다이오드 바이어스가있는 클래스 AB 앰프에 대한 입력 커플 링. 하나 또는 두 개의 커패시터?


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입력 신호를 AC가 다이오드 바이어스 된 Class AB (Push-Pull / Complementary Pair)에 연결하면 두 가지 접근 방식이 나타납니다.

  1. 단일 디커플링 커패시터로 바이어 싱 다이오드 사이에 연결된 신호 : 다이오드 바이어스가있는 클래스 AB

  2. 별도의 커패시터를 사용하여 각 트랜지스터베이스에 직접 연결된 신호 :2 개의 입력 커패시터가있는 다이오드 바이어스

이 두 가지 방법의 실제 차이점은 무엇입니까? 하나는 다른 것보다 낫습니까?

다음은 2 차 접근법의 기본 아이디어를 보여주는 편집 가능한 회로입니다 (NB : 값이 현실적이지 않음).

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

첫 번째 회로 의 또 다른 시뮬레이션 은 다음과 같습니다 (Tony Stewart 제공).

답변:


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다이오드의 목적은 트랜지스터의베이스 사이에 바이어스 전압을 설정하여 푸시 풀을 통해 작은 유휴 전류를 설정하는 것입니다. 따라서 클래스 AB에서 작동하고 크로스 오버 왜곡이 줄어 듭니다. 그러나 열 폭주를 방지하려면 다이오드를 트랜지스터에 열적으로 연결해야합니다. 또한 이러한 이유로 이미 터 저항을 사용해야합니다.

어쨌든.

두 다이오드가 다이오드를 통해 몇 mA 전류를 전도하는 한 동적 임피던스는 10-20 옴과 같이 다소 작아서 트랜지스터는 낮은 임피던스에서 구동됩니다. 여기서 중요한 것은이 바이어스 전류가 저항 R1과 R2에 의해 생성된다는 것입니다.

따라서 TR1이 양의 파워 레일에 가까운 전압으로 구동되므로 R1의 높은 양의 출력 전압 (및 아마도 높은 출력 전류) 전압을 원할 때 낮습니다. TR1의 기본 전류는 R1에서만 발생하므로 문제가됩니다. 충분히 높은 출력 전류의 경우 TR1의 기본 전류는 R1이 제공 할 수있는 모든 전류를 빨아들이므로 D1이 꺼지고 더 이상 작동하지 않습니다.

두 개의 입력 캡이 관심있는 주파수에서 낮은 임피던스를 갖기에 충분히 큰 경우 두 번째 구성이 더 잘 작동합니다.이 경우 AC베이스 전류가 캡을 통해 신호 소스에서 제공되며 R1 / R2는 DC 작동 만 설정합니다 포인트.

따라서 추가 성능이 필요한 경우 두 번째 구성이 더 좋습니다. 또한 최대 출력 전류에 필요한 기본 전류에 충분한 전류가 흐르도록 저항이 작아야하는 문제를 해결하므로 R1 / R2에 더 높은 값을 허용 할 수 있습니다.


2
이 답변에 동의합니다. 대부분의 상용 증폭기에서 R1 및 / 또는 R2는 전류 미러이므로 접지에 대한 AC 임피던스는 저항을 사용하는 것보다 높습니다. 이 경우 두 솔루션의 차이가 매우 작아서 커패시터를 절약하기 위해 솔루션 1을 가장 자주 볼 수 있습니다. 때로는 커패시터가 각 다이오드와 병렬로 배치되어 솔루션 2와 조금 더 유사하게 작동합니다. 차이는별로 없습니다.
Bimpelrekkie

1
예, AC 커플 링 입력이 불가능하므로 DC 작동 점을 설정하기 위해 저항이 필요합니다. 이것은 좋은 아이디어 IMO가 아니며 푸시 풀은 오픈 루프를 실행하므로 왜곡이 상당히 높습니다. 어떤 상황에서는 여전히 유용하지만 ... 음. 또한베이스 사이에 캡이 있으면 차지를 빼내는 데 도움이되므로 클리핑 후 교차 전도를 방지하는 데 매우 유용합니다.
peufeu

@ peufeu : 감사합니다. 저는이 회로를 주로 학습 연습으로 만들고 이해하려고합니다. 따라서 열적으로 결합 된 다이오드, 이미 터 저항 (작은 값, 예?), 적절한 크기 (10uF?)의 개별 입력 캡, 각베이스의 캡 (이것은 "베이스 사이의 캡", 예?)을 의미합니다. NFB (베이스를 구동하기 위해 세 번째 트랜지스터 추가). 다른 거있어?
Frosty

예, 열 폭주를 방지하기 위해 1-3 옴 이미 터 저항을 추가 할 수 있습니다.
peufeu

4R 부하 불량 감쇠 비율이 3 개 옴 수단 거의 절반의 전력 손실
토니 스튜어트 Sunnyskyguy EE75

2

모든 구성 요소의 선택으로 인해 높은 전류를 구동하면 출력 임피던스, 드라이버의 대기 전류, 고조파 왜곡, 저주파수의 역기전력 (back EMF)의 전압에 영향을 미치는 감쇠비에 영향을 미치므로 "버디베이스"에 영향을 미칩니다.

Vbe vs Tjcn에 대한 Shockley의 영향으로 자연스럽고 다이오드에 대해서도 동일합니다. 열 매칭이 되어도 다이오드의 전력 정격이 너무 작거나 너무 큰 경우 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 바이어스 R의 Vbe가 출력 유휴 전류에 크게 영향을 미칩니다.

최적의 Cap 구성을 결정하려면 이 증폭기가 단일 이득보다 작다는 것을 이해해야합니다. . 그렇다면 왜 손실이 있고 어디에 있습니까? 저주파수 응답을 위해 전압 감쇠를 최소화하는 것이 중요한 이유는 무엇입니까? 그러나 유휴 전력 손실과이 경우 리플 전류 또는 부하 전류에 대해 등급이 지정된 더 큰 출력 C 값이 필요합니다.

문제는 단순히 일부 f에서 커패시터 임피던스와 소스 및 입력 임피던스를 비교하여 캡이 임피던스인지 확인하는 것입니다. 이 두 가지 선택의 차이는 트랜지스터와 다이오드에 대한 R 비율 설계 및 Pd 비율 선택의 다른 요소와 비교하여 미미하므로 낮은 전류 임피던스를 달성하기 위해 원하는 전류에서 출력 스테이지를 바이어스하여 본질적으로 소스 임피던스입니다 기본 / hFE를 구동합니다.

더 알고 싶습니까?

그런 다음 더 많은 사양을 정의해야합니다.

그중 : Pmax에, VMAX, 부하 분 F 분 THD 최대, 최소 감쇠 계수 소스 임피던스 (통상 10 100이 더 저렴한 디자인이다) ..

4 옴과 같이 스피커 임피던스가 낮을수록 PNP와 NPN 간의 열 폭주 설정 및 hFE 매칭이 더 중요하지만 + / 5V를 사용하면 5W를 쉽게 생성 할 수 있습니다. 60Ω 헤드폰 또는 몇 개의 8 옴 스피커에 0.3W가 가능한 더 나은 디자인. 소 신호 대신 1N400x 다이오드 사용 1N4148은 다이오드 스트링 사이의 포트를 사용해야 Vf 변화가 적지 만 스피커 부하와 원하는 출력 전력 및 hFe의 불일치에 맞게 50 또는 100 옴 포트를 추가해야합니다. (20 % 이내로 원함)

tinyurl.com/y9pdw3uv는 내 최신 시뮬레이션에서 내 예제입니다. 참고 스피커의 RMS 전원은 각 공급 장치 (-ve)의 R 값과 RMS 전원을 30 % 효율적으로 또는 두 공급 장치 모두에서 60 %로 변경해야합니다. 포트가 각 신호 및 DC 최소 전류에 어떤 영향을 미치는지 참고하십시오. 이는 출력에서 ​​매우 우수한 감쇠 요소와 DC 응답을 제공합니다. 소스가 0Vdc 인 경우 입력을 DC 커플 링 할 수 있습니다.

  • 알 수없는 hFE 전력 트랜지스터가 일치하지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다.
    • 이 S8050 / S8550은 hFE 등급이며 접미사로 표시됩니다.

답변 해주셔서 감사합니다. 이 연습에서는 Pmax : 200mW, Lmin : 4R, fmin : 20Hz, THDmax : .1 %, DFmin : 20을 대상으로합니다. Pmax / Lmin은 까다로운 요구 사항입니다. 다른 사람들은 '소원들'과 비슷하며 성능 저하를 덜 견딜 수 있습니다. 현재 후보 트랜지스터는 S9014 / S9015이지만 더 많은 전력이 필요한 경우 S9012 / S9013 또는 S8050 / S8550도 있습니다.
Frosty

확인 및 드라이버 (소스) 임피던스, Vpp 출력 및 f 분? 가능하면 +/- 공급 장치가있는 DC 커플 링을 강력히 권장합니다. 그렇지 않으면 C는 더는 100Hz처럼 .. 4R 부하와 30Hz로 막대한 도착
토니 스튜어트 Sunnyskyguy EE75

Zs = 알 수 없음, V +, V- 알 수 없음, ZL max = ?? 60R? 35Hz에서 Cout = 470uF를 사용하면 출력에서 ​​전력의 절반이 손실됩니다.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

이전 단계 5-10R의 Zout. Vpp는 최대 6V이지만 이득을 줄일 수 있습니다. fmin이 20Hz 이상이라고 생각합니다. 단일 공급 @ 12V. 더 높은 임피던스 드라이버 (24R 또는 32R)를 구입할 수 있지만 4R은 내가 가지고 있던 것입니다.
Frosty

20Hz의 경우 4R에 10mF 출력 캡이 필요합니다 !! 잘못된 선택 다이오드 선택 심지어 330 560 R1, R2 용 픽업 핸드 R 바이어스와 트랜지스터 필요한 열 클램프
토니 스튜어트 Sunnyskyguy EE75
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