Zniekształcenia wzmacniaczy tranzystorowych

[Tomek Janiszewski]

Chyba się już pogubiłem: to co w końcu pokazywano na filmach? Nie chodziło mi o dithering (polega on jak zrozumiałem na celowym zaszumianiu sygnału w celu eliminacji niekorzystnych skutków kwantowania, to coś jakby dokładanie prądu podkładu celem linearyzacji magnesowania taśmy magnetofonowej) tylko o rzekomy wpływ szumów na zmniejszenie zniekształceń harmonicznych, a więc zjawisko czysto analogowe.

[przemak]

Chyba się już pogubiłem: to co w końcu pokazywano na filmach? Nie chodziło mi o dithering (polega on jak zrozumiałem na celowym zaszumianiu sygnału w celu eliminacji niekorzystnych skutków kwantowania, to coś jakby dokładanie prądu podkładu celem linearyzacji magnesowania taśmy magnetofonowej) tylko o rzekomy wpływ szumów na zmniejszenie zniekształceń harmonicznych, a więc zjawisko czysto analogowe.

Ja zostałem "zaczepiony" w kwestii ditheringu, na filmach był rozłożony na czynniki dithering, pisałem o ditheringu zresztą wyraźnie. Pytanie do mnie brzmiało - czy dithering to jest maskowanie szumem - nie nie jest to maskowanie szumem.

[Dragon]

Dziękuję za odpowiedzi.

1) Dowolne Nie da się odpowiedzieć na tak postawione pytanie. Zależy jaki tranzystor, jaki prąd spoczynkowy a przede wszystkim jaki poziom sygnału.

- oczywiście rozumiem, ale można oszacować mniej więcej poziom zniekształceń. Np. Wysterowana pentoda w układzie SE ma średnio 10% THD. Z przewagą wyższych harmonicznych(przez dopływ powrotny) oraz o rząd większe(od triody) zniekształcenia intermodulacyjne przez rozpływ prądu między anodę, a siatkę drugą.
Wiadomo, jest to tylko poglądowe, bo zdarzają się pentody, co mają 15% THD przy wysterowaniu, ale daje jakiś obraz.

Ale faktycznie możemy wziąć jakiś praktyczny przykład.
Odniosę się do poprawionego schematu wzmacniacza kolegi Tomka, który to prezentował na początku tego wątku.

Za poprawne działanie tego bardziej skomplikowanego układu polaryzacji odpowiedzialności nie biorę, ten prostszy natomiast badałem w ramach pracy dyplomowej, wprowadzając jednak z własnej inicjatywy istotne ulepszenia. Diody V3 i V4 zastąpiłem analogami tranzystorowymi, co pozwoliło na precyzyjne dobranie napięć przewodzenia. Rezystory R2 i R3 dołączyłem inaczej: do baz tranzystorów końcowych i emiterów tranzystorów poprzedzających, co wyeliminowało ich bocznikujący wpływ na wyjście wzmacniacza (co wg przywoływanej książeczki miało stanowić dyskwalifikującą wadę tak prostego układu polaryzacji). Rezystory w bazach tranzystorów mocy zastąpiłem jednym rezystorem, włączonym bezpośrednio między bazy, co również zapobiegło bocznikowaniu użytecznego sygnału. Efekt był niezaprzeczalny: w sygnale wyjściowym występowała głównie trzecia, piąta i siódma harmoniczna, podczas gdy po przerwaniu połączenia diod z wyjściem wzmacniacza (co nie wywierało wpływu na prąd spoczynkowy, jedynie sprowadzało układ do typowego wzmacniacza klasy AB z rezystorami emiterowymi) wyżej wymienione niższe harmoniczne rosły kilkakrotnie zaś pojawiał się ponadto cały grzebień wyższych harmonicznych, do 31 włącznie. Także na przebiegu po odfiltrowaniu składowej podstawowej znać było różnice: gładkie przegięcia w klasie Super AB, ostre załamania w klasie AB.

Czy kolega Tomek nie pamięta może jaki był poziom niższych harmonicznych (dominująca 3,5,7) i pozostałych wyższych harmonicznych w tym poprawionym układzie bez globalnego USZ?

Czemu takiego rozwiązania nie praktykuje się powszechnie(chyba że ja o czymś nie wiem)?

Pozdrawiam,
Dragon

[Einherjer]

Porównanie z pentodą również nie jest do końca trafione, ponieważ lampowe stopnie końcowe pracują najczęściej w układzie wspólnej katody. Nie stosuje się natomiast tranzystorowych stopni wyjściowych w układzie wspólnego emitera/źródła, o wiele rozsądniej jest ich użyć jako wtórnika.
Nie analizowałem dokładnie układu Tomka, ale zdecydowana większość tranzystorowych wzmacniaczy ma stałoprądowe sprzężenie zwrotne. Oznacza to, że nie da się go tak po prostu odłączyć, bo rozjadą się wszystkie punkty pracy i wzmacniacz nie będzie działał. Trzeba by zastąpić sprzężenie DC serwem, ale i tak zwykle się tego nie robi, wzmocnienie w otwartej pętli zwykle wynosi kilkadziesiąt dB i jeśli zastosowano typową kompensację częstotliwościową dominującym biegunem, spada ono 6 dB na oktawę począwszy od stosunkowo niskiej częstotliwości.
Nie da się zrobić sensownego porównania lamp do tranzystorów w taki sposób w jaki chcesz to zrobić, ponieważ ich inne właściwości powodują, że stosuje się zupełnie inne rozwiązania układowe.

[AZ12]

Witam

Nie stosuje się natomiast tranzystorowych stopni wyjściowych w układzie wspólnego emitera/źródła, o wiele rozsądniej jest ich użyć jako wtórnika.

Jedną z głównych wad jest mała impedancja wejściowa. Były one stosowane w starej generacji wzmacniaczach z tranzystorami germanowymi PNP z transformatorem lub autotransformatorem wyjściowym jako stopnie przeciwsobne w klasie B.

[Tomek Janiszewski]

Tranzystorów komplementarnych też na upartego dałoby się użyć w układzie WE. Ale nie bez USZ, tylko w postaci przynajmniej dwutranzystorowych układów zbliżonych do par Sziklay'ego, z tym że emitery tranzystorów wejściowych łączy się z kolektorami wyjściowych nie bezpośrednio, lecz przez dzielniki napięcia. Ale czyni to wzmacniacz mniej pewnym w pracy: pogarsza się stabilność termiczna, nawet jeśli zastosuje się standardowe rezystory "emiterowe" (tutaj włączone w kolektory, jak to zwykle bywa przy użyciu par Sziklay'ego) a nade wszystko taki stopień, z uwagi na wzmocnienie napięciowe >1, brak odwracania fazy oraz występowanie sygnału na obudowach tranzystorów końcowych staje się nadzwyczaj podatnym na samowzbudzenie. Już nie mówiąc o tym że wskutek osłabienia lokalnego USZ przez dzielniki jego zniekształcenia (nieliniowe i częstotliwościowe) wydatnie rosną w porównaniu ze stopniami wtórnikowymi. Właściwie jedyny argument za stosowaniem takiej konfiguracji - to mniejsze napięcie wejściowe, co pozwala np. na użycie stopnia sterującego w układzie kaskody bez pogarszania sprawności wzmacniacza.