Расчет транзисторных схем.

[Gisteresis]

Цобеля ставить параллельно динамику получается? Ну допустим я поставил. Схему чуть позже дорисую.

[HochReiter]

Я конечно подозреваю что Д1 и Д2 это компенсация падения на переходах...

Она самая. См. Хоровиц-Хилл, глава 2.14, рис. 2.55 Уже можно включать паяльник, надо только выбрать транзисторы, посчитать сопротивления, поставить конденсаторы последовательно с нагрузкой и источником сигнала (у нас не двуполярное питание) Слышно будет тихо - усиление-то только по току - но громче, чем в наушниках. А усилитель напряжения и второй выходной каскад для мостовой схемы можно приделать потом. На остальные вопросы не отвечаю: "проще самому насрать, чем ковыряться в чужом говне" (народная мудрость)

[El-Eng]

Так ведь цепочка Цобеля - это цепь коррекции не усилителя, а его нагрузки, чтобы она была более похожа на активное сопротивление. По-хорошему её бы следовало перенести внутрь акустической системы, ибо она как раз акустической системе и должна принадлежать.

Ее для этого и ставят внутрь акустической системы.
RC или RL цепи на выходе усилителя ставят для того, чтобы скомпенсировать влияние реактивностей соединительного кабеля и АС (в первую очередь емкости), связанное с конечным собственным (без ООС) выходным сопротивлением усилителя. Я не стал бы называть эти цепи ни цепочками Цобеля (этот термин относится, скорее, к электроакустике), ни снаббером (поскольку снаббер предназначен для подавления переходных процессов а не для коррекции АЧХ).

[mickbell]

Снаббером я её и не считаю, просто свалил в кучу все факторы, которые по моему мнению исключают необходимость ставить защитные диоды к выходным транзисторам. Согласен, слегка притянул за уши.

[El-Eng]

Да, точно, не о диодах нужно думать, а, например, о том, как защитить транзисторы от сквозного тока, да еще и при наличии тепловой положительной ОС.

[HochReiter]

Не всё сразу. Иначе мозги перегреются, даже при отсутствии тепловой ПОС

[12943]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3629840#p3629840"]Так ведь цепочка Цобеля - это цепь коррекции не усилителя, а его нагрузки, чтобы она была более похожа на активное сопротивление. По-хорошему её бы следовало перенести внутрь акустической системы, ибо она как раз акустической системе и должна принадлежать. Если делать коррекцию нагрузки где-то внутри усилителя, то должна появиться новая хлебная должность: настройщик параметров акустической системы. Ибо подстраивать придётся под конкретный тип АС. Всё это, разумеется, несущественно в активных АС.[/uquote]

Вы абсолютно не компетентны в этом вопросе.
Цепь цобеля, это коррекция петли ООС. Причем разумно скорректированный усилитель в цобеле не нуждается.
Именно по этой причине ваши выдумки про коррекцию нагрузки никогда не имели и не будут иметь практического воплощения.

[Gisteresis]

Начитался за выходные Хоровца с Титце...
1 Каким током задаваться при расчете диф.усилителя?
2 Нужно ли поставить дополнительные Rэ в плечи для увеличения дифференциального сигнала?
3 Не нужно ли поставить генератор тока вместо суммарного Rэ? или это позже?
4 Если вместо коллекторных резисторов поставить токовое зеркало, тогда КУ возрастет, но тогда придется охватывать общей ОС... я так полагаю это позже...
5 Вообще говоря Rэ Хоровиц и Титце включают к отрицательному питанию а не к земле. Если я соединю к земле, тогда у меня выход будет всегда больше нуля. Тогда мне надо разделить конденсаторами выход диф.усилителя и входы двутактного? Чтобы обеспечить обе управляющие полуволны.

6 Каскад рассчитывать точно так же как ОЭ, только Rэ разделить на 2 и считать как 2Rэ? Т.е. диф.усилитель считать как 2 симметричных каскада с ОЭ?

Динамики посмотрел 8 Ом 8 Вт
Получается 1А и 8В надо прогонять через динамик для получения 8 Вт.

7 Вообще говоря непонятно почему один вход диф.ус. инвертирующий а второй нет, ведь они полностью идентичны...
Чувствую тут кроется природа эффекта инверсии входов ОУ...

ПС:
8 В каскаде с ОЭ если вместо коллекторного резистора поставить генератор тока, тогда КУ вырастет. А какие минусы этого включения?

*********************************
Что то даже вроде получилось

Спойлер

Входной сигнал 60мВ

http://www.skilldiagram.com/gl2-23.html
Зачем диоды Д1..3? Без них вроде все должно работать.

*************************

А вот дальше что то не получается

Спойлер

График это на резисторе заменяющий динамик.

[HochReiter]

По дифкаскаду завтра, сегодня время позднее, глаза слипаются.
По выходному каскаду: что именно не получилось? Вроде бы, всё правильно. Почему я предлагаю начать с конца - параметры громкоговорителя нам известны. Пока не просчитан выходной каскад, неизвестна нагрузка предыдущего. А она оказалась слишком малой для дифкаскада.
По автомобильной сигнализации: без диодов схема работать будет, если кнопки П1 и П2 никуда больше не подключены. Вероятно, в машине Хоровица эти кнопки не соединены параллельно, каждая из них включает свою лампочку.

[Gisteresis]

Как раз не получается сделать так чтобы диф.ус. управлял мостом. Размах выходного сигнала максимум 80 мВ.
Транзисторы пока от балды, симулятору все равно, что установлено.
Если транзисторы вогнать в насыщение тогда получается как раз примерно 8 Вт. Ну около 10 Можно выжать. (12В-1В примерное суммарное напряжение насыщения КЭ обоих транзисторов)/8 Ом нагрузки = 1,375 А.
1,375А*11В=15 Вт... все зависит от транзисторов, какое падение на них будет.

[12943]

[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3632483#p3632483"]1 Каким током задаваться при расчете диф.усилителя?
2 Нужно ли поставить дополнительные Rэ в плечи для увеличения дифференциального сигнала?
3 Не нужно ли поставить генератор тока вместо суммарного Rэ? или это позже?
4 Если вместо коллекторных резисторов поставить токовое зеркало, тогда КУ возрастет, но тогда придется охватывать общей ОС... я так полагаю это позже...
5 Вообще говоря Rэ Хоровиц и Титце включают к отрицательному питанию а не к земле. Если я соединю к земле, тогда у меня выход будет всегда больше нуля. Тогда мне надо разделить конденсаторами выход диф.усилителя и входы двутактного?
6 Каскад рассчитывать точно так же как ОЭ, только Rэ разделить на 2 и считать как 2Rэ? Т.е. диф.усилитель считать как 2 симметричных каскада с ОЭ?
7 Вообще говоря непонятно почему один вход диф.ус. инвертирующий а второй нет, ведь они полностью идентичны...
Чувствую тут кроется природа эффекта инверсии входов ОУ...[/uquote]
1 Примерно 1 мА на плечо, оптимум по усилению и шуму.
2 Эти резисторы для снижения усиления каскада, устанавливают для увеличения перегрузочной способности (схемы с ООС).
3 Чаще всего нужно.
4 Надо исходить из того, что Ку каскадов усиления напряжения должны быть максимально возможными, тогда ООС будет максимально эффективной.
Если не нужен максимальный Ку, то не нужно и зеркало.
5 Гораздо проще использовать двухполярное питание, иначе придётся давать смещение на входы. Разделительные конденсаторы в разумных схемах не применяют.
6 Расчет дифкаскада при известном оптимальном токе ГСТ сводится к выбору сопротивлений нагрузки исходя из требований следующего каскада.
7 Входы идентичны до тех пор, пока не используются выходы. Если их обозначить: Вх1, Вых1, Вх2, Вых2,
то при подаче положительного напр. на Вх1, на Вых1 напр. уменьшится, а на Вых2 - увеличится,
---------------------------------------------на Вх2, на Вых1 напр. увеличится, а на Вых2 - уменьшится. Вот и разница между входами, только относительно выходов.

[VT1]

[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3632975#p3632975"]Как раз не получается сделать так чтобы диф.ус. управлял мостом.[/uquote]Подход к проектированию у Вас не совсем верный.
Мостовой усилитель на 8 Вт состоит из двух одинаковых УНЧ мощностью по 2 Вт при нагрузке 8 Ом, если их включать, как одиночные усилители.
Только учитывать, что при включении этих усилителей в мост, через выходные транзисторы будет протекать уже удвоенный ток, а значит проверить одиночные усилители на пригодность можно при работе их по отдельности при нагрузке 4 Ом в данном случае. Они должны в этом случае развивать мощность 4 Вт каждый.
На входе этих усилителей нужно получить парафазные сигналы.



Если в качестве одиночных УНЧ выбрали эту схему.



То нужно учитывать, что это просто эмиттерный повторитель и он не усиливает по напряжению.
Это значит на вход нужно подавать сигнал величиной порядка 6 вольт, а в идеале чуть больше.

Что бы получить парафазные сигналы такой большой амплитуды при питании 12 вольт остается только один выход, это для получения парафазных сигналов применить трансформатор, т.к. получение парафазных сигналов в схемах на транзисторах возможно только в режиме малых сигналов.



Хотя можно так.



Простых схем для получения парафазных сигналов на транзисторах довольно много, но как писал все они работают при малых сигналах, а это значит, что отдельные усилители 2 Вт должны иметь чувствительность порядка 50 -100 мВ.
Самый простой способ получения парафазных сигналов, это схема с раздельной нагрузкой. Нужно учитывать, что схема с раздельной нагрузкой не усиливает по напряжению.
В этом случае схема будет такая.



В принципе мало что изменится, если для получения парафазных сигналов применить дифференциальный усилитель. Основное преимущество дифференциального усилителя в том, что дифференциальный усилитель усиливает по напряжению, а каскад с раздельной нагрузкой по напряжению не усиливает, но это не всегда важно.

Т.о. начинать нужно с усилителя на 2 Вт и чувствительностью по входу в зависимости от того, какой способ получения парафазных сигналов планируется.

Можно также за основу взять например интегральный усилитель LM386.
Данный усилитель имеет прямой и инверсный вход.



Схемотехника данного усилителя выглядит так. Сделать подобное на "рассыпухе" вполне возможно.



Остальное думаю ясно.



Хотел дать ссылки на книжки, где все это посмотреть конкретно, но к сожалению в нашем "сундуке" в последнее время не работает поиск.

[Gisteresis]

Написанное выше пока не читал.
Расчет моста

Спойлер

Красный это силовой ток. 12В-1В/8 Ом = 1,375А теоретический максимум. 1В допустим это сумма падения на 2х КЭ.
Выше я приводил параметры динамика 8 Ом 8 Вт. Тогда ток 1А напряжение 8В для достижения указанной мощности.
Зеленый ток управляющий. Допустим h21=100. Тогда 1А/100=0,01А. Ток преодолевает 2 pn перехода. (12-1,4)/0,01=1060 Ом сумма сопротивлений. За вычетом нагрузки резисторы получаются 526 Ом.
Ну и когда сигнал отсутствует, тогда течет синий сквозной ток через диоды (12-1,2)/1052=10мА.

Правильно?

[12943]

Использовать симуль, как рисовалку, это всё равно, что монитором гвозди забивать.
Плюс к нарисованному я добавил источник питания и нажал в меню "Анализ" -- "динамический по постоянному току".
В красных рамках - напряжения, в синих - токи.

[HochReiter]

Зеленый ток управляющий.

А кто управляет зелёным током? Как-то он проходит мимо входа. И - чему равно входное сопротивление эмиттерных повторителей?
ЗЫ: мостовая схема симметрична. На одном конце нагрузки во время положительной полуволны напряжение растёт, на другом на столько же уменьшается. В середине, стало быть, остаётся неизменным. Можно разделить нагрузку на две последовательно соединённые половины, середину подключить к источнику с напряжением в половину питания и рассматривать одну половину, так будет проще.

[Gisteresis]

Так, по порядку.

1 Примерно 1 мА на плечо, оптимум по усилению и шуму.

Вообще понял, что это значение оптимально от 0.1 до 3мА.
Шум это что? Температурная нестабильность? Она же зависит от напряжения на эмиттере.

2 Эти резисторы для снижения усиления каскада, устанавливают для увеличения перегрузочной способности (схемы с ООС).

Спойлер

Выходит они нужны для усиления диф сигнала.

7 Входы идентичны до тех пор...

Возможно в "голом" диф.уселитителе это так. А в ОУ с кучей наворотов что то же наверное задает что один инвертирующий другой нет

VT1
Собственно логика проектирования такая как вы пишите.
ОУ целиком в виде микросхем пока не рассматриваем. Можно на 2х ОУ сделать расщепление фазы. Можно поставить 2 штуки TDA2030 и вопрос решен. Но не решен вопрос обучения.
Поэтому да можно взять за основу внутреннюю структуру какого то ОУ. Но я ожидал что например mickbell (или кто то другой) покажет варианты, последовательно, логику как прийти к этой структуре. Как он показал это на простых каскадах я потыркался и это стало понятно. Многие связи в этой структуре мне сейчас не ясны.

Хотел дать ссылки на книжки, где все это посмотреть конкретно, но к сожалению в нашем "сундуке" в последнее время не работает поиск.

Ага жесть, еле Хоровца нашел.

Использовать симуль, как рисовалку, это всё равно, что монитором гвозди забивать.

Так еще и симулирую в нем, почему нет?!

А кто управляет зелёным током? Как-то он проходит мимо входа.

Источник сигнала так сказать поглощает ток обеспечиваемый резистором величиной в зависимости от сигнала. Так и управляет. Косвенно. Источник сигнала в базу залить ток никак не может из за диодов.
И думаю загвоздка в этом. Что диф.ус. не может в таком виде скушать достаточно тока чтобы нормально управлялся мост.

И - чему равно входное сопротивление эмиттерных повторителей?

h21*(rэ+Rэ)
В качестве Rэ половина нагрузки.

[12943]

"Что такое шум транзисторного каскада?" - гугля расскажет и без меня.

Для усиления сигнала, в том числе и дифференциального, служат транзисторы. Эмиттерные резисторы уменьшают усиление, это отрицательная обратная связь (ООС).

Добавлено after 2 minutes 59 seconds:
[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3633553#p3633553"]

7 Входы идентичны до тех пор...

Возможно в "голом" диф.уселитителе это так. А в ОУ с кучей наворотов что то же наверное задает что один инвертирующий другой нет [/uquote]
Хорошо бы, конечно, читать предложение целиком: "Входы идентичны до тех пор, пока не используются выходы."
В ОУ, разумеется, выходы дифкаскада используются, и чаще всего приводятся к единственному выходу ОУ. Если на одном из входов напряжение увеличить, а на выходе напряжение тоже увеличится, значит этот вход НЕинвертирующий, другой - инвертирующий. И всё, больше никакой тайны.

Добавлено after 15 minutes 2 seconds:
[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3633553#p3633553"]Так еще и симулирую в нем,[/uquote]
Если я в нём симулирую, то ток диодов получаю 50 мА.

А это откуда взялось?

Добавлено after 1 minute 12 seconds:
[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3633058#p3633058"]Ну и когда сигнал отсутствует, тогда течет синий сквозной ток через диоды (12-1,2)/1052=10мА.

Правильно?[/uquote]

Добавлено after 12 minutes 47 seconds:
[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3633553#p3633553"]Источник сигнала так сказать поглощает ток обеспечиваемый резистором величиной в зависимости от сигнала. Так и управляет. Косвенно. Источник сигнала в базу залить ток никак не может из за диодов.[/uquote]
Неправильно. Ток источника, любого направления ток, идёт в базы моста, открытые диоды этому не помеха.
Ну или так: Через ОТКРЫТЫЙ диод токи могут идти в любом направлении.

[VT1]

[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3633553#p3633553"]ОУ целиком в виде микросхем пока не рассматриваем[/uquote]Что тогда мешает ОУ сделать на "рассыпухе" ?
Кстати верхнюю схему я когда то применял на практике. Мне нужен был ОУ для подобной схемы.
https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/01/

Спойлер

А я ОУ 40 лет назад только на картинках видел.
На нижней схеме увидите знакомый Вам выходной каскад.

Спойлер

[HochReiter]

Источник сигнала так сказать поглощает ток обеспечиваемый резистором величиной в зависимости от сигнала.

Тут два транзистора, оба в схеме ОК, включены параллельно. Проблема ОК - он ограничивает нижнюю половину сигнала. Взяли два разных транзистора, один pnp, другой npn, включили их параллельно. Один усиливает верхнюю полуволну, другой нижнюю. Вернее, свою верхнюю. Кстати, понятно, почему транзисторы соединены параллельно, а не последовательно?
Ещё одна картинка из ХиХ. Тут нет ни диодов, ни резисторов, а схема работает. Криво, но работает. Диоды и резисторы нужны лишь для того, чтобы она работала при напряжениях, меньших +-0.7 В, они обеспечивают смещение по постоянному току. Недавно мы рассуждали о том, что для сигнала источник питания - короткое замыкание. Диод, пока через него идёт ток, можно считать источником напряжения 0.7 В, для сигнала он тоже приравнивается к короткому замыканию.

Двигаемся от выходного каскада к источнику сигнала. ОК обеспечит нам амперы, но ему нужны вольты. Дифкаскад не может выдать полный размах, надо что-то поставить между ними. Или вместо, там видно будет. Что подойдёт?

[VT1]

В простейших примитивных схемах так делают.



Диод VD1 и резистор R42 задают начальный ток в режиме молчания и убирают ступеньку при малой громкости.
Можно было поставить два диода, но оказалось, что два кремниевых диода много(неэкономно) для случая батарейного питания, а ставить один кремниевый и один германиевый(в исходной схеме вместо R42 стоит диод Д9), как то показалось не совсем правильно при дефиците германиевых диодов в настоящее время.
Резистором R39 устанавливают половину питания в точке соединения эмиттеров.
Если на выходе поставить не одиночные эмиттерные повторители, а составные, то вполне можно выжать 2 Вт. Вместо этого на выход поставить составные транзисторы.
Схема примитивная, но без "выкрутас", поэтому понятно как приступать к её расчету.

Так нагляднее.


Только вот исходя из практики, если мощность усилителя больше 0,1 - 0,2 Вт, то на выходе приходится ставить составные эмиттерные повторители или делать на составных транзисторах.
Про это в Интернете много написано и повторять нет смысла.
http://soundbass.org.ua/teoriya/usilite ... nosti.html

Спойлер

На левом рисунке нарисован выходной каскад, верхнее и нижнее плечи которого построены на комплементарных составных транзисторах. При этом, если на базе первого верхнего транзистора будет напряжение, равное напряжению источника питания Eп, то на эмиттере верхнего выходного транзистора напряжение станет равным Eп – Uбэ – Uбэ.
Для маломощных транзисторов можно принять Uбэ = 0,65 В, но у мощных транзисторов, при больших токах базы, это напряжение больше и может достигать 1 В и более. Поэтому напряжение в средней точке будет примерно на 2 В меньше напряжения питания (в реальной жизни до 2,5 В). Так же при нулевом напряжении на базе первого нижнего транзистора, напряжение в средней точке будет равно 2 – 2,5 В. То есть амплитуда выходного напряжения выходного каскада будет на 4 – 5 В меньше амплитуды напряжения, поступающего на базы транзисторов выходного каскада. (предполагаем его размах равным напряжению источника питания)
В схеме на среднем рисунке выходное напряжение уменьшается только одним эмиттерным переходом в каждом плече. Но дополнительное уменьшение вносит напряжение насыщения Uкэ первого транзистора, которое редко бывает меньше 0,5 В. Поэтому в этой схеме амплитуда выходного напряжения выходного каскада будет на 3 – 4 В меньше амплитуды напряжения, поступающего на базы транзисторов выходного каскада.
Схема на правом рисунке состоит из частей левой и средней схемы. В ней амплитуда выходного напряжения выходного каскада будет на 3,5 – 4,5 В меньше амплитуды напряжения, поступающего на базы транзисторов выходного каскада.

В идеальном случае размах сигнала на базах первых транзисторов выходных каскадов равен напряжению источника питания.
Однако в реальной схеме это далеко не так.



При полностью закрытом транзисторе VT1 через резистор R3 будет течь ток базы VT2.
Из примера расчета видно, что при использовании в качестве VT2 составного транзистора с коэффициентом усиления по току 1000, максимальный ток его базы составит 1,58 мА. При этом на резисторе R3 сопротивлением 1,5 кОм падение напряжения составит 2,37 В.
Обратите внимание – на базе VT2 будет не Eп = 30,4 В, а Eп – 2,37 В = 28 В!!!
При полностью открытом транзисторе VT1 напряжение на базе VT3 будет равно напряжению насыщения VT1, то есть, не менее 0,5 В.
Итого, амплитуда напряжения на базах транзисторов VT2 и VT3 будет примерно на 3 В меньше напряжения питания усилителя, соответственно выходное напряжение усилителя мощности будет меньше напряжения его питания примерно на 8 В!!!
При использовании других схем выходного каскада эта разница будет меньше, но незначительно.
Для исправления ситуации можно использовать, по крайней мере, три способа... и т.д.