Эволюция транзисторных усилителей часть 3. дифференциальный входной каскад, устойчивость.

Описание схемотехнических решений и методов проектирования усилителей 70х годов. На основе книги Джона Линсли Худа "Ламповые и транзисторные аудио усилители". Рассмотрена дифференциальная схемотехника входного каскада, вопросы устойчивости, искажений нарастания сигнала, настройка токов покоя, переходные характеристики. Книга "Ламповые и транзисторные усилители" https://t.me/needacoustic/943 ===== Транзисторные схемы семидесятых Конструкции каскадов усиления Каскады усиления между точкой входа сигнала и выходными устройствами обычно работают в классе A и организованы так, чтобы обеспечить максимально широкую полосу пропускания, максимально высокое усиление и максимально низкий сдвиг фаз между входом и выходом. Чтобы уменьшить сложность поддержания стабильности конечного усилителя, когда применяется общая ООС, блок усиления обычно ограничен двумя каскадами усиления, и чтобы получить максимально возможное усиление от этих каскадов, коллекторная нагрузка для второго каскада будет организована так, чтобы иметь высокое динамическое сопротивление. современная практика проектирования имеет тенденцию отдавать предпочтение нагрузке с высоким динамическим импедансом, такой как постоянный источник тока или выход токового зеркала, как средство оптимизации усиления каскада драйвера. Методы компенсации ВЧ Это несколько вводящий в заблуждение термин, который дается настройке характеристик усиления и фазы усилителя в зависимости от частоты, так что при применении общей обратной связи по контуру усилитель остается стабильным в идеале с большим запасом по коэффициенту усиления или фазовому углу, который существует между рабочим состоянием усилителя и началом нестабильности. . Однако, такой подход приводит к проблеме, что он налагает конечную скорость реакции на любой быстро меняющийся входной сигнал, в то время как Cfb заряжается или разряжается через свои связанные цепи базы или коллектора - в основном ограничиваясь током коллектора Q1 Если на вход усилителя подается составной входной сигнал, включающий некоторую быструю скорость изменения входного напряжения, возможно, что входное устройство (Q 1) будет переведено в режим отсечки или насыщения, поскольку компенсирующий сигнал обратной связи еще не поступил на базу Q2. Если это произойдет, в течение этого периода произойдет полная потеря сигнала, поскольку Q3 будет парализован, пока заряд на Cfb возвращается к своему нормальному уровню. Эта проблема была описана Оталой в опубликованной статье Хотя традиционная схема, показанная на рисунке 8.16а, лучше с точки зрения THD в части полосы пропускания 10 кГц-20 кГц, она намного хуже в отношении обычного типа теста прямоугольной волны в реактивной нагрузке, и мне всегда казалось неразумным выбирать подход к проектированию, в котором неслышимое улучшение - от 0,1% до 0,02% THD на частоте 20 кГц было куплено за счет ухудшения (почти наверняка слышимой) переходной ошибки, скажем, от 2% до 40%, как измерено, например, на частоте 10 кГц способом таким: В этом усилителе, работающем с смоделированной реактивной нагрузкой, подается прямоугольная волна хорошего качества, а скорректированная по амплитуде и задержке по времени прямоугольная форма сигнала, полученная из этого, вычитается из выходного сигнала усилителя. В идеале остаток должен быть равен нулю, и чем ближе выход усилителя приближается к его входной форме волны в условиях реактивной нагрузки, тем лучше он, вероятно, будет звучать. Симметрия в схеме схемы и скорости нарастания Оставшаяся проблема с любой системой, в которой есть паразитные или другие емкости схемы, заключается в том, что максимально возможные скорости нарастания не обязательно будут одинаковыми для отрицательного или положительного отклонения сигнала. Это связано с тем, что выходы схем не обязательно обладают одинаковой способностью к источнику или потреблению тока, поэтому неизбежно должны быть различия в скорости, с которой любые связанные емкости могут заряжаться или разряжаться. Стабильность выходного тока К началу 1970-х годов аудиоусилители, работающие в классе AB Где небольшой остаточный ток будет проходить через выходные устройства в условиях нулевого сигнала — в основном достигли очень высоких стандартов производительности, хотя один оставшийся недостаток, который они все разделяли, заключался в том, что предпочтительная настройка тока покоя могла быть весьма критической и должна была быть установлена ​​на испытательном стенде для каждого усилителя в качестве последнего шага его сборки. Более того, не было никакой гарантии, что эта настройка Iq, при правильной настройке (в идеале при мониторинге выхода с помощью осциллографа и измерителя искажений), останется на выбранном значении, или даже что это выбранное значение будет по-прежнему правильным, во время старения компонентов схемы или при изменении температуры окружающей среды усилителя.