Nízkofrekvenční zesilovač

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. července 2018; kontroly vyžadují 5 úprav .

Audiofrekvenční zesilovač (UHF) [1] , nízkofrekvenční zesilovač (ULF) [2] [3] [4] [5] , audiofrekvenční výkonový zesilovač (UMZCH)  - elektronické zařízení ( elektronkový zesilovač ) určené k zesílení el. vibrace, odpovídající frekvenčnímu rozsahu zvuku slyšitelného člověkem , proto je u těchto zesilovačů požadováno získat ve frekvenčním rozsahu od 20 do 20 000 Hz na úrovni -3 dB, nejlepší vzorky UZCH mají rozsah od 0 Hz do 200 kHz, nejjednodušší UZCH mají užší frekvenční rozsah. Lze jej vyrobit jako samostatné zařízení, nebo použít jako součást složitějších zařízení - televizory , hudební centra , aktivní akustické systémy , rádia , rozhlasové vysílače , rozhlasové stanice atd.

Návrh a aplikace obvodu

Nízkofrekvenční zesilovače se nejvíce používají k zesílení signálů nesoucích zvukovou informaci, v těchto případech se jim také říká zesilovače zvukové frekvence. Kromě toho se ULF používají k zesílení informačního signálu v různých oblastech: měřicí technika a detekce chyb; automatizace, telemechanika a analogová výpočetní technika; v jiných odvětvích elektroniky.

Audiofrekvenční zesilovač se obvykle skládá z předzesilovače a výkonového zesilovače (PA). Předzesilovač je navržen tak, aby zvýšil výkon a napětí a uvedl je na hodnoty potřebné pro provoz koncového zesilovače výkonu, často obsahuje ovládání hlasitosti, tónu nebo ekvalizéru , někdy může být konstrukčně vyroben jako samostatné zařízení. Výkonový zesilovač musí dodávat zátěžovému (spotřebitelskému) obvodu stanovený výkon elektrických kmitů. Jeho zatížení může být: akustické systémy (reproduktory), sluchátka ; rádiová vysílací síť nebo modulátor rádiového vysílače . Basový zesilovač je nedílnou součástí všech zařízení pro reprodukci zvuku, záznam zvuku a rozhlasové vysílání. Basové zesilovače jsou široce používány v oblasti car audio a car audio.

Klasifikace

Podle zapojení koncového stupně

Podle režimu činnosti koncového stupně

V závislosti na provozním režimu koncového stupně se zesilovače dělí na:

Režim A se vyznačuje nejlepší linearitou s největšími energetickými ztrátami, režim D - nejmenšími ztrátami s vyhovující linearitou. Zlepšení základních obvodů v režimech A, AB, B a D dalo vzniknout řadě nových „tříd“ od „třídy AA“ po „třídu Z“. Některé z nich, například konstrukčně podobné audiofrekvenční zesilovače „třídy S“ a „třídy AA“, jsou podrobně popsány v literatuře, jiné („třída W“, „třída Z“) jsou známy pouze z reklam výrobců .

Podle konstrukčních prvků

Podle typu aplikace při návrhu zesilovače aktivních prvků
  • trubicové elektronické lampy  . Až do 70. let tvořily základ celého parku ULF. V 60. letech se vyráběly elektronkové zesilovače velmi vysokého výkonu (až desítky kilowattů). V současnosti se používá jako přístrojové zesilovače a zesilovače pro reprodukci zvuku. Tvoří lví podíl na vybavení třídy HI-END (viz článek Lampový zvuk ) . Také zaujímají velký podíl na trhu profesionálních a poloprofesionálních kytarových zesilovačů .
  • tranzistorové tranzistory  s bipolárními nebo polem řízenými tranzistory . Tato konstrukce koncového stupně zesilovače je poměrně oblíbená pro svou jednoduchost a schopnost dosahovat vysokého výstupního výkonu, i když v poslední době je aktivně nahrazována zesilovači na bázi integrovaných obvodů.
  • integrované  - na integrovaných obvodech (IC). Na stejném čipu jsou mikroobvody obsahující jak předzesilovače, tak koncové výkonové zesilovače, postavené podle různých schémat a pracující v různých třídách. Z výhod - minimální počet prvků, a tedy malé rozměry.
  • hybridní  - část kaskád je sestavena na polovodičových prvcích a část na elektronkách. Někdy se hybridní zesilovače nazývají také zesilovače, které jsou částečně sestaveny na integrovaných obvodech a částečně na tranzistorech nebo elektronkách.
  • na magnetických zesilovačích . Jako vysoce výkonné audiofrekvenční zesilovače byly nabízeny jako alternativa k elektronkám ve 30. a 50. letech minulého století americkými [6] a německými inženýři. V současnosti jsou „zapomenutou“ technologií [7] .
  • mikrotelefon (anglický uhlíkový zesilovač). Takový zesilovač je kombinací elektromagnetického zvukového emitoru a uhlíkového mikrofonu , spojených společnou membránou. V minulosti byly zesilovače tohoto typu používány ve sluchadlech.
  • pneumatický ( en:gramofon se stlačeným vzduchem ). V takovém zesilovači uvede zdroj vibrací (například nízkovýkonový reproduktor, gramofonová jehla) do pohybu modulátor intenzity proudění vzduchu z kompresoru, díky čemuž se zvýší výkon amplitudy kmitů.
Podle typu shody koncového stupně se zátěží

Podle typu přizpůsobení koncového stupně zesilovače zátěži je lze rozdělit do dvou hlavních typů:

  • transformátor  - v zásadě se toto přizpůsobovací schéma používá v elektronkových zesilovačích. To je způsobeno potřebou sladit velký výstupní odpor svítidla s nízkým zatěžovacím odporem a také potřebou galvanického oddělení výstupních svítidel a zátěže. Některé tranzistorové zesilovače (například vysílací zesilovače obsluhující síť předplatitelských reproduktorů (viz Wired Broadcasting ), push-pull zesilovače mnoha germaniových tranzistorových rádií, některé Hi-End audio zesilovače) mají také transformátor přizpůsobený zátěži.
  • beztransformátorové  - díky nízké ceně, nízké hmotnosti a velké šířce pásma se nejvíce používají beztransformátorové zesilovače. Beztransformátorové push-pull obvody jsou snadno implementovány na tranzistorech. Je to dáno malým výstupním odporem tranzistorů v obvodu sledovače emitoru (zdroje), možností použití komplementárních dvojic tranzistorů. Výkonné beztransformátorové UMZCH mají bipolární napájení a umožňují připojení reproduktorových soustav přímo k výstupu zesilovače bez vazebního kondenzátoru. Takové obvody však nutně mají systém ochrany reproduktorů před nouzovým výskytem konstantního napětí na výstupu UMZCH (například v důsledku poruchy jednoho z výstupních tranzistorů nebo ztráty jednoho z napájecích napětí) . Na lampách jsou beztransformátorové obvody obtížněji realizovatelné, jedná se buď o obvody pracující na vysokoodporové zátěži, nebo složité obvody s velkým počtem výstupních lamp pracujících paralelně.
Podle typu přizpůsobení koncového stupně se zátěží
  • Napěťové přizpůsobení - výstupní impedance PA je mnohem menší než ohmický odpor zátěže. V současnosti je nejrozšířenější. Umožňuje přenést průběh napětí do zátěže s minimálním zkreslením a získat dobrou frekvenční odezvu. UMZCH dobře potlačuje rezonanci nízkofrekvenčních reproduktorů a dobře spolupracuje s pasivními výhybkovými filtry vícepásmových akustických systémů, určenými pro zdroj signálu s nulovou výstupní impedancí. V současné době se používá všude.
  • Výkonové přizpůsobení - výstupní impedance PA je stejná nebo blízká zátěžové impedanci. Umožňuje přenést maximální výkon ze zesilovače do zátěže, proto byl v minulosti velmi častý u nízkopříkonových jednoduchých zařízení. Nyní je to hlavní typ pro práci na lince se známou impedancí (například LAN) a někdy i ve koncových stupních elektronkových zesilovačů. Oproti předchozímu typu poskytuje výkonově lepší využití zesilovacího zařízení (je potřeba méně zesilovacích stupňů, což je u elektronkových zesilovačů důležité), zhoršuje však frekvenční charakteristiku a vede k nedostatečnému tlumení rezonancí akustického systému. , v důsledku čehož dochází ke zkreslení tvaru signálu.
  • Proudové přizpůsobení - výstupní impedance PA je mnohem větší než odpor zátěže. Tato dohoda je založena na důsledku Lorentzova zákona, podle kterého je akustický tlak úměrný proudu v HD cívce. Umožňuje výrazně (o dva řády) snížit intermodulační zkreslení v hlavním generátoru a jejich skupinové zpoždění (skupinové zpoždění). UMZCH slabě potlačují rezonanci nízkofrekvenčních reproduktorů a špatně spolupracují s pasivními výhybkovými filtry vícepásmových akustických systémů, které jsou obvykle určeny pro zdroj signálu s nulovou výstupní impedancí. V současné době se používá zřídka.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ GOST 24388-88 Zesilovače zvukového signálu pro domácnost. Obecné Specifikace.
  2. ↑ Voishvillo G.V. Nízkofrekvenční zesilovače založené na elektronkách. — M.: Svyazizdat, 1959
  3. ↑ Malinin R. M. Nízkofrekvenční zesilovače. Masová rozhlasová knihovna, sv. 183. 1953
  4. ↑ Budinsky Ya - Nízkofrekvenční zesilovače na tranzistorech. — M.: Svyazizdat, 1963.
  5. ↑ Adamenko M.V. Tajemství nízkofrekvenčních elektronkových zesilovačů. - M.: NT Press, 2007, - 384 s.
  6. ↑ J.J.Suozzy, E.T.Hooper. Celomagnetický systém zesilovače zvuku. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, vol.74, 1955, p.297-301.
  7. ↑ Trinkaus, George, „The Magnetic Amplifier: A Lost Technology of the 1950s“, Nuts & Volts, únor 2006, str. 68-71.

Odkazy