Zasada działania tranzystorów i obliczanie elementów wzmacniaczy m.cz.

[Romekd]

Czołem.
Kolego Aleksandrze, właśnie spojrzałem na schemat i mam wrażenie, że jest na nim błąd, który akurat tu może nie mieć znaczeniach, chociaż to zależy już od tego czy podłączył Kolega coś do wejścia tego wzmacniacza, czy też "wisi ono w powietrzu". Para różnicowa może pracować symetrycznie jeżeli rezystory polaryzujące bazy są identyczne co do wartości, a same tranzystory mają zbliżone parametry. Na schemacie nie widzę kondensatora od strony wejścia tranzystora Q1, a to oznacza, że przyłączenie czegokolwiek do wejście zaburzy symetrię punktów pracy tranzystorów, gdyż równolegle z rezystorem R1 (47 kΩ) zostanie włączona inna rezystancja przez rezystor R2 (8,2 kΩ), np. oporność jakiegoś potencjometru. Dodatkowo wzmacniacz bez włączonego szeregowo z rezystorem R2 kondensatora stanie się również wzmacniaczem składowej stałej DC, pochodzącej ze źródła sygnału, co prawda o wzmocnieniu mniejszym od jedności, ale jednak pewne napięcie stałe na wejściu będzie zmieniało napięcie wyjściowe. Natomiast po dodaniu szeregowo z R2 jakiegoś kondensatora (najlepiej poliestrowego lub polipropylenowego, choć może być również elektrolityczny, najlepiej bipolarny /NP, BP/), wzmacniacz stanie się niewrażliwy na obecność napięcia stałego na wejściu wzmacniacza, a spadki napięcia na rezystorach R1 i R5 mogą stać się jednakowe i napięcie wyjściowe będzie bardziej zbliżone do zera woltów. Jak to wygląda w stworzonym układzie?

Przepraszam za zwłokę w odpowiedziach w wątkach, w których obiecałem się wypowiedzieć, ale opiekuję się bliską mi i bardzo schorowaną starszą osobą (mamą), przez co kiepsko u mnie z wolnym czasem (i spokojną głową), a tematy doboru pojemności kondensatorów w zasilaczu (w zależności od napięcia wyjściowego, prądu pobieranego i tętnień obecnych w tym napięciu stałym) oraz zagadnienia w temacie podkładek termoprzewodzących pod półprzewodniki, wymagają należytego skupienia (nie chciałbym narobić jakichś błędów; w wolniejszym czasie spróbuje te tematy rozwinąć).

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

A może by tak wstawić miedzy emitery Q1 i Q2 peerek, np. 220 omów, a ślizgacz podłączyć do R3 i nim ustawić zerowe napięcie na wyjściu ?

To też mogłoby być dobrym rozwiązaniem, choć kondensator, o którym wspomniałem jest niezbędny. Potencjometr między emiterami tranzystorów we wzmacniaczu różnicowym zmniejszyłby wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli, ale mogłoby to przynieść korzyści przy działającym sprzężeniu zwrotnym. Dioda D1 z rezystorami R15, R16 i R17 wydają mi się włączone trochę bez sensu... Jakie są napięcia zasilania tego stopnia mocy?

Pozdrawiam
Romek

[tszczesn]

Dobieranie tranzystorów tu nic nie da - 40mV różnicy na bazach zatyka każdą parę różnicową. Szybki obliczenia metodą "na oko" wykazują, że prawie cały prąd źródła prądowego pary różnicowej musi iść w opornik R4, co oznacza mocno nierówne wysterowanie baz tranzystorów i może wywołać tą różnicę. Stąd moja sugestia o zmniejszenie R3

[Romekd]

Dobieranie tranzystorów tu nic nie da - 40mV różnicy na bazach zatyka każdą parę różnicową. Szybki obliczenia metodą "na oko" wykazują, że prawie cały prąd źródła prądowego pary różnicowej musi iść w opornik R4, co oznacza mocno nierówne wysterowanie baz tranzystorów i może wywołać tą różnicę. Stąd moja sugestia o zmniejszenie R3

Dlatego zapytałem o wartości napięć zasilania, których nie znam. Para różnicowa od strony emiterów zasilana jest przez rezystor z dodatniego napięcia, więc suma prądów płynących przez Q1 i Q2 zależna jest niemal liniowo od wartości tego napięcia, natomiast spadek na R4 jest niemal stały i zależny od Ube tranzystora Q3 dla danego prądu kolektora, który przy dwóch szeregowo rezystorach R10 i R11 (na których realizowane jest sprzężenie bootstrap) też jest zależny od napięcia zasilającego. Dlatego wolę gdy zarówno para różnicowa z Q1 i Q2 zasilana jest przez źródło prądowe jak i obciążenie Q3 również stanowi źródło prądowe, bo wówczas zarówno prąd spoczynkowy tranzystorów mocy jak i napięcie wyjściowe DC niemal nie zależy od wartości napięć zasilających...

Pozdrawiam
Romek

[Olkus]

wychodzi po 40mV różnicy między bazami - strasznie dużo, oznacza to, że Q1 jest zasadniczo nasycony a Q2 zatkany, cały prąd pary różnicowej płynie przez Q1. Może jest on po prostu za mały? Spróbuj zmniejszyć R3 o połowę, czy wtedy napięcia się wyrównają?

Zmniejszyłem rezystor o połowę (przylutowałem po prostu drugi rezystor tej samej wartości od strony ścieżek) w jednym kanale, a dokładnie w tym:

Pierwszy kanał:
Q1 158 mV
Q2 200 mV

Po dolutowaniu rezystora jest tak:
Q1 - 176 mV
Q2 - 210 mV
A więc nieco lepiej, ale bez rewelacji.

Czołem.
Kolego Aleksandrze, właśnie spojrzałem na schemat i mam wrażenie, że jest na nim błąd, który akurat tu może nie mieć znaczeniach, chociaż to zależy już od tego czy podłączył Kolega coś do wejścia tego wzmacniacza, czy też "wisi ono w powietrzu". Para różnicowa może pracować symetrycznie jeżeli rezystory polaryzujące bazy są identyczne co do wartości, a same tranzystory mają zbliżone parametry. Na schemacie nie widzę kondensatora od strony wejścia tranzystora Q1, a to oznacza, że przyłączenie czegokolwiek do wejście zaburzy symetrię punktów pracy tranzystorów, gdyż równolegle z rezystorem R1 (47 kΩ) zostanie włączona inna rezystancja przez rezystor R2 (8,2 kΩ), np. oporność jakiegoś potencjometru. Dodatkowo wzmacniacz bez włączonego szeregowo z rezystorem R2 kondensatora stanie się również wzmacniaczem składowej stałej DC, pochodzącej ze źródła sygnału, co prawda o wzmocnieniu mniejszym od jedności, ale jednak pewne napięcie stałe na wejściu będzie zmieniało napięcie wyjściowe. Natomiast po dodaniu szeregowo z R2 jakiegoś kondensatora (najlepiej poliestrowego lub polipropylenowego, choć może być również elektrolityczny, najlepiej bipolarny /NP, BP/), wzmacniacz stanie się niewrażliwy na obecność napięcia stałego na wejściu wzmacniacza, a spadki napięcia na rezystorach R1 i R5 mogą stać się jednakowe i napięcie wyjściowe będzie bardziej zbliżone do zera woltów. Jak to wygląda w stworzonym układzie?

Wzmacniacz postanowiłem na razie uruchamiać "na sucho", bez sygnału na wejściu i podać sygnał dopiero gdy wszystko będzie na pewno w porządku.
Co do układu brak jest tego kondensatora a z tego co piszesz to ważny element. Jakiej pojemności ten kondensator być powinien? Bipolarnych elektrolitów mam niewiele niestety, tak samo foliowe o pojemnościach w uF o rozsądnych wymiarach (tj. na odpowiednio niskie napięcie).

Przepraszam za zwłokę w odpowiedziach w wątkach, w których obiecałem się wypowiedzieć, ale opiekuję się bliską mi i bardzo schorowaną starszą osobą (mamą), przez co kiepsko u mnie z wolnym czasem (i spokojną głową), a tematy doboru pojemności kondensatorów w zasilaczu (w zależności od napięcia wyjściowego, prądu pobieranego i tętnień obecnych w tym napięciu stałym) oraz zagadnienia w temacie podkładek termoprzewodzących pod półprzewodniki, wymagają należytego skupienia (nie chciałbym narobić jakichś błędów; w wolniejszym czasie spróbuje te tematy rozwinąć).

Dziękuję, że udało się jednak chwilę czasu znaleźć na napisanie tego postu oraz kilku poniżej. Dużo zdrowia dla mamy i dla Ciebie. Tamte tematy mogą chwilę poczekać, nie są jakoś pilne

A może by tak wstawić miedzy emitery Q1 i Q2 peerek, np. 220 omów, a ślizgacz podłączyć do R3 i nim ustawić zerowe napięcie na wyjściu ?

W sumie byłoby to wygodne rozwiązanie, aczkolwiek trzeba by trochę rzeźbić na PCB.

To też mogłoby być dobrym rozwiązaniem, choć kondensator, o którym wspomniałem jest niezbędny. Potencjometr między emiterami tranzystorów we wzmacniaczu różnicowym zmniejszyłby wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli, ale mogłoby to przynieść korzyści przy działającym sprzężeniu zwrotnym. Dioda D1 z rezystorami R15, R16 i R17 wydają mi się włączone trochę bez sensu... Jakie są napięcia zasilania tego stopnia mocy?

R16, R17 nie są montowane. Taką informację znalazłem szukając na "elektrodzie" i faktycznie nie należy ich montować. Przez te dwa rezystory właśnie miałem wczoraj cuda z prądem spoczynkowym. Po wylutowaniu ich nie ma już problemu. Z innych zmian to za Q3 wstawiony jest MPSA42 (dobierane pod kątem wysokiego i w miarę zbliżonego wzmocnienia) a pomiędzy C i B wlutowany jest kondensator 33pF. Zamiast Q4 (BC547), który był przewidziany daleko od radiatora są BD135-16 przykręcone do radiatora.
Zasilanie to +/- 31,5...32 V. Troszkę więcej niż to podane w opisie wzmacniacza, ale to chyba nie aż tak dużo by sprawiało problem.

Pozdrawiam,
A.

[Olkus]

Dobieranie tranzystorów tu nic nie da - 40mV różnicy na bazach zatyka każdą parę różnicową. Szybki obliczenia metodą "na oko" wykazują, że prawie cały prąd źródła prądowego pary różnicowej musi iść w opornik R4, co oznacza mocno nierówne wysterowanie baz tranzystorów i może wywołać tą różnicę. Stąd moja sugestia o zmniejszenie R3

Zmniejszyłem rezystor o połowę (przylutowałem po prostu drugi rezystor tej samej wartości od strony ścieżek) w jednym kanale, a dokładnie w tym:
Pierwszy kanał:
Q1 158 mV
Q2 200 mV
Po dolutowaniu rezystora jest tak:
Q1 - 176 mV
Q2 - 210 mV
A więc nieco lepiej, ale bez rewelacji.

To już nieaktualne - pomyliłem wartość tego rezystora
Dolutowany 15k równolegle spowodował wyrównanie napięć. Po włączeniu mam na bazach Q1 i Q2 po 184 mV i maleje. Zmienić ten rezystor na stałe na 7,5k?

Pozdrawiam,
A.

[Olkus]

Wymieniłem w obu kanałach rezystory na 7,5k. W jednym napięcia na bazach Q1 i Q2 są prawie identyczne a napięcie stałe na wyjściu wynosi -19 mV.
Natomiast w drugim na bazie Q1 mam 157 mV a na bazie Q2 139 mV. Na wyjściu 60 mV. Co tu jeszcze może być nie tak......

Pozdrawiam,
A.

[Marek7HBV]

Jedyne co mi przychodzi do głowy to para różnicowa. Sprawdzę jutro te tranzystory pod kątem wzmocnienia, jak będą bardzo rozjechane spróbuję dobrać jakieś bardziej do siebie zbliżone. Jak to pomoże to fajnie, problem z głowy. A jak nie to szukam dalej...
Co do kondensatora na wejściu, o którym pisał Romek. Przeglądnąłem się schematom kilku wzmacniaczy i kondensator ten ma zwykle wartość 2,2...4,7 uF. Mam akurat 2,2 uF 50 V bipolarne. Wstawić czy lepiej dać 4,7 uF?

Pozdrawiam,
A.

Zmniejszenie R3 nie jest rozwiązaniem problemu, a tylko powoduje wzrost poziomu szumu i tak już nędznej pary różnicowej. Problemem jest tranzystor Q3 i jego zbyt małe wzmocnienie prądowe oraz związane z tym wartości R4 i R6. Rezystor R4 powinien być większej wartości np. 680, a R6 zależy od wzmocnienia prądowego Q3 {który ma być grupy C}. A ogólnie . Włożenie tranzystora {Q3} o napięciu maksymalnym 30 V w miejsce , gdzie pojawia się dwa razy wyższe napięcie , nie jest chyba mądre?

[Olkus]

Jedyne co mi przychodzi do głowy to para różnicowa. Sprawdzę jutro te tranzystory pod kątem wzmocnienia, jak będą bardzo rozjechane spróbuję dobrać jakieś bardziej do siebie zbliżone. Jak to pomoże to fajnie, problem z głowy. A jak nie to szukam dalej...
Co do kondensatora na wejściu, o którym pisał Romek. Przeglądnąłem się schematom kilku wzmacniaczy i kondensator ten ma zwykle wartość 2,2...4,7 uF. Mam akurat 2,2 uF 50 V bipolarne. Wstawić czy lepiej dać 4,7 uF?

Pozdrawiam,
A.

Zmniejszenie R3 nie jest rozwiązaniem problemu, a tylko powoduje wzrost poziomu szumu i tak już nędznej pary różnicowej. Problemem jest tranzystor Q3 i jego zbyt małe wzmocnienie prądowe oraz związane z tym wartości R4 i R6. Rezystor R4 powinien być większej wartości np. 680, a R6 zależy od wzmocnienia prądowego Q3 {który ma być grupy C}. A ogólnie . Włożenie tranzystora {Q3} o napięciu maksymalnym 30 V w miejsce , gdzie pojawia się dwa razy wyższe napięcie , nie jest chyba mądre?

R4 mogę zwiększyć jeśli to pomoże.
Co do Q3 u mnie są wstawione MPSA42 wytrzymujące do 300 V dobierane pod kątem wysokiego wzmocnienia (ponad 100).

Pozdrawiam,
A.

[Marek7HBV]

R4 mogę zwiększyć jeśli to pomoże.
Co do Q3 u mnie są wstawione MPSA42 wytrzymujące do 300 V dobierane pod kątem wysokiego wzmocnienia (ponad 100).

Taki myk, to w takim przypadku należy zwiększyć R4 do 910 i oczywiście R3 = 15 k. Dobieranie pary dalej aktualne.

[Olkus]

R4 mogę zwiększyć jeśli to pomoże.
Co do Q3 u mnie są wstawione MPSA42 wytrzymujące do 300 V dobierane pod kątem wysokiego wzmocnienia (ponad 100).

Taki myk, to w takim przypadku należy zwiększyć R4 do 910 i oczywiście R3 = 15 k. Dobieranie pary dalej aktualne.

Udało mi się dobrać dwie pary z posiadanych tranzystorów. Co ciekawe w tym kanale z większym napięciem stałym na wyjściu były właśnie dość zbliżone tranzystory. Rezystory R3 dałem tak jak na początku 15k a już jutro wstawię te 910R. Zobaczę co to da, mam nadzieję że już będzie OK.

Pozdrawiam,
A.

[Olkus]

Można, a nawet trzeba. Ale trzeba będzie wszystkie pozostałe elementy zmienić.

No trochę się zaczną schody, bo szczerze mówiąc nie wiem jak to policzyć

Wstawiłem za R4 910R. Jest super. Pierwszy kanał ma poniżej 1 mV napięcia stałego na wyjściu, drugi (gdzie wcześniej było dość sporo) ma 4mV. Tak więc jest dobrze. Dzięki za poradę odnośnie R4

Pozdrawiam,
A.

[Romekd]

Czołem.
Przy rezystancji wejściowej wzmacniacza 50 kΩ (47 kΩ), kondensator sprzęgający powinien mieć pojemność, która zapewni dolną częstotliwość graniczną niższą niż 1 Hz. Nie polecam tym kondensatorem ograniczać pasma przenoszenia wzmacniacza tranzystorowego od dołu do np. 20 Hz, gdyż wywoła on niepotrzebne przesunięcia fazy w zakresie niskich częstotliwości w pobliżu dolnej częstotliwości pasma akustycznego (20 Hz).
Kondensator sprzęgający przy zastosowaniu symetrycznego napięcia zasilającego wzmacniacz może być bipolarny (elektrolityczny) lub foliowy o pojemności od 3,3 μF do 10 μF.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Czołem.
Te kondensatory nie są jakoś specjalnie krytyczne, choć oczywiście najlepiej będą się spisywały foliowe i elektrolityczne (bipolarne). W polskich wzmacniaczach w tych miejscach stosowane były przeważnie najzwyklejsze kondensatory elektrolityczne (aluminiowe), czasami na dodatek włączone odwrotnie (niewłaściwie spolaryzowane)... Kolego Aleksandrze, czy potrafiłbyś wyliczyć napięcia na bazach tranzystorów wzmacniacza różnicowego w stopniu mocy polskiego wzmacniaczu klasy Hi-Fi WSH-205, oraz podać przypuszczalne wartości prądów kolektorów tranzystorów w tym stopniu wyjściowym? Czy kondensatory elektrolityczne, użyte na wejściach i w pętli sprzężenia zwrotnego tego układu włączone są poprawnie? Poniżej schemat stopnia mocy w WSH-205.

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

I żeby było łatwiej liczyć konstruktor pominął prad płynący przez R516 i D502 .