晶体管 UMZCH 正在走向完美。方案、说明

晶体管 UMZCH 正在走向完美。无线电电子电气工程百科全书

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通常，考虑到 UMZCH 的操作，假设其负载是纯活动的。然而，扬声器，甚至带有平滑滤波器，都是一个复杂的复杂负载。在复杂负载上运行时，放大器输出端的电压和电流之间产生的相移导致这样一个事实，即对于正弦输入信号，负载直线变成椭圆。放大谐波信号时，三极管和三极管输出特性中无功负载的工作点（负载曲线）的位置分别如图1和图2所示。

晶体管 UMZCH 走向完美

从图 1 可以看出，三极管的输出特性对于复杂的负载几乎是理想的，即交流。良好的谐波范围（不高于五次）和高线性度在很大程度上决定了电子管放大器声音的“柔和度”。同时，单端晶体管放大器完全不适合与扬声器一起工作，因为。负载线一方面进入集电极上允许功耗的限制区域（阴影区域，双曲线上方），另一方面进入小 Uke 处的非线性区域。

负载曲线椭圆的横向尺寸取决于负载的电感分量，纵向尺寸取决于有源分量。例如，在放大“曲折”类型的脉冲信号时，负载线是平行四边形[1]，这进一步加剧了这种情况。切换瞬间的电压跳变幅度（由于自感应 EMF）取决于信号时间常数 To 与负载时间常数 T=L/R 的比值。在 t>To 时，为了消除输出晶体管击穿的可能性（例如，在带 PWM 的 D 类放大器中），在输出晶体管上并联安装了反向连接的二极管。

图 3 显示了晶体管 UMZCH 的推挽输出级在安全工作区域边界内具有纯有源负载（直接）和复杂负载（椭圆）的输出电流-电压特性系列的负载特性(OBR) 的直流晶体管。

晶体管 UMZCH 走向完美

在这种情况下，输出级臂的每个晶体管的最大功耗与负载矢量的相移 <p 成比例增加（图 4）。相移的典型值通常在 25...60° 的范围内，但在极少数情况下会达到 80°。

晶体管 UMZCH 走向完美

由于声学系统（AS）的阻抗本质上是感性的，其矢量Z1=RL+ZL的方向与容性负载矢量的方向相反（图4），因此可以选择RC电路（Buchet 补偿器），阻抗 Z2=R+Zc，补偿负载的电感分量。结果，扬声器阻抗变得纯粹有源，并且不依赖于频率。

补偿条件[1]：

晶体管 UMZCH 走向完美

其中 RL 相当于扬声器的有源电阻 (4...10 Ohm)； C \u0,1d XNUMX uF。

真实声音信号的脉冲性质和扬声器阻抗的复杂性质导致输出电流的峰值比最大幅度值 Im 高 5...8 倍，对应于在有源负载上运行.

因此，例如，输出功率为 60 W，负载电阻为 4 ohms，输出端的峰值电流值在电阻负载下为 5,5 A，在复杂负载下为 33 A。由此可见选择合适的补偿RC链并拥有足够的UMZCH功率余量是多么重要。

图5是AB模式下终端晶体管的工作示意图，其中Uo1、Uo2为它们的初始偏置； lo1, lo2 - 静态电流。

晶体管 UMZCH 走向完美

如果级联绝对对称，则总特性是一条直线，否则存在一个方向或另一个方向的弯曲[3]。

电子管设备的声音往往带有“丝绒”、“柔和”、“温暖”、自然等绰号。是什么原因造成的？首先，对于灯而言，失真程度随着信号的增加而缓慢增加，达到百分之几的值。这种依赖性被称为“单调失真”。此外，三次以上几乎没有谐波。 Hi-Fi类放大器（High Fidelity - “高保真”）主要被具有非线性失真因子的Hi-End类电子管放大器（High End - “高总”，“最高”）取代并非没有道理高达 1%。

在晶体管放大器中，失真仅在工作区域中很低，并且在跨越其边界时急剧增加。绝大多数晶体管放大器的一个特征是在电压过载期间输出信号的明显限制，这是由于预输出级的晶体管饱和（带 OE 或 OB 的放大器及其负载电流发生器，图 6）。 10）。这种限制并不总是对称的，这会导致高次谐波分量急剧增加（高达 30% 或更多）和刺耳的“金属”声音。如您所知，“曲折”包含大约 10% 的奇次谐波。同时，信号峰值处的有用信息在过载期间完全被纯失真产物所取代。从这个意义上说，对信号进行单独的两波段或三波段放大是非常合理的。由于高频分量的电平低 15 ... XNUMX dB，因此不会有压缩和完全消失。

晶体管 UMZCH 走向完美

为了减少这种失真，在传统 UMZCH 的输入端直接安装了一个限幅器（Limiter）。

在多频段 UMZCH 中，限幅器不安装在公共输入端，而仅安装在低音放大器的输入端。此外，对于电源未经调节的放大器，有必要考虑电源电压可能降低的情况。

框图中显示了使用限幅器和单独的有源音调控制来改善单通道放大器声音的可能选项（图 7）。在此选项中，在调整限幅器时，会为放大器的中高频分量的过载能力留有余量。

（点击放大）

在 UMZCH 的最大功率下，50、100 和 200 Hz 附近频率的幅度调制由不稳定的源供电，也会引入额外的失真，从而赋予“低音”刚性。这种失真可以通过使用稳定电压源为 UMZCH 供电来消除，每个脉冲的负载电流至少为 20 A，或者使用积分器在低频区域将 OOS 的深度增加几个数量级[ 2]。

UMZCH 在瞬态期间和在复杂负载上运行时也会引入额外的泛音。

作者：A. Petrov，莫吉廖夫；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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