Wykorzystanie ULFCzęsto ULF wykorzystywane są w urządzeniach do odtwarzania dźwięku, ponieważ w tej dziedzinie techniki często konieczne jest zwiększenie częstotliwości sygnału do tego, co ludzkie ciało może odbierać (od 20 Hz do 20 kHz).


Inne obszary korzystania z UFR:

urządzenia pomiarowe;

defektoskopia;

obliczenia analogowe.

Ogólnie rzecz biorąc, wzmacniacze niskiej częstotliwości są składnikami różnych układów elektronicznych, takich jak odbiorniki radiowe, urządzenia akustyczne, telewizory lub nadajniki radiowe.

Parametry

Najważniejszym parametrem wzmacniacza jest wzmocnienie. Jest obliczany jako stosunek sygnału wyjściowego do sygnału wejściowego. W zależności od rozważanego rozmiaru rozróżnij:

wzmocnienie prądu = prąd wyjściowy /prąd wejściowy;

współczynnikwzmocnienie napięciowe = napięcie wyjściowe /napięcie wejściowe;

współczynnik mocy = moc wyjściowa /moc wejściowa.

W przypadku niektórych urządzeń, takich jak wzmacniacze operacyjne wartość tego stosunku jest bardzo duża, lecz działają bardzo duże (a także bardzo małe), liczby w obliczeniach niewygodne, ponieważ zysk często wyrażane w jednostkach logarytmicznej. W tym celu, według następującego wzoru:

, aby uzyskać siłę w jednostek logarytmicznych = 10 * logarytm wzmocnienie w charakterze;

Pobór prądu w jednostkach logarytmicznych = 20 * Logarytm dziesiętny pożądanego wzmocnienia prądu;

wzmocnienie napięciowe w jednostkach logarytmicznych = 20 * logarytm dziesiętny pożądanego współczynnika wzmocnienia napięcia.

Obliczone w ten sposób współczynniki są mierzone w decybelach. Skrót - dB. Kolejnym ważnym parametrem wzmacniacza jest współczynnik zniekształceń sygnału. Ważne jest zrozumienie, że wzmocnienie sygnału występuje w wyniku jego transformacji i zmian. Nie fakt, że te transformacje zawsze będą występować poprawnie. Z tego powodu sygnał wyjściowy może różnić się od sygnału wejściowego, na przykład w postaci. Idealne wzmacniacze nie istnieją, więc zawsze dochodzi do zniekształceń. Jednak w niektórych przypadkach nie przekraczają dopuszczalnych limitów, podczas gdy w innych idą. Jeżeli harmoniczne sygnałów na wyjściu wzmacniacza pokrywają się z harmonicznymi sygnałów wejściowych, tozniekształcenia liniowe i są zredukowane tylko do zmian amplitudy i fazy. Jeśli na wyjściu pojawiają się nowe harmoniczne, to nieliniowe zniekształcenia, ponieważ prowadzą do zmiany kształtu sygnału.
Po prostu, jeśli liniowe zniekształcenie i wejście wzmacniacza było "a", to wyjście będzie sygnałem "A", a jeśli nieliniowe, to wyjście będzie sygnałem "B". Ostatnim ważnym parametrem charakteryzującym pracę wzmacniacza jest moc wyjściowa. Warianty mocy:

Nominalna.

Hałas paszportowy.

Maksymalne jest krótkoterminowe.

Maksymalna wytrzymałość.

Wszystkie cztery rodzaje są standaryzowane przez różne GOST i standardy.

Wzmacniacze lamp

Historycznie pierwsze wzmacniacze zostały stworzone na lampach elektronicznych, które należą do klasy elektrycznych urządzeń próżniowych. W zależności od wnętrza zapieczętowanej żarówki wyróżnia się lampy elektrod:

diody;

triody;

tetrodes;

pentody.

Maksymalna liczba elektrod wynosi osiem. Są też takie urządzenia elektrowstrzące, jak klistrony.

Wzmacniacz trójfazowy

Na wstępie należy wziąć pod uwagę schemat włączenia. Opis obwodu wzmacniacza niskiej częstotliwości w triodzie podano poniżej. Na płonącej nici, która ogrzewa katodę, przykładane jest napięcie. Również napięcie podawane jest do anody. Z katody, pod wpływem temperatury, elektrony są wyciągane, które są skierowane na anodę, która ma potencjał dodatni (w potencjale elektronowym jest ujemna). Część elektronów jest przechwytywana przez trzecią elektrodę, do której również dodano siatkętylko zmienna napięcia. Za pomocą siatki prąd anodowy jest regulowany (prąd w obwodzie jako całości). Jeśli siatka przedstawia duży ujemny potencjał, wszystkie elektrony z katody osadzą się na niej, a przez lampę nie będzie prądu, ponieważ prąd jest skierowanym ruchem elektronów, a kratka blokuje ruch.
Wzmocnienie lampy dostosowuje rezystor podłączony do źródła zasilania i anody. Określa wymaganą pozycję punktu pracy dla charakterystyki napięciowo-prądowej, od której zależą parametry wzmocnienia. Dlaczego pozycja stacji roboczej jest tak ważna? Ponieważ zależy to od tego, ile prądu i napięcia (a więc i mocy) zostanie wzmocnione w obwodzie wzmacniacza o niskiej częstotliwości. Sygnał wyjściowy wzmacniacza triodowego jest usuwany z obszaru między anodą a rezystorem znajdującym się przed nim.

Wzmacniacz Klystron

Zasada działania wzmacniacza niskiej częstotliwości na klistronie opiera się na modulacji sygnału początkowo z prędkością, a następnie na gęstości. Klarotron jest ułożony w następujący sposób: w kolbie znajduje się katoda podgrzana filamentem zapłonowym i kolektor (odpowiednik anody). Pomiędzy nimi znajdują się rezonatory wejściowe i wyjściowe. Elektrony emitowane z katody są przyspieszane przez napięcie doprowadzane do katody i kierowane do kolektora. Niektóre elektrony będą poruszać się szybciej, inne będą wolniejsze - to wygląda na modulację przy prędkości. Z powodu różnicy w prędkości elektronów, elektrony są zgrupowane w wiązki - tak pokazuje się modulacja gęstości. Modulowany gęstością sygnał wchodzi do rezonatora wyjściowego, gdziegeneruje sygnał o tej samej częstotliwości, ale o większej mocy niż rezonator wejściowy. Okazuje się, że energia kinetyczna elektronów jest przekształcana w energię oscylacji mikrofalowych pola elektromagnetycznego rezonatora wyjściowego. W ten sposób wzmacniany jest sygnał w klistronie.

Cechy wzmacniaczy elektroakustycznych

Jeśli porównamy jakość tego samego sygnału wzmacnianego przez urządzenie lampowe i ULF na tranzystorach, różnica będzie widoczna gołym okiem, nie na korzyść tego ostatniego.

Każdy profesjonalny muzyk powie, że wzmacniacze lamp są znacznie lepsze niż ich zaawansowane odpowiedniki. Urządzenia elektro-próżniowe już dawno wyszły z konsumpcji masowej, zastąpiły tranzystory i mikroukłady, ale nie dotyczy to obszaru reprodukcji dźwięku. Ze względu na stabilność temperatury i próżnię wewnątrz urządzeń lampowych sygnał jest lepiej wzmacniany. Jedyną wadą lampy ULF jest wysoka cena, co jest logiczne: wytwarzanie przedmiotów, które nie są popularne, jest drogie.

Wzmacniacz w tranzystorze bipolarnym

Często kaskady wzmacniające są montowane przy użyciu tranzystorów. Prosty wzmacniacz niskiej częstotliwości może zbierać tylko trzy główne elementy: kondensator, rezystor i tranzystor n-p-n. Aby skompilować taki wzmacniacz, konieczne będzie uziemienie nadajnika tranzystora, podłączenie do jego podstawy szeregowego kondensatora, a równolegle - rezystora. Obciążenie należy umieścić przed kolektorem. Do kolektora w tym obwodzie zalecane jest podłączenie rezystora ograniczającego. Dopuszczalne napięcie zasilania tego obwoduWzmacniacz o niskiej częstotliwości mieści się w zakresie od 3 do 12 woltów. Wartość nominalna rezystora powinna być wybrana eksperymentalnie, biorąc pod uwagę, że jego wartość powinna wynosić co najmniej 100-krotność rezystancji obciążenia. Kondensator nominalny może mieć wartość od 1 do 100 μF. Jego pojemność wpływa na częstotliwość, z jaką wzmacniacz może działać. Im większa pojemność, tym niższa moc znamionowa, którą można wzmocnić tranzystorem.
Wejście wzmacniacza niskiej częstotliwości na tranzystorze bipolarnym jest doprowadzane do kondensatora. Biegun dodatni powinien być podłączony do punktu połączenia rezystora obciążenia i równolegle do podstawy i kondensatora. Aby poprawić jakość tego sygnału, możliwe jest podłączenie kondensatora i rezystora równolegle do emitera, który pełni rolę negatywnego sprzężenia zwrotnego.

Zasilacze dwa tranzystory bipolarne

Aby zwiększyć zysk, można połączyć dwa pojedyncze tranzystory Ulf w jednym. Wtedy wzmocnienie tych urządzeń może zostać zwiększone. Jeśli jednak nadal będziesz zwiększać liczbę stopni wzmacniacza, zwiększy się szansa na wzmacnianie samowzmacniaczy.

Wzmacniacz na tranzystorze polowym

Wzmacniacze niskiej częstotliwości są również zbierane na tranzystorach polowych (zwanych dalej "PA"). Obwody takich urządzeń nie różnią się zbytnio od obwodów zgromadzonych na tranzystorach bipolarnych. Przykładowo rozważany będzie wzmacniacz na tranzystorze polowym z izolowaną bramką z n-kanałem (typ TIR). Do podłoża tegotranzystor jest podłączony w szeregowy kondensator, równolegle - dzielnik napięcia. Do przecieku PA, podłączony jest rezystor (można również użyć połączenia równoległego między kondensatorem a rezystorem, jak opisano powyżej). Rezystor ograniczający i zasilanie są podłączone do drenażu i wyciągany jest wniosek pomiędzy rezystorem i drenem. Wejście do wzmacniaczy niskiej częstotliwości na tranzystorach polowych jest podawane do bramki. Odbywa się to również za pomocą kondensatora. Jak można zauważyć na podstawie wyjaśnienia, schemat najprostszego wzmacniacza w tranzystorze polowym nie różni się od obwodu wzmacniacza niskiej częstotliwości na tranzystorze bipolarnym. To prawda, że ​​podczas pracy z PT należy wziąć pod uwagę następujące cechy tych elementów:

W PT wysokie wejście R = Usterka migawki I /U. Tranzystory polowe są sterowane przez pole elektryczne, które jest generowane przez napięcie. Tak więc, PT są kontrolowane przez napięcie, a nie prąd.

FT prawie nie zużywa prądu, co pociąga za sobą słabe zniekształcenie sygnału wyjściowego.

​​

W tranzystorach polowych nie ma wtrysku ładunku, więc poziom hałasu tych elementów jest bardzo niski.

Są odporne na zmiany temperatury.

Główną wadą tranzystorów polowych jest wysoka wrażliwość na elektryczność statyczną. Wiele osób jest zaznajomionych z sytuacją, w której na pozór nieprzewodzenia uderza prąd człowieka. Jest to manifestacja elektryczności statycznej. Jeśli ten impuls zostanie zastosowany do jednego ze styków tranzystora polowego, możliwe jest wyłączenie tego elementu. Dlatego podczas pracy z PT lepiej nie brać rąk za kontaktyNie przypadkowo uszkodzić przedmiot.

Urządzenie wzmacniacza operacyjnego

Wzmacniacz operacyjny (zwany dalej OP) - urządzenie ze zróżnicowanymi wejściami, które ma bardzo wysokie wzmocnienie. Wzmocnienie sygnału nie jest jedyną funkcją tego elementu. Może pracować jako generator sygnałów. Jednak to właśnie jego właściwości wzmacniające są interesujące w pracy z niskimi częstotliwościami. Aby uzyskać wzmacniacz sygnałów z wzmacniacza operacyjnego, konieczne jest prawidłowe podłączenie do niego obwodu sprzężenia zwrotnego, który reprezentuje normalny rezystor. Jak zrozumieć, gdzie podłączyć ten łańcuch? Aby to zrobić, musisz zapoznać się z charakterystyką transferu systemu operacyjnego. Ma dwie poziome i jedną liniową sekcję. Jeżeli punkt pracy urządzenia znajduje się na jednej z sekcji poziomych, wówczas OP działa w trybie generatora (tryb impulsowy), jeśli znajduje się w obszarze liniowym, wówczas OA wzmacnia sygnał. Aby przenieść OD do trybu liniowego, należy podłączyć rezystor sprzężenia zwrotnego z jednym kontaktem do wyjścia urządzenia, a drugi do wejścia odwracającego. Takie włączenie nazywa się negatywnym sprzężeniem zwrotnym (OOS). Jeśli jest pożądane, aby sygnał niskiej częstotliwości wzmacniał się i nie zmieniał w fazie, wówczas wejście odwracające z EOS powinno być uziemione, a sygnał wzmacniacza powinien być zastosowany do wejścia nieodwracającego. Jeśli chcesz wzmocnić sygnał i zmienić jego fazę o 180 stopni, to wejście nieodwracające musi być uziemione, a odwracający sygnał wejściowy musi zostać zastosowany. Jednocześnie nie należy zapominać, że należy przedłożyć wzmacniacz operacyjnymoc przeciwnej polaryzacji. Aby to zrobić, ma specjalne punkty kontaktowe. Ważne jest, aby pamiętać, że praca z takich urządzeń jest czasami trudno znaleźć rzeczy na niskim układzie wzmacniacza częstotliwości. Muszą uważać, koordynacja, a nie tylko w wartości nominalnej, ale materiały, z których są one wykonane, w celu osiągnięcia wymaganych parametrów wzmocnienia.

wzmacniacza układ

ULF mogą być gromadzone i elementy próżniowe i tranzystory i wzmacniaczy operacyjnych, tylko rurki próżniowe - przeszłość wiek oraz inne systemy nie są pozbawione wad, korekta nieuchronnie powoduje komplikacji konstrukcyjnych wzmacniacz . Jest to niewygodne. Inżynierowie od dawna znaleźć bardziej wygodną opcję tworzenia ULF Przemysł produkowane gotowe chipy, które działają jako wzmacniacze. Każdy z tych programów - zestaw OC, tranzystorów i innych elementów związanych w jakiś sposób. Przykłady niektórych serii ULF w postaci układów scalonych:

TDA7057Q.

K174UN7.

TDA1518BQ.

TDA2050.

Wszystkie powyższe serie są używane w sprzęcie wideo. Każdy z modeli ma inną charakterystykę: napięcie zasilania, moc wyjściowa, współczynnik wzmocnienia. Są one produkowane w małych elementów z wielu wniosków, które są wygodnie umieszczone na planszy i zamontować. Do pracy z niską wzmacniacz częstotliwości na chipie jest przydatna znać podstawy algebry logiki i zasad elementów logicznych AND-NOT, czy nie. Na elementach logicznych możesz zebrać prawie każdyurządzeń elektronicznych, ale w tym przypadku wiele obwodów stanie się niewygodne i niewygodne do instalacji. Dlatego wykorzystanie gotowych układów scalonych pełniących funkcję ULF wydaje się najdogodniejszą opcją praktyczną.

Poprawa obwodów

Przykład jak poprawić sygnał wzmacniacza podczas pracy z tranzystorami bipolarnymi i polowymi (przez połączenie równoległego połączenia kondensatora i rezystora) podano powyżej. Taką modernizację strukturalną można przeprowadzić za pomocą praktycznie dowolnego systemu. Oczywiście wprowadzenie nowych elementów zwiększa spadek (stratę) napięcia, ale dzięki temu można poprawić właściwości różnych obwodów. Na przykład kondensatory są doskonałymi częstotliwościami filtrowania. W elementach rezystancyjnych, pojemnościowych lub indukcyjnych zaleca się zbieranie filtrów zbliżeniowych, które odcinają częstotliwości, które nie powinny wpaść w obwód. Łącząc elementy rezystancyjne i pojemnościowe ze wzmacniaczami operacyjnymi, możliwe jest zbieranie bardziej wydajnych filtrów (integratory, separatory Sullena-Ki, filtry odrzucające i pasmowe).

Podsumowując

Najważniejszymi parametrami wzmacniaczy są:

wzmocnienie;

współczynnik zniekształcenia sygnału;

moc wyjściowa.

Wzmacniacze o niskiej częstotliwości są najczęściej używane w sprzęcie dźwiękowym. Możliwe jest zbieranie danych urządzenia praktycznie na następujących elementach:

na elektrycznych lampach próżniowych;

dotyczące tranzystorów;

na temat wzmacniaczy operacyjnych;

w wersji gotowejżetony

Charakterystyki wzmacniaczy niskiej częstotliwości można poprawić, wprowadzając elementy rezystancyjne, pojemnościowe lub indukcyjne. Każdy z powyższych diagramów ma swoje wady i zalety: niektóre wzmacniacze są drogie do zebrania, które mogą być nasycone, dla niektórych trudno jest pogodzić używane elementy. Zawsze są osobliwości, z którymi należy się liczyć z osobą zajmującą się projektowaniem wzmacniaczy. Korzystając ze wszystkich zaleceń w tym artykule, możesz zbudować własny wzmacniacz do użytku domowego zamiast kupować ten sprzęt, który może kosztować dużo pieniędzy, jeśli chodzi o urządzenia wysokiej jakości.