Teorie Amplificatoare

[Marian]

Salutari tuturor.

 

Cred ca sunteti de acord cu mine ca teoria sta la baza oricarui montaj, implicit si amplificatoarele, sunt multe fenomene care se petrec intr-un amplificator pe care nu toti le inteleg, de asemenea multe sunt de stiut atunci cand se doreste punerea la punct a unei scheme, pana si o simpla schimbare a tensiunii de alimentare implica mai multe modificari pe baza unor calcule pe care destui nu le cunosc, de aceea propun aceasta schema cu scop relativ informational pentru oricine citeste si/sau posteaza, din punctul meu de vedere oricine poate descoperi informatii noi provenite sau din documentatii sau din experienta altora.

 

Propun discutii pe baza diferitelor topologii si sectoare din amplificatoare, gen diferential-PNP sau NPN, cu sa fara generator de curent constant, avantaje si dezavantaje ale fiecarei solutii in parte, idei si solutii practice folosite de fiecare ce au dat rezultate pozitive; Driver-cu bootstrap sau generator, divesre configuratii folosite cu succes, etaj final -bipolari, darlington, mosfet, j-fet, etc; complementar sau cvasicomplementar, alimentare simetrica sau asimetrica, avantaje si dezavantaje ale fiecarei solutii.

 

Oricine poate contribui cu ceva util la aceasta tema sau cu parerile personale sau cu eventuale documentatii de specialitate si multi pot beneficia de pe urma eventualelor discutii de aici, sunt destui care doresc sa invete macar lucruri elementare despre amplificatoarele audio insa poate nu au acces la informatie de aceea as propune ca utilizatorii care doresc sa-si rupa putin din timpul pretios si sa-si impartaseasca o mica parte din cunostinte aici, descrieri despre modul de functionare si rolul fiecarui etaj in parte, pareri personale despre ce ar fi cel mai util, si multe altele, sunt multi utilizatori cu adevarat experimentati si vechi in meserie aici care ar avea un cuvant greu de spus in acest sens si de la care multi pot invata.

 

PS: Daca tema este considerata inutila de catre mozi atunci se poate sterge.

O zi cat mai placuta tuturor.

[franzm]

http://www.sg-acoustics.ch/analogue_aud ... mments.pdf

http://www.bgaudioclub.org/uploads/docs ... Duncan.pdf

http://www.bgaudioclub.org/uploads/docs ... dition.pdf

http://bgaudioclub.org/uploads/docs/AudioAmplifiers.pdf

[costy]

de acord dar poate ca unii nu stiu engelza, sau insuficienta .Poate cei care stapanesc bine aceste cunostiinte au bunavointa sa explice si pentru incepatori.

[Marian]

Ok pai sa incepem cu inceputul, dorim sa realizam un amplificator audio sa zicem, ok? ok, atunci ce pasi urmam in acest scop?

 

Eu spre exemplu inainte de toate stabilesc puterea ce se va cere de la amplificator si ce sarcini va trebui sa comande, apoi in functie de acsti factori aleg o schema care mi se pare mie potrivita. Sa zicem ca avem nevoie de un amplif care sa comande boxe de 4Ohm si sa ne dea o putere utila de 100W in ele, asadar dupa ce am ales schema ma ocup intai de sursa, daca vorbim de 2 module in amplificator atunci avem nevoie de un traf care sa dea o putere suficienta pentru cele 2, sa zicem ca schema se alimenteaza la +/-50Vcc, asadar cum schema va livra cate 100W in fiecare modul traful trebuie sa dea o putere insumata a celor 2 module+ceva rezerva suplimentara de siguranta, asadar 100+100=200W la care adaugam inca 100 sa zicem pentru rezerva si ajungem la concluzia ca trebuie traf de 300W, cunoscand puterea si tensiunile necesare din traf il calculam dupa urmatorii pasi:

 

Miezul magnetic

Pentru a realiza un traf trebuie intai sa avem miezul pe care se fac infasurarile, dimensiunile sale relative se pot afla conform puterii cerute dupa relatia: S=√P, unde am notat cu S sectiunea necesara a miezului din traf, si cu P puterea cunoscuta necesara, si in cazul exemplificat de 300W ne va trebui un traf cu sectiunea miezului de minim 17.3Cm^2, preferabil sa se rotunjeasca in sus, adica 18 sau chiar mai mult dupa posibilitati pentru ca miezul sa nu intre in saturatie.

 

Infasurarile

Acum trebuiesc stabilite infasurarile necesare, intai numarul de spire/volt care poate fi aflat impartind sectiunea miezului la un coeficient general adoptat de 50, si deci pentru un miez de 18Cm^2 avem Nsv=50/18=2,77, se prefera a se rotunji de asemenea in sus, si daca nu se poate pana la 3, atunci minim 2,8sp/volt, ceea ce inseamna pentru primar 220*2,8=616sp iar secundarul stiind ca ampliful are nevoie de 2x50Vcc aflam cat este asta in curent alternativ impartind cei 50Vcc la coeficientul de 1,41 si avem 50/1,41=36Vca, asadar pentru secundarul trafului avem nevoie de 2 infasurari de cate 36Vca ata inseamna 2 infasurari de cate 36*2,8=100 spire.

 

Acum ca stim cate spire avem nevoie trebuie stabilit diametrul fiecarui conductor atat secundarul cat si primarul si se va incepe cu secundarul unde cunoscand puterea ceruta afla intai curentul maxim cerut in conductor care se afla conform relatiei I=P/V=300/(36+36)=300/72=4,16, acceptand o medie de curent pe mm^2 de sectiune conductor de 3,5A aflam sectiunea conductorului impartind curentul total necesar la media aleasa, adica S=4,16/3,5=1,18mm^2 va trebui sa aiba conductorul, diametrul sau se afla dupa relatia D=√[( 4*S )/π ], in cazul exemplificat ar fi D=√[( 4*S )/π ]=√[(4*1,18)/3,14=√(4,72/3,14)=√1,50=1,2mm diametru.

 

Acela fiind secundarul, primarul se poate calcula dupa aceleasi principii doar puterea ceruta de la el difera si este egala cu puterea din secundar inmultita cu un coeficient de 1,25, adica in exemplu ar fi 300*1,25=375, cunoscand puterea necesara de la primar vom putea calcula conductorul necesar in acelasi mod ca si la secundar, nu ma mai repet asa ca pentru continuarea exemplului voi concluziona ca este nevoie de un conductor de 0,8mm diametru.

 

Dupa realizarea trafului se trece la realizarea practica a modulelor, intai se realizeaza cablajele ( nu intru in detalii la capitolul cablaje ), apoi se trece la montarea componentelor pe placa avand grija ca sa verificam manual fiecare piesa adaugata cu aparatura dedicata, si de asemenea tranzistorii sa fie bine imperecheati daca schema o cere, se acorda o mare atentie pozitiei corecte pe placa a componentelor care implica polaritati, dupa ce se termina de plantat piesele mai verific o data tot ce am pus sa fiu sigur ca nu am gresit pe undeva, apoi pregatesc alimentarea pentru prima data care de asemenea trebuie sa urmeze niste pasi bine stabiliti.

 

Ceea ce am spus mai sus ar fi doar o ideie personala despre ce ar trebui sa se tina cont in principiu la realizarea unui amplif, unde se considera ca gresesc chiar rog sa fiu corectat in felul asta cine este la inceput va putea asimila macar un nivel minim de cunostinte corect exprimate.

[cristian2009]

Un scenariu: avem un amplificator, o schema relativ stufoasa.Presupunem ca unul din tranzistoare este defect. Cum putem depista tranzistorul in cauza fara sa le scoatem pe toate si sa le verificam ?Exista o metoda anume ?

[Marian]

Pai daca ar fi vorba despre unul din tranzistoarele din driver/prefinali sau altul din etajele de semnal mic acestea de obicei capata defecte mecanice vizibile pe capsula, gen crapaturi, sau chiar se sparg in unele situatii, depinde si de alimentare, chiar si unii finali patesc asta daca sunt in capsula din epoxy, insa capsulele metalice nu au cum sa tradeze un defect vizibil si singura solutie din punctul meu de vedere este scoaterea si masurarea lor. Dar am zis, este punctul meu de vedere, asta nu inseamna si ca nu ar mai exista si alte optiuni/solutii.

[wally_gatter]

referitor la primul caz care l-ai explicat ,cel de doua module de 100w in 4 ohmi , ziceai de 2x100W +100W rezerva..rezerva nu o iei din burta. intai trebuie sa sti ce randament va avea amplificatorul , ca sa poti calcula corect puterea absorbita din sursa. sa zicem ca ai doua module AB cu randament (in fctie de schema adoptata) de 50% , atunci vei avea dublul puterii absorbite pe fiecare canal decat cea debitata , se schimba toata treaba , nu mai sunt 300W ci 400W..

[costy]

ca sa nu vorbim degeaba , hai sa discutam pe o schema.

Ca tot am vazut-o in topicul cu simulari propun schema lui douglas self in clasa B

 

Cine poate sa ia schema pe bucati si sa spuna ce rol are fiecar etaj?

[Den]

De ce nu incerci tu? Greu nu e,ai manual mai sus care iti explica cam totul.Inparti in trei schema,ca ai trei etaje mari si late.Sau imparte tu schema,ca tot te-ai apucat si comentam noi.

[costy]

asa incerca eu dar sincer sa fiu nu ma numar printre cei care "stiu "Decat sa spun ceva gresit si sa produc confuzii pentru restul care nu stiu as prefera sa preia initiativa cineva care stie ce vorbeste.

[Marian]

As incepe eu cu o scurta descriere a primului etaj intrarea, diferential PNP format din TR2 si TR3 acesta foloseste diferenta de tensiune dintre cele 2 intrari, inversoare si neinversoare, ( In- si In+ ), una la care se aplica semnalul de intrare si cealalta de la iesire, cele 2 tranzistoare trebuie f bine imperecheate dupa factorul de amplificare pentru a se evita diferentele de tensiune dintre ele, fapt care s-ar traduce intr-un ofset nedorit la iesire, tot pentru evitarea ofsetului ele trebuiesc polarizate identic, de aceea R1 si R8 trebuie sa aiba aceeasi valoare, amplificarea schemei este de aproximativ 16; diferentialul din schema este alimentat de un generator de curent constant format din TR1 si TR14 polarizat de un circuit bootstrap, avantajul acestuia fata de varianta cu o simpla rezistenta este ca diferentialul nu mai este atat de afectat de variatiile tensiunii de alimentare, cum ar fi caderile de tensiune la volum mare, Diferentialul transmite curentul catre driver prin intermediul unui circuit numit oglinda de curent format din TR10 si TR11 care asigura simetria curentului in colectoarele diferentialului.

[remus68]

Cum putem depista tranzistorul in cauza fara sa le scoatem pe toate si sa le verificam?

Asta este ca si cum te-ai duce la medic, te opereaza si incepe sa scoata cite-un organ: asta a fost bun si asta a fost bun, ...Este suficient sa faci citeva masuratori si iti dai seama ce trebuie inlocuit. Asa face un meserias, nu un cioban cirpaci...

TR1 si TR14 polarizat de un circuit bootstrap

In schema aia NU exista nici macar UN SINGUR circuit Bootstrap!

[cristian2009]

.Este suficient sa faci citeva masuratori si iti dai seama ce trebuie inlocuit.

Si... ce masuratori se fac ? Se verifica tensiunea baza-emitor ?

[Marian]

In schema aia NU exista nici macar UN SINGUR circuit Bootstrap!

Poate ma insel insa circuitul format din R21 R22 si C12 din cate stiu eu se numeste chiar bootstrap si metodologia asta este intalnita in multe amplifuri.

Si... ce masuratori se fac ? Se verifica tensiunea baza-emitor ?

@Cristian nu este atat de simplu cum faci tu sa para, punerea la punct a unui amplif presupune multe calcule si teorie, trebuie sa cunosti anumite lucruri care se intampla intr-un amplif inainte sa iti dai cu presupusul asupra a ce trebuie masurat, oricum nu discutam sper eu despre depanari amplifuri sunt destule alte teme pentru asta, aici mi-as dori sa se discute doar teorie despre proiectarea si functionarea ampliurilor.

[wally_gatter]

reteaua formata din R21 ,R22 si C12 poate fi inlocuita cu un singur rezistor de 20K ,dar nu e nevoie ;nu sunt circuit bootstrap. Impreuna cu TR1 ,TR14 ,R4, R5 sunt generatorul de curent constant al tranzistorilor de intrare "long tied pair" .. cele doua tranzistoare din sursa de curent constant isi fura curent unul altuia generand in colectorul lui TR1 un curent constant.