Transistor UMZCH с повишен динамичен термоустойчивост
Основният източник на топлина в UMZCH е крайното стъпало, както и разработването на усилватели твърди държавната власт винаги обръщаше внимание на настройката му топлина. В 80-90-те години на високо UMZCH (например, [1 - 3,]), най-разпространените на продукция етап верига, показана опростенчески на фиг. 1. Сред предимствата му включва задоволителна термична стабилност (когато пускат транзистори VT2, VT4, VT5 обща радиатора), граничната честота на висок коефициент на усилване, нисък импеданс. Въпреки това, изключване ток на пасивен рамо и динамичен нестабилността на изходните транзистори незадействано ток на температурни колебания транзистори преход при смяна нива на сигнала допринасят за увеличаване на превключване изкривяване. Тези характеристики се разграждат оценка на пациента и точността на възпроизвеждане на звука.
За режим на динамична стабилизация
Преди няколко години, Е. Aleshin Хабаровск изобретател предложен метод за стабилизиране на режима на работа (статичен ток) на етапи транзистор [4,5], което позволи на цел намаляване на динамичен термична нестабилност, за премахване на ток изключване в изходно стъпало пуш-пул и не UMZCH преразпределение на ток в него по-точно ( като в "паралелен" усилвател [6]).
Фиг. 2 представлява опростена схема на настоящата усилвател CCA [2] (A1 - лицеви издърпайте последовател на), където, за разлика от предшестващото състояние на техниката, работната точка на етапа на изхода се стабилизира чрез възела, предложеното Е. Aleshin. покой ток регулаторът е конфигуриран да елементи VT3, VT4 и VD1, VD2. Когато преминаващ през текущата чрез силата транзистори VT5, VT6 и свързани последователно с тях нелинейни елементи - Vd1 диоди, Vd2 - в последните форми спад на напрежението, което, когато транзисторите отваряне праг VT3, VT4 причинява тяхната база и колектор ток, намаляване на входните настоящите транзистори VT5, VT6. Резултатът е ограничен чрез ток през изход етап транзистори и, съответно, на ток през VD1 на диоди, VD2 - настоящите сензори.
се постига статично (дългосрочно) топлинна стабилност, както в схема от фиг. 1, предоставящи термичен контакт транзистори VT3, VT4 с диоди VD1, VD2. Динамично стабилизация е значително по-добре благодарение на по-малко диоди поколение топлина от мощност транзистори, и ефектът е постижима, ако кристалите на тези диоди и транзистори на сравним обем.
Когато токов сигнал чрез постепенно преразпределение на товара, както и между Vd1 на диоди и VD2 се получава в резултат на логаритмични диоди VAC. Освен това, на ток през тях никога не се намалява до нула, с изключение на прекъсване на тока от изходните транзистори. Токът през пасивна рамо може да бъде значително повишена чрез включване на резистор между базите на транзисторите VT3, VT4 (т. Е. Паралелно VD1, VD2). Така на покой ток и нейното разпределение между раменете в присъствието на сигнал не влияе на температурата на транзистори мощност или на напрежението в резистори (ако има такива) в база и емитер връзки на тези транзистори.
Тя може да изглежда трудно да се избере най-диоди, свързани в паралел и техния емитент съединителни транзистори да се гарантира стабилизирането на състоянието: σ σ BET-UVD. В действителност, само трябва да се намери най-подходящите видове устройства, не се изисква при подбора на обектите. Освен това, има един прост метод за регулиране на работната точка, както е показано по-долу в описанието на предложената UMZCH.
За термични нарушения
Уместно е да се каже малко за термични деформации и методи за справяне с тях в дизайна на транзисторни усилватели.
Топлинна деформация - да се промени на сигнала, тъй като преминава през верига или усилвател етап поради термично влияние на сигнал (ток) на параметрите термочувствителни елемент на усилвателя. Пример топлинна деформация в пасивна верига - в динамични сигнал компресия глави за нагряване на гласови намотки (особено мощен прием на висока температура на главата).
Устройствата за полупроводникови под действието на поток на сигнала текущата температура на кристалния растеж причинява промяна в основните параметри, такива като, например, предни диоди напрежение (-2.2 тУ / K), основата напрежение - емитер биполярни транзистори (-2.1 тУ / K) статичен текущата печалба на биполярни транзистори (+ 0.5% / K), и други.
Топлинни процеси са инерционни характер се дължи на недвижими топлинен капацитет на кристала и корпуса. Затова електротермични процеси в транзисторите не само водят до промени в моментните стойности на параметрите, но и създават ефект "памет" в електрическите вериги и етапи усилвател. Загрява се съхранява в етапите на усилвателя е показан като време, вариращо параметри след излагане на силен сигнал: изместване каскада работна точка, промени в съотношение предаване (Мултипликативните преходно грешка); DC компенсира компонент сигнал (нестационарни грешка добавка). Последното е подобен за показване на кондензатор диелектрична абсорбция в пътя на сигнала. Тези процеси създават линейни и нелинейни изкривяване на сигнала, влошаване на качеството на възпроизведената звук [7].
Особено следва да се отбележи, че конвенционалните топлинна стабилизиране не е в състояние значително да подобри динамичен термичната стабилност на каскади на много по-голяма времеконстанта на термичните процеси в апарата, в сравнение с времеконстанта на топлинните процеси в устройство полупроводници. Отчасти това е вярно, дори и за монолитни интегрални схеми.
Очевидно е, че за да се елиминират проблемите, свързани с термични полупроводникови памет устройства изисква използването на схема дизайн, намаляване на колебания в температурата или устройства кристали тяхното въздействие върху ефективността на усилвател.
Тези решения могат да включват:
- изотермични работа на устройството за полупроводникови [8];
- термостабилна точка режим каскада FET;
- покритие на един или повече етапи усилвател ПВ образуваните в другия печалба елемент (транзистор) с малка мощност колебание (и следователно температура) под сигнала действие;
- "Напред" корекция [9];
- взаимното компенсиране на топлинните етапи на изкривяване.
Описание UMZCH схема
Усилвателят на мощност се формира на електрическата схема (фиг. 3), съответстваща на блок-схемата, показана.
Основни характеристики
Номинална входно напрежение 1 V.
Номинално натоварване импеданс, ома. 4; 8
Изходната мощност при натоварване импеданс на 4 ома, Vt. 50
THD%, когато Pout = 40W, RH = 4 ома
не повече. 0.02
когато Pout = 20W, RH = 8 ома,
не повече. 0016
Ниво на шума (с филтър IEC-A) DBC. -101
LPF е монтиран на входа R1C2 за намаляване RF смущения на входа. В същия този комутиране входни ограничител напрежение елементи R3, R4, C1, SH, VD1 -VD4 за защита от претоварване на входните етапи на усилвателя. Входният сигнал от силата на звука (WP) се подава към LPF чрез "паралелен" повторителя VT1, VT2, VT4, VT5 (наречен [10] psevdodvuhtaktnym емитерен повторител). Резистори R5, R6 служи за балансиране токов вход, т.е.. Д. За отстраняване на постоянен компонент на ток през РГ произтичащи поради разлики в коефициентите на статично входни предаване настоящите биполярни транзистори и създаване на пристрастие напрежение на входа. C6 на кондензатор позволява самостоятелно трептене на етапа на въвеждане на радиочестоти.
Статично режим повторител стабилизирано напрежение параметрични стабилизатори R7VD5, R12VD6 и определен от резистори R8-R11, R16, R17T8K, за облекчаване на разликата в топлинна мощност между етапите на транзистори ретранслатор трябва да е малък. Динамично термичен режим определени елементи R13, R14, R24, R25, свързан към статичен режим се избира за свеждане до минимум на мощност колебания в транзистори ретранслатор със сигнал и разликата моментни сили VT1 транзистори и VT4 (VT2 и VT5), като по този начин минималната моментната температурната разлика на техните кристали. Това се прави, за да се гарантира, че флуктуация напрежение BET транзистори на първия и втория етап се изваждат и напрежението на сигнала на изхода на усилвател, и следователно, на изхода на усилвателя на минимална степен се изложени на топлинна деформация, се тълкува като "сигнал напрежение памет" (без стационарна добавка грешка) ,
Напрежение на изхода от усилвателя чрез R26R16 и R27R17 разделител продукция отива "паралелно" ретранслатор - Излъчватели VT4, VT5, смяна на ток през тях, т.е. генерира грешка сегашната пропорционална на изходното напрежение на огъване усилвател, разделено на UMZCH на печалба, от входа ... Antiphase текущата грешка чрез настоящата повторителя VT3 (VT6) доставя VT13 ток усилвател (VT14). Неговият изход е заредена от резистори R39, R40 и входния импеданс на изхода на усилвател VT15, VT16, което е напрежение (Vol. Д. каскада импеданс конверсия) и се подава през изход повторител на натоварване (говорител). Резистор R41 определя незадействано ток на усилвател на ток грешка (VT13, VT14) и избран така, че да се изключи пасивен затваряне рамото този етап поради тока, протичащ през R39, R40. Последно изместен в честотата на първия стълб в течение на общата защита на околната среда.
корекция честота се извършва в кондензатори линия DUS CIO, С11, включена между етап и преобразуване "паралелен" повторителя изходния импеданс. Това им включване подобрява преходно отговор на усилвателя, когато е поставен на нисък импеданс натоварване, т.е.. Е. На AC [2]. Корекция се извършва фаза олово R28C7 и R29C8 верига. R15 е тример за премахване на офсета на изхода UMZCH DC.
Емитер ток от етап изходния протича през настоящите сензори - диоди VD11-VD14. Напрежението от диоди, съдържаща информация за моментната стойност на тока през етапа на производството, чрез разделител R42R36R37R43 подава към диференциален усилвател VT11, VT12 а и ги превръща в ток. С колектори VT11, VT12 ток през текущата огледало VT7, VT9 (VT8, VT10) е вход за ток на усилвателя грешка, намаляване на входен ток. Тъй като и двете рамена на текущата промяна във фаза (за разлика от текущата грешка с "паралелен" повторителя), това води до промяна на ток през усилвателя за грешка, а оттам и на етапа на изхода, но не променя изходното напрежение. По този начин, на изхода етап незадействано ток се стабилизира. R38C13 верига предотвратява параметри монтаж възбуждане стабилизиране и заедно с R42, R43 извършва изравняване линия CCA.
Свързване монтаж стабилизация е малко по-различен от веригата на фиг. 2, но това не е от съществено значение, и усилватели на различна структура могат да бъдат приложени по различни начини. В този случай, обаче, е необходимо да се вземе предвид, че динамичните трептения OS транзистори за стабилизация на температурата (VT3, VT4 на фиг. 2 и VT11, VT12 на фиг. 3) също влияят на термостабилността на работната точка на етапа на производството, но отклонение в обратна посока в сравнение с диоди - настоящите сензори.
Диоди VD7-VD10 - защитни, те предотвратяват отваряне DUS незадействано ток преходно стабилизиране (например, когато токови удари или силно), който преминава с PIC с неконтролирано нарастване чрез токове в етапа на производство. DiodYu9 (VD10) създава допълнителен спад на напрежението в текущата огледало транзистор VT7 (VT8), привеждането на линейната част на характеристиката.
Проектирането и детайли
Фиксирани резистори - Metal loplenochnye, отрежете - мулти. Резисторите R8-R11, R16- R18, R23, R26, R27, R32, R35 - с отклонение от ± 1%; те могат да бъдат избрани от конвенционален с допустимо отклонение ± 5% или точност най-близо до споменатата номинален брой Е96. Другите фиксирани резистори имат толеранс ± 5%.
Оксид кондензатори C14, C15 - ниско съпротивление (ниско ESR), които се използват при производството и разпределението на превключване мощност; неполярен с определената номиналното напрежение - филм. Кондензатори С2, С10, С11 желателно да се използват диелектрик от полистирол или полипропилен, друг - керамичен напрежение от 25 или 50 с диелектричен X7R (или групи NPO, COG С6 до С8).
Ценерови диоди VD5, VD6 - точност, те имат отклонение от ± 1%, също така е възможно да се използват други с допустимо отклонение ± 2% (например, BZX55B) или изберете от редица ± 5% (BZX55C). Диоди VD7-VD10 - ултрабързи (ултрабързи) при средна ток от 1 А с напрежението на 0.6. 0.7 V при поток от 0.1 А. диоди на етапа на изхода могат да бъдат всички силни или свръхвисокоскоростни Шотки диоди на средно ток от най-малко 10 А. всяка комбинация от допустимите видове и брой диоди в ръката; е само важно, че общият напрежението с предварително определен статичен ток, преминаващ през тях, е в обхвата 0.7. 0.9 V. Например, VD12 (VD13) диод може да бъде заменена от две или MBR1045 MBR1035, свързани в серия. За предпочитане е да се използва диоди в ток 20 А или повече, като с по-голям обем на кристала, и следователно способен да осигури удобен динамичен термостабилност.
Транзистори VS550S, VS560S в "паралелен" ретранслатор могат да бъдат заменени от VS550V, VS560V или VS549, VS559 с буквени индекси С или В, както и в други позиции на VS547, VS557 и VS546, VS556 с буквени индекси С или V. транзистори VT11, VT12 - ниска мощност високо-ниско възел капацитет, постоянна допустим колектор ток от най-малко 0,1 а и напрежението колектор-емитер не е по-малко от 60 V. костюм също 2SA1540, 2SC3955 или VS546, VS556 с всяка буква индекс, в последния случай, сглобяването марж стабилизиране на стабилност намалее леко. Транзистори VT13, VT14 - висока средна мощност при постоянен допустим ток на колектора е не по-малко от 1 А и колектор-емитер напрежение е не по-малко от 60; За предпочитане се използва с висока стойност елементи h2ia-изходните транзистори могат да бъдат 2SA1302, 2SC3281, е желателно да се група G (с параметър голяма стойност h213). Допълнителни двойки транзистори на всички етапи е желателно, за да изберете най-близкия стойността на h213. Транзистори "паралелно" ретранслатор-добро използване на една и съща страна, същото важи и за транзисторите на настоящите огледала.
При избора radioelements да следват препоръките, изложени в [3] (№ 1, стр. 18-20).
Мощност UMZCH да се стабилизира. Монтаж на проводниците и власт се осъществява от конвенционалните правила. Отбелязваме, само че на входа на местните "земя" елементи, посочени С1-С5, R2, VD3-VD6 и щит кабел, свързващ входа за управление на звука на усилвателя.