עיוות תרמי במגברי HiFi 3. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

עיוות תרמי במגברי HiFi. חלק 2. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מגברי כוח טרנזיסטור

שקול את מעגל המוליכים למחצה הפשוטים ביותר (איור 1), שבו דיודה מוליכים למחצה, יחד עם נגד קונבנציונלי, יוצרים מעגל סדרתי. ניתן להשתמש במעגל כזה במגבר HiFi (איור 2).

אם המעגל הופעל במשך זמן רב, ונקבע איזון תרמי כלשהו, מתח המוצא Uout קבוע. ככל שאות הכניסה גדל, הזרם הזורם במעגל גדל. בהשפעתו, ירידת המתח על פני הדיודה עולה מעט, והיא מתחילה להתחמם יותר. החימום נמשך עד שמגיעים לשיווי משקל תרמי חדש, ואז הכל מתייצב בתנאים החדשים.

עיוות תרמי במגברי HiFi
איור 1

עיוות תרמי במגברי HiFi
איור 2

רוב המדידות הושלמו בסביבות הרגע הזה, מסתפקות ברישום שיווי משקל תרמי חדש. הכל יהיה בסדר אם ההתנגדות של דיודה מוליכים למחצה לא תשתנה בהשפעת חימום, אשר, בשל מקדם הטמפרטורה השלילי, מוביל לירידה במפל המתח על פני הדיודה. לכן יש גם עלייה וגם ירידה במפל המתח, וכל זה מתרחש בנקודות זמן שונות. עלייה במפל המתח עם עלייה בזרם מתרחשת כמעט באופן מיידי (עם זמן השהייה "אלקטרוני" בסדר גודל של פיקו- וננו-שניות), בעוד הירידה שלה נקבעת על ידי קצב החימום של הדיודה יחד עם המארז ( לאט, עם קצב "תרמי").

חימום מאופיין במספר קבועי זמן. צומת המוליך למחצה עצמו, בעל מסה קטנה, מתחמם הכי מהר. כל הדיודה הסגורה בבית מתחממת הרבה יותר לאט. בהתחשב בכל התהליכים המתפוגגים באיטיות המשפיעים על מתח המוצא, קל להסיק שתגובת הדיודה לשינוי פתאומי בזרם תהיה תחילה שינוי פתאומי במתח, שרמתו תתקרב בהדרגה לערך ההתחלתי (יתר על כן, קצב הגישה ייקבע לפי מספר קבועי זמן). לפיכך, השידור של עליות זרם רגילות על ידי המעגל אינו אידיאלי, "יורה" מופיעים, שגודלם וקבוע זמן ההתפרקות אינם קשורים למאפיינים חשמליים כלשהם. העיוותים המתקבלים הם במקור תרמי בלבד. ברור שבמקרה הזה אין הבדל אם אנחנו מדברים על דיודות וטרנזיסטורים בדידים, או על מעגלים משולבים. מכיוון שיש דיודות מסיביות וגם דיודות מיניאטוריות, התפשטות קבועי הזמן יכולה להיות רחבה מאוד.

הבה נכפוף את חסיד הפולט הפשוט ביותר לאותו ניתוח יוצא דופן, שסכמתו מוצגת באיור 3. הבה נשאל את עצמנו שאלה, האם למעגל כזה יש קבוע זמן בתדר נמוך (תדר מגביל נמוך יותר) ואת המעברים תלויי התדר הנגרמים ממנו? בהתבסס על ספרי לימוד, מומחים ולא מומחים עונים ביחד - לא! אנחנו, שלימדו מניסיון קודם, מסתכלים על זה מקרוב.

עיוות תרמי במגברי HiFi
איור 3

נניח שהמעגל פועל די הרבה זמן, הטרנזיסטור וסביבתו כבר הגיעו לאיזשהו שיווי משקל תרמי, שבו הספק P1 מתפזר על הטרנזיסטור, תוך שמירה על טמפרטורת הטרנזיסטור קבועה.

Uce1*Ic1=P1

בואו נשנה את נקודת הפעולה של הטרנזיסטור על ידי שינוי משמעותי של מתח הכניסה. ברגע שזרם הקולט של הטרנזיסטור ישתנה (אם כי כאן ניתן יהיה לקחת בחשבון את קבוע הזמן), ישתנה גם מתח הפולט-קולט. הטרנזיסטור יפזר כעת את הספק P2

Uce2*Ic2=P2,

אשר שונה מהאמור לעיל, וזה יוביל לשינוי בטמפרטורה שנקבעה של הטרנזיסטור.

כדי להמחיש את העיוותים המתעוררים במקרה זה, מתוך מכלול הפרמטרים שיש לשלוט בו, נבחר את אחד מהנמדדים בקלות - המתח Ueb במצב יציב, ביציאה של עוקב הפולט יש

Uout1=Uin1-Ueb1.

שניתן למדוד בקלות עם מולטימטר. השינוי במתח הכניסה ברגע הראשון נופל כמעט לחלוטין על המוצא.

עם זאת, כעת לטרנזיסטור יש נקודת הפעלה שונה, התואמת לפיזור ההספק P2. זה משפיע על המתח Ueb (-2 mV/°C) וגורם להיסט (סחיפה) במתח המוצא (מכיוון שהטרנזיסטור עכשיו קצת יותר קר או חם יותר בהשוואה למצב הקודם). יש להוסיף את שינוי המתח (עם הקוטביות הנכונה) למתח המוצא, ולקבוע את קבוע הזמן התרמי על בסיס כל מקרה לגופו.

להלן שאלות המפתח:

- מהו הערך של קבוע הזמן התרמי;
- באיזה כיוון הוא משתנה;
- מה גודל השינוי שלו?

האופן שבו טרנזיסטור מתחמם או מתקרר בנקודת הפעלה חדשה תלוי במצבו בנקודת ההפעלה הקודמת. אם הטרנזיסטור עבד במצב של התאמת הספק (Uce=0,5Upit), אז הוא מגיב לכל שינוי בנקודת הפעולה על ידי התקררות. לכן, במקרה זה, ההשפעה של מתח בקרה קבוע קטן כלשהו, הטרנזיסטור תמיד מייצר אות רעש מאותו סוג, שמתווסף לאות המוצא.

אם נקודת הפעולה של הטרנזיסטור שונה מהמוסכם, בנקודת ההפעלה החדשה הטרנזיסטור יכול גם להתקרר וגם להתחמם. במקרה זה, הקוטביות של אות ההפרעה המופיע במוצא תהיה תלויה בקוטביות אות הבקרה. בהתאם לאות הבקרה, כעת ניתן להוסיף או להחסיר את אות הרעש התרמי לאות המוצא.

קחו בחשבון מעגל מגבר דיפרנציאלי (איור 4), שמעניין גם מנקודת מבט היסטורית - לפני מספר עשורים, העיוותים התרמיים שנוצרו על ידי מעגל זה היוו את החלק העיקרי של כל העיוותים התרמיים.

עיוות תרמי במגברי HiFi
איור 4

שני מצבים אפשריים. במקרה הראשון, כאשר ההספק של המגבר ההפרש מותאם, פעולת אות הבקרה מובילה לקירור של שני הטרנזיסטורים (בעלי כמעט אותם ממדים). לאחר מכן, באות המוגבר הזמין בקולטי הטרנזיסטור, מופיע רכיב חדש, בפאזה (בהשפעת הקירור, Ueb עולה, זרם האספן עולה ו,

כתוצאה מכך, מתח האספן יורד). במקרים שליליים, רכיב זה יכול להתפשט הלאה במגבר ולמשל "לדפוק" את הגדרת נקודת ההפעלה של שלב יציאה של דחיפה-משיכה, או לגרום לתזוזות לא נעימות בנקודות ההפעלה של שלבים אחרים.

בדרך כלל אומרים שאין הפרעות משמעותיות באות ההפרש של המוצא. גודלו של אות המצב המשותף המתקבל הוא פרופורציונלי למתח בקרת הכניסה ולהגברת המתח במצב המשותף, כלומר, בקירוב טוב, נקבע על ידי היחס בין התנגדות הקולט והפולט. מכיוון שערכים אלה בדרך כלל קרובים למדי עבור מגברי תדר אודיו, אנו יכולים להניח שאות המצב המשותף מוגבר מספר פעמים (לדוגמה, 1 ... 10).

לכן, אם כבר יש אות דיפרנציאלי ברמה גבוהה מספיק בשלב, ערך המתח במצב משותף יכול להיות די גדול. אות זה (מצב נפוץ) אינו נשמע בפני עצמו, אך הוא יכול להפריע לנקודות ההפעלה של השלבים הבאים.

אגב, לשינוי בטמפרטורת הסביבה, שמוביל לשינוי בטמפרטורה של מכשירי מוליכים למחצה, יש בדיוק את אותה השפעה (למשל, בעת שימוש במגבר ביום שמש חם או במזג אוויר כפור). שתי ההשפעות הנחשבות מסוכמות. לפיכך, כאשר מתכננים מגברי HiFi, כבר לא מספיק לדאוג לצימוד תרמי סטטי. כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון את ההשפעות הדינמיות המוזכרות לעיל.

במקרה השני, כאשר המגבר הדיפרנציאלי פועל בחוסר התאמה של הספק, בהשפעת אות הבקרה, מתרחשים מעברי חלוף במוצא, בעלי קבוע זמן תרמי. בגודל ובתדירות, הם במקרה זה דומים לאות הבקרה, הם יכולים להיות מזוהים כעיוותים של אות הפלט הדיפרנציאלי השימושי, נמדד או נשמע בצורה מתאימה. מכיוון שאחד הטרנזיסטורים יתחמם והשני יתקרר, נוצר אות רעש אנטי-פאזי, שכמעט ולא ניתן להבחין בו מהאות השימושי.

שאלה מסובכת היא הערך של קבוע הזמן התרמי. אין נתונים על כך באף קטלוג, וניתן להסתמך כאן רק על כמה עובדות ניסיוניות. חלק מהנתונים הניסויים הללו מתפרסמים בפרסומים מיוחדים מאוד במחזור קצר של מספר חברות מעוניינות (לדוגמה, Tektronix, Philips, Ates וכו'). עבורם, הנתונים הללו לא היו בלתי צפויים מדי.

צמתי pn-מוליכים למחצה טרנזיסטור בגודל "הגון", כמו 2N3055 (עדיין לא מדברים על התקן המוליך למחצה עצמו באריזה, שמידותיו עשויות להיות תלויות גם בסדרה וביצרן) יכולים לעקוב תרמית (כלומר להתחמם / להתקרר) לתדרים עד לגבול העליון - כ-1 kHz. מכשירים עם צומת p-n קטן יותר, כגון BC107, או אפילו פחות, עוקבים אחר תדרים עד לתדר של 90 קילו-הרץ (!). עבור רכיבי הרכבה על פני השטח (SM - Surface Montage) ומעגלים משולבים, תדירות החיתוך גבוהה אף יותר. מטבע הדברים, קיים מגע תרמי טוב בין שבב המוליך למחצה לאריזה, והקבוע התרמי הגדול של האריזה נוטה, בהתאם לכמות העברת החום מהמגע, לבלום את תנודות הטמפרטורה.

אני חושב שעכשיו ברור שלמגבר DC (לדוגמה, עוקב הפולט שמוצג באיור 3, שהוא גם סוג של UPT) יש אותו תדר חיתוך נמוך יותר (!) כמו למשל פולט 200 מגה-הרץ. חָסִיד. לא ניתן למדוד עיוותים אלו בתדר השמע בשיטות מסורתיות.

העיקרון המשמש לעתים קרובות במדידות, "המתן עד שהמעגל יתחמם", עוקף בדיוק את הבעיות הנחשבות כאן. אבל איך אתה יכול לזהות את האפקט הזה כשאתה מאזין לקטע מוזיקה דרך מגבר HiFi?

כמובן, אנו מתעניינים בעיקר בגודל ההשפעה. מהמדידות שבוצעו התברר שהאות המשני העולה בצורה זו במגבר (שיכול להיתפס כעיוות) יכול להגיע בקלות ל-5 ... 20% ממשרעת האות השימושי. בהחלט ייתכן שלקוראים רבים יושבים על מדפי ספרים מגברי HiFi בעלי מעטפת פלסטיק שמתאימים ל"פמליה", ובינתיים, יש להם עיוות תרמי חזק מאוד. הם לא בהכרח מעוותים הכל ותמיד, אלא רק מנגינות מסוימות ובצירופי צלילים מסוימים (אחרי מכה וכו'). ועם שיטות מסורתיות למדידת עיוות, המגבר נראה טוב מאוד.

מחבר: S.GYULA; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף מגברי כוח טרנזיסטור.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מתאם וידאו חיצוני Aorus RTX 3080 Gaming Box מבית Gigabyte 07.11.2020

טכנולוגיית Gigabyte מתכוננת לשלוח את כרטיס המסך החיצוני Aorus RTX 3080 Gaming Box לשימוש עם מחשבים ניידים ומחשבים קטנים. המכשיר מיוצר במארז במידות של 300 על 140 על 170 מ"מ, שוקל כ-3,8 ק"ג ומתחבר למחשב באמצעות Thunderbolt 3 (40 ג'יגה לשנייה).

בתוך קופסת המשחקים Aorus RTX 3080 (GV-N3080IXEB-10GD) נמצא מתאם וידאו Aorus GeForce RTX 3080 Xtreme WaterForce ששונה מעט, המצויד במערכת קירור נוזלית עם רדיאטור 240 מ"מ. תדרי ההפעלה של ה-GPU תואמים לערכי הייחוס: מ-1440 עד 1710 מגה-הרץ ב-overclocking דינמי.

המכשיר מופעל על ידי יחידת אספקת חשמל מובנית בעלת ערך נקוב של 550 וואט. שלוש יציאות USB, מחבר ממשק רשת RJ-45 גיגה-ביט, יציאות וידאו HDMI 2.1 (x2) ו-DisplayPort 1.4 (x3), כמו גם יציאת Thunderbolt 3 המשמשת לחיבור וטעינת מחשב נייד זמינים בצידי המארז. בין היתר, אנו יכולים להבחין בנוכחות של מסנני אבק ותאורת RGB בתחתית.

עוד חדשות מעניינות:

▪ פרות מתחלקות לאופטימיסטים ופסימיים

▪ מגהץ היברידי עם שואב אבק

▪ Balun BALF-CC26-05D3 עבור מקלטי משדר CC26xx

▪ נוירון בגודל של מוח

▪ הרחוב מואר בשמש וברוח

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע של חומרי ריגול באתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר להישאר עם האף. ביטוי עממי

▪ כתבה במה היו הדוכנים בבתי הקולנוע של עידן פושקין שונים ממה שהורגלנו אליו? תשובה מפורטת

▪ מאמר שומר לילה בגן ילדים. תיאור משרה

▪ מאמר תכונות השימוש ב- varicaps. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר תחנת רדיו 144 מגה-הרץ. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר