Biến dạng không mong muốn trong bộ khuếch đại kéo đẩy công suất thấp


8

Tôi đang cố gắng tạo ra một bộ khuếch đại tai nghe nhỏ và tôi bắt đầu đơn giản: Tôi đang sử dụng opamp LM58 để điều khiển giai đoạn đẩy với một cặp bóng bán dẫn BD.

Tôi đã bắt đầu bằng cách thử một kênh duy nhất (chỉ một trong các cạnh của tai nghe) để tôi có thể kiểm tra nó và sau đó nhân đôi nó sang kênh khác.

Đây là sơ đồ cho mạch tôi đã xây dựng:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Trở kháng tải (loa tai nghe của tôi) là 32 ohms.

Trong đầu vào, tôi đã thêm một điện trở 1K xuống đất (trước tụ điện) chỉ để cung cấp một số trở kháng đầu vào có liên quan, vì đầu ra tai nghe mong đợi một số.

Mạch giữ mọi điểm DC ở nơi cần có: Điện áp trong đầu ra opamp là VCC / 2, điện áp ở đầu ra kéo đẩy (trước tụ điện) cũng là VCC / 2 và có điện áp 0,2V không đổi trên điện trở phát (cung cấp dòng tĩnh 10mA).

Tuy nhiên, có một sự biến dạng kỳ lạ. Khi tôi chơi bất cứ thứ gì trong một âm lượng rất thấp, âm thanh là hoàn hảo. Nếu tôi tăng âm lượng lên, nó sẽ bắt đầu biến dạng thực sự đột ngột, đặc biệt là ở tần số thấp đến trung bình và nếu tôi tiếp tục tăng âm lượng, độ méo sẽ yếu hơn và âm thanh có vẻ tốt hơn (nhưng vẫn bị méo).

Tất nhiên, nếu tôi bật nó lên nhiều hơn nữa, nó sẽ bắt đầu biến dạng trở lại vì sự dao động điện áp đầu ra sẽ đạt đến đỉnh cực đại và sẽ bắt đầu cắt, chỉ là quá mức cổ điển.

Nếu tôi phát một sóng hình sin (yên tĩnh) trên nó và sau đó bắt đầu tăng âm lượng, ấn tượng mà tôi nhận được là, tại một thời điểm nào đó, một sóng vuông có cùng tần số đột nhiên bị "trộn lẫn" trong âm thanh, nhưng như tiếp tục tăng âm lượng lên, sóng vuông không phát ra to hơn theo cùng tốc độ với sóng hình sin, do đó độ méo sẽ ít được nhận thấy hơn.

Nó không giống như méo chéo (ý tôi là, nó giống với âm thanh thực tế nhưng kịch bản không chỉ ra nó), các bóng bán dẫn bị sai lệch, thậm chí quá nhiều, 0,2V là hơi nhiều đối với điện áp trên các điện trở đầu ra. Và nếu điều này là như vậy, cũng sẽ có rắc rối ở âm lượng thấp hơn, nhưng âm thanh là hoàn hảo.

Có lẽ giai đoạn đầu ra đòi hỏi quá nhiều dòng điện từ đầu ra lm58?

Nhưng nếu có, tại sao sự biến dạng này không phát triển ngày càng tệ hơn?

Tôi không thể tìm ra điều này và các mô phỏng không giúp được gì, chúng chỉ hiển thị cắt sau khi biên độ đầu ra đạt + -2,4V, nhưng với biên độ này, tôi sẽ nhận được một cái gì đó gần 80mW RMS trong loa tai nghe, khá to .

Điều này nghe có vẻ như biên độ tôi đạt được ở mức âm lượng cao trước khi vượt mức, vì vậy tôi đoán là sự biến dạng này tôi không nhận được trong mô phỏng.

Có ý kiến ​​gì không?

Cảm ơn!

Ps.: Nếu ai đó thấy rắc rối của tôi với lm58 trong bài viết cuối cùng của tôi, hãy bỏ qua nó, đó là một lỗ hổng giả lập, nó hoạt động tốt trong thực tế. Khi tôi nói mọi thứ hoạt động