PEÇAS E MATERIAIS
- Quatro baterias de 6 volts
- Dual amplificador operacional, modelo de TL082 recomendado (Radio Shack catálogo # 276-1715)
- Um NPN transistor de potência em um pacote TO-220—(Radio Shack catálogo # 276-2020 ou equivalente)
- Um PNP transistor de potência em um pacote TO-220—(Radio Shack catálogo # 276-2027 ou equivalente)
- Um 1N914 de comutação do diodo (Radio Shack catálogo # 276-1620)
- Um capacitor, 47 µF eletrolítico, 35 WVDC (Radio Shack catálogo # 272-1015 ou equivalente)
- Dois capacitores, 0.,22 µF, não polarizada (Radio Shack catálogo # 272-1070)
- Um potenciômetro de 10 kΩ, linear cone (Radio Shack catálogo # 271-1715)
certifique-se de usar um op-amp que tem uma alta velocidade de giro. Evite o LM741 ou LM1458 por esta razão.
Quanto mais próximos forem os dois transistores, melhor. Se possível, tente obter transístores TIP41 e TIP42, que são estreitamente combinados NPN e PNP Power transistors com classificação de dissipação de 65 watts cada. Se não conseguir obter um transistor NPN TIP41, o TIP3055 (disponível na Radio Shack) é um bom substituto. Não usar muito grande (i.e., Para-3 caso) transístores de energia, como o op-amp pode ter dificuldade em conduzir corrente suficiente para suas bases para uma boa operação.,>Para ilustrar como a construção de um “push-pull” classe B amplificador usando complementares de transistores bipolares
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO
ILUSTRAÇÃO
INSTRUÇÕES
Este projeto é um amplificador de áudio adequado para amplificar o sinal de saída de um pequeno rádio, leitor de cassetes, leitor de CD, ou qualquer outra fonte de sinais de áudio., Para o funcionamento estéreo, dois amplificadores idênticos devem ser construídos, um para o canal esquerdo e outro para o canal direito. Para obter um sinal de entrada de um amplificador para ampliar, basta ligá-lo para a saída de um rádio ou outro dispositivo de áudio, como este:
Este amplificador circuito também funciona bem em ampliar “de nível de linha” sinais de áudio de alta qualidade, modular, componentes estéreo., Ele fornece uma quantidade surpreendente de potência sonora quando jogado através de um grande orador, e talvez executar sem dissipadores de calor sobre os transistores (que você deve experimentar com ele um pouco antes de decidir abrir mão de dissipadores de calor, como a dissipação de energia varia de acordo com o tipo de alto-falante usado).
O objetivo de qualquer circuito amplificador é reproduzir a fita de entrada com a maior precisão possível. Reprodução perfeita é impossível, é claro, e quaisquer diferenças entre a saída e entrada waveshapes são conhecidas como distorção., Em um amplificador de áudio, distorção pode causar tons desagradáveis a serem sobrepostos no som verdadeiro. Existem muitas configurações diferentes de circuitos de amplificador de áudio, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens. Este circuito em particular é chamado de” Classe B”, circuito push-pull.
a maioria dos amplificadores de “potência” de áudio usam uma configuração de Classe B, onde um transistor fornece energia para a carga durante metade do ciclo de onda (ele empurra) e um segundo transistor fornece energia para a carga para a outra metade do ciclo (ele puxa)., Neste esquema, nenhum transístor permanece “ligado” para todo o ciclo, dando a cada um um um tempo para “descansar” e esfriar durante o ciclo de forma de onda. Isso faz com que um circuito amplificador de potência eficiente, mas leva a um tipo distinto de não-linearidade conhecido como “distorção cruzada”.,tom de áudio de volume constante:
Em um push-pull circuito amplificador, os dois transistores revezam-se de amplificação alternativo meia-ciclos da forma de onda, como este:
Se o “hand-off” entre os dois transistores não é precisamente sincronizados, porém, o amplificador de saída de forma de onda pode ser algo parecido com isso em vez de uma onda senoidal pura:
Aqui, a distorção resulta do fato de que há um atraso entre o tempo de um transistor é desligado e o outro transistor é ligado., Este tipo de distorção, onde a forma de onda “plana” no ponto de cruzamento entre Meias-ciclos positivos e negativos, é chamada distorção de cruzamento., Um método comum para atenuar a distorção de crossover é a polarização dos transistores de modo que a sua ligar/desligar pontos se sobrepõem, de modo que ambos os transistores estão em um estado de condução por um breve momento durante o cruzamento período de:
Esta forma de amplificação é tecnicamente conhecido como classe AB em vez de classe B, pois cada transistor é “sobre” para mais de 50% do tempo durante um completo ciclo da forma de onda., A desvantagem para fazer isso, porém, é o aumento do consumo de energia do circuito do amplificador, porque durante os momentos de tempo em que ambos os transistores estão conduzindo, há corrente conduzida através dos transistores que não estão passando pela carga, mas está meramente sendo “shorted” de um carril de alimentação para o outro (de-V para +V).isto não é apenas um desperdício de energia, mas dissipa mais energia térmica nos transistores. Quando os transístores aumentam de temperatura, as suas características mudam (queda de tensão VBE para a frente, β, resistências de junção, etc.,), dificultando a orientação adequada.
neste experimento, os transístores operam em modo puro de classe B. Ou seja, eles nunca estão conduzindo ao mesmo tempo. Isso economiza energia e diminui a dissipação de calor, mas se presta a distorção de cruzamento. A solução tomada neste circuito é usar um Op-amp com feedback negativo para conduzir rapidamente os transistores através da zona” morta “produzindo distorção de cruzamento e reduzir a quantidade de” achatamento ” da forma de onda durante o cruzamento.
o primeiro op-amp (mais à esquerda) mostrado no diagrama esquemático não é nada mais do que um buffer., Um buffer ajuda a reduzir a carga do capacitor de entrada/rede de resistor, que foi colocado no circuito para filtrar qualquer tensão de viés de corrente contínua fora do sinal de entrada, impedindo qualquer tensão de corrente contínua de se tornar amplificada pelo circuito e enviada para o altifalante onde pode causar danos.
Sem o tampão op-amp, O circuito de filtragem capacitor/resistor reduz a resposta de baixa frequência (“baixo”) do amplificador e acentua a alta frequência (“trible”).o segundo amplificador op-amp funciona como um amplificador invertido cujo ganho é controlado pelo potenciômetro de 10 kΩ., Isto não faz mais do que fornecer um controle de volume para o amplificador. Geralmente, invertendo o op-amp circuitos ter seus comentários resistor(s) ligado diretamente a partir do amp-op terminal de saída para a inversão do terminal de entrada como esta:
Se fôssemos usar o sinal de saída para a unidade da base de terminais de push-pull transistor do par, porém, temos uma experiência significativa distorção de crossover, porque haveria um “morto” zona dos transistores’ operação como a tensão de base passou de um crescimento de 0,7 volts a 0.,7 volts:
Se você já construiu o circuito do amplificador na sua forma final, você pode simplificá-lo para esta forma e ouvir a diferença na qualidade de som. Se você ainda não começou a construção do circuito, o diagrama esquemático mostrado acima seria um bom ponto de partida. Vai amplificar um sinal de áudio, mas vai soar horrível!
a razão para a distorção de crossover é que quando o sinal de saída op-amp está entre + 0, 7 volts e – 0.,7 volts, nenhum transístor estará conduzindo, e a tensão de saída para o altifalante será de 0 volts para todo o intervalo de 1,4 volts do swing de tensão de base. Assim, há uma “zona” no intervalo de sinal de entrada onde nenhuma mudança na tensão de saída do altifalante ocorrerá. Aqui é onde as técnicas de provocação intrincadas são normalmente introduzidas no circuito para reduzir este “gap” de 1,4 volts na resposta de sinal de entrada transistor. Usually, something like this is done:
The two series-connected diodes will drop approximately 1.,4 volts, equivalente às gotas combinadas de voltagem VBE para a frente dos dois transístores, resultando em um cenário onde cada transístor está apenas à beira de ligar quando o sinal de entrada é zero volts, eliminando a zona de sinal de 1,4 volts “mortos” que existia antes.
infelizmente, porém, esta solução não é perfeita: à medida que os transístores se aquecem da energia condutora para a carga, suas quedas de tensão VBE para a frente diminuem de 0,7 volts para algo menos, como 0,6 volts ou 0,5 volts., Os díodos, que não estão sujeitos ao mesmo efeito de aquecimento porque não conduzem nenhuma corrente substancial, não experimentarão a mesma mudança na queda de tensão frontal.
assim, os díodos continuarão a fornecer a mesma tensão de viés de 1,4 volts, mesmo que os transistores requerem menos tensão de viés devido ao aquecimento. O resultado será que o circuito entra em operação de classe AB, onde ambos os transístores estarão em um estado de condução parte do tempo., Isto, é claro, resultará em mais dissipação de calor através dos transistores, exacerbando o problema da mudança de queda de voltagem para a frente.
Uma solução comum para este problema é a inserção de compensação de temperatura “feedback” de resistores de emissor pernas de push-pull transistor circuito:
Esta solução não impede simultânea liga em um dos dois transistores, mas apenas reduz a gravidade do problema e impede térmica em fuga., Ele também tem o infeliz efeito de inserir resistência no caminho da Corrente de carga, limitando a corrente de saída do amplificador. A solução pela qual optei neste experimento é uma que capitaliza no princípio do feedback negativo op-amp para superar as limitações inerentes do circuito de saída transistor push-pull. Eu uso um díodo para fornecer uma tensão de 0,7 volts para o par push-pull., Isso não é o suficiente para eliminar o “morto” de sinal horário, mas a reduz em pelo menos 50%:
Desde a queda de tensão de um único diodo será sempre menor do que o combinado quedas de tensão dos dois transistores de ” base-emissor de cruzamentos, os transistores podem nunca ligue simultaneamente, impedindo a classe AB operação., Em seguida, para ajudar a livrar-se dos restantes distorção de crossover, o sinal de realimentação do op-amp é tomada a partir do terminal de saída do amplificador (transistores’ emissor terminais) como este:
O op-amp é a função de saída de qualquer sinal de tensão que tem a fim de manter seus dois terminais de entrada no mesmo (tensão de 0 volts, diferencial)., Ao conectar o fio de feedback aos terminais emissores dos transistores push-pull, o op-amp tem a capacidade de sentir qualquer zona “morta” onde nenhum transistor está conduzindo, e emitir um sinal de tensão apropriado para as bases dos transistores para rapidamente levá-los para a condução novamente para “manter-se” com o sinal de entrada waveform.
isto requer um op-amp com uma alta velocidade (a capacidade de produzir uma voltagem de saída rápida ou rápida), e é por isso que o OP-amp TL082 foi especificado para este circuito., Amperes op mais lentos, como o LM741 ou LM1458, podem não ser capazes de acompanhar a alta dv/dt (taxa de variação de tensão ao longo do tempo, também conhecida como de/dt) necessária para a operação de baixa distorção.
Apenas um par de capacitores são adicionados a este circuito para colocá-lo em sua forma final: 47 µF capacitor ligado em paralelo com o diodo ajuda a manter a 0,7 volts tensão de polarização constante apesar das grandes oscilações de tensão na op-amp de saída, enquanto a 0,22 µF capacitor conectado entre a base e emissor do transistor NPN ajuda a reduzir a distorção de crossover com o volume baixo definições: