Пояснительная записка ЛУ2.272.319 ПЗ
4.1.3. Усилитель тока (УТ)
Известно, что при двухтактной выходной структуре отличие козффициентов передачи по току (h21) транзисторов верхнего и нижнего плеча в 3 раза приводит к появлению гармонических искажений сигнала, при которых уровень чётных гармоник достигает 30% от уровня первой гармоники. Такой разброс коэффициентов усиления по току вполне реален. Поэтому для обеспечения требуемого уровня искажений (на f = 1 кГц, К2 = 0,002%) необходимо на частоте второй гармоники (f = 2 кГц) иметь следующую глубину петлевого усиления:
F = 30/0,002 = 15×10³ = 84 дБ;
Введение такой глубокой ООС сопряжено с рядом трудностей, особенно при необходимости обеспечения устойчивости работы и требуемого типа переходного процесса при работе усилителя на комплексный импеданс нагрузки. Особые сложности вызывает поочерёдное включение в работу верхнего и нижнего плеча усилителя, в моменты переключения существенно меняются и модуль,и фаза коэффициента передачи двухтактной выходной ступени, что при наличии глубокой петли ООС, приводит к появлению специфических всплесков напряжения на синусоидальном сигнале. Поэтому особое внимание было уделено линеаризации выходного каскада. Известно, что введение тока покоя в выходные транзисторы режим (А-Б ) позволяет несколько снизить влияние нелинейности базо-эмиттерных переходов транзисторов. В такой структуре не столь существенны изменения коэффициента передачи двухтактной выходной ступени при переключении плеч, однако и здесь коэффициент передачи по току при работе в режиме А вдвое больше, чем при переходе в режим Б, кроме того, по-прежнему возникают фазовые запаздывания сигнала, связанные с задержкой выхода из режима отсечки тока неработающего плеча при изменении полярности сигнала.
В последнее время в мировой практике получили распространение схемы, предотвращающие запирание неработающего плеча выходной двухтактной структуры (режим супер А), что дополнительно снижает искажения.
Наличие тока покоя в выходных транзисторах приводит к требованию его температурной и временной стабильности, что определяет надёжность и качество работы усилителя, причём традиционные термокомпенсационные схемы стабилизации тока покоя, как правило, не обеспечивают требуемого тока покоя при работе с реальным звуковым сигналом из-за своей инерционности. Таким образом к схеме управления двухтактным выходным каскадом могут быть предъявлены следующие требования:
- Обеспечение заданного, термонезависимого тока покоя.
- Предотвращение запирания неработающего плеча.
- Обеспечение постоянного коэффициента передачи по току при переходе из режима А в режим Б.
Всем этим требованиям удовлетворяет схема на рис.3.
Питание выходных составных транзисторов осуществляется от относительно низкоомного источника (Rвых = R II R ), таким образом, глубина местной петли ООС, охватывающей выходной двухтактный повторитель может быть определена как
F(p) = Zн / Z вых
В результате всех этих мер удалось снизить коэффициент гармоник выходного каскада до 0,1%. Теперь глубина внешней петли 00С может быть снижена:
Fu(p) = 0,1/0,002 = 50 = 34 дБ;
Пояснительная записка ЛУ2.272.319 ПЗ
4.1.3. Усилитель тока (УТ) Продолжение
Для обеспечения требуемой глубины петли внешней ООС в схему введён быстродействующий операционный усилитель, который компенсирует разность между входным и выходным сигналом усилителя. Такое включение позволило исключить влияние нелинейности схемы самого операционного усилителя и применить низковольтный ОУ для раскачки на полное питание выходного каскада. Сигнальный граф системы и её ЛAX приведены на рис. 4.
