Pufer pojačala u praksi popravke, projektovanja i modernizacije opreme. Buffer amplifier Buffer stage on op-amp

Postoji mnogo važnih tema u kursu elektronike. Danas ćemo pokušati razumjeti operativna pojačala.
Poceti ponovo. Operativno pojačalo je "stvar" koja vam omogućava rad s analognim signalima na sve moguće načine. Najjednostavniji i najosnovniji su pojačanje, slabljenje, sabiranje, oduzimanje i mnogi drugi (na primjer, diferencijacija ili logaritam). Ogromna većina operacija na operacionim pojačalima (u daljem tekstu op-pojačala) se izvodi pomoću pozitivne i negativne povratne sprege.
U ovom članku ćemo razmotriti određeni “idealni” op-amp, jer Nema smisla prelaziti na određeni model. Pod idealnim se podrazumijeva da će ulazni otpor težiti beskonačnosti (dakle, ulazna struja će težiti nuli), a izlazni otpor će, naprotiv, težiti nuli (to znači da opterećenje ne bi trebalo utjecati na izlazni napon ). Takođe, svako idealno op-pojačalo treba da pojača signale bilo koje frekvencije. Pa, i što je najvažnije, dobitak u odsustvu povratne informacije također bi trebao težiti beskonačnosti.

Pređi na stvar

Operativno pojačalo je često simbolizirano na dijagramima jednakostraničnim trouglom. Na lijevoj strani su ulazi, koji su označeni "-" i "+", desno je izlaz. Napon se može primijeniti na bilo koji od ulaza, od kojih jedan mijenja polaritet napona (zato je nazvan invertirajući), drugi ne (logično je pretpostaviti da se zove neinvertirajući). Op-amp napajanje je najčešće bipolarno. Tipično, pozitivni i negativni naponi napajanja imaju istu vrijednost (ali različit predznak!).
U najjednostavnijem slučaju, izvore napona možete povezati direktno na ulaze op-amp. A onda će se izlazni napon izračunati prema formuli:
, gdje je napon na neinvertirajućem ulazu, napon na invertirajućem ulazu, izlazni napon i pojačanje otvorene petlje.
Pogledajmo idealno op-pojačalo sa Proteusove tačke gledišta.

Predlažem da se "igrate" sa njim. Na neinvertujući ulaz je primijenjen napon od 1V. Za invertiranje 3V. Koristimo “idealno” op-amp. Dakle, dobijamo: . Ali ovdje imamo limiter, jer nećemo moći pojačati signal iznad našeg napona napajanja. Tako ćemo i dalje dobiti -15V na izlazu. rezultat:

Hajde da promenimo dobit (da mi verujete). Neka parametar Voltage Gain postane jednak dva. Isti problem je jasno riješen.

Realna primjena op-pojačala na primjeru invertirajućih i neinvertirajućih pojačala

Postoje dvije takve main pravila:
I. Izlaz operativnog pojačala ima tendenciju da uzrokuje da diferencijalni napon (razlika između napona na invertirajućem i neinvertirajućem ulazu) bude nula.
II. Ulazi operativnog pojačala ne troše nikakvu struju.
Prvo pravilo se provodi putem povratnih informacija. One. napon se prenosi sa izlaza na ulaz na takav način da razlika potencijala postaje nula.
To su, da tako kažem, “sveti kanoni” u temi OU.
A sada, konkretnije. Invertujuće pojačalo izgleda upravo ovako (obratite pažnju na to kako se nalazi ulaz):

Na osnovu prvog "kanona" dobijamo proporciju:
, i nakon "malo magije" sa formulom, izvodimo vrijednost za dobit invertujućeg op-amp:

Gornji snimak ekrana ne treba komentarisati. Samo uključite sve i provjerite sami.

Sljedeća faza - neinvertirajući pojačalo.
I ovdje je sve jednostavno. Napon se primjenjuje direktno na neinvertirajući ulaz. Povratna informacija se dostavlja na invertujući ulaz. Napon na invertnom ulazu će biti:
, ali primjenom prvog pravila možemo to reći

I opet, „grandiozno“ znanje iz oblasti više matematike omogućava nam da pređemo na formulu:
Dat ću vam sveobuhvatan snimak ekrana koji možete još jednom provjeriti ako želite:

Na kraju ću vam dati nekoliko zanimljivih sklopova kako ne biste stekli utisak da operacijska pojačala mogu samo pojačavati napon.

Pratilac napona (bafer pojačalo). Princip rada je isti kao kod tranzistorskog repetitora. Koristi se u strujnim krugovima za velika opterećenja. Također, može se koristiti za rješavanje problema usklađivanja impedancije ako kolo sadrži neželjene djelitelje napona. Shema je jednostavna do genijalne točke:

Sumirajuće pojačalo. Može se koristiti ako trebate dodati (oduzeti) nekoliko signala. Radi jasnoće, evo dijagrama (opet, obratite pažnju na lokaciju ulaza):

Također, obratite pažnju na činjenicu da je R1 = R2 = R3 = R4, i R5 = R6. Formula izračuna u ovom slučaju će biti: (poznato, zar ne?)
Dakle, vidimo da vrijednosti napona koje se isporučuju na neinvertirajući ulaz "stječu" znak plus. Na invertnom - minus.

Zaključak

Kola operativnih pojačala su izuzetno raznolika. U složenijim slučajevima možete pronaći aktivne filterske krugove, ADC i uređaje za uzorkovanje memorije, pojačala snage, strujno-naponske pretvarače i mnoga druga kola.

Spisak izvora

Kratka lista izvora koji će vam pomoći da se brzo naviknete i na op-pojačala i na elektroniku općenito:
Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. "Umjetnost dizajna kola"
B. Baker. “Šta digitalni programer treba da zna o analognoj elektronici”
Bilješke s predavanja o elektronici (po mogućnosti vlastite)
UPD: Hvala ti NLO za pozivnicu

Članak o stvaranju pojačala, čiji sklop i dizajn koriste netradicionalna tehnička rješenja. Projekat je neprofitni.

Za audio opremu i slušanje muzike počeo sam da se interesujem jako davno, od kasnih 80-ih, i dugo sam bio čvrsto ubeđen da bilo koji PA sa etiketom Sony, Technics, Revox itd. mnogo bolje od domaćih pojačala, pa čak i od domaćih pojačala, budući da zapadni brendovi imaju tehnologiju, najkvalitetnije dijelove i iskustvo.

Sve se promijenilo nakon A.M.-ovog članka. Likhnitsky u časopisu Audiomagazin br. 4(9) 1996, koji je govorio o razvoju i uvođenju u proizvodnju 70-ih godina pojačala Brig-001, čiji je on autor. Igrom slučaja, nakon kratkog vremenskog perioda, neispravan Brig-001 iz prvih brojeva dospeo mi je u ruke. Koristeći samo originalne domaće dijelove iz 70-ih - 80-ih, doveo sam ovaj PA u prvobitno stanje kako bi se njegove zvučne mogućnosti što pouzdanije procijenile.

Povezivanje Brig-001 pojačala umjesto kućnog audio sistema Technics SU-A700 me šokiralo - Brig je zvučao mnogo bolje, iako su parametri bili skromniji i stariji 20 godina.U tom trenutku se pojavila ideja da se napravi pojačalo vlastitim rukama, sposoban zamijeniti standardni u audio sistemu, što je urađeno 1998. godine, uglavnom na domaćoj elementarnoj bazi vojnog prijema. Novi uređaj nije ostavio priliku za uporedno slušanje poznatijih pojačala, poput NAD i Rotel modela srednje klase, te je bio prilično uvjerljiv čak i u poređenju sa njihovom starijom braćom. Projekat je dobio dalji razvoj 2000. godine, u vidu dvoblok PA po istoj shemi, ali sa novim dizajnom i povećanim energetskim intenzitetom napajanja. Već je uspoređivan sa tranzistorskim i cijevnim pojačalima u cjenovnoj kategoriji do nekoliko hiljada američkih dolara, a u mnogim slučajevima ih je nadmašio kvalitetom zvuka. Onda sam shvatio još jednu stvar - dizajn pojačala odlučuje o gotovo svemu.

Analizirajući rezultate slušanja, posebno uz učešće onih pojačala koja su zvučala bolje od mog dvokomponentnog PA, došao sam do zaključka da su se češće pokazali superiorniji ili dobri dizajn cijevi ili tranzistorski bez ukupnog OOS-a. . Među njima su bili i PA sa dubokim OOOS-om, čije su specifikacije često sadržavale vrlo visoke vrijednosti napona izlaznog napona - 200 V/µs i više. Po pravilu, ovi uređaji su bili skupi, a njihova kola nisu bila javno dostupna. Moj terminal je takođe imao prilično dubok OOOS, ali performanse su bile niske u poređenju sa njima - oko 50 V/µs, sa uporedivim izlaznim naponom. Ponekad mu je nedostajala sposobnost da u potpunosti prenese prirodnost tonova muzičkih instrumenata i glasova izvođača, kao i emocije muzičara. Na pojedinim kompozicijama predstavljanje muzike je pojednostavljeno, dio tembralnog bogatstva sakriven je iza svojevrsnog tankog sivog vela. Ovo je vjerovatno ono što se zove "tranzistorski zvuk" svojstven PA sa povratnom spregom.

O razlozima "tranzistorskog" zvuka u PA sa OOOS-om se više puta raspravljalo na forumima, u knjigama o dizajnu kola i u publikacijama u časopisima relevantnim za ovu temu. Jedna od poznatih verzija kojih se držim je da niska izlazna impedansa pojačala pokrivena općom povratnom spregom, mjerena na sinusnom signalu i aktivnom opterećenju, uopće ne ostaje takva pri puštanju muzike na zvučnicima, koji omogućava povratnim EMF signalima iz dinamičkih glava da prodru od izlaza pojačala preko povratnih kola do njegovog ulaza. Ovi signali se ne oduzimaju od strane OOOS-a, jer se već razlikuju po obliku i imaju fazni pomak u odnosu na originalne, tako da se sigurno pojačavaju i ponovo ulaze u sistem zvučnika, uzrokujući dodatno izobličenje i strane zvukove u audio putu. Povremeno se raspravlja o metodama za borbu protiv ovog efekta. Primjeri uključuju sljedeće:

1. “Lažni” OOOS kanal, kada se njegov signal uzima sa jednog od paralelno spojenih elemenata završnog stepena, koji nije povezan sa zvučnicima, već se učitava na otpornik određene vrijednosti.

2. Smanjenje izlaznog otpora PA čak i pre dostizanja OOOS.

3. Povećanje brzine unutar petlje OOOS na “kosmičke” brzine.

Naravno, najefikasniji način da se nosim sa OOOS artefaktima je da ih isključim iz dizajna kola PA, ali moji pokušaji da napravim nešto vrijedno bez OOOS-a na tranzistorima nisu bili krunisani uspjehom. Smatrao sam da više nije praktično da počnem od nule u polju cevne audio tehnologije. Metoda iz tačke “1” izazvala je mnoga pitanja, pa sam započeo eksperimente sa povećanjem brzine unutar povratne petlje, uzimajući u obzir tačku “2”. Želio bih odmah skrenuti pažnju na činjenicu da je brzina porasta izlaznog napona, dovoljna da pojačalo pravilno reproducira napad zvuka muzičkih instrumenata, relativno mala vrijednost, a njegove ultra visoke vrijednosti relevantni su samo u vezi sa radom OOO.

Jasno je da se kod pojačavača sa općom povratnom spregom ne rješavaju svi problemi povećanjem brzine napona, ali glavna ideja je bila sljedeća, pri čemu su svi ostali parametri jednaki: što je veća brzina unutar povratne petlje, to je brža „repovi“ signala koji nisu kompenzovani povratnom spregom će izbledeti i ono što bi trebalo da bude neki prag za njihovu uočljivost na uhu, uzimajući u obzir smanjenje trajanja artefakata sa povećanjem performansi. Krećući se u tom smjeru, vrlo brzo sam se susreo s problemom približavanja bar 100 V/μs bara u PA pomoću diskretnih elemenata - ako su u krugu postojale kaskade na snažnim tranzistorima, sve se pokazalo mnogo teže. U pojačavačima sa povratnom spregom napona visoke performanse se ni na koji način nisu „kombinovale” sa stabilnošću, a u PA sa TOC-om (sa strujnom povratnom spregom) nije bilo moguće, bez upotrebe integratora, dobiti prihvatljiv nivo konstantnog napona na izlaz, iako je sve bilo u redu sa brzinom u redu, a problemi sa stabilnošću su riješeni. Integrator ne mijenja zvuk na bolje, po mom mišljenju, tako da sam zaista želio bez njega.

Situacija je bila praktički ćorsokak, a ne prvi put su se pojavile misli da ako napravite pojačalo snage s povratnom spregom napona, onda bi pomoću topologije pretpojačala ili telefonskog pojačala bilo puno lakše učiniti ga visokim -brzina, širokopojasna, stabilna i bez integratora, što bi po mom mišljenju trebalo pozitivno uticati na kvalitet zvuka. Ostalo je samo smisliti kako to implementirati. Gotovo 10 godina nije bilo rješenja, ali za to vrijeme provedeno je kućno istraživanje kako bi se proučio utjecaj brzine porasta izlaznog napona unutar opće povratne sprege na kvalitet zvuka, za šta je stvoren prototip koji je omogućio testiranje. raznih kompozitnih pojačala koji koriste op-pojačala.

Rezultati mog "istraživanja" bili su sljedeći:

1. Brzina i propusni opseg kompozitnog pojačala bi se trebali povećati od ulaza do izlaza.

2. Korekcija je samo jednopolna. Nema kondenzatora u OOS kolima.

3. Za pojačalo sa maksimalnim izlaznim naponom od 8,5 V RMS, sa OOOS dubinom od oko 60 dB, primetno povećanje kvaliteta zvuka se javlja negde u rasponu od 40-50 V/μs, a zatim bliže 200 V/ μs kada pojačalo praktično prestane da bude „čujno“ OOOS.

4. Iznad 200 V/μs nije primijećeno primjetno poboljšanje, ali za PA sa izlaznim naponom od 20 V RMS, na primjer, već je potrebno 500 V/μs da bi se postigao isti rezultat.

5. Ulazni i izlazni filteri koji ograničavaju PA opseg ne zvuče najbolje, čak i ako je granična frekvencija znatno viša od gornje granice audio opsega.

Nakon neuspješnih eksperimenata s PA baziranim na diskretnim elementima, moj pogled se okrenuo ka brzim op-pojačivačima i integriranim baferima koji imaju najveću izlaznu struju. Rezultati pretraživanja bili su razočaravajući - svi uređaji s visokom izlaznom strujom su beznadežno "spori", a uređaji velike brzine imaju nizak dozvoljeni napon napajanja i ne baš veliku izlaznu struju.

Godine 2008. slučajno je na Internetu pronađen dodatak specifikaciji za integrirani bafer BUF634T, gdje su sami programeri predstavili kolo kompozitnog pojačala s tri takva izlazna bafera povezana paralelno (slika 1) - tada je da je došla ideja da se dizajnira PA sa velikim brojem takvih bafera u izlaznoj fazi.

BUF634T je širokopojasni (do 180 MHz), ultra-brzi (2000 V/µs) paralelni repetitor bafer sa izlaznom strujom od 250 mA i strujom mirovanja do 20 mA. Jedini nedostatak mu je, moglo bi se reći, nizak napon napajanja (+\- 15 V nominalni i +\- 18 V – maksimalno dozvoljeni), koji nameće određena ograničenja amplitudi izlaznog napona.

Konačno sam se odlučio za BUF634T, pomirivši se sa niskim izlaznim naponom, budući da sam bio potpuno zadovoljan svim ostalim karakteristikama bafera i njegovim zvučnim svojstvima, te sam počeo dizajnirati PA sa maksimalnom izlaznom snagom od 20 W/4 Ohm.

Fig.1

Izbor broja elemenata izlaznog stepena svodio se na dobijanje PA koji radi u čistoj klasi A u opterećenju od 8 Ohma i osigurava da su strujni režimi elemenata izlaznog stepena daleko od maksimuma. Određena je potrebna količina 40+1. Za dodatni 41. bafer postavljena je minimalna struja mirovanja - samo 1,5 mA, a predviđena je da se koristi za izvođenje prvog pokretanja projekta još prije ugradnje radijatora, kao i za potrebe izvođenja radova. neka podešavanja i eksperimenti u ugodnijim uslovima. Kasnije se pokazalo da je to bila vrlo dobra ideja.

Kao što je poznato, paralelno povezivanje integrisanih kola ne dovodi do povećanja ukupnog nivoa buke i Kg, ali se ulazna impedancija takvog modula smanjuje i povećava njegov ulazni kapacitet. Prvi nije kritičan: ulazna impedancija BUF634T je 8 MOhm i, shodno tome, ukupna vrijednost neće biti niža od 195 kOhm, što je više nego prihvatljivo. Sa ulaznim kapacitetom situacija nije tako ružičasta: 8 pF po baferu daje 328 pF ukupnog ulaznog kapacitivnosti, što je već uočljiva vrijednost i negativno će utjecati na rad swing op-amp (slika 1). Da bi se globalno smanjila izlazna impedansa drajvera završne faze, ispred njega je uvedeno još jedno op-pojačalo, pokriveno sopstvenom OOS petljom. Tako je sklop prerastao u trostruko kompozitno pojačalo, ali u kojem su ispunjene sve tačke rezultata mog „istraživačkog rada“. Nakon brojnih eksperimenata, određen je sastav kompozitnog pojačala: AD843 je zauzeo mjesto ulaznog op-pojačala, a moćno op-pojačalo velike brzine AD811, sa strujnom povratnom spregom, pozvano je da služi kao izlazni bafer faza vozača. Da bi se garantovale potrebne performanse PA (preko 200 V/μs), pojačanje AD811 je izabrano jednako dva, što je idealno udvostručilo raspoloživih 250 V/μs AD843 i omogućilo nam da se nadamo da će uz odgovarajuće kolo i uspješan dizajn bilo bi moguće održati potrebnu vrijednost napona izlazne brzine napona za kompletan PA krug. Gledajući unaprijed, napominjem da su očekivanja bila opravdana - stvarna vrijednost ovog parametra sa izlaznim baferima pokazala se većom od 250 V/µs.

Opšte kolo pojačala je pretrpjelo mnoge promjene tokom podešavanja i finog podešavanja, tako da ću odmah predstaviti konačnu verziju, koja uključuje sve ispravke i poboljšanja (slika 2).

Rice. 2

Struktura je jednostavna - selektor ulaza, kontrola jačine zvuka, pojačivač napona, bafer pojačalo za snimanje na magnetofon, završni stepen i zaštitni relej, kojim upravlja optoelektronsko kolo za odlaganje spajanja zvučnika i zaštitu. od direktnog napona (slika 3). Radi kompaktnosti, puferi i prateći otpornici su kombinovani u 10 komada, ali je numeracija delova zadržana u potpunosti. Kao što se može videti na sl. 2, kontaktna grupa UM zaštitnog releja (K6) nije uključena u krug za prijenos zvuka i zatvara izlaz na masu tokom prolaznih procesa ili mogućih hitnih situacija.

Rice. 3

Za BUF634T takvo uključivanje nije opasno, pogotovo jer svi baferi imaju otpornik od 10 Ohma na izlazu. Kako bi se izbjegao gubitak stabilnosti pojačala, zbog kratkog spoja na masu OOOS otpornika (R15), istovremeno sa radom releja K6, zatvara se i relej K5, formirajući privremeni OOOS krug upravljačkog stupnja kroz otpornik R14. Ako su vrijednosti otpornika R14 i R15 jednake, tada nema stranih klikova u zvučnicima tokom rada zaštite, čak i ako su osjetljiviji od 100 dB.

Vrijedi napomenuti da je u prvoj godini rada pojačalo funkcionisalo pouzdano i bez releja K5 i bez privremenog OOS kola sa R14, ali me je proganjala sama mogućnost samopobude tokom rada zaštite, pa su ovi dodatni elementi su uvedeni. Inače, pojačalo radi odlično bez pokrivanja završne faze sa OOOS krugom. Možete ukloniti otpornik R15, relej K5 i koristiti otpornik R14 da zatvorite povratne informacije u UN, što sam i uradio kao eksperiment. Zvuk mi se manje dopao – možda je ovo opcija u kojoj dobijamo više prednosti nego nedostataka korišćenjem ultrabrze povratne informacije.

Dijagram takođe pokazuje da jedan od 4 ulaza (CD ulaz) prebacuje PA u režim pojačala jednosmerne struje (DCA), a funkcija “Tape Monitor” implementirana je sa LP ulaza (vinil disk plejer), bez dodatnih kontakt grupa u prolaz signala kola. Ja sam ljubitelj analognog snimanja, pa sam to uradio za sebe. Ako audio sistem nema analogne uređaje za snimanje zvuka, tada se blok na op-pojačalu IC1 može eliminisati.

Dijagram ne prikazuje kondenzatore za blokiranje napajanja - radi praktičnosti, oni će biti prikazani na dijagramu napajanja.

Ideologija ovog pojačala značajno se razlikuje od klasičnog i zasniva se na principu razdvajanja struje - svaki element završnog stupnja radi sa malom strujom, u vrlo udobnom režimu, ali dovoljan broj ovih elemenata, povezanih u paralelno, može osigurati ovo pojačalo od 20 W sa maksimalnom strujom opterećenja većom od 10 A kontinuirano i do 16 A u impulsu. Dakle, izlazni stupnjevi su opterećeni tokom slušanja, u prosjeku, ne više od 5-7%. Jedino mjesto u pojačalu gdje mogu teći velike struje su dvije bakarne sabirnice na PA ploči koje vode do terminala zvučnika, gdje se izlazi svih BUF634T svakog kanala konvergiraju zajedno.

U okviru iste ideologije razvijeno je i PA napajanje (Sl. 4) - u njemu svi elementi napajanja takođe rade sa relativno malim strujama, ali ih ima i dosta, a kao rezultat toga, ukupni snaga napajanja je 4 puta veća od maksimalne koju troši pojačalo. Napajanje je jedan od najvažnijih dijelova u pojačalu, koji, s moje tačke gledišta, vrijedi detaljnije razmotriti. Pojačalo je napravljeno po “dual mono” tehnologiji i stoga sadrži dva nezavisna izvora napajanja za signalna kola, potpuno stabilizovana, snage od 150 W svaki, odvojene stabilizatore za pojačivač napona, kao i napajanje za pružanje servisa. funkcije, napaja se posebnim mrežnim transformatorom 20 W. Svi transformatori mreže za napajanje su međusobno fazni - prilikom proizvodnje transformatora označeni su provodnici početka i kraja primarnih namotaja.

Rice. 4

Snažni dio svakog kanala podijeljen je na 4 bipolarne linije, što je omogućilo da se struja opterećenja svakog stabilizatora smanji na vrijednost od samo 200 mA i poveća pad napona na njima na 10 V. U ovom načinu rada, čak i jednostavni integrisani stabilizatori kao što su LM7815 i LM7915 su se pokazali kao odlični u napajanju audio lanaca. Bilo je moguće koristiti i "naprednije" mikro krugove LT317 i LT337, ali je bilo dosta originalnih LM7815C i LM7915C iz Texas Instruments-a, sa izlazom od 1,5 A, što je odredilo izbor. Ukupno, napajanje za signalne krugove pojačala obezbeđuje se korišćenjem dvadeset takvih integrisanih stabilizatora - 4 za UN i 16 za VK (slika 4). Svaki par stabilizatora pogonske sekcije hrani 10 kom. BUF634T. Jedan par stabilizatora za UN je napunjen kombinacijom AD843+AD811 jednog kanala. RC kolo (R51, C137, na primjer) ispred UN stabilizatora ima dvostruku svrhu: štiti ispravljač od udarne struje kada je PA napajanje uključeno i formira filter sa graničnom frekvencijom ispod ivice audio opseg (oko 18 Hz), što značajno smanjuje amplitudu ispravljenog talasa napona i nivo drugih smetnji, što je važno za ulazne stepene.

Još jedna karakteristika napajanja je da se najveći dio svih filter kondenzatora (160.000 µF od 220.000 µF) nalazi iza stabilizatora, što omogućava opskrbu opterećenjem velike struje, ako je potrebno. Međutim, to je zahtijevalo uvođenje soft start sistema “Soft Start” kako bi se zaštitili stabilizatori kada je pojačalo uključeno i početno punjenje kapaciteta baterije. Kao što se može videti na sl. 4, Soft Start implementiran je prilično jednostavno, na jednom tranzistoru (VT1), koji sa kašnjenjem (oko 9 s) povezuje niskostrujni relej K10, koji zauzvrat uključuje 4 visokostrujna releja K11-K14, sa četiri grupe kontakata u svakom, zatvarajući 16 strujno ograničavajućih otpornika nominalne vrijednosti 10 Ohma (R20, R21, na primjer). Odnosno, kada je pojačalo uključeno, maksimalna vršna struja svakog stabilizatora je strogo ograničena na 1,5 A, što je njegov normalan način rada. Ne koristim "Soft Start" u primarnom krugu od 220 V - u slučaju prekida otpornika koji ograničava struju ili gubitka kontakta na mjestima lemljenja njegovih vodova, moguće su ozbiljne posljedice za cijeli PA.

Za servisne funkcije, jedinica za napajanje je odgovorna za povezivanje mrežnog napona na glavne transformatore (K8 relej), napajanje komponenti Soft Start sistema i releja ulaznog birača, čiji je napon napajanja, inače, također stabiliziran. . Implementiran je i izlaz +5 V, spojen na konektor na stražnjoj ploči PA - ovo je već neka vrsta standarda u mojim pojačalima za istovremeno uključivanje bilo koje vanjske jedinice. Ovo pojačalo može dobro funkcionirati kao uređaj za prebacivanje pojačanja (predpojačalo) za snažnije monoblokove, na primjer, koji će se uključiti kada se na njih primijeni kontrolni napon od +5 V.

Prvo je izgrađeno napajanje pojačala, budući da je dalje unapređenje procesa razvoja zahtijevalo postojanje punopravnog napajanja, tako da se prvo puštanje u rad, eksperimenti i konfiguracija mogu izvesti u režimu bliskom realnim radnim uvjetima. Nakon uspješnog pokretanja svih strujnih krugova, na PA ploču su montirani ulazni selektor, kašnjenje uključivanja i zaštita zvučnika, kao i kompozitno pojačalo sa jednim BUF634T (BUF41) na izlazu kao završnim stupnjem. Kao što je već spomenuto, ovaj 41. bafer ima nisku mirnu struju i ne zahtijeva instalaciju na radijator, ali su se slušalice sada lako povezivale na izlaz pojačala, što je omogućilo i audio kontrolu, zajedno sa mjerenjima. Nakon završetka debagovanja kola sa jednim izlaznim baferom u svakom kanalu, preostalo je samo zalemiti preostalih 80 komada. i vidi šta će biti od toga. Nisam imao garancije za pozitivan rezultat, a nije ih ni moglo biti - nije bilo informacija o uspješno implementiranim sličnim projektima drugih programera. Koliko ja znam, ni u Rusiji ni u inostranstvu ni sada ne postoje dizajni zasnovani na paralelnim op-pojačivačima sa sličnim performansama.

Rezultat je i dalje bio pozitivan. Pošto je pojačalo montirano na krutu šasiju od aluminijumskih šipki, gde su svi prekidači bili pričvršćeni (slika 1), bilo je moguće spojiti ga na audio sistem bez kućišta. Prve audicije su počele, ali o tome nešto kasnije - prvo ću dati neke parametre:

Slika 1

Izlazna snaga: 20W/4ohm, 10W/8ohm (Klasa A)

Širina pojasa: 0 Hz – 5 MHz (CD ulaz)

1,25Hz - 5 MHz (AUX, traka, LP ulazi)

Brzina promjene izlaznog napona: više od 250 V/µs

Pojačanje: 26dB

Izlazna impedansa: 0,004 oma

Ulazna impedansa: 47 kOhm

Ulazna osjetljivost: 500 mV

Odnos signal/šum: 113,4 dB

Potrošnja energije: 75 W

Snaga napajanja: 320 W

Ukupne dimenzije, mm: 450x132x390 (bez visine nogu)

Težina: 18 kg

Na osnovu parametara, čak i bez gledanja u kolo, očigledno je da pojačalo nema ulazne i izlazne filtere, kao ni eksterna kola za korekciju frekvencije. Ali vrijedi napomenuti da je stabilan i radi odlično čak i sa neoklopljenim kablovima za povezivanje. Oscilogram kvadratnog talasa od 2 kHz 5V/div pri opterećenju od 8 Ohma na skoro maksimalnom nivou izlaznog napona je prilično informativan u tom pogledu (slika 2).

Slika 2

Sa moje tačke gledišta, to je zbog pravilnog ožičenja provodnika „zemlja“, kao i njihove velike površine poprečnog presjeka: od 4 kvadratnih mm. do 10 sq.mm. (uključujući tragove na štampanim pločama).

Postoje oscilogrami snimljeni na frekvencijama od 10 kHz, 20 kHz i 100 kHz, ali su testovi na visokim frekvencijama obavljeni sa niskim nivoom signala, tako da je na ulazu prisutna visokoimpedansna kontrola jačine zvuka, kao i R-C Zobel kolo na izlazu PA, koje je tada još bilo prisutno, već je djelovalo (kvadratni val 100 kHz 50 mV/div - slika 3).

Slika 3

Već pri prvom slušanju u kućnom audio sistemu postalo je jasno da uređaj zvuči i da je vrijeme da naručite futrolu kako biste s njim krenuli na turneju :) Prošlo je više od 5 godina od završetka radova na projekat i prvo slušanje. Za to vrijeme provedeno je na desetine (prema grubim procjenama više od 70) uporednih testova slušanja pojačala s ekskluzivnim cijevnim i tranzistorskim PA od poznatih proizvođača, kao i sa vlasničkim dizajnom visokog nivoa. Na osnovu dobijenih stručnih ocjena, možemo reći da pojačalo nije inferiorno po prirodnosti zvuka u odnosu na većinu slušanih push-pull i jednostrukih cijevnih i tranzistorskih pojačala izgrađenih bez upotrebe negativne povratne sprege, ali ih često značajno nadmašuje u muzičkoj rezoluciju. Mnogi ljubitelji cijevnog zvuka i pristalice jednocikličnih PA bez OOS-a primijetili su da u ovom dizajnu rad negativne povratne sprege praktički nije "čujan", a prisutnost push-pull izlaznih stupnjeva u krugu "ne daje nikakve indikacije" .

Pojačalo je bilo priključeno na razne akustike - to je uključivalo zvučnike poznatih ruskih proizvođača: Alexander Klyachin (modeli: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), horne zvučnika Aleksandra Knjazeva, zvučnici na policama na profesionalni zvučnici Tulip Acoustics, zvučnici stranih brendova srednje i visoke cjenovne kategorije: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse i mnogi drugi, sa različitom osjetljivošću i ulaznom impedansom, multiband sa složenim i jednostavnim crossover filterima, širokopojasni bez crossover filtera, zvučnici sa različitim akustičnim dizajnom. Nisu identifikovane nikakve posebne preferencije, ali PA se najbolje otkriva na podnoj akustici s punim niskofrekventnim opsegom i, po mogućnosti, većom osjetljivošću, budući da je izlazna snaga mala.

U početnoj fazi, audicije nisu bile organizirane u svrhu "sportskog" interesa - njihov glavni zadatak je bio da identifikuju sve artefakte u zvuku koji bi se mogli pokušati ispraviti. Vrlo informativne i korisne sesije slušanja sa ove tačke gledišta bile su u audio sistemu Aleksandra Kljačina, gde je postojala jedinstvena prilika da se proceni zvuk pojačala na 4 različita modela zvučnika odjednom, i svideo mi se jedan od ovih zvučnika (Y -1) toliko da su ubrzo postale komponente mog kućnog audio sistema (Fotografija 4). Naravno, bilo je vrlo ugodno dobiti visoku ocjenu mog proizvoda i nekoliko komentara od audio stručnjaka sa velikim iskustvom.

Slika 4

Audio sistem poznatog majstora ruskog Hi-End-a Jurija Anatoljeviča Makarova (fotografija 5, PA tokom slušanja), ugrađen u posebno opremljenu prostoriju za slušanje i predstavljajući referencu u svakom pogledu, napravio je velike prilagodbe u dizajnu ovog pojačala: Zobel kolo je uklonjeno sa izlaza PA, a glavni ulaz napravljen zaobilazeći izolacijski kondenzator. U ovom audio sistemu možete čuti sve, pa čak i više, tako da je teško precijeniti njegov doprinos i savjete Jurija Anatoljeviča u procesu finog podešavanja zvuka pojačala. Sastav njegovog audio sistema: izvor - transport i DAC sa odvojenim napajanjem Mark Levinson 30.6, Montana WAS zvučnici iz PBN Audio, beskompromisno jednostruko cevno pojačalo "Emperor" i svi antifazni kablovi dizajnirani od strane Yu.A. Makarova. Donja granična frekvencija zvučnika Montana WAS od 16 Hz (-3 dB) omogućila je procjenu „doprinosa“ kondenzatora za sprezanje, i to prilično kvalitetnog (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), na izobličenje niskofrekventnog opsega muzičkog signala, i najveću muzičku rezoluciju audio sistema - da se čuje izlazni filter negativnog uticaja, u obliku RC Zobel kola, što nije imalo uticaja na stabilnost pojačalo i ubrzo je uklonjen sa ploče. Povezivanje eksternih niskoomskih kontrola jačine zvuka od 100 Ohma do 600 Ohm (standardni RG je postavljen na maksimalnu poziciju) natjeralo me je da shvatim činjenicu da bi čak i visokokvalitetni diskretni DACT 50 kOhm regulator koji se koristi u mom pojačalu bilo lijepo zamijeniti nižu vrijednost (od eksternih spojenih na mene). 600 Ohm RG se činio najboljim), ali za to bi bilo potrebno dosta toga ponoviti i odlučeno je da se ovo i druga akumulirana poboljšanja implementiraju u novi projekat.

Slika 5

Vjerovatno vrijedi spomenuti učešće pojačala na Izložbi 2011. godine (slika 6), kao jedini nekomercijalni projekat, materijal o kojem je objavljen u časopisu Stereo&Video u januaru 2012. godine, gdje je pojačalo nazvano „otkriće godine“. Demonstracija je izvedena sa Tulip Acoustics zvučnicima, koji imaju osjetljivost od 93 dB sa otporom od 8 ohma i, začudo, dostupnih 10 W/8 oma bili su dovoljni u velikoj dvorani sa visokim nivoom pozadinske buke. 10 W od pojačala klase A, u kojem je svaki vat izlazne snage dovoljno osiguran energetskim kapacitetom izvora napajanja, percipira se subjektivno glasnije, prema mojim zapažanjima, od zvuka pojačala veće izlazne snage, ali sa završnim fazama sadržanim na golom lemu.

Slika 6

Nakon izložbe dobijao sam sve češće zahtjeve putem e-maila i ličnih poruka sa foruma od onih koji su htjeli ponoviti projekat, ali su se pojavile određene poteškoće - pružena je informativna podrška svima, ali su moje table iscrtane na grafofoliji, na oba strane, i nisu bili prikladni za skeniranje u fajl, jer je papir bio proziran, a rezultat je bio gotovo nečitljiv crtež. Bez gotove štampane ploče, ponavljanje dizajna postalo je veoma teško i entuzijazam je izbledeo. Sada, na forumu portala Vegalab. ru, Dostupna je elektronska verzija ploče, čiji je autor Vladimir Lepekhin iz Rjazanja, poznati stručnjak za PCB raspored na forumima na ruskom jeziku. Ploča je slobodno dostupna, link do nje je u prvom postu teme o ovom pojačalu. Vrlo je lako pronaći temu: samo upišite frazu "Prophetmaster amplifier" u traku za pretraživanje Yandexa ili nekog drugog programa za pretraživanje. Na ovoj ploči bio je jedan od učesnika foruma Vegalab- Sergej iz Gomelja (Serg138) je uspeo da ponovi ovaj projekat i dobije veoma dobar rezultat. Informacije o ovoj implementaciji PA i fotografije njegovog dizajna također se mogu naći u odgovarajućoj temi, slijedeći linkove u prvom postu.

nekoliko savjeta:

Prilikom odabira elektrolitskih kondenzatora vodio sam se vlastitim mjerenjima ESR-a i struje curenja, zbog čega sam koristio originalni Jamicon. Posebno sam ubacio riječ "original" jer se vrlo često krivotvore i mnogi su se vjerovatno već susreli sa nekvalitetnim proizvodima pod markom ovog proizvođača. Ali u stvarnosti, ovo su neki od najboljih kondenzatora za napajanje audio kola.

Kontrola jačine zvuka je postavljena na DACT 50 kOhm. Sada bih izabrao njihovu najnižu ocjenu - 10 kOhm ili koristio Nikitin relejni regulator s konstantnim ulaznim i izlaznim otporom od 600 Ohma. RG tip ALPS RK-27 će biti mnogo lošiji i ne preporučuje se za upotrebu.

Ukupno je više od 90 μF filmskih kondenzatora ugrađeno u elektrolitne šantove. Moje ploče imaju “vintage” Evox iz 70-ih, koji sam slučajno dobio, ali ništa lošiji neće biti polipropilenski Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10.

Preporučam Finder za releje u strujnoj sekciji, AC zaštitu i meki start, a za selektor ulaza trebate koristiti samo releje koji u svojim parametrima imaju minimalnu komutirajuću struju. Postoji nekoliko modela takvih releja, ali oni postoje.

Domaće brze ispravljačke diode KD213 (10 A) ili KD2989 (20 A) u napajanju završnog stupnja bit će bolje od većine uvoznih.

Želio bih napomenuti da je dizajn kola pojačala prilično jednostavan, ali za rad s takvim brzim i širokopojasnim mikro krugovima potrebne su vam odgovarajuće vještine i mjerni instrumenti - generator funkcija, osciloskop s propusnim opsegom od najmanje 30 MHz (poželjno 50 MHz).

U zaključku želim da kažem da zaključci koje sam doneo na osnovu rezultata eksperimenata, kao i tokom rada na ovom projektu i njegovog naknadnog usavršavanja, ne pretenduju na apsolutnu istinu. Postoji dosta načina da se postigne cilj, a to je u ovom slučaju kvalitetan zvuk, a svaki od njih uključuje skup mjera koje pojedinačno možda neće dati pozitivan rezultat. Stoga u ovoj oblasti nema jednostavnih recepata.

Fotografije pojačala na web stranici danske kompanije DACT:

Srdačan pozdrav, Oleg Shamankov ( Prophetmaster)

Pokazalo se da kada se koristi operacioni pojačavač u različitim sklopnim krugovima, pojačanje stepena na jednom operacionom pojačalu (op-amp) zavisi samo od dubine povratne sprege. Stoga se u formulama za određivanje pojačanja određenog kola ne koristi pojačanje samog, da tako kažem, "golog" op-ampa. Odnosno, upravo onaj ogromni koeficijent koji je naveden u referencama.

Tada je sasvim prikladno postaviti pitanje: „Ako konačni rezultat (pojačanje) ne ovisi o ovom ogromnom „referentnom“ koeficijentu, kakva je onda razlika između op-pojačala s pojačanjem od nekoliko hiljada puta i sa isto op-amp, ali sa dobitkom od nekoliko stotina hiljada, pa čak i miliona?

Odgovor je prilično jednostavan. U oba slučaja rezultat će biti isti, pojačanje kaskade će biti određeno OOS elementima, ali u drugom slučaju (op-pojačalo sa visokim pojačanjem) sklop radi stabilnije, preciznije, performanse takvog kola je mnogo veća. Nije bez razloga što se op-pojačala dijele na op-pojačala opće namjene i visoko precizna, precizna.

Kao što je već spomenuto, dotična pojačala su dobila naziv "operativna" u ono daleko vrijeme kada su se uglavnom koristila za obavljanje matematičkih operacija u analognim računarima (AVM). To su bile operacije sabiranja, oduzimanja, množenja, dijeljenja, kvadriranja i mnoge druge funkcije.

Ova pretpotopna op-pojačala su napravljena pomoću vakuumskih cijevi, a kasnije od diskretnih tranzistora i drugih radio komponenti. Naravno, dimenzije čak i tranzistorskih op-pojačala bile su dovoljno velike da se koriste u amaterskim dizajnima.

I tek nakon što su, zahvaljujući dostignućima integrirane elektronike, op-pojačala postala veličine običnog tranzistora male snage, upotreba ovih dijelova u kućnoj opremi i amaterskim krugovima postala je opravdana.

Usput, moderna op-pojačala, čak i prilično visokog kvaliteta, imaju cijenu ne mnogo više od dva ili tri tranzistora. Ova izjava se odnosi na op-pojačala opće namjene. Precizna pojačala mogu koštati nešto više.

Što se tiče krugova op-amp, vrijedi odmah napomenuti da su svi dizajnirani da se napajaju iz bipolarnog izvora napajanja. Ovaj način rada je „najpoznatiji“ za op-amp, omogućavajući mu da pojača ne samo signale naizmjeničnog napona, na primjer sinusni val, već i signale jednosmjerne struje ili jednostavno napon.

Pa ipak, vrlo često, kola op-amp se napajaju iz unipolarnog izvora. Istina, u ovom slučaju nije moguće povećati konstantni napon. Ali često se dešava da to jednostavno nije potrebno. O krugovima s jednopolarnim napajanjem bit će riječi kasnije, ali za sada nastavimo s krugovima za uključivanje op-pojačala s bipolarnim napajanjem.

Napon napajanja većine operativnih pojačala je najčešće unutar ±15V. Ali to uopće ne znači da se ovaj napon ne može učiniti malo nižim (veći se ne preporučuje). Mnoga op-pojačala rade vrlo stabilno počevši od ±3V, a neki modeli čak i od ±1,5V. Ova mogućnost je naznačena u tehničkoj dokumentaciji (DataSheet).

Repetitor napona

To je najjednostavniji op-amp uređaj u smislu dizajna kola; njegovo kolo je prikazano na slici 1.

Slika 1. Kolo pratioca napona operativnog pojačala

Lako je vidjeti da za stvaranje takvog kola nije bio potreban niti jedan dio osim samog op-pojačala. Istina, slika ne prikazuje priključak za napajanje, ali takvi dijagrami se stalno nalaze. Jedino što bih želio napomenuti je da između pinova za napajanje op-amp (na primjer, za op-amp KR140UD708 to su pinovi 7 i 4) i zajednička žica treba biti spojena s kapacitetom od 0,01...0,5 µF.

Njihova svrha je da rad op-ampa učine stabilnijim, da se oslobode samopobuđenja kola duž strujnih kola. Kondenzatori bi trebali biti povezani što je bliže moguće pinovima za napajanje mikrokola. Ponekad je jedan kondenzator spojen na grupu od nekoliko mikro krugova. Isti kondenzatori se mogu vidjeti na pločama s digitalnim mikro krugovima, njihova namjena je ista.

Dobitak repetitora je jednak jedinici, ili, drugačije rečeno, nema nikakvog dobitka. Zašto nam je onda potrebna takva šema? Ovdje je sasvim prikladno zapamtiti da postoji tranzistorski krug - emiterski sljedbenik, čija je glavna svrha uskladiti kaskade s različitim ulaznim otporima. Takve kaskade (repetitori) nazivaju se i bafer kaskade.

Ulazna impedansa repetitora prema op-pojačalu izračunava se kao proizvod ulazne impedance op-pojačala i njegovog pojačanja. Na primjer, za spomenuti UD708 ulazna impedansa je otprilike 0,5 MOhm, pojačanje je najmanje 30.000, a možda i više. Ako se ovi brojevi pomnože, ulazni otpor je 15 GOhm, što je uporedivo sa otporom ne baš kvalitetne izolacije, poput papira. Ovako visok rezultat je malo vjerovatno da će se postići s konvencionalnim sljedbenikom emitera.

Kako bi se osiguralo da opisi ne izazivaju sumnje, ispod će biti date slike koje prikazuju rad svih opisanih kola u programu Multisim simulatora. Naravno, svi ovi sklopovi se mogu sastaviti na matičnim pločama, ali ništa lošiji rezultati se ne mogu postići na ekranu monitora.

Zapravo, ovdje je čak i malo bolje: ne morate se penjati negdje na policu da biste promijenili otpornik ili mikrokolo. Ovdje je sve, pa i mjerni instrumenti, u programu i do njih se može „doći“ mišem ili tastaturom.

Na slici 2 prikazano je kolo repetitora napravljeno u programu Multisim.

Slika 2.

Istraživanje kola je prilično jednostavno. Sinusoidni signal sa frekvencijom od 1 KHz i amplitudom od 2V se dovodi na ulaz repetitora iz funkcionalnog generatora, kao što je prikazano na slici 3.

Slika 3.

Signal na ulazu i izlazu repetitora posmatra se osciloskopom: ulazni signal se prikazuje kao plavi snop, a izlazni snop kao crven.

Slika 4.

Zašto je, pita se pažljiv čitalac, izlazni (crveni) signal dvostruko veći od ulaznog plavog? Sve je vrlo jednostavno: sa istom osjetljivošću kanala osciloskopa, obje sinusoide iste amplitude i faze spajaju se u jednu, skrivajući se jedna iza druge.

Da bismo vidjeli oba odjednom, morali smo smanjiti osjetljivost jednog od kanala, u ovom slučaju ulaznog. Kao rezultat toga, plava sinusoida je postala tačno upola manja na ekranu i prestala se skrivati iza crvene. Iako, da biste postigli sličan rezultat, možete jednostavno pomjeriti zrake pomoću kontrola osciloskopa, ostavljajući osjetljivost kanala istom.

Obje sinusoide su locirane simetrično u odnosu na vremensku osu, što ukazuje da je konstantna komponenta signala nula. Šta se događa ako dodate malu DC komponentu ulaznom signalu? Virtuelni generator vam omogućava da pomerite sinusni talas duž ose Y. Pokušajmo da ga pomerimo nagore za 500mV.

Slika 5.

Šta je iz toga proizašlo prikazano je na slici 6.

Slika 6.

Primjetno je da su se ulazni i izlazni sinusoidi podigli za pola volta, a da se uopće nisu promijenili. Ovo ukazuje da je repetitor tačno prenio DC komponentu signala. Ali najčešće se pokušavaju riješiti ove konstantne komponente i učiniti je jednakom nuli, čime se izbjegava upotreba elemenata kola kao što su međufazni kondenzatori za razdvajanje.

Repetitor je, naravno, dobar, pa čak i lijep: niti jedan dodatni dio nije bio potreban (iako postoje krugovi repetitora s manjim "aditivima"), ali nisu dobili nikakvo pojačanje. Kakvo je onda ovo pojacalo? Da biste napravili pojačalo, dovoljno je dodati samo nekoliko detalja, kako to učiniti bit će opisano kasnije.

Invertujuće pojačalo

Da bi se od op-pojačala napravilo invertujuće pojačalo, dovoljno je dodati samo dva otpornika. Šta je iz toga proizašlo prikazano je na slici 7.

Slika 7. Krug invertujućeg pojačala

Dobitak takvog pojačala se izračunava pomoću formule K=-(R2/R1). Znak minus ne znači da je pojačalo bilo loše, već samo da će izlazni signal biti suprotan po fazi od ulaznog. Nije uzalud što se pojačalo naziva invertujuće pojačalo. Ovdje bi bilo prikladno prisjetiti se tranzistora spojenog prema krugu s OE. I tu je izlazni signal na kolektoru tranzistora van faze sa ulaznim signalom primijenjenim na bazu.

Ovdje je vrijedno zapamtiti koliko ćete truda morati uložiti da dobijete čist, neiskrivljeni sinusni val na kolektoru tranzistora. U skladu s tim potrebno je odabrati prednapon na bazi tranzistora. Ovo je obično prilično komplicirano i ovisi o mnogim parametrima.

Kada koristite op-amp, dovoljno je jednostavno izračunati otpor otpornika prema formuli i dobiti specificirano pojačanje. Ispostavilo se da je postavljanje kruga pomoću op-pojačala mnogo jednostavnije od postavljanja nekoliko tranzistorskih stupnjeva. Stoga se ne treba bojati da shema neće raditi, neće raditi.

Slika 8.

Ovdje je sve isto kao i na prethodnim slikama: ulazni signal je prikazan plavom bojom, a signal nakon pojačala crvenom bojom. Sve odgovara formuli K=-(R2/R1). Izlazni signal nije u fazi sa ulazom (što odgovara predznaku minus u formuli), a amplituda izlaznog signala je tačno dvostruko veća od ulaznog. Što je tačno i za omjer (R2/R1)=(20/10)=2. Da bi se pojačalo, na primjer, 10, dovoljno je povećati otpor otpornika R2 na 100 KOhm.

Zapravo, krug invertujućeg pojačala može biti nešto složeniji; ova opcija je prikazana na slici 9.

Slika 9.

Ovdje se pojavio novi dio - otpornik R3 (radije, jednostavno je nestao iz prethodnog kruga). Njegova svrha je da kompenzira ulazne struje pravog op-pojačala kako bi se smanjila temperaturna nestabilnost jednosmjerne komponente na izlazu. Vrijednost ovog otpornika se bira prema formuli R3=R1*R2/(R1+R2).

Moderna visoko stabilna op-pojačala omogućavaju da se neinvertirajući ulaz direktno poveže na zajedničku žicu bez otpornika R3. Iako prisustvo ovog elementa neće učiniti ništa loše, na sadašnjem obimu proizvodnje, kada štede na svemu, radije ne ugrađuju ovaj otpornik.

Formule za proračun invertujućeg pojačala prikazane su na slici 10. Zašto na slici? Da, samo radi jasnoće, u retku teksta ne bi izgledali tako poznato i razumljivo, ne bi bili toliko uočljivi.

Slika 10.

Ranije je spomenut faktor pojačanja. Jedina stvar vrijedna pažnje je ulazna i izlazna impedansa neinvertujućeg pojačala. Čini se da je sve jasno s ulaznim otporom: ispada da je jednak otporu otpornika R1, ali će se izlazni otpor morati izračunati pomoću formule prikazane na slici 11.

Slovo “K” označava referentni koeficijent op-amp. Ovdje, molim vas, izračunajte koliko će biti jednak izlazni otpor. Rezultat će biti prilično mala brojka, čak i za prosječno op-pojačalo tipa UD7 sa svojim K” jednakim ne više od 30 000. U ovom slučaju, ovo je dobro: na kraju krajeva, što je niža izlazna impedansa kaskade (ovo odnosi se ne samo na kaskade op-amp), što je opterećenje snažnije, razumno rečeno, naravno, u granicama, možete se povezati na ovu kaskadu.

Posebno treba obratiti pažnju na jedinicu u nazivniku formule za izračunavanje izlaznog otpora. Pretpostavimo da je omjer R2/R1, na primjer, 100. To je upravo omjer koji će se dobiti u slučaju pojačanja invertujućeg pojačala od 100. Ispada da ako se ova jedinica odbaci, onda se ništa bitno neće promijeniti . Zapravo to nije istina.

Pretpostavimo da je otpor otpornika R2 nula, kao u slučaju repetitora. Tada se, bez jedinice, cijeli imenilac pretvara u nulu, a izlazni otpor će biti jednak nuli. I ako kasnije ova nula završi negdje u nazivniku formule, kako naređujete da se podijeli s njom? Stoga je jednostavno nemoguće riješiti se ove naizgled beznačajne jedinice.

Ne možete sve napisati u jednom članku, čak ni u prilično velikom. Dakle, sve što se nije uklopilo u sljedeći članak morat će biti obuhvaćeno. Biće opisani neinvertujući pojačivač, diferencijalno pojačalo i pojačalo sa jednim napajanjem. Također će biti dat opis jednostavnih kola za testiranje op-pojačala.

Izvor signala sa otporom ulaznog opterećenja.

I naponska i strujna bafer pojačala (uključujući repetitore) pojačavaju snagu. U praksi, pod frazom bafer pojačalo najčešće se tačno razume pojačivač puferskog napona.

U zavisnosti od potrebnog opsega izlaznih struja i napona, mogu se izgraditi bafer pojačala

na diskretnim tranzistorima, repetitorima naizmjeničnog napona - također na lampama
na operacionim pojačivačima opšte namene
na specijaliziranim IC-ovima bufer pojačala

Wikimedia Foundation. 2010.

Pogledajte šta je "Buffer pojačivač" u drugim rječnicima:

bafer pojačalo- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Englesko-ruski rečnik elektrotehnike i energetike, Moskva, 1999.] Teme elektrotehnike, osnovni pojmovi EN bafer... Vodič za tehnički prevodilac

bafer pojačalo- buferinis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. buffer amplifier; izolaciono pojačalo vok. Bufferverstärker, m rus. pufer pojačalo, m pranc. amplificateur tampon, m ryšiai: sinonimas – skiriamasis stiprintuvas … Automatikos terminų žodynas

Elektronsko pojačalo je pojačalo električnih signala, čiji elementi za pojačavanje koriste fenomen električne provodljivosti u plinovima, vakuumu i poluvodičima. Elektronsko pojačalo može biti nezavisno... ... Wikipedia

Članak opisuje neke tipične primjene integriranih operativnih pojačala (op-amp) u analognim kolima. Slike koriste pojednostavljene oznake kola, pa treba imati na umu da nebitni detalji (veze sa ... ... Wikipedia

Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Zener dioda (značenja) ... Wikipedia

Grafičke slike i elementi brojnih i raznovrsnih instrumenata i uređaja elektronike, automatike, radija i računarske tehnike. Dizajn i razvoj osnovnih elektronskih kola i složenijih sistema kreiranih od njih je samo... Collier's Encyclopedia

Zdravo! Nastavljamo s temom pokrenutom u mom članku.
Na datagor forumu Vladimir ( vol2008) pokrenuo je temu retrostrukturnog pojačala i predložio svoju verziju baferskog stepena za konačno pojačalo.

Takođe predlažem varijantu bafer faze sa pseudo-push-pull sljedbenikom.

Moguće opcije za implementaciju bafer kaskada

prikazani su na sl. 1a-d.

Rice. 1. Opcije za bafer stepen za pojačalo snage:
a) emiterski pratilac, b) emiterski pratilac sa dinamičkim opterećenjem,
c) pseudo-push-pull emiterski sljedbenik na tranzistorima iste strukture,
d) pseudo-push-pull emiterski sljedbenik na komplementarnim tranzistorima

Emiterski sljedbenik sa otpornikom u emiterskom kolu (slika 1a) ima nedostatak što kako se amplituda ulaznog signala povećava, ograničenje jednog poluvala signala može nastati ranije od drugog.

Tokom pozitivnog polutalasa ulaznog signala, struja emitera VT1 se dijeli između otpora u emiteru Re i u opterećenju Rn. Tokom negativnog polutalasa, struja kroz Rn teče u suprotnom smjeru.

Da bi se izbjeglo ograničenje, struja emitera tranzistora VT1 uvijek mora biti veća od nule.

Lako je pokazati da je maksimalna vršna amplituda izlaznog signala povezana s naponom emitera Ue i otporima opterećenja Rn i emitera Re na sljedeći način:
Uoutmax=UeRn/(Re+Rn).

Za kolo prikazano na sl. 1a dobijamo:
Uoutmax=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 V.

Upotreba aktivnog opterećenja u krugu emitera omogućava vam da eliminišete nedostatak emiterskog sljedbenika sa otpornim opterećenjem i dodatno smanjite izobličenje (slika 1 b). Ovdje ostaje dio nedostatka jednostavnog emiterskog sljedbenika: s pozitivnim poluvalom ulaznog signala, struja se dovodi ne samo do opterećenja, već i do izvora struje.

Pseudo-push-pull repetitori mogu značajno smanjiti sve vrste izobličenja, kao i izlaznu impedanciju. Ovdje se generator kontrolirane struje koristi kao opterećenje emitera, formirajući protudinamičko opterećenje za drugu ruku, sl. 1. vek

Prikazano na sl. 1c kolo - prijenos patenta za cijevni repetitor iz četrdesetih godina prošlog stoljeća na tranzistorsko kolo.

Budući da tranzistorsko kolo, za razliku od lampi, koristi tranzistore dvije vrste provodljivosti, ovo kolo se može modificirati, što rezultira komplementarnim pseudo-push-pull sljedbenikom, sl. 1 godina. Ovu šemu je uspješno koristio Vladimir ( vol2008).

Niska izlazna impedansa kola prikazanih na Sl. 1c i sl. 1 g, kao i manje izobličenja u odnosu na kola prikazana na sl. 1a i sl. 1b, imaju pozitivan učinak na reprodukciju zvuka.

Rice. 2. Šematski dijagram baferskog stupnja
sa pseudo push-pull repetitorom

Struja kolektora tranzistora VT1 (VT5) je postavljena otpornikom R5 (R11) i iznosi I0=Ube/R5=0,2 mA, gdje je Ube=0,66 V napon baza-emiter tranzistora VT3 (VT4).

Izvori struje su napravljeni na tranzistorima VT2 (VT6), osnovna kola tranzistora se napajaju zajedničkim parametarskim stabilizatorom napona HL1, R8, C3 kroz otpornike R7 i R9, respektivno. Struja izvora struje je 10 mA.

Antifazni signal sa otpornika R4 (R10) preko razdjelnog kondenzatora C2 (C4) dovodi se do baze tranzistora izvora struje VT2 (VT6), koji osigurava aktivni način rada repetitora na oba poluvala ulaznog signala. .

--
Hvala vam na pažnji!
Igor Kotov, glavni urednik magazina Datagor