Amplification multicanal en UMZCH avec OOS extrêmement profond. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors

 Commentaires sur l'article

L'auteur propose une structure multicanal originale du transistor UMZCH. Cet amplificateur atteint une très faible distorsion grâce à la rétroaction multi-boucles. L'OOS à large bande (jusqu'à 100 MHz) est obtenu dans le canal principal à faible puissance avec un très faible retard. En fait, l'auteur a développé un amplificateur de précision à grande vitesse.

Et surtout, la raison de la rédaction de l'article était le débat en cours parmi les audiophiles sur les dangers de l'OOS et la restriction de son utilisation. Malheureusement, les impressions superficielles sont plus que suffisantes pour accuser l'OOS d'inexactitude. Bien sûr, la critique du NOS profond n'est généralement pas sérieuse ; la raison du résultat négatif doit être recherchée dans la conception du circuit des amplificateurs. Dans les appareils récepteurs-amplificateurs à des fins professionnelles et militaires à des fréquences allant jusqu'à 1 GHz [1], il est recommandé d'utiliser des cascades avec précisément NFB, car elles offrent la plage dynamique et la linéarité maximales. Des recommandations similaires sont mises en œuvre dans les équipements radioamateurs [2].

Le critère fondamental de la linéarité d'un amplificateur "idéal" est l'identité d'échelle des valeurs instantanées des signaux d'entrée et de sortie. C'est OOS qui stabilise le gain de l'amplificateur en termes de paramètres déterminés par la structure et le type de rétroaction. La qualité de la stabilisation est déterminée par la marge de gain à l'intérieur de la boucle CNF [3]. La marge de gain - supérieure à 120 dB dans une bande de 20 kHz - proportionnelle à la plage dynamique de l'appareil, vous permet de générer un signal de sortie avec une erreur inférieure à 0,0001%. Ainsi, l'utilisation d'une rétroaction extrêmement profonde doit être considérée comme obligatoire pour assurer une amplification de haute qualité des signaux à large bande et la linéarité des amplificateurs à transistors. Malheureusement, malgré les termes bien connus de ces concepts, ils sont souvent interprétés d'une manière assez étrange ou même ignorés, si bien que certains commentaires s'imposent.

Critères et principes de protection de l'environnement

De nombreux développeurs UMZCH font attention au fait que l'amplificateur doit avoir une linéarité élevée avant même la couverture OOS. Cependant, il est très important que l'UMZCH ait une linéarité élevée dans la gamme de fréquences, dont la période est proche du temps de passage du signal à travers les étages d'amplification couverts par l'OOS. La rétroaction ne fonctionnant plus à ces fréquences, des non-linéarités et du bruit provoquent l'apparition de composantes de combinaison dans le processus de modulation parasite dans les cascades UMZCH. Dans la gamme de fréquences où le NOS est toujours actif, des effets désagréables sont possibles lorsque l'efficacité de la rétroaction est fortement réduite dans certaines conditions [4]. Il s'avère que le signal à la sortie de l'amplificateur est très similaire à l'entrée, mais contient néanmoins un enchevêtrement complexe de composants parasites. À la suite d'une telle amplification, des distorsions multiplicatives de phase apparaissent, similaires au "jigger" dans les canaux de transmission numériques.

La base d'une linéarité élevée doit être considérée comme le fonctionnement des appareils électroniques en mode bas-signal [5], proche du mode statique, car les modifications de leurs paramètres électriques sous l'influence d'un signal ou d'un facteur déstabilisant sont à l'origine des distorsions. Un niveau de signal important entraîne des modifications des paramètres d'amplification et temps-fréquence des cascades.

Le temps de passage du signal dans les étages de l'amplificateur dépend de nombreux facteurs, ce qui conduit à l'apparition de phénomènes "jitter-like", indépendamment de la présence de contre-réaction. Dans le même temps, pour le FOS, il est fondamentalement important que le temps de retard du signal de retour soit extrêmement court, ce qui est en fait proche du temps de transit du signal à travers les cascades d'amplificateurs, car à ce moment le signal FOS est retardé par rapport à l'entrée signal. Plus le niveau de ce signal est élevé (c'est-à-dire plus le gain est élevé) et le temps de retard du signal, plus la modulation et la distorsion parasites sont importantes.

En conséquence, des exigences plus strictes sont imposées à la capacité de surcharge des cascades. La surcharge des cascades bloque les fonctions stabilisatrices de la protection de l'environnement. La probabilité de surcharge est en fait liée au temps de réponse * à travers la boucle de rétroaction (le temps entre l'arrivée d'un signal à l'entrée de l'amplificateur et sa réponse à travers le circuit de rétroaction). La plupart des lacunes de l'UMZCH avec OOS profond sont précisément liées au fait de forcer l'amplification à des fréquences dont la période est proche du temps de passage du signal à travers les étages d'amplification couverts par l'OOS. La dégradation de la qualité de l'amplificateur progresse avec une augmentation du temps de retard dans la boucle de contre-réaction, aggravée par une augmentation du nombre d'étages. En d'autres termes, le nombre d'étages d'amplification successifs à une grande profondeur de la contre-réaction totale est très limité.

Il convient de noter que l'utilisation d'étages à transistors avec un émetteur commun (y compris les étages différentiels et les générateurs de courant) a un effet très négatif sur les caractéristiques de modulation et de surcharge de l'amplificateur. Les cascades de ce type représentent en fait un mélangeur, où sa plage dynamique sert de critère de linéarité. Dans la gamme des modes autorisés pour les transistors, la limite supérieure de la gamme dynamique est proportionnelle au courant traversant le mélangeur [2].

En d'autres termes, les cascades doivent avoir une grande plage dynamique et les modes de courant et de tension correspondants pour les transistors, et leurs changements en présence d'un signal sont minimes. Le signal lui-même doit être suffisamment "lent" par rapport à la vitesse des éléments amplificateurs, alors il y a moins de changement de signal pendant le temps de réaction dans la boucle de rétroaction et moins de distorsion. La fréquence de coupure Fgr des dispositifs amplificateurs doit être aussi grande que possible la fréquence de gain unitaire F1 de l'amplificateur.

Ainsi, un nombre d'étages extrêmement limité et un temps de réponse de la boucle de contre-réaction extrêmement court sont les conditions fondamentales pour obtenir une linéarité dans une large bande et une grande dynamique de l'amplificateur. De plus, les cascades doivent fonctionner en classe A, et pour qu'en dehors de la bande de fonctionnement leur coefficient de transfert soit nettement inférieur à un. Autrement dit, en l'absence de "bosses" dans la réponse en fréquence, la fréquence de fermeture Fdet de la boucle CFO (Fdet est l'inverse du temps de réaction de la boucle FOS) devrait être bien supérieure à la fréquence de gain unitaire (Fdet > > F1), et le signal aux fréquences proches de Fdet devrait être fortement affaibli.

Dans le même temps, avec un OOS extrêmement profond, un faible niveau de pénétration du signal de sortie vers l'entrée UMZCH à la fréquence de fermeture de la boucle OOS doit être simultanément assuré. Le dernier facteur est très important, car c'est dans l'UMZCH que le niveau du signal de sortie (en termes de tension) est grand, et l'efficacité d'intermodulation a une dépendance proche du cube du signal d'entrée [2].

À son tour, le circuit NF général ne doit pas avoir de connexions supplémentaires (et parasites) avec des cascades UMZCH intermédiaires ou avec des circuits NF locaux. Le sens est simple : il faut exclure la pénétration du signal pré-distordu dans la boucle de l'OOS général. Le gain avec OOS activé devrait être minime. En d'autres termes, plus le gain est faible, plus le rapport signal sur bruit + interférence est proportionnellement élevé et plus la fréquence de gain unitaire de l'UMZCH est proportionnellement faible à une fréquence de coupure de gain de boucle fixe. Notez qu'une augmentation du niveau du signal d'entrée et l'utilisation d'amplificateurs d'entrée à très faible bruit peuvent entraîner une détérioration des caractéristiques de surcharge d'entrée de l'UMZCH.

Les circuits du chemin du signal, ainsi que l'entrée et l'OOS (en particulier en RF) doivent avoir une résistance relativement faible (des dizaines à des centaines d'ohms). Et ici, vous devez faire attention au fait qu'une diminution de la résistance du circuit qui contrôle le transistor, connecté selon le circuit avec un émetteur commun (CE), aggrave fortement ses caractéristiques de surcharge.

Les résistances dans les circuits de base et d'émetteur des transistors de l'étage d'amplification améliorent considérablement leurs caractéristiques de linéarité et de surcharge. L'augmentation de la résistance d'entrée réduit le courant d'entrée et réduit ainsi simplement et efficacement le gain aux fréquences proches de F. Dans ce cas, il est hautement souhaitable d'allumer ces résistances (pour réduire le gain) dans chaque étage d'amplification [4, 6], mais la plus grande efficacité est obtenue lorsqu'elles sont allumées précisément à l'entrée de l'amplificateur [7]. Ces résistances remplissent des fonctions similaires dans les dispositifs radiofréquence [2] (amplificateurs, mélangeurs, etc.), réduisant l'amplification des cascades à la fréquence de coupure (Fgr = Fzam) des transistors utilisés et réduisant leur tendance à l'auto-excitation. Cependant, il convient de noter ici qu'avec une grande variation du courant de base, la résistance dans le circuit de base peut créer un très grand niveau de distorsion. Par conséquent, l'utilisation de résistances dans les circuits de base ne doit être utilisée que lorsque le transistor fonctionne dans des structures à rétroaction très profonde.

Trouver un compromis entre les exigences mutuellement exclusives énumérées ci-dessus est souvent une tâche ingrate. Leur exécution absolue et leur combinaison dans un seul amplificateur est tout simplement irréaliste.

Il n'est possible de réaliser un OOS extrêmement profond, ainsi que les exigences indiquées, qu'avec une amplification multicanal, c'est-à-dire sur la base de structures d'amplification multicanal (MCUS).

Critères et principes de l'ICCC

L'utilisation de MKUS permet de réduire radicalement le temps de retard du signal dans l'amplificateur, c'est-à-dire d'assurer un temps de réponse extrêmement court de la boucle de rétroaction. En conséquence, il devient possible d'augmenter fortement la fréquence de fermeture de la boucle CNF (Fc), pour fournir une très grande marge de gain - et tout cela à un niveau de bruit proche de la limite. Dans cette version de l'amplificateur, il est possible de combiner les avantages de diverses approches en ingénierie des circuits, en utilisant des nœuds sensiblement différents avec des spécificités différentes et souvent avec des caractéristiques uniques. Dans de telles structures, il est possible d'utiliser différentes classes d'amplification (A, B, C et même D), des circuits de commutation et des types d'appareils électroniques.

Les options de connexion de canaux d'amplification supplémentaires dans ce cas sont basées sur le critère de suppression du signal du canal principal (à la fois à son entrée, à sa sortie et à l'intérieur) au moyen de son amplification supplémentaire et de sa transmission au circuit de sortie. En général, le processus de transmission de ce signal peut être effectué par d'autres amplificateurs. Ainsi, il est possible de créer une très grande marge de gain à l'intérieur de la boucle CNF et de fournir ainsi une erreur extrêmement petite dans la boucle CNF. Car la conséquence d'un gain idéal dans un amplificateur avec un OOS commun est ... l'absence de signal à la sortie de l'additionneur de signaux directs et de retour (le long du circuit OS). Ici, le concept d'amplificateur (canal) principal (principal) exprime sa priorité dans la fermeture de la boucle de rétroaction avec une influence décisive sur la formation d'un signal de sortie non déformé.

Le paramètre principal du canal d'amplification principal doit être considéré comme son temps de retard, qui doit être extrêmement petit. Les paramètres spécifiques des canaux d'amplification supplémentaires peuvent être le niveau de bruit intrinsèque, la puissance de sortie, etc.

Il est à noter que les principes du traitement du signal multicanal (parallèle) sont connus depuis relativement longtemps [9], mais malheureusement, en dehors des appareils de mesure de précision, ils sont rarement et modestement utilisés. Surtout dans la mise en œuvre d'une grande marge de gain à l'intérieur de la boucle OOS. Dans le même temps, un certain nombre de schémas d'amplificateurs opérationnels UMZCH [5, 10] ** et à large bande relèvent du concept de MKUS.

Ainsi, il est conseillé de compléter différentes approches dans les circuits UMZCH [3-8] avec la logique de fonctionnement parallèle des amplificateurs, c'est-à-dire MKUS. Il convient de noter que le nombre d'options pour la construction d'amplificateurs basés sur MKUS est assez important, mais par rapport à UMZCH, il est logique d'utiliser des structures qui, en raison d'une très grande marge de gain, feraient même un puissant et souvent basse fréquence l'étage de sortie remplit parfaitement ses fonctions.

Comme exemple de MKUS, considérons le circuit (Fig. 1) d'un amplificateur inverseur à trois canaux conçu pour fonctionner sur une charge de faible puissance. Ici, l'ampli op DA1 (ajusté de manière appropriée) est le canal principal de l'amplificateur qui définit la fréquence de fermeture de la boucle CFO (Fzam), et les amplificateurs DA2 et DA3 forment des canaux supplémentaires qui fonctionnent selon le critère de suppression du signal, respectivement, à l'entrée et la sortie de DA1.

Ainsi, le signal qui est venu à travers les résistances R1, R7 à l'entrée de l'amplificateur opérationnel DA1 est amplifié et à travers le condensateur C2 est envoyé à la sortie de l'amplificateur. Les éléments C1, R2 et R1 forment une boucle OOS. De plus, le signal est amplifié via le canal DA2, ainsi que DA3, à partir duquel il passe à la sortie commune via la résistance R11. Ainsi, par rapport aux signaux basse fréquence, le gain à l'intérieur de la boucle CNF augmente significativement. Les diviseurs de signal R5R6 et R8R9 donnent la priorité au canal principal (DA1), réduisant le gain de DA2 et DA3 à un niveau auquel le déphasage supplémentaire introduit par ces amplificateurs opérationnels est facilement compensé par le canal principal.

Ici, vous devez être guidé par la règle: le signal doit être réduit (divisé) précisément à l'entrée de canaux d'amplification supplémentaires, ce qui améliore considérablement leurs caractéristiques de surcharge. Une exception ne peut être que les amplificateurs connectés à l'entrée (DA2), en raison de la détérioration du rapport signal sur bruit. Les résistances R4 et R7 améliorent les caractéristiques de surcharge d'entrée. Des fonctions similaires, bien qu'indirectement, sont assurées par les éléments R3 et R10 ; ils réduisent considérablement le gain des étages d'entrée de l'ampli-op, en particulier près de Fdet. Il convient de souligner ici que de telles résistances éliminent ce problème, car la correction de fréquence de l'amplificateur opérationnel selon la méthode standard ne protège généralement pas les étages d'entrée de l'amplificateur opérationnel contre la surcharge du signal RF. En l'absence de ces résistances, les produits de distorsion haute fréquence à travers le condensateur C1 vont directement aux entrées de l'ampli-op et les surchargent (le gain est forcé à des fréquences proches de Fzam). À son tour, un OOS profond pour RF (via le condensateur C1) crée une chute importante de la réponse en fréquence de l'amplificateur à la fréquence F1 de l'amplificateur opérationnel DA1. Ainsi, des caractéristiques de surcharge élevées sont fournies à la fois à la sortie DA1 et à l'entrée DA3, et par conséquent, à l'ensemble de l'amplificateur dans son ensemble.

Aux fréquences audio, le signal est séquentiellement amplifié par trois amplificateurs opérationnels - DA2, DA1, DA3 (ils peuvent également être fabriqués à l'aide de la technologie MKUS). L'utilisation d'un amplificateur opérationnel simplifie la mise en œuvre de la conception, bien que l'utilisation de transistors haute fréquence et micro-ondes ne soit pas interdite.

En ce qui concerne l'option UMZCH, il est très tentant d'utiliser un amplificateur puissant (ci-après ULF) comme DA3, avec une résistance de sortie élevée dont la résistance R11 pourrait être exclue. Une autre solution est également possible : à la place des éléments C2 et R11, utiliser un dispositif d'adaptation plus efficace (multicanal), alors ULF peut être réalisé en tant qu'unité séparée ! Cela permet de réduire le niveau d'interférence et d'interférence de 20...40 dB.

Comme pour les autres amplificateurs, il est technologiquement opportun d'utiliser ici des amplificateurs opérationnels extrêmement large bande (radiofréquence) qui permettent un fonctionnement à cent pour cent OOS. En d'autres termes, le temps de transit extrêmement court du signal et, par conséquent, le déphasage minimal à la fréquence de gain unitaire sont des paramètres décisifs lors du choix d'un ampli-op. Toute la gamme d'arguments est assez compliquée, et donc le choix s'est porté sur un ampli op large bande relativement moyen. Bien sûr, l'utilisation d'une base d'éléments ultra-moderne aux caractéristiques "vertigineuses" est assez impressionnante, mais à un prix élevé, ce n'est pas conseillé.

