DELER OG MATERIALER
- Fire 6-volts batterier
- Dual operasjonell forsterker, modell TL082 anbefalt (Radio Shack katalog # 276-1715)
- En NPN kraft transistor i en TO-220—pakke – (Radio Shack katalog # 276-2020 eller tilsvarende)
- En PNP-effekt transistor i en TO-220—pakke – (Radio Shack katalog # 276-2027 eller tilsvarende)
- En 1N914 bytte diode (Radio Shack katalog # 276-1620)
- En kondensator, 47 µF elektrolytisk, 35 WVDC (Radio Shack katalog # 272-1015 eller tilsvarende)
- To kondensatorer, 0.,22 µF, ikke-polarisert (Radio Shack katalog # 272-1070)
- 10 kΩ potensiometer, lineær taper (Radio Shack katalog # 271-1715)
sørg for å bruke en op-amp som har en høy drap pris. Unngå LM741 eller LM1458 på grunn av dette.
Den nærmere matchet de to transistorer er, jo bedre. Hvis mulig, prøv å få tak i TIP41 og TIP42 transistorer, som er nøye avstemt NPN-og PNP-effekt transistorer med spredning rangeringer av 65 watt hver. Hvis du ikke kan få en TIP41 NPN transistor, den TIP3055 (tilgjengelig fra Radio Shack) er en god erstatning. Må du ikke bruke svært store (dvs., TIL-sak 3) effekt transistorer, som op-amp kan ha problemer med å kjøre nok strøm til sine baser for god drift.,>For å illustrere hvordan å bygge en «push-pull» klasse B forsterker ved hjelp av komplementære bipolare transistorer
SKJEMATISK DIAGRAM
ILLUSTRASJON
INSTRUKSJONER
Dette prosjektet er en audio-forsterker egnet for å forsterke utgangssignalet fra en liten radio, kassettspiller, CD-spiller, eller noen annen kilde for lydsignaler., For stereo drift, to identiske forsterkere må være bygget, en for venstre kanal og andre for høyre kanal. For å få et inngangssignal for dette forsterker til å forsterke, du bare koble den til utgangen av en radio eller en annen lydenhet som dette:
Dette forsterker også fungerer godt på å forsterke «line-level» audio signaler fra høy-kvalitet, modulære stereo komponenter., Det gir en overraskende mengde lyd effekt når du spiller gjennom en stor høyttaler, og kanskje kjøre uten heatsinks på transistorer (om du skal eksperimentere med den litt før du bestemmer deg for å droppe kjøleribber, som energitap varierer i henhold til type høyttaler som brukes).
målet av hvilken som helst forsterker er til å gjengi innspill waveshape så nøyaktig som mulig. Perfekt reproduksjon er umulig, selvfølgelig, og eventuelle forskjeller mellom output og input waveshapes er kjent som forvrengning., I en audio-forsterker, forvrengning kan føre til ubehagelige toner til å være lagt på ekte lyd. Det er mange forskjellige konfigurasjoner av audio-forsterker kretser, hver med sine egne fordeler og ulemper. Denne bestemt krets kalles en «klasse B» push-pull-krets.
de Fleste lyd – «power» forsterkere klasse B konfigurasjon, hvor en transistor gir strøm til lasten under halvparten av bølgeformen syklusen (det presser), og en ekstra transistor gir strøm til belastning for andre halvdel av syklusen (det trekker)., I denne ordningen, verken transistor forblir «on» for hele syklusen, noe som gir hver enkelt en tid for å «hvile» og kjølig under bølgeformen syklus. Dette gjør for en energieffektiv forsterker, men fører til en distinkt type nonlinearity kjent som «crossover forvrengning.,lyd tone av konstant volum:
I en push-pull forsterker, de to transistorer ta svinger å forsterke den alternative halv-sykluser av bølgeformen som dette:
Hvis «hand-off» mellom de to transistorer er ikke nøyaktig synkronisert, skjønt, forsterkerens utgang-bølgeformen kan se noe som dette i stedet for en ren sinuskurve:
Her, forvrengning resultater fra det faktum at det er en forsinkelse mellom når en transistor slås av, og andre transistor slås på., Denne typen av forvrengning, hvor bølgeform «flater» på crossover point mellom positive og negative halv-sykluser, kalles crossover forvrengning., En vanlig metode for å dempe crossover forvrengning er å påvirke transistorer slik at deres slå på/slå-av-poeng faktisk overlapper hverandre, slik at begge transistorene er i en tilstand av ledningsforstyrrelser for et kort øyeblikk under crossover periode:
Denne form for forsterkning er teknisk kjent som klasse AB snarere enn klasse B fordi hver transistor er «på» for mer enn 50% av tiden i løpet av en komplett bølgeform syklus., Ulempen til å gjøre dette, skjønt, er økt strømforbruk forsterker, fordi i løpet av øyeblikk av tid der begge transistorene er å gjennomføre, det er gjeldende gjennomført gjennom transistorer som ikke går gjennom lasten, men er bare å bli «kortsluttes» fra en strømforsyning jernbane til andre (fra V +V).
Ikke bare er dette en sløsing med energi, men det gir mer varme energi i transistorer. Når transistorer økning i temperatur, deres egenskaper endre (Vbe frem spenningsfall, β, krysset motstand, etc.,), noe som gjør riktig vekting vanskelig.
I dette eksperimentet, at transistoren opererer i ren klasse B-modus. Som er, de er aldri å gjennomføre på samme tid. Dette sparer energi og reduserer varmetap, men gir seg til crossover forvrengning. Løsningen er tatt i denne kretsen er å bruke en op-amp med negative tilbakemeldinger til raskt å kjøre transistorer gjennom den «døde» sone produsere crossover forvrengning og redusere mengden av «sammenslåing» av bølgeformen under crossover.
Den første (venstre) op-amp vist i den skjematiske diagrammet er noe mer enn en buffer., En buffer bidrar til å redusere lasting av input kondensator/motstand-nettverket, som har blitt plassert i kretsen for å filtrere ut eventuelle DC bias spenning ut av inngangssignalet, forebygge eventuelle DC spenning fra å bli forsterket av banen og sendt til høyttaleren hvor det kan forårsake skade.
Uten buffer op-amp, kondensator/motstand filtrering krets reduserer lav-frekvens («bass») svar på forsterker og fremhever høy-frekvens («diskant»).
Den andre op-amp fungerer som en inverterende forsterker som få er kontrollert av 10 kΩ potensiometer., Dette gjør noe mer enn å gi en volumkontroll for-forsterker. Vanligvis, invertere op-amp kretser har sine tilbakemeldinger motstand(r) som er knyttet direkte fra op-amp utgang til inverterende inngang som dette:
Hvis vi skulle bruke den resulterende utgangssignal til å drive base-terminalene på push-pull-transistor par, selv om vi ville oppleve betydelig crossover forvrengning, fordi det ville være en «død» sone i transistorer’ operasjon som base spenning gikk fra + 0.7 volt å – 0.,7 volt:
Hvis du allerede har bygget forsterker i sin endelige form, du kan forenkle det til dette skjemaet og lytte til forskjellen i lydkvalitet. Hvis du ennå ikke har begynt byggingen av banen, skjematisk diagram som vist ovenfor, vil være et godt utgangspunkt. Det vil forsterke en lyd-signal, men det vil høres fryktelig!
grunnen til crossover forvrengning er at når op-amp utgang signal er mellom + 0.7 volt og – 0.,7 volt, verken transistor vil bli gjennomført, og utgangsspenning til høyttaleren vil være 0 volt for hele 1.4 volt span av base spenning swing. Dermed er det en «sone» i inngangssignalet området hvor ingen endring i høyttaler utgang spenning vil oppstå. Her er der intrikate vekting teknikker er vanligvis introdusert til kretsen for å redusere denne 1.4-volt «gap» i transistor input signal respons. Vanligvis, noe sånt som dette er gjort:
De to seriene som er koblet dioder vil slippe ca 1.,4 volt, tilsvarende kombinert Vbe frem spenningen faller av to transistorer, noe som resulterer i et scenario der hver transistor er bare på nippet til å slå på når inngangssignalet er null volt, eliminerer 1.4 volt «døde» signal sone som eksisterte før.
Dessverre, men denne løsningen er ikke perfekt: som transistorer varme opp fra å drive strøm til lasten, deres Vbe videresende spenning dråpene vil synke fra 0.7 volt til noe mindre, for eksempel 0.6 volt eller 0,5 volt., Den dioder, som ikke er underlagt de samme oppvarming effekt fordi de ikke gjennomføre noen vesentlig gjeldende, vil ikke oppleve den samme endringen i fremover spenningsfall.
Dermed dioder vil fortsette å levere de samme 1.4-volt bias spenning selv om transistorer krever mindre bias spenning på grunn av oppvarming. Resultatet vil være at kretsen glir inn i klasse AB drift, hvor begge transistorene vil være i en tilstand av ledningsforstyrrelser del av tiden., Dette, selvfølgelig, vil resultere i mer varmetap gjennom transistorer, forverrer problemet med fremover spenningsfall endre.
En felles løsning på dette problemet er innsetting av temperatur-kompensasjon «feedback» motstander i emitter beina av push-pull-transistor krets:
Denne løsningen ikke hindre samtidig turn-on av to transistorer, men bare reduserer alvorlighetsgraden av problemet og hindrer termisk runaway., Det har også den uheldige effekten av å sette inn motstand i legg i dagens bane, begrense utgangsstrøm av forsterkeren. Løsningen jeg har valgt i dette eksperimentet er en som kapitaliserer på prinsippet om op-amp negative tilbakemeldinger for å overvinne den iboende begrensninger av push-pull-transistor utgang krets. Jeg bruker en diode til å gi en 0,7-volt bias spenning for push-pull-par., Dette er ikke nok til å eliminere den «døde» signal sone, men det reduserer den med minst 50%:
Siden spenningsfall i en enkelt diode vil alltid være mindre enn den kombinerte spenningen faller av to transistorer’ base-emitter veikryss transistorer kan slå aldri på samtidig, og dermed hindre klasse AB drift., Så, for å hjelpe kvitte seg med de resterende crossover forvrengning, tilbakemeldinger signal på op-amp er tatt fra utgang av-forsterkeren (den transistorer’ stråler terminaler) som dette:
op-amp ‘ s funksjon er å sende ut hva spenningssignal det må til for å holde sine to input-terminalene på samme spenning (0 volt differensial)., Ved å koble tilbakemeldinger ledningen til emitter terminaler av push-pull-transistorer, op-amp har evnen til å føle noe «dødt» sone der verken transistor er å gjennomføre, og produserer en riktig spenning signal til baser av transistorer til raskt å drive dem inn i ledelse igjen for å «holde tritt» med inngangssignalet bølgeform.
Dette krever en op-amp med en høy slew rate (evnen til å produsere en raskt stigende eller raskt fallende utgangsspenning), som er hvorfor det TL082 op-amp ble angitt for denne kretsen., Tregere op-amper som LM741 eller LM1458 kan ikke være i stand til å holde tritt med høy dv/dt (spenning pris-av-endring over tid, også kjent som de/dt) er nødvendig for lav forvrengning drift.
Bare et par av kondensatorer er lagt til denne kretsen for å bringe det inn i sin endelige form: en 47 µF kondensator koblet i parallell med diode bidrar til å holde 0.7 volt bias spenning konstant til tross for store svingningene i spenning på op-amp utgang, mens en 0.22 µF kondensator koblet mellom base og emitter av NPN transistor bidrar til å redusere crossover forvrengning ved lavt volum innstillinger: