Функция конкретного конденсатора в отрицательной обратной связи аудиоусилителя

Я собираюсь украсть схему, которую я разместил ранее по другому заданному вами вопросу, немного упростить ее и организовать для обсуждения. Вот:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Теперь сосредоточьтесь на секции дифференциального усилителя и предположим, что здесь нет входного сигнала.

$Q_1$и$Q_2$разделяют ток от источника тока 1 . Для этого им нужны рекомбинационные базовые токи. Эти базовые токи должны исходить от источника постоянного тока.$Q_1$имеет источник для этого:$R_\text{IN}=10\:\text{k}\Omega$. Но этот базовый ток вызовет небольшое падение напряжения на$R_\text{IN}$так что основа$Q_1$будет немного положительным относительно земли. Нам все равно, где именно. Это не важно. Мы просто знаем, что на положительной стороне земли будет несколько милливольт, чтобы это сработало.

Но$Q_2$тоже нужен рекомбинационный базовый ток и вроде для$Q_1$это также должно исходить от источника постоянного тока. В этом случае этот источник постоянного тока является самим выходом. И это проходит$R_{\text{F}_1}$Обратите внимание, что значение$R_{\text{F}_1}$это также$10\:\text{k}\Omega$. Это не несчастный случай. Идея состоит в том, что падение напряжения на$R_{\text{F}_1}$как через$R_\text{IN}$потому что базовые токи рекомбинации должны быть примерно одинаковыми для обоих$Q_1$и$Q_2$если они разделяют текущий источник примерно поровну.

Таким образом, остающаяся проблема заключается в том, что само выходное напряжение должно быть близко к напряжению земли, если базовое напряжение$Q_2$будет где-то рядом с базовым напряжением$Q_1$. (Это должно быть так, потому что их эмиттеры также подключены.)

Текущее зеркало, образованное$Q_3$и$Q_4$(теоретически, и я предложил использовать согласованные с VBE биполярные транзисторы на приведенной выше схеме, просто чтобы подчеркнуть это) требуют, чтобы их токи коллектора были очень близки к одному и тому же значению. Поскольку дифференциальный усилитель, образованный$Q_1$и$Q_2$предназначены для того, чтобы иметь разные токи коллектора, разница будет выходить из секции дифференциального усилителя и станет базовым током для VAS ($Q_6$.)

Итак, получается, что дифференциальная пара BJT,$Q_1$и$Q_2$, автоматически установит их текущий баланс таким образом, чтобы текущее вождение$Q_6$база - это как раз то, что нужно, чтобы выходной узел был близок к земле и, следовательно, чтобы базовое напряжение$Q_2$достаточно близко к базовому напряжению$Q_1$.

До сих пор отрицательная обратная связь (NFB) и усиление даже не учитывались. Все это по-прежнему верно, даже если$R_{\text{F}_2}$и$C_{\text{F}_2}$были полностью удалены из схемы. Система по-прежнему будет автоматически находить правильное выходное напряжение, чтобы все было сбалансировано на постоянном токе. Он предназначен для этого.

Вы можете думать, что это просто то, что$C_{\text{F}_2}$имеет бесконечный импеданс на постоянном токе, и поэтому сеть NFB (которая на переменном токе образует делитель) вообще не является делителем, а просто возвращает выходное напряжение прямо на другой вход дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным 1.

Но как бы вы об этом ни думали, усилитель действительно «находит точку покоя» (если вы спроектируете его так, чтобы у него было достаточно места для маневра, чтобы добраться туда, конечно).

Теперь вернемся к$R_{\text{F}_2}$и$C_{\text{F}_2}$. С самосмещением усилителя на постоянном токе, по замыслу, если повесить$R_{\text{F}_2}$и$C_{\text{F}_2}$вне$Q_2$базу и заземлить другой конец, все, что происходит, это то, что... снова на постоянном токе...$C_{\text{F}_2}$заряжается до необходимого напряжения покоя. В конце концов, тока нет.$R_{\text{F}_2}$и, следовательно, на нем нет падения напряжения и, следовательно, напряжение на$C_{\text{F}_2}$это просто разница между базовым напряжением$Q_2$и земля.

Но вот ГЛАВНОЕ. Добавление этой «ножки» приводит к тому, что в AC происходит что-то новое. (Для постоянного тока ничего нового.) Теперь он образует делитель напряжения. Это означает, что только часть изменений напряжения на выходе будет представлена ​​в базу$Q_2$. Сейчас,$Q_2$работает, чтобы поддерживать его базовое напряжение близко к базовому напряжению$Q_1$. Таким образом, он пытается следовать$Q_1$. Но если он видит только часть того, что происходит на выходе, то он подстраивается так, чтобы эта часть двигалась синхронно с тем, что происходит на выходе.$Q_1$. Но это означает, что выход должен перемещаться гораздо больше, потому что только малая часть того, что происходит на выходе, «видится» пользователем.$Q_2$.

Результатом всего этого является усиление . Таким образом, теперь вы можете установить усиление системы независимо от необходимого смещения постоянного тока. Это хорошая вещь.

Вот как это работает.

ПРИМЕЧАНИЕ

На всякий случай, если кто-то думает, что вышеизложенное является законченным проектом, который можно построить и который будет работать из коробки, без каких-либо корректировок или настроек, чтобы справиться с капризами BJT, пожалуйста, избавьтесь от этого понятия. Схема только близка к тому, что может доставить$5\:\text{W}$как вывод в$8\:\Omega$нагрузка на динамик. Но множитель VBE определенно нуждается в настройке, и вполне вероятно, что текущие источники также нуждаются в некоторой настройке. Специализированные пары биполярных транзисторов, используемые в полностью дифференциальном усилителе , могут работать почти сразу после установки. Но не исключено, что потребуются некоторые изменения. Сам умножитель VBE должен быть термически связан с$Q_{10}$и/или$Q_{11}$так что он тоже лучше отслеживает. И значение$R_3$следует настроить таким образом, чтобы он находился вблизи пика его параболических откликов. Практическая схема, вероятно, будет включать несколько потенциометров, ни один из которых не включен в схему. И есть другие детали конструкции, которые я не упомянул и о которых, вероятно, некоторые другие здесь, в EESE, знают больше, чем я.

Если вы не чувствуете себя способным понять и проработать свой путь, настроив и настроив этот дизайн для имеющихся у вас BJT, вам следует рассматривать это скорее как пример, чем реальный случай. И если у вас нет доступа к согласованным парам биполярных транзисторов для самого дифференциального усилителя, то в нескольких местах необходимы дегенеративные резисторы, чтобы помочь справиться с несоответствием VBE, а также по крайней мере один дополнительный резистор, необходимый для устранения бета-рассогласования. с$Q_3$и$Q_4$(этот резистор, вероятно, был бы полезен, если бы вместо BCM61 использовались BCV61.)

Помимо всего этого, конструкция этого усилителя... полузакрытая.

Коэффициент усиления усилителя зависит от Rf1 и Rf2.

Как известно, входное смещение постоянного тока усилителя, зависящее от дисбаланса во входной паре транзисторов, появляется на выходе, усиленным его коэффициентом усиления.

C2 - это конденсатор, поэтому он не пропускает постоянный ток. Это удаляет Rf1 из уравнения и возвращает усиление к 1 при постоянном токе.

Это простой прием, позволяющий убедиться, что выходное постоянное напряжение смещения не умножается на коэффициент усиления усилителя, вот и все.

С C2 усилитель имеет коэффициент усиления по постоянному току 1. Без него 23. Коэффициент усиления по переменному току равен 23.

Поскольку не предусмотрен метод обнуления входного напряжения смещения, которое усиливается за счет усиления по постоянному току, наличие усиления по постоянному току может вызвать проблемы.

Смещение нуля может быть обеспечено потенциометром между R2 и R3. Помните, однако, что входное напряжение смещения может меняться в зависимости от температуры, и это никак не исправить.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}