Puhvervõimendi operatsioonivõimendil. Drosseliga p605 transistore kasutava CD-mängija puhveraste Op-võimendite reaalne rakendamine inverteerivate ja mitteinverteerivate võimendite näitel.

Artikkel võimendi loomisest, mille skeemis ja disainis on kasutatud ebatraditsioonilisi tehnilisi lahendusi. Projekt on mittetulunduslik.

Huvi helitehnika ja muusika kuulamise vastu tekkis mul juba väga ammu, 80ndate lõpust ja olin pikka aega kindlalt veendunud, et suvaline PA sildiga Sony, Technics, Revox jne. palju paremad kui kodumaised võimendid ja isegi paremad kui kodus valmistatud võimendid, kuna lääne kaubamärkidel on tehnoloogia, kõrgeima kvaliteediga osad ja kogemused.

Kõik muutus pärast AM artiklit. Likhnitski ajakirjas Audiomagazin nr 4(9) 1996, kus räägiti võimendi Brig-001 väljatöötamisest ja kasutuselevõtust 70ndatel, mille autor ta on. Juhuslikult sattus pärast lühikest aega minu kätte esimestest numbritest pärit vigane Brig-001. Kasutades ainult originaalseid kodumaiseid osi 70-80ndatest, viisin selle PA algseisundisse, et selle helivõimet saaks võimalikult usaldusväärselt hinnata.

Brig-001 võimendi ühendamine Technics SU-A700 koduse helisüsteemi asemel šokeeris mind - Brig kõlas palju paremini, kuigi parameetrid olid tagasihoidlikumad ja 20 aastat vanem. Just sel hetkel tekkiski mõte teha võimendi oma kätega, mis on võimeline asendama tavalist helisüsteemis, mis tehti 1998. aastal, peamiselt sõjalise vastuvõtu kodumaisel elemendibaasil. Uus seade ei jätnud võimalust võrrelda kuulsamate võimenditega, nagu NAD ja Roteli keskklassi mudelid, ning oli isegi nende vanemate vendadega võrreldes üsna veenev. Projekti arendati edasi 2000. aastal kaheplokise PA kujul sama skeemi järgi, kuid uue konstruktsiooni ja toiteallika suurenenud energiamahukusega. Seda on juba võrreldud transistor- ja lampvõimenditega hinnakategoorias kuni mitu tuhat USA dollarit ning paljudel juhtudel ületas see neid helikvaliteeti. Siis sain aru veel ühest asjast – võimendi disain otsustab peaaegu kõik.

Analüüsides kuulamisseansside tulemusi, eriti nende võimendite osalusel, mis kõlasid paremini kui minu kaheplokkne PA, jõudsin järeldusele, et enamasti osutusid paremaks kas head torude konstruktsioonid või transistorid ilma üldise OOS-ita. . Nende hulgas olid ka sügava OOOS-iga PA-d, mille spetsifikatsioonides oli sageli väga kõrge väljundpinge pöördekiirus - 200 V/µs ja rohkem. Reeglina olid need seadmed kallid ja nende vooluringid polnud avalikult kättesaadavad. Minu terminalil oli ka üsna sügav OOOS, kuid nendega võrreldes madal jõudlus - umbes 50 V/µs, võrreldava väljundpingega. Tal jäi kohati puudu oskusest täielikult edasi anda muusikariistade tämbrite ja esinejate hääle loomulikkust, aga ka muusikute emotsioone. Mõnel kompositsioonil oli muusika esitlus lihtsustatud, osa tämbririkkusest peideti omamoodi õhukese halli loori taha. Seda nimetatakse ilmselt "transistori heliks", mis on omane tagasisidega PA-le.

OOOS-iga PA-s „transistori” heli põhjuseid on korduvalt arutatud foorumites, vooluringi disaini käsitlevates raamatutes ja selle teemaga seotud ajakirjade väljaannetes. Üks teadaolev versioon, millest kinni pean, on see, et siinuslaine signaalil ja aktiivkoormusel mõõdetud üldise tagasiside ahelaga hõlmatud võimendite madal väljundtakistus ei jää kõlaritest muusikat mängides üldse selliseks, mis võimaldab dünaamiliste peade tagasi-EMF-signaalidel tungida võimendi väljundist läbi tagasisideahelate selle sisendisse. OOOS neid signaale ei lahuta, kuna need erinevad juba kuju poolest ja neil on algsete signaalide suhtes faasinihe, nii et need võimendatakse ohutult ja sisenevad uuesti kõlarisüsteemidesse, põhjustades heliteel täiendavaid moonutusi ja kõrvalisi helisid. Selle mõju vastu võitlemise meetodeid arutatakse perioodiliselt. Näited on järgmised.

1. “Vale” OOOS-kanal, kui selle signaal võetakse ühest viimase etapi paralleelselt ühendatud elemendist, mis ei ole ühendatud kõlaritega, vaid laetakse teatud väärtusega takistile.

2. PA väljundtakistuse vähendamine isegi enne OOOS-i jõudmist.

3. Kiiruse suurendamine OOOS-ahela sees "kosmiliste" kiirusteni.

Loomulikult on kõige tõhusam viis OOOS-i artefaktidega tegelemiseks jätta see PA vooluringi disainist välja, kuid minu katseid ehitada midagi väärt ilma OOOS-ita transistoridele ei krooninud edu. Pidasin enda jaoks enam otstarbekaks toruhelitehnoloogia vallas nullist alustada. Punkti "1" meetod tekitas palju küsimusi, mistõttu alustasin katseid tagasisideahela sees kiiruse suurendamisega, võttes arvesse punkti "2". Tahaksin kohe juhtida tähelepanu asjaolule, et väljundpinge tõusu kiirus, mis on piisav, et võimendi muusikariistade heli rünnakut õigesti taasesitada, on suhteliselt väike väärtus ja selle ülikõrged väärtused on olulised ainult seoses OOS-i toimimisega.

Selge on see, et üldise tagasisideahelaga võimendites ei lahenda kõiki probleeme pöördesageduse suurendamisega, kuid põhiidee oli järgmine, kusjuures kõik muud parameetrid on võrdsed: mida suurem on tagasiside tagasisideahela sees, seda kiirem on see. Tagasiside abil kompenseerimata signaalide “sabad” tuhmuvad ja milline peaks olema nende kõrva kaudu märgatavuslävi, võttes arvesse artefaktide kestuse vähenemist jõudluse suurenemisega. Selles suunas liikudes puutusin väga kiiresti kokku probleemiga läheneda PA-s diskreetsete elementide abil vähemalt 100 V/μs baarile - kui ahelas olid võimsatel transistoridel kaskaadid, osutus kõik palju keerulisemaks. Pinge tagasisidega võimendites ei "kombineerunud" kõrge jõudlus mingil viisil stabiilsusega ning TOC-ga PA-s (voolutagasiside) ei olnud integraatorit kasutamata võimalik saavutada konstantse pinge vastuvõetavat taset väljund, kuigi kiirusega oli kõik korras ja probleemid stabiilsusega olid lahendatud. Integraator ei muuda minu arvates heli paremaks, seega tahtsin tõesti ilma selleta hakkama saada.

Olukord oli praktiliselt ummiktee ja mitte esimest korda tekkisid mõtted, et kui luua pingetagasiside võimsusvõimendi, siis kasutades eelvõimendi või telefonivõimendi topoloogiat, on palju lihtsam kõrgeks teha. -kiirus, lairiba, stabiilne ja ilma integraatorita, mis minu arvates peaks helikvaliteeti positiivselt mõjutama. Ei jäänud muud üle, kui välja mõelda, kuidas seda ellu viia. Ligi 10 aastat lahendust polnud, kuid selle aja jooksul tehti kodu-uuringuid, et uurida üldise tagasisideahela sees oleva väljundpinge tõusu kiiruse mõju helikvaliteedile, mille jaoks loodi katsetamist võimaldav prototüüp. erinevate komposiitvõimendite, kasutades op-võimendeid.

Minu "uuringu" tulemused olid järgmised:

1. Komposiitvõimendi kiirus ja ribalaius peaksid suurenema sisendist väljundini.

2. Parandus on ainult ühepooluseline. OOS-ahelates pole kondensaatoreid.

3. Maksimaalse väljundpingega 8,5 V RMS võimendi puhul, mille OOOS sügavus on umbes 60 dB, ilmneb helikvaliteedi märgatav tõus kuskil vahemikus 40-50 V/μs ja seejärel lähemale 200 V/ μs, kui võimendi praktiliselt lakkab olemast "kuuldav" OOOS.

4. Üle 200 V/μs märgatavat paranemist ei täheldatud, kuid näiteks 20 V RMS väljundpingega PA puhul on sama tulemuse saavutamiseks vaja juba 500 V/μs.

5. PA-riba piiravad sisend- ja väljundfiltrid ei kõla kõige paremini, isegi kui lõikesagedus on oluliselt kõrgem kui helivahemiku ülempiir.

Pärast ebaõnnestunud katseid diskreetsetel elementidel põhinevate PA-dega pöördus mu pilk kiirete operatsioonivõimendite ja integreeritud puhvrite poole, millel on suurim väljundvool. Otsingutulemused valmistasid pettumuse - kõik suure väljundvooluga seadmed on lootusetult “aeglased” ning kiiretel seadmetel on madal lubatud toitepinge ja mitte väga kõrge väljundvool.

2008. aastal leiti juhuslikult Internetist BUF634T integreeritud puhvri spetsifikatsiooni täiendus, kus arendajad ise esitlesid kolme sellise paralleelselt ühendatud väljundpuhvriga komposiitvõimendi vooluringi (joonis 1) - see oli siis. et tuli idee kavandada väljundfaasis suure hulga selliste puhvritega PA.

BUF634T on lairiba (kuni 180 MHz), ülikiire (2000 V/µs) paralleelse repiiteri puhver väljundvooluga 250 mA ja puhkevooluga kuni 20 mA. Selle ainus puudus, võib öelda, on madal toitepinge (+\- 15 V nimi ja +\- 18 V – maksimaalne lubatud), mis seab teatud piirangud väljundpinge amplituudile.

Otsustasin lõpuks BUF634T kasuks, olles leppinud madala väljundpingega, kuna jäin kõigi muude puhvri omaduste ja heliomadustega täiesti rahule ning hakkasin projekteerima PA maksimaalse väljundvõimsusega 20 W/ 4 oomi.

Väljundastme elementide arvu valik taandus puhtalt A-klassis töötava PA saamisele 8-oomilisele koormusele ja tagamaks, et väljundastme elementide voolurežiimid on kaugel maksimumist. Vajalikuks koguseks määrati 40+1. Täiendava 41. puhvri jaoks määrati minimaalne puhkevool - ainult 1,5 mA ja see oli mõeldud kasutamiseks nii disaini esmakordseks käivitamiseks juba enne radiaatorite paigaldamist kui ka teostamiseks. mõned kohandused ja katsed mugavamates tingimustes. Hiljem selgus, et see oli väga hea mõte.

Teatavasti ei too integraallülituste paralleelühendamine kaasa üldise mürataseme ja Kg tõusu, vaid sellise mooduli sisendtakistus väheneb ja sisendmahtuvus suureneb. Esimene pole kriitiline: BUF634T sisendtakistus on 8 MOhm ja vastavalt sellele ei ole koguväärtus väiksem kui 195 kOhm, mis on enam kui vastuvõetav. Sisendmahtuvuse puhul pole olukord nii roosiline: 8 pF puhvri kohta annab 328 pF kogu sisendmahtuvusest, mis on juba märgatav väärtus ja mõjutab negatiivselt swing op-amp tööd (joonis 1). Viimase etapi draiveri väljundtakistuse globaalseks vähendamiseks võeti selle ette veel üks op-võimendi, mis oli kaetud oma OOS-ahelaga. Nii kasvas vooluring kolmekordseks komposiitvõimendiks, kuid milles said täidetud kõik minu “uurimistöö” tulemuste punktid. Pärast arvukaid katseid määrati komposiitvõimendi koostis: AD843 asus sisend-operatsioonivõimendi asemele ja võimsat kiiret, voolu tagasisidega operatiivvõimendit AD811 kutsuti täitma väljundpuhvrina. juhi etapp. PA vajaliku jõudluse tagamiseks (üle 200 V/μs) valiti AD811 võimendus võrdne kahega, mis ideaalis kahekordistas AD843 saadaoleva 250 V/μs ja võimaldas loota, et sobiva vooluahela ja edukas konstruktsioonis oleks võimalik säilitada kogu PA-ahela väljundi pöördesageduse pinge nõutav väärtus. Tulevikku vaadates märgin, et ootused olid õigustatud - selle parameetri tegelik väärtus koos väljundpuhvritega osutus üle 250 V/µs.

Võimendi üldine skeem on seadistamise ja peenhäälestuse käigus läbi teinud palju muudatusi, seega esitan kohe lõpliku versiooni, mis sisaldab kõiki parandusi ja täiustusi (joonis 2).

Ülesehitus on lihtne - sisendi valija, helitugevuse regulaator, pingevõimendi, puhvervõimendi magnetofonile salvestamiseks, lõppaste ja kaitserelee, mida juhib optoelektrooniline lülitus kõlarite ühendamise edasilükkamiseks ja kaitseks. neid alalispingest (joon. 3). Kompaktsuse huvides kombineeritakse puhvrid ja kaasasolevad takistid 10 tükiks, kuid osade numeratsioon jäetakse alles. Nagu on näha joonisel fig. 2, UM kaitserelee (K6) kontaktgrupp ei kuulu heliedastusahelasse ja sulgeb väljundi maandusega üleminekuprotsesside või võimalike hädaolukordade ajal.

BUF634T puhul pole selline kaasamine ohtlik, eriti kuna kõikidel puhvritel on väljundis 10 oomi takisti. Et vältida võimendi stabiilsuse kaotust OOOS-takisti (R15) maanduse lühise tõttu, sulgub samaaegselt relee K6 tööga ka relee K5, moodustades läbi takisti juhiastme ajutise OOOS-ahela. R14. Kui takistite R14 ja R15 väärtused on võrdsed, ei kostu kaitse töö ajal kõlarites kõrvalisi klõpse, isegi kui need on tundlikumad kui 100 dB.

Väärib märkimist, et esimesel tööaastal töötas võimendi usaldusväärselt nii ilma releeta K5 kui ka ilma ajutise OOS-ahelata koos R14-ga, kuid mind kummitas juba see võimalus, et kaitsetöö ajal tekib iseergastus, nii et need lisaelemendid tutvustati. Muide, võimendi töötab suurepäraselt ilma viimast etappi OOOS-ahelaga katmata. Saate eemaldada takisti R15, relee K5 ja kasutada takistit R14, et sulgeda tagasiside ÜRO-s, mida ma katsena tegin. Heli meeldis mulle vähem – võib-olla on see variant, kus ülikiire tagasiside kasutamisest saame rohkem eeliseid kui miinuseid.

Diagramm näitab ka, et üks neljast sisendist (CD-sisend) lülitab PA alalisvooluvõimendi (DCA) režiimile ja funktsioon "Tape Monitor" on realiseeritud LP-sisendist (vinüülplaadimängija) ilma täiendavate kontaktirühmadeta. vooluahela signaali läbimine. Olen analoogsalvestuse fänn, seega tegin seda just enda jaoks. Kui helisüsteemil pole analooghelisalvestusseadmeid, saab op-amp IC1 ploki kõrvaldada.

Diagramm ei näita toiteploki blokeerivaid kondensaatoreid - mugavuse huvides kuvatakse need toiteallika diagrammil.

Selle võimendi ideoloogia erineb oluliselt klassikalisest ja põhineb voolu eraldamise põhimõttel - lõppastme iga element töötab väikese vooluga, väga mugavas režiimis, kuid piisav arv neid elemente, mis on ühendatud paralleelselt, suudab pakkuda seda 20-vatist võimendit maksimaalse koormusvooluga üle 10 A pidevalt ja kuni 16 A impulsiga. Seega koormatakse väljundastmeid kuulamise ajal keskmiselt mitte rohkem kui 5-7%. Ainus koht võimendis, kus võivad voolata suured voolud, on kaks vasest siiniriba PA-plaadil, mis viivad kõlari klemmideni, kus iga kanali kõigi BUF634T-de väljundid koonduvad kokku.

Sama ideoloogia raames töötati välja ka PA toiteplokk (joon. 4) - selles töötavad kõik toiteelemendid samuti suhteliselt väikeste vooludega, kuid neid on samuti palju ning sellest tulenevalt kogu toiteallika võimsus on 4 korda suurem kui võimendi maksimaalne tarbitav võimsus. Toiteplokk on võimendi üks olulisemaid osi, mida minu vaatenurgast tasub lähemalt kaaluda. Võimendi on ehitatud kasutades "kahe mono" tehnoloogiat ja seetõttu sisaldab see pardal kahte sõltumatut signaaliahelate toiteallikat, täielikult stabiliseeritud, võimsusega 150 W, eraldi stabilisaatorid pingevõimendi jaoks, samuti toiteallikat teenuse osutamiseks. funktsioonid, toiteallikaks eraldi võrgutrafo 20 W. Kõik toitevõrgu trafod on üksteisega faasitud - trafode valmistamisel märgiti primaarmähiste alguse ja lõpu juhid.

Iga kanali toiteosa on jagatud 4 bipolaarseks liiniks, mis võimaldas vähendada iga stabilisaatori koormusvoolu väärtuseni vaid 200 mA ja suurendada nende pingelangust 10 V-ni. Selles režiimis on isegi lihtne integreeritud stabilisaatorid, nagu LM7815 ja LM7915, on osutunud suurepäraseks heliahelate toiteks. Võimalik oli kasutada ka “täiustatud” LT317 ja LT337 mikroskeeme, kuid saadaval oli palju Texas Instrumentsi originaalseid LM7815C ja LM7915C, mille väljundvõimsus oli 1,5 A, mis määras valiku. Kokku antakse võimendi signaaliahelatele toide kahekümne sellise integreeritud stabilisaatori abil - 4 UN jaoks ja 16 VK jaoks (joonis 4). Iga jõusektsiooni stabilisaatorite paar toidab 10 tk. BUF634T. Üks UN stabilisaatorite paar on koormatud ühe kanali AD843+AD811 kombinatsiooniga. ÜRO stabilisaatorite ees oleval RC-ahelal (näiteks R51, C137) on kaks eesmärki: see kaitseb alaldit sisselülitatud voolu eest, kui PA-toide on sisse lülitatud, ja moodustab väljalülitussagedusega filtri, mille sagedus on allapoole alaldi serva. helivahemik (umbes 18 Hz), mis vähendab märgatavalt alaldatud pinge pulsatsiooni amplituudi ja muude sisendastmete jaoks oluliste häirete taset.

Toiteploki eripäraks on ka see, et suurem osa kõigist filtrikondensaatoritest (160 000 µF 220 000 µF-st) paiknevad pärast stabilisaatoreid, mis võimaldab vajadusel anda koormusele suure voolu. See eeldas aga pehme käivitussüsteemi “Soft Start” kasutuselevõttu, et kaitsta stabilisaatoreid võimendi sisselülitamisel ja aku mahu esmast laadimist. Nagu on näha joonisel fig. 4, Pehme käivitus on rakendatud üsna lihtsalt, ühel transistoril (VT1), mis ühendab viivitusega (umbes 9 s) nõrkvoolurelee K10, mis omakorda sisaldab 4 kõrge voolureleed K11-K14 nelja rühmaga. kontaktid igas, sulgedes 16 voolu piiravat takistit nimiväärtusega 10 oomi (näiteks R20, R21). See tähendab, et kui võimendi on sisse lülitatud, on iga stabilisaatori maksimaalne tippvool rangelt piiratud 1,5 A-ga, mis on selle tavaline töörežiim. Ma ei kasuta 220 V primaarahelas "Soft Start" - voolu piirava takisti katkemise või selle juhtmete jootepunktide kontakti katkemise korral on võimalikud tõsised tagajärjed kogu PA-le.

Teenindusfunktsioonide jaoks vastutab toiteplokk võrgupinge ühendamise eest peatrafodega (relee K8), toiteallikaga Soft Start süsteemi komponentidega ja sisendi valikurelee eest, mille toitepinge, muide, on samuti stabiliseeritud. . Rakendatud on ka +5 V väljund, mis on ühendatud PA tagapaneeli pistikuga - see on minu võimendites juba omamoodi standard mis tahes väliste seadmete samaaegseks sisselülitamiseks. See võimendi võib hästi töötada võimendi-lülitusseadmena (eelvõimendi) näiteks võimsamate monoplokkide jaoks, mis lülituvad sisse, kui neile rakendatakse +5 V juhtpinget.

Esmalt ehitati võimendi toiteplokk, kuna arendusprotsessi edasine edenemine eeldas täisväärtusliku toiteallika olemasolu, et esimene käivitamine, katsetused ja seadistamine saaks toimuda reaalsetele töötingimustele lähedases režiimis. Pärast kõigi toiteahelate edukat käivitamist pandi PA-plaadile kokku sisendi valija, sisselülitamise viivitus ja kõlarite kaitseplokk, samuti komposiitvõimendi, mille väljundis on viimase etapina üks BUF634T (BUF41). Nagu eespool mainitud, on sellel 41. puhvril madal puhkevool ja see ei vaja paigaldamist radiaatorile, kuid kõrvaklapid said nüüd hõlpsasti ühendada võimendi väljundiga, mis tegi võimalikuks kuulmisjuhtimise koos mõõtmistega. Pärast skeemi silumise lõpetamist ühe väljundpuhvriga igas kanalis, jäi üle vaid ülejäänud 80 tükki jootma. ja vaata, mis sellest tuleb. Mul ei olnud positiivse tulemuse garantiisid ega saanudki olla - puudus teave teiste arendajate poolt edukalt ellu viidud sarnaste projektide kohta. Minu teada ei ole ei Venemaal ega ka praegu sarnase jõudlusega paralleelsetel op-võimenditel põhinevaid disainilahendusi.

