Схемотехника современных усилителей (3000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

УДК 004.4 ББК 32.844я75 С29 C29 Дуглас Селф Схемотехника современных усилителей. – М.: ДМК Пресс, 2015.– 52 с.: ил. ISBN 9785970602775 Искус ство про ек ти ро ва ния аудио уси ли те лей издав на прив ле ка ет вни ма ние и радиолю би те лей, и про фес сио на лов. Может пока за ть ся, что рабо та, кото рую при этом тре бу ет ся выпол нить, доволь но про ста, но для соз да ния надеж но го высо ко ка че ствен но го уси ли те ля раз ра бот чик дол жен при влечь весь багаж своих зна ний в обла сти элек тро ни ки. К сожа ле нию, инфор ма ция по вопро сам про ек ти - ро ва ния уси ли те лей мощ но сти зву ко вых частот раз роз нен на и зача стую труд но - до ступ на. Дан ная книга помо жет чита те лю вос пол нить этот недо ста ток. В ней рас сма три ва ют ся вопро сы мини ми за ции иска же ний и повы ше ния линей но сти уси ле ния, зат ра ги ва ют ся про бле мы, свя зан ные с про ек ти ро ва ни ем уси ли те лей, такие как надеж ность, обес пе че ние ста биль ным пита ни ем, защи та от пере гру зок и т.п. При ве ден уни каль ный мате ри ал по режи мам рабо ты на реак тив ную нагруз - ку, необыч ным спо со бам ком пен са ции иска же ний и др. Обсуж да емые вопро сы снаб же ны подроб ны ми ссы лка ми на спра воч ные изда ния, приз ван ные помочь чита те лю в даль ней шем иссле до ва нии в этой обла сти. Изда ние пред наз на че но раз ра бот чи кам аудио ап па ра ту ры, ква ли фи ци ро ван ным радиолю би те лям, а также может быть полез но сту ден там стар ших кур сов радио - тех ни че ских спе циаль но стей и всем чита те лям, инте ре сую щим ся совре мен ной аудио элек тро ни кой. Селф Дуглас Схемотехника современных усилителей Главный редактор dmkpress@gmail.com Перевод Верстка Корректор Обложка Формат 60х90 1/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 33. Тираж 100 экз. Издательство ДМК Пресc www.dmkpress.com ISBN 978-0750656368 (англ.) ISBN 978597060277-5 (рус.) © Copyright © Douglas Self © Перевод на русский язык, оформление, издание, ДМК Пресс Д. А. Мовчан В. А. Гордеев М. М. Селеменив Л. В. Кикава А .Г. Мовчан 8

Стр.3

Содержание Предисловие Глава 1. Общие сведения о УМЗЧ 1.1. Экономическая важность УМЗЧ 1.2. Обращение к читателю 1.3. Цели и источники 1.4. Исследования в области проектирования УМЗЧ 1.5. Распространенные заблуждения 1.6. Показатели качества аудиоусилителей 1.7. Используемые сокращения 1.8. Список использованных источников Глава 2. История, архитектура и отрицательная обратная связь 2.1. Краткая историческая справка 2.2. Архитектура усилителей 2.3. Классы усиления 2.4. Варианты класса B 2.5. Усилители переменного сигнала и усилители постоянного тока 2.6. Отрицательная обратная связь в УМЗЧ 2.7. Несколько распространенных заблуждений по поводу ООС 2.8. ООС и стабильность усилителя 2.9. Максимизация глубины ООС 2.10. Максимизация линейности усилителя при разомкнутой ООС 2.11. Список использованных источников Глава 3. Общие сведения об усилителях мощности 3.1. Как работает усилитель 3.2. Преимущества типовой схемы 3.3. Восемь типов искажений 3.4. КНИ типового УМЗЧ 10 12 12 12 13 14 16 32 37 38 40 40 41 43 48 51 54 56 60 68 70 70 72 72 75 75 80

Стр.4

4 СОДЕРЖАНИЕ 3.5. Линейность УМЗЧ с незамкнутым контуром ОС 3.6. Непосредственное измерение коэффициента усиления при разомкнутой ОС 3.7. Моделирование УМЗЧ 3.8. Концепция «безупречного усилителя» 3.9. Список использованных источников Глава 4. Малосигнальные каскады предварительного усиления 4.1. Роль входного каскада УМЗЧ 4.2. Искажения сигнала в первом каскаде УМЗЧ 4.3. Биполярные или полевые транзисторы во входном каскаде 4.4. Сравнение однотранзисторного входного каскада с дифференциальным 4.5. Искажения сигнала во входном каскаде 4.6. Балансировка входного каскада 4.7. Токовое зеркало 4.8. Улучшение линейности входного каскада 4.9. Радикальные методы улучшения линейности входного каскада 4.10. Каскод во входном дифференциальном каскаде УМЗЧ 4.11. Снижение уровня шумов входного каскада 4.12. Постоянная составляющая выходного сигнала дифференциального усилителя 4.13. Максимальная скорость изменения выходного сигнала 4.14. Каскад усилителя напряжения 4.15. Искажения в каскаде усилителя напряжения 4.16. Схема усилителя напряжения 4.17. Искажения в каскаде усилителя напряжения 4.18. Линеаризация усилителя напряжения: активная нагрузка 4.19. Линеаризация усилителя напряжения 4.20. Буферирование 4.21. Сбалансированный усилитель напряжения 4.22. Ширина полосы пропускания при разомкнутой ООС 4.25. Список использованных источников Глава 5. Оконечный каскад I 5.1. Классы усиления 5.2. Искажения в выходном сигнале оконечного каскада 5.3. Спектр искажения «ступенька» 5.4. Схемотехника оконечных каскадов УМЗЧ 5.5. Нелинейные искажения в оконечном каскаде 5.6. Заключение 5.7. Список использованных источников 80 80 83 84 85 86 86 88 89 90 91 93 95 97 99 101 103 105 107 109 109 110 112 113 114 116 118 119 4.23. Управление шириной полосы пропускания при разомкнутой ООС 122 4.24. Заключение 122 123 125 125 128 128 130 141 183 184

Стр.5

СОДЕРЖАНИЕ 5 Глава 6. Выходной каскад II 6.1. Искажения номер 4: искажения, вызванные нагрузкой каскада усилителя напряжения 6.2. Искажения номер 5: искажения развязывающих (элементов) шин (питания) 6.3. Искажения номер 6: наведенные искажения 6.4. Искажения номер 7: искажения, связанные с точкой подключения обратной отрицательной обратной связи 6.5. Искажения номер 8: емкостные искажения 6.6. Пример конструкции: усилитель мощностью 50 Вт Класса В 6.7. Список использованных источников Глава 7. Коррекция, скорость нарастания выходного напряжения и устойчивость 7.1. Частотная коррекция. Общие положения 7.2. Коррекция доминантного полюса 7.3. Коррекция на отставание по фазе 7.4.Влияние выходного каскада: инклюзивная коррекция Миллера 7.5. Вложенные петли обратной связи 7.6. Двухполюсная коррекция 7.7. Выходные цепи 7.8. Перекрестные помехи в выходном дросселе усилителя 7.9. Реактивная по характеру нагрузка и моделирование (нагрузки) громкоговорителя 7.10. Нагрузки громкоговорителей и выходные каскады 7.11. Увеличенные токи громкоговорителя 7.12. Неустойчивость усилителя 7.13. Быстродействие и скорость нарастания выходного напряжения в усилителе низкой частоты 7.14. Список использованных источников Глава 8. Источники питания и коэффициент подавления источника питания (PSRR) 8.1. Принципиальные подходы к созданию источников питания 8.2. Подавление влияния шин питания в усилителях 8.3. Философия разработки проблемы коэффициента подавления шин источника питания, PSRR. 8.4. Подавление влияния плюсовой шины питания 8.5. Подавление минусовой шины источника питания 8.6. Список использованных источников Глава 9. Усилители мощности Класса А 9.1. Предварительные замечания 9.2. Варианты схем усилителей Класса А и их эффективность 9.3. Выходной каскад усилителей Класса А 185 185 188 193 195 198 201 211 212 212 214 215 216 217 219 223 239 245 251 259 262 265 279 281 281 290 293 294 298 306 307 307 308 312

Стр.6

6 СОДЕРЖАНИЕ 9.4. Схемы управления током в рабочей точке 9.5. Оригинальный метод управления током в рабочей точке 9.6. Схема усилителя Класса А 9.7. Трехмодальный усилитель 9.8. Полное комплексное сопротивление нагрузки и рабочий режим 9.9. Эффективность работы 9.10. О напряжении смещения при трехрежимной работе усилителя 9.11. Работа в режиме Класса А/АВ 9.12. Режим работы усилителя в классе В 9.13. Система переключения усилителя в различные классы работы 9.14. Тепловой расчет 9.15. Законченная схема Трехрежимного усилителя 9.16. Источник питания 9.17. Эксплуатационные параметры 9.18. Дополнительные возможности 9.19. Список использованных источников Глава 10. Усилители мощности Класса G 10.1. Основы работы усилителя в классе G 10.2. Усилители Класса G с последовательной конфигурацией 10.3. Эффективность работы усилителя Класса G 10.4. Практические стороны дела 10.5. Требования к заданию напряжений смещения 10.6. Проблемы линейности последовательного усилителя Класса G 10.7. Статическая линейность 10.8. Практическая схема усилителя Класса G 10.9. Управление малосигнальными искажениями 10.10. Рабочие характеристики (эффективность) 10.13. Дальнейшие вариации на тему усилителя Класса G 10.14. Список использованных источников 320 322 325 328 337 338 342 343 344 346 349 351 351 353 354 355 356 358 362 363 364 367 370 370 377 10.11. Установление происхождения нового типа усилителя: Класс А + С 380 10.12. Добавление двухполюсной компенсации ГЛАВА 11. Выходные каскады на полевых транзисторах 387 11.1. Характеристика мощных полевых транзисторов 11.2. Сравнение выходных каскадов на полевых и биполярных транзисторах 388 11.3. Биполярные транзисторы с изолированным затвором, IGBT 11.4. Выходные каскады на мощных полевых транзисторах 11.5. Мощные полевые и биполярные транзисторы: сравнение линейности характеристик 11.6. Полевые транзисторы в каскадах Класса А 11.7. Список использованных источников 12.1. Почему условия, определяющие величину тока в рабочей точке, являются критичными 383 385 386 387 391 391 395 396 399 Глава 12. Термокомпенсация и динамика передачи тепла 400 400

Стр.7

СОДЕРЖАНИЕ 7 12.2. Точность, требуемая для эффективной тепловой компенсации 12.3. Основной метод температурной компенсации 12.4. Оценка погрешности напряжения смещения 12.5. Моделирование тепловых процессов 12.6. Моделирование выходного каскада на эмиттерных повторителях 12.7. Моделирование выходного каскада на паре, охваченной комплементарной обратной связью, CFP 12.8. Критерий абсолютной общей ошибки 12.9. Улучшенная температурная компенсация: каскад с эмиттерными повторителями 12.10. Вариант улучшенной компенсации для выходного каскада на паре, охваченной комплементарной обратной связью, CFP 12.11. Улучшенное месторасположения термодатчика 12.12. Определитель температуры pn перехода 12.15. Источники напряжения смещения с переменным значением температурного коэффициента 12.16. Реальная динамика тепловых процессов 12.17. Список использованных источников Глава 13. Защита усилителя и громкоговорителей 13.1. Категории защиты усилителя 13.2. Защита от перегрузки 13.3. Ограничительные диоды 13.4. Защита от смещения по постоянной составляющей 13.5. Тепловая защита 13.6. Питание вспомогательный цепей 13.7. Список использованных источников Глава 14. Заземление и некоторые другие практические вопросы 402 408 410 411 412 424 426 427 433 434 436 12.13. Контроль температуры pn перехода, учитывающий динамику процесса 438 12.14. Заключение 440 442 451 457 458 458 462 476 477 489 492 493 494 14.1. Использование печатных плат в схемах усилителей низкой частоты 494 14.2. Односторонние и двухсторонние печатные платы 14.3. Заземление усилителя 498 506 14.4. Контуры заземления: как они действуют и как с ними управляться 508 14.5. Оборудование Классов I и II 14.6. Вопросы проектирования и конструкции оборудования Глава 15. Тестирование, требования к безопасности 15.1. Тестирование оборудования, поиск неисправностей 15.2. Требования к безопасности 515 518 524 524 526

Стр.8