Wzmacniacz. Przyklady 2

Wzmacniacz. Przyklady 2

Philips w produkowanych przez siebie hybrydowych wzmacniaczach OM961 mocy 60 W stosuje struktury swoich komplementarnych tranzystorów Darlingtona. Zaletą tranzystorów Darlingtona jest szeroki obszar pracy bezpiecznej oraz obecność diody wstecznej.

Jak już wspomniano utrzymanie wymaganej stabilności termicznej prądu spoczynkowego wymaga w stosunku do tranzystorów dyskretnych powiększenia wartości rezystorów emiterowych Re co skutkuje niewielkim spadkiem sprawności i powiększeniem zniekształceń nieliniowych. Dlatego sygnały do układów zabezpieczeń przeciążeniowych podano w układzie z odczepów hybrydowych rezystorów Re.

Do zasilania wejściowej pary różnicowej zastosowano źródło prądowe. Rezystory w emiterze i kolektorach zapobiegają pożarowi przy uszkodzeniu i częściowo zmniejszają skłonność do pasożytniczych oscylacji w zakresie VHF.

Nie wiadomo dlaczego stopień napięciowy nie pracuje na źródło prądowe ale na oporniki z bootstrapem. Dioda przy opornikach ogranicza wysterowanie górnego Darlingtona z powodów już podawanych. Źródło prądowe daje mniejsze zniekształcenia przy małych mocach, najczęściej odsłuchiwanych.

Aby zmniejszyć zniekształcenia od efektu Earlyego stopień napięciowy pracuje w układzie podobnym do Darlingtona. Nie zastosowano niestety zwierciadła prądowego na wyjściu pary różnicowej.

W zakresie średnich mocy wyjściowych i częstotliwości sygnału zniekształcenia nieliniowe wynoszą około 0.05%. Przy lepszych rozwiązaniach układowych zniekształcenia byłyby znacznie mniejsze przy znikomym przyroście kosztów elementów.

Przy małych częstotliwościach wzmocnienie pętli otwartej wynosi 80 dB ( jest więc mniejsze niż typowego monolitycznego wzmacniacza operacyjnego 100 dB ) a rekomendowane pętli zamkniętej 24 dB. Głębokość sprzężenia zwrotnego wynosi więc 56 dB.

Wydaje się że przyszłością są wzmacniacze monolityczne a układy hybrydowe będą okupowały zakres mocy ponad 100 Wat do powiedzmy 300 W.

Wzmacniacze operacyjne szybko zastosowano w regulowanych zasilaczach oraz wzmacniaczach mocy. Szybko pojawiły się scalone komplementarne buforowe wtórniki o dużo większej wydajności prądowe niż wzmacniacze operacyjne jak LH0002 o wydajności do 200 mA

Jakość akustycznych wzmacniaczy mocy w których zastosowano wzmacniacze operacyjne była nędzna dlatego ze wzmacniacze operacyjne miały wąskie pasmo i niską szybkość narastania napięcia wyjściowego SR. Sprawę zmieniły dopiero szybkie i drogie wzmacniacze bipolarne oraz niedrogie wzmacniacze w technologi JFet.

Typowe maksymalne napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi +-15V do+-22V czy zdecydowanie mniej niż napięcie zasilania wzmacniacza mocy.

Wzmacniacz operacyjny nie nadaje się do bezpośredniego sterowania komplementarnego wtórnika wyjściowego. Słabym elementem są tranzystory PNP podczas w gdy w rozwiązaniu dyskretnym są one elementem pełnowartościowym. Tranzystor mocy wraz z ręcznym jego umocowaniem kosztuje tyle co kilkanaście a nawet kilkadziesiąt tranzystorów małosygnałowych. Nie ma więc sensu produkcja specjalnego wzmacniacza sygnałowego do wzmacniaczy mocy. Istotny jest zawsze stosunek jakości do ceny.

W pokazanym schemacie koncernu RCA zastosowano trójstopniowy quasi -komplementarny wyjściowy wtórnik emiterowy. Dyskretna część napięciowa jest jw stopniu wejściowym i napięciowym jak w popularnym wzmacniaczu N+P lub P+N ale w rozwiązaniu symetrycznym.

Sprzężenie zwrotne podane rezystorem 39K do emiterów stopnia wejściowego jest płytkie. Zamiast kompensacji częstotliwościowej Millera dano kondensatory 470 pF na wejściu wtórnika wyjściowego.

Wzmacniacz operacyjny pracuje jako integrator I w układzie regulacji kaskadowej. Jego wyjście podano rezystorem 2K do punku sumacyjnego wzmacniacza dyskretnego.

Przy średnich i dużych mocach do ponad 100W zniekształcenia są około 0.004%. Niestety przy mniejszych mocach silniejsze niż zniekształcenia są szumy – układ jest niedopracowany.

Użyty szerokopasmowy, drogi układ wzmacniacza operacyjnego CA3100 zamiast tranzystorów PNP używa w torze sygnałowym tranzytów P Mosfet.

Jedyną zaletą wzmacniaczy mocy stosujących wzmacniacz operacyjny ( może to być istotne w układach automatyki ) jest małe napięcie niezrównoważenia ale przy dobrej konstrukcji w rozwiązaniu dyskretnym jest ono rzędu 5 mV czyli niewiele większe.

Szybką kompensacje częstotliwościową Feedforward można stosować między innymi do tanich układów LM101 i LM108. Użycie więc drogich, egzotycznych wzmacniaczy operacyjnych nie jest konieczne.

Ale generalnie wzmacniacz operacyjny jest tu piątym kołem u wozu.