Tulemus oli ikka positiivne. Kuna võimendi oli kokku pandud jäigale alumiiniumvarrastest šassiile, kus olid fikseeritud kõik lülituspistikud (foto 1), siis oli võimalik seda ühendada helisüsteemiga ilma korpuseta. Esimesed prooviesitlused on alanud, aga sellest veidi hiljem – esiteks annan mõned parameetrid:

Väljundvõimsus: 20W/4oomi, 10W/8oomi (A-klass)

Ribalaius: 0 Hz – 5 MHz (CD sisend)

1,25 Hz – 5 MHz (AUX, lint, LP-sisendid)

Väljundpinge pöördekiirus: üle 250 V/µs

Võimendus: 26 dB

Väljundtakistus: 0,004 oomi

Sisendtakistus: 47 kOhm

Sisendtundlikkus: 500 mV

Signaali-müra suhe: 113,4 dB

Energiatarve: 75 W

Toiteallika võimsus: 320 W

Üldmõõtmed, mm: 450x132x390 (v.a jalgade kõrgus)

Kaal: 18 kg

Parameetrite põhjal on vooluringi vaatamatagi ilmne, et võimendil puuduvad sisend- ja väljundfiltrid, samuti välised sageduse korrigeerimise ahelad. Kuid väärib märkimist, et see on stabiilne ja töötab suurepäraselt isegi varjestamata ühenduskaablitega. 2 kHz 5V/div ruutlaine ostsillogramm 8-oomise koormuse juures peaaegu maksimaalse väljundpinge tasemel on selles osas üsna informatiivne (Foto 2).

Minu seisukohast on see tingitud maandusjuhtmete õigest juhtmestikust, samuti nende suurest ristlõikepindalast: alates 4 ruutmeetrit. kuni 10 ruutmeetrit. (kaasa arvatud trükkplaatide rajad).

Sagedustel 10 kHz, 20 kHz ja 100 kHz on tehtud ostsillogramme, kuid kõrgetel sagedustel testid viidi läbi madala signaalitasemega, nii et sisendis oli kõrge takistusega helitugevuse regulaator, samuti R-C Zobel. vooluahel PA väljundis, mis tol ajal veel olemas oli, juba mõjutas ( ruutlaine 100 kHz 50 mV/div - foto 3).

Kohe esimesel kuulamisel koduses helisüsteemis sai selgeks, et seade kostab ja on aeg ümbris tellida, et sellega ringreisile minna :) Tööde valmimisest on möödas üle 5 aasta projekt ja esimene kuulamine. Selle aja jooksul viidi läbi kümneid (ligikaudsete hinnangute kohaselt üle 70) võimendi võrdlevaid ülekuulamisi tuntud tootjate eksklusiivsete toru- ja transistor-PA-dega, samuti kõrgetasemelise originaalse disainiga. Saadud eksperthinnangute põhjal võime öelda, et võimendi ei jää heli loomulikkuse poolest alla enamikule kuulatud push-pull ja ühe otsaga toru- ja transistorvõimenditest, mis on ehitatud ilma negatiivset tagasisidet kasutamata, kuid sageli edestab neid muusikaliselt oluliselt. resolutsioon. Paljud toruheli austajad ja ilma OOS-ita ühetsükliliste PA-de austajad on märganud, et selle konstruktsiooni puhul pole negatiivse tagasiside töö praktiliselt "kuuldav" ja push-pull väljundastmete olemasolu vooluringis "ei anna mingit märki". .

Võimendi oli ühendatud erinevate akustikatega - nende hulka kuulusid tuntud Venemaa tootjate kõlarid: Alexander Klyachin (mudelid: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), sarvikõlarid Aleksander Knjazevilt, raamaturiiuli kõlarid professionaalsed kõlarid firmalt Tulip Acoustics, keskmise ja kõrge hinnakategooria välismaiste kaubamärkide kõlarid: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse ja paljud teised, erineva tundlikkuse ja sisendtakistusega, mitmeribaline keerukate ja lihtsate ristfiltritega, lairiba ilma ristfiltriteta, erineva akustilise disainiga kõlarid. Erilisi eelistusi ei tuvastatud, kuid PA avaldub kõige paremini põrandal seisva akustika puhul, millel on täielik madalsagedusvahemik ja eelistatavalt suurem tundlikkus, kuna väljundvõimsus on madal.

Esialgsel etapil ei korraldatud esinemisi "sportliku" huvi pärast - nende peamine ülesanne oli tuvastada helis esinevad artefaktid, mida saaks proovida parandada. Sellest vaatenurgast olid väga informatiivsed ja kasulikud kuulamisseansid Aleksander Klyachini helisüsteemis, kus oli ainulaadne võimalus hinnata võimendi heli korraga 4 erineval kõlarimudelil ja mulle meeldis üks neist kõlaritest (Y -1) nii palju, et neist said peagi minu koduste helisüsteemide komponendid (foto 4). Loomulikult oli väga meeldiv saada oma tootele kõrget hinnangut ja kommentaare suurte kogemustega audioeksperdilt.

Kuulsa vene hi-Endi meistri Juri Anatoljevitš Makarovi (foto 5, PA kuulamise ajal) helisüsteem, mis oli ehitatud spetsiaalselt varustatud kuulamisruumi ja oli igas mõttes referents, tegi selle võimendi konstruktsioonis suuri muudatusi: Zobeli ahel eemaldati PA väljundist ja põhisisend tehti eralduskondensaatorist mööda minnes. Selles helisüsteemis kuulete kõike ja veelgi enam, nii et selle panust ja Juri Anatoljevitši nõuandeid võimendi heli peenhäälestamisel on raske üle hinnata. Tema helisüsteemi koosseis: allikas - transport ja DAC eraldi Mark Levinson 30.6 toiteallikaga, PBN Audio Montana WAS kõlarid, kompromissitu ühe otsaga lampvõimendi "Emperor" ja kõik Yu.A. disainitud faasivastased kaablid. Makarova. Montana WAS kõlari madalam piirsagedus 16 Hz (-3 dB) võimaldas hinnata ühenduskondensaatori "panust" ja seejuures üsna kvaliteetset (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), muusikasignaali madala sagedusvahemiku moonutustele ja helisüsteemi kõrgeimale muusikalisele eraldusvõimele - kuulda negatiivse mõju väljundfiltrit R-C Zobeli ahela kujul, mis ei mõjutanud helisüsteemi stabiilsust. võimendi ja eemaldati peagi plaadilt. Väliste madala oomi helitugevuse regulaatori ühendamine vahemikus 100 oomi kuni 600 oomi (standard RG oli seatud maksimaalsesse asendisse) pani mind mõistma tõsiasja, et isegi minu võimendis kasutatud kvaliteetne diskreetne DACT 50 kOhm regulaator oleks tore asendada. madalam väärtus (minuga ühendatud välistest). 600 oomine RG tundus kõige parem), aga selleks oleks tulnud päris palju ümber teha ja otsustati see ja teised kogunenud täiustused ellu viia uus projekt.

Tõenäoliselt tasub mainida võimendi osalemist 2011. aasta näitusel (foto 6), kui ainsa mitteärilise projektina, mille kohta avaldati materjal ajakirjas Stereo&Video 2012. aasta jaanuaris, kus võimendit nimetati "aasta avastuseks". Demonstratsioon viidi läbi Tulip Acousticsi kõlaritega, mille tundlikkus on 93 dB ja mille takistus on 8 oomi ja kummalisel kombel piisas ka olemasolevast 10 W/8 oomist suures ja kõrge taustamüratasemega saalis. 10 W A-klassi võimendist, mille iga vatti väljundvõimsust tagab piisavalt toiteallika energiamaht, tajutakse minu tähelepanekute kohaselt subjektiivselt valjemini kui suurema väljundvõimsusega võimendi heli, kuid viimased etapid sisalduvad paljal jootel.

Pärast näitust sain sagedamini e-kirjade ja foorumitest isiklikke sõnumeid projekti kordamise soovijatelt, kuid tekkisid teatud raskused - infotuge pakuti kõigile, kuid minu tahvlid olid joonistatud millimeetripaberile, mõlemale. küljed ja ei sobinud faili skannimiseks, kuna paber oli läbipaistev ja tulemuseks oli peaaegu loetamatu joonis. Ilma valmis trükkplaadita muutus disaini kordamine väga keeruliseks ja entusiasm kadus. Nüüd portaali foorumis Vegalab. ru, Tahvlist on saadaval elektrooniline versioon, mille autoriks on venekeelsetes foorumites tuntud PCB-de paigutusspetsialist Vladimir Lepekhin Rjazanist. Tahvel on vabalt saadaval, link sellele on selle võimendi teema esimeses postituses. Teema leidmine on väga lihtne: lihtsalt tippige Yandexi või mõne muu otsinguprogrammi otsinguribale fraas "Prophetmasteri võimendi". Just sellel tahvlil oli üks foorumis osalejatest Vegalab- Sergey Gomelist (Serg138) suutis seda projekti korrata ja saada väga hea tulemuse. Infot PA selle teostuse kohta ja fotosid selle disainist leiab ka vastavast teemast, järgides esimese postituse linke.

Mõned näpunäited:

Elektrolüütkondensaatorite valikul lähtusin enda ESR-i ja lekkevoolu mõõtmistest, mistõttu kasutasin originaalset Jamiconi. Sisestasin spetsiaalselt sõna “originaal”, kuna neid võltsitakse väga sageli ja ilmselt on paljud selle tootja kaubamärgi all juba kohanud madala kvaliteediga tooteid. Kuid tegelikult on need ühed parimad kondensaatorid heliahelate toiteks kasutamiseks.

Helitugevuse regulaatoriks on seatud DACT 50 kOhm. Nüüd valiksin nende madalaima reitingu - 10 kOhm või kasutaksin Nikitini relee regulaatorit, mille pidev sisend- ja väljundtakistus on 600 oomi. RG tüüpi ALPS RK-27 on palju halvem ja seda ei soovitata kasutada.

Kokku on elektrolüüdi šuntidesse paigaldatud üle 90 μF kilekondensaatoreid. Minu tahvlitel on 70ndatest pärit “vintage” Evox, mille sain juhuslikult, kuid polüpropüleenist Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10 ei jää halvemaks.

Soovitan Finderit toitesektsiooni releedele, vahelduvvoolu kaitsele ja pehmele käivitamisele ning sisendivalija jaoks tuleb kasutada ainult releed, mille parameetrites on minimaalne lülitusvool. Selliste releede mudeleid on vähe, kuid need on olemas.

Kodused kiired alaldi dioodid KD213 (10 A) või KD2989 (20 A) on viimase etapi toitel paremad kui enamik imporditud.

Tahaksin märkida, et võimendi skeem on üsna lihtne, kuid selliste kiirete ja lairiba mikroskeemidega töötamiseks on vaja vastavaid oskusi ja mõõteriistu - funktsioonigeneraatorit, ostsilloskoopi ribalaiusega vähemalt 30 MHz. (eelistatavalt 50 MHz).

Kokkuvõtteks tahaksin öelda, et järeldused, mille tegin katsete tulemuste põhjal, samuti selle projektiga töötamise ja selle hilisema täiustamise käigus, ei pretendeeri absoluutsele tõele. Eesmärgi, milleks antud juhul on kvaliteetne heli, saavutamiseks on üsna palju viise ja igaüks neist hõlmab meetmete komplekti, mis ei pruugi individuaalselt positiivset tulemust anda. Seetõttu pole selles valdkonnas lihtsaid retsepte.

Fotod võimendist Taani ettevõtte DACT veebisaidil:

Parimate soovidega, Oleg Šamankov ( Prohvetmeister)

Puhvervõimendid

Selles jaotises käsitleme ainult pingejälgijaid (vt joonis 2), vooluregulaatorid on ehitatud sobiva tagasisideahela valiku abil. Repiiteritel (puhvritel) on ühtsusvõimendus ning erakordselt kõrge sisend- ja madal väljundtakistus. Põhilises operatsioonivõimendi vooluringis määravad sisendtakistuse sisendkomponendid ja operatsioonivõimendi enda omadused. Puhverahelas määravad sisendtakistuse ainult operatsioonivõimendi omadused. Seega sõltub sellise vooluahela sisendtakistus ainult operatsiooni omadustest

võimendi. Põhiahelas laadivad sisendkomponendid sisendsignaali, mis on ebasoovitav, kui signaaliallikal on kõrge väljundtakistus. Sisendtakistuse suurendamise probleem lahendatakse puhver- või mõõtevõimendite abil. Tuleb märkida, et operatsioonivõimendi väljundtakistus on keeruline funktsioon, kuna seda mõjutavad tagasisideahelad. Väljundtakistuse määrav mõju on väljundastme takistus. Tavaliselt on väljundaste emitteri järgija, millel on madal väljundtakistus, mis on määratletud kui r ib + R B /P ja mille tüüpiline väärtus on 25 K. Emitteri järgija väljundtakistus suureneb sageduse suurenedes, moodustades liikuvaid poolusi (poolused on teravad punktid

Tabel 1. Erinevate vooluahelate ehitamine, muutes põhiahela komponentide suurust joonisel fig. 1

sageduskarakteristiku muutused) ja vigade tekitamine kõrgetel sagedustel. Veelgi hullem on olukord operatiivvõimendites, mille signaaliulatus on võrdne toitepinge vahemikuga (nn rööp-rööpa võimendid), sest nende väljundaste on ehitatud ühise kollektoriga vooluringi järgi; kogutakistus sõltub sel juhul koormusest ja võib ulatuda oluliste väärtusteni, kuni mitu kilooomi. Sel juhul võib abiks olla õige ahela võimenduse valik, mis mõjutab väljundastme impedantsi ja võib seda oluliselt vähendada. Selle tulemusena on alalisvoolul ja madala sagedusega piirkonnas võimalik saavutada operatiivvõimendi väljundtakistuse väga madalaid väärtusi, kuni oomi murdosani. Väljundtakistus suureneb sagedusega, kuna operatsioonivõimendi võimendus väheneb sageduse kasvades. Kõrge väljundtakistus tekitab kaks probleemi – koormusvoolude mõju signaalile ja stabiilsusprobleemid, mis tulenevad väljundkondensaatorite poolt tekitatud poolustest. Parim lahendus suure koormusvooluga töötamisel on kasutada spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud op-ampreid. Mõned aastad tagasi kasutati otsaga kaablil töötamiseks spetsiaalseid puhverastmeid (mis nõuab mitusada milliamprit väljundvoolu), kuid hetkel on olemas spetsiaalselt loodud operatiivvõimendid, millega saab sellise koormuse hõlpsalt hakkama. Selle eeliseks

Tüüpilise op-amp ahelaga võrreldes on eeliseks see, et puhvril on alati väiksem takistus, sest selle ahela võimendus on maksimeeritud ja väljundaste on samuti kavandatud impedantsi minimeerimiseks. Seoses mahtuvuslike koormustega käituvad erinevad op-võimendid erinevalt - mõned muutuvad ebastabiilseks, teistel aga selliseid probleeme pole. Suure mahtuvusega koormusi kandma võimelistel operatiivvõimenditel on väga madal väljundtakistus, kuid nad kaotavad kiirust, kuna vajavad suuremaid väljundtransistore. Eelneva kokkuvõtteks peaks projekteerija sõltuvalt väljundtakistuse nõuetest valima operatiivvõimendi, puhvri või võimsusvõimendi.

Pingejärgija on lihtsaim võimalik negatiivse tagasiside võimendi (NFA). Väljundpinge on täpselt võrdne sisendpingega. Kui need ei erine, siis võite küsida – milleks see vajalik on, kui see midagi ei muuda?

Asi on selles, et me räägime pingest, mitte voolust. Seega ei tarbi pingejälgija signaaliallikast peaaegu üldse voolu ja võimaldab saada selle väljundist üsna kõrge voolu.

Sageli peame tegelema aktiivsete raadiokomponentidega, millel on väga madal väljundvool. Sellise komponendi näide on või. Madala takistusega elementide ühendamine nendega vähendab nende allikate tekitatud väljundsignaali pinget.

Sellises olukorras on mõttekas kasutada pingejälgijat. Sellel on kõrge sisendtakistus, mistõttu see ei vähenda ega moonuta sisendsignaali, samuti on sellel madal väljundtakistus, mis võimaldab ühendada energiat nõudvaid komponente, näiteks LED-i.

Et mõista, kuidas pingejälgija töötab, peame teadma kolme põhireeglit, mis reguleerivad operatsioonivõimendi tööd:

Reegel nr 1 - operatiivvõimendi mõjutab oma väljundit sisendis läbi OOS (negatiivne tagasiside), mille tulemusena võrdsustub pinge mõlemas sisendis, nii inverteerivas (-) kui ka mitteinverteerivas (+).

Reegel nr 2 – võimendi sisendid ei tarbi voolu

Reegel nr 3 – pinged sisendites ja väljundites peavad jääma operatsioonivõimendi positiivse ja negatiivse toitepinge vahele.

Oletame, et sisendpingeks on saanud 3V ja meil on hetkel väljundis 1V. Mis juhtub? Võimendi teeb kindlaks, et inverteeriva sisendi (-) ja mitteinverteeriva sisendi (+) vahel on 2 V erinevus.

Seetõttu vastavalt reeglile nr 1 väljundpinge tõuseb seni, kuni pinged sisendites on võrdsed. Olukorda lihtsustab veelgi asjaolu, et väljund on ühendatud otse inverteeriva sisendiga (-) ja see viib paratamatult selleni, et nende kahe klemmi pinge muutub samaks.

Sageli võib pingejälgija ahelas leida tagasisideahelast täiendava takisti. Seda on vaja seal, kus on vaja suuremat täpsust. Reeglid nr 1 ja 2 viitavad ideaalsele op-võimendile, mida tegelikkuses ei eksisteeri.

Pinged sisenditel ei pruugi olla täpselt samad, nende kaudu liigub väike vool, mistõttu väljundpinge võib sisendpingest mitme millivoldi võrra erineda. Takisti R on mõeldud nende puuduste mõju vähendamiseks. Selle takistus peab olema võrdne signaaliallika takistusega.

Nad hakkasid mulle sageli küsima küsimusi analoogelektroonika kohta. Kas sessioon pidas õpilasi enesestmõistetavaks? ;) Okei, on viimane aeg väikeseks harivaks tegevuseks. Eelkõige operatiivvõimendite töö kohta. Mis see on, millega seda süüakse ja kuidas seda arvutada.

Mis see on
Operatsioonivõimendi on kahe sisendiga, neve... hmm... suure signaalivõimenduse ja ühe väljundiga võimendi. Need. meil on U out = K*U sisse ja K on ideaalis võrdne lõpmatusega. Praktikas on numbrid muidugi tagasihoidlikumad. Oletame, et 1 000 000. Kuid isegi sellised numbrid löövad teie meelest, kui proovite neid otse rakendada. Seetõttu, nagu lasteaias, üks jõulupuu, kaks, kolm, palju kuuske - meil on siin palju tugevdust;) Ja kõik.

Ja sissepääsu on kaks. Ja üks neist on otsene ja teine ​​on pöördvõrdeline.

Lisaks on sisendid suure takistusega. Need. nende sisendtakistus on ideaaljuhul lõpmatus ja tegelikul juhul VÄGA kõrge. Sealne arv ulatub sadadesse megaoomidesse või isegi gigaoomidesse. Need. see mõõdab pinget sisendis, kuid mõjub sellele minimaalselt. Ja võime eeldada, et operatsioonivõimendis ei voola voolu.

Väljundpinge arvutatakse sel juhul järgmiselt:

U out =(U 2 -U 1)*K

Ilmselgelt, kui pinge otsesisendis on suurem kui pöördsisendis, siis on väljund pluss lõpmatus. Muidu on lõpmatus miinus.

Loomulikult ei ole reaalses vooluringis lõpmatus pluss ja miinus ning need asendatakse võimendi kõrgeima ja madalaima võimaliku toitepingega. Ja me saame:

Võrdleja
Seade, mis võimaldab võrrelda kahte analoogsignaali ja teha otsuse – kumb signaal on suurem. Juba huvitav. Selle jaoks saate välja pakkuda palju rakendusi. Muide, sama komparaator on sisse ehitatud enamikesse mikrokontrolleritesse ja selle kasutamist näitasin AVR-i näitel loomist käsitlevates artiklites. Võrdleja sobib suurepäraselt ka loomiseks.

Aga asi ei piirdu ühe komparaatoriga, sest kui tagasisidet sisse viia, siis saab op-võimendist palju ära teha.

Tagasiside
Kui võtame väljundist signaali ja saadame selle otse sisendisse, siis tekib tagasiside.

Positiivne tagasiside
Võtame ja juhime signaali otse väljundist otsesisendisse.

• Pinge U1 on suurem kui null - väljund on -15 volti
• Pinge U1 on väiksem kui null - väljund on +15 volti

Mis juhtub, kui pinge on null? Teoreetiliselt peaks väljund olema null. Kuid tegelikkuses ei ole pinge KUNAGI nullis. Lõppude lõpuks, isegi kui parema laeng kaalub ühe elektroni võrra üles vasaku laengu, siis see on juba piisav, et juhtida potentsiaali väljundisse lõpmatu võimendusega. Ja väljundis algab kogu põrgu – signaal hüppab siia-sinna komparaatori sisendites esile kutsutud juhuslike häirete kiirusel.

Selle probleemi lahendamiseks võetakse kasutusele hüsterees. Need. teatud lõhe ühest olekust teise ülemineku vahel. Selleks antakse positiivne tagasiside, näiteks:

Eeldame, et sel hetkel on pöördsisendil +10 volti. Operatsioonivõimendi väljund on miinus 15 volti. Otsesisendil pole see enam null, vaid väike osa jagaja väljundpingest. Ligikaudu -1,4 volti Nüüd, kuni pinge pöördsisendis ei lange alla -1,4 volti, ei muuda operatsioonivõimendi väljund oma pinget. Ja niipea, kui pinge langeb alla -1,4, hüppab operatsioonivõimendi väljund järsult +15-ni ja otsesisendis on juba +1,4 volti eelpinge.

Ja selleks, et muuta pinget võrdlusseadme väljundis, peab U1 signaal tõusma kuni 2,8 volti, et jõuda ülemise tasemeni +1,4.

Tundlikkuse puudumisel tekib mingi tühimik 1,4 ja -1,4 volti vahel. Pilu laiust juhitakse R1 ja R2 takistite suhtega. Lävipinge arvutatakse Uout/(R1+R2) * R1 Oletame, et 1 kuni 100 annab +/-0,14 volti.

Kuid siiski kasutatakse op-võimendeid sagedamini negatiivse tagasiside režiimis.

Negatiivne tagasiside
Olgu, sõnastame selle teisiti:

Negatiivse tagasiside korral on op-võimendil huvitav omadus. See püüab alati oma väljundpinget reguleerida nii, et sisendite pinged oleksid võrdsed, mille tulemuseks on nulli erinevus.
Kuni ma seda seltsimeeste Horowitzi ja Hilli suurepärasest raamatust lugesin, ei saanud ma OU töösse siseneda. Kuid see osutus lihtsaks.

Repiiter
Ja meil on repiiter. Need. sisendis U 1, pöördsisendis U väljund = U 1. Selgub, et U välja = U 1.

Küsimus on selles, miks me sellist õnne vajame? Juhtme sai otse ühendada ja op-ampi poleks vaja!

See on võimalik, kuid mitte alati. Kujutagem ette seda olukorda: seal on takistusliku jaoturi kujul tehtud andur:

Väiksem takistus muudab selle väärtust, muutub jagaja väljundpingete jaotus. Ja me peame sellest voltmeetriga näidud võtma. Kuid voltmeetril on oma sisetakistus, ehkki suur, kuid see muudab anduri näitu. Veelgi enam, mis siis, kui me ei taha voltmeetrit, vaid tahame, et lambipirn muudaks heledust? Siin pole enam võimalust lambipirni ühendada! Seetõttu puhverdame väljundi operatiivvõimendiga. Selle sisendtakistus on tohutu ja selle mõju minimaalne ning väljund võib anda üsna märgatava voolu (kümneid milliampreid või isegi sadu), mis on lambipirni käitamiseks täiesti piisav.
Üldiselt leiate repiiteri jaoks rakendusi. Eriti täppis-analoogahelates. Või kui ühe etapi vooluring võib mõjutada teise astme tööd, et neid eraldada.

Võimendi
Teeme nüüd oma kõrvadega pettuse – võtke meie tagasiside vastu ja ühendage see pingejaguri kaudu maaga:

Nüüd antakse pool väljundpingest pöördsisendisse. Kuid võimendi peab ikkagi oma sisendite pinged ühtlustama. Mida ta tegema peab? Täpselt nii – tõstke oma väljundi pinge kaks korda kõrgemale kui varem, et kompenseerida tekkivat jagajat.

Nüüd on sirgel U 1. Pöördväärtusel U välja /2 = U 1 või U välja = 2*U 1.

Kui paneme jagaja erineva suhtega, muutub olukord samamoodi. Et te ei peaks pingejaguri valemit mõtetes keerama, annan selle kohe:

U out = U 1 * (1 + R 1 / R 2)

On mnemooniline meeles pidada, mis on jagatud väga lihtsaks:

Selgub, et sisendsignaal läheb läbi takistite ahela R 2, R 1 in U out. Sel juhul seatakse võimendi otsesisend nulli. Pidagem meeles operatsioonivõimendi harjumusi – see püüab kas konksu või kõveraga tagada, et selle pöördsisendis genereeritakse otsesisendiga võrdne pinge. Need. null. Ainus viis seda teha on väljundpinge langetamine alla nulli, nii et punktis 1 ilmub null.

Niisiis. Kujutame ette, et U out =0. See on ikka null. Ja sisendpinge on näiteks 10 volti U out suhtes. R 1 ja R 2 jagaja jagab selle pooleks. Seega on punktis 1 viis volti.

Viis volti ei ole null ja operatsioonivõimendi alandab oma väljundit, kuni punkt 1 on null. Selleks peaks väljund olema (-10) volti. Sel juhul on erinevus sisendi suhtes 20 volti ja jagaja annab meile punktis 1 täpselt 0. Meil ​​on inverter.

Kuid me saame valida ka teisi takisteid, nii et meie jagaja toodab erinevaid koefitsiente!
Üldiselt on sellise võimendi võimenduse valem järgmine:

U välja = - U sisse * R 1 / R 2

Noh, mnemooniline pilt xy kiireks meeldejätmiseks xy-st.

Oletame, et U 2 ja U 1 on kumbki 10 volti. Siis on 2. punktis 5 volti. Ja väljund peab saama selliseks, et 1. punktis oleks ka 5 volti. See tähendab, et null. Nii selgub, et 10 volti miinus 10 volti võrdub nulliga. nii on :)

Kui U 1 muutub 20 voltiks, peab väljund langema -10 voltini.
Arvutage ise – U 1 ja U väljundi vahe on 30 volti. Takisti R4 läbiv vool on (U 1 -U out)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015 A ja takisti R4 pingelangus on R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = 15 volti. Lahutage 20 sisendi langusest 15 volti ja saate 5 volti.

Seega lahendas meie op-amp aritmeetilise ülesande 10-st lahutatud 20-st, mille tulemuseks oli -10 volti.

Pealegi sisaldab probleem takistite poolt määratud koefitsiente. Lihtsalt lihtsuse huvides olen valinud sama väärtusega takistid ja seetõttu on kõik koefitsiendid võrdsed ühega. Kuid tegelikult, kui võtame suvalised takistid, on väljundi sõltuvus sisendist järgmine:

U out = U 2 *K 2 - U 1 *K 1

K 2 = ((R 3 + R 4) * R 6) / (R 6 + R 5) * R 4
K 1 = R 3 / R 4

Koefitsientide arvutamise valemi meeldejätmise mnemotehnika on järgmine:
Õigesti skeemi järgi. Murru lugeja on ülaosas, seega liidame vooluahela ülemised takistid kokku ja korrutame alumisega. Nimetaja on allosas, seega liidame alumised takistid kokku ja korrutame ülemisega.

Siin on kõik lihtne. Sest punkti 1 taandatakse pidevalt 0-ks, siis võime eeldada, et sinna voolavad voolud on alati võrdsed U/R-ga ning sõlme number 1 sisenevad voolud summeeritakse. Sisendtakisti ja tagasisidetakisti suhe määrab sissetuleva voolu kaalu.

Okste võib olla nii palju kui soovid, aga mina joonistasin ainult kaks.

U out = -1 (R 3 * U 1 / R 1 + R 3 * U 2 / R 2)

Takistid sisendis (R 1, R 2) määravad voolu suuruse ja seega ka sissetuleva signaali kogumassi. Kui muudate kõik takistid võrdseks, nagu minu oma, siis on kaal sama ja iga liikme korrutustegur võrdub 1-ga. Ja U out = -1(U 1 +U 2)

Mitteinverteeriv summaar
Siin on kõik veidi keerulisem, kuid see on sarnane.

Uout = U 1 *K 1 + U 2 *K 2

K 1 = R 5 / R 1
K 2 = R 5 / R 2

Veelgi enam, tagasiside takistid peavad olema sellised, et järgitaks võrrandit R 3 / R 4 = K 1 + K 2

Üldiselt saate operatsioonivõimendite abil teha mis tahes matemaatikat, liita, korrutada, jagada, arvutada tuletisi ja integraale. Ja peaaegu koheselt. Analoogarvutid on valmistatud op-võimendite abil. Ühte sellist nägin isegi SUSU viiendal korrusel - poole toa suurune loll. Mitu metallist kappi. Programm on trükitud juhtmetega erinevaid plokke ühendades :)

Puhveretapid kasutatakse laialdaselt helitehnikas kaskaadide või seadmete sisend- ja väljundtakistuste sobitamiseks, samuti nende kandevõime suurendamiseks. Loomulikult peavad sellisel kaskaadil olema kõrged omadused müra, moonutuste ja jõudluse osas.

Muidugi täiuslik puhverstaadium- see on selle puudumine, kuid kuna ilma selleta ei saa kuidagi hakkama, tahaksin, et see oleks võimalikult läbipaistev, see tähendab, et see mõjutaks signaali minimaalselt ja võimaluse korral oleks lihtne. Tavaliselt töötavad puhverastmed madala signaalitaseme ja suhteliselt madala toitepingega, mis muudab selle probleemi lahendamise palju lihtsamaks

Puhvri kaskaadi pakutud versioonis Negatiivset tagasisidet ei kasutata(mis "torufännidele" ja tõelistele audiofiilidele nii väga ei meeldi), tänu millele on see teel tõesti praktiliselt nähtamatu. Moonutuste vähendamiseks kasutatakse Hawksfordi meetodiga sarnast veaparandusmeetodit. Selle tulemusel on väga lihtsa vooluahela konstruktsiooniga puhvril äärmiselt madal moonutustase, sama madal müratase ja kõrge jõudlus. Ideaalne koht selleks on DAC-i või eelvõimendi väljund.

Sarnast põhimõtet kasutades ehitas Malcolm Hawksford oma DAC-i jaoks voolu-pinge muundurisse väljundpuhvri ja jäi sellega väga rahule.

Erinevalt prototüübist töötab see ahel alalis- ja vahelduvvoolul ning ei nõua esimese astme eelpingestamist (kuigi täpse termilise kompensatsiooni vajaduse korral on vooluringis näidatud eelpingestuselement).

PÕHIMÕTE SKEEM.

Puhvri skemaatiline diagramm on näidatud joonisel:

Suurendamiseks klõpsake

Lühidalt öeldes on meetodi olemus järgmine. Transistorid T3 ja T4 on voolupeegel. Nende väljundvoolud annavad toite sisend- ja väljundtransistoridele. Seega põhjustab voolu muutmine läbi ühe transistori (Q1). sarnased voolu muutused läbi teise (T2). Kuna transistorid on üksteist täiendavad, toimub nende omaduste mittelineaarsuse vastastikune kompenseerimine.

SKEEMI OMADUSED.

• Harmooniline summaarne moonutus: tüüpiline väärtus alla -0,001%, prototüübil mõõdetuna - 0.00025%!
• Lineaarne moonutus: moonutus kahekordistub sagedustel üle 55 kHz ja seejärel kahekordistub iga oktaavi järel.
• Müratase: alla 138db sagedusel 1kHz
• Sagedusriba: üle 50 MHz (olenevalt kasutatavatest transistoridest).
• Signaali piirang: +4,9V -6,3V
• Maksimaalne väljundvool: -10mA
• Sisendtakistus: 10k - 100k (olenevalt sisendahelatest, vt allpool).
• Väljundtakistus:<52R.
• Väljundi nulli nihe: alla 5 mV.

Ehitus ja detailid.

Kordamise hõlbustamiseks on RadioGazeta peatoimetaja välja töötanud seadme jaoks trükkplaadi (45 mm X 45 mm):

PCB joonise saate alla laadida paigutuse vormingus.

Induktiivsus L1 on ferriithelmes.
Kaskaadi kõrge termilise stabiilsuse tagamiseks tuleb transistorid T1-T3 ja T2-T4 liimida paarikaupa nende tagaseintega. Paigutusel nägi see välja selline:

PUHVRI SEADED.

Kui te ei soovi selles vooluringis midagi valida ja konfigureerida, siis lihtsalt paigaldage kõik fikseeritud takistid ahelal näidatud väärtustega. Isegi selle lähenemisviisi korral annab vooluahel väga kõrgeid parameetreid.

Kui püüdled täiuslikkuse poole, siis ole kannatlik!

Maksimaalse kvaliteedi saavutamiseks on parem võtta transistorid ühest partiist või valida need vähemalt Hiina multimeetri abil.

1. Esmalt pange multimeeter diooditestimise režiimi ja mõõtke transistoride T4 ja T3 pinge Ube.
2. Saadud väärtusi kasutades arvutame takisti väärtused: R1=R2=(60mV+(UbeT4-UbeT3))/1mA
3. Saadud väärtustega jootme transistorid ja takistid ahelasse.
4. Lühistame maapinna sissepääsu. Takisti R5 abil seame pool positiivse polaarsusega allika pingest (vastavalt skeemile +10V/2=+5V) juhtpunkti “TP”.
5. Ahela väljundpinge ei ületa tavaliselt 10mV. Kui see on teie jaoks lubamatult kõrge, saate R9 trimmeri abil määrata absoluutse nulli.
6. Kui teil on vajalikud seadmed, saate trimmeri R1 abil mittelineaarseid moonutusi minimeerida.

See lõpetab vooluahela konfigureerimise ja kõik trimmitakistid on soovitatav asendada konstantsete takistitega, mille väärtus on lähim.

ARENDUSED JA TÄIENDUSED.

1. BC3x7 seeria transistoridel on madal müratase ja madal sisetakistus. Neil on ka suurem kristall (võrreldes BC550, BC560-ga), mis suurendab nende termilist inertsi ja muudab ahela termiliselt stabiilsemaks. Kuid need on madala sagedusega ja vooluahela kiiruse parandamiseks tuleb nende kasutamise korral voolu T1 ja T2 suurendada 2 mA-ni. Stabiilsuse parandamiseks võib osutuda vajalikuks reguleerida sisendsniberi elementide väärtusi. Kuid need, kes proovisid BC5xx asemel kasutada BC3x7 transistore, olid helikvaliteetiga väga rahul ega taha enam viimase juurde tagasi pöörduda.
2. Saate puhvri ribalaiust veelgi laiendada, suurendades voolu läbi transistoride T1 ja T2. See on eriti soovitatav BC3x7 tüüpi transistoride kasutamisel. Selleks peate vähendama takistite R1 ja R2 väärtust ning suurendama R5 väärtust, et säilitada tasakaal Uke T2 ja T4 vahel.
3. Puhvri sisendtakistust saab suurendada tõstes takisti R8 väärtust 100k-ni. Selle tulemuseks võib olla suurem alalisvoolu nihkepinge väljundis ja tundlikkus toitepinge ebastabiilsuse suhtes. Eelfaasid saavad aga enamasti toidet stabiliseeritud allikast ja see probleem pole nende jaoks asjakohane.
4. Ahela väljundtakistust saab vähendada takisti R10 abil. Siiski ei tohiks seda seada alla 4,7 oomi, kuna sel juhul võib vooluahel olla põnevil. Diagrammil näidatud väärtus 47 oomi on signaalikaablitega ühilduvuse jaoks optimaalne. Fakt on see, et ühenduskaablid on tegelikult reaktantsiga ülekandeliinid ja ilma sisend- ja väljundtakistusi sobitamata võivad tekkida resonantsnähtused või vähemalt kaabel muutub antenniks. Väljundtakistus 22-47 oomi summutab tõhusalt kaabli resonantse, välistades sellega kõik kõrvalmõjud.

Artikkel on koostatud Interneti materjalide põhjal.