Eingangskopplung an Verstärker der Klasse AB mit Diodenvorspannung. Ein Kondensator oder zwei?

Wenn das Eingangssignal mit Wechselstrom an ein diodengespanntes Klasse-AB-System (Push-Pull / Complementary Pair) gekoppelt wird, sehe ich zwei verschiedene Ansätze:

1. Signal zwischen Vorspannungsdioden mit einem einzelnen Entkopplungskondensator verbunden:

2. Signal, das mit separaten Kondensatoren direkt an jede Transistorbasis angeschlossen ist:

Was ist der praktische Unterschied zwischen diesen beiden Ansätzen? Ist einer besser als der andere?

Hier ist eine bearbeitbare Schaltung, die die Grundidee des 2. Ansatzes zeigt (Hinweis: Werte sind nicht so realistisch):

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Hier ist eine weitere Simulation einer ersten Schaltung (mit freundlicher Genehmigung von Tony Stewart).

Der Zweck der Dioden besteht darin, eine Vorspannung zwischen den Basen der Transistoren einzustellen, die einen kleinen Leerlaufstrom durch den Gegentakt einstellt. Dadurch funktioniert es in der Klasse AB und verringert die Überkreuzungsverzerrung. Die Dioden sollten jedoch thermisch mit den Transistoren gekoppelt sein, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Aus diesem Grund sollten auch Emitterwiderstände verwendet werden.

Wie auch immer.

Solange beide Dioden beispielsweise einige mA Strom durch die Dioden leiten, ist ihre dynamische Impedanz eher klein, wie 10 bis 20 Ohm, sodass die Transistoren von einer niedrigen Impedanz angesteuert werden. Was hier zählt, ist, dass dieser Vorspannungsstrom durch die Widerstände R1 und R2 erzeugt wird.

Wenn wir also eine hohe positive Ausgangsspannung (und vermutlich einen hohen Ausgangsstrom) wünschen, ist die Spannung an R1 niedrig, da TR1 auf eine Spannung nahe der positiven Stromschiene angesteuert wird. Da der Basisstrom von TR1 nur von R1 kommt, ist dies ein Problem: Bei einem ausreichend hohen Ausgangsstrom saugt der Basisstrom von TR1 den gesamten Strom ab, den R1 liefern kann, sodass D1 ausgeschaltet wird und nicht mehr funktioniert.

Die zweite Konfiguration funktioniert besser, wenn die beiden Eingangskappen groß genug sind, um bei der interessierenden Frequenz eine niedrige Impedanz zu haben: In diesem Fall wird Wechselstrom-Basisstrom von der Signalquelle durch die Kappen bereitgestellt, und R1 / R2 stellt nur den Gleichstrombetrieb ein Punkt.

Daher ist die zweite Konfiguration eine bessere Wahl, wenn die zusätzliche Leistung erforderlich ist. Es würde auch höhere Werte für R1 / R2 ermöglichen, da es das Problem löst, dass die Widerstände klein genug sein müssen, um genügend Strom für den Basisstrom durchzulassen, der für den maximalen Ausgangsstrom erforderlich ist.

Es ist etwas komplizierter, wenn Sie hohe Ströme ansteuern, da die Auswahl jeder Komponente die Ergebnisse der Ausgangsimpedanz, des Ruhestroms der Treiber, der harmonischen Verzerrung und des Dämpfungsverhältnisses beeinflusst, das die Spannung der Gegen-EMK bei niedrigen Frequenzen und damit den "matschigen Bass" beeinflusst.

Natürlich können Shockley-Effekte auf Vbe vs Tjcn und dasselbe für Dioden, selbst wenn sie thermisch angepasst sind, Probleme verursachen, wenn die Dioden eine zu kleine oder zu große Nennleistung haben und somit ESR mit Änderungen von Vbe aufgrund der Vorspannung R den Ausgangsleerlaufstrom stark beeinflussen.

Um die optimale Cap-Konfiguration zu bestimmen, müssen Sie verstehen, dass dieser Verstärker kleiner als die Einheitsverstärkung ist . Warum gibt es also Verluste und wo ist sie? und warum ist das wichtig, um die Spannungsdämpfung für einen guten Niederfrequenzgang zu minimieren, aber es wird in diesem Fall Kosten für die Verlustleistung im Leerlauf und größere Ausgangs-C-Werte verursachen, die für Welligkeitsstrom oder Laststrom ausgelegt sind.

Die Frage ist einfach, die Kondensatorimpedanz bei einigen f mit der Quellen- und Eingangsimpedanz zu vergleichen, um festzustellen, ob die Impedanz der Kappe signifikant ist. Die Unterschiede bei diesen beiden Auswahlmöglichkeiten sind im Vergleich zu den anderen Faktoren bei der Auswahl des R-Verhältnisses und der Auswahl des Pd-Verhältnisses für den Transistor und die Diode gering, so dass sie die Ausgangsstufe auf den gewünschten Strom vorspannen, um eine niedrige Ausgangsimpedanz zu erreichen, die im Wesentlichen die Quellenimpedanz ist Fahren der Basis / hFE.

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Dann müssen Sie weitere Spezifikationen definieren.

Einschließlich: Pmax, Vmax, Last min, f min, THD max, min Dämpfungsfaktor (normalerweise 10 sind billige Designs, 100 ist besser) Quellenimpedanz ..

Je niedriger die Impedanz Ihres Lautsprechers ist, wie z. B. 4 Ohm, desto kritischer sind die Einstellungen für das thermische Durchgehen und die hFE-Anpassung zwischen PNP und NPN. Mit +/5 V können Sie jedoch problemlos 5 W erzeugen. Ein besseres Design mit 0,3 W für 60-Ohm-Kopfhörer oder einige 8-Ohm-Lautsprecher. Bei Verwendung von 1N400x-Dioden anstelle eines kleinen Signals muss 1N4148 einen Poti zwischen den Diodensträngen verwenden, um niedrigere Vf-Änderungen zu erzielen. Das Hinzufügen eines 50- oder 100-Ohm-Potis zwischen ihnen muss jedoch auf die Lautsprecherlast und die gewünschte Ausgangsleistung sowie die Nichtübereinstimmung von hFe abgestimmt sein. (wollen sie innerhalb von 20%)

tinyurl.com/y9pdw3uv ist ein Beispiel dafür in meiner neuesten Simulation. Hinweis RMS-Leistung im Lautsprecher. Sie können den R-Wert ändern und die RMS-Leistung von jeder Versorgung (-ve) sollte bestenfalls 30% oder 60% von beiden Versorgungen betragen. Beachten Sie, wie sich der Poti auf jedes Signal und jeden DC-Mindeststrom auswirkt. Dies ergibt sehr gute Dämpfungsfaktoren und ein Gleichstromverhalten am Ausgang. Sie können den DC-Eingang koppeln, wenn die Quelle 0 VDC ist.

• Unbekannte hFE-Leistungstransistoren können Probleme verursachen, wenn sie nicht übereinstimmen.
  • Diese S8050 / S8550 sind für hFE eingestuft. Beachten Sie dies durch das Suffix.