Есть выходной каскад усилителя звуковой частоты с нулевым выходным сопротивлением:


На входе тестовый источник треугольного сигнала амплитудой 3В.
Далее сигнал поступает на операционник,
операционник управляет по току делителем R6/Q1,
и все это заканчивается эмиттерным повторителем на комплементарной паре Q2/Q3
с выхода которой идет обратная связь на операционник.

Казалось бы - все просто, всего лишь добавили дополнительный мощный каскад к операционнику. Но на практике появились проблемы.

Вот как выглядит результат работы каскада, если на вход подавать треугольник, а нагрузкой является резистор 1кОм. (смоделировано в Micro-Cap):


А вот как выглядит результат работы, если нагрузка емкостная (параллельно резистору добавил конденсатор 0.1мкф):


Очевидно, что осциляция на выходе вызвана задержкой работы транзисторных каскадов.

Отсюда вопрос - как построить по подобной или схожей схеме мощный выходной каскад на операционнике, но лишенный вышеизложенной проблемы?
Конечно можно отказаться от каскада на Q1, но это повлечет за собой необходимость применить операционник с питанием > 28 вольт. Вроде нет проблем, но опорное напряжение в моем случае может быть не только 27 вольт, но и 50, и 80. А дешевых операционников с таким питающим напряжением я еще не встречал...

Так корректирующий конденсатор надо добавить, например параллельно R6. И подобрать его значение путем параметрического анализа в том же микрокапе.

Для начала необходимо последовательно с R6 включить 2 диода и базы Q2 и Q3 подключить так, чтобы они были разнесены на 2 диода - у Вас мертвая зона ~ 1.4 В по базе Q2,Q3. Попросту у Вас глубокий режим C выходного каскада, а надо ближе к AB. Думаю уже эти изменения "излечат" Вашу схему.

Лучше разделить TR1 и инвертирующий вход ОУ резистором, а между выходом ОУ и его инв. входом включить корректирующий конденсатор. R*C выбирается из необходимого запаса устойчивости (можно проверить по апериодичности реакции усилителя на ступеньку) и требуемого быстродействия схемы.

А может более быстродействующие транзисторы поставить? К стати, у Вас номиналы R2, R4, R5 высоковаты. Учитывая ёмкости входов это может вполне приводить к снижению реакции схемы и к осцилляциям. Попробуйте всё уменьшить раз в 10.

Сущетсвуют интегральные усилители мощности. На замарачивайтесь с транзисторами. Тем более если говорить о усилителе звуковой частоты. С транзисторами вы никогда не получите низкого значения нелинейных искажений и высоких SNR!

С диодами поаккуратнее надо. А то и сквозняк получить недолго. Обычно для настройки смещения пользуется транзистор и переменный резистор.

Схема вообще не есть гуд. При малых напряжениях искажения будут велики. Если это аудиоусилитель то необходимо "центрировать" входной сигнал между шинами питания и обеспечить 100% ООС по постоянке (конденсатор между R5 и землей).
Осцилляции можно пробовать лечить локально (конденсатор между базой и коллектором Q1) но лучше глобально - параллельно R4.
А симмулятор привирает - при нуле на входе на выходе нуля не будет, будет напряжение насыщения транзистора Q3.

Вообще-то , этой схеме место в книге Хоровица-Хилла , в разделе "негодные схемы" Она более-менее работать будет разве что на очень низких частотах , на сотнях герц например , если не возбудится сразу , ха-ха ..... особенно чудно выглядит резистор 100 ком в базе транзистора

Сообщение отредактировал deemon - Nov 29 2007, 08:08

Да, на это внимания не обратил. Тут и без этого много интересного))). Номиналы резисторов ООС годятся только для полевых входов. А 100к в базовой цепи это жестоко...

Но что интересно - в симуляторе ОНО работает Я уж не первый раз говорю - люди , осторожнее относитесь к симуляторам !




Да и на полевых входах проблемы могут быть - из-за ёмкостей входов , например .......

Так в схеме ОУ идеальный заложен, судя по всему. Поэтому и работает как-то. Надо ради интереса посмотреть токи-напряжения на его выходе. А что за симулятор, кстати?

Пробовал, осциляция только усиливается, поскольку увеличивается задержка распространения сигнала в цепи обратной связи.

Забыл написать, что это выходной каскад для телефонной приставки, а следовательно и требования к полосе пропускания, искажениям и прочему в пределах соответствующих ГОСТ'ов, т.е. невелики.


Пробовал, не помогает. А при уменьшении R2, осциляция еще и усиливается.


Если есть ДЕШЕВЫЕ усилители мощности, почему бы и нет. Себестоимость этого усилителя, например, по деталькам - пол доллара.


Я конечно в усилителях не копенгаген, но это не прецензионный УНЧ, а ДЕШЕВЫЙ выходной каскад для телефонной приставки. При создании, была задача удешевить схему максимально, сохраняя все же ее работоспособность.


Обьясняю почему 100К. Учитывая, что коэффициент усиления по транзистора Q1 около 100-200, этого вполне достаточно, чтобы управлять током делителя R6/Q1 в линейном режиме. Кстати, при уменьшении сопротивления R6, осциляция только усиливается, как я писал уже выше.


Micro-Cap


Если интересно, могу выложить исходник схемки для Micro-Cap.

Так если нужен простой и дешёвый усилок , то почему бы его не упростить совсем ? Выкинуть Q1 , базы Q2 и Q3 подключить к выходу ОУ , цепь ОС завести на (-) ОУ ...... короче , сделать классический умощнённый ОУ . Смещение на базы выходников можно не подавать , если качество не важно , и кстати , резисторы в ООС поставить поменьше , скажем , R5 пусть будет 10 ком , а R4 - 68 ком , ОУ запитать от того же питания , что и выход . Такая схема уже будет как-то работать . Ещё полезно включить между базами и эмиттерами выходных транзюков резистор порядка 1 ком , это улучшит работу схемы при малом сигнале на выходе .

Именно с такой схемы я и начинал,
но хотел угнаться сразу за двумя зайцами - сделать возможным работу схемы при напряжениях больших, чем Umax операционника.
Такая схема работает вообще идеально...

Кстати, какой смысл уменьшать R5/R4, если емкость входа того же LM324 невелика, ток невелик, и рабочая частота небольшая?

Сообщение отредактировал AndyDev - Nov 29 2007, 14:06

Но вопрос - КАКОЕ напряжение нужно на выходе ? Если оно позволяет - то и надо применять ОУ с парой транзисторов на выходе , любой ОУ общего назначения ( хотя бы массовый и дешёвый ОУ LM358 ) выдерживает +- 15 вольт , или +30 однополярного . А вот если НЕ позволяет - тогда надо ставить дополнительный каскад усиления .... но не так же его надо делать-то Надо поставить каскад с местной ОС , чтобы он не имел большого усиления и сильного завала на ВЧ , и только лишь обеспечивал раскачку выхода до нужного напряжения , не более того . Далее , нужно для расчёта знать сопротивление нагрузки , чтобы определить максимальный ток и рассчитать режимы транзисторов . Если ток не слишком велик - можно применить схему с активной нагрузкой всего на двух транзисторах , которая и напряжение усилит , и ток в нагрузку даст . Вот например так :

Верхний транзистор в этой схеме можно поставить составной , тогда в базовую цепь лучше поставить два диода .
Нижний тоже можно взять составной , можно оба взять типа КТ972 или подобных ему .
Насчёт же сопротивлений в цепи ОС , то слишком большими их делать не надо , так как это может привести к слишком большому сдвигу фаз в цепи ОС . Больше 10 ком применять нежелательно .....

Сообщение отредактировал deemon - Nov 29 2007, 14:49