обычных пользователей. В рейтинг популярных приборов неизменно входят:

SMSL SA-36A Plus – компактный прибор класса D с поддержкой беспроводной сети по протоколу Bluetooth. Стоимость – $70.

 Литература.

1.Дуглас Селф. Проектирование усилителей мощности звуковой частоты. Третье издание. 2009.

2.Сухов Н.Е. Радиохобби. Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками. Издательство НиТ.  2012.

3.Шкритен П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. Москва «Мир». 1991.

4. Интернет – ресурсы. RadioKOTstraktor,ru.

Устройство элемента схемы температурной компенсации

 

Полезная модель относится к устройствам стабилизации рабочего режима в электронных устройствах и предназначена для обеспечения снижения влияния температурных изменений в различных модификациях усилителей. Устройство элемента схемы температурной компенсации содержит термодатчик, расположенный непосредственно под выводом или на выводе контролируемого элемента.

Полезная модель относится к устройствам стабилизации рабочего режима в электронных устройствах и предназначена для обеспечения снижения влияния температурных изменений в различных модификациях усилителей.

Известен способ стабилизации рабочего режима в электронных устройствах [патент РФ 2193272, опубликован 20.11.2002], при котором стабилизация рабочего режима, независимо от температуры тела кристалла усилительного элемента и температуры окружающей среды, достигается выделением сигнала отрицательной обратной связи с прямосмещенного PN-перехода датчика тока и с помощью формирователя установлением рабочего режима по постоянному току путем размещения рабочей точки на изгибе динамической характеристики.

Известен способ контроля тепловой устойчивости однородного токораспределения в импульсных режимах работы мощных биполярных транзисторах [патент РФ 1290869, опубликован 10.12.1996] по измеренным значениям напряжений между эмиттерным и базовым выводами в зависимости от напряжения между коллекторным и базовым выводами при заданной амплитуде импульсов эмиттерного тока. Сложность предлагаемых технических решений не нашла практического применения.

Основной характеристикой выходного каскада усилителя является то, что температуры p-n-переходов выходных полупроводниковых приборов непосредственно влияют на установку значения тока в рабочей точке. Для того, чтобы компенсировать изменение температуры p-n-переходов выходных полупроводниковых приборов, устанавливают температурно-чувствительные датчики в основном на теплоотводящем радиаторе. Истинная температура p-n-перехода не доступна для системы температурной компенсации, а измерение взамен ее температуры теплоотводящего радиатора обеспечивает плохое приближение к реальности, определяемое наличием теплового сопротивления всей конструкции крепежа полупроводникового прибора. На результат также очень сильно влияет тепловая инертность большой массы радиатора.

Более простым вариантом является закрепление термодатчика на верхней поверхности корпуса полупроводникового прибора [Дуглас Селф, Проектирование усилителей мощности звуковой частоты, АМК, Москва, 2009, стр.414]. Как утверждает автор, верхняя поверхность корпуса полупроводникового прибора реагирует на изменение температуры быстрее всего и с самой высокой скоростью, а для достижения теплового равновесия всей конструкции понадобилось время более часа. Однако между корпусом и кристаллом p-n-перехода имеется воздушная прослойка, которая является термоизолятором, а термодатчик на корпус устанавливается с изолирующей прокладкой, следовательно измеряемая температура не соответствует температуре p-n-перехода.

Отрицательной стороной большинства схем температурной компенсации выходных каскадов усилителя является высокая инерционность, свойственная большой массе теплоотводящего радиатора относительно температурных изменений, а также, погрешность контроля температуры из-за препятствий на пути распространения тепла от p-n-перехода, поэтому очевидным выходом является поиск варианта, позволяющего разместить термодатчик как можно ближе к p-n-переходу полупроводникового прибора.

Техническим результатом, на который направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение достоверности контроля температурного режима элементов в схеме температурной компенсации усилителя.

Технический результат достигается тем, что термодатчик располагается непосредственно под выводом контролируемого элемента. Так как вывод элемента является хорошим проводником тепла и непосредственно соединен с p-n-переходом, температура на его поверхности практически равна температуре p-n-перехода кристалла контролируемого полупроводникового прибора. Если полупроводниковый прибор имеет корпус для поверхностного монтажа, то термодатчик располагается на выводе контролируемого элемента. Таким образом, достигается достоверность замера рабочей температуры элемента.

На чертеже фиг.1 условно изображено устройство элемента схемы температурной компенсации для полупроводникового прибора в корпусе для объемного монтажа, которое содержит: термодатчик 1, контролируемый элемент 2, плату 3, на которой расположен усилитель.

На чертеже фиг.2 условно изображено устройство элемента схемы температурной компенсации для полупроводникового прибора в корпусе для поверхностного монтажа.

При нагревании p-n-перехода контролируемого элемента распространение тепла беспрепятственно проходит по выводу, на котором размещен термодатчик, следовательно измеряемая им температура будет наиболее точно соответствовать температуре p-n-перехода. Далее сигнал с термодатчика поступает на схему температурной компенсации для обеспечения оптимального режима работы усилителя.

При построении схем температурной компенсации основным требованием является обеспечение достоверности постоянного контроля температуры критичного к данным условиям полупроводникового прибора. Поскольку мощные транзисторы размещаются на термопроводящей подложке или радиаторе, то даже рядом температура будет отличаться от температуры самого транзистора и данные с термодатчика на схему температурной компенсации поступают с большой погрешностью и задержкой во времени, что не позволяет обеспечить оптимальный режим работы усилителя. Предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить большую достоверность контроля температурного режима элементов в схеме температурной компенсации усилителя и более быструю скорость реакции системы термокомпенсации. В настоящее время промышленностью выпускаются термодатчики по размерам соизмеримые с размерами выводов полупроводниковых приборов.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемая конструкция элемента схемы температурной компенсации имеет достаточно простое устройство и может быть реализована для любого элемента объемного или поверхностного монтажа, требующего достоверного постоянного контроля рабочей температуры.

Схема температурной компенсации, содержащая термодатчик, отличающаяся тем, что термодатчик расположен непосредственно под выводом или на выводе контролируемого элемента.

Оптимальный ток покоя выходного каскада на полевых транзисторах в усилителях мощности

Интернет-версия статьи, опубликованной в журнале Радио 2016 №9

Выходной каскад усилителя – весьма нелинейный узел. И снижение его искажений очень хорошо отразится на работе усилителя и на его качестве звучания. Самые низкие искажения выходного каскада будут, конечно же, в классе А. Вот только греться выходные транзисторы при этом будут очень сильно. Чтобы снизить их нагрев обычно снижают напряжения питания. А это повышает искажения полевиков. И, главное, снижает максимальную выходную мощность усилителя. Значит появляется опасность возникновения клиппинга. То есть стремление улучшить звук, приводит к возможности его сильного ухудшения.

Что же делать? А нельзя ли найти такой ток покоя выходных полевых транзисторов, чтобы и искажения были маленькими, и нагрев небольшим?

Известный разработчик звуковой техники Дуглас Селф в книге «Проектирование усилителей мощности звуковой частоты» писал, что для низких искажений ток покоя выходного каскада на биполярных транзисторах должен быть как раз маленьким, выходные транзисторы должны работать в классе В. То есть греться минимально. Однако для выходных полевых транзисторов невозможно теоретически указать оптимальное значение тока покоя, при котором искажения выходных полевых транзисторов были бы минимальны.

Я усомнился в том, что оптимального тока покоя для полевых транзисторов не существует вообще. Какая-то оптимальная величина тока покоя, которую можно рекомендовать устанавливать в УМЗЧ, должна быть. Чтобы и качество высокое, и нагрев небольшой. Поэтому провел экспериментальную проверку влияния тока покоя выходного каскада на его искажения. Для этого я применил такую систему. Собрал высококачественный усилитель с полевыми транзисторами на выходе, по топологии Лина. Для того чтобы легче было измерять величину искажений, глубина общей ООС была уменьшена на 30 дБ. С целью линеаризации каскада усиления напряжения усилителя, вносящего наибольшие искажения, в него была введена местная ООС глубиной 12 дБ. Такая модернизация позволила более четко выделить искажения, вносимые выходным каскадом усилителя.

Итак, перед вами результаты реальных измерений на настоящем усилителе.

Цель оптимизации – получить достаточно низкие искажения, вносимые выходным каскадом при сравнительно небольшом токе покоя, а значит и нагреве выходных транзисторов.

С целью всестороннего изучения искажений, вносимых выходным каскадом, измерялись следующие виды искажений такого специализированного усилителя:

— коэффициент гармоник;

— коэффициент интермодуляционных искажений, использующий стандартный метод SMPTE с частотами 60 Гц и 7 кГц и соотношением амплитуд 4:1;

— коэффициент гармоник, нормированный к номеру гармоники k, вычисленный для первых одиннадцати гармоник:

Этот коэффициент используется сравнительно редко. Однако в нем есть необходимость, так как этот коэффициент учитывает не только величину гармоники, но и ее номер. Чем больше номер, тем больше коэффициент. Известно, что чем выше номер гармоники, тем более она заметна и неприятна на слух. В результате нормированный коэффициент гармоник не только вычисляет искажения, он позволяет учесть ширину спектра искажений и хоршо отображает «неприятное звучание» высших гармоник. Этот параметр гораздо сильнее связан с субъективным качеством звучания, чем «обычный» Кг. Но нормированный Кг непривычен — его практически не используют (потому что он более честно показывает искажения, а производители хотят красивых рекламных чисел). Поэтому для сравнения спектров вычислялся коэффициент, который можно назвать «фактор спектра» (ФС):

Фактор спектра показывает ширину спектра искажений. Если в спектре присутствует только вторая гармоника, то ФС=1. Бо’льшие значения ФС соответствуют присутствию в спектре искажений большего числа высших гармоник. На рис. 1 показана зависимость фактора спектра от ширины спектра сигнала (график на рис. 1 построен по результатам проведенных измерений). Здесь показаны только первые одиннадцать гармоник, а вообще реальный спектр искажений при больших значениях фактора спектра содержал гармоники значительной амплитуды вплоть до двадцатой!

Рис. 1. Влияние ширины спектра искажений на величину фактора спектра ФС.

Для измерений использовалась звуковая карта EMU-0404 и последняя версия программы SpectraPLUS. Коэффициенты гармоник и интермодуляционных искажений вычислялись программой по встроенным алгоритмам. Нормированный коэффициент гармоник вычислялся на основе амплитуд гармоник, выдаваемых программой.

Исследовались наиболее популярные мощные комплементарные транзисторы, устанавливаемые в выходной каскад усилителя:

— IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier;

— 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba;

— 2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi.

Во всех случаях измерялись две-три пары однотипных транзисторов. Результаты не усреднялись, но разброс результатов для однотипных транзисторов был несущественным. В пары транзисторы не подбирались.

Измерения производились для двух типов нагрузки: активной, сопротивлением 6 ом и сложной комплексной, имитирующей реальные акустические системы.

Искажения выходных транзисторов на активной нагрузке показаны на рис. 2 — рис. 4.

Рис. 2. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на активной нагрузке. Рис. 3. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на активной нагрузке. Рис. 4. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на активной нагрузке.

Хорошо видно, что при увеличении тока покоя величина искажений, вносимых выходным каскадом, снижается. Вместе с искажениями снижается и значение фактора спектра. Это означает, что в спектре искажений снижается содержание гармоник высоких порядков, что положительно сказывается на звучании усилителя, воспринимаемом на слух. При условии, что выходной каскад остается работать в классе АВ, можно легко найти оптимальный ток покоя, при котором искажения невелики и при увеличении тока снижения искажений практически не происходит. Оптимальный ток получается равным 300 мА для транзисторов IR, 200 мА для транзисторов Toshiba и 120 мА для транзисторов Hitachi. Интересно, что последние транзисторы значительно отличаются по величине искажений. Надо сказать, что они отличаются и по работе на постоянном токе, для обеспечения работы этих транзисторов пришлось переделывать цепь смещения усилителя.

Искажения выходных транзисторов при работе на комплексную нагрузку показаны на рис. 5 — рис. 7.

Рис. 5. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке. Рис. 6. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке. Рис. 7. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Для комплексной нагрузки также характерно наличие оптимальной величины тока покоя, близкой по значениям к оптимальным величинам тока на активной нагрузке.

Интересно отметить, что при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада в ряде случаев растут. Вполне возможно, что здесь проявляется влияние изменения крутизны выходного каскада, описанное Д. Селфом.

Важность параметра «фактор спектра» можно продемонстрировать на таком примере. На рис. 5 у транзистора Toshiba величины Кг и IMD при токах покоя 250 мА и 2000 мА практически равны. Из этого можно сделать вывод о том, что выходные транзисторы на этих токах работают совершенно одинаково. Однако значения фактора спектра для этих токов равны ФС(250 мА)=2,6 и ФС(2000 мА)=1,08. И спектры искажений в этих случаях разные. Они близки к спектрам, показанным на рис. 1 черным и синим графиками. Спектр искажений при токе покоя 250 мА содержит как минимум девять гармоник заметной амплитуды, тогда как спектр при токе 2000 мА содержит только вторую и третью гармоники.

Транзисторы разных производителей демонстрируют совершенно разное поведение. Это позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на примерно одинаковые основные параметры транзисторов, их свойства сильно различаются. Однотипные транзисторы имеют очень близкие свойства. На рис. 8 показаны характеристики, измеренные на двух разных парах однотипных транзисторов. Различие лежит в пределах погрешности измерений.

Рис. 8. Для разных пар транзисторов результаты одинаковые.

Для более полного исследования и исключения случайности полученных результатов был проведен ряд дополнительных измерений. С целью их упрощения измерялся только коэффициент гармоник, который хорошо отражает нелинейность выходных транзисторов. Исследовались транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. На рис. 9 показана зависимость Кг от тока покоя для различных значений сопротивления активной нагрузки. В целом зависимость сохраняется, и значение оптимального тока покоя можно считать неизменным.

Рис. 9. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разных сопротивлений нагрузки Rн.

На рис. 10 показана зависимость Кг от тока покоя на активной нагрузке для различных значений выходного напряжения. Графики пересекаются в одной точке: с одной стороны, чем меньше выходное напряжение, тем выше относительные искажения «ступенька» при малом токе покоя. Поэтому маленькое выходное напряжение дает большие искажения. Это при малом токе покоя. С другой стороны меньшее выходное напряжение создает меньшую нелинейность выходных транзисторов (у полевых транзисторов крутизна зависит от напряжения) и, следовательно, меньшие искажения при достаточно большом токе. И снова графики демонстрируют примерно то же значение оптимального тока покоя.

Рис. 10. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной амплитуды выходного сигнала при Rр=6 ом.

Две последние зависимости коэффициента гармоник от температуры выходных транзисторов и от частоты тестового тона (рис 10 и рис. 11) показывают, что ни один из этих факторов не влияет на поведение транзисторов. Так что полученные результаты (рис. 2 – рис. 7) верны при любых условиях работы усилителя.

Рис. 11. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной температуры транзисторов. Рис. 12. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной частоты тестового сигнала.

Если сравнить зависимости Кг от тока покоя, то можно заметить, что на всех графиках искажения достигают значения, равного примерно 0,25%, и дальше не уменьшаются. Это происходит потому, что величина искажений выходного каскада достигает и становится меньше величины искажений второго по уровню нелинейности узла усилителя – каскада усиления напряжения, который имеет Кг порядка 0,25%. Однако на правильность выводов данная ситуация не влияет:

1. Ищется не минимум искажений, а оптимум тока покоя. Как только искажения выходного каскада стали меньше, чем каскада усиления напряжения, то оптимум найден – главный вклад в искажения усилителя в целом вносит другой узел, следовательно, выходной каскад в дальнейшем совершенствовании не нуждается.

2. Каскад усиления напряжения дополнительно линеаризован на 12 дБ. Так что если искажения выходного каскада стали меньше чем у линеаризованного усилителя напряжения, то уж наверняка они будут гораздо меньше искажений «обычного». И их вклад в общие искажения усилителя будет весьма мал.

3. Тот факт, что при дальнейшем увеличении тока покоя сверх оптимального значения с выходным каскадом происходят какие-то изменения, показывает фактор спектра – при дальнейшем увеличении тока покоя спектр искажений сокращается. Возможно, что уменьшается и амплитуда искажений. Так что минимум искажений явно не достигнут, но однозначно достигнут оптимум тока покоя, когда искажения выходного каскада уже достаточно низкие, а нагрев выходных транзисторов небольшой.

В качестве иллюстрации оптимальности полученных значений можно привести результаты применения теории оптимизации к данной задаче. Целевая функция получается следующим образом. Имеются две переменные – ток покоя и коэффициент гармоник. Обе они проявляют свойство: чем меньше значение, тем лучше. Следовательно, переменные следует перемножать и искать минимум целевой функции. Поскольку величина Кг изменяется на порядок, а ток покоя на два порядка, то переменные следует привести к одному масштабу изменения, чтобы переменная, изменяющаяся сильнее, не «перетягивала» на себя результат. Для этого следует из величины тока покоя извлечь квадратный корень, что приведет диапазон ее изменения к диапазону изменения Кг. Таким образом получаем критерий оптимальности:

Результаты показаны на рис. 13, 14, 15. Они полностью согласуется с выводами, сделанными выше.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы IRF. Рис. 14. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Toshiba. Рис. 15. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Hitachi.

Выводы.

1. Искажения, вносимые выходным каскадом УМЗЧ, существенно зависят от тока покоя выходных полевых транзисторов.

2. Наименьшие искажения наблюдаются при работе в классе А, что полностью согласуется с теорией. В классе В искажения существенно выше, чем в классе АВ. С ростом тока покоя искажения в общем случае уменьшаются.

3. Существует оптимальное значение тока покоя, при котором искажения достаточно малы при работе транзисторов в классе АВ. В ряде случаев, при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада растут.

4. Величина оптимального тока покоя для разных транзисторов лежит в диапазоне 150…300 мА, что намного больше тех значений, которые принято устанавливать в усилителях мощности. Обычно в усилителях устанавливают ток покоя 80…100 мА, а в некоторых промышленных конструкциях даже 40…60 мА.

5. Кроме амплитуды искажений, от тока покоя зависит и их спектр. При низких значениях тока покоя спектр гармоник значительно расширяется, а гармоники высоких порядков хуже подавляются отрицательной обратной связью. То есть при маленьком токе покоя у нас сразу две беды: большая величина Кг и широктй спектр искажений. Качество звучания наверняка будет невысоким. Спектр оптимального тока покоя содержит небольшое количество высших гармоник, которые эффективно подавляются общей ООС. Да и значение Кг невелико. Поэтому усилитель, ток покоя выходного каскада которого равен оптимальному, должен восприниматься на слух как хорошо звучащий.

6. Для транзисторов IRFP240/IRFP9240 оптимальный ток покоя составляет 300 мА. Для транзисторов 2SJ201/2SK1530 оптимальный ток покоя составляет 200…250 мА. Для транзисторов 2SJ162/2SK1058 оптимальный ток покоя составляет 120…150 мА.

7. Оптимальный ток покоя зависит только от типа выходных транзисторов. Другие факторы, такие как выходное напряжение или сопротивление нагрузки на его величину практически не влияют.

8. Самыми лучшими показали себя транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. Транзисторы IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier заняли второе место. Они хоть и являются переключательными, тем не менее мало чем уступают транзисторам фирмы Toshiba. Транзисторы 2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi являются заметно нелинейными и не рекомендуются для высококачественного усиления. Оптимум тока покоя для них тоже получается каким-то расплывчатым.

9. При неоптимальном маленьком токе покоя (таком, какой часто устанавливают в усилителях) искажения, вносимые выходным каскадом, в четыре-шесть раз выше (а на слух — с учетом ширины спектра — в шесть-десять раз выше), чем при оптимальном. Поэтому для высококачественного усиления необходимо задавать ток покоя выходного каскада равным оптимальному.

04.03.2017

Total Page Visits: 1717 - Today Page Visits: 8

Definition and synonyms of звуковой in the Russian dictionary

PRONUNCIATION OF ЗВУКОВОЙ IN RUSSIAN

WHAT DOES ЗВУКОВОЙ MEAN IN RUSSIAN?

Click to see the original definition of «звуковой» in the Russian dictionary. Click to see the automatic translation of the definition in English.
Definition of звуковой in the Russian dictionary

SOUND adjective 1) see the sound (3, 4) associated with it. 2) Characteristic of the sound (3, 4), characteristic of it. 3) Accompanied by sounds. 4) Recording or reproducing sounds. ЗВУКОВОЙ прилагательное 1) см. звук (3, 4), связанный с ним. 2) Свойственный звуку (3, 4), характерный для него. 3) Сопровождаемый звуками. 4) Записывающий или воспроизводящий звуки.


Click to see the original definition of «звуковой» in the Russian dictionary. Click to see the automatic translation of the definition in English.

RUSSIAN WORDS THAT RHYME WITH ЗВУКОВОЙ

TRANSLATION OF ЗВУКОВОЙ

Find out the translation of звуковой to 25 languages with our Russian multilingual translator. The translations of звуковой from Russian to other languages presented in this section have been obtained through automatic statistical translation; where the essential translation unit is the word «звуковой» in Russian.
Translator Russian -
Chinese 声音

1,325 millions of speakers

Translator Russian -
Spanish sonar

570 millions of speakers

Translator Russian -
English sound

510 millions of speakers

Translator Russian -
Arabic صوت

280 millions of speakers

Translator Russian -
Portuguese som

270 millions of speakers

Translator Russian -
Bengali শব্দ

260 millions of speakers

Translator Russian -
French sonner

220 millions of speakers

Translator Russian -
Malay bunyi

190 millions of speakers

Translator Russian -
German klingen

180 millions of speakers

Translator Russian -
Japanese 聞こえる

130 millions of speakers

Translator Russian -
Korean 소리

85 millions of speakers

Translator Russian -
Javanese muni

85 millions of speakers

Translator Russian -
Vietnamese âm thanh

80 millions of speakers

Translator Russian -
Tamil ஒலி

75 millions of speakers

Translator Russian -
Marathi आवाज

75 millions of speakers

Translator Russian -
Turkish ses

70 millions of speakers

Translator Russian -
Italian suono

65 millions of speakers

Translator Russian -
Polish dźwięk

50 millions of speakers

Translator Russian -
Romanian sunet

30 millions of speakers

Translator Russian -
Greek ήχος

15 millions of speakers

Translator Russian -
Afrikaans klink

14 millions of speakers

Translator Russian -
Swedish ljud

10 millions of speakers

Translator Russian -
Norwegian høres

5 millions of speakers

TENDENCIES OF USE OF THE TERM «ЗВУКОВОЙ»

The map shown above gives the frequency of use of the term «звуковой» in the different countries.

Examples of use in the Russian literature, quotes and news about звуковой

9 RUSSIAN BOOKS RELATING TO

«ЗВУКОВОЙ»

Discover the use of звуковой in the following bibliographical selection. Books relating to звуковой and brief extracts from same to provide context of its use in Russian literature.

1

Звуковой дизайн в видеоиграх. Технологии «игрового» аудио ...

Представленная вашему вниманию книга целиком посвящена видеоигровому звуку и звуковому дизайну для видеоигр, технологии и ...

Антон Деникин, 2014

2

Проектирование усилителей мощности звуковой частоты

Дуглас Селф. Совет добиваться при проектировании УМЗЧ высокой линейности прямого тракта усиления еще до замыкания контура ООС – наверно, покажется разработ- чику банальным. Разумеется, речь идет об общей ООС, ...

Дуглас Селф, 2014

3

Акустика звукового кинопоказа - Страница 6

такую диафрагму обычно называют диффузором. то громкоговорители этой группы можно называть диффузор ныии. Ко второй группе относятся рупорные громкоговорители, в кото1 рых диафрагма излучает звук через рупор, ...

В. В. Фурдуев, 2013

4

Английская фонетика. От звука к слову: учебное пособие

Мы говорим о формировании именно способности ориентироваться в фонетическом материале, а не об умении безошибочно определить звуковой состав слова, в связи со следующими соображениями. Во-первых, материал ...

Ольга Ершова, ‎Анна Максаева, 2015

5

От звука к тексту - Страница 440

лнтерацня на согласный звук; 2) аллитерация труппы согласных; 3) созвучие соседних слотов одного и того же слова или двух соседних слогов; 4) созвучие гласного; 5) созвучие целых слов. Существенны для смыслофоники ...

Татьяна Николаева, 2013

6

Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом

9» = 7, (1.3) т. е. чем больше частота звука, тем меньше длина звуковой волны, и наоборот. Например, ест/1 частота равна 1000 Гц, то д)п/пта волны в воздухе при комнатной температуре составляет 0,34 м, при 250 Гц — около 1 ...

Николай Иванов, 2013

7

Усилители мощности звуковой частоты: проектирование и ...

Рассматриваются особенности построения электронных схем, каскадов, узлов, нашедших широкое применение в аналоговой звуковой ...

Евгений Иванович Старченко, 2011

8

Железо ПК 2012 - Страница 321

Изначально формирование звуковых сигналов в персональном компьютере с помощью внутреннего динамика преследовало лишь возможность звуковой индикации системных событий, например отказов в работе видеокарты ...

Соломенчук Валентин Георгиевич, 2012

9

Звуковой удар

В монографии изложены теоретические основы звукового удара, методы его расчета и минимизации. Для научных и инженерно-технических ...

Сергей Леонидович Чернышев, 2011

10 NEWS ITEMS WHICH INCLUDE THE TERM «ЗВУКОВОЙ»

Find out what the national and international press are talking about and how the term звуковой is used in the context of the following news items.

Вышел первый в истории звуковой фильм "Певец джаза" -этот …

В 1889 году в Париже к началу местной Всемирной выставки открылось ночное кабаре «Мулен Руж» («Красная мельница»), визитной карточкой ... «Интернет-обозрение Главное, Oct 15»

Apple запатентовала звуковой разъем уменьшенной толщины

Американское патентное ведомство выдало Apple патент №9142925, заявка на который была подана в мае 2011 года. В патенте описан звуковой ... «iXBT.com, Sep 15»

НАСА сделало фотографии ударной звуковой волны на фоне …

НАСА опубликовало снимок ударной волны на фоне Солнца при переходе звукового барьера учебным реактивным самолетом Т-38С. Об этом ... «Lenta.ru, Sep 15»

Компания Porsche открыла временный магазин со звуковой

Компания Porsche представляет в Москве абсолютно новый интерактивный проект под девизом «Звук от Porsche: истории бренда». Для этого ... «Life-Star, Sep 15»

Первый в Москве звуковой кинотеатр отреставрируют в 2017 году

Реконструкция кинотеатра, начавшего первым в Москве демонстрировать фильмы со звуком, пройдет в 2017 году. Об этом сообщает пресс-служба ... «Городской круглосуточный информационный телеканал >, Sep 15»

В галерее "Беляево" познакомят со "Звуковой петлей Мебиуса"

22 сентября в галерее "Беляево" москвичи смогут познакомиться с выставочным проектом "Звуковая петля Мебиуса", сообщают организаторы. «Городской круглосуточный информационный телеканал >, Sep 15»

Японский экспериментальный самолет первым в мире бесшумно …

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) сообщило о том, что ему первым в мире удалось погасить звуковой удар при летных ... «Авиатранспортное обозрение, Aug 15»

Физики из Британии создали настоящий нано-аналог "звуковой

Физики из Бристольского университета реализовали мечту фанатов научно-фантастического сериала "Доктор Кто" - они создали нано-вариант ... «РИА Новости, May 15»

Ярче кремлевских звезд: кто зажигал на «Звуковой дорожке»

«Звуковая дорожка» (она же ZD Awards) — старейшая музыкальная премия в России, итоги которой ежегодно подводятся на основе голосования ... «Woman.ru - интернет для женщин, Feb 15»

Звуковой сигнал на пешеходных переходах хотят сделать …

Звуковой сигнал для слабовидящих на столичных пешеходных переходах может стать мелодичнее. Обращение с предложением провести техническую ... «Известия, Dec 14»

Как отрегулировать ток покоя в усилителе

Интернет-версия статьи, опубликованной в журнале Радио 2016 №9

Выходной каскад усилителя – весьма нелинейный узел. И снижение его искажений очень хорошо отразится на работе усилителя и на его качестве звучания. Самые низкие искажения выходного каскада будут, конечно же, в классе А. Вот только греться выходные транзисторы при этом будут очень сильно. Чтобы снизить их нагрев обычно снижают напряжения питания. А это повышает искажения полевиков. И, главное, снижает максимальную выходную мощность усилителя. Значит появляется опасность возникновения клиппинга. То есть стремление улучшить звук, приводит к возможности его сильного ухудшения.

Что же делать? А нельзя ли найти такой ток покоя выходных полевых транзисторов, чтобы и искажения были маленькими, и нагрев небольшим?

Известный разработчик звуковой техники Дуглас Селф в книге «Проектирование усилителей мощности звуковой частоты» писал, что для низких искажений ток покоя выходного каскада на биполярных транзисторах должен быть как раз маленьким, выходные транзисторы должны работать в классе В. То есть греться минимально. Однако для выходных полевых транзисторов невозможно теоретически указать оптимальное значение тока покоя, при котором искажения выходных полевых транзисторов были бы минимальны.

Я усомнился в том, что оптимального тока покоя для полевых транзисторов не существует вообще. Какая-то оптимальная величина тока покоя, которую можно рекомендовать устанавливать в УМЗЧ, должна быть. Чтобы и качество высокое, и нагрев небольшой. Поэтому провел экспериментальную проверку влияния тока покоя выходного каскада на его искажения. Для этого я применил такую систему. Собрал высококачественный усилитель с полевыми транзисторами на выходе, по топологии Лина. Для того чтобы легче было измерять величину искажений, глубина общей ООС была уменьшена на 30 дБ. С целью линеаризации каскада усиления напряжения усилителя, вносящего наибольшие искажения, в него была введена местная ООС глубиной 12 дБ. Такая модернизация позволила более четко выделить искажения, вносимые выходным каскадом усилителя.

Цель оптимизации – получить достаточно низкие искажения, вносимые выходным каскадом при сравнительно небольшом токе покоя, а значит и нагреве выходных транзисторов.

С целью всестороннего изучения искажений, вносимых выходным каскадом, измерялись следующие виды искажений такого специализированного усилителя:

– коэффициент интермодуляционных искажений, использующий стандартный метод SMPTE с частотами 60 Гц и 7 кГц и соотношением амплитуд 4:1;

– коэффициент гармоник, нормированный к номеру гармоники k, вычисленный для первых одиннадцати гармоник:

Этот коэффициент используется сравнительно редко. Однако в нем есть необходимость, так как этот коэффициент учитывает не только величину гармоники, но и ее номер. Чем больше номер, тем больше коэффициент. Известно, что чем выше номер гармоники, тем более она заметна и неприятна на слух. В результате нормированный коэффициент гармоник не только вычисляет искажения, он позволяет учесть ширину спектра искажений и хоршо отображает "неприятное звучание" высших гармоник. Этот параметр гораздо сильнее связан с субъективным качеством звучания, чем "обычный" Кг. Но нормированный Кг непривычен – его практически не используют (потому что он более честно показывает искажения, а производители хотят красивых рекламных чисел). Поэтому для сравнения спектров вычислялся коэффициент, который можно назвать «фактор спектра» (ФС):

Фактор спектра показывает ширину спектра искажений. Если в спектре присутствует только вторая гармоника, то ФС=1. Бо’льшие значения ФС соответствуют присутствию в спектре искажений большего числа высших гармоник. На рис. 1 показана зависимость фактора спектра от ширины спектра сигнала (график на рис. 1 построен по результатам проведенных измерений). Здесь показаны только первые одиннадцать гармоник, а вообще реальный спектр искажений при больших значениях фактора спектра содержал гармоники значительной амплитуды вплоть до двадцатой!

Рис. 1. Влияние ширины спектра искажений на величину фактора спектра ФС.

Для измерений использовалась звуковая карта EMU-0404 и последняя версия программы SpectraPLUS. Коэффициенты гармоник и интермодуляционных искажений вычислялись программой по встроенным алгоритмам. Нормированный коэффициент гармоник вычислялся на основе амплитуд гармоник, выдаваемых программой.

Исследовались наиболее популярные мощные комплементарные транзисторы, устанавливаемые в выходной каскад усилителя:

IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier;

2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba;

2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi.

Во всех случаях измерялись две-три пары однотипных транзисторов. Результаты не усреднялись, но разброс результатов для однотипных транзисторов был несущественным. В пары транзисторы не подбирались.

Измерения производились для двух типов нагрузки: активной, сопротивлением 6 ом и сложной комплексной, имитирующей реальные акустические системы.

Искажения выходных транзисторов на активной нагрузке показаны на рис. 2 – рис. 4.

Рис. 2. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на активной нагрузке.

Рис. 3. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на активной нагрузке.

Рис. 4. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на активной нагрузке.

Хорошо видно, что при увеличении тока покоя величина искажений, вносимых выходным каскадом, снижается. Вместе с искажениями снижается и значение фактора спектра. Это означает, что в спектре искажений снижается содержание гармоник высоких порядков, что положительно сказывается на звучании усилителя, воспринимаемом на слух. При условии, что выходной каскад остается работать в классе АВ, можно легко найти оптимальный ток покоя, при котором искажения невелики и при увеличении тока снижения искажений практически не происходит. Оптимальный ток получается равным 300 мА для транзисторов IR, 200 мА для транзисторов Toshiba и 120 мА для транзисторов Hitachi. Интересно, что последние транзисторы значительно отличаются по величине искажений. Надо сказать, что они отличаются и по работе на постоянном токе, для обеспечения работы этих транзисторов пришлось переделывать цепь смещения усилителя.

Искажения выходных транзисторов при работе на комплексную нагрузку показаны на рис. 5 – рис. 7.

Рис. 5. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Рис. 6. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Рис. 7. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Для комплексной нагрузки также характерно наличие оптимальной величины тока покоя, близкой по значениям к оптимальным величинам тока на активной нагрузке.

Интересно отметить, что при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада в ряде случаев растут. Вполне возможно, что здесь проявляется влияние изменения крутизны выходного каскада, описанное Д. Селфом.

Важность параметра «фактор спектра» можно продемонстрировать на таком примере. На рис. 5 у транзистора Toshiba величины Кг и IMD при токах покоя 250 мА и 2000 мА практически равны. Из этого можно сделать вывод о том, что выходные транзисторы на этих токах работают совершенно одинаково. Однако значения фактора спектра для этих токов равны ФС(250 мА)=2,6 и ФС(2000 мА)=1,08. И спектры искажений в этих случаях разные. Они близки к спектрам, показанным на рис. 1 черным и синим графиками. Спектр искажений при токе покоя 250 мА содержит как минимум девять гармоник заметной амплитуды, тогда как спектр при токе 2000 мА содержит только вторую и третью гармоники.

Транзисторы разных производителей демонстрируют совершенно разное поведение. Это позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на примерно одинаковые основные параметры транзисторов, их свойства сильно различаются. Однотипные транзисторы имеют очень близкие свойства. На рис. 8 показаны характеристики, измеренные на двух разных парах однотипных транзисторов. Различие лежит в пределах погрешности измерений.

Рис. 8. Для разных пар транзисторов результаты одинаковые

Для более полного исследования и исключения случайности полученных результатов был проведен ряд дополнительных измерений. С целью их упрощения измерялся только коэффициент гармоник, который хорошо отражает нелинейность выходных транзисторов. Исследовались транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. На рис. 9 показана зависимость Кг от тока покоя для различных значений сопротивления активной нагрузки. В целом зависимость сохраняется, и значение оптимального тока покоя можно считать неизменным.

Рис. 9. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разных сопротивлений нагрузки Rн.

На рис. 10 показана зависимость Кг от тока покоя на активной нагрузке для различных значений выходного напряжения. Графики пересекаются в одной точке: с одной стороны, чем меньше выходное напряжение, тем выше относительные искажения «ступенька» при малом токе покоя. Поэтому маленькое выходное напряжение дает большие искажения. Это при малом токе покоя. С другой стороны меньшее выходное напряжение создает меньшую нелинейность выходных транзисторов (у полевых транзисторов крутизна зависит от напряжения) и, следовательно, меньшие искажения при достаточно большом токе. И снова графики демонстрируют примерно то же значение оптимального тока покоя.

Рис. 10. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной амплитуды выходного сигнала при Rр=6 ом.

Две последние зависимости коэффициента гармоник от температуры выходных транзисторов и от частоты тестового тона (рис 10 и рис. 11) показывают, что ни один из этих факторов не влияет на поведение транзисторов. Так что полученные результаты (рис. 2 – рис. 7) верны при любых условиях работы усилителя.

Рис. 11. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной температуры транзисторов.

Рис. 12. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной частоты тестового сигнала.

Если сравнить зависимости Кг от тока покоя, то можно заметить, что на всех графиках искажения достигают значения, равного примерно 0,25%, и дальше не уменьшаются. Это происходит потому, что величина искажений выходного каскада достигает и становится меньше величины искажений второго по уровню нелинейности узла усилителя – каскада усиления напряжения, который имеет Кг порядка 0,25%. Однако на правильность выводов данная ситуация не влияет:

1. Ищется не минимум искажений, а оптимум тока покоя. Как только искажения выходного каскада стали меньше, чем каскада усиления напряжения, то оптимум найден – главный вклад в искажения усилителя в целом вносит другой узел, следовательно, выходной каскад в дальнейшем совершенствовании не нуждается.

2. Каскад усиления напряжения дополнительно линеаризован на 12 дБ. Так что если искажения выходного каскада стали меньше чем у линеаризованного усилителя напряжения, то уж наверняка они будут гораздо меньше искажений "обычного". И их вклад в общие искажения усилителя будет весьма мал.

3. Тот факт, что при дальнейшем увеличении тока покоя сверх оптимального значения с выходным каскадом происходят какие-то изменения, показывает фактор спектра – при дальнейшем увеличении тока покоя спектр искажений сокращается. Возможно, что уменьшается и амплитуда искажений. Так что минимум искажений явно не достигнут, но однозначно достигнут оптимум тока покоя, когда искажения выходного каскада уже достаточно низкие, а нагрев выходных транзисторов небольшой.

В качестве иллюстрации оптимальности полученных значений можно привести результаты применения теории оптимизации к данной задаче. Целевая функция получается следующим образом. Имеются две переменные – ток покоя и коэффициент гармоник. Обе они проявляют свойство: чем меньше значение, тем лучше. Следовательно, переменные следует перемножать и искать минимум целевой функции. Поскольку величина Кг изменяется на порядок, а ток покоя на два порядка, то переменные следует привести к одному масштабу изменения, чтобы переменная, изменяющаяся сильнее, не «перетягивала» на себя результат. Для этого следует из величины тока покоя извлечь квадратный корень, что приведет диапазон ее изменения к диапазону изменения Кг. Таким образом получаем критерий оптимальности:

Результаты показаны на рис. 13, 14, 15. Они полностью согласуется с выводами, сделанными выше.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы IRF.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Toshiba.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Hitachi.

1. Искажения, вносимые выходным каскадом УМЗЧ, существенно зависят от тока покоя выходных полевых транзисторов.

2. Наименьшие искажения наблюдаются при работе в классе А, что полностью согласуется с теорией. В классе В искажения существенно выше, чем в классе АВ. С ростом тока покоя искажения в общем случае уменьшаются.

3. Существует оптимальное значение тока покоя, при котором искажения достаточно малы при работе транзисторов в классе АВ. В ряде случаев, при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада растут.

4. Величина оптимального тока покоя для разных транзисторов лежит в диапазоне 150…300 мА, что намного больше тех значений, которые принято устанавливать в усилителях мощности. Обычно в усилителях устанавливают ток покоя 80…100 мА, а в некоторых промышленных конструкциях даже 40. 60 мА.

5. Кроме амплитуды искажений, от тока покоя зависит и их спектр. При низких значениях тока покоя спектр гармоник значительно расширяется, а гармоники высоких порядков хуже подавляются отрицательной обратной связью. То есть при маленьком токе покоя у нас сразу две беды: большая величина Кг и широктй спектр искажений. Качество звучания наверняка будет невысоким. Спектр оптимального тока покоя содержит небольшое количество высших гармоник, которые эффективно подавляются общей ООС. Да и значение Кг невелико. Поэтому усилитель, ток покоя выходного каскада которого равен оптимальному, должен восприниматься на слух как хорошо звучащий.

6. Для транзисторов IRFP240/IRFP9240 оптимальный ток покоя составляет 300 мА. Для транзисторов 2SJ201/2SK1530 оптимальный ток покоя составляет 200. 250 мА. Для транзисторов 2SJ162/2SK1058 оптимальный ток покоя составляет 120…150 мА.

7. Оптимальный ток покоя зависит только от типа выходных транзисторов. Другие факторы, такие как выходное напряжение или сопротивление нагрузки на его величину практически не влияют.

8. Самыми лучшими показали себя транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. Транзисторы IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier заняли второе место. Они хоть и являются переключательными, тем не менее мало чем уступают транзисторам фирмы Toshiba. Транзисторы 2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi являются заметно нелинейными и не рекомендуются для высококачественного усиления. Оптимум тока покоя для них тоже получается каким-то расплывчатым.

9. При неоптимальном маленьком токе покоя (таком, какой часто устанавливают в усилителях) искажения, вносимые выходным каскадом, в четыре-шесть раз выше (а на слух – с учетом ширины спектра – в шесть-десять раз выше), чем при оптимальном. Поэтому для высококачественного усиления необходимо задавать ток покоя выходного каскада равным оптимальному.

Интернет-версия статьи, опубликованной в журнале Радио 2016 №9

Выходной каскад усилителя – весьма нелинейный узел. И снижение его искажений очень хорошо отразится на работе усилителя и на его качестве звучания. Самые низкие искажения выходного каскада будут, конечно же, в классе А. Вот только греться выходные транзисторы при этом будут очень сильно. Чтобы снизить их нагрев обычно снижают напряжения питания. А это повышает искажения полевиков. И, главное, снижает максимальную выходную мощность усилителя. Значит появляется опасность возникновения клиппинга. То есть стремление улучшить звук, приводит к возможности его сильного ухудшения.

Что же делать? А нельзя ли найти такой ток покоя выходных полевых транзисторов, чтобы и искажения были маленькими, и нагрев небольшим?

Известный разработчик звуковой техники Дуглас Селф в книге «Проектирование усилителей мощности звуковой частоты» писал, что для низких искажений ток покоя выходного каскада на биполярных транзисторах должен быть как раз маленьким, выходные транзисторы должны работать в классе В. То есть греться минимально. Однако для выходных полевых транзисторов невозможно теоретически указать оптимальное значение тока покоя, при котором искажения выходных полевых транзисторов были бы минимальны.

Я усомнился в том, что оптимального тока покоя для полевых транзисторов не существует вообще. Какая-то оптимальная величина тока покоя, которую можно рекомендовать устанавливать в УМЗЧ, должна быть. Чтобы и качество высокое, и нагрев небольшой. Поэтому провел экспериментальную проверку влияния тока покоя выходного каскада на его искажения. Для этого я применил такую систему. Собрал высококачественный усилитель с полевыми транзисторами на выходе, по топологии Лина. Для того чтобы легче было измерять величину искажений, глубина общей ООС была уменьшена на 30 дБ. С целью линеаризации каскада усиления напряжения усилителя, вносящего наибольшие искажения, в него была введена местная ООС глубиной 12 дБ. Такая модернизация позволила более четко выделить искажения, вносимые выходным каскадом усилителя.

Цель оптимизации – получить достаточно низкие искажения, вносимые выходным каскадом при сравнительно небольшом токе покоя, а значит и нагреве выходных транзисторов.

С целью всестороннего изучения искажений, вносимых выходным каскадом, измерялись следующие виды искажений такого специализированного усилителя:

– коэффициент интермодуляционных искажений, использующий стандартный метод SMPTE с частотами 60 Гц и 7 кГц и соотношением амплитуд 4:1;

– коэффициент гармоник, нормированный к номеру гармоники k, вычисленный для первых одиннадцати гармоник:

Этот коэффициент используется сравнительно редко. Однако в нем есть необходимость, так как этот коэффициент учитывает не только величину гармоники, но и ее номер. Чем больше номер, тем больше коэффициент. Известно, что чем выше номер гармоники, тем более она заметна и неприятна на слух. В результате нормированный коэффициент гармоник не только вычисляет искажения, он позволяет учесть ширину спектра искажений и хоршо отображает "неприятное звучание" высших гармоник. Этот параметр гораздо сильнее связан с субъективным качеством звучания, чем "обычный" Кг. Но нормированный Кг непривычен – его практически не используют (потому что он более честно показывает искажения, а производители хотят красивых рекламных чисел). Поэтому для сравнения спектров вычислялся коэффициент, который можно назвать «фактор спектра» (ФС):

Фактор спектра показывает ширину спектра искажений. Если в спектре присутствует только вторая гармоника, то ФС=1. Бо’льшие значения ФС соответствуют присутствию в спектре искажений большего числа высших гармоник. На рис. 1 показана зависимость фактора спектра от ширины спектра сигнала (график на рис. 1 построен по результатам проведенных измерений). Здесь показаны только первые одиннадцать гармоник, а вообще реальный спектр искажений при больших значениях фактора спектра содержал гармоники значительной амплитуды вплоть до двадцатой!

Рис. 1. Влияние ширины спектра искажений на величину фактора спектра ФС.

Для измерений использовалась звуковая карта EMU-0404 и последняя версия программы SpectraPLUS. Коэффициенты гармоник и интермодуляционных искажений вычислялись программой по встроенным алгоритмам. Нормированный коэффициент гармоник вычислялся на основе амплитуд гармоник, выдаваемых программой.

Исследовались наиболее популярные мощные комплементарные транзисторы, устанавливаемые в выходной каскад усилителя:

IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier;

2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba;

2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi.

Во всех случаях измерялись две-три пары однотипных транзисторов. Результаты не усреднялись, но разброс результатов для однотипных транзисторов был несущественным. В пары транзисторы не подбирались.

Измерения производились для двух типов нагрузки: активной, сопротивлением 6 ом и сложной комплексной, имитирующей реальные акустические системы.

Искажения выходных транзисторов на активной нагрузке показаны на рис. 2 – рис. 4.

Рис. 2. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на активной нагрузке.

Рис. 3. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на активной нагрузке.

Рис. 4. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на активной нагрузке.

Хорошо видно, что при увеличении тока покоя величина искажений, вносимых выходным каскадом, снижается. Вместе с искажениями снижается и значение фактора спектра. Это означает, что в спектре искажений снижается содержание гармоник высоких порядков, что положительно сказывается на звучании усилителя, воспринимаемом на слух. При условии, что выходной каскад остается работать в классе АВ, можно легко найти оптимальный ток покоя, при котором искажения невелики и при увеличении тока снижения искажений практически не происходит. Оптимальный ток получается равным 300 мА для транзисторов IR, 200 мА для транзисторов Toshiba и 120 мА для транзисторов Hitachi. Интересно, что последние транзисторы значительно отличаются по величине искажений. Надо сказать, что они отличаются и по работе на постоянном токе, для обеспечения работы этих транзисторов пришлось переделывать цепь смещения усилителя.

Искажения выходных транзисторов при работе на комплексную нагрузку показаны на рис. 5 – рис. 7.

Рис. 5. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Рис. 6. Зависимость коэффициента интермодуляционных искажений (IMD) от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Рис. 7. Зависимость фактора спектра ФС от величины тока покоя на сложной комплексной нагрузке.

Для комплексной нагрузки также характерно наличие оптимальной величины тока покоя, близкой по значениям к оптимальным величинам тока на активной нагрузке.

Интересно отметить, что при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада в ряде случаев растут. Вполне возможно, что здесь проявляется влияние изменения крутизны выходного каскада, описанное Д. Селфом.

Важность параметра «фактор спектра» можно продемонстрировать на таком примере. На рис. 5 у транзистора Toshiba величины Кг и IMD при токах покоя 250 мА и 2000 мА практически равны. Из этого можно сделать вывод о том, что выходные транзисторы на этих токах работают совершенно одинаково. Однако значения фактора спектра для этих токов равны ФС(250 мА)=2,6 и ФС(2000 мА)=1,08. И спектры искажений в этих случаях разные. Они близки к спектрам, показанным на рис. 1 черным и синим графиками. Спектр искажений при токе покоя 250 мА содержит как минимум девять гармоник заметной амплитуды, тогда как спектр при токе 2000 мА содержит только вторую и третью гармоники.

Транзисторы разных производителей демонстрируют совершенно разное поведение. Это позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на примерно одинаковые основные параметры транзисторов, их свойства сильно различаются. Однотипные транзисторы имеют очень близкие свойства. На рис. 8 показаны характеристики, измеренные на двух разных парах однотипных транзисторов. Различие лежит в пределах погрешности измерений.

Рис. 8. Для разных пар транзисторов результаты одинаковые

Для более полного исследования и исключения случайности полученных результатов был проведен ряд дополнительных измерений. С целью их упрощения измерялся только коэффициент гармоник, который хорошо отражает нелинейность выходных транзисторов. Исследовались транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. На рис. 9 показана зависимость Кг от тока покоя для различных значений сопротивления активной нагрузки. В целом зависимость сохраняется, и значение оптимального тока покоя можно считать неизменным.

Рис. 9. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разных сопротивлений нагрузки Rн.

На рис. 10 показана зависимость Кг от тока покоя на активной нагрузке для различных значений выходного напряжения. Графики пересекаются в одной точке: с одной стороны, чем меньше выходное напряжение, тем выше относительные искажения «ступенька» при малом токе покоя. Поэтому маленькое выходное напряжение дает большие искажения. Это при малом токе покоя. С другой стороны меньшее выходное напряжение создает меньшую нелинейность выходных транзисторов (у полевых транзисторов крутизна зависит от напряжения) и, следовательно, меньшие искажения при достаточно большом токе. И снова графики демонстрируют примерно то же значение оптимального тока покоя.

Рис. 10. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной амплитуды выходного сигнала при Rр=6 ом.

Две последние зависимости коэффициента гармоник от температуры выходных транзисторов и от частоты тестового тона (рис 10 и рис. 11) показывают, что ни один из этих факторов не влияет на поведение транзисторов. Так что полученные результаты (рис. 2 – рис. 7) верны при любых условиях работы усилителя.

Рис. 11. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной температуры транзисторов.

Рис. 12. Зависимость коэффициента гармоник (THD) от величины тока покоя для разной частоты тестового сигнала.

Если сравнить зависимости Кг от тока покоя, то можно заметить, что на всех графиках искажения достигают значения, равного примерно 0,25%, и дальше не уменьшаются. Это происходит потому, что величина искажений выходного каскада достигает и становится меньше величины искажений второго по уровню нелинейности узла усилителя – каскада усиления напряжения, который имеет Кг порядка 0,25%. Однако на правильность выводов данная ситуация не влияет:

1. Ищется не минимум искажений, а оптимум тока покоя. Как только искажения выходного каскада стали меньше, чем каскада усиления напряжения, то оптимум найден – главный вклад в искажения усилителя в целом вносит другой узел, следовательно, выходной каскад в дальнейшем совершенствовании не нуждается.

2. Каскад усиления напряжения дополнительно линеаризован на 12 дБ. Так что если искажения выходного каскада стали меньше чем у линеаризованного усилителя напряжения, то уж наверняка они будут гораздо меньше искажений "обычного". И их вклад в общие искажения усилителя будет весьма мал.

3. Тот факт, что при дальнейшем увеличении тока покоя сверх оптимального значения с выходным каскадом происходят какие-то изменения, показывает фактор спектра – при дальнейшем увеличении тока покоя спектр искажений сокращается. Возможно, что уменьшается и амплитуда искажений. Так что минимум искажений явно не достигнут, но однозначно достигнут оптимум тока покоя, когда искажения выходного каскада уже достаточно низкие, а нагрев выходных транзисторов небольшой.

В качестве иллюстрации оптимальности полученных значений можно привести результаты применения теории оптимизации к данной задаче. Целевая функция получается следующим образом. Имеются две переменные – ток покоя и коэффициент гармоник. Обе они проявляют свойство: чем меньше значение, тем лучше. Следовательно, переменные следует перемножать и искать минимум целевой функции. Поскольку величина Кг изменяется на порядок, а ток покоя на два порядка, то переменные следует привести к одному масштабу изменения, чтобы переменная, изменяющаяся сильнее, не «перетягивала» на себя результат. Для этого следует из величины тока покоя извлечь квадратный корень, что приведет диапазон ее изменения к диапазону изменения Кг. Таким образом получаем критерий оптимальности:

Результаты показаны на рис. 13, 14, 15. Они полностью согласуется с выводами, сделанными выше.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы IRF.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Toshiba.

Рис. 13. Нахождение оптимального тока покоя выходного каскада. Минимум целевой функции соответствует оптимальному значению тока. Транзисторы Hitachi.

1. Искажения, вносимые выходным каскадом УМЗЧ, существенно зависят от тока покоя выходных полевых транзисторов.

2. Наименьшие искажения наблюдаются при работе в классе А, что полностью согласуется с теорией. В классе В искажения существенно выше, чем в классе АВ. С ростом тока покоя искажения в общем случае уменьшаются.

3. Существует оптимальное значение тока покоя, при котором искажения достаточно малы при работе транзисторов в классе АВ. В ряде случаев, при увеличении тока покоя выше оптимального значения, искажения выходного каскада растут.

4. Величина оптимального тока покоя для разных транзисторов лежит в диапазоне 150…300 мА, что намного больше тех значений, которые принято устанавливать в усилителях мощности. Обычно в усилителях устанавливают ток покоя 80…100 мА, а в некоторых промышленных конструкциях даже 40. 60 мА.

5. Кроме амплитуды искажений, от тока покоя зависит и их спектр. При низких значениях тока покоя спектр гармоник значительно расширяется, а гармоники высоких порядков хуже подавляются отрицательной обратной связью. То есть при маленьком токе покоя у нас сразу две беды: большая величина Кг и широктй спектр искажений. Качество звучания наверняка будет невысоким. Спектр оптимального тока покоя содержит небольшое количество высших гармоник, которые эффективно подавляются общей ООС. Да и значение Кг невелико. Поэтому усилитель, ток покоя выходного каскада которого равен оптимальному, должен восприниматься на слух как хорошо звучащий.

6. Для транзисторов IRFP240/IRFP9240 оптимальный ток покоя составляет 300 мА. Для транзисторов 2SJ201/2SK1530 оптимальный ток покоя составляет 200. 250 мА. Для транзисторов 2SJ162/2SK1058 оптимальный ток покоя составляет 120…150 мА.

7. Оптимальный ток покоя зависит только от типа выходных транзисторов. Другие факторы, такие как выходное напряжение или сопротивление нагрузки на его величину практически не влияют.

8. Самыми лучшими показали себя транзисторы 2SJ201/2SK1530 фирмы Toshiba. Транзисторы IRFP240/IRFP9240 фирмы International Rectifier заняли второе место. Они хоть и являются переключательными, тем не менее мало чем уступают транзисторам фирмы Toshiba. Транзисторы 2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi являются заметно нелинейными и не рекомендуются для высококачественного усиления. Оптимум тока покоя для них тоже получается каким-то расплывчатым.

9. При неоптимальном маленьком токе покоя (таком, какой часто устанавливают в усилителях) искажения, вносимые выходным каскадом, в четыре-шесть раз выше (а на слух – с учетом ширины спектра – в шесть-десять раз выше), чем при оптимальном. Поэтому для высококачественного усиления необходимо задавать ток покоя выходного каскада равным оптимальному.

Руководство по проектированию усилителя мощности звука

583 стр. ISBN 978-0-240-52162-6
Опубликовано Focal Press, издательством Elsevier.

Узнайте больше о покупке этой книги:

Сайт Elsevier

Книги Amazon UK

Amazon книги США

.

Я стараюсь быть уверенным, что все, что я пишу, не содержит ошибок. Иногда я терплю неудачу. Здесь есть несколько опечаток: Errata .
Ранние копии Первого издания имели рис 9.7 на p207 и рис. 9.19 на p220 повреждены. Вы можете скачать чистые версии здесь:

Рис 9.7 (файл 19К). Рис 9.19 (файл 21K)

Это уникальное подробное руководство по теории и практике. усилителей мощности звука, работающих от элегантно простого математики дифференциальной пары к практическим правильно закрепить силовые транзисторы.

Он включает первое полное объяснение сложного дело искажения усилителя мощности.Это показывает, сколько источники нелинейности могут быть устранены или сведены к минимуму, позволяя проектировать и конструировать усилители с производительность, которая показалась бы невозможной несколько много лет назад. Предоставляет информацию, без которой невозможно обойтись. делаете ли вы один усилитель для идеальной домашней системы, или создание производственной линии мощностью 10 000 единиц в год.

      СОДЕРЖАНИЕ ВКЛЮЧАЕТ:
Новые открытия в конструкции усилителей
Наука и субъективизм
Требования к производительности
Краткая история конструкции усилителя
Как на самом деле работает отрицательная обратная связь
Восемь механизмов искажения
Диагностика по остаточным искажениям
Этап ввода: как он может устранить искажения
Каскад усилителя напряжения
Выходные каскады
Усилители и реактивные нагрузки
Аномальное поведение динамика
Межканальные перекрестные помехи
Компенсация, скорость нарастания и стабильность
Блоки питания и PSRR
Усилители класса А, на примере конструкции
Усилители класса G
Выходные каскады на полевых транзисторах: почему они плохая идея
Усилители мощности с инвариантной нагрузкой
Термокомпенсация и термодинамика
Защита усилителя и громкоговорителя
Системы заземления
Ограничения механического проектирования
Тестирование, поиск неисправностей и требования безопасности

      НОВЫЙ МАТЕРИАЛ В ПЯТОМ ИЗДАНИИ:
Совершенно новая глава о кроссовере-смещении Class-XD
принцип, используемый Cambridge Audio

Большой новый раздел о двойных входных каскадах
Большой новый раздел о силовых транзисторах с внутренними чувствительными диодами
Большой новый раздел по синфазным искажениям входного каскада

Еще:
Архитектура четырехкаскадного усилителя
Мостовой мост усилителя
Стабильность усилителя
Расширенные этапы линейного ввода
Ультра-низкий уровень шума
Текущие зеркала
Лучшая конструкция сервопривода постоянного тока
Выходные каскады с усилением
Подавление пускового тока
Трансформаторы и поля гула
Тонкости управления вентилятором охлаждения
Тепловая защита
Защита от смещения постоянного тока
Инфракрасное управление
Активация сигнала
Активация триггера 12 В
Профессиональные усилители мощности
Новейшие правила и требования безопасности

... и многое другое
 

Конструкция источника питания звукового усилителя - Часть 1: Типы источников питания и особенности трансформатора

// php echo do_shortcode ('[responseivevoice_button voice = "Американский английский мужчина" buttontext = "Listen to Post"]')?>

Power-Supply Technologies
Есть три основных способа питания усилителя:

1. простой нерегулируемый источник питания, состоящий из трансформатора, выпрямителей и накопительных конденсаторов;

2.линейно регулируемый источник питания;

3. Импульсный источник питания.

Сразу очевидно, что первый и самый простой вариант будет наиболее рентабельным, но на первый взгляд кажется вероятным, что он ухудшит характеристики шума и пульсаций и, возможно, межканальных перекрестных помех. Поэтому стоит более подробно изучить плюсы и минусы каждой технологии.

Здесь я имею дело только с основным источником питания для шин усилителя мощности.Многие усилители теперь имеют микроконтроллер той или иной формы для включения / выключения с помощью сетевых реле и других вспомогательных функций; обычно он питается от отдельного небольшого резервного трансформатора, который остается под напряжением, когда питание усилителя отключено.

Его конструкция проста - по крайней мере, так было до внедрения новых инициатив по ограничению количества энергии в режиме ожидания, которое может потреблять часть оборудования. Международное энергетическое агентство требует ограничения мощности в режиме ожидания 1 Вт для всех энергопотребляющих продуктов.

Простые нерегулируемые источники питания

Преимущества

  • Простой, надежный и дешевый (условно говоря - традиционный сетевой трансформатор из меди и железа, вероятно, будет самым дорогим компонентом усилителя).
  • Отсутствие возможности нестабильности или высокочастотных помех от частот в режиме переключения.
  • Усилитель может выдавать более высокую мощность на переходных пиках, что и требуется.

Недостатки

  • Мощность на 4 Ом не будет вдвое больше, чем на 8 Ом, потому что напряжение питания будет падать с увеличением потребности в токе. С другой стороны, усилитель всегда обеспечивает максимально возможную мощность.
  • На выходе постоянного тока присутствует значительная пульсация, поэтому PSRR усилителя требует особого внимания; проблема, однако, несложная (если вы читаете вторую часть этой главы), и уровни выходного гула ниже -100 дБн легко достижимы.
  • Сетевой трансформатор будет относительно тяжелым и громоздким.
  • Отводы первичной обмотки трансформатора необходимо менять в зависимости от страны и напряжения сети.
  • Отсутствие технологии переключения не означает полной тишины в отношении радиочастотного излучения. Мостовой выпрямитель будет генерировать всплески РЧ с частотой повторения 100 Гц при выключении диодов. Это ухудшается с увеличением потребляемого тока.

Источники питания с линейной регулировкой

Преимущества

  • Регулируемое напряжение на шине питания означает, что усилитель можно сделать так, чтобы он приближался к идеальному источнику напряжения, который давал бы вдвое большую мощность на 4 Ом, чем на 8 Ом.В некоторых кругах это считается маркетинговым преимуществом, хотя непонятно, зачем вам использовать усилитель на грани ограничения. Однако необходимо учитывать потери в выходном каскаде, зависящие от нагрузки. Подробнее об этом позже.
  • Регулируемое напряжение на шине питания усилителя мощности обеспечивает абсолютно стабильную выходную звуковую мощность при изменении напряжения в сети.
  • Ограничение будет более четким, поскольку ограниченные пики выходного сигнала не модулируются пульсацией на шинах питания.Сказав это, если ваш усилитель регулярно работает с ограничениями, вы можете немного уменьшить его.
  • Может быть спроектирован таким образом, что на выходе постоянного тока практически не будет пульсаций (другими словами, пульсации ниже белого шума, создаваемого регулятором), что позволяет снизить требования к подавлению шин питания усилителя. Однако вы можете позволить себе быть небрежным с PSRR усилителя мощности только в том случае, если регуляторы могут поддерживать полностью чистые шины питания при внезапных потребностях в токе.В противном случае будут межканальные перекрестные помехи, если для каждого канала не будет отдельного регулятора. Это означает четыре для стереоусилителя, что делает систему в целом очень дорогой.
  • Существует возможность электронного отключения в случае отказа усилителя постоянного тока, так что можно отказаться от выходного реле. Тем не менее, это добавляет значительную схему, и нет никакой гарантии, что отказавшее устройство вывода не вызовет побочный отказ в регуляторах, который оставит громкоговорители под угрозой.

Партнерский контент: NGK вносит свой вклад в развитие устройств Интернета вещей с помощью новых керамических литий-ионных аккумуляторных батарей

Недостатки

  • Сложный и, следовательно, потенциально менее надежный. Общая система усилителя как минимум вдвое сложнее. Гораздо большее количество компонентов должно снизить общую надежность, а заставить его работать, в первую очередь, потребуется больше времени и сложнее. Например, рассмотрим схему, предложенную Джоном Линсли-Худом [1].Для регулирования положительной и отрицательной шины выходного каскада в этом блоке питания используются 16 транзисторов и большое количество дополнительных деталей; еще шесть транзисторов используются для регулирования питания каскадов слабого сигнала. Без сомнения, он сложнее и дороже, чем большинство усилителей мощности.
  • Если усилитель мощности выйдет из строя из-за отказа устройства вывода, то устройства регулятора, вероятно, также будут разрушены, поскольку защита полупроводников с помощью предохранителей - очень сомнительное дело; на самом деле это практически невозможно.Старая шутка о транзисторах, защищающих предохранитель, совсем не смешна разработчикам усилителей мощности, потому что очень часто именно это и происходит. Электронная защита от перегрузки для секций регулятора, следовательно, необходима для предотвращения возможности отказа из-за эффекта домино, и это добавляет дополнительные сложности, поскольку, вероятно, потребуется какая-то характеристика защиты от обратной перегрузки, если транзисторы регулятора должны иметь реальную перспективу выживание.
  • Сравнительно дорого, требуются как минимум два дополнительных силовых полупроводника с соответствующими схемами управления и защитой от перегрузки по току.Эти силовые устройства, в свою очередь, нуждаются в радиаторах и монтажном оборудовании, проверке коротких замыканий на производстве и т. Д.
  • Ответвления трансформатора необходимо заменить на другое сетевое напряжение.
  • Стабилизаторы напряжения
  • IC обычно исключаются из-за требований к напряжению и току, поэтому они должны иметь дискретную конструкцию, а их непросто сделать пуленепробиваемыми. Обычно не может быть куплен как OEM-элемент, за исключением неэкономически высокой цены.
  • Может показывать серьезные проблемы нестабильности ВЧ, как отдельно, так и в сочетании с усилителями, подключенными к источнику питания.Выходной импеданс регулятора, вероятно, будет расти с увеличением частоты, и это может вызвать некоторые действительно неприятные виды нестабильности на высоких частотах. Некоторые из моих наихудших опытов с усилителями связаны с (очень) условной стабильностью в таких усилителях.
  • Усилитель больше не может выдавать более высокую мощность на переходных пиках.
  • Общая рассеиваемая мощность для данного выхода значительно увеличивается из-за минимального падения напряжения через систему регулятора.
  • Реакция на требования переходного тока, вероятно, будет медленной, что влияет на поведение при повороте.

Чтобы узнать больше об упрощении схем питания, зарегистрируйтесь на бесплатный веб-семинар «Упрощение схем питания с помощью микромодулей», спонсируемый Analog Devices.

Преимущества

  • Обладает большинством преимуществ линейно регулируемых источников питания, перечисленных выше.
  • Пульсации могут быть значительно ниже, чем у нерегулируемых источников питания, но никогда не могут быть такими же низкими, как у хорошего линейного регулятора; Типичное значение составляет 20 мВ от пика до пика.
  • Нет тяжелого сетевого трансформатора, что дает значительную экономию в общем весе оборудования. Это может быть важно для оборудования PA.
  • Можно купить как OEM; на самом деле это практически обязательно в большинстве случаев, так как разработка режима переключения - это специальная работа для экспертов.
  • Может быть отключен, если усилитель развивает опасное смещение постоянного тока.
  • Может быть настроен на правильную работу и выдачу такого же аудиовыхода без регулировки во всем возможном диапазоне сетевого напряжения во всем мире, который обычно принимается равным 90 - 260 В.

Недостатки

  • Импульсные источники питания являются частым источником высокочастотных помех. Это может быть чрезвычайно сложно полностью исключить из аудиовыхода.
  • Выходные пульсации 100 Гц являются значительными, как отмечалось выше, и потребуют обычных мер предосторожности PSRR в усилителях.
  • Намного сложнее и, следовательно, менее надежно, чем нерегулируемые поставки. Опасно, если не установить корпус должным образом, так как присутствует высокое напряжение постоянного тока.
  • Реакция на требования переходного тока, вероятно, будет относительно медленной.
  • Их дизайн - это очень важно для специалистов.

При просмотре приведенного выше списка мне кажется, что регулируемые источники питания для усилителей мощности - это плохо. Не все согласны - см., Например, Линсли-Худ [2]. К сожалению, он не представил никаких доказательств в поддержку своей версии.

Обычное утверждение - на самом деле, это, вероятно, наиболее близкое к субъективистскому консенсусу мнение - что линейно регулируемые источники дают «более плотные басы» или «более твердые басы»; Сторонники этой позиции всегда стараются не определять «более плотный бас» слишком близко, чтобы никто не мог опровергнуть это понятие.Если эта фраза что-то и означает, она, по-видимому, относится к изменениям в низкочастотной переходной характеристике; однако, поскольку объективно невозможно обнаружить такие изменения, это, по-видимому, просто неправда.

При правильной разработке все три подхода могут дать отличный звук, поэтому имеет смысл выбрать самое простое решение; При нерегулируемом источнике питания основная задача состоит в том, чтобы не допустить пульсации звука, что, как будет видно, несложно, если подойти к этому логически. Подход с линейным регулированием вместо этого представляет собой проблему разработки не одной, а двух сложных систем с отрицательной обратной связью, тесно связанных между собой, что может легко стать смертельным объятием, если один из партнеров покажет какую-либо ВЧ нестабильность.

Прежде чем все начнут думать, что я безвозвратно предвзято отношусь к регулированию питания, я упомяну здесь, что первая система усилителя мощности, которую я когда-либо разработал, действительно имела регулируемые источники питания, потому что в то время я был готов поверить, что это был единственный способ добиться хорошего гула. Примечательно, что, учитывая, что единственным испытательным оборудованием, которое у меня было, было старое измерительное устройство с подвижной катушкой, все сработало с первого раза и без каких-либо нарушений, которые я мог обнаружить. Он у меня до сих пор в подвале.Тем не менее, я убрал из своего опыта уверенность в том, что если источники питания были более сложными, чем усилитель, что-то было не так с моей философией дизайна.

Типовые конструкции усилителей, рассмотренные в этой книге, имеют отличную защиту от шины питания, поэтому простого нерегулируемого источника питания вполне достаточно. В использовании регулируемых расходных материалов определенно нет необходимости, и я категорически не рекомендую их использовать. В лучшем случае вы удвоите количество мощных схем, которые нужно купить, построить и протестировать.В худшем случае у вас могут быть неразрешимые проблемы со стабильностью ВЧ, своеобразное ограничение нарастания и некоторые дорогостоящие отказы устройств.

В приведенном выше списке преимуществ линейно регулируемых источников питания первое, что кажется людям наиболее привлекательным. Это позволяет усилителю приблизиться к идеальному источнику напряжения, который даст ровно вдвое большую мощность на 4 Ом, чем на 8 Ом. В не всегда рациональном мире Hi-Fi такое поведение усилителя часто рассматривается. знак солидной заслуги, подразумевающий наличие огромных выходных каскадов и тяжелых источников питания, которые могут изящно удовлетворить любые потребности в громкоговорителях.Я не согласен по причинам, изложенным выше, но давайте немного проследим ход мыслей, пока он не сорвется с рельсов.

Стабилизированный источник питания явно приближает к этому идеалу, чем нерегулируемый источник питания, напряжение которого будет падать при работе с нагрузкой 4 Ом. Однако даже если регулируемый источник питания такой же жесткий, как балка из чистого унбендиума, все равно будут зависеть потери в выходном каскаде, зависящие от нагрузки, которые сделают выход 4 Ом меньше, чем вдвое, чем на 8 О.

Предположим, что у нас есть усилитель, который дает 100 Вт на 8 Ом.В выходном каскаде будут эмиттерные резисторы, и наименьшее значение, которое они могут иметь, составляет 0,1 Ом. (Существуют веские причины, по которым эти резисторы должны быть как можно более низкими, поскольку это улучшает линейность, а также эффективность - см. Главу 6. .) Эти резисторы включены последовательно с выходом и, таким образом, образуют делитель потенциала с нагрузкой. Одно только их присутствие, без учета других потерь, таких как увеличенные значения выходного устройства Vbe при более высоких токах и сопротивление проводки, приведет к тому, что выход 4 Ом будет равен 195.1 Вт, а не 200 Вт. В конце концов, сделать этот идеальный источник напряжения не так-то просто.

Однако, делая довольно амбициозное обобщение (и все обобщения, конечно, опасны), можно сказать, что дефицит мощности по этой причине гораздо меньше, чем из-за нерегулируемого провисания шин питания, что может привести к двойным потерям с точки зрения Вт. Этот фактор очень сильно зависит от того, насколько велик сетевой трансформатор, насколько велики накопительные конденсаторы (потому что это влияет на глубину впадин пульсаций, где в первую очередь происходит отсечение) и так далее - я сказал, что это было обобщением.Поэтому, возможно, стоит присмотреться к вопросу регулируемых поставок.

Однажды я столкнулся с такой ситуацией: управляющий директор хотел точного удвоения мощности в конструкции с высокой мощностью, но я был менее чем в восторге от попыток заставить сильноточные регулируемые источники питания работать надежно. Время подумать.

Если вы согласны с тем, что создать бесшумный усилитель, работающий на нерегулируемых и волнистых шинах, - что совершенно верно, как показано во второй половине этой главы, - не проблема, тогда функция регуляторов просто состоит в том, чтобы сохранить часть напряжения питания вдали от усилителей.По сути, выходной каскад представляет собой гигантскую схему ограничения. Так почему бы не сделать клиппинг на входе усилителя, где это можно сделать парочкой диодов, и вернуться к нерегулируемому питанию? Идея показана на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1: Подключение схемы ограничения слабого сигнала на входе усилителя для имитации стабилизированного источника питания

Электроэнергия, ранее расходуемая в регуляторах, теперь поглощается устройствами вывода, что, возможно, требует большего отвода тепла, но все сложности регуляторов исчезают.Как и в случае регулируемого источника питания, ограничение будет чистым и не загрязненным пульсациями - на самом деле, вероятно, более чистым, потому что схема ограничения слабого сигнала не будет иметь постоянных времени, которые могут накапливать нежелательные заряды во время перегрузки.

Теперь вы можете подумать, что это жульничество - управляющий, конечно, так и поступил, но даже он был вынужден признать, что то, что я предложил, функционально идентично усилителю с регулируемым питанием и намного дешевле. Однако идея преднамеренного ограничения мощности усилителя - а этот новый подход просто делает очевидным, что именно это и делают регулируемые источники питания - не привлекала его больше, чем меня, и проект продолжился с нерегулируемыми источниками питания.И никакого гула.

В приведенном выше аргументе есть один момент, который был несколько упрощен. Создать схему ограничения слабого сигнала несложно. Создание схемы отсечения, которая полностью без искажений ниже точки отсечения, совсем не проста. Как я описал в главе 2, это можно сделать с помощью некоторых неочевидных схем. Вы, я надеюсь, простите меня за то, что я не раскрыл этого в данный момент, но я скорее надеюсь, что кто-то купит у меня эту идею.

Типичный нерегулируемый источник питания показан на рисунке 9.2. Это совершенно обычная концепция, хотя для оптимальной производительности шума топология проводки и физическая компоновка требуют пристального внимания, и на это редко обращают внимание.

Рисунок 9.2: Простой нерегулируемый источник питания, включая демпферный выпрямитель и Х-конденсатор

В многоканальном усилителе источники питания можно разделить на три типа. В порядке увеличения стоимости и предположительно уменьшения взаимодействия между каналами это:

  1. Трансформатор, выпрямители и накопительные конденсаторы используются совместно между каналами.
  2. Каждый канал имеет собственную вторичную обмотку трансформатора, выпрямители и резервуары. Трансформатор один, но используются только сердечник и первичная обмотка.
  3. Каждый канал имеет свой трансформатор, выпрямители и резервуары. Ничего общего, кроме, возможно, сетевого входа и сетевого выключателя.

На самом деле единственное взаимодействие, которое происходит с (1) и (2), - это изменение максимальной выходной мощности в зависимости от того, как загружены другие каналы. При грамотном проектировании перекрестных помех через блок питания просто не должно происходить.

Для усилителей средней мощности общая емкость резервуара на шину обычно составляет от 4700 до 20 000 мкФ, хотя в некоторых конструкциях она намного больше. К номинальным значениям пульсирующего тока следует относиться серьезно, поскольку чрезмерный пульсирующий ток нагревает конденсаторы и сокращает их срок службы. Часто утверждается, что большая емкость резервуара дает «более твердые басы», по-видимому, следуя тем же смутным представлениям, которые приписывают регулируемым источникам питания «более твердые басы», но это неверно для всех нормальных конструкций усилителей ниже ограничения.

Я не предлагаю вдаваться в подробности разработки простого блока питания на данном этапе, потому что такую ​​информацию можно найти в стандартных учебниках, но вместо этого я предлагаю ниже несколько советов и предупреждений, которые либо редко публикуются, либо особенно актуальны для аудиоусилителя. дизайн.

Сетевые трансформаторы
Сетевой трансформатор обычно бывает либо традиционного типа E-and-I, либо тороидального типа. Тип рамы используется там, где цена важнее компактности или внешнего поля, и наоборот.Существуют различные другие типы трансформаторов, такие как C-сердечник или R-сердечник, но они, похоже, не могут соответствовать низкому внешнему полю тороида, при этом они значительно дороже, чем тип рамы.

Приобрести сетевой трансформатор для заданного напряжения при заданном токе в принципе просто, но в области звуковых усилителей мощности всегда, кажется, используется метод проб и ошибок. Это связано с тем, что, когда трансформаторы используются в нерегулируемых источниках питания для усилителей мощности звука, напряжение под нагрузкой должно быть точным; выходная мощность в ваттах зависит от квадрата напряжения на шине.Ватты не имеют прямого отношения к субъективной громкости, но психологически являются важной частью письменной спецификации.

Усилитель, который на обзоре не совсем соответствует заявленной выходной мощности, производит плохое впечатление. Субъективная разница между 199 и 200 Вт совершенно незначительна, но на бумаге эти две цифры выглядят совершенно по-разному. Следовательно, это нормальная практика - ошибаться в сторону более высокой выходной мощности, а не более низкой; не следует заходить слишком далеко, так как усилитель будет нагреваться сильнее, чем необходимо.

Основная причина погрешности выходной мощности заключается в том, что фактически возникающее на емкостных конденсаторах напряжение зависит от потерь, которые нелегко предсказать, и это присуще любой схеме выпрямителя, где ток протекает только короткими резкими пиками на пике переменного тока. форма волны.

Во-первых, развиваемое напряжение зависит от регулирования трансформатора, то есть от величины падения напряжения при увеличении потребляемого тока. (Слово «регулирование» в этом контексте не имеет ничего общего с регулированием напряжения с отрицательной обратной связью - к сожалению и сбивает с толку, но это так.) Производители трансформаторов обычно не хотят предсказывать для этого ничего, кроме очень приблизительной цифры.

Потери напряжения также сильно зависят от пиковой амплитуды зарядных импульсов от выпрямителя к резервуару; Эти пики вызывают падения напряжения в проводке переменного тока, сопротивления обмоток трансформатора и выпрямителей, которые намного больше, чем можно было бы ожидать, просто рассматривая средний постоянный ток. К сожалению, величина пикового тока плохо определена, на нее влияют сопротивление проводки и реактивное сопротивление утечки трансформатора (параметр, который производители трансформаторов еще более неохотно предсказывают), а расчеты дополнительных пиковых потерь настолько приблизительны, что представляют сомнительную ценность. .Также могут быть неточности в эффективности напряжения самого усилителя, и существует так много переменных, что реалистично ожидать испытания двух или даже трех трансформаторов, прежде чем будет получена точная требуемая выходная мощность. Я запускал проекты, в которых трансформатор был абсолютно правильным с первого раза, но это было, может быть, 10% случаев, и я мог бы быть честным и списать их на удачу.

Выходная мощность усилителя зависит от того, когда он начинает клиппирование - общим критерием является то, что номинальная мощность задается, когда THD из-за клиппирования достигает 1%.При обычном нерегулируемом источнике питания ограничение регулируется впадинами пульсации, а не пиками, а глубина этих впадин является функцией размера общей емкости резервуара. Поскольку большие электролиты имеют относительно широкие допуски, это вносит еще одну неопределенность в расчеты.

Во-вторых, потери напряжения в самом усилителе мощности не так легко предсказать, поскольку некоторые механизмы ограничения достаточно сложны в деталях.Неизбежный вывод состоит в том, что самый быстрый способ достичь удовлетворительной конструкции трансформатора - это сделать только приблизительные расчеты, как можно скорее заказать прототип и оттуда точно настроить необходимое напряжение.

Поскольку большинство усилителей предназначены для воспроизведения музыки и речи с высоким отношением пиковой мощности к средней, они будут удовлетворительно работать с трансформаторами, рассчитанными на подачу только 70% тока, необходимого для работы с расширенной синусоидальной волной, и на конкурентном рынке. экономия затрат значительна.Проблемы возникают, когда усилители подвергаются синусоидальным испытаниям, и трансформатор с таким номиналом, вероятно, выйдет из строя из-за внутреннего перегрева, хотя для того, чтобы температура поднялась достаточно высоко, может потребоваться час или больше. Обычным признаком является пробой изоляции обмотки, в результате чего происходит короткое замыкание витков, что приводит к перегоранию предохранителя первичной сети. Этот процесс обычно невелик, без видимых повреждений трансформатора или выделения дыма, но он, конечно же, приводит к разрушению дорогостоящего компонента.

Чтобы предотвратить такие отказы, когда сетевой трансформатор намеренно недооценен, необходима некоторая форма теплового выключателя.Самовосстанавливающиеся вырезы на основе биметаллических дисков мгновенного действия достаточно малы, чтобы их можно было уложить во внешних слоях обмотки, и работают очень хорошо. Их обычно выбирают для размыкания первичной цепи при температуре 100 или 110 ° C, поскольку материалы трансформатора обычно рассчитаны на температуру 120 ° C, если не требуется особая конструкция. Также могут быть указаны термовыключатели, работающие только на один раз, но их работа делает трансформатор почти таким же бесполезным, как и закороченные витки - перематывать трансформаторы редко бывает экономически выгодно. Дело в том, что они необходимы по соображениям безопасности; трансформатор выйдет из строя управляемым образом, а не полагаясь на внутреннее короткое замыкание и последующее сгорание предохранителя, и они значительно дешевле автоматических выключателей с самовозвратом.

Если на первичной стороне сетевого трансформатора имеется несколько ответвлений для работы в разных странах, помните, что некоторые из первичных проводов будут пропускать гораздо большие токи на ответвлениях низкого напряжения; сетевой ток, потребляемый на входе 90 В, будет почти в три раза больше, чем при 240 В, при той же выходной мощности.

Монтаж рамы трансформаторов несложен; болты проходят через отверстия в раме и в шасси. Может существовать ориентация, которая сводит к минимуму индуцированный шум в электронике, и это необходимо учитывать на этапе проектирования механики.Эти трансформаторы обычно, но не всегда, устанавливаются так, чтобы их стороны были параллельны сторонам шасси из эстетических соображений, и их вращение для минимизации шума не является обычной практикой.

Тороидальные трансформаторы вводят некоторые дополнительные соображения. Хорошо известно, что тороиды можно вращать, чтобы свести к минимуму индуцированный гул, и это очень хорошая идея, чтобы учесть это, сделав выводные провода трансформатора достаточно длинными.

Тороидальные трансформаторы обычно монтируют, помещая их между двумя выпуклыми пластинами или одной выпуклой пластиной и выпуклой областью, вдавленной в пластину шасси.Затем пластины удерживаются на месте одним большим болтом, проходящим через центр, как показано на рисунке 9.3. Неопреновые шайбы используются сверху и снизу, чтобы предотвратить чрезмерное давление пластин на внешние обмотки. В некоторых случаях под шасси используется большая плоская шайба для распределения нагрузки от центрального болта.

Рисунок 9.3: Монтаж тороидального трансформатора. Для наглядности крепежный болт частично вынут

Крепежный болт должен быть закреплен стопорной гайкой или стопорной шайбой.Тороид будет самой тяжелой частью усилителя, и вы действительно не хотите, чтобы он подпрыгивал внутри оборудования, потому что вибрация при транспортировке ослабила гайку. Важно не перетягивать болт и не подвергать обмотки чрезмерной нагрузке; в производственных условиях обычно указывается настройка динамометрического ключа.

Очень маленькие тороиды можно установить, просто вставив крепежный болт через центральную заливку эпоксидной заливочной массы. Это было бы небезопасно для больших размеров, так как заливочный компаунд прилипает только к ленте на внутренней стороне тороида, и любая серьезная вертикальная сила либо разорвет ленту, либо разорвет связь между лентой и заливкой.Тем не менее, большие тороиды очень часто имеют свой центр, заполненный заливочной массой; это имеет дело с боковыми силами, при которых это хорошо, потому что одна сторона находится в состоянии сжатия, а , а не вертикальных сил. Эти боковые силы обычно возникают при испытании на падение с высоты 1 метр.

Хорошо известно, что при установке тороидального трансформатора важно избегать короткого замыкания центрального болта. Однако ошибка, показанная на рис. 9.4a, все же возникает, и в результате неизбежно сгорает первичный предохранитель и много ненормативной лексики.Чуть более незаметна опасная ситуация, показанная на рис. 9.4b, где закороченный виток создается, когда крышка оборудования слегка деформируется путем помещения на нее тяжелого предмета.

Рисунок 9.4: Как не устанавливать тороидальный трансформатор

Необходимо всегда проверять зазор между верхней частью болта крепления тороида и крышкой. Если вы ошиблись и вас окружает 1000 комплектов металлических конструкций, тонкий слой прочной изоляции на внутренней стороне крышки избавит вас от неприятностей.

Спецификация трансформатора должна быть официальным документом. Есть много факторов, которые необходимо уточнить, и обычный результат - электрическая схема, показывающая основные, второстепенные компоненты, экран и т. Д., А также механический чертеж с максимальными размерами, дополненный довольно большим количеством текста.

Процесс спецификации обычно начинается с неформального обсуждения с производителем, чтобы определить приблизительный физический размер трансформатора для требуемой ВА. Это необходимо сделать до того, как вы заморозите изделие до механического размера.

Приведенный ниже список дает представление о том, что необходимо указать при заказе тороидального трансформатора.

Электрические характеристики
Выполнив основные расчеты, вы имеете (как вы надеетесь) довольно хорошее представление о том, какое напряжение постоянного тока вам понадобится на основных шинах питания, чтобы обеспечить желаемую мощность при заданном импедансе нагрузки, и постарались сделать все возможное. чтобы преобразовать это в необходимое напряжение переменного тока от вторичной обмотки трансформатора.

Производители обычно не готовы дать точные цифры, как регулировка трансформатора повлияет на напряжение постоянного тока, доступное после выпрямления, поэтому при указании вторичного напряжения переменного тока вполне реально стремиться получить его точно при одном условии нагрузки.Обычно это «номинальная нагрузка», которая почти всегда составляет 8 О. (Выбор «номинальной нагрузки», которую вы положите на заднюю панель, может иметь значение для испытаний на безопасность - см. Главу 19, посвященную испытаниям и безопасности.)

  1. Первичная структура, т.е. будет ли возможность двух напряжений? Если да, будет ли это две первичные обмотки или одноотводная первичная обмотка? В первом лучше используется медь, но переключение напряжения более сложное.
  2. Наличие или отсутствие электростатического экрана между первичной и вторичной обмотками.Используйте его, если это возможно, потому что он эффективно предотвращает попадание и выход радиочастотного сигнала из устройства.
  3. Вторичное напряжение без нагрузки, т.е. без внешней нагрузки на усилитель. Это будет больше, чем напряжение в (2), и вам нужно будет убедиться, что номинальное напряжение накопительного конденсатора достаточно высокое.
  4. Вторичное напряжение при номинальной нагрузке усилителя, например 8 Ом (это «расчетная точка», которая должна быть точной).
  5. Вторичное напряжение при большой нагрузке усилителя, например, 2 или 4 О.Очевидно, что это будет меньше из-за резистивных потерь в обмотках. Если он выходит слишком низко, его можно немного подтянуть, используя более толстый провод для обмоток, но это увеличит общий размер.
  6. Длина, диаметр и цвет всех выводных проводов. Длина без изоляции, а если и луженая.

Механические вопросы

  1. Максимальный диаметр (диаметр не будет постоянным по периметру - обычно он больше около выводных проводов).
  2. Максимальная высота.
  3. Укажите, если производитель планирует поставить монтажное оборудование, например, тарельчатую пластину, неопреновые шайбы, крепежный болт и гайку, стопорную шайбу и т. Д.
  4. Укажите центральную заливку, указав размер сквозного отверстия для крепежного болта. Важно указать, насколько близко заливка подходит к верхней части тороида - она ​​должна быть ниже выпуклой части верхней монтажной пластины, иначе пластина не будет правильно сидеть на верхней части трансформатора.

Вопросы безопасности
Внутренние требования безопасности, такие как толщина изоляции между обмотками, обычно оставляются на усмотрение производителя. Однако общепринято указывать требования безопасности для выводных проводов с такими фразами, как «должны быть одобрены UL».

Когда заказывается образец трансформатора, необходимо учитывать несколько аспектов его характеристик. Большинство из них просты, например правильный ли физический размер, правильные ли выводящие цвета и т. д., но некоторые аспекты требуют более внимательного рассмотрения.

Если производитель трансформатора не является безнадежно некомпетентным, вторичные напряжения должны быть примерно такими, какие вы просили, но по причинам, описанным выше, вряд ли будут в точности правильными. Это не имеет значения для вторичных обмоток для питания стабилизированных источников питания операционных усилителей и т. Д., Но из-за сильного влияния на выходную мощность в ваттах вторичное напряжение главной шины HT должно быть правильным.

При проверке выходной мощности, очевидно, важно, чтобы входящая сеть имела точно правильное напряжение, так как здесь ошибки будут напрямую влиять на ошибочные измерения.Еще раз, это особенно важно, поскольку выходная мощность в ваттах изменяется пропорционально квадрату напряжения. Обычной практикой является использование регулируемого автотрансформатора для точной настройки напряжения сети, его выходной сигнал контролируется цифровым мультиметром с помощью обычной калибровки «измерять среднее, но называть это среднеквадратичное значение». Другой вариант - использовать феррорезонансный трансформатор постоянного напряжения, но у него есть несколько недостатков: форма выходного сигнала обычно больше прямоугольная, чем синусоидальная, и имеется фиксированное выходное напряжение.К тому же они тяжелые и дорогие.

Идеальное решение - использовать сетевой синтезатор, который может выдавать хороший синусоидальный сигнал переменного напряжения и переменной частоты при серьезном уровне мощности; Единственным недостатком является то, что это очень дорогое оборудование, которое будет использоваться относительно редко. Я когда-либо работал только с одним производителем, у которого был один из них под рукой (и они разорились).

Особые трудности могут возникнуть, когда вы находитесь в стране с сетью 230 В и тестируете трансформаторы для оборудования, предназначенного для рынков США и Канады (115 В) и Японии (100 В).Теперь от регулируемого автотрансформатора требуется значительное изменение напряжения, а не небольшая регулировка, и искажение его формы выходного сигнала обычно будет серьезным. Это делает показания вышеупомянутого вольтметра, измеряющего среднее значение, но называть его среднеквадратичным, неточным, поскольку искажение формы сигнала изменяет соотношение между средним и пиковым значениями сети, и именно пиковое значение определяет напряжение, создаваемое устройством. блок питания усилителя. Нормальным результатом является то, что измеренная выходная мощность усилителя ниже ожидаемой при 115 В и 100 В, и это может привести к недоразумениям при обмене мнениями с производителем трансформатора, который хорошо знает, что то, что он поставил, является правильным.

Если у вас нет планов инвестировать в сетевой синтезатор, второе лучшее решение - приобрести большой фиксированный автотрансформатор, который снижает напряжение сети с 230 В до 115 В, и использовать его для питания регулируемого автотрансформатора. Последнему теперь нужно лишь внести небольшие поправки в напряжение, и форма выходного сигнала будет намного меньше искажаться, чем если бы он сам делал все понижение напряжения.

Оценка образца трансформатора с точки зрения безопасности несколько проблематична. Вы можете провести стандартные испытания изоляции и убедиться, что выводы имеют как минимум соответствующие разрешения.Внутреннюю конструкцию можно исследовать только путем разборки образца, при этом проблема заключается в надлежащей изоляции между обмотками, особенно там, где выводы внутренней обмотки проходят через внешнюю обмотку. Если вы пользуетесь услугами авторитетного производителя, у вас вряд ли возникнут проблемы в этой области - если вы этого не сделаете, вы можете не узнать об этом, пока не отправите трансформатор в испытательную лабораторию для проверки безопасности, к этому времени вы, как правило, долго путь к производству.

Очень часто наиболее важной частью оценки является количество шума, который трансформатор вызывает в электронных схемах.У этого есть собственный раздел чуть ниже.

Все трансформаторы, даже высококачественные тороидальные, имеют значительное поле гула, и это может создать некоторые действительно трудноразрешимые проблемы, если не отнестись к этому серьезно с самого начала процесса проектирования; количество способов устранения чрезмерного гула трансформатора ограничено. Для сравнения, поля от проводки переменного тока намного меньше, если только расположение кабелей действительно необычно. Вот некоторые факторы, которые следует учитывать:

  1. Убедитесь, что трансформатор находится как можно дальше от чувствительной электроники.Звучит просто - вы просто кладете их по разные стороны коробки, не так ли? К сожалению, могут помешать и другие практические соображения. Электронные печатные платы могут быть настолько большими, что, как бы они ни были установлены, часть их площади находится рядом с трансформатором. Также не рекомендуется ставить тяжелый трансформатор на крайний конец коробки, так как это затрудняет подъем и переноску; когда мы приближаемся к твердому объекту, например к корпусу усилителя, мы ожидаем, что центр тяжести будет посередине. Также может быть эстетическое требование, чтобы трансформатор был в центре коробки.Внешний вид без крышки - важный маркетинговый фактор.
  2. Используйте тороидальный трансформатор. Они дороже для того же ВА и их сложнее монтировать, но уменьшение поля шума значительно, и они используются везде, где есть проблемы с внешними полями.
  3. Если вы используете тороид, убедитесь, что его можно вращать, чтобы свести к минимуму гул. Оптимизация ориентации для каждого примера продукта обычно неэкономична, но тороиды, изготовленные известными производителями, не должны сильно различаться по форме своего гудящего поля, а ориентацию можно зафиксировать на этапе проектирования.Ограничение этого метода состоит в том, что если чувствительная электроника распределена по пространству, очень вероятно, что левый и правый каналы будут на противоположных сторонах корпуса, и с ужасной уверенностью будет обнаружено, что минимум гула для одного канала будет чем-то вроде максимум для другого.

    Однако при подходящей раскладке ротация может быть очень эффективной. Один прототип усилителя, который я построил, имел большой тороид, установленный непосредственно рядом с концом TO-3 печатной платы усилителя; однако полное подавление магнитного гула (уровень выходного гудения и пульсаций ниже -90 дБн) было возможно при вращении трансформатора.

    Некоторые тороиды имеют одножильные вторичные выводы, которые слишком жесткие, чтобы их можно было вращать; для экспериментального использования их можно обрезать и подсоединить к гибкому проводу подходящего размера, например 32/02, с тщательно обработанными рукавами и изолированными соединениями.

  4. Если вы используете рамный трансформатор, его внешнее поле можно значительно уменьшить, указав гудящую полосу или «полосу живота», как ее иногда довольно нескромно называют. Это широкая полоса меди, которая образует замкнутый контур вокруг сердечника и обмоток снаружи, поэтому он не образует закороченного витка в потоке основного трансформатора.Вместо этого он пересекается с потоком утечки, частично подавляя его.
  5. Использовать экранирование трансформатора. Из-за своей физической конструкции тороидальный трансформатор не может использовать метод фоновой ленты для уменьшения внешнего поля. Обычный подход состоит в том, чтобы обернуть внешнюю часть тороида одним или несколькими слоями кремнистой стали, причем целью является экранирование, а не создание закороченного витка. Успех этого зависит от использования высококачественной кремнистой стали или, еще лучше, GOSS (зерно-ориентированная кремниевая сталь), и даже в этом случае снижение уровня шума от затронутой схемы вряд ли будет более чем на 6 дБ.Это может показаться маловероятным, но факт, что метод создания GOSS был открыт в 1935 году г-ном Н. П. Госсом. Мю-металл, никель-железный сплав (75% никеля, 15% железа, плюс медь и молибден), является наиболее эффективным материалом для магнитного экранирования, но он дорог и имеет неприятную привычку терять свои магические свойства при деформации.
  6. Обратитесь к производителю с репутацией производителя трансформаторов с низким полем. По крайней мере, один производитель тороидов специализируется на конструкциях с низким полем для аудиоприложений, и их продукция может быть на 10 дБ лучше, чем трансформатор стандартного качества; с другой стороны, цена будет примерно вдвое больше.Имейте в виду, что трансформаторы с низким полем обычно также немного больше, чем обычная конструкция.
  7. Поместите трансформатор в другую коробку, которую можно поставить на некотором расстоянии. Очевидно, что это дорогостоящий подход, и возникают интересные вопросы о выполнении сильноточных соединений между блоком усилителя и блоком трансформатора. Обычно это неуместно. Однако это бесспорно эффективно. Подробнее об этом подходе ниже. Индуцированный гул изменяется пропорционально входящему сетевому напряжению, и это необходимо учитывать во время тестирования, если ваше сетевое напряжение значительно меняется.

Ссылки
[1] И. Синклер (Ред.), Справочник по аудио и Hi-Fi, третье изд., Newnes, 2000, p. 266.
[2] Дж. Линсли-Худ, Эволюционное аудио. Часть 3, Мир электроники (январь 1990 г.) с. 18.

Напечатано с разрешения Focal Press, подразделения Elsevier. Авторское право 2009 г. «Справочник по проектированию усилителя мощности звука», 5-е издание, Дуглас Селф. Для получения дополнительной информации об этой книге и других подобных книгах посетите сайт www.focalpress.com.

Ссылки по теме:
Понимание требований к источникам питания усилителя класса D
PSRR: Реальная история об усилителях класса D с замкнутым и разомкнутым контуром
Искажения в усилителях мощности, Часть VIII: усилители класса A
Еще больше о развязке, Часть 1: Взаимодействие регулятора с конденсаторами
Подробнее о развязывающих и байпасных конденсаторах, шинах питания, моделях и их взаимодействии (Часть 5.1)

Конструкция усилителя мощности звука

| Самостоятельная книга Дугласа | В наличии - Купить

Это важный справочник для разработчиков усилителей. Дуглас Селф охватывает все вопросы проектирования, включая шум, искажения, отказ источника питания, защиту, надежность и компоновку. Он описывает продвинутые формы компенсации, которые дают значительно меньшее искажение. Это издание значительно расширено и наполнено новой информацией.Он незаменим для профессионалов в области звуковых усилителей мощности и аудиофилов, конструкторов-любителей и всех, кто интересуется интеллектуальным интересом к борьбе за техническое совершенство. Новое в шестом издании: Характеристики звукового сигнала Принципы искажения Интермодуляционные искажения обратной связи Нереключаемые выходные каскады Объяснение искажения VAS Двухтактные конфигурации VAS Компенсация с учетом выхода Кроме того, подробно исследуются и измеряются пять примеров конструкции усилителя, которые иллюстрируют важные принципы конструкции.Их можно легко адаптировать к конкретным требованиям. Это новое издание также включает обширный материал по принципу кроссовера-вытеснения XD (изобретенному автором и используемому Cambridge Audio), четырехступенчатой ​​архитектуре усилителя, коррекции ошибок, токовым зеркалам, силовым транзисторам с внутренними чувствительными диодами, усилителю. мостовое соединение, синфазные искажения входного каскада, стабильность усилителя, выходные каскады с усилением, подавление пускового тока, сервопривод постоянного тока, тепловая защита, управление вентилятором охлаждения, расширенные линейные входные каскады, тестирование и безопасность, инфракрасное дистанционное управление, активация сигнала, Триггерное управление 12 В, история полупроводниковых усилителей и многое другое.Приведены простые процедуры проектирования теплоотвода и блока питания.

Автор Биография

Дуглас Селф разработал простые, но высокоэффективные методы проектирования усилителей, основанные на принципах звукорежиссуры и экспериментальных данных. Его строгий и полностью практичный подход сделал его ведущим специалистом в области проектирования аудиоусилителей. Дуглас изучал инженерное дело в Кембриджском университете, затем психоакустику в Сассекском университете. Он провел много лет, работая на высшем уровне в области дизайна как в индустрии профессионального аудио, так и в индустрии Hi-Fi, и получил ряд патентов в области аудиотехнологий.В настоящее время он работает инженером-консультантом в области аудиодизайна.

КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ АУДИО МОЩНОСТИ ДУГЛАС СЕЛФ

(1)

КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ АУДИО МОЩНОСТИ ПО

Дуглас SELF (2) (3)

ДИЗАЙН УСИЛИТЕЛЯ АУДИО МОЩНОСТИ ДУГЛАС САЛФ PDF

Reviewing, еще раз, обязательно предложит вам что-то новенькое. То, о чем ты не догадываешься после который оказался популярен в публикации Audio Power Amplifier Design by Douglas Self

уведомление.Некоторые знания или уроки, полученные при чтении электронных книг, бесчисленны. Гораздо больше публикации Audio Power Amplifier Design Автор Дуглас Селф, которые вы проверяете, еще больше опыта вы приобретаете, а также гораздо больше возможностей постоянно любить читать книги. По этой причине проверка электронную книгу нужно начинать с раньше. Это то же самое, что вы можете получить из руководства Audio Power Amplifier. Дизайн Дугласа Селфа

с задней стороны обложки

Эта книга является важным справочником для разработчиков и инженеров звуковых усилителей мощности.Автор Дуглас Селф охватывает все вопросы искажений и линейности, источников питания, защиты, надежности и компоновки. Он также устраняет необычные формы компенсации и неожиданные источники искажений, такие как конденсаторы и предохранители. Это значительно расширенное и обновленное Пятое издание включает четыре НОВЫХ главы, одна из которых посвящена Принцип кроссовера-вытеснения XD, изобретенный автором и используемый Cambridge Audio. В книге есть богатый новый материал по архитектурам четырехкаскадных усилителей, токовым зеркалам, силовым транзисторам с внутренними чувствительные диоды, мостовое соединение усилителя, механизмы тонких искажений, синфазные искажения входного каскада, двойные входные каскады, стабильность усилителя, выходные каскады с коэффициентом усиления, трансформаторы и поля шума, пусковой ток подавление, сервопривод постоянного тока, тепловая защита, тонкости управления охлаждающим вентилятором, расширенный линейный вход каскады, сверхмалошумящий дизайн, фильтрация высоких и низких частот, тестирование и безопасность, инфракрасное управление, сигнал активация, триггер 12 В, индикация уровня и многое другое.Значительно расширен материал по профессиональные усилители мощности, используемые в системах звукоусиления и PA. Эта книга просто необходима для профессионалов усилителя мощности и аудиофилов, конструкторов-любителей и всех с интеллектуальным любопытство в борьбе за техническое совершенство.

Об авторе

Дуглас Селф разработал простые, но очень эффективные методы проектирования усилителей, основанные на звуке. инженерные принципы и экспериментальные данные.Его строгий и практичный подход позволил его как ведущего специалиста по проектированию аудиоусилителей.

(4)

Новое улучшенное! Дизайн усилителя мощности звука Дугласа Селфа от самого опытного писателя и издатель в настоящее время доступен ниже. Это книга Дугласа Селфа «Дизайн усилителя мощности звука», которая обязательно сделают ваш день отъезда законченным. Когда вы пытаетесь найти печатную книгу Дизайн усилителя мощности звука Автор Дуглас Селф из этого заголовка в руководстве, вы можете не обнаружить Это.Проблемы могут быть в минимальных версиях Audio Power Amplifier Design от Douglas Self, от которых отказались книжный магазин.

Это может быть одно из ваших утренних чтений. Аудио усилитель мощности. Дизайн. Автор: Дуглас Селф. . издание, которое можно пережить, скачав и установив из он-лайн книги. Как признается, в этом инновационный период, современные технологии наверняка уменьшат вас в выполнении некоторых задач. Также это просто проверка видимости публикации программных документов по проекту усилителя мощности звука Дугласом Селфом может быть добавлен атрибут для открытия.Это не просто открытие, а также сохранение в гаджете. На этот раз в рано утром и в другое свободное время можно почитать книгу «Дизайн усилителя мощности звука», автор: Дуглас Селф.

(5)

КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ АУДИО МОЩНОСТИ ДУГЛАСОМ САФОМ PDF

Это важный справочник для разработчиков усилителей. Дуглас Селф освещает все вопросы дизайна шум, искажения, отказ источника питания, защита, надежность и компоновка. Он описывает продвинутые формы компенсация, которая дает значительно меньшее искажение.

Это издание значительно расширено и наполнено новой информацией. Это необходимо для аудио мощности профессионалы усилителя и аудиофилы, конструкторы-любители и все, кому интересно борьба за техническое совершенство.

Новое в шестом издании:

Характеристики звукового сигнала

Кроме того, рассматриваются пять примеров конструкции усилителя, которые иллюстрируют важные принципы проектирования. измерены в деталях.Их можно легко адаптировать к конкретным требованиям.

Это новое издание также включает множество материалов по принципу смещения кроссовера XD (изобретенного автор и используется Cambridge Audio), архитектуры четырехкаскадных усилителей, исправление ошибок, токовые зеркала, силовые транзисторы с внутренними чувствительными диодами, мостовое соединение усилителя, синфазный входной каскад искажения, стабильность усилителя, выходные каскады с усилением, подавление пускового тока, конструкция сервопривода постоянного тока, тепловая защита, управление вентилятором охлаждения, усовершенствованные линейные входные каскады, тестирование и безопасность, инфракрасный пульт дистанционного управления, сигнал активация, управление триггером 12 В, история полупроводниковых усилителей и многое другое.Простые процедуры для даны конструкции радиатора и блока питания.

Место в продажах: # 221554 в Книгах

Размеры: 9,20 дюйма x 1,50 дюйма x 7,50 дюйма, 2,90 фунта

Переплет: Мягкая обложка

(6)

Эта книга является важным справочником для разработчиков и инженеров звуковых усилителей мощности. Автор Дуглас Селф охватывает все вопросы искажений и линейности, источников питания, защиты, надежности и компоновки. Он также устраняет необычные формы компенсации и неожиданные источники искажений, такие как конденсаторы и предохранители.Это значительно расширенное и обновленное Пятое издание включает четыре НОВЫХ главы, одна из которых посвящена Принцип кроссовера-вытеснения XD, изобретенный автором и используемый Cambridge Audio. В книге есть богатый новый материал по архитектурам четырехкаскадных усилителей, токовым зеркалам, силовым транзисторам с внутренними чувствительные диоды, мостовое соединение усилителя, механизмы тонких искажений, синфазные искажения входного каскада, двойные входные каскады, стабильность усилителя, выходные каскады с коэффициентом усиления, трансформаторы и поля шума, пусковой ток подавление, сервопривод постоянного тока, тепловая защита, тонкости управления охлаждающим вентилятором, расширенный линейный вход каскады, сверхмалошумящий дизайн, фильтрация высоких и низких частот, тестирование и безопасность, инфракрасное управление, сигнал активация, триггер 12 В, индикация уровня и многое другое.Значительно расширен материал по профессиональные усилители мощности, используемые в системах звукоусиления и PA. Эта книга просто необходима для профессионалов усилителя мощности и аудиофилов, конструкторов-любителей и всех с интеллектуальным любопытство в борьбе за техническое совершенство.

Об авторе

Дуглас Селф разработал простые, но очень эффективные методы проектирования усилителей, основанные на звуке. инженерные принципы и экспериментальные данные.Его строгий и практичный подход позволил его как ведущего специалиста по проектированию аудиоусилителей.

Дуглас изучал инженерное дело в Кембриджском университете, затем психоакустику в Сассекском университете. У него есть много лет проработал на высшем уровне в сфере дизайна как в сфере профессионального аудио, так и в сфере Hi-Fi. получил ряд патентов в области аудиотехники. В настоящее время он работает инженером-консультантом в область звукового дизайна.

Самые полезные отзывы клиентов

10 из 10 человек сочли следующий обзор полезным.Отличная книга

А. Стивенс

Отличная книга по проектированию звуковых усилителей мощности. К сожалению, слишком много ошибок, связанных с обозначения компонентов на рисунках и другие грамматические ошибки, гарантирующие 5 звезд. Включая неправильное схема, которая имела решающее значение для обсуждения одной главы.

К сожалению, мир Hi-Fi, кажется, застрял в темных веках, где спецификации, строгие и повторяемые тестирование и логика игнорируются в пользу неслепого субъективного тестирования, когда производительность относится только к стоимость товара.Приятно видеть, что эта книга не попадает в эту категорию.

(7)

electronics, этот анализ ясен и прост в использовании.

Книга, похоже, написана в первую очередь для людей, занимающихся проектированием усилителей мощности, а не для Домашние мастера. С широким обсуждением соотношения цены и качества и других маркетинговых вопросов.

К сожалению, текст содержит множество самодовольных комментариев и ненужных болтовни, которые умаляют В остальном отличные детали.Хотя временами это было забавно.

2 из 2 человек нашли следующий обзор полезным.

Обновленное издание - лучшая из имеющихся книг по проектированию звуковых усилителей мощности. Джефф Свитцер

Если вы действительно заинтересованы в углубленном изучении звука, то эту книгу обязательно прочтите. Мистер Селф имеет приложили огромные усилия для объяснения характеристик усилителей мощности и ключевых моментов конструкции. Он использует результаты реальных усилителей, которые он построил, и компьютерное моделирование (Spice), чтобы продемонстрировать, как усилители действительно работают и как различные конструктивные решения влияют на производительность.

Это 5-е издание книги. Он значительно улучшен по сравнению с версией 4, которой я тоже владею. Добавленный материал в это издание явно оправдывает покупку 5-го издания. Это похоже на совершенно новую книгу.

Мистер Селф по пути добавляет немного юмора, поскольку он дает как подробные сведения, так и подробные объяснения. всех фаз конструкции усилителя мощности. Он ясно объясняет, а затем демонстрирует, что можно спроектировать усилитель, обеспечивающий практически неизмеримо низкие искажения и отвечающий большинству других конструкций требование, используя правильно применяемую доступную технологию.

Другая современная книга, посвященная усилителям мощности звука, была написана Бобом Корделлом и называется: Проектирование усилителей мощности звука.

Я считаю, что книгу мистера Корделла тоже необходимо прочитать. Перед 5-м изданием Audio Power от Mr. Self Дизайн усилителя Я считал, что эти две книги имеют одинаковую ценность. Теперь впереди книга мистера Селфа, но так как два авторы освещают эту тему по-разному, но все же было бы лучше купить оба тома, чтобы получить полное представление о поле.

1 из 1 человек считает следующий обзор полезным. 20-30 лет назад я читал Хун ... Автор: Ченг Фань Сун

20-30 лет назад я читал гонконгский электронный журнал, и эти журналы иногда издают статьи об усилителе звука. И именно за это время я научился конструировать аудиоусилитель из транзистор / конденсатор / резистор. Теперь я начинаю увлекаться тем хобби, которое оставил 20 лет назад. Так я ищу Amazon и нашел эту книгу. В этой книге содержится все, что мне нужно знать о конструкции аудиоусилителя.

(8)

необходимость, обязывающая вас прочитать руководство. Этот усилитель мощности, разработанный Дугласом Селфом, позволяет Откройте для себя его как книгу для чтения, а также ваше любимое издание для чтения. Итак, откройте для себя любимую книгу ниже, а также получите подключение для загрузки и установки программного файла с руководством.

с задней стороны обложки

Эта книга является важным справочником для разработчиков и инженеров звуковых усилителей мощности. Автор Дуглас Селф охватывает все вопросы искажений и линейности, источников питания, защиты, надежности и компоновки.Он также устраняет необычные формы компенсации и неожиданные источники искажений, такие как конденсаторы и предохранители. Это значительно расширенное и обновленное Пятое издание включает четыре НОВЫХ главы, одна из которых посвящена Принцип кроссовера-вытеснения XD, изобретенный автором и используемый Cambridge Audio. В книге есть богатый новый материал по архитектурам четырехкаскадных усилителей, токовым зеркалам, силовым транзисторам с внутренними чувствительные диоды, мостовое соединение усилителя, механизмы тонких искажений, синфазные искажения входного каскада, двойные входные каскады, стабильность усилителя, выходные каскады с коэффициентом усиления, трансформаторы и поля шума, пусковой ток подавление, сервопривод постоянного тока, тепловая защита, тонкости управления охлаждающим вентилятором, расширенный линейный вход каскады, сверхмалошумящий дизайн, фильтрация высоких и низких частот, тестирование и безопасность, инфракрасное управление, сигнал активация, триггер 12 В, индикация уровня и многое другое.Значительно расширен материал по профессиональные усилители мощности, используемые в системах звукоусиления и PA. Эта книга просто необходима для профессионалов усилителя мощности и аудиофилов, конструкторов-любителей и всех с интеллектуальным любопытство в борьбе за техническое совершенство.

Об авторе

Дуглас Селф разработал простые, но очень эффективные методы проектирования усилителей, основанные на звуке. инженерные принципы и экспериментальные данные.Его строгий и практичный подход позволил его как ведущего специалиста по проектированию аудиоусилителей.

Дуглас изучал инженерное дело в Кембриджском университете, затем психоакустику в Сассекском университете. У него есть много лет проработал на высшем уровне в сфере дизайна как в сфере профессионального аудио, так и в сфере Hi-Fi. получил ряд патентов в области аудиотехники. В настоящее время он работает инженером-консультантом в область звукового дизайна.

Reviewing, еще раз, обязательно предложит вам что-то новенькое.То, о чем ты не догадываешься после который оказался популярен в публикации Audio Power Amplifier Design by Douglas Self

Аудио усилитель мощности Дизайн Дугласа Селфа (9780240526133)

Это основная справочная книга для разработчиков усилителей. Дуглас Селф охватывает все вопросы проектирования, включая шум, искажения, отказ источника питания, защиту, надежность и компоновку. Он описывает продвинутые формы компенсации, которые дают значительно меньшее искажение.

Это издание значительно расширено и наполнено новой информацией. Он незаменим для профессионалов в области звуковых усилителей мощности и аудиофилов, конструкторов-любителей и всех, кто интересуется интеллектуальным интересом к борьбе за техническое совершенство.

Новое в шестом издании:

  • Характеристики звукового сигнала
  • Принципы искажения
  • Интермодуляционные искажения обратной связи
  • Нереключаемые выходные каскады
  • Объяснение искажений по VAS
  • Двухтактные конфигурации VAS
  • Компенсация с учетом выходного сигнала

Кроме того, исследуются и детально измеряются пять примеров конструкции усилителя, которые иллюстрируют важные принципы конструкции.Их можно легко адаптировать к конкретным требованиям.

Это новое издание также включает богатый материал по принципу кроссовера-вытеснения XD (изобретенному автором и используемому Cambridge Audio), четырехступенчатой ​​архитектуре усилителя, коррекции ошибок, токовым зеркалам, силовым транзисторам с внутренними чувствительными диодами, мостовое соединение усилителя, синфазные искажения входного каскада, стабильность усилителя, выходные каскады с усилением, подавление пускового тока, сервопривод постоянного тока, тепловая защита, управление охлаждающим вентилятором, расширенные линейные входные каскады, тестирование и безопасность, инфракрасное дистанционное управление, активация сигнала , 12 В триггерное управление, история полупроводниковых усилителей и многое другое.Приведены простые процедуры проектирования теплоотвода и блока питания.

Купите усилитель мощности звука, разработанный Дугласом Селфом, в независимом книжном онлайн-магазине Австралии Boomerang Books.

Схема транзисторного усилителя pdf

Схема транзисторного усилителя показана на рисунке ниже. Транзистор имеет три вывода: эмиттер, базу и коллектор. Это изменение почти такое же изменение тока коллектора из-за действия передатчика. В коллекторной цепи подключен резистор нагрузки RC высокого номинала.Конструкция усилителя класса A Введение в конструкцию усилителя Базовый процесс проектирования. На рис. 2.0.1 показан усилитель с общим эмиттером класса А, но без значений его компонентов. Этот модуль показывает, как просто рассчитать значения, необходимые для создания рабочего усилителя с правильным смещением класса A, как описано в Усилителе

Культурные барьеры для коммуникации pdf

Два типа схем одноканального транзисторного усилителя звука, разработанные с использованием BC 547, здесь первый предназначен для усиления прямого аудиосигнала, а другой - для усиления аудиосигнала от конденсаторного микрофона в качестве предусилителя.При малых рабочих циклах допустимы токи до 8 ампер номинального пика транзисторов, но в этой схеме нет ограничения тока, поэтому было бы неразумно использовать эту схему для управления двигателем, который потребляет более 5 ампер при остановке. . Примечания по монтажу схемы: Транзисторы Q1,2,3 и 4 должны иметь теплоотвод.

1986 Руководство пользователя автодома allegro

Для расчета значения hFE транзистора BC547 NPN поверните ручку мультиметра в положение hFE. Вставьте транзистор BC547 в порт синего цвета.Порт синего цвета содержит два сегмента. Один порт предназначен для транзистора типа NPN, а другой порт для транзистора типа PNP. При установке транзистора правильно удерживайте выводы транзистора в этом порту. Транзистор имеет выводы базы, коллектора и эмиттера. Для получения ДИАГРАММЫ, пожалуйста, посетите electronicshelpcare.com/transistor-circuit-diagram-using-a1941-and-c5198/ Для получения дополнительной информации посетите electronicshelpcare.com Bang toko elektronik di tempat saya ga ada yang punya transistor 2sa1941 ..kalo mau di ganti pake transistor апа?

Словарь древних магических слов и заклинаний скачать бесплатно

Для транзисторного усилителя / конечного транзистора с использованием 8 комплектов SANKEN 2SC2922 и 2SA1216, проводка промежуточного транзистора см. Здесь: Booster / Final Transistor Amplifier.Конструкция электронной схемы Печатная плата усилителя Diy Схема электронных схем Вмещает 12 Вт АУДИОУСИЛИТЕЛЬ, техническое описание TDA2006, схема TDA2006, техническое описание TDA2006: STMICROELECTRONICS, alldatasheet, datasheet, сайт поиска технических данных для электронных компонентов и полупроводников, интегральных схем, триакторов и другие полупроводники.

Как обойти учетную запись google на tecno f2

Конструкция усилителя класса A Введение в конструкцию усилителя Базовый процесс проектирования.На рис. 2.0.1 показан усилитель с общим эмиттером класса А, но без значений его компонентов. Этот модуль показывает, как просто рассчитать значения, необходимые для создания рабочего усилителя с правильным смещением класса A, как описано в разделе «Усилитель». Обсуждения в предыдущих главах касались среднечастотных характеристик усилителя. На этих частотах конденсаторы связи и байпаса пропускают сигналы практически беспрепятственно, в то время как конденсаторы перехода транзисторов считаются разомкнутыми.Модели BJT и FET предоставили полезные инструменты для анализа этих ...

Алгебра 1 стандартное учебное пособие по практике ответов

14 марта 2016 · Электронная конструкция "болтовой" схемы, транзисторы создают ноль. Источник дрейфового тока (загрузка .PDF) ... который снижает коэффициент усиления усилителя, но улучшает такие атрибуты, как линейность и вход ... Коэффициент усиления усилителя на транзисторах с общим эмиттером. Еще один важный фактор, который следует учитывать при проектировании электронной схемы, - это достижимый уровень усиления.Можно определить две формы усиления: усиление по току и усиление по напряжению. Коэффициент усиления по току для схемы усилителя с общим эмиттером обозначается греческим символом β.

Python создает структуру папок, если не существует

Эта схема названа в честь ее изобретателя Роберта Видлара и была запатентована в 1967 году. Схема Видлара может использоваться с биполярными транзисторами или МОП-транзисторами. Примером применения является знаменитый ныне операционный усилитель uA741, и Видлар использовал эту схему во многих своих разработках.Mpf102 Circuit ... Mpf102 Circuit

Mizada mohamed horoscopos de hoy jueves

(формат PDF) Загрузите Adobe Acrobat для чтения файлов PDF. ... Модели схем полевых МОП-транзисторов Схемы транзисторных усилителей Лекция 24: Конструкция общего усилителя

с общим источником часто полезна в других приложениях. Входной каскад операционного усилителя обычно состоит из биполярно-транзисторного дифференциального усилителя, который обеспечивает подключение дифференциального входа и низкий дрейф, необходимый во многих приложениях.Конструкция этого

Псалмов любви и влечения

11.1 свойства операционного усилителя 11.2 инвертирующая конфигурация 11.3 неинвертирующая конфигурация 11.4 эффект конечного усиления без обратной связи 11.5 частотная характеристика операционных усилителей 11.6 скорость нарастания и полоса пропускания полной мощности 11.7 общие -отклонение режима избранная библиография упражнения глава двенадцатая транзисторные схемы

Принципы транзисторных схем, девятое издание: Введение в конструкцию усилителей, приемников и цифровых схем ISBN 10: 0750644273 Сводка: За последние 40 лет «Принципы транзисторных схем» предоставили студентам и практикующим специалистам с текстом, на который они могут положиться, чтобы держать их в авангарде проектирования транзисторных схем.

Aws lambda exec

Международные проблемы с простаром

Датчик состояния двери гаража

Муж Элейн Кулотти

Автомобили до 5000 долларов 10 сентября 2017 г. · Изображения для схемы усилителя мощности на транзисторах - Схема транзисторного усилителя мощности на 100 Вт Узнайте, как его построить - Схема цепи усилителя мощности на транзисторах класса Ab Электронная схема - Усилитель мощности на 400 Вт Схема Safari - Усилитель высокой мощности 1500 Вт с Transistor Hubby Project -

4 мая 2016 г. · Рисунок B3: Топология двухкаскадного усилителя Для проектирования усилителя требуется как анализ цепи постоянного тока, так и анализ цепи переменного тока.При анализе постоянного тока конденсаторы реагируют как разомкнутые цепи. Это сокращает схему до резисторов, транзисторов и VDD, как показано на рисунке B4. 4. Окончательный проект лаборатории - двухкаскадный усилитель M.

29 декабря 2020 г. · Это отличный измеритель, когда он работает. Транзисторы предназначены для схемы счетчика ТВОМ Conar 212, разработанного в 1970-х годах. Мне нужна точная рекомендация относительно маломощных N-канальных JFET, которые можно купить. У меня есть руководство, но в нем не указано. Счетчик раньше работал.9 ...

■ Короткое замыкание выхода на GND, VS, через нагрузку. ■ Очень индуктивные нагрузки ■ Микросхема с завышенными характеристиками TDA7384A - это усилитель мощности звука класса AB, упакованный в Flexiwatt 25 и разработанный для высокопроизводительных автомобильных радиоприемников. Обычные / маломощные транзисторы могут использоваться для управления отключением звука и ...

Для визуализации работы транзистора в схеме усилителя часто бывает полезно представить устройство в виде модельной схемы. Схема модели транзистора использует различные параметры внутреннего транзистора для представления своей работы.В этом разделе описаны модели транзисторов на основе сопротивления или параметров r. Еще одна система параметров ...

Comcast, блокировка работы vpn

1971 dodge charger colors

Конвертировать hls в mp4 онлайн

Заводные 9000 комплекты настенных часов

30 Гипноз материнского новорожденного

Стар газета Сими-Вэлли

Буклет с утверждениями кода pdf

Таблицы посещаемости Google

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *