Alimentare pentru amplificatoare 2.

Impedanța de ieșire a puterii și distorsiunea sunt subiectul, deoarece acestea nu au fost menționate în prima scriere. - a scris: bkercso, acum 5 ani

De ce este importantă impedanța de ieșire a puterii?

Impedanța de ieșire a sursei de alimentare este coeficientul modificării tensiunii de alimentare și a modificării sarcinii de curent care o determină. Dacă de ex. sursa noastră de alimentare răspunde la o schimbare de sarcină de 100 mA cu o cădere de tensiune de 10 mV, atunci impedanța sa de ieșire este de 0,1 ohm. Din aceasta putem vedea deja importanța acestei caracteristici: caracterizează stabilitatea tensiunii noastre de alimentare în caz de schimbare a sarcinii.

Impedanța de ieșire a sursei de alimentare poate depinde de sarcina curentă într-un proiect dat, de sursa de alimentare - de ex. pe stabilizatorul IC - de la tensiunea de cădere, posibil de la temperatura și frecvența sarcinii; prin urmare, este adecvat să se ia în considerare aceste funcții atunci când se caracterizează o sursă de alimentare. Aș sublinia dependența de frecvență, deoarece acest lucru este important din mai multe puncte de vedere: pe de o parte, impedanța de ieșire a puterii dependentă de frecvență are un efect asupra preciziei de tonalitate a amplificatorului audio; în plus, creșterea impedanței de ieșire a frecvenței conferă sursei noastre de energie un caracter inductiv, care poate duce la excitație sau comportament tranzitoriu slab (oscilație) prin formarea unui rezonator cu tampon și condensatori de răcire conectați la puterea de ieșire.

Prin urmare, citiți întotdeauna foaia de date a CI-ului dat înainte de a utiliza CI-uri stabilizatoare: textul de sub tabele și grafice acoperă parametrii necesari ai condensatorilor de intrare și ieșire! Apoi, trebuie doar să parcurgem fișa tehnică a condensatorilor selectați și, dacă este necesar, să conectăm condensatorul în serie cu așa-numitul rezistența la amortizare - rolul și metoda sa de calcul vor fi discutate mai târziu.

Figura 1. Desen schematic al circuitului de alimentare a amplificatorului: unitatea de alimentare este conectată în serie cu difuzorul

Anunț

O schemă de circuit de înlocuire a unei surse de alimentare poate fi trasată cu o sursă de alimentare ideală și un rezistor conectat în serie (opțional dependent de frecvență) care reprezintă impedanța de ieșire a sursei de alimentare (Figura 1). Deoarece această impedanță este conectată în serie cu sarcina amplificatorului (difuzor), raportul dintre tensiunea acestuia și tensiunea peste difuzor este Z (putere)/Z (difuzor).

Deoarece această tensiune de eroare relativă nu provine din exterior, ci este declanșată de funcționarea amplificatorului, se numește fluctuația tensiunii de alimentare indusă de operație (CE) și exprimat în decibeli: MI = 20 * lg (Z (putere)/Z (difuzoare))! Dacă de ex. Acționăm 2 difuzoare de 8 ohmi de la o sursă de alimentare comună cu o impedanță de ieșire de 0,1 ohmi, apoi MI = 20 * lg (0,1/(8/2)) = –32 dB.

Pentru a estima distorsiunea cauzată de MI, trebuie să cunoaștem presiunea semnalului de alimentare al amplificatorului, care se numește în fișele de date respingerea sursei de alimentare (PSR sau PSRR). (Desigur, nu doar amplificatoarele operaționale au semnalele de putere, dar acum, din motive de simplitate și prevalență, le vom exemplifica.) Să analizăm graficul corespunzător al amplificatorului operațional OPA2134 din Figura 2 (fișa tehnică Figura 11 ).!

Figura 2. Presiunea semnalului de alimentare al amplificatorului operațional OPA2134 în funcție de frecvența pe jumătate de alimentare și în modul comun - curbele sunt tipice. Am lăsat și legenda engleză. (Unele fișe tehnice arată valori negative, deoarece PSR este calculat din raportul reciproc al raportului de mai sus.)

Se poate observa că PSR este maxim la frecvențe joase și apoi scade cu frecvența după un punct de rupere, de obicei în proporție inversă. Scăzând din câștigul în buclă deschisă al amplificatorului, câștigul stabilit de feedback este obținut prin așa-numitul întărirea buclei; aceasta este responsabilă pentru suprimarea distorsiunii și a zgomotului de putere: cu un câștig mai mare aplicat, OPA are o rezervă de câștig mai mică pentru a suprima zgomotul de putere.

Deoarece PSR este aproape întotdeauna măsurat la câștigul unității, pentru a calcula distorsiunea, normalizați mai întâi MI la semnalul de intrare și apoi luați în considerare valoarea PSR conform fișei tehnice! MI normalizat la semnalul de intrare: MIjel= Amplificare MI + (deși împărțim numitorul MI, adică înmulțim MI, ceea ce înseamnă adunare între mărimi logaritmice). Adică, dacă câștigul amplificatorului conform exemplului este de 10 ori (20 dB), atunci valoarea semnalului MI este deja –12 dB, adică.

Deoarece PSR este puternic dependent de frecvență, calculăm distorsiunea la trei frecvențe: 20 Hz, 1 kHz și 10 kHz! În general, amplificatoarele nu suprimă fluctuațiile tensiunilor de jumătate de alimentare pozitive și negative în mod egal, deci luați cea mai mică dintre cele două curbe PSR, deoarece va domina distorsiunea.!

Rămânând cu exemplul nostru, valorile de care avem nevoie, adică PSR minim la cele trei frecvențe de mai sus: 110 dB, 80 dB și respectiv 50 dB. (Curba modului comun nu poate fi luată în considerare acum, deoarece fluctuația tensiunii de alimentare în modul comun nu se datorează impedanței de ieșire finite a sursei de alimentare.) Biasul estimat indus de operație: MT = MIjel - PSR, adică –122 dB, –92 dB și –62 dB (0,00008%, 0,0025% și 0,08%) la cele trei frecvențe selectate, respectiv.

Sunt aceste valori bune? Deoarece amplitudinea auzului uman în intensitate este de aprox. 120 dB, frecvența basului este impresionantă. După cum vom vedea, impedanța de ieșire a unei surse de alimentare în intervalele mediu și înalt este menținută scăzută de condensatorii tampon, astfel încât realitatea este de a menține impedanța de ieșire a puterii scăzută la frecvențe joase și de a fi cât mai independent de frecvență posibil. Deci, trebuie să facem un efort pentru primul aspect? Pe baza experienței mele de audiție, da, merită să ne străduim să obținem cifre semnificativ mai bune decât cele de mai sus.!

Deși tocmai am analizat exemplul cu un difuzor (tipic pentru casetele de sunet cu impedanță de 8 ohmi), principiile nu se modifică deloc pentru amplificatoarele pentru căști. Vom vedea numere mai bune doar din cauza impedanțelor mai mari ale căștilor; chiar mai bine, deoarece vom analiza mai multe planuri tampon OPA +: această topologie are un mare avantaj și în acest sens - dacă implementarea este corectă.

În cele din urmă, trebuie menționat faptul că estimările de polarizare de mai sus sunt doar aproximări aproximative, deoarece nu știm încă multe despre structura polarizării din valorile PSR: componentele sale de frecvență și relațiile de fază, adică polarizarea, de ex. Convertiți în THD; cu toate acestea, aceste numere vă ajută să navigați între diferitele conexiuni atunci când selectați, proiectați, construiți sau reglați un amplificator.