Двухтактный усилитель

[Василий67]

Убила меня зависимость от нагрузки..

Есть еще зависимосто от транзистора. Объективно было бы написать - "при наличии отсутствия транзистора"...
Я поясню - определение схемы эмиттерного повторителя (уж опять из головы...) нам глаголет - это схема включения биполярного транзистора, где НАГРУЗКА включена последовательно между эмиттером и общим проводом. При этом напряжение, приложенное между базой и общим проводом вызывает ток, протекающий по цепи "база-нагрузка-общий провод-источник сигнала-база". Исключая нагрузку мы разрываем цепь и уничтожаем эмиттерный повторитель.

Этот ток смещения вызывает смещение (именно поэтому он так и называется) перехода К-Э, вызывая увеличение его проводимости. Ток К-Э увеличивается. Отношение Iкэ/Iбэ называют коэффициентом усиления транзистора по току. Нет нагрузки - нет тока. Транзистор не работает. Симулятор в афиге - не понимает че делать)))

Кстати, в обычных схемах, входное напряжение подается непосредственно на базу нижнего транзистора, но выбирается таким, чтобы на выходе при подключенной нагрузке был "ноль" (или ровно половина питания при однополярном питании).

Щас из любопытства скачаю какой-нить симулятор... Ну действительно, крайне интересно))) Подозреваю, что действительно, в моих познаниях 40-летней давности появилась проеденная молью дырка)))

[Василий67]

В этой схеме транзисторы априори будут работать в классе С. т.к. напряжение смещения создаваемое одним диодом (макс. 1,2В) меньше напряжения открывания четырех последовательных переходов (даже для германиевых транзисторов - 4х0,35= 1,4 В).

[johanh]

Василий67, Неправильное представление схемотехники ...
Диод условно один.
Подразумевается создание смещения для работы в режиме класса А , АВ.

[Василий67]

А! Я понял в чем дело...)))) В размере отношения тока покоя к току нагрузки))) Ток 50 мА - почти максимальное типовое значение (см. приложенный даташит), например, для интегрального ОУ TDA7294, отдающего в нагрузку до 100Вт на 4-х Омной нагрузке.

нетрудно рассчитать что ток через нагрузку при мощности 100 Вт будет достигать 5А, т.е в 100-500 раз меньше тока покоя. Пренебрежительно мал.

А уважаемый johanh говорит о токе покоя, сопоставимом с током нагрузки. В данном случае значительной частью нагрузки будет являться "нерабочий" транзистор, со всеми вытекающими.

[Василий67]

Неправильное представление схемотехники ...
Диод условно один.

А Дарлингтон условно из двух транзисторов? Почему не из трех? Зачем Дарлингтон? Одиночный транзистор работать не будет?

[johanh]

Василий67, Измерения проводились (симулировались)на простых .
И ... на составных.
В более продвинутых схемотехниках ток покоя стабилен во всем диапазоне
рабочих напряжений.(экзотику не рассматриваем)

[Василий67]

Ишшо раз (с уточнениями)... В исходном состоянии оба транзистора приоткрыты небольшим током покоя (в сотни раз меньше рабочего тока, который должен протекать через нагрузку), дабы убрать пресловутую ступеньку.

Даже в своей схеме, где я (виноват, каюсь) выбрал чрезмерно большой ток покоя - чисто для примера, при подаче сигнала положительной полярности, n-p-n транзистор приоткроется, а p-n-p транзистор приподзакроется (о чем рассказывает Ваш симулятор - мы видим, что ток неработающего транзистора уменьшился в 5 раз -мы отчетливо это видим) Но через него будет протекать паразитный сквозной ток.

С нагрузкой 7 Ом
0 В _ 50мА
+1 В 150 мА и 10 мА
-1 В 10 мА и 150 мА

Подайте на вход напряжение 8 В ибо входное напряжение 1В ненамного превышает напряжение смещения - некорректные условия. Чему будет равен паразитный ток?

В более продвинутых схемотехниках ток покоя стабилен во всем диапазоне
рабочих напряжений

Неужели? Ток покоя - может быть - в состоянии отсутствия сигнала. Пример в студию. Ток покоя во всех схемотехниках стараются минимизировать ибо он - паразитный, не несущий полезной информации.

[NewWriter]

Сложновато для академического обсчета. Вопросов каверзных много возникнет.

Нууу ээээ... Не слишком сложно, а при наличии симулятора есть возможность проверить и скорректировать свои расчеты.

Кстати, подправляю свою же схему в соответствии с исходными данными топикстартера. Главным образом, из-за низкого напряж. питания немного скорректировал номиналы, и как следствие, вместо составного транз. получили одиночный.

Если основываться на симуляторе, (чтобы не считать каждую циферку вручную и по графикам из даташитов не елозить), то выглядеть будет вот так:
Строим всё задом наперед, от выхода с нагрузкой и назад, продвигаясь к дифф.каскаду.

По исходным данным (макс.мощность 3,2 Вт на нагрузке 7 Ом) определяем, что нам нужна макс. амплитуда напряж. на выходе ±6,7 В, при этом амплитуда тока через нагрузку будет ±0,96 А. А значит, почти такой же ток (чуть больше, правда) потечет через выходные транзисторы. Ищем подходящие транзисторы, с некоторым запасом конечно.

Пробуем нарисовать, учитывая данные даташита. Тут конечно можно посчитать по формулам токи-напряжения. Получили вот такую схемку с графиками:



По графикам убеждаемся, что на нагрузке создается нужные напряжение и ток, и узнаем, какие для этого потребуются ток и напряжение в цепи базы. Попутно, увидим, как влияет это самое напряжение смещения входа на выходной сигнал:



Без смещения (верхний левый), получилась ступенька на выходном сигнале (синяя линия), можно на графике увидеть, на сколько нужно сдвинуть входной сигнал на верхнем и нижнем плече.
Правый верхний график - со смещением на +650 мВ на верхнем и -650 мВ на нижнем плече - это два диода последовательно, синусоида без ступенек (синяя линия).
А глянув на нижний график тока через коллекторы транзисторов, можно увидеть и ток покоя выходного каскада (пересечение синей и желтой линии), как раз с учетом смещения и ликвидации ступеньки.
__________________________________________________ ________

Ладно, продвигаемся дальше. Мы видим, что амплитуда тока управления в базах высока, да и амплитуда напряжения тоже большая. А значит, и мощность управления тоже высокая. Попробуем уменьшить ток (и мощность) управления. Для этого заменяем резисторы RSU и RSD, выполнявшие роль эквивалента внутреннего сопротивления источника сигнала, на транзисторы.
Снова смотрим на графики. Видим, что амплитуда тока управления существенно уменьшилась, а амплитуда напряжения осталась прежней.
Но и внутр. сопрот. источника сигнала теперь можно увеличить. .
И теперь смещение входного сигнала нужно увеличить, потому что на пути сигнала в каждом плече появился еще один pn-переход.


__________________________________________________ ________

Из предыдущего построения нас интересуют амплитуды напряжения и тока на базах входных транзисторов оконечного каскада. Смотрим, какие нам нужны амплитуды напряжения и тока: желтая и синяя линии - амплитуды напряжений, вот их мы и попробуем получить в предоконечном каскаде, приводя два источника сигнала к одному, на одном транзисторе.



Вот что получилось. Вначале без сигнала рассчитываем напряжение на базе транзистора предоконечного каскада таким образом, чтобы обеспечить нулевое (в идеале нулевое) напряжение на нагрузке без сигнала. А нижний резистор будет определять ток через нижнее плечо оконечного каскада, ну и вместе со всем предоконечником, ток покоя оконечного каскада.
При такой схеме для смещения нужны 4 последов. соединенных диода.

В результате, мы получили амплитуду напряж. и тока на входе предоконечного каскада и постоянное напряжение смещения на базе предоконечного каскада. Теперь осталось высчитать входной каскад.

[johanh]

Василий67, Ток выбран нормальный.Для упрощенной схемы.
Я выбирал 30 мА
По схеме с 2 диодами и нагрузкой 7 Ом ток пропадает при 3В
По схеме ТС ... с простыми транзисторами.(1 каскад)
При подаче сигнала на катод диода -8В ток верхнего транзистора в районе 200мА
нижнего 1.2А
Напряжение на нагрузке -7 В . Ток при 0 В - 50 мА.
...
Все относительно , зависит от характеристик используемых транзисторов.
И ... сопротивления нагрузки.
...

[johanh]

Неужели? Ток покоя - может быть - в состоянии отсутствия сигнала. Пример в студию. Ток покоя во всех схемотехниках стараются минимизировать ибо он - паразитный, не несущий полезной информации.

Может быть усилители Сухова ?
А экзотика - это "экономичный режим класса А" ?
Что-то не хочется в древности копаться ...