Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 2

Привет! Продолжаем тему, поднятую в моей статье «Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 1».
На датагорском форуме Владимир (vol2008) поднял тему усилителя ретро-структуры [1, 2] и предложил свой вариант буферного каскада для оконечного усилителя [3].

Я также предлагаю вариант буферного каскада с псевдодвухтактным повторителем.

↑ Возможные варианты реализации буферных каскадов

приведены на рис. 1а-г.



Эмиттерный повторитель с резистором в цепи эмиттера (рис. 1а) обладает недостатком, заключающимся в том, что при увеличении амплитуды входного сигнала ограничение одной полуволны сигнала может наступать раньше, чем другой [4].

Во время положительной полуволны входного сигнала ток эмиттера VT1 делится между сопротивлениями в эмиттере Rэ и в нагрузке Rн. Во время отрицательной полуволны ток через Rн протекает в противоположном направлении.

Чтобы избежать ограничения, ток эмиттера транзистора VT1 всегда должен быть больше нуля.

Нетрудно показать, что максимальная пиковая амплитуда выходного сигнала связана с напряжением на эмиттере Uэ и сопротивлениями нагрузки Rн и эмиттера Rэ следующим образом:
Uвыхмакс=UэRн/(Rэ+Rн).

Для схемы, показанной на рис. 1а получаем:
Uвыхмакс=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 В.

Устранить недостаток эмиттерного повторителя с резистивной нагрузкой и дополнительно снизить искажения позволяет использование активной нагрузки в цепи эмиттера (рис. 1 б). Отчасти недостаток простого эмиттерного повторителя остается и здесь: при положительной полуволне входного сигнала ток выдается не только в нагрузку, но и в источник тока.

Существенно уменьшить все виды искажений, а также выходное сопротивление позволяют псевдодвухтактные повторители. Здесь в качестве эмиттерной нагрузки применяется управляемый генератор тока, образующий для второго плеча встречную динамическую нагрузку, рис. 1в.

Изображенная на рис. 1в схема – перенос патента лампового повторителя сороковых годов прошлого столетия на транзисторную схемотехнику [5].

Поскольку транзисторная схемотехника, в отличие от ламп, использует транзисторы двух типов проводимости, можно модифицировать эту схему, в результате получим комплементарный псевдодвухтактный повторитель, рис. 1 г. Эту схему удачно применил Владимир (vol2008).

Низкое выходное сопротивление схем, показанных на рис. 1в и рис. 1 г, а также меньшие искажения по сравнению со схемами, изображенными на рис. 1а и рис. 1 б, положительно сказываются на звуковоспроизведении.

↑ Буферный усилитель с регулятором уровня на основе псевдодвухтактного повторителя

На рис. 2 показан двухканальный буферный усилитель с регулятором уровня на основе псевдодвухтактного повторителя, рис. 1в.
Здесь вместо эмиттерного повторителя применена схема Шиклаи на транзисторах VT1, VT3 (VT5, VT4 в другом канале).



Ток коллектора транзистора VT1 (VT5) задается резистором R5 (R11) и составляет I0=Uбэ/R5=0,2 мА, где Uбэ=0,66 В – напряжение база-эмиттер транзистора VT3 (VT4).

Источники тока выполнены на транзисторах VT2 (VT6), цепи баз транзисторов питаются от общего параметрического стабилизатора напряжения HL1, R8, C3 через резисторы R7 и R9 соответственно. Ток источника тока равен 10 мА.

Противофазный сигнал с резистора R4 (R10) через разделительный конденсатор C2 (C4) поступает на базу транзистора источника тока VT2 (VT6), чем обеспечивается активный режим работы повторителя на обеих полуволнах входного сигнала.



Сравните технические характеристики псевдодвухтактного повторителя с конструкцией из [2]. Псевдодвухтактный буфер имеет в шесть раз меньшее выходное сопротивление, а нелинейные искажения уменьшились в семнадцать раз!

Входное сопротивление буферного каскада Rвх=47 кОм. При необходимости оксидные конденсаторы С1 (С5) на входах повторителей могут быть заменены на пленочные, например, емкостью 1 мкФ или 2,2 мкФ; при этом нижняя частота по уровню – 3 дБ останется допустимой (3,4 Гц и 1,5 Гц соответственно).

↑ Плата повторителя

Все детали псевдодвухтактного повторителя размещены на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 3).

↑ Сборка и налаживание

Сначала монтируют постоянные резисторы и перемычку, затем, соблюдая полярность и цоколевку, конденсаторы, транзисторы и светодиод. Последним на плату устанавливают переменный резистор.

Налаживание сводится к проверке режимов по постоянному току, указанных на рис. 2. Корректировка режимов при необходимости может быть осуществлена подбором резисторов R1 (R14).

↑ Вывод

Псевдодвухтактный буферный каскад найдет применение в предусилителях, микшерах и прочих устройствах.

В выходных каскадах УМЗЧ и усилителей для наушников представляет интерес техническое решение, в котором биполярные транзисторы повторителя и управляемого источника тока заменены на полевые с изолированным затвором [6].

↑ Файлы

Желающие могут забрать файл печатной платы в LayOut.
🎁a-pseudo-push-pull-repeater.7z  17.68 Kb ⇣ 175

↑ Список упомянутых источников

1. Мосягин В., Кремний против германия в усилителях одинаковой ретро-структуры и новый германиевый кит в конце // Журнал практической электроники «Датагор», 2016.
2. Мосягин В., Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ // Журнал практической электроники «Датагор», 2016.
3. Классическая схема УМЗЧ (PowerAmplifier) на «Датагорских» транзисторах // Форум на Датагоре.
4. Rysin A. Как избежать ограничения сигнала в эмиттерном повторителе с емкостной развязкой нагрузки // Радиолоцман, 2015, апрель, с. 54 – 57.
5. White Е. Improvements in or relating to thermionic valve amplifier circuit arrangements, British patent no. 564,250 (1940).
6. Петров А. Псевдодвухтактные выходные каскады класса А. // Радиохобби, 2014, № 4, с. 57 – 61.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации