Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Нелинейности пассивных элементов УМЗЧ

При уровне нелинейных искажений менее 0,1 % более значимыми могут стать источники нелинейности, не связанные с активными усилительными элементами - транзисторами. К ним можно отнести так называемые «наведенные» искажения, появляющиеся вследствие неудачного соединения общего провода малосигнальных и сильноточных цепей, искажения, вносимые устройствами токовой защиты транзисторов выходного каскада и оксидными конденсаторами, и, наконец, «интерфейсные» искажения.

«Наведенные» искажения могут возникнуть при подключении общих проводов входной цепи и цепи ООС к точкам, потенциалы которых равны в режиме покоя и различны при значительных выходных токах УМЗЧ. Примеры таких включений приведены на рисунке 1. На первом из них ток одного из плеч выходного каскада (имеющий резко отличающуюся от синусоидальной форму) создает на участке а-б падение напряжения с амплитудой Ua-б m = I1m Ra-б, где I1m - амплитуда тока нагрузки, Ra-б - сопротивление участка а-б. Простой расчет показывает, что если этот участок представляет собой, например, 1 см провода сечением 0,5 мм2 (типичное сопротивление 0,5 миллиома), проходящий по нему ток 5 А создает на нем падение напряжения Ua-б m = 5∙5∙10-4 B = 2,5 мВ. А так как это напряжение приложено к разным входам УМЗЧ, оно эквивалентно источнику ЭДС искажений с относительным уровнем Nu = 2,5 мВ/Uвхнm, где Uвхнm - номинальная амплитуда входного напряжения УМЗЧ. Для типового Uвхнm = 1 В, Nu= 0,0025 или 0,25 %.

а б

Рисунок 1 - Примеры схем, в которых возникают «наведенные» искажения

Еще более вероятный случай построения УМЗЧ изображен на рисунке 1,б. Здесь общий привод цепи ООС подключен к «земле» источника питания через дорожку печатной платы, соединенную с общим проводом и другими точками каскадов УМЗЧ (усиления напряжения, предвыходных и т. д.). При типичном сопротивлении дорожки между точками в и г R = 20-30 миллиом протекающие через нее импульсы тока величиной всего I = 2,5 мВ/20 мОм = = 0,125 А способны «навести» искажения около 0,25 %.

Устройства защиты транзисторов выходных каскадов от токовых перегрузок большинства современных УМЗЧ работают в режиме ограничения их максимального тока коллектора. А поскольку в качестве пороговых элементов чаще всего используются диоды или эмиттерные переходы транзисторов , вольт-амперные характеристики (ВАХ) которых обладают конечной крутизной, влияние устройств защиты на работу УМЗЧ начинается при токах коллектора, в 1,5-2 раза меньших тока ограничения, что может проявиться в возрастании коэффициента гармоник до 0,01 % и более в режиме номинальной мощности. Для устранения этого источника искажений целесообразно использовать устройства триггерной защиты, вообще не влияющие на работу УМЗЧ в нормальном режиме и закрывающие транзисторы всех мощных каскадов при перегрузке.

Искажения, вносимые оксидными конденсаторами, обусловлены несколькими причинами. Нелинейность их сопротивления утечки влияет, как и нелинейность транзисторов, на линейность амплитудной характеристики УМЗЧ. При напряжении между обкладками порядка 1-2 В коэффициент гармоник, вносимый оксидным конденсатором, может достигать 0,1-0,3 %. Для таких конденсаторов характерны также специфические искажения, которые нельзя назвать нелинейными в обычном понимании, так как они не выявляются при обычном измерении коэффициента гармоник В то же время ряд исследований говорит о том, что «качество звучания усилителей ЗЧ более чем на 50 % определяется характеристиками оксидных конденсаторов». Связывают это с тем, что в отличие от других радиоэлементов УМЗЧ они имеют не электронную, а ионную проводимость. Так называемые «ионные» искажения не поддаются количественной оценке с помощью обычных измерительных приборов, но существенно нарушают верность передачи сигналов. В работе обращено внимание на эффект диэлектрической абсорбции оксидных конденсаторов, который состоит в том, что после быстрой разрядки конденсатор с течением времени как бы частично «вспоминает» существовавшую до его разрядки разность потенциалов между обкладками. Диэлектрическая абсорбция у танталовых и алюминиевых конденсаторов характеризуется «вспоминаемым» напряжением около 2-4 % и может существенно ухудшить верность передачи сигналов, особенно динамичного характера. Наиболее радикальный путь борьбы с такими искажениями - исключение оксидных конденсаторов из цепей прохождения сигнала и цепей сигнальных ООС (т. е. отказ от использования блокировочных и разделительных конденсаторов). Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Микропроцессорный тахометр Развитие микроэлектроники и широкое ее применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время ...

Построение и расчет сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX Технология Wi-Fi изменяет мир. Эти изменения касаются того, как мы работаем, играем и взаимодействуем друг с другом. Экономика Wi-Fi быстро изменяет мир за счет высокоскоростных беспрово ...

Изучение основных возможностей программы Electronics Workbench Цель работы: ознакомиться со средой моделирования электронных схем Electronics Workbench, провести анализ генератора Колпитца, исследовать характеристики биполярного транзистора, изучить с ...