Pendant ce temps, le rendement élevé du MKUS avec l'ajout de signaux à la sortie de l'amplificateur (avec un dispositif d'adaptation de haute qualité) permet d'utiliser des transistors avec des paramètres modestes dans l'étage de sortie du canal basse fréquence. En raison de la fréquence de coupure Fgr relativement basse des dispositifs bipolaires puissants, il est nécessaire de se concentrer sur l'exigence essentielle évoquée ci-dessus : le fonctionnement des transistors à proximité de la fréquence n'est pas autorisé et, par conséquent, l'amplification de l'UMZCH (avec le retour activé) à cette fréquence doit être insignifiant (F1< Fgr). L'augmentation de la fréquence de coupure de la boucle CFO au rapport F1> Fgr conduit au fait que l'amplificateur d'entrée (généralement très large bande) provoque une surcharge des cascades basse fréquence ultérieures de l'UMZCH.

Sur la base des principes décrits ici, unis par la technologie MKUS, l'auteur a développé un schéma pour un UMZCH à trois canaux relativement simple, illustré à la Fig. 2. Sa puissance nominale Pout 75 W en fonctionnement sur une charge Rn = 4 ohms.

(cliquez pour agrandir)

Le canal d'amplification principal (DA1, VT1) utilise un amplificateur opérationnel RF AD812. Sa fréquence de gain unitaire F1 = 100 MHz, son EMF de bruit propre Esh = 4 nV/Hz, et le gain est d'environ 40 dB à une fréquence de 3 MHz, correspondant à la fréquence Frp de puissants transistors ULF (A1 sur la Fig. 2) , ce qui vous permet de supprimer efficacement la distorsion de l'étage de sortie ULF. C'est le canal principal qui détermine la fréquence de fermeture de la boucle CFO (Fzap et la stabilité de l'UMZCH aux fréquences supérieures à Fgr. Un temps de réaction très court et stable de la boucle CFO est assuré par la vitesse du canal principal et le fonctionnement du répéteur sur VT1 en mode classe A, ce qui élimine les phénomènes de gigue (modulation de phase) .

Dans ce schéma, le canal principal fonctionne dans la bande des fréquences audio à la fréquence Fzam. La spécificité et la priorité du canal principal est son fonctionnement à des fréquences proches de Fzam, et la fermeture de la boucle OOS. Considérons le fonctionnement de l'UMZCH dans la bande de fréquence de F1 = Frp = 3 MHz à Fdet = 250 MHz, en utilisant un signal pulsé à fronts raides pour l'analyse. Le signal d'entrée à travers les résistances R1, R2 arrive à l'entrée de signal UMZCH (point A), puis à travers la résistance R9 - à l'entrée de l'ampli-op DAI, VT1, dont l'émetteur est la sortie du canal principal (point B ). De la sortie du canal principal à travers les éléments C7, C8 et R22 du dispositif d'adaptation, le signal passe à la sortie UMZCH (point C), où ce signal domine le signal provenant de l'ULF, puis à travers le circuit C2 , R3 ferme le circuit OOS à l'entrée du signal UMZCH au point A. Le circuit RF OOS à faible résistance (éléments C1, C2, R2, R3) fournit une division de signal de haute qualité à ces fréquences, tandis que les inductances L1 et T1 séparent les parasites capacités (de montage).

Le signal fonctionnant au point A est en outre amplifié par le deuxième canal d'amplification (DA2). Ce canal d'amplification supplémentaire est activé par le critère de suppression du signal du canal principal (DA1) à son entrée. Pour un signal, le canal sur DA2 est un préamplificateur, il ne "s'éteint" qu'aux fréquences les plus hautes (supérieures à 10 MHz), où se produit un déphasage inacceptable dans des conditions de stabilité. Le signal amplifié de l'amplificateur opérationnel DA2 via le dispositif prioritaire DA1 (diviseur de signal R10R11) est envoyé à l'entrée non inverseuse DA1. Aux fréquences audio, la sortie DA2 a un niveau de signal très faible, c'est-à-dire qu'elle fonctionne presque en mode statique.

Ainsi, un signal amplifié en série par deux amplificateurs opérationnels (DA2, DA1) arrive également en sortie de la voie d'amplification principale (point B). Là, le signal bifurque à travers la résistance R23 vers le troisième canal d'amplification - A1 (ULF), à partir duquel le signal de la fréquence audio et "zéro" via le dispositif d'adaptation (enroulement secondaire du transformateur T1) vient à la sortie de l'UMZCH (point C). Aux fréquences où la vitesse de l'ULF est limitée, l'étage de sortie sur VT2 avec le transformateur T1 fonctionne selon le critère de suppression des erreurs d'amplitude et de phase à la sortie de l'ULF.

L'utilisation de l'inductance sous forme de T1 est dictée par la nécessité de remplir deux conditions contradictoires : une très faible résistance du dispositif d'adaptation aux fréquences audio et élevée aux fréquences proches de Fgr, transistors puissants. Il convient de souligner ici que la question de l'appariement correct des structures RF et BF à faible résistance est très importante en raison de l'apparition de diverses résonances parasites. Dans ce cas, la résonance se produit dans un circuit composé du condensateur C7 et de l'inductance de l'enroulement secondaire T1, et est étroitement liée au gain et à la phase à la sortie ULF. Le circuit C8, R22 réduit la fréquence et le facteur de qualité de ce circuit. Le circuit oscillant des éléments C9, R27 et l'inductance de l'enroulement primaire du transformateur T1 les réduisent encore plus bas, car ils sont accordés à une fréquence encore plus basse.

Le transformateur doit être considéré comme un filtre (LPF) et comme un élément de l'additionneur de signal à la sortie UMZCH, qui supprime les restes de manifestations de résonance parasites et d'erreur de phase en utilisant les ressources d'amplification du canal principal sur DA1. L'enroulement primaire T1 est connecté à un émetteur suiveur sur un transistor VT2, qui est en même temps un stabilisateur de courant pour VT1.La priorité du canal principal (DA1) est fournie si le transformateur est abaisseur. La tension de l'enroulement secondaire T1 est en fait branchée en série avec la tension provenant de la sortie ULF. Pour supprimer efficacement la distorsion ULF, le transformateur doit être suffisamment large bande, avoir un rendement élevé (bonne liaison de flux) à des fréquences de l'ordre de Fgr.

Les microcircuits RF doivent être alimentés par un régulateur bipolaire séparé avec une tension de ±12,5 V.

Passons maintenant à l'ULF, dont le schéma est illustré à la Fig. 3. Son étage de sortie est un puissant émetteur suiveur symétrique commandé par un générateur de courant [8] ; le schéma est classique et n'a pas besoin de commentaires. ULF est activé selon le critère de suppression de signal à la sortie de la voie principale. Avant l'ULF, un dispositif permettant de créer la priorité du canal principal (DA1) est inclus - un diviseur de résistances R23 (voir Fig. 2) et R32 (Fig. 3). Sa tâche est de réduire le gain ULF aux fréquences autour de Fgr avec un changement de phase minimum, et aux fréquences plus élevées, de réduire le gain à zéro au moyen de C20. Cela améliore les caractéristiques de surcharge et l'immunité au bruit de l'ULF.

(cliquez pour agrandir)

Ainsi, la contribution de l'ULF au signal de sortie de l'UMZCH aux hautes fréquences (supérieures à 3 MHz) diminue trois fois: en raison de l'OOS profond (en raison de la diminution de la réponse en fréquence aux fréquences Fgr), le diviseur R23R32 et C20, et également en raison de la résistance inductive élevée de l'enroulement T1. A une fréquence d'environ 15 MHz, la tension à la sortie ULF (au point E) est à 180° derrière la tension à la sortie UMZCH (au point C) ! Le condensateur C25 dans l'ULF remplit une double fonction. En plus de créer une correction de fréquence ULF, en cascade sur les transistors VT6, VT7, il forme un canal parallèle à des fréquences supérieures à 3 MHz. Le signal de l'émetteur VT3 est transmis à travers le condensateur C25 (en contournant VT4 et VT7) aux suiveurs d'émetteur de sortie (avec le niveau d'entrée ULF), réduisant le temps de transit du signal à travers l'ULF.

Ici, il faut souligner le rôle ambigu du circuit de correction d'avance au moyen du condensateur C22. Ce condensateur réduit le déphasage du signal en sortie ULF (aux fréquences de l'ordre de 3 MHz), tandis que le niveau du signal en sortie de la voie principale diminue (point B). Mais le condensateur C22 amplifie l'amplification à des fréquences supérieures à Fgr, ce qui aggrave les caractéristiques de surcharge du canal et augmente sa distorsion. Par conséquent, l'utilisation de C22 n'est justifiée que lors de l'utilisation de transistors insuffisamment haute fréquence (séries KT818, KT819); dans les autres cas, la chaîne R34, C22 doit être exclue.

Ainsi, le signal en sortie de l'UMZCH (point C) est en fait un signal composite. Les signaux dans la bande de fréquence de fonctionnement passent à la sortie de l'ULF via l'enroulement secondaire T1. et le signal de compensation pour supprimer la distorsion ULF aux hautes fréquences passe par les transistors VT1, VT2 et le transformateur T1.

Le gain séquentiel de tous les canaux (DA2 DA1, ULF) à une fréquence de 20 kHz atteint 160 dB. ce qui réduit l'erreur avec le FOS introduit à une valeur inférieure à 0,0001%. La petitesse de cette erreur (niveau du signal au point A) peut être évaluée visuellement après son amplification par l'amplificateur opérationnel RF DA2 (au point D), en utilisant la méthode de I. T. Akulinichev [3] connue des lecteurs de la revue. Mais en raison de l'énorme marge de gain à l'intérieur de la boucle de rétroaction, l'erreur est très faible (moins de 1 mV) et elle est presque linéaire.

Cependant, ici, vous devez faire attention au niveau d'interférences et de connexions parasites dans les circuits de signal, y compris via des fils communs. Par exemple, le courant dans le circuit OOS (à travers les éléments C1, C2, R2 - R5) à une fréquence de 20 kHz crée une chute de tension sur le fil SCR à un niveau de plusieurs microvolts par rapport au circuit de précision OP1. Cette reprise sur le SCR est linéaire et ne présente aucun danger. Mais malgré la rareté, le micro, amplifié des milliers de fois, augmente considérablement le niveau du signal à la sortie de l'ampli-op DA2. Pour observer correctement l'amplitude de l'erreur dans le circuit CNF, un fil commun doit être utilisé pour toutes les étapes, en fermant OP1-OP4 à OP5, et un amplificateur supplémentaire de 20 ... 40 dB. Les oscillogrammes d'un signal sinusoïdal avec une fréquence de 20 kHz sont représentés sur la fig. 4 pendant le fonctionnement de l'UMZCH avec une puissance de sortie Pout = 75 W ; de haut en bas : sortie DA2 (point D) à un échelon de 1 mV, sortie DA1 (point B) - à un échelon de 0,5 V.

Les interférences haute fréquence à l'entrée de l'amplificateur sont atténuées par le filtre R1C1 et son condensateur est également inclus dans le circuit RF OOS (R2 / R3 \u2d C1 / C7). Le circuit OOS à faible résistance réduit considérablement l'effet des interférences RF et des capacités parasites. Les résistances R9 et RXNUMX augmentent efficacement la capacité de surcharge des amplificateurs opérationnels RF, réduisant considérablement le gain RF de leurs étages d'entrée.

La combinaison de ces mesures réduit significativement l'amplification intra-boucle aux fréquences proches des fréquences, à l'exclusion de l'amplification ULF à la fréquence de coupure des transistors puissants, ce qui assure des caractéristiques de surcharge élevées. Aux fréquences inférieures à 200 kHz, le gain est déterminé par le rapport (R3+R4+R5)/(R1+R2) =10.

Les transistors VT8, VT9 stabilisent le courant de repos de l'étage de sortie [3] selon le critère de stabilisation de la tension de polarisation aux bases des transistors de sortie. En cas de surcharge de courant, les transistors VT5 et VT20-VT22 bloquent l'ULF (VT10-VT19) pendant huit cycles du générateur, effectués sur les éléments DD1 1-DD1 3 (c'est-à-dire pendant environ 30 ms).

Le contrôle et le réglage de l'UMZCH doivent être effectués dans une bande de 100 MHz. Pour cela, il est conseillé d'augmenter la fréquence de coupure de la boucle OOS en divisant par deux la résistance des résistances R1 et R4 + R5. Après, en éteignant DA2 (pour cela il suffit de dessouder une des conclusions de R10), au point C ils contrôlent la baisse monotone de sa réponse en fréquence aux fréquences supérieures à 1 MHz. Si nécessaire, réduisez le gain du canal principal DA1 en augmentant la résistance R9. Ensuite, un signal d'impulsion "méandre" avec une fréquence de 250 kHz est appliqué à l'entrée avec une oscillation de tension de 0,5 V. Cela n'a aucun sens de fournir un un niveau de signal plus élevé, car la puissance de sortie de l'UMZCH à des fréquences supérieures à 250 kHz est forte est liée à la puissance de l'étage de sortie du canal d'amplification principal (VT1, VT2). Dans ce cas, le signal prédistordu de la sortie DA1 (point B) doit être considéré comme le plus informatif, qui, en fait, est un signal amplifié multiplié de l'erreur de boucle de suivi OOS.

Le signal au point B doit avoir un caractère impulsionnel avec une forme proche de l'exposant. Avec le bon réglage, les impulsions doivent être relativement courtes, leurs fronts doivent être raides et les déclins doivent être doux et réguliers. En aucun cas, des résonances ou des cassures ne doivent être observées sur leurs oscillogrammes. Les signaux d'impulsion à différents points de l'UMZCH, mesurés à une fréquence de coupure double, sont représentés sur les oscillogrammes de la Fig. 5, lorsque l'on travaille sur une charge résistive avec une résistance de 4 ohms - sur les oscillogrammes de la fig. 6 ; lorsque vous travaillez sur une charge réactive (condensateur d'une capacité de 1 μF) - sur les oscillogrammes de la Fig. 7. Ainsi, de haut en bas : sortie DA2 (point D) à une valeur de division de 0,2 V, sortie DA1 (point B) à une valeur de division de 2 V, sortie UMZCH (point C) et sortie ULF (point E) à une valeur de division de 5 V La vitesse de balayage de ces formes d'onde est de 1 µs.

Si nécessaire, ajustez tout d'abord le gain et la correction de l'ULF (éléments R35, R34, C22, C25), le coefficient d'atténuation du signal de l'appareil prioritaire (R23, R32, C20, C21) puis ajustez l'appareil d'adaptation ( C7, C8 et R22, C9 et R27, T1), excluant le processus oscillatoire d'établissement d'un signal à la sortie de DA1 (point B).

Ensuite, connectez et sélectionnez la résistance R10 selon le critère de l'amplitude minimale des impulsions en sortie de DA2 avec une linéarité élevée (lissage) de celle-ci. Après cela, la dénomination est choisie par 10 ... 20% de plus et soudée sur la carte.

Le courant de repos de l'étage de sortie ULF est régulé à un niveau d'environ 100 mA en sélectionnant la résistance R48, le courant de blocage ULF (8 A) est R63 et le courant de repos du transistor VT1 (200 mA) est R25, respectivement. Et enfin, le fonctionnement de l'UMZCH est vérifié pour l'absence d'excitation ULF lorsqu'il est surchargé avec un signal d'entrée important dans la bande de 30 ... 300 kHz. L'excitation de l'ULF indique ses propriétés de vitesse et de surcharge très faibles, un gain important sur F^, une fréquence de coupure trop élevée de la boucle NF ou une priorité insuffisante de la voie principale, ce qui est possible lorsque les composants changent. Après réglage, la fréquence de coupure de la boucle CNF est restaurée.

Construction et détails

C'est le canal principal qui détermine le temps de retard de la boucle de suivi OOS, le gain aux hautes fréquences et, par conséquent, l'efficacité de la suppression de divers types de résonances et de distorsions parasites. Ainsi, les exigences les plus strictes sont imposées au DA1 : il doit être radiofréquence, c'est-à-dire qu'il doit fonctionner correctement avec un niveau de signal RF élevé et avec une charge standard de 50 ohms. Des exigences élevées sont également imposées au transistor VT1, qui introduit également une temporisation. Par conséquent, il doit être à haute fréquence (par exemple, des séries KT922, KT925) et son courant est suffisant pour fonctionner avec l'ampli-op DA1. En raison du courant relativement faible VT1 (200 mA), l'impédance de charge UMZCH à des fréquences supérieures à 1 MHz doit être supérieure et la présence d'un filtre (inductance L1) est obligatoire. Un autre objectif de L1 est de bloquer le passage des oscillations haute fréquence du courant alternatif vers la sortie UMZCH (vers le point C) et ensuite vers le circuit OOS. En raison de la fréquence très élevée de fermeture de la boucle CNF, la longueur physique du canal d'amplification principal et du circuit CNF sur le RF doit être minimale, et la mise en œuvre doit prendre en compte les exigences des dispositifs RF.

Les exigences pour l'ampli op DA2 sont moins strictes, mais il convient de souligner que c'est l'ampli op DA2 qui est le préamplificateur qui détermine le niveau de bruit, les interférences, la précision de l'OOS, etc. en conséquence, il est obligé de travailler dans des conditions de "serre". Les conditions sont les suivantes : la présence d'une résistance relativement élevée dans le circuit d'entrée (R7), qui élimine la surcharge de l'ampli-op à des fréquences proches de la fréquence Fzam ; fonctionnement de l'étage de sortie de l'ampli-op en mode signal faible de classe A ; la présence d'une alimentation séparée ou de filtres RC dans les circuits de puissance pour réduire les interférences. Dans la conception, il est important d'avoir des fils communs séparés : le signal OP1 et le circuit de puissance OP2.

"La question de la "masse" est très importante, car le signal dans les étages amplificateurs est déterminé par rapport au fil commun [8]. L'induction d'interférences basse fréquence sur la partie signal ou le fil commun du signal est en fait identique Par conséquent, les circuits OP1 -OP4 doivent être dans l'écran (c'est aussi un fil OP5) et sont nécessairement réalisés avec des fils séparés.La cascade sur l'ampli-op DA2 doit également être blindée.Les résistances R16-R20 fournissent un circuit plus court chemin pour les courants haute fréquence contournant le point commun de fermeture de tous les OP vers le boîtier UMZCH.

Des exigences élevées sont imposées à la qualité du condensateur C2, car toute la tension de sortie ULF lui est appliquée. Par conséquent, il doit avoir une faible absorption et une tension nominale d'au moins 250 V (de celles non déficientes - KSO, SGM); condensateur C1 est souhaitable d'utiliser le même groupe. Résistances de circuit d'entrée et OOS (R1-R5) - MLT ou OMLT. Condensateurs C7-C9 dans l'appareil correspondant - K73-17 ou céramique avec un petit TKE.

Il convient de noter que pour exclure l'excitation, les transistors VT8, VT9 doivent être situés à proximité de VT6, VT7 et VT10-VT13. Lorsque l'amplificateur est excité, il est recommandé de doubler les valeurs des résistances R47-R49 et R51, R53 ou d'appliquer une polarisation similaire à celle utilisée dans [4].

Il n'y a pas d'autres exigences pour la base d'éléments ULF, par conséquent, sa mise en œuvre basée sur d'autres schémas est possible. Cependant, la préférence doit être donnée aux circuits et à la base d'éléments plus avancés (c'est-à-dire à large bande et multicanaux !), en aucun cas le gain ne doit être forcé en raison de ses caractéristiques de surcharge. Il est permis d'augmenter la puissance de sortie de l'UMZCH sans modifier le circuit jusqu'à 120 W en utilisant les transistors KT14, KT9 dans la cascade VT8101-VTT8102 et en augmentant le courant de collecteur VT1 à 250 mA.

Comme mentionné ci-dessus, ULF peut être retiré du canal principal UMZCH à une distance maximale de 40 cm (avec les valeurs de composants indiquées). Pour l'auteur, avec une version breadboard, la longueur des fils de la résistance R23 et du transformateur T1 à l'ULF est de 30 cm, à l'inverse, la longueur des conducteurs de l'émetteur VT1 à R23 et des éléments C7, R22 au transformateur T1 doit être minime.

Les bobines LI, L2 sont enroulées sur un cadre de diamètre 12 mm et contiennent 11 spires de fil SEW de diamètre 1 mm. Le transformateur T1 est enroulé sur le même châssis. L'enroulement primaire contient 30 tours de PEV 0,3, le secondaire - 15 PEV 1 mm. Il est conseillé d'enrouler l'enroulement primaire avec un double fil sur le secondaire entre ses spires. Il est encore mieux d'enrouler le transformateur avec un faisceau de 10-12 fils PEV 0,3 ... 0.4 mm, dont deux, connectés en série, forment l'enroulement primaire (30 tours), et les fils restants connectés en parallèle forment le enroulement secondaire (15 spires) .

Bien sûr, un UMZCH de haute qualité doit avoir une indication de la surcharge de l'amplificateur en termes de courant et de tension, un dispositif de stabilisation du "zéro" à la sortie de l'UMZCH, une compensation de la résistance du fil et une protection des haut-parleurs [4 , 8].

En conclusion, l'auteur tient à remercier A. Sitak (RK9UC) pour son aide dans la préparation de cet article.

littérature

1. Red E. Manuel de référence pour les circuits RF. - M. : Mir, 1990.
2. Drozdov VV Émetteurs-récepteurs amateurs KB. - M. : Radio et communication, 1988.
3. Akulinichev I. UMZCH avec une profonde protection de l'environnement. - Radio, 1989, n° 10, p. 56-58.
4. Ageev S. Superlinear UMZCH avec une profonde protection de l'environnement. - Radio, 1999, n° 10, p. 15-17 ; n° 11. p. 13-16.
5. Gumelya E. UMZCH simple de haute qualité. - Radio, 1989, n° 1, p. 44-48.
6. Ageev A. UMZCH avec de petites distorsions non linéaires. - Radio, 1987, n° 2, p. 26-29.
7. Vitushkin A., Telesnin V. Stabilité de l'amplificateur et son naturel. - Radio, 1980, n° 7. p. 36, 37.
8. Sukhov N. UMZCH haute fidélité. - Radio, 1989, n° 6, p. 55-57 ; n° 7, p. 57-61.
9. Gutnikov VS Électronique intégrée dans les appareils de mesure. - M. : Energoatomizdat, 1988.
10. Danilov A. Puissant amplificateur CC à grande échelle. - Dispositifs et technique d'expérimentation, 1988, n° 6, p. 105-108.

Auteur: A.Litavrin, Berezovsky, région de Kemerovo

Voir d'autres articles section Amplificateurs de puissance à transistors.

Lire et écrire utile commentaires sur cet article.

<< Retour

Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :

Cuir artificiel pour émulation tactile 15.04.2024

Dans un monde technologique moderne où la distance devient de plus en plus courante, il est important de maintenir la connexion et un sentiment de proximité. Les récents développements de la peau artificielle réalisés par des scientifiques allemands de l'Université de la Sarre représentent une nouvelle ère dans les interactions virtuelles. Des chercheurs allemands de l'Université de la Sarre ont développé des films ultra-fins capables de transmettre la sensation du toucher à distance. Cette technologie de pointe offre de nouvelles opportunités de communication virtuelle, notamment pour ceux qui se trouvent loin de leurs proches. Les films ultra-fins développés par les chercheurs, d'à peine 50 micromètres d'épaisseur, peuvent être intégrés aux textiles et portés comme une seconde peau. Ces films agissent comme des capteurs qui reconnaissent les signaux tactiles de maman ou papa, et comme des actionneurs qui transmettent ces mouvements au bébé. Les parents touchant le tissu activent des capteurs qui réagissent à la pression et déforment le film ultra-fin. Ce ...>>

Litière pour chat Petgugu Global 15.04.2024

Prendre soin de vos animaux de compagnie peut souvent être un défi, surtout lorsqu'il s'agit de garder votre maison propre. Une nouvelle solution intéressante de la startup Petgugu Global a été présentée, qui facilitera la vie des propriétaires de chats et les aidera à garder leur maison parfaitement propre et bien rangée. La startup Petgugu Global a dévoilé des toilettes pour chats uniques qui peuvent automatiquement chasser les excréments, gardant votre maison propre et fraîche. Cet appareil innovant est équipé de divers capteurs intelligents qui surveillent l'activité des toilettes de votre animal et s'activent pour nettoyer automatiquement après utilisation. L'appareil se connecte au réseau d'égouts et assure une élimination efficace des déchets sans intervention du propriétaire. De plus, les toilettes ont une grande capacité de stockage jetable, ce qui les rend idéales pour les ménages comptant plusieurs chats. La litière pour chat Petgugu est conçue pour être utilisée avec des litières solubles dans l'eau et offre une gamme de ...>>

L’attractivité des hommes attentionnés 14.04.2024

Le stéréotype selon lequel les femmes préfèrent les « mauvais garçons » est répandu depuis longtemps. Cependant, des recherches récentes menées par des scientifiques britanniques de l’Université Monash offrent une nouvelle perspective sur cette question. Ils ont examiné comment les femmes réagissaient à la responsabilité émotionnelle des hommes et à leur volonté d'aider les autres. Les résultats de l’étude pourraient changer notre compréhension de ce qui rend les hommes attrayants aux yeux des femmes. Une étude menée par des scientifiques de l'Université Monash aboutit à de nouvelles découvertes sur l'attractivité des hommes auprès des femmes. Dans le cadre de l'expérience, des femmes ont vu des photographies d'hommes avec de brèves histoires sur leur comportement dans diverses situations, y compris leur réaction face à une rencontre avec une personne sans abri. Certains hommes ont ignoré le sans-abri, tandis que d’autres l’ont aidé, par exemple en lui achetant de la nourriture. Une étude a révélé que les hommes qui faisaient preuve d’empathie et de gentillesse étaient plus attirants pour les femmes que les hommes qui faisaient preuve d’empathie et de gentillesse. ...>>

Nouvelles aléatoires de l'Archive Spectromètre dans votre poche 02.06.2016 Un spectromètre térahertz moderne vous permet de déterminer presque toutes les substances: dans la partie du spectre capturée par un tel appareil, le rayonnement tombe, ce qui produit la plupart des milieux condensés - liquides, solides, tissus vivants - et, bien sûr, des matières explosives. Cependant, l'appareil lui-même est plutôt volumineux et lent: il nécessite une source de rayonnement de la taille d'une unité centrale et l'analyse d'un échantillon prend jusqu'à une demi-heure - ce n'est pas le moyen le plus pratique de rechercher des explosifs à l'aéroport. Dans les spectromètres traditionnels, la réaction de l'analyte au rayonnement avec une certaine fréquence est mesurée, et une nouvelle mesure est effectuée pour chaque fréquence - et cela nécessite, entre autres, des manipulations mécaniques avec l'appareil. C'est pourquoi l'analyse prend beaucoup de temps dans les spectromètres traditionnels. La réponse des développeurs du MIT est le Quantum Cascade Laser (QCL). Il a à peu près la taille d'un microcircuit et donne le résultat en 100 microsecondes. Comme tous les lasers électriques, QCL « entraîne » une onde électromagnétique dans le milieu actif d'avant en arrière jusqu'à ce que son énergie lui permette de sortir. Pour ordonner les fréquences des ondes produites par le laser, les ingénieurs du MIT ont utilisé un peigne de fréquences. Il génère une série d'impulsions classées par longueur d'onde. La méthode a été testée sur un matériau dont le spectre avait été calculé au préalable, et les résultats ont été très précis. Mais il y a un problème : bien que les lasers à cascade quantique eux-mêmes soient très petits, ils doivent être refroidis à des températures très basses et le réfrigérateur prend beaucoup de place. Les développeurs travaillent sur l'augmentation de la température de fonctionnement et sur d'autres moyens de résoudre le problème. Par exemple, il est possible de refroidir l'appareil non pas tout le temps, mais uniquement pendant les fractions de seconde lorsque le laser fonctionne. Les experts qualifient l'utilisation des QCL dans les spectrographes de percée - peut-être que cette technologie permettra de créer des spectromètres très compacts et très rapides qui peuvent être utilisés n'importe où - y compris dans les aéroports pour la numérisation en continu des bagages. Ensuite, ceux qui passent le contrôle n'auront aucune chance de transporter une substance interdite à bord.

Autres nouvelles intéressantes :

▪ Déverrouiller les téléphones intelligents LG

▪ L'immunité des chauves-souris aux virus transmissibles expliquée

▪ Support-générateurs

▪ Voler au-dessus de Vénus

▪ Les scientifiques savent comment augmenter les performances des ordinateurs de 20 %

Fil d'actualité de la science et de la technologie, nouvelle électronique

Matériaux intéressants de la bibliothèque technique gratuite :

▪ section du site Mots ailés, unités phraséologiques. Sélection d'articles

▪ article En bref. Expression populaire

▪ article Comment les compagnies de tabac ont-elles utilisé le féminisme pour promouvoir le tabagisme chez les femmes ? Réponse détaillée

▪ article Roseau commun. Légendes, culture, méthodes d'application

▪ article Registraire de l'énergie solaire. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

▪ article Indicateur de tension secteur sur la puce LM3914N-1. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Laissez votre commentaire sur cet article :

Toutes les langues de cette page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site

www.diagramme.com.ua
2000-2024