Fungsi Kapasitor Tertentu dalam Umpan Balik Negatif Audio Amplifier

Penguat audio yang saya maksud di sini terdiri dari tiga tahap. Antara lain, amplifier juga menyertakan umpan balik negatif (NFB) yang terbuat dari dua resistor pasif.

Dari dasar TR3 ke ground, ada resistor NFB terhubung secara seri dengan kapasitor C2 (mengacu pada kotak merah). Apa fungsi kapasitor di sirkuit seperti itu?

Saya tahu bahwa rangkaian RC ini merupakan filter dan membatasi bandwidth penguatan amplifier pada frekuensi yang lebih rendah. Ini jelas merupakan semacam penghalang untuk penguat audio. Jadi, mengapa saya tidak menyingkatnya saja? Ini kemungkinan besar akan terlihat sebagai peningkatan bandwidth penguatan amplifier.

Mengapa pencipta topologi sirkuit pertama meletakkannya di sana? Dengan tujuan apa?

Saya tidak melihat, kecuali korslet kapasitor ke ground dan hanya menyisakan resistor RF2 merupakan sumber biasing lain untuk basis TR3, sedangkan RF1 sudah menjadi sumber biasing untuk basis TR3. Jadi, itu mungkin akan memiliki efek lain.

Saya akan mencuri skema yang saya posting sebelumnya pada pertanyaan berbeda yang Anda ajukan, sederhanakan, dan atur untuk diskusi. Ini dia:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sekarang, fokuslah pada bagian penguat diferensial dan asumsikan untuk sekarang bahwa tidak ada input sinyal.

$Q_1$ dan memisahkan arus dari sumber saat ini 1 . Untuk melakukan itu, mereka membutuhkan arus basis rekombinasi. Arus basis ini harus berasal dari sumber DC. memiliki sumber untuk itu: . Tetapi arus basis itu akan menyebabkan sedikit penurunan tegangan pada sehingga dasar akan sedikit positif, relatif terhadap arde. Kami tidak peduli persis di mana itu. Ini tidak penting. Kami hanya tahu bahwa akan ada beberapa milivolt di sisi positif dari tanah untuk membuat itu berfungsi.$Q_2$$Q_1$$R_\text{IN}=10\:\text{k}\Omega$$R_\text{IN}$$Q_1$

Tetapi juga membutuhkan arus basis rekombinasi, dan seperti untuk ini juga harus berasal dari sumber DC. Dalam hal ini, sumber DC itu adalah keluaran itu sendiri. Dan itu datang melalui Perhatikan bahwa nilai juga . Ini bukan kecelakaan. Idenya adalah bahwa ada tentang penurunan tegangan yang sama di seperti di karena arus rekombinasi dasar harus hampir sama untuk dan jika mereka membagi arus sumber tentang sama.$Q_2$$Q_1$$R_{\text{F}_1}$$R_{\text{F}_1}$$10\:\text{k}\Omega$$R_{\text{F}_1}$$R_\text{IN}$$Q_1$$Q_2$

Jadi masalah yang tersisa adalah bahwa output itu sendiri harus dekat dengan tegangan ground jika tegangan basis akan berada di dekat tegangan basis . (Itu perlu begitu, karena emitor mereka terhubung, juga.)$Q_2$$Q_1$

Cermin saat ini dibentuk oleh dan (dalam teori, dan saya telah menyarankan penggunaan BJT yang cocok dengan VBE dalam skema di atas hanya untuk menekankan ini) mengharuskan arus kolektor keduanya sangat dekat dengan nilai yang sama. Karena penguat diferensial yang dibentuk oleh dan dimaksudkan untuk dapat memiliki arus kolektor yang berbeda, perbedaan akan keluar dari bagian penguat diferensial dan menjadi arus basis untuk VAS ( .)$Q_3$$Q_4$$Q_1$$Q_2$$Q_6$

Jadi yang terjadi adalah bahwa pasangan BJT diferensial, dan , akan secara otomatis mengatur keseimbangan mereka saat ini sehingga basis mengemudi saat ini adalah jumlah yang tepat sehingga simpul output dekat dengan tanah dan oleh karena itu sehingga tegangan basis dari adalah tepat dekat dengan tegangan basis dari .$Q_1$$Q_2$$Q_6$$Q_2$$Q_1$

Sejauh ini, umpan balik negatif (NFB) dan keuntungan bahkan tidak diperhitungkan. Semua ini akan tetap benar bahkan jika dan telah dihapus dari skematis, seluruhnya. Sistem masih akan secara otomatis menemukan tegangan output yang tepat sehingga semuanya akan seimbang di DC. Ini dirancang untuk melakukan itu.$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$

Anda dapat memikirkan ini hanya karena memiliki impedansi tak terbatas di DC dan oleh karena itu jaringan NFB (yang pada AC membentuk pembagi) sama sekali bukan pembagi tetapi hanya mengembalikan tegangan output langsung ke input penguat diferensial dengan keuntungan 1.$C_{\text{F}_2}$

Tapi bagaimanapun Anda memikirkannya, amplifier tidak "menemukan diam" titik (jika Anda mendesainnya sehingga memiliki cukup ruang gerak untuk sampai ke sana, tentu saja.)

Sekarang, mari kita kembali ke dan . Dengan biasing biasing di DC, sesuai desain, jika Anda menggantung dan dari basis dan menghubungkan ujung yang lain, yang terjadi hanyalah ... lagi di DC ... mengisi hingga tegangan diam apa pun yang diperlukan. Akhirnya, tidak ada arus dalam dan oleh karena itu tidak ada tegangan yang melewatinya dan oleh karena itu tegangan melintasi hanyalah perbedaan antara tegangan basis dan arde.$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$Q_2$$C_{\text{F}_2}$$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$Q_2$

Tapi di sini adalah HAL BESAR. Menambahkan "kaki" ini di sini menyebabkan hal baru terjadi di AC. (Di DC, tidak ada yang baru.) Ini membentuk pembagi tegangan sekarang. Ini berarti, hanya sebagian dari perubahan tegangan pada output akan disajikan ke basis . Sekarang, bekerja untuk menjaga tegangan basisnya dekat dengan tegangan basis . Jadi ia mencoba mengikuti . Tetapi jika ia hanya melihat sebagian dari apa yang terjadi pada output, maka ia menyesuaikan dirinya sendiri sehingga bagian ini bergerak seiring dengan apa yang terjadi dengan . Tetapi ini berarti output harus bergerak lebih banyak, karena hanya sebagian kecil dari apa yang terjadi pada output "dilihat" oleh .$Q_2$$Q_2$$Q_1$$Q_1$$Q_1$$Q_2$

Efek dari semua ini adalah keuntungan . Jadi sekarang Anda dapat mengatur penguatan sistem secara independen dari biasing DC yang dibutuhkan. Ini hal yang baik.

Dan begitulah cara kerjanya.

CATATAN

Untuk berjaga-jaga kalau-kalau ada yang berpikir di atas adalah desain lengkap yang dapat dibangun dan hanya akan bekerja di luar kotak, tanpa penyesuaian atau tweaker untuk berurusan dengan keanehan BJT, silakan terbebas dari gagasan tersebut. Skema hanya dekat dengan sesuatu yang mungkin memberikan sebagai output ke dalam beban pengeras suara . Tetapi pengganda-VBE pasti akan membutuhkan penyesuaian dan kemungkinan sumber saat ini juga dapat menggunakan beberapa penyesuaian. Pasangan BJT khusus yang digunakan dalam penguat diferensial penuh mungkin bekerja hampir di luar kotak. Tetapi mungkin saja beberapa perubahan akan diperlukan. Pengganda-VBE itu sendiri harus digabungkan secara termal ke dan / atau$5\:\text{W}$$8\:\Omega$$Q_{10}$$Q_{11}$sehingga trek juga lebih baik. Dan nilai harus di-tweak sehingga dekat dengan puncak respons parabola. Rangkaian praktis mungkin akan mencakup beberapa potensiometer, tidak ada yang termasuk dalam skema. Dan ada detail konstruksi lain yang belum saya sebutkan dan mungkin beberapa orang lain di sini di EESE tahu lebih banyak tentang saya, juga.$R_3$

Kecuali Anda merasa mampu mencari tahu dan bekerja dengan menyiapkan dan mengubah desain ini untuk BJT yang Anda miliki, Anda harus mempertimbangkan ini lebih sebagai contoh kasus daripada yang asli. Dan jika Anda tidak memiliki akses ke pasangan BJT yang cocok untuk penguat diferensial itu sendiri, maka ada beberapa resistor degenerasi yang diperlukan di beberapa tempat untuk membantu mengatasi ketidaksesuaian VBE serta setidaknya satu resistor tambahan yang diperlukan untuk menangani ketidakcocokan beta. dengan dan (resistor itu mungkin akan berguna jika BCV61 digunakan sebagai pengganti BCM61 juga.)$Q_3$$Q_4$

Selain semua itu, desain amplifier ini ... semi-tutup.

Gain dari penguat tergantung pada Rf1 dan Rf2.

Seperti yang Anda ketahui, input DC offset dari sebuah amplifier, yang tergantung pada ketidakseimbangan pada pasangan transistor input, muncul pada output yang diperkuat oleh penguatannya.

C2 adalah kapasitor, sehingga tidak lulus DC. Ini menghapus Rf1 dari persamaan, dan mengembalikan gain ke 1 di DC.

Ini adalah trik sederhana untuk memastikan tegangan offset DC keluaran tidak dikalikan dengan penguatan amplifier, itu saja.

Dengan C2 amplifier memiliki gain DC sebesar 1. Tanpa itu, 23. Keuntungan AC adalah 23.

Karena tidak ada metode yang disediakan untuk null tegangan offset input, yang diperkuat oleh penguatan DC, memiliki penguatan DC dapat menyebabkan masalah.

Offset nol dapat disediakan oleh potensiometer antara R2 dan R3. Berhati-hatilah, bagaimanapun, tegangan offset input dapat berubah karena suhu dan ini tidak melakukan apa pun untuk memperbaikinya.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}