Vítejte v holubníku

Vlastnosti

Výkonový stupeň s bipolárními tranzistory a silnými lokálními zpětnými vazbami. Rozkmitový stupeň a další obvody ve stadiu návrhu.

EDIT r.2020: Pokud by chtěl někdo pokračovat, má volné pole působnosti :-)

Použité zapojení

ve formátu pdf bylo zrealizováno jako laboratorní vzorek. Pro rychlé ověření vlastností je použit prozatímní rozkmitový stupeň s IO OPA604 s vědomím, že jeho vlastnosti nejsou zdaleka ideální a vhodné pro daný účel. Je použito menší napájecí napětí +/- 22Volt, dosažený výkon 25W/4Ohm, 50W/2Ohm (rozkmit výst. napětí 10Volt efektivních). Pro finální výrobek je počítáno s výkonem podstatně vyšším.

Měření na laboratorním vzorku

spekter pro dva výstupní výkony 25W a 0.25W je zpracováno v dokumentu pdf

Tabulka naměřených hodnot

platí pro: frekvence 1 KHz, zátěž 4Ohmy, klidový proud koncové dvojice 150mA

Měření II - viz úpravy zapojení

Došlo ke změnám v zapojení (dokument PDF), problematické náhrady výkonových diod pomocí tranzistorů Q9, Q12 nahradil diodový můstek 10A s paralelně zapojenými diodami. Napájecí napětí pro IO OPA604 bylo zvětšeno na +/- 24Volt, tím se zvětšil max. dosažený výkon na 25W/8Ohm, 50W/4Ohm a 90W/2Ohm (14.1V efektivních), což v teoretickém můstkovém zapojení by umožnilo dosáhnout výkonu 100W/8Ohm a 180W/4Ohm (dvojnásobný do dvojnásobné zátěže). Přibyl rezistor R38, který upravuje pracovní bod Q8, Q13 a byl vyjmut kondenzátor C6, který paradoxně způsoboval zákmity na vrcholech sinusovky při max. vybuzení.

Některé naměřené hodnoty spekter po úpravě (dokument PDF).
Parametry signálu a zátěže jsou v hlavičkách jednotlivých měřících protokolů.

Měření III - viz úpravy zapojení

Výkonové tranzistory byly nahrazeny staršími typy MOS tranzistorů 2SK413 a 2SJ118 (Hitachi) a byl vypuštěn budící stupeň osazený MJE15030 a MJE15031 - viz schema (dokument PDF) Protože použité tranzistory mají poměrně veliký odpor v sepnutém stavu (0.5Ohm) a k otevření potřebují napětí Ugs několik Voltů, muselo být zvětšeno napájecí napětí na 35Volt. Naměřené hodnoty spekter (dokument PDF). Pracovní bod se nastavil automaticky na Iq = 150mA.

Poznámky k měření

• Byla použita interní zvuková karta notebooku Siemens Celsius H, protože lepší HW pro měření není momentálně k dispozici. Vlastní zdroj signálu a jeho spektrum je na str.5.
• Povšimněte si poměrně malých rozdílů mezi zapojením s celkovou ZV a bez celkové ZV.
• Větší zkreslení pro menší výstupní výkon jde na vrub použitému OZ OPA604 (viz datasheet, str.4 vpravo nahoře)
• Výstupní odpor zapojení je v případě celkové ZV neměřitelný (> několik tisíc), s lokální ZV je řádově několik set. Přesné měření tohoto (a dalších) parametrů bude provedeno později.
• Verze s výkonovými tranzistory MOS má poněkud menší zkreslení, ovšem zesilovač vyžaduje větší napájecí napětí jak budičů, tak výkonových tranzistorů. Vhodnější typy pro náhradu by byly např. 2SJ201 a 2SK1530 (Toshiba), kterí mají menší odpor kanálu v otevřeném stavu a také jejich otevírací napětí Ugs je menší než u 2SK413/2SJ118 (Hitachi), které byly k dispozici.

Provedení laboratorního vzorku

je patrné z následujících fotografií: