Bufera pastiprinātājs pie op-amp. CD atskaņotāja bufera stadija, izmantojot p605 tranzistorus ar droseļvārstu Op-ampu pielietojums reālajā dzīvē, izmantojot invertējošu un neinvertējošu pastiprinātāju piemēru.

Raksts par pastiprinātāja izveidi, kura shēmā un dizainā izmantoti netradicionāli tehniskie risinājumi. Projekts ir bezpeļņas.

Par audio aparatūru un mūzikas klausīšanos sāku interesēties ļoti sen, no 80. gadu beigām, un ilgu laiku biju cieši pārliecināts, ka jebkura PA ar etiķeti Sony, Technics, Revox utt. daudz labāki nekā vietējie pastiprinātāji un pat labāki par pašmāju pastiprinātājiem, jo ​​Rietumu zīmoliem ir tehnoloģija, augstākās kvalitātes detaļas un pieredze.

Viss mainījās pēc A.M. raksta. Likhnitsky žurnālā Audiomagazin Nr. 4(9) 1996, kurā tika runāts par Brig-001 pastiprinātāja izstrādi un ieviešanu ražošanā 70. gados, kura autors viņš ir. Nejauši pēc neilga laika manās rokās nonāca bojātais Brig-001 no pirmajiem laidieniem. Izmantojot tikai oriģinālās sadzīves detaļas no 70. - 80. gadiem, es šo PA atjaunoju tā sākotnējā stāvoklī, lai pēc iespējas ticamāk varētu novērtēt tā skaņas iespējas.

Brig-001 pastiprinātāja pieslēgšana Technics SU-A700 mājas audio sistēmas vietā mani šokēja - Brig skanēja daudz labāk, lai gan parametri bija pieticīgāki un bija par 20 gadiem vecāks.Tieši šajā brīdī radās doma izgatavot pastiprinātāju. ar savām rokām, kas spēj aizstāt standarta audio sistēmā, kas tika veikta 1998. gadā, galvenokārt uz militārās pieņemšanas iekšzemes elementu bāzes. Jaunā ierīce neatstāja iespēju salīdzinošai klausīties slavenākos pastiprinātājus, piemēram, NAD un Rotel vidējās klases modeļus, un bija diezgan pārliecinoša pat salīdzinājumā ar viņu vecākajiem brāļiem. Projekts tika tālāk attīstīts 2000. gadā divu bloku PA veidā pēc tās pašas shēmas, bet ar jaunu dizainu un palielinātu barošanas avota energointensitāti. Tas jau ir salīdzināts ar tranzistoru un lampu pastiprinātājiem cenu kategorijā līdz pat vairākiem tūkstošiem ASV dolāru, un daudzos gadījumos tos pārspējis skaņas kvalitātē. Tad es sapratu vēl vienu lietu - pastiprinātāja dizains izšķir gandrīz visu.

Analizējot klausīšanās sesiju rezultātus, īpaši piedaloties tiem pastiprinātājiem, kas skanēja labāk nekā mans divu bloku PA, es nonācu pie secinājuma, ka biežāk nekā nē, labāks izrādījās vai nu labs lampu dizains, vai tranzistoru dizains bez kopējā OOS. . Starp tiem bija arī PA ar dziļu OOOS, kuru specifikācijās bieži bija ļoti augstas izejas sprieguma pagrieziena ātruma vērtības - 200 V/µs un augstākas. Parasti šīs ierīces bija dārgas, un to shēma nebija publiski pieejama. Manam terminālim arī bija diezgan dziļš OOOS, taču salīdzinājumā ar tiem zema veiktspēja - apmēram 50 V/µs, ar salīdzināmu izejas spriegumu. Viņam dažkārt pietrūka spējas pilnībā nodot mūzikas instrumentu tembru un izpildītāju balsu dabiskumu, kā arī mūziķu emocijas. Atsevišķos skaņdarbos mūzikas izklāsts tika vienkāršots, daļa tembrālas bagātības tika paslēpta aiz tāda kā plāna pelēka plīvura. Tas, iespējams, ir tas, ko sauc par "tranzistora skaņu", kas raksturīga PA ar atgriezenisko saiti.

“Tranzistora” skaņas iemesli PA ar OOOS ir vairākkārt apspriesti forumos, grāmatās par ķēdes dizainu un publikācijās žurnālos, kas attiecas uz šo tēmu. Viena no zināmajām versijām, pie kuras es arī pieturos, ir tāda, ka vispārējā atgriezeniskās saites cilpas aptverto pastiprinātāju zemā izejas pretestība, kas mērīta uz sinusoidālā viļņa signāla un aktīvās slodzes, atskaņojot mūziku skaļruņos, nemaz tāda nepaliek. kas ļauj atpakaļ-EMF signāliem no dinamiskajām galviņām iekļūt no pastiprinātāja izejas caur atgriezeniskās saites ķēdēm uz tā ieeju. OOOS šos signālus neatņem, jo ​​tie jau atšķiras pēc formas un tiem ir fāzes nobīde attiecībā pret oriģinālajiem, tāpēc tie tiek droši pastiprināti un atkal nonāk skaļruņu sistēmās, radot papildu kropļojumus un svešas skaņas audio ceļā. Periodiski tiek apspriestas metodes, kā cīnīties ar šo efektu. Piemēri:

1. “False” OOOS kanāls, kad tā signāls tiek ņemts no viena no paralēli pieslēgtajiem beigu posma elementiem, kas nav savienots ar skaļruņiem, bet tiek ielādēts uz noteiktas vērtības rezistora.

2. PA izejas pretestības samazināšana pat pirms OOOS sasniegšanas.

3. Ātruma palielināšana OOOS cilpas iekšienē līdz “kosmiskam” ātrumam.

Protams, visefektīvākais veids, kā tikt galā ar OOOS artefaktiem, ir izslēgt to no PA shēmas dizaina, taču mani mēģinājumi izveidot kaut ko vērtīgu bez OOOS uz tranzistoriem, nav vainagojušies ar panākumiem. Uzskatīju, ka man vairs nav praktiski sākt no nulles lampu audio tehnoloģiju jomā. Metode no punkta “1” radīja daudz jautājumu, tāpēc es sāku eksperimentēt ar ātruma palielināšanu atgriezeniskās saites cilpas iekšpusē, ņemot vērā punktu “2”. Tūlīt gribu vērst uzmanību uz to, ka izejas sprieguma pieauguma ātrums, kas ir pietiekams, lai pastiprinātājs pareizi atveidotu mūzikas instrumentu skaņas uzbrukumu, ir salīdzinoši maza vērtība un tā īpaši augstās vērtības. attiecas tikai uz OOO darbību.

Ir skaidrs, ka pastiprinātājos ar vispārēju atgriezeniskās saites cilpu ne visas problēmas tiek atrisinātas, palielinot pagrieziena ātrumu, bet galvenā doma bija šāda, visiem pārējiem parametriem esot vienādiem: jo lielāks ātrums atgriezeniskās saites kontūrā, jo ātrāk Ar atgriezenisko saiti nekompensētu signālu “astes” izbalēs un kādam vajadzētu būt slieksnim to pamanāmībai no auss, ņemot vērā artefaktu ilguma samazināšanos, palielinoties veiktspējai. Virzoties šajā virzienā, es ļoti ātri saskāros ar problēmu tuvoties vismaz 100 V/μs joslai PA, izmantojot diskrētus elementus - ja ķēdē bija kaskādes uz jaudīgiem tranzistoriem, viss izrādījās daudz grūtāk. Pastiprinātos ar sprieguma atgriezenisko saiti augsta veiktspēja nekādā veidā “neapvienojās” ar stabilitāti, un PA ar TOC (ar strāvas atgriezenisko saiti) bez integratora nebija iespējams iegūt pieņemamu konstanta sprieguma līmeni pie izlaide, lai gan ar ātrumu viss bija kārtībā, un problēmas ar stabilitāti tika atrisinātas. Integrators, manuprāt, nemaina skaņu uz labo pusi, tāpēc ļoti gribējās iztikt bez tā.

Situācija bija praktiski strupceļš, un ne pirmo reizi radās domas, ka ja izveido jaudas pastiprinātāju ar sprieguma atgriezenisko saiti, tad izmantojot priekšpastiprinātāja vai telefona pastiprinātāja topoloģiju, to būtu daudz vieglāk uztaisīt augstu. -ātrums, platjosla, stabils un bez integratora, kam, manuprāt, vajadzētu pozitīvi ietekmēt skaņas kvalitāti. Atlika tikai izdomāt, kā to īstenot. Gandrīz 10 gadus risinājuma nebija, taču šajā laikā tika veikta mājas izpēte, lai izpētītu vispārējā atgriezeniskās saites kontūrā esošā izejas sprieguma pieauguma ātruma ietekmi uz skaņas kvalitāti, kam tika izveidots prototips, kas ļāva testēt. dažādu kompozītmateriālu pastiprinātāju, izmantojot op-amps.

Mana "pētījuma" rezultāti bija šādi:

1. Saliktā pastiprinātāja ātrumam un joslas platumam vajadzētu palielināties no ieejas uz izeju.

2. Korekcija ir tikai viena pola. OOS shēmās nav kondensatoru.

3. Pastiprinātājam ar maksimālo izejas spriegumu 8,5 V RMS, ar OOOS dziļumu aptuveni 60 dB, manāms skaņas kvalitātes pieaugums parādās kaut kur diapazonā no 40-50 V/μs un pēc tam tuvāk 200 V/ μs, kad pastiprinātājs praktiski pārstāj būt “dzirdams” OOOS.

4. Virs 200 V/μs manāms uzlabojums netika novērots, bet, piemēram, PA ar izejas spriegumu 20 V RMS, tāda paša rezultāta sasniegšanai jau nepieciešami 500 V/μs.

5. Ieejas un izvades filtri, kas ierobežo PA joslu, neskan vislabāk, pat ja izslēgšanas frekvence ir ievērojami augstāka par audio diapazona augšējo robežu.

Pēc neveiksmīgiem eksperimentiem ar PA, pamatojoties uz diskrētiem elementiem, mans skatiens pievērsās ātrgaitas darbības pastiprinātājiem un integrētajiem buferiem, kuriem ir vislielākā izejas strāva. Meklēšanas rezultāti bija neapmierinoši - visas ierīces ar lielu izejas strāvu ir bezcerīgi “lēnas”, un ātrgaitas ierīcēm ir zems pieļaujamais barošanas spriegums un ne pārāk liela izejas strāva.

2008. gadā nejauši internetā tika atrasts papildinājums BUF634T integrētā bufera specifikācijai, kur paši izstrādātāji prezentēja kompozītmateriāla pastiprinātāja shēmu ar trim šādiem paralēli savienotiem izejas buferiem (1. att.) - tas bija toreiz. ka radās ideja izstrādāt PA ar lielu skaitu šādu buferu izejas stadijā.

BUF634T ir platjoslas (līdz 180 MHz), īpaši ātrs (2000 V/µs) paralēlā atkārtotāja buferis ar izejas strāvu 250 mA un miera strāvu līdz 20 mA. Tā vienīgais trūkums, varētu teikt, ir zemais barošanas spriegums (+\- 15 V nominālais un +\- 18 V – maksimāli pieļaujamais), kas uzliek zināmus ierobežojumus izejas sprieguma amplitūdai.

Es beidzot izlēmu par BUF634T, samierinoties ar zemo izejas spriegumu, jo biju pilnībā apmierināts ar visām pārējām bufera īpašībām un tā skaņas īpašībām, un sāku izstrādāt PA ar maksimālo izejas jaudu 20 W/ 4 omi.

Izejas posma elementu skaita izvēle ļāva iegūt PA, kas darbojas tīrā A klasē, 8 omu slodzei un nodrošināt, ka izejas pakāpes elementu strāvas režīmi ir tālu no maksimuma. Nepieciešamais daudzums tika noteikts 40+1. Papildu 41. buferim tika noteikta minimālā miera strāva - tikai 1,5 mA, un to bija paredzēts izmantot, lai veiktu pirmo dizaina palaišanu vēl pirms radiatoru uzstādīšanas, kā arī ar mērķi veikt daži pielāgojumi un eksperimenti ērtākos apstākļos. Vēlāk izrādījās, ka tā bija ļoti laba ideja.

Kā zināms, integrālo shēmu paralēlais savienojums neizraisa kopējā trokšņa līmeņa un Kg pieaugumu, bet šāda moduļa ieejas pretestība samazinās un tā ieejas kapacitāte palielinās. Pirmais nav kritisks: BUF634T ieejas pretestība ir 8 MOhm, un attiecīgi kopējā vērtība nebūs zemāka par 195 kOhm, kas ir vairāk nekā pieņemami. Ar ieejas kapacitāti situācija nav tik rožaina: 8 pF uz buferi dod 328 pF no kopējās ieejas kapacitātes, kas jau ir jūtama vērtība un negatīvi ietekmēs swing op-amp darbību (1. att.). Lai globāli samazinātu pēdējā posma draivera izejas pretestību, tā priekšā tika ieviests vēl viens darbības pastiprinātājs, kas pārklāts ar savu OOS cilpu. Tādējādi ķēde izauga par trīskāršu kompozītmateriālu pastiprinātāju, bet kurā tika izpildīti visi mana “pētnieciskā darba” rezultātu punkti. Pēc daudziem eksperimentiem tika noteikts saliktā pastiprinātāja sastāvs: AD843 ieņēma ieejas op-amp vietu, un jaudīgais ātrgaitas darbības pastiprinātājs AD811 ar strāvas atgriezenisko saiti tika aicināts kalpot kā izejas buferis. vadītāja posms. Lai garantētu nepieciešamo PA veiktspēju (virs 200 V/μs), AD811 pastiprinājums tika izvēlēts vienāds ar diviem, kas ideālā gadījumā dubultoja AD843 pieejamos 250 V/μs un ļāva mums cerēt, ka ar atbilstošu shēmu un Veiksmīga projektēšana būtu iespējams uzturēt nepieciešamo izejas pagrieziena ātruma sprieguma vērtību visai PA ķēdei. Raugoties nākotnē, es atzīmēju, ka cerības bija pamatotas - šī parametra faktiskā vērtība ar izejas buferiem izrādījās lielāka par 250 V/µs.

Pastiprinātāja vispārējā shēma iestatīšanas un precizēšanas laikā ir piedzīvojusi daudzas izmaiņas, tāpēc tūlīt prezentēšu galīgo versiju, kurā ir iekļauti visi labojumi un uzlabojumi (2. att.).

Struktūra ir vienkārša - ieejas selektors, skaļuma regulators, sprieguma pastiprinātājs, bufera pastiprinātājs ierakstīšanai magnetofonā, beigu stadija un aizsardzības relejs, kuru vada optoelektroniskā shēma skaļruņu pievienošanas aizkavēšanai un aizsardzībai. tos no līdzstrāvas sprieguma (3. att.). Kompaktumam buferi un pavadošie rezistori ir apvienoti 10 gabalos, bet detaļu numerācija tiek saglabāta pilnībā. Kā redzams attēlā. 2, UM aizsardzības releja (K6) kontaktu grupa nav iekļauta skaņas pārraides ķēdē un aizver izeju uz zemi pārejas procesu vai iespējamu avārijas situāciju laikā.

BUF634T šāda iekļaušana nav bīstama, jo īpaši tāpēc, ka visiem buferiem izejā ir 10 omu rezistors. Lai izvairītos no pastiprinātāja stabilitātes zuduma OOOS rezistora (R15) īssavienojuma dēļ ar zemi, vienlaikus ar releja K6 darbību, relejs K5 arī aizveras, veidojot pagaidu OOOS ķēdi vadītāja posmam caur rezistoru. R14. Ja rezistoru R14 un R15 vērtības ir vienādas, tad skaļruņos aizsardzības darbības laikā nav svešu klikšķu, pat ja tie ir jutīgāki par 100 dB.

Ir vērts atzīmēt, ka pirmo darbības gadu pastiprinātājs darbojās uzticami gan bez releja K5, gan bez pagaidu OOS ķēdes ar R14, taču mani vajāja pati iespēja, ka aizsardzības darbības laikā var rasties pašierme, tāpēc šie papildu elementi. tika ieviesti. Starp citu, pastiprinātājs darbojas lieliski, nepārklājot pēdējo posmu ar OOOS ķēdi. Varat noņemt rezistoru R15, releju K5 un izmantot rezistoru R14, lai aizvērtu atgriezenisko saiti ANO, ko es darīju eksperimenta ietvaros. Skaņa man patika mazāk - iespējams, šī ir iespēja, kurā mēs iegūstam vairāk priekšrocību nekā trūkumu, izmantojot īpaši ātru atgriezenisko saiti.

Diagramma arī parāda, ka viena no 4 ieejām (CD ieeja) pārslēdz PA līdzstrāvas pastiprinātāja (DCA) režīmā, un funkcija "Tape Monitor" tiek realizēta no LP ieejas (vinila disku atskaņotājs), bez papildu kontaktu grupām. ķēdes signāla pāreja. Esmu analogo ierakstu cienītājs, tāpēc es to izdarīju pats. Ja audio sistēmai nav analogo skaņas ierakstīšanas ierīču, operētājsistēmas pastiprinātāja IC1 bloku var novērst.

Diagrammā nav parādīti strāvas padeves bloķējošie kondensatori - ērtības labad tie tiks parādīti barošanas shēmā.

Šī pastiprinātāja ideoloģija būtiski atšķiras no klasiskā un ir balstīta uz strāvas atdalīšanas principu - katrs beigu posma elements darbojas ar vāju strāvu, ļoti ērtā režīmā, bet pietiekams skaits šo elementu, kas savienoti paralēli, var nodrošināt šo 20 vatu pastiprinātāju ar maksimālo slodzes strāvu vairāk nekā 10 A nepārtraukti un līdz 16 A impulsā. Tādējādi izejas posmi klausīšanās laikā tiek noslogoti vidēji ne vairāk kā par 5-7%. Vienīgā vieta pastiprinātājā, kur var plūst lielas strāvas, ir divas PA plates vara kopnes, kas ved uz skaļruņu spailēm, kur katra kanāla visu BUF634T izejas saplūst kopā.

Šīs pašas ideoloģijas ietvaros tika izstrādāts arī PA barošanas bloks (4. att.) - tajā arī visi spēka elementi darbojas ar salīdzinoši nelielām strāvām, taču arī to ir daudz, un rezultātā kop. barošanas avota jauda ir 4 reizes lielāka par pastiprinātāja maksimālo patēriņu. Strāvas padeve ir viena no svarīgākajām detaļām pastiprinātājā, kuru, no mana viedokļa, ir vērts apsvērt sīkāk. Pastiprinātājs ir veidots, izmantojot “duālo mono” tehnoloģiju, un tāpēc tajā ir divi neatkarīgi barošanas avoti signālu ķēdēm, pilnībā stabilizēti, ar jaudu 150 W katrs, atsevišķi stabilizatori sprieguma pastiprinātājam, kā arī barošanas avots servisa nodrošināšanai. funkcijas, darbina atsevišķs tīkla transformators 20 W. Visi elektroapgādes tīkla transformatori ir fāzēti viens ar otru - transformatoru izgatavošanas laikā tika marķēti primāro tinumu sākuma un beigu vadītāji.

Katra kanāla jaudas daļa ir sadalīta 4 bipolārās līnijās, kas ļāva samazināt katra stabilizatora slodzes strāvu tikai līdz 200 mA un palielināt sprieguma kritumu uz tiem līdz 10 V. Šajā režīmā pat vienkārša Integrētie stabilizatori, piemēram, LM7815 un LM7915, ir pierādījuši sevi kā izcilus audio ķēžu darbināšanu. Varēja izmantot “uzlabotākas” LT317 un LT337 mikroshēmas, taču bija pieejamas daudzas oriģinālās Texas Instruments LM7815C un LM7915C ar 1,5 A izvadi, kas noteica izvēli. Kopumā pastiprinātāja signālu ķēdēm jauda tiek nodrošināta, izmantojot divdesmit šādus integrētus stabilizatorus - 4 UN un 16 VK (4. att.). Katrs jaudas sekcijas stabilizatoru pāris baro 10 gab. BUF634T. Viens ANO stabilizatoru pāris ir noslogots ar viena kanāla AD843+AD811 kombināciju. RC ķēdei (piemēram, R51, C137) ANO stabilizatoru priekšā ir divējāds mērķis: tā aizsargā taisngriezi no ieslēgšanas strāvas, kad tiek ieslēgta PA strāva, un veido filtru ar izslēgšanas frekvenci zem stabilizatora malas. audio diapazons (apmēram 18 Hz), kas manāmi samazina rektificēto sprieguma pulsāciju amplitūdu un citu traucējumu līmeni, kas ir svarīgi ievades posmiem.

Vēl viena barošanas avota iezīme ir tā, ka lielākā daļa no visiem filtra kondensatoriem (160 000 µF no 220 000 µF) atrodas aiz stabilizatoriem, kas vajadzības gadījumā ļauj slodzei piegādāt lielu strāvu. Tomēr tas prasīja mīkstās palaišanas sistēmas “Soft Start” ieviešanu, lai aizsargātu stabilizatorus, kad pastiprinātājs ir ieslēgts, un sākotnējā akumulatora jaudas uzlāde. Kā redzams attēlā. 4, Soft Start tiek īstenots pavisam vienkārši, uz viena tranzistora (VT1), kas ar aizkavi (apmēram 9 s) savieno vājstrāvas releju K10, kurā, savukārt, ietilpst 4 lielas strāvas releji K11-K14, ar četrām grupām. kontaktu katrā, aizverot 16 strāvu ierobežojošus rezistorus ar nominālo vērtību 10 omi (piemēram, R20, R21). Tas ir, kad pastiprinātājs ir ieslēgts, katra stabilizatora maksimālā maksimālā strāva ir stingri ierobežota līdz 1,5 A, kas ir tā parastais darbības režīms. Es neizmantoju “Soft Start” 220 V primārajā ķēdē - strāvas ierobežošanas rezistora pārtraukuma vai kontakta zuduma gadījumā tā vadu lodēšanas vietās ir iespējamas nopietnas sekas visai PA.

Servisa funkcijām barošanas bloks ir atbildīgs par tīkla sprieguma pieslēgšanu galvenajiem transformatoriem (relejs K8), barošanu ar Soft Start sistēmas komponentiem un ieejas selektora releju, kura barošanas spriegums, starp citu, ir arī stabilizēts. . Ir ieviesta arī +5 V izeja, kas savienota ar savienotāju PA aizmugurējā panelī - tas jau ir sava veida standarts manos pastiprinātājos, lai vienlaikus ieslēgtu jebkuru ārējo bloku. Šis pastiprinātājs var labi darboties kā pastiprināšanas pārslēgšanas ierīce (priekšpastiprinātājs), piemēram, jaudīgākiem monoblokiem, kas ieslēgsies, kad tiem tiks pielikts +5 V vadības spriegums.

Vispirms tika uzbūvēts pastiprinātāja barošanas bloks, jo turpmākai izstrādes procesa virzībai bija nepieciešama pilnvērtīga barošanas avota klātbūtne, lai pirmo palaišanu, eksperimentus un konfigurēšanu varētu veikt režīmā, kas ir tuvu reālajiem darbības apstākļiem. Pēc veiksmīgas visu barošanas ķēžu palaišanas uz PA plates tika samontēts ieejas selektors, ieslēgšanas aizkaves un skaļruņu aizsardzības bloks, kā arī kompozītmateriālu pastiprinātājs ar vienu BUF634T (BUF41) pie izejas. Kā minēts iepriekš, šim 41. buferim ir zema miera strāva, un tas nav jāuzstāda uz radiatora, taču austiņas tagad bija viegli savienotas ar pastiprinātāja izeju, kas ļāva veikt dzirdes vadību kopā ar mērījumiem. Pabeidzot ķēdes atkļūdošanu ar vienu izejas buferi katrā kanālā, atlika tikai pielodēt atlikušos 80 gabalus. un paskaties, kas no tā sanāks. Man nebija nekādu garantiju par pozitīvu rezultātu un arī nevarēja būt - nebija informācijas par citu attīstītāju veiksmīgi īstenotiem līdzīgiem projektiem. Cik es zinu, ne Krievijā, ne ārzemēs pat tagad nav dizainparaugu, kas balstīti uz paralēliem op-amps ar līdzīgu veiktspēju.

Rezultāts joprojām bija pozitīvs. Tā kā pastiprinātājs tika montēts uz stingras šasijas, kas izgatavota no alumīnija stieņiem, kur tika fiksēti visi komutācijas savienotāji (foto 1), to bija iespējams savienot ar audio sistēmu bez korpusa. Pirmās klausīšanās ir sākušās, bet par to nedaudz vēlāk - vispirms es sniegšu dažus parametrus:

Izejas jauda: 20 W/4 omi, 10 W/8 omi (A klase)

Joslas platums: 0 Hz – 5 MHz (CD ieeja)

1,25 Hz–5 MHz (AUX, lentes, LP ieejas)

Izejas sprieguma maiņas ātrums: vairāk nekā 250 V/µs

Pastiprinājums: 26 dB

Izejas pretestība: 0,004 omi

Ieejas pretestība: 47 kOhm

Ieejas jutība: 500 mV

Signāla un trokšņa attiecība: 113,4 dB

Enerģijas patēriņš: 75 W

Barošanas jauda: 320 W

Kopējie izmēri, mm: 450x132x390 (izņemot kāju augstumu)

Svars: 18 kg

Pēc parametriem, pat nepaskatoties uz ķēdi, ir acīmredzams, ka pastiprinātājam nav ieejas un izejas filtru, kā arī ārējās frekvences korekcijas shēmas. Bet ir vērts atzīmēt, ka tas ir stabils un lieliski darbojas pat ar neekranētiem starpsavienojuma kabeļiem. 2 kHz 5V/div kvadrātveida viļņa oscilogramma pie 8 omu slodzes pie gandrīz maksimālā izejas sprieguma līmeņa šajā ziņā ir diezgan informatīva (2. foto).

Manuprāt, tas ir saistīts ar pareizu “zemējuma” vadītāju elektroinstalāciju, kā arī to lielo šķērsgriezuma laukumu: no 4 kv.mm. līdz 10 kv.mm. (ieskaitot celiņus uz iespiedshēmas plates).

Ir oscilogrammas, kas uzņemtas frekvencēs 10 kHz, 20 kHz un 100 kHz, bet testi augstās frekvencēs tika veikti ar zemu signāla līmeni, tāpēc ieejā ir augstas pretestības skaļuma regulators, kā arī R-C Zobel. ķēde pie PA izejas, kas tobrīd vēl bija, jau ietekmēja (kvadrātvilnis 100 kHz 50 mV/div - 3. foto).

Jau pirmajā klausīšanās reizē mājas audiosistēmā kļuva skaidrs, ka ierīce skan un ir laiks pasūtīt maciņu, lai ar to varētu doties turnejā :) Ir pagājuši vairāk nekā 5 gadi kopš darba pabeigšanas projekts un pirmā klausīšanās. Šajā laikā tika veikti desmitiem (vairāk nekā 70, pēc aptuvenām aplēsēm) salīdzinošu pastiprinātāja klausīšanās testu ar ekskluzīvām lampu un tranzistoru PA no labi zināmiem ražotājiem, kā arī ar augsta līmeņa patentētiem dizainiem. Pamatojoties uz saņemtajiem ekspertu vērtējumiem, varam teikt, ka pastiprinātājs skaņas dabiskumā neatpaliek no vairuma klausīto push-pull un viena gala lampu un tranzistoru pastiprinātāju, kas būvēti, neizmantojot negatīvas atsauksmes, taču nereti tos ievērojami pārspēj mūzikā. izšķirtspēju. Daudzi cauruļu skaņas cienītāji un viena cikla PA piekritēji bez OOS ir pamanījuši, ka šajā dizainā negatīvās atgriezeniskās saites darbs praktiski nav “dzirdams” un push-pull izejas posmu klātbūtne ķēdē “nekādas norādes nedod”. .

Pastiprinātājs tika pieslēgts dažādām akustikas ierīcēm - tajā bija skaļruņi no pazīstamiem Krievijas ražotājiem: Aleksandrs Kļačins (modeļi: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), signāla skaļruņi no Aleksandra Kņazeva, grāmatplauktu skaļruņi profesionāli skaļruņi no Tulip Acoustics, Skaļruņi no ārzemju zīmolu vidējām un augstām cenu kategorijām: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse un daudzi citi, ar dažādu jutību un ieejas pretestību, daudzjoslu ar sarežģītiem un vienkāršiem crossover filtriem, platjosla bez crossover filtriem, skaļruņi ar dažādu akustisko dizainu. Īpašas izvēles netika noteiktas, taču PA vislabāk atklāj uz grīdas stāvoša akustika ar pilnu zemo frekvenču diapazonu un, vēlams, lielāku jutību, jo izejas jauda ir zema.

Sākotnējā posmā klausīšanās netika organizētas “sportiskas” intereses nolūkos – to galvenais uzdevums bija identificēt skaņas artefaktus, kurus varētu mēģināt labot. Ļoti informatīvas un noderīgas klausīšanās sesijas no šī viedokļa bija Aleksandra Kļačina audio sistēmā, kur bija unikāla iespēja novērtēt pastiprinātāja skaņu uzreiz 4 dažādos skaļruņu modeļos, un man patika viens no šiem skaļruņiem (Y -1) tik daudz, ka tie drīz kļuva par manu mājas audio sistēmu sastāvdaļām (4. fotoattēls). Protams, bija ļoti patīkami saņemt augstu sava produkta novērtējumu un dažus komentārus no audio eksperta ar lielu pieredzi.

Slavenā krievu hi-End meistara Jurija Anatoļjeviča Makarova audio sistēma (foto 5, PA klausīšanās laikā), kas iebūvēta īpaši aprīkotā klausīšanās telpā un visos aspektos bija atsauce, veica būtiskas korekcijas šī pastiprinātāja konstrukcijā: Zobel ķēde tika noņemta no PA izejas, un galvenā ieeja tika veikta, apejot izolācijas kondensatoru. Šajā audio sistēmā jūs varat dzirdēt visu un pat vairāk, tāpēc ir grūti pārvērtēt tās ieguldījumu un Jurija Anatoļjeviča padomu pastiprinātāja skaņas precizēšanas procesā. Viņa audio sistēmas sastāvs: avots - transports un DAC ar atsevišķu Mark Levinson 30.6 barošanas bloku, Montana WAS skaļruņi no PBN Audio, bezkompromisa viena gala lampas pastiprinātājs "Emperor" un visi pretfāzes kabeļi, ko izstrādājis Yu.A. Makarova. Montana WAS skaļruņa zemākā ierobežojošā frekvence 16 Hz (-3 dB) ļāva novērtēt savienojuma kondensatora “ieguldījumu”, turklāt diezgan kvalitatīvu (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), uz mūzikas signāla zemo frekvenču diapazona kropļojumiem un audio sistēmas augstāko muzikālo izšķirtspēju - dzirdēt negatīvās ietekmes izejas filtru R-C Zobel shēmas veidā, kas neietekmēja skaņas stabilitāti. pastiprinātājs un drīz tika noņemts no dēļa. Ārējo zemo omu skaļuma regulatoru pievienošana no 100 omiem līdz 600 omiem (standarta RG tika iestatīts uz maksimālo pozīciju) lika man saprast, ka pat augstas kvalitātes diskrēto DACT 50 kOhm regulatoru, ko izmantoju manā pastiprinātājā, būtu jauki aizstāt ar to. mazāka vērtība (no man pieslēgtajiem ārējiem) 600 omu RG šķita vislabākais), taču tam būtu bijis jāpārtaisa diezgan daudz un tika nolemts šo un citus uzkrātos uzlabojumus ieviest a. jauns projekts.

Droši vien ir vērts pieminēt pastiprinātāja dalību izstādē 2011. gadā (6. foto), kā vienīgo nekomerciālo projektu, par kuru materiāls tika publicēts žurnālā Stereo&Video 2012. gada janvārī, kur pastiprinātājs tika nosaukts par “gada atklājumu”. Demonstrācija tika veikta ar Tulip Acoustics skaļruņiem, kuru jutība ir 93 dB ar pretestību 8 omi un, dīvainā kārtā, ar pieejamajiem 10 W/8 omi pietika lielā zālē ar augstu fona trokšņu līmeni. 10 W no A klases pastiprinātāja, kurā katrs izejas jaudas vats ir pietiekami nodrošināts ar barošanas avota enerģijas kapacitāti, pēc maniem novērojumiem tiek uztverts subjektīvi skaļāk nekā pastiprinātāja skaņa ar lielāku izejas jaudu, bet ar pēdējiem posmiem, kas atrodas uz tukša lodēšanas.

Pēc Izstādes biežāk saņēmu pieprasījumus pa e-pastu un personīgās ziņas no forumiem no tiem, kuri vēlējās projektu atkārtot, taču radās zināmas grūtības - informatīvais atbalsts tika sniegts visiem, bet manas tāfeles bija zīmētas uz milimetra papīra, uz abiem malas un nebija piemērotas skenēšanai failā, jo papīrs bija caurspīdīgs, un rezultātā zīmējums bija gandrīz nelasāms. Bez gatavās iespiedshēmas plates dizaina atkārtošana kļuva ļoti sarežģīta, un entuziasms izzuda. Tagad portāla forumā Vegalab. ru, Pieejama tāfeles elektroniskā versija, kuras autors ir krievu valodas forumos pazīstamais PCB izkārtojuma speciālists Vladimirs Ļepehins no Rjazaņas. Tāfele ir brīvi pieejama, saite uz to ir tēmas pirmajā ierakstā par šo pastiprinātāju. Tēmu ir ļoti viegli atrast: vienkārši ierakstiet frāzi “Prophetmaster amplifier” Yandex vai citas meklēšanas programmas meklēšanas joslā. Tieši uz šīs tāfeles atradās viens no foruma dalībniekiem Vegalab- Sergejam no Gomeļas (Serg138) izdevās atkārtot šo projektu un iegūt ļoti labu rezultātu. Informāciju par šo PA ieviešanu un tā dizaina fotogrāfijas var atrast arī attiecīgajā tēmā, sekojot saitēm pirmajā ierakstā.

Daži padomi:

Izvēloties elektrolītiskos kondensatorus, vadījos pēc saviem ESR un noplūdes strāvas mērījumiem, tāpēc izmantoju oriģinālo Jamicon. Es speciāli ievietoju vārdu “oriģināls”, jo tie ļoti bieži tiek viltoti un daudzi droši vien jau ir saskārušies ar zemas kvalitātes precēm ar šī ražotāja zīmolu. Bet patiesībā šie ir daži no labākajiem kondensatoriem audio ķēžu barošanai.

Skaļuma regulators ir iestatīts uz DACT 50 kOhm. Tagad es izvēlētos to zemāko vērtējumu - 10 kOhm vai izmantotu Nikitin releja regulatoru ar nemainīgu ieejas un izejas pretestību 600 omi. RG tipa ALPS RK-27 būs daudz sliktāks un nav ieteicams lietot.

Kopumā elektrolītu šuntos ir uzstādīti vairāk nekā 90 μF plēves kondensatori. Maniem dēļiem ir “vintage” Evox no 70.gadiem, ko nejauši dabūju, bet polipropilēna Rifa PEH426, Wima MKP4, WimaMKP10 nebūs sliktāki.

Es iesaku Finder relejiem barošanas sadaļā, maiņstrāvas aizsardzībai un mīkstajai palaišanai, un ieejas selektoram ir jāizmanto tikai tie releji, kuru parametros ir minimālā ieslēgtā strāva. Šādu releju modeļu ir maz, taču tie pastāv.

Sadzīves ātrgaitas taisngriežu diodes KD213 (10 A) vai KD2989 (20 A) pēdējā posma barošanā būs labākas nekā lielākā daļa importēto.

Vēlos atzīmēt, ka pastiprinātāja shēmas dizains ir diezgan vienkāršs, taču, lai strādātu ar šādām ātrgaitas un platjoslas mikroshēmām, ir nepieciešamas atbilstošas ​​prasmes un mērinstrumenti - funkciju ģenerators, osciloskops ar joslas platumu vismaz 30 MHz. (vēlams 50 MHz).

Nobeigumā vēlos teikt, ka secinājumi, ko izdarīju, balstoties uz eksperimentu rezultātiem, kā arī strādājot pie šī projekta un tā turpmākās pilnveidošanas, nepretendē uz absolūtu patiesību. Ir diezgan daudz veidu, kā sasniegt mērķi, kas šajā gadījumā ir augstas kvalitātes skaņa, un katrs no tiem ietver pasākumu kopumu, kas atsevišķi var nedot pozitīvu rezultātu. Tāpēc šajā jomā nav vienkāršu recepšu.

Pastiprinātāja fotoattēli Dānijas uzņēmuma DACT vietnē:

Ar cieņu, Oļegs Šamankovs ( Pravietis)

Bufera pastiprinātāji

Šajā sadaļā aplūkosim tikai sprieguma sekotājus (skat. 2. att.), strāvas sekotāji tiek veidoti, izmantojot atbilstošu atgriezeniskās saites ķēžu izvēli. Retranslatoriem (buferiem) ir vienotības palielinājums un ārkārtīgi liela ieejas un zema izejas pretestība. Pamata darbības pastiprinātāja shēmā ieejas pretestību nosaka ieejas komponenti un paša operētājsistēmas pastiprinātāja īpašības. Bufera ķēdē ieejas pretestību nosaka tikai operētājsistēmas pastiprinātāja īpašības. Tādējādi šādas ķēdes ieejas pretestība ir atkarīga tikai no darbības īpašībām

pastiprinātājs. Pamata shēmā ieejas komponenti ielādē ieejas signālu, kas nav vēlams, ja signāla avotam ir augsta izejas pretestība. Ieejas pretestības palielināšanas problēma tiek atrisināta, izmantojot bufera vai instrumentu pastiprinātājus. Jāņem vērā, ka op-amp izejas pretestība ir sarežģīta funkcija, jo to ietekmē atgriezeniskās saites ķēdes. Noteicošā ietekme uz izejas pretestību ir izejas posma pretestība. Parasti izejas stadija ir emitera sekotājs, kam ir zema izejas pretestība, kas definēta kā r ib + R B /P un kuras tipiskā vērtība ir 25 J. Emitētāja sekotāja izejas pretestība palielinās, palielinoties frekvencei, veidojot kustīgus stabus (poli ir asi punkti

1. tabula. Dažādu ķēžu uzbūve, mainot pamata shēmas komponentu izmērus attēlā. 1

frekvences reakcijas izmaiņas) un izraisot kļūdas augstās frekvencēs. Vēl sliktāka situācija ir operacionālajos pastiprinātājos, kuru signāla diapazons ir vienāds ar barošanas sprieguma diapazonu (tā sauktie rail-to-rail pastiprinātāji), jo izejas posms tajos ir veidots pēc ķēdes ar kopēju kolektoru; kopējā pretestība šajā gadījumā ir atkarīga no slodzes un var sasniegt ievērojamas vērtības, līdz pat vairākiem kiloomiem. Šajā gadījumā var palīdzēt pareiza cilpas pastiprinājuma izvēle, kas ietekmē izejas posma pretestību un var to ievērojami samazināt. Rezultātā pie līdzstrāvas un zemfrekvences reģionā var sasniegt ļoti zemas darbības pastiprinātāja izejas pretestības vērtības līdz pat omu daļām. Izejas pretestība palielinās līdz ar frekvenci, jo operētājsistēmas pastiprinātāja pastiprinājums samazinās, palielinoties frekvencei. Augsta izejas pretestība rada divas problēmas - slodzes strāvu ietekmi uz signālu un stabilitātes problēmas, kas rodas no poliem, ko rada izejas kondensatori. Labākais risinājums, strādājot ar lielām slodzes strāvām, ir izmantot speciāli šim nolūkam paredzētus op-amps. Pirms dažiem gadiem tika izmantotas speciālas bufera pakāpes, lai darbotos ar terminētu kabeli (kas prasa vairākus simtus miliampēru izejas strāvu), taču šobrīd ir speciāli izstrādāti operacionālie pastiprinātāji, kas var viegli darbināt šādu slodzi. Priekšrocība

Priekšrocība salīdzinājumā ar tipisku op-amp ķēdi ir tāda, ka buferim vienmēr ir zemāka pretestība, jo tā cilpas pastiprinājums ir maksimizēts, un arī izejas pakāpe ir paredzēta, lai samazinātu pretestību. Saistībā ar kapacitatīvām slodzēm dažādi darbības pastiprinātāji uzvedas atšķirīgi - daži kļūst nestabili, savukārt citiem šādu problēmu nav. Operacionālajiem pastiprinātājiem, kas spēj vadīt slodzes ar lielu kapacitāti, ir ļoti zema izejas pakāpes pretestība, taču tie zaudē ātrumu, jo nepieciešami lielāki izejas tranzistori. Apkopojot iepriekš minēto, atkarībā no izejas pretestības prasībām projektētājam ir jāizvēlas darbības pastiprinātājs, buferis vai jaudas pastiprinātājs.

Sprieguma sekotājs ir vienkāršākais iespējamais negatīvās atgriezeniskās saites pastiprinātājs (NFA). Izejas spriegums ir tieši vienāds ar ieejas spriegumu. Ja tie neatšķiras, tad var jautāt – kāpēc tas ir vajadzīgs, ja tas neko nemaina?

Lieta ir tāda, ka mēs runājam par spriegumu, nevis strāvu. Tātad sprieguma sekotājs gandrīz nepatērē strāvu no signāla avota un ļauj iegūt diezgan lielu strāvu no tā izejas.

Mums bieži nākas saskarties ar aktīvajiem radio komponentiem, kuriem ir ļoti zema izejas strāva. Šādas sastāvdaļas piemērs ir vai. Pieslēdzot tiem zemas pretestības elementus, samazināsies šo avotu radītā izejas signāla spriegums.

Šādā situācijā ir lietderīgi izmantot sprieguma sekotāju. Tam ir augsta ieejas pretestība, tāpēc tas nesamazina un neizkropļo ievades signālu, kā arī tam ir zema izejas pretestība, kas ļauj pievienot jaudas izsalkušus komponentus, piemēram, LED.

Lai saprastu, kā darbojas sprieguma sekotājs, mums jāzina trīs elementāri noteikumi, kas regulē op-amp darbību:

Noteikums Nr.1 ​​- operacionālais pastiprinātājs ietekmē savu izvadi uz ieeju caur OOS (negatīva atgriezeniskā saite), kā rezultātā tiek izlīdzināts spriegums abās ieejās, gan invertējošās (-), gan neinvertējošās (+).

Noteikums Nr.2 - pastiprinātāja ieejas nepatērē strāvu

Noteikums Nr.3 - spriegumiem pie ieejām un izejām jābūt diapazonā starp operētājsistēmas pastiprinātāja pozitīvo un negatīvo barošanas spriegumu.

Pieņemsim, ka ieejas spriegums ir kļuvis par 3V, un mums šobrīd izejā ir 1V. Kas notiks? Pastiprinātājs nosaka, ka starp invertējošo ieeju (-) un neinvertējo ieeju (+) ir 2V atšķirība.

Tāpēc saskaņā ar noteikumu Nr. 1 izejas spriegums palielinās, līdz spriegumi ieejās ir vienādi. Situāciju vēl vairāk vienkāršo fakts, ka izeja ir tieši pievienota invertējošajai ieejai (-), un tas neizbēgami noved pie tā, ka spriegums uz šiem diviem spailēm kļūst vienāds.

Bieži vien sprieguma sekotāju ķēdē atgriezeniskās saites ķēdē var atrast papildu rezistoru. Tas ir vajadzīgs tur, kur nepieciešama paaugstināta precizitāte. Noteikumi #1 un #2 attiecas uz ideālu op-amp, kas patiesībā neeksistē.

Spriegumi ieejās var nebūt pilnīgi vienādi, caur tiem plūst neliela strāva, tāpēc izejas spriegums var atšķirties no ieejas sprieguma par vairākiem milivoltiem. Rezistors R ir paredzēts, lai samazinātu šo trūkumu ietekmi. Tam jābūt ar pretestību, kas vienāda ar signāla avota pretestību.

Viņi bieži man sāka uzdot jautājumus par analogo elektroniku. Vai sesija studentus uztvēra kā pašsaprotamu? ;) Labi, ir pēdējais laiks nelielai izglītojošai darbībai. Jo īpaši par darbības pastiprinātāju darbību. Kas tas ir, ar ko to ēd un kā to aprēķināt.

Kas tas ir
Operacionālais pastiprinātājs ir pastiprinātājs ar divām ieejām, neve... hmm... lielu signāla pastiprinājumu un vienu izeju. Tie. mums ir U out = K*U in un K ideālā gadījumā ir vienāds ar bezgalību. Praksē, protams, skaitļi ir pieticīgāki. Teiksim, 1 000 000. Bet pat šādi skaitļi satriec prātu, mēģinot tos pielietot tieši. Tāpēc, tāpat kā bērnudārzā, viena eglīte, divas, trīs, daudzas eglītes - mums šeit ir daudz pastiprinājuma;) Un viss.

Un ir divas ieejas. Un viens no tiem ir tiešs, bet otrs ir apgriezts.

Turklāt ieejām ir augsta pretestība. Tie. to ieejas pretestība ir bezgalība ideālā gadījumā un ĻOTI augsta reālajā gadījumā. Skaits tur sasniedz simtiem megaohu vai pat gigaohu. Tie. tas mēra spriegumu pie ieejas, bet tam ir minimāla ietekme uz to. Un mēs varam pieņemt, ka darbības pastiprinātājā neplūst strāva.

Izejas spriegumu šajā gadījumā aprēķina šādi:

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

Acīmredzot, ja spriegums tiešajā ieejā ir lielāks nekā apgrieztajā ieejā, tad izeja ir plus bezgalība. Citādi būs mīnus bezgalība.

Protams, reālā shēmā nebūs bezgalības plusu un mīnusu, un tie tiks aizstāti ar augstāko un zemāko iespējamo pastiprinātāja barošanas spriegumu. Un mēs iegūsim:

Salīdzinātājs
Ierīce, kas ļauj salīdzināt divus analogos signālus un pieņemt spriedumu – kurš signāls ir lielāks. Jau interesanti. Tam varat nākt klajā ar daudzām lietojumprogrammām. Starp citu, tas pats salīdzinājums ir iebūvēts lielākajā daļā mikrokontrolleru, un es parādīju, kā to izmantot, izmantojot AVR piemēru rakstos par izveidi. Salīdzinātājs ir lieliski piemērots arī .

Bet lieta neaprobežojas tikai ar vienu salīdzinātāju, jo, ja jūs ieviešat atsauksmes, tad no op-amp var izdarīt daudz.

Atsauksmes
Ja mēs ņemam signālu no izejas un nosūtām to tieši uz ieeju, tad radīsies atgriezeniskā saite.

Pozitīvas atsauksmes
Paņemsim un virzīsim signālu tieši no izejas uz tiešo ieeju.

• Spriegums U1 ir lielāks par nulli - izeja ir -15 volti
• Spriegums U1 ir mazāks par nulli - izeja ir +15 volti

Kas notiek, ja spriegums ir nulle? Teorētiski izvadei jābūt nullei. Bet patiesībā spriegums NEKAD nebūs nulle. Galu galā, pat ja labā lādiņš pa vienam elektronam atsver kreisā lādiņu, tad ar to jau ir pietiekami, lai potenciālu virzītu uz izeju ar bezgalīgu pastiprinājumu. Un pie izejas sāksies visa elle - signāls lec šurpu turpu nejaušu traucējumu ātrumā, kas tiek izraisīti komparatora ieejās.

Lai atrisinātu šo problēmu, tiek ieviesta histerēze. Tie. sava veida plaisa starp pārslēgšanos no viena stāvokļa uz otru. Lai to izdarītu, tiek ieviestas pozitīvas atsauksmes, piemēram:

Mēs pieņemam, ka šajā brīdī apgrieztajā ieejā ir +10 volti. Operētājsistēmas pastiprinātāja izeja ir mīnus 15 volti. Tiešā ieejā vairs nav nulle, bet gan neliela daļa no dalītāja izejas sprieguma. Aptuveni -1,4 volti Tagad, līdz spriegums apgrieztajā ieejā nokrītas zem -1,4 voltiem, operētājsistēmas pastiprinātāja izeja nemainīs savu spriegumu. Un tiklīdz spriegums nokrītas zem -1,4, operētājsistēmas pastiprinātāja izeja strauji uzlēks līdz +15 un tiešajā ieejā jau būs nobīde +1,4 volti.

Un, lai mainītu spriegumu pie salīdzinājuma izejas, U1 signālam būs jāpalielina pat par 2,8 voltiem, lai sasniegtu augšējo līmeni +1,4.

Tur, kur nav jutīguma, parādās sava veida sprauga, starp 1,4 un -1,4 voltiem. Atstarpes platumu kontrolē R1 un R2 rezistoru attiecības. Sliekšņa spriegums tiek aprēķināts kā Uout/(R1+R2) * R1 Pieņemsim, ka no 1 līdz 100 būs +/-0,14 volti.

Bet tomēr op-amps biežāk tiek izmantoti negatīvās atgriezeniskās saites režīmā.

Negatīvās atsauksmes
Labi, formulēsim citā veidā:

Negatīvas atsauksmes gadījumā op-amp ir interesants īpašums. Tas vienmēr mēģinās noregulēt izejas spriegumu tā, lai spriegumi pie ieejām būtu vienādi, kā rezultātā starpība ir nulle.
Kamēr es to neizlasīju lieliskajā biedru Horovica un Hila grāmatā, es nevarēju iesaistīties OU darbā. Bet tas izrādījās vienkārši.

Atkārtotājs
Un mēs saņēmām atkārtotāju. Tie. pie ieejas U 1, pie apgrieztās ieejas U izeja = U 1. Nu, izrādās, ka U ārā = U 1.

Jautājums ir, kāpēc mums ir vajadzīga tāda laime? Varēja tieši pieslēgt vadu un nebija vajadzīgs op-amp!

Tas ir iespējams, bet ne vienmēr. Iedomāsimies šo situāciju: ir sensors, kas izgatavots rezistīvā dalītāja formā:

Zemāka pretestība maina tās vērtību, mainās izejas spriegumu sadalījums no dalītāja. Un mums no tā jānolasa rādījumi ar voltmetru. Bet voltmetram ir sava iekšējā pretestība, lai arī liela, taču tas mainīs sensora rādījumus. Turklāt, ja mēs nevēlamies voltmetru, bet vēlamies, lai spuldze mainītu spilgtumu? Šeit vairs nav iespējams pievienot spuldzi! Tāpēc mēs buferējam izvadi ar darbības pastiprinātāju. Tā ieejas pretestība ir milzīga un ietekme būs minimāla, un izeja var nodrošināt diezgan jūtamu strāvu (desmitiem miliampēru vai pat simtiem), kas ir pilnīgi pietiekami, lai darbinātu spuldzi.
Kopumā jūs varat atrast lietojumprogrammas atkārtotājam. Īpaši precīzās analogajās shēmās. Vai arī ja viena posma shēma var ietekmēt otra darbību, lai tās atdalītu.

Pastiprinātājs
Tagad izdarīsim viltību ar ausīm — ņemiet vērā mūsu atsauksmes un savienojiet to ar zemi, izmantojot sprieguma dalītāju:

Tagad puse no izejas sprieguma tiek piegādāta apgrieztajai ieejai. Bet pastiprinātājam joprojām ir jāizlīdzina spriegumi tā ieejās. Kas viņam būs jādara? Tieši tā - paaugstiniet spriegumu pie izejas divreiz augstāk nekā iepriekš, lai kompensētu iegūto dalītāju.

Tagad uz taisnes būs U 1. Apgrieztā U ārā /2 = U 1 vai U ārā = 2 * U 1.

Ja liksim dalītāju ar citu attiecību, situācija mainīsies tāpat. Lai jums nebūtu prātā jāgriež sprieguma dalītāja formula, es to iedošu uzreiz:

U ārā = U 1 * (1+R 1 / R 2)

Ir mnemoniska atcerēties to, kas ir sadalīts ļoti vienkārši:

Izrādās, ka ieejas signāls iet caur rezistoru ķēdi R 2, R 1 in U out. Šajā gadījumā pastiprinātāja tiešā ieeja ir iestatīta uz nulli. Atcerēsimies operētājsistēmas pastiprinātāja ieradumus – tas ar āķi vai ķeksi mēģinās nodrošināt, ka tā apgrieztajā ieejā tiek ģenerēts spriegums, kas vienāds ar tiešo ieeju. Tie. nulle. Vienīgais veids, kā to izdarīt, ir pazemināt izejas spriegumu zem nulles, lai 1. punktā parādītos nulle.

Tātad. Iedomāsimies, ka U out =0. Tas joprojām ir nulle. Un, piemēram, ieejas spriegums ir 10 volti attiecībā pret U izeju. R 1 un R 2 dalītājs to sadalīs uz pusēm. Tādējādi 1. punktā ir pieci volti.

Pieci volti nav nulle, un darbības pastiprinātājs samazina savu jaudu, līdz punkts 1 ir nulle. Lai to izdarītu, izvadei vajadzētu kļūt par (-10) voltiem. Šajā gadījumā attiecībā pret ieeju starpība būs 20 volti, un dalītājs 1. punktā mums nodrošinās tieši 0. Mums ir invertors.

Bet mēs varam izvēlēties arī citus rezistorus, lai mūsu dalītājs radītu dažādus koeficientus!
Kopumā šāda pastiprinātāja pastiprinājuma formula būs šāda:

U ārā = - U iekšā * R 1 / R 2

Nu, mnemoniska bilde, lai ātri iegaumētu xy no xy.

Pieņemsim, ka U 2 un U 1 katrs ir 10 volti. Tad 2. punktā būs 5 volti. Un izejai būs jākļūst tādai, lai 1. punktā būtu arī 5 volti. Tas ir, nulle. Tātad izrādās, ka 10 volti mīnus 10 volti ir vienādi ar nulli. tieši tā :)

Ja U 1 kļūst par 20 voltiem, izejai būs jāsamazinās līdz -10 voltiem.
Aprēķiniet pats - atšķirība starp U 1 un U izeju būs 30 volti. Strāva caur rezistoru R4 būs (U 1 -U out)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015 A, un sprieguma kritums uz rezistoru R4 būs R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = 15 volti. Atņemiet 15 voltu kritumu no 20 ieejas krituma un iegūstiet 5 voltus.

Tādējādi mūsu op-amp atrisināja aritmētisko uzdevumu no 10 atņemts 20, kā rezultātā -10 volti.

Turklāt problēma satur koeficientus, ko nosaka rezistori. Vienkārši vienkāršības labad esmu izvēlējies vienādas vērtības rezistorus, un tāpēc visi koeficienti ir vienādi. Bet patiesībā, ja mēs ņemam patvaļīgus rezistorus, tad izejas atkarība no ieejas būs šāda:

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

Koeficientu aprēķināšanas formulas atcerēšanās mnemoniskā tehnika ir šāda:
Pareizi pēc shēmas. Daļas skaitītājs atrodas augšpusē, tāpēc mēs saskaitām augšējos rezistorus strāvas plūsmas ķēdē un reizinām ar apakšējo. Saucējs atrodas apakšā, tāpēc mēs saskaitām apakšējos rezistorus un reizinām ar augšējo.

Šeit viss ir vienkārši. Jo punkts 1 tiek pastāvīgi samazināts līdz 0, tad varam pieņemt, ka tajā ieplūstošās strāvas vienmēr ir vienādas ar U/R, un strāvas, kas ieiet mezglā ar numuru 1, tiek summētas. Ieejas rezistoru attiecība pret atgriezeniskās saites rezistoru nosaka ienākošās strāvas svaru.

Zaru var būt cik gribi, bet es uzzīmēju tikai divus.

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

Rezistori pie ieejas (R 1, R 2) nosaka strāvas daudzumu un līdz ar to arī ienākošā signāla kopējo svaru. Ja visus rezistorus padarīsiet vienādus, piemēram, manējos, tad svars būs vienāds, un katra vārda reizināšanas koeficients būs vienāds ar 1. Un U out = -1(U 1 +U 2)

Neinvertējošs papildinātājs
Šeit viss ir nedaudz sarežģītāk, bet tas ir līdzīgi.

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

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

Turklāt atgriezeniskās saites rezistoriem jābūt tādiem, lai tiktu ievērots vienādojums R 3 / R 4 = K 1 + K 2

Kopumā jūs varat veikt jebkuru matemātiku, izmantojot darbības pastiprinātājus, saskaitīt, reizināt, dalīt, aprēķināt atvasinājumus un integrāļus. Un gandrīz uzreiz. Analogie datori tiek izgatavoti, izmantojot op-amps. Es pat redzēju vienu tādu SUSU piektajā stāvā - pusistabas lielumā muļķi. Vairāki metāla skapji. Programma tiek drukāta, savienojot dažādus blokus ar vadiem :)

Bufera posmi tiek plaši izmantoti audio inženierijā, lai saskaņotu kaskāžu vai ierīču ieejas un izejas pretestības, kā arī palielinātu to kravnesību. Protams, šādai kaskādei ir jābūt augstām īpašībām trokšņa, kropļojumu un veiktspējas ziņā.

Protams ideāls bufera stadija- tas ir tā trūkums, bet, tā kā bez tā nevar iztikt, es vēlētos, lai tas būtu pēc iespējas caurspīdīgāks, tas ir, lai tas minimāli ietekmētu signālu un, ja iespējams, būtu vienkāršs. Parasti bufera posmi darbojas ar zemiem signāla līmeņiem un salīdzinoši zemu barošanas spriegumu, kas padara šīs problēmas risināšanu daudz vienkāršāku

Piedāvātajā bufera kaskādes versijā Negatīvās atsauksmes netiek izmantotas(kas "caurules faniem" un īstiem audiofiliem tik ļoti nepatīk), pateicoties kam tas patiešām ir praktiski neredzams. Lai samazinātu kropļojumus, tiek izmantota kļūdu labošanas metode, kas līdzīga Hoksfordas metodei. Rezultātā ar ļoti vienkāršu shēmas dizainu buferim ir ārkārtīgi zems kropļojumu līmenis, tikpat zems trokšņa līmenis un augsta veiktspēja. Ideāla vieta tam ir DAC vai priekšpastiprinātāja izeja.

Izmantojot līdzīgu principu, Malcolm Hawksford izveidoja izejas buferi strāvas-sprieguma pārveidotājā savam DAC un bija ļoti apmierināts ar to.

Atšķirībā no prototipa šī ķēde darbojas ar līdzstrāvu un maiņstrāvu, un tai nav nepieciešama pirmā posma nobīde (lai gan ķēdē ir norādīts slīpuma elements, ja nepieciešama precīza siltuma kompensācija).

PRINCIPA DIAGRAMMA.

Bufera shematiskā diagramma ir parādīta attēlā:

Noklikšķiniet, lai palielinātu

Īsumā metodes būtība ir šāda. Tranzistori T3 un T4 ir strāvas spogulis. To izejas strāvas nodrošina ieejas un izejas tranzistorus. Tādējādi strāvas maiņa caur vienu tranzistoru (Q1) izraisa līdzīgi strāvas izmaiņas caur otru (T2). Sakarā ar to, ka tranzistori ir savstarpēji papildinoši, notiek savstarpēja kompensācija par to raksturlielumu nelinearitāti.

SHĒMAS RAKSTUROJUMS.

• Kopējie harmoniskie kropļojumi: tipiskā vērtība ir mazāka par -0,001%, mērīts uz prototipa - 0.00025%!
• Lineārie kropļojumi: kropļojumi dubultojas frekvencēs virs 55 kHz un pēc tam dubultojas katru oktāvu.
• Trokšņa līmenis: Zem 138db pie 1kHz
• Frekvenču josla: vairāk nekā 50 MHz (atkarībā no izmantotajiem tranzistoriem).
• Signāla ierobežojums: +4,9V -6,3V
• Maksimālā izejas strāva: -10mA
• Ieejas pretestība: 10k - 100k (atkarībā no ieejas ķēdēm, skatīt zemāk).
• Izejas pretestība:<52R.
• Izejas nulles nobīde: mazāka par 5 mV.

Konstrukcija un detaļas.

Lai atvieglotu atkārtošanu, RadioGazeta galvenais redaktors ierīcei ir izstrādājis iespiedshēmas plati (45 mm X 45 mm):

Jūs varat lejupielādēt PCB zīmējumu izkārtojuma formātā.

Induktivitāte L1 ir ferīta lodītes.
Lai nodrošinātu augstu kaskādes termisko stabilitāti, tranzistori T1-T3 un T2-T4 ir jāpielīmē pa pāriem ar to aizmugurējām sienām. Lūk, kā tas izskatījās izkārtojumā:

BUFEERA IESTATĪJUMI.

Ja nevēlaties neko atlasīt un konfigurēt šajā shēmā, vienkārši uzstādiet visus fiksētos rezistorus ar vērtībām, kas norādītas ķēdē. Pat ar šo pieeju ķēde nodrošina ļoti augstus parametrus.

Ja tiecies pēc pilnības, tad esi pacietīgs!

Lai sasniegtu maksimālu kvalitāti, labāk ir ņemt tranzistorus no vienas partijas vai izvēlēties tos vismaz, izmantojot ķīniešu multimetru.

1. Vispirms ievietojiet multimetru diodes pārbaudes režīmā un izmēra tranzistoru T4 un T3 spriegumu Ube.
2. Izmantojot iegūtās vērtības, mēs aprēķinām rezistoru vērtības: R1=R2=(60mV+(UbeT4-UbeT3))/1mA
3. Mēs pielodējam tranzistorus un rezistorus ar iegūtajām vērtībām ķēdē.
4. Mēs īssavienojam ieeju zemē. Izmantojot rezistoru R5, vadības punktā “TP” iestatām pusi no pozitīvās polaritātes avota sprieguma (saskaņā ar shēmu +10V/2=+5V).
5. Ķēdes izejas spriegums parasti nepārsniedz 10mV. Ja tas jums ir nepieņemami augsts, varat iestatīt absolūto nulli, izmantojot R9 trimmeri.
6. Ja jums ir nepieciešamās ierīces, varat samazināt nelineāros kropļojumus, izmantojot trimmeri R1.

Tas pabeidz ķēdes konfigurāciju, un ir ieteicams nomainīt visus apgriešanas rezistorus ar nemainīgiem ar tuvāko vērtību.

IZSTRĀDĀJUMI UN UZLABOJUMI.

1. BC3x7 sērijas tranzistoriem ir zems trokšņa līmenis un zema iekšējā pretestība. Viņiem ir arī lielāks kristāls (salīdzinājumā ar BC550, BC560), kas palielina to termisko inerci un padara ķēdi termiski stabilāku. Bet tie ir zemfrekvences, un, lai uzlabotu ķēdes ātrumu, ja tie tiek izmantoti, strāvas T1 un T2 būs jāpalielina līdz 2 mA. Lai uzlabotu stabilitāti, var būt nepieciešams pielāgot ievades snaibera elementu vērtības. Bet tie, kas mēģināja izmantot BC3x7 tranzistorus, nevis BC5xx, bija ļoti apmierināti ar skaņas kvalitāti un vairs nevēlas atgriezties pie pēdējā.
2. Jūs varat vēl vairāk paplašināt bufera joslas platumu, palielinot strāvu caur tranzistoriem T1 un T2. Tas ir īpaši ieteicams, izmantojot BC3x7 tipa tranzistorus. Lai to izdarītu, jums jāsamazina rezistoru R1 un R2 vērtība un jāpalielina R5, lai saglabātu līdzsvaru starp Uke T2 un T4.
3. Bufera ieejas pretestību var palielināt, palielinot rezistora R8 vērtību līdz 100k. Tas var izraisīt lielāku līdzstrāvas nobīdes spriegumu izejā un palielināt jutību pret barošanas sprieguma nestabilitāti. Tomēr priekšposmi visbiežāk tiek darbināti no stabilizēta avota, un šī problēma tiem nav aktuāla.
4. Ķēdes izejas pretestību var samazināt, izmantojot rezistoru R10. Tomēr to nevajadzētu iestatīt uz mazāku par 4,7 omi, jo šajā gadījumā ķēde var būt satraukta. Diagrammā norādītā vērtība 47 omi ir optimāla saderībai ar signāla kabeļiem. Fakts ir tāds, ka starpsavienojuma kabeļi patiesībā ir pārvades līnijas ar pretestību un, nesaskaņojot ieejas un izejas pretestības, var rasties rezonanses parādības vai vismaz kabelis pārvēršas par antenu. Izejas pretestība 22-47 omi efektīvi slāpē rezonansi kabelī, tādējādi novēršot visas blakusparādības.

Raksts sagatavots, pamatojoties uz interneta materiāliem.