Domanda:
Amplificatore audio (5W)
Simon Maghiar
2018-03-22 20:45:21 UTC
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Sto lavorando su un amplificatore audio e non capisco come i due resistori R7 e R5 possano influenzare il guadagno del circuito.

Guadagno = (1 + R7 / R5)

Apprezzerei davvero se qualcuno potesse darmi una spiegazione perché è così.

Ecco il circuito:

enter image description here

E oltre a questo, qual è la puposa di C3 (220uF) sull'emettitore T1?

R7 e R5 sono una rete di feedback simile a quella che vedresti in un circuito op-amp.Il tappo grande fornisce una massa AC per la parte inferiore di R5
Potresti trattare l'intero circuito come una scatola nera (opamp).Dove la base T1 è un ingresso non invertente e l'emettitore T1 è un ingresso invertente.Quindi abbiamo un amplificatore non invertente (opamp) con il guadagno (come prima approssimazione).C3 è lì per ridurre il guadagno della tensione CC a 1. Senza di esso (senza C3) qualsiasi tensione CC alla base Q1 sarà amplificata da (1 + R7 / R6) e apparirà all'uscita Ma questo è ciò che vogliamo.
Ragazzi, se volete scrivere delle risposte, scrivetele nella casella delle risposte qui sotto.I commenti servono per migliorare la domanda o chiedere chiarimenti.
Quattro risposte:
Dave Tweed
2018-03-22 21:00:59 UTC
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Il guadagno ad anello aperto del circuito è molto alto, determinato dalla configurazione dei transistor T1 e T2.(Il resto dei transistor sono seguaci di tensione o utilizzati per la polarizzazione.)

Pertanto, il guadagno ad anello chiuso del circuito è determinato principalmente dalla rete di feedback, che è il partitore di tensione formato da R7 e R5.Questo feedback viene applicato all'emettitore di T1, il che lo rende negativo rispetto all'ingresso del segnale primario applicato alla base.In altre parole, la tensione sull'emiiter serve per annullare la tensione applicata alla base.

C3 blocca il percorso CC dall'emettitore di T1 a terra, costringendo la corrente CC a fluire attraverso R7.Ciò è necessario perché con un alimentatore single-ended, il nodo di uscita fluttua a circa Vcc / 2 (questo è regolato tramite R1), piuttosto che a terra come farebbe con un'alimentazione bipolare.

C_Elegans
2018-03-22 20:55:05 UTC
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R5 è un resistore di degenerazione dell'emettitore, che riduce il guadagno del transistor in cambio di una migliore linearità e un migliore controllo sul guadagno.Senza R5, il guadagno dipenderebbe fortemente dal \ $ \ beta \ $ del transistor, ma con R5, il guadagno di quello stadio si avvicina a \ $ - \ frac {R4} {R5} \ $ ed è più coerente tra i diversitransistor.

C3 serve a ridurre il guadagno a 0 per la polarizzazione CC, perché l'impedenza del condensatore aumenta con la frequenza decrescente, avvicinandosi a \ $ \ infty \ $ a frequenza 0.

R7 Non ne sono così sicuro.La mia ipotesi migliore sarebbe che diminuisca il carico su T1 dallo stadio di uscita.Non dovrebbe diminuire il guadagno di tensione senza carico, ma diminuirà la potenza e la corrente in uscita dallo stadio.

Sì, ma per quanto riguarda il guadagno di T2?
Grazie per la spiegazione di C3, hai ragione!Quindi il guadagno per la polarizzazione CC è 0 a causa dell'impedenza infinita del condensatore in CC.
@DaveTweed Nessuno si preoccupa del guadagno di T2 perché l'intero circuito ha solo 1 feedback globale che è impostato dai due resistori menzionati.Ma è vero che T2 ha l'amplificazione più grande che amplierà il singolo AC con una tensione che va da + U eGND.
Brian Drummond
2018-03-22 21:00:16 UTC
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Ho la sensazione che in quello schema manchi un resistore, dall'emettitore T1 a terra, per impostare le condizioni di lavoro CC per T1.Quindi R7, R5 e C3 formano un percorso di feedback negativo completamente convenzionale per definire il guadagno allo stesso modo di un amplificatore operazionale non invertente, 1 + R7 = R5, riducendosi a 1 in CC.

Nessuna resistenza mancante.L'alimentatore single-ended richiede il blocco DC.
@DaveTweed Quindi R7 serve per impostare le condizioni DC e la base T1 è polarizzata sopra Vs / 2.(Sarebbe stato chiaro se ci fossero stati alcuni valori dei componenti!)
Scusa se non ho inserito alcun valore sui componenti, ma so per certo che la base T1 deve essere polarizzata a Vs / 2 (con l'aiuto di R1) consentendo al segnale AC di avere un intervento massimo da Vs / 2 a Vse da Vs / 2 a 0 (GND)
jonk
2018-03-23 09:57:32 UTC
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Solo una panoramica del tuo circuito in modo da essere sulla stessa pagina, per così dire.

Hai due quadranti delle sezioni di uscita Sziklai, superiore e inferiore, per le quali le tensioni di base sono separate da un moltiplicatore VBE regolabile per fornire una differenza fissa. (Gli Sziklais mancano di una serie di cose utili, come resistenze di degenerazione negli emettitori di \ $ T_4 \ $ e \ $ T_5 \ $ o qualsiasi circuito con limite di corrente.) \ $ C_8 \ $ bootstraps \ $ R_8 \ $ in un assorbimento di corrente costante (spesso lo vedo nell'altro modo in modo che il resistore sia invece una sorgente) con \ $ T_2 \ $ come VAS, esso stesso controllato variando la corrente del collettore \ $ T_1 \ $ proveniente da \ $ R_4 \ $.


Supponi di aver rimosso completamente \ $ C_3 \ $ e \ $ R_5 \ $ dal circuito. (Con questo, intendo "estrarli" e non "cortocircuitarli"). \ $ T_1 \ $ è ancora uno stadio amplificatore CE con una corrente di riposo. Quella corrente deve ancora fluire attraverso il collettore di \ $ R_4 \ $, \ $ T_1 \ $, essere combinata con la corrente di base ed essere emessa dall'emettitore di \ $ T_1 \ $ per andare ... dove ?? Bene, deve passare attraverso \ $ R_7 \ $ e all'output. In effetti, se hai costruito una versione funzionante di questo circuito, in realtà potresti rimuovere \ $ C_3 \ $ e \ $ R_5 \ $ (lascia semplicemente l'ingresso aperto e scollegato da una sorgente) e il circuito lo farebbe trova un punto di riposo con l'uscita vicino al punto medio della tensione del rail di tensione.

Ovviamente, funziona solo se la base di \ $ T_1 \ $ è polarizzata correttamente in modo che, dopo aver sottratto la tensione \ $ V_ \ text {BE} \ $ di \ $ T_1 \ $ e sottraendo anche la tensione caduta causata dalla corrente di quiescenza che passa attraverso \ $ R_7 \ $, si ottiene un'uscita a metà strada. Questo è il requisito qui. Ma non è difficile da incontrare.

Ora, la cosa divertente qui è che l'uscita è alla fine del segmento di emissione CC. Quindi se il segnale alla base di \ $ T_1 \ $ si alza sulla tensione di base (discussione AC ora, ma ancora senza \ $ C_3 \ $ e \ $ R_5 \ $ è il circuito), si solleva anche \ $ T_1 l'emettitore di \ $ di circa la stessa quantità. Ciò significa più corrente di emettitore, il che significa più corrente di collettore, che aumenta la caduta di tensione di \ $ R_4 \ $, che fa sì che il collettore di \ $ T_2 \ $ generi più corrente (di un fattore 10 volte per ogni \ $ 60 \: \ text {mV} \ $ modifica la caduta su \ $ R_4 \ $) e per tirare verso l'alto la sua tensione di collettore. Ciò solleva la base di \ $ T_4 \ $ e quindi aumenta la tensione di uscita.

L'effetto qui è che se sollevi la base di \ $ T_1 \ $, sollevando l'emettitore di \ $ T_1 \ $ e quindi un lato di \ $ R_7 \ $, la risposta è sollevare l'altra estremità \ $ R_7 \ $ anche su. E questo contrasta (feedback negativo) l'impulso iniziale che ha sollevato la base di \ $ T_1 \ $.

L'effetto non è perfetto, perché deve esserci ancora solo un piccolissimo aumento della corrente dell'emettitore di \ $ T_1 \ $ (prodotto da un leggero aumento della caduta di tensione su \ $ R_7 \ $.) Questo è necessario un piccolo aumento per fornire un aumento molto piccolo nella caduta di tensione su \ $ R_4 \ $ in modo che \ $ T_2 \ $ in effetti sollevi l'uscita per seguire. Quindi l'output sarà quasi ma non seguirà completamente il cambio di input di base a \ $ T_1 \ $. Ma sarà vicino.

Quindi il guadagno CC è leggermente inferiore a 1. Ma quasi 1.

È vero con o senza l'aggiunta di \ $ C_3 \ $ e \ $ R_5 \ $ al circuito.

Oppure lascia che la metta in un modo diverso. In DC, tutto della tensione di uscita viene presentato (meno la caduta di tensione su \ $ R_7 \ $) all'emettitore di \ $ T_1 \ $. Poiché il segnale è presentato alla base di \ $ T_1 \ $ e poiché l'uscita segue l'ingresso e presenta quel segnale all'emettitore di \ $ T_1 \ $, tutto ciò accade davvero è .. molto poco. Non c'è quasi alcun cambiamento nel \ $ V_ \ text {BE} \ $ di \ $ T_1 \ $. Quindi quasi nessun cambiamento nella sua corrente di collettore. Ecc. L'effetto è che la base e l'emettitore di \ $ T_1 \ $ si muovono su e giù insieme al segnale, con l'uscita che segue l'ingresso.


Ora alla tua domanda.

In DC, \ $ C_3 \ $ ha un'impedenza infinita. Quindi con o senza \ $ R_5 \ $ presente, a DC tutto ciò che accade è ... niente di speciale. \ $ C_3 \ $ si carica fino alla tensione all'emettitore di \ $ T_1 \ $ e rimane lì. E se sposti l'ingresso alla base di \ $ T_1 \ $ abbastanza lentamente (sempre CC dal punto di vista del circuito), il guadagno sarà comunque molto vicino a solo 1.

La cosa importante qui è cosa succede quando aggiungi \ $ C_3 \ $ e \ $ R_5 \ $ nel circuito e poi, in effetti, \ $ C_3 \ $ viene trattato come un cortocircuito (se la frequenza di ingresso è abbastanza alto per ottenerlo.) Ora, hai un semplice partitore di tensione che divide la tensione di uscita e presenta questo risultato diviso all'emettitore di \ $ T_1 \ $. Ora l'emettitore di \ $ T_1 \ $ "vede" solo una frazione dell'output. Non tutto.

Sopra, ho scritto: "A DC, tutto della tensione di uscita viene presentato (meno la caduta di tensione su \ $ R_7 \ $) all'emettitore di \ $ T_1 \ $. " Non è più vero. In CA, una frazione della tensione di uscita viene presentata (meno la caduta di tensione su \ $ R_7 \ $) all'emettitore di \ $ T_1 \ $.

Questa è la chiave di tutto.

Poiché l'emettitore vede solo una frazione del cambio di output, \ $ T_1 \ $ continua a lavorare ancora più duramente finché il suo emettitore non viene sollevato abbastanza da "sembrare" seguire l'input.Per ottenere ciò, poiché solo una frazione della variazione di output è vista dall'emettitore di \ $ T_1 \ $, \ $ T_1 \ $ deve far muovere ulteriormente l'output.Infatti, quel tanto che basta per contrastare la divisione causata dal nuovo partitore di tensione.Per contrastare \ $ \ frac {R_5} {R_5 + R_7} \ $ del divisore, l'uscita deve oscillare di più di \ $ \ frac {R_5 + R_7} {R_5} \ $.(Perché quando moltiplichi il rapporto di divisione di \ $ \ frac {R_5} {R_5 + R_7} \ $ per il guadagno di \ $ \ frac {R_5 + R_7} {R_5} \ $, ottieni il risultato netto di 1 che \ $ T_1 \ $ sta lottando per raggiungere.

Spero che abbia più senso?

Sono solo confuso dalla parte in cui hai detto: "T1 sta lottando per ottenere il risultato netto di 1" cosa vuol dire?
@SimonMaghiar Basta guardare le cose dal punto di vista di T1.All'emettitore di T1 viene presentato solo un frammento della modifica dell'uscita.Ma la sua base ha ancora il cambio di segnale completo presentato lì.Supponiamo che il segnale aumenti di 100 mV e che l'uscita sia aumentata di 100 mV finora, ma l'emettitore ne vede solo 10 mV.Quindi 90 mV rimangono come differenza aggiuntiva attraverso la giunzione BE.Ma la corrente del collettore cambia di un fattore 10 volte per una differenza di soli 60 mV.90 mV significa 32X !!Quindi l'output sarà determinato per ancora di più.Non sarà esattamente "1".Ma sarà MOLTO VICINO a 1 prima che le cose si equilibrino.
Prima di tutto grazie per il vostro aiuto, ora lo capisco, ma lasciatemi metterlo in un altro modo. Poiché il segnale sull'emettitore deve seguire la tensione di base (seguace dell'emettitore quindi guadagno = 1), il transistor T1 sta cercando di raggiungere questo obiettivo.Poiché c'è un partitore di tensione formato da R5 / (R5 + R7) legato all'emettitore e all'uscita, T1 deve contrastare questo amplificando il segnale con l'inverso del partitore di tensione che è (R5 + R7) / R5 ** per mantenere ** il guadagno dell'emettitore a 1. Spero di averlo spiegato bene ..
@SimonMaghiar Abbastanza bene !!Sì.I BJT possono essere visti da una serie di prospettive.E vederlo qui come un inseguitore di emettitore con "guadagno = 1" è un modo abbastanza compatto per riassumerlo.Bello!Mi aspetto che tu abbia una buona padronanza delle cose per metterle così bene.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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