Как диоды и конденсаторы уменьшают искажения кроссовера?

8

Я нашел эту диаграмму об усилителях класса AB и уменьшении искажений кроссовера: введите описание изображения здесь

http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_7.html

Это напряжение предварительного смещения для цепи трансформатора или усилителя без трансформатора имеет эффект перемещения точки Q усилителей за исходную точку отсечки, что позволяет каждому транзистору работать в своей активной области в течение чуть более половины или 180 °. каждая половина цикла. Другими словами 180 ° + уклон. Величина напряжения смещения диодов, присутствующего на базовой клемме транзистора, может быть увеличена кратно путем добавления дополнительных диодов последовательно. Затем создается схема усилителя, обычно называемая усилителем класса AB, и ее схема смещения приведена ниже.

Я не понимаю объяснения того, как диоды и конденсаторы уменьшают искажения кроссовера. Каждый транзистор (npn и pnp) должен покрывать 180 градусов синуса, почему 180 + смещение не устраняет полное искажение, при чем тут конденсаторы и диоды? Я читал о диодах, компенсирующих падение напряжения на транзисторе в два раза 2 × 0,6 В. Как это работает? Как конденсатор сглаживает сигнал?

amplifier distortion

— PulseDot
источник

9

Перекрестное искажение усилителя класса B:

введите описание изображения здесь

Верхняя половина сигнала поступает от проводки TR1, а нижняя половина - от проводки TR2. В какой-то момент усилитель класса B переключается с использования верхнего транзистора на нижний транзистор. Когда это происходит, на базе / эмиттере недостаточно напряжения для активации любого из транзисторов, следовательно, существует мертвая зона: -

введите описание изображения здесь

Диоды превращают дизайн класса B в класс AB. Теперь ни один из транзисторов не полностью отключен, поэтому мертвой зоны больше нет.

Конденсаторы являются случайными - они позволяют входному сигналу соединяться с обеими базами без влияния на новую схему смещения.

— Энди ака
источник

Что значит «без влияния на новую схему смещения». жадный? Есть новое напряжение смещения на базе BJT, и это не влияет, потому что?

— PulseDot

Я бы назвал первое изображение (полностью беспристрастное) классом C, а точную точку правильного смещения - классом B, т. Е. Угол соединения ровно 180. Излишнее смещение делает его классом AB.

— user207421

Конденсаторы @PulseDot не будут влиять на напряжение смещения на двух диодах - конденсаторы позволят наложить содержимое переменного тока на входе на анод верхнего диода и катод нижнего, но фактическое напряжение между анодом и катодом будет в основном все еще постоянное напряжение около 1,4 вольт.

— Энди ака

@EJP - усилитель класса C - это усилитель, который немного смещен, то есть имеет некоторый уклон, но этот уклон вынуждает его проводить меньше, чем класс B

— Энди aka

@AndyAka Нет, усилитель класса C определяется как усилитель с углом проводимости менее 180 градусов, и это именно то, что показано на графике. Смещение - это механизм реализации этих классов, а не само определение.

— user207421

3

Диоды компенсируют падение напряжения базы-эмиттера транзисторов. Каждый транзистор работает как повторитель эмиттера. Для верхнего (NPN) транзистора на выходе будет падение BE меньше, чем на входе, а для нижнего (PNP) транзистора на выходе будет падение BE больше, чем на входе.

Это означает, что есть входная мертвая зона из двух капель BE, где выход не изменится. Если вы поместите синусоидальную волну на вход, выходной сигнал будет представлять собой синусоидальную волну, в которой каждая из половин волны будет на одну каплю меньше по амплитуде, с плоским пятном, где вход переходит между возбуждением одного транзистора на другой. Это плоское пятно является искажением кроссовера . Это происходит из-за нелинейности схемы, когда она «пересекается» между использованием верхнего транзистора для управления выходом и использованием нижнего, или наоборот.

Диоды добавляют смещение к входному напряжению для управления каждым транзистором. BE-соединение транзистора выглядит как диод для схемы, и будет иметь примерно то же напряжение на нем, что и диод, когда смещено вперед. В этом случае в диодах используются источники напряжения с шунтирующим регулятором для смещения напряжений BE транзистора. Они не используются в качестве выпрямителей, что, вероятно, вызывает путаницу.

— Олин Латроп
источник

Спасибо. Я попробовал это в моделировании, и с одними только диодами все еще есть это искажение кроссовера. С добавленными конденсаторами большая часть искажений на кроссовере исчезает. Что именно делают эти конденсаторы?

— PulseDot

Если оба входа имеют емкостную связь, я не уверен, что вижу, что диоды делают много. Если кто-то заменил колпачки с разомкнутыми цепями и подключил вход к средней точке двух диодов, то я мог бы увидеть их полезность. В противном случае, если диодные капли чуть-чуть ниже капель BE, я мог бы видеть, что диоды уравнивают ток в R1 и R2, но если диодные капли значительно меньше, я думаю, что они добавят искажения. Если капли диода выше, чем капли BE, диоды ничего не сделают.

— суперкат

@supercat Если вы подключите вход к средней точке двух диодов, диоды будут блокировать полупериоды каждого транзистора, который им нужно было использовать.

— Тута

@Tut: Если бы средняя точка диодов была подключена к средней точке колпачков, то каждый диод в основном действовал бы как источник напряжения 0,7 вольт. База TR1 будет на 0,7 Вольт выше входа, а база TR2 будет на 0,7 В ниже. Отсутствие колпачков будет препятствовать тому, чтобы TR1 получал любой базовый ток, кроме R1, и TR2 получал любой базовый ток, кроме R2. Я подозреваю, что цель диодов состоит в том, чтобы уменьшить количество установившегося тока, который бы проходил через TR1 и TR2 без протекания к нагрузке или от нее.

— Суперкат

2

Без диодов, когда входное напряжение составляет от +0,6 до -0,6 В, транзисторы будут отключены (не достаточно Vbe на транзисторах), что приведет к выходу 0 В, вызывающему искажение кроссовера.

Добавленные диоды смещают напряжение Q-точки для схемы, позволяя транзисторам включаться, когда входное напряжение находится в диапазоне -0,6 + 0,6 В, что устраняет проблему перекрестных искажений.

— dscharge
источник

1

Я попробовал это в моделировании, и с одними только диодами все еще есть это искажение кроссовера. С добавленными конденсаторами большая часть искажений на уровне 0 В исчезает. Почему это?

— PulseDot

@PulseDot Без конденсаторов, как вы получили входной сигнал на транзисторные базы, не закорачивая их вместе, что эффективно вывело бы диоды из цепи? Конденсаторы позволяют смещать основания на разных уровнях, соединяя их от входа переменного тока.

— Тута

Таким образом, «закорачивая их вместе», потому что конденсаторы можно рассматривать как короткие, когда есть сигнал переменного тока, и разомкнутые, когда есть напряжение постоянного тока. Базовая частота составляет 0 Гц (постоянный ток), поэтому они могут быть «смещены на разных уровнях», но я забыл, что делал «AC, соединяющий их со входом».

— PulseDot

@Tut Vin может быть применен к узлу между двумя диодами.

— Николь Гамильтон

0

Исходное объяснение сайта сомнительно в том, что вход с конденсатором не является типичным подключением. (Хорошо, может быть одна крышка, но не две. Также они показывают, что нагрузка заземлена, но на входе указана отрицательная шина). Они показывают кривую IV и линию нагрузки, и это то, что вы изучаете в школе. Но я бы показал второй рисунок, который добавляет VAS (ступень усиления напряжения) с диодами смещения. Обычно этот каскад обеспечивает часть усиления напряжения, но, что более важно, напрямую связан с конечным выходным каскадом «ведомого». Стадия VAS выполняет две функции: усиление и смещение постоянного тока выходных транзисторов. Думайте о диодах как о напряжении батареи. Если ток протекает через диоды, скажем, 5 мА, то для двух выходных транзисторов создается дельта-напряжение ~ 1,4 В. Чтобы изменить напряжение смещения, Обычно используется последовательный резистор (десятки Ом). На самом деле есть третий и очень важный аспект, который диоды приносят на стол - температурная компенсация. Выходной NPN / PNP будет рассеивать много тепла, если они делают много работы. Всего несколько ватт мощности создадут временный рост транзисторов. Биполярные устройства известны своими свойствами теплового разгона, и напряжение смещения диодов будет уменьшаться при повышенных температурах, что компенсирует температурные характеристики выходных устройств. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. На самом деле третий и очень важный аспект, который диоды вносят в таблицу - температурная компенсация. Выходной NPN / PNP будет рассеивать много тепла, если они делают много работы. Всего несколько ватт мощности создадут временный рост транзисторов. Биполярные устройства известны своими свойствами теплового разгона, и напряжение смещения диодов будет уменьшаться при повышенных температурах, что компенсирует температурные характеристики выходных устройств. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. На самом деле третий и очень важный аспект, который диоды вносят в таблицу - температурная компенсация. Выходной NPN / PNP будет рассеивать много тепла, если они делают много работы. Всего несколько ватт мощности создадут временный рост транзисторов. Биполярные устройства известны своими свойствами теплового разгона, и напряжение смещения диодов будет уменьшаться при повышенных температурах, что компенсирует температурные характеристики выходных устройств. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. Всего несколько ватт мощности создадут временный рост транзисторов. Биполярные устройства известны своими свойствами теплового разгона, и напряжение смещения диодов будет уменьшаться при повышенных температурах, что компенсирует температурные характеристики выходных устройств. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. Всего несколько ватт мощности создадут временный рост транзисторов. Биполярные устройства известны своими свойствами теплового разгона, и напряжение смещения диодов будет уменьшаться при повышенных температурах, что компенсирует температурные характеристики выходных устройств. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета. Диоды должны находиться в тепловом контакте с выходами, чтобы измерять температуру выходов. В противном случае выходы будут самоуничтожаться, так как они будут продолжать нагреваться, требуемое напряжение Vbe понижается и включается сильнее, пока не будет превышен SOA пакета.

Если у вас есть возможность запустить SPICE-симуляцию и измерять не только напряжения, но и ТОКИ, все станет ясно. Вы увидите, что, поскольку смещение переходит от недостаточного (ClassB) к достаточному (ClassAB) и, возможно, к слишком большому (ClassA), NPN и PNP чередуют рабочую нагрузку. Когда выходной сигнал становится высоким, NPN выполняет всю работу, когда низкий уровень, PNP выполняет всю работу (ClassAB или B). Если вы исследуете диоды deltaV, вы увидите постоянное напряжение (при небольшом переменном токе из-за конечного полного сопротивления диодов).

— GMan
источник