Lavfrekvent forstærker

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. juli 2018; checks kræver 5 redigeringer .

Lydfrekvensforstærker (UHF) [1] , lavfrekvensforstærker (ULF) [2] [3] [4] [5] , lydfrekvenseffektforstærker (UMZCH) - en elektronisk enhed ( elektronisk forstærker ) designet til at forstærke elektrisk vibrationer, svarende til det menneskelige hørbare lydfrekvensområde , og disse forstærkere skal derfor vinde i frekvensområdet fra 20 til 20.000 Hz ved et niveau på -3 dB, de bedste UZCH-prøver har et område fra 0 Hz til 200 kHz, enkleste UZCH har et smallere frekvensområde. Den kan laves som en selvstændig enhed eller bruges som en del af mere komplekse enheder - TV'er , musikcentre , aktive akustiske systemer , radioer , radiosendere , radiostationer osv.

Kredsløbsdesign og anvendelse

Lavfrekvente forstærkere er mest udbredt til at forstærke signaler, der bærer lydinformation, i disse tilfælde kaldes de også lydfrekvensforstærkere. Derudover bruges ULF til at forstærke informationssignalet på forskellige områder: måleteknologi og fejldetektion; automatisering, telemekanik og analog computerteknologi; i andre elektronikindustrier.

En lydfrekvensforstærker består normalt af en forforstærker og en effektforstærker (PA). Forforstærkeren er designet til at øge effekt og spænding og bringe dem til de værdier, der er nødvendige for driften af den endelige effektforstærker, inkluderer ofte lydstyrke-, tone- eller equalizerkontroller , nogle gange kan den strukturelt laves som en separat enhed. Effektforstærkeren skal give den specificerede effekt af elektriske svingninger til belastningen (forbruger) kredsløbet. Dens belastning kan være: akustiske systemer (højttalere), hovedtelefoner ; radioudsendelsesnetværk eller radiosendermodulator . Basforstærkeren er en integreret del af alt udstyr til lydgengivelse, lydoptagelse og radioudsendelse. Basforstærkere er meget udbredt inden for bilstereo og bilstereo.

Klassifikation

Ifølge udgangstrinets kredsløb

enkelt afsluttet udgangstrin
push-pull udgangstrin

Ved driftsmåden for udgangstrinnet

Afhængigt af driftstilstanden for udgangstrinnet er forstærkere opdelt i:

klasse eller tilstand " A " - en driftstilstand, hvor hver aktiv enhed (lampe eller transistor) på udgangstrinnet altid fungerer i lineær tilstand. Ved afspilning af harmoniske signaler er afskæringsvinklen for den aktive enhed 180°: Enheden lukker aldrig og går som regel aldrig i mætnings- eller strømbegrænsende tilstand. Alle lineære single-ended forstærkere fungerer i mode A.
klasse " AB " - driftstilstand for en push-pull kaskade, mellem tilstand A og B. Afskæringsvinklen for hver aktiv enhed er væsentligt større end 90°, men mindre end 180°.
klasse " B " - funktionsmåden for en push-pull-kaskade, hvor hver aktiv enhed gengiver et signal med en polaritet med minimal forvrængning (enten kun positive eller kun negative værdier af indgangsspændingen). Ved afspilning af harmoniske signaler er afskæringsvinklen for den aktive enhed 90° eller lidt højere end denne værdi. For at reducere ikke-lineær forvrængning, når signalet passerer gennem nul, arbejder udgangslamperne eller transistorerne med små, men ikke nul, hvilestrømme. Indstilling af nul-hvilestrømmen skifter trin fra tilstand B til tilstand C : afskæringsvinklen bliver mindre end 90°, når den passerer gennem nul, er begge arme af push-pull-kredsløbet i afskæring. Mode C bruges ikke i lydteknologi på grund af uacceptabel høj forvrængning.

klasse " D " - funktionsmåden for kaskaden, hvor den aktive enhed fungerer i nøgletilstanden . Styrekredsløbet konverterer det analoge inputsignal til et breddemoduleret ( PWM ) pulstog, der styrer den eller de kraftige udgangsnøgler. Output LC-filteret, der er forbundet mellem tasterne og belastningen, danner et gennemsnit af pulssignalet fra tasterne og genopretter lydsignalet.

Mode A er karakteriseret ved den bedste linearitet med de største energitab, mode D - de mindste tab med tilfredsstillende linearitet. Forbedringen af de grundlæggende kredsløb i tilstandene A, AB, B og D gav anledning til en række nye "klasser" fra "klasse AA" til "klasse Z". Nogle af dem, for eksempel strukturelt lignende lydfrekvensforstærkere af "klasse S" og "klasse AA", er beskrevet detaljeret i litteraturen, andre ("klasse W", "klasse Z") kendes kun fra producenternes reklamer .

Efter designfunktioner

Ifølge typen af applikation i designet af forstærkeren af aktive elementer

elektroniske lamper med rør . De dannede grundlaget for hele ULF-parken frem til 70'erne. I 60'erne blev der produceret rørforstærkere med meget høj effekt (op til snesevis af kilowatt). Bruges i øjeblikket som instrumenteringsforstærkere og som lydgengivelsesforstærkere. De udgør broderparten af udstyr i HI-END-klassen (se artiklen Tube sound ) . De optager også en stor del af markedet for professionelt og semi-professionelt guitarforstærkningsudstyr .
transistor -on bipolære eller felt -effekt transistorer . Dette design af forstærkerens sidste trin er ret populært på grund af dets enkelhed og evnen til at opnå høj udgangseffekt, selvom det for nylig er blevet aktivt erstattet af forstærkere baseret på integrerede kredsløb.
integreret - på integrerede kredsløb (IC'er). Der er mikrokredsløb, der indeholder både forforstærkere og sluteffektforstærkere på samme chip, bygget efter forskellige skemaer og fungerer i forskellige klasser. Af fordelene - det mindste antal elementer og følgelig små dimensioner.
hybrid - en del af kaskaderne er samlet på halvlederelementer og en del på elektroniske rør. Nogle gange kaldes hybridforstærkere også for forstærkere, som dels er samlet på integrerede kredsløb, dels på transistorer eller vakuumrør.
på magnetiske forstærkere . Som højeffekts lydfrekvensforstærkere blev de tilbudt som et alternativ til vakuumrør i 1930'erne og 1950'erne af amerikanske [6] og tyske ingeniører. I øjeblikket er de en "glemt" teknologi [7] .
mikrotelefon (engelsk kulstofforstærker). En sådan forstærker er en kombination af en elektromagnetisk lydsender og en kulmikrofon , forenet af en fælles membran. Tidligere har man brugt forstærkere af denne type i høreapparater.
pneumatisk ( en:trykluftgrammofon ). I en sådan forstærker sætter kilden til vibrationer (for eksempel en laveffekthøjttaler, en grammofonnål) modulatoren af luftstrømningsintensiteten fra kompressoren i gang, på grund af hvilken amplituden af oscillationerne øges i kraft.

Efter type af matchning af udgangstrinnet med belastningen

I henhold til typen af matchning af forstærkerens udgangstrin med belastningen kan de opdeles i to hovedtyper:

transformer - grundlæggende bruges denne matchende ordning i rørforstærkere. Dette skyldes behovet for at matche lampens store udgangsmodstand med en lav belastningsmodstand, samt behovet for galvanisk isolering af udgangslamperne og belastningen. Nogle transistorforstærkere (for eksempel broadcast-forstærkere , der betjener et netværk af abonnenthøjttalere (se Wired Broadcasting ), push-pull-forstærkere fra mange germanium-transistorradioer, nogle Hi-End-lydforstærkere) har også transformer, der passer til belastningen.
transformerløs - på grund af lave omkostninger, lav vægt og stor båndbredde er transformerløse forstærkere mest udbredt. Transformatorløse push-pull-kredsløb implementeres nemt på transistorer. Dette skyldes den lave udgangsmodstand fra transistorer i emitter-(kilde)følgerkredsløbet, muligheden for at bruge komplementære transistorpar. Kraftige transformerløse UMZCH har en bipolær strømforsyning, og giver dig mulighed for at tilslutte højttalersystemer direkte til forstærkerudgangen uden en koblingskondensator. Sådanne kredsløb har imidlertid nødvendigvis et system til at beskytte højttalerne mod nødsituationen af en konstant spænding ved udgangen af UMZCH (for eksempel på grund af et sammenbrud af en af udgangstransistorerne eller tab af en af forsyningsspændingerne) . På lamper er transformatorløse kredsløb vanskeligere at implementere, disse er enten kredsløb, der arbejder på en høj-modstandsbelastning, eller komplekse kredsløb med et stort antal udgangslamper, der fungerer parallelt.

I henhold til typen af matchning af udgangstrinnet med belastningen

Spændingstilpasning - PA'ens udgangsimpedans er meget mindre end belastningens ohmske modstand. Det er i øjeblikket den mest almindelige. Giver dig mulighed for at overføre spændingsbølgeformen til belastningen med minimal forvrængning og få en god frekvensgang. UMZCH undertrykker godt resonansen af lavfrekvente højttalere og fungerer godt sammen med passive delefiltre i multiband akustiske systemer, designet til en signalkilde med nul udgangsimpedans. Bruges i øjeblikket overalt.
Effekttilpasning - PA'ens udgangsimpedans er lig med eller tæt på belastningsimpedansen. Det giver dig mulighed for at overføre maksimal effekt fra forstærkeren til belastningen, hvorfor det tidligere var meget almindeligt i simple enheder med lav effekt. Nu er det hovedtypen til at arbejde på en linje med en kendt impedans (for eksempel LAN), og nogle gange i udgangstrinene af rørforstærkere. Sammenlignet med den tidligere type giver det en bedre udnyttelse af forstærkeren i forhold til effekt (der kræves færre forstærkertrin, hvilket er vigtigt for rørforstærkere), men det forværrer frekvensresponsen og fører til utilstrækkelig dæmpning af de akustiske systemresonanser , som et resultat af hvilket signalformen forvrænges.
Strømtilpasning - PA'ens udgangsimpedans er meget større end belastningsmodstanden. Denne aftale er baseret på konsekvensen af Lorentz lov, hvorefter lydtrykket er proportionalt med strømmen i HD-spolen. Giver dig mulighed for i høj grad (med to størrelsesordener) at reducere intermodulationsforvrængning i hovedgeneratoren og deres gruppeforsinkelse (gruppeforsinkelse). UMZCH undertrykker svagt resonansen af lavfrekvente højttalere og fungerer ikke godt sammen med passive delefiltre i multiband akustiske systemer, som normalt er designet til en signalkilde med nul udgangsimpedans. Det er i øjeblikket sjældent brugt.

Se også

Noter

↑ GOST 24388-88 Husholdningslydsignalforstærkere. Generelle specifikationer.
↑ Voishvillo G.V. Lavfrekvente forstærkere baseret på elektronrør. — M.: Svyazizdat, 1959
↑ Malinin R. M. Lavfrekvente forstærkere. Masseradiobibliotek, vol. 183. 1953
↑ Budinsky Ya. - Lavfrekvente forstærkere på transistorer. — M.: Svyazizdat, 1963.
↑ Adamenko M.V. Hemmeligheder bag lavfrekvente rørforstærkere. - M.: NT Press, 2007, - 384 s.
↑ J.J.Suozzy, E.T.Hooper. Et helt magnetisk lydforstærkersystem. Transaktioner fra American Institute of Electrical Engineers, del I: Kommunikation og elektronik, bind 74, 1955, s.297-301.
↑ Trinkaus, George, "The Magnetic Amplifier: A Lost Technology of the 1950s," Nuts & Volts, februar 2006, s. 68-71.