poslední úprava těchto stránek
6.květen 2018


Návrh nf zesilovačů



Ve všech měřeních v tomto příkladu bylo použito vysoce kvalitního generátoru signálu Rohde Schwarz APN62. Obrázek 1 ukazuje čistý signál 1 kHz ze signálního generátoru. Okénko ukazující měřené údaje a harmonické je specielní program který přebírá data z PC digitálního osciloskopu a usnadňuje měření zvukových zařízení. .

1kHz signál ze signálního generátoru

Obr.1

Následující obrázek (obr.2) ukazuje základní zapojení zesilovače. Výstupní stupeň je nejjednodušší a nejrozšířenější emitorový sledovač. Následující testy ukazují jak monitorovat kvalitu signálu výstupního stupně. Podle výsledků mohou být prováděny změny v zapojení a tak dosaženo zlepšení.

základní zapojení zesilovače

Obr.2

Na počátku byl obvod sestaven tak jak ukazuje obrázek na předchozí straně. PC osciloskop byl připojen do bodu 'A' v obvodu a signální generátor byl připojen na vstup obvodu. Obrázek 3 z digitálního osciloskopu ukazuje signál v bodě 'A'. Je patrné, že operační zesilovač dělal přiměřenou práci jak se dalo čekat s takouvouto zápornou zpětnou vazbou.

signál v bodě 'A'

Obr.3

Podíváme-li se na výstup do bodu 'B', uvidíme silné zkreslení. Také informace o harmonických ukazují problém s třetí harmonickou, která je ze všech největší. Zatěžovací odpor připojený do bodu 'B' měl hodnotu 2k2. Je samozřejmé, že koncový stupeň je poškozován vlivem silného zkreslení.

výstupní signál v bodě B

Obr.4

Jestliže budeme pokračovat v monitorování bodu B, ale posuneme výstupní stupeň do zpětné vazby připojením invertujícího vstupu operačního zesilovače do bodu 'B', dojde k silnému omezení zkreslení na koncovém stupni. Ovšem, pokud bychom se dívali klasickou sondou, pravděpodobně bychom žádné problémy neviděli. Je potřeba zvolit digitální osciloskop s dobrou citlivostí a donbrými vlastnostmi spektrálního analyzátoru. Stávající problém zesilovače je stále patrný zejména v okně spektra.

výstupní signál v bodě B při přesunu do zpětné vazby

Obr.5

Jestliže připojíme digitílní osciloskop zpět do bodu 'A', ale podržíme koncový stupeň ve zpětné vazbě, můžeme vidět jakou činnost vyvíjí operační zesilovač, aby odstranil chybu vytvářenou koncovým stupněm. Operační zesilovač sleduje sinusoidový signál jak pro kladné, tak i záporné špičky průběhu, ale jen okolo změn polarity. Tak je velmi obtížné zamaskovat chyby koncového stupně. Velmi rychle sleduje bod, kde koncový stupeň nemá řízení. Je zřejmé, že operační zesilovač pak potřebuje mnohem vyšší sledovací rychlost, než uvádí řada příruček, aby se řádně kompenzovala jednoduchost koncového stupně. To však vede při návrhu zesilovače k mnohem větším obtížím a nákladům než se předpokládá.

činnost operačního zesilovače

Obr.6

V dalším kroku bylo zapojení zesilovače zlepšeno použitím diody a to zavedením zpětného klidového proudu mezi báze koncových tranzistorů. Obrázek ukazuje výstup v bodě 'B'. Je vidět, že přidání malého množství zpětného proudu zlepšilo THD o téměř 10 dB.

průběh v 'B' po zavedení zpětného proudu

Obr.7

Podíváme-li se nyní opět do bodu 'A', uvidíme, že operační zesilovač nepotřebuje zase až tak vysokou sledovací rychlost, protože nyní již nemá tolik práce s nápravou chyb koncového stupně.

Tento příklad použití spektrálního analyzátoru ukazuje jednoduchý způsob jak zlepšit výkon koncového stupně nf zesilovače použitím účinných možností FFT v digitálním osciloskopu. S trochou zkušeností lze identifikovat mnoho problémů z jejich spektrálních charakteristik, které sice mohou být jinak těžko postřehnutelné, ale vedou k špatné nebo zkreslené reprodukci zvuku.

průběh v 'A' po zavedení zpětného proudu

Obr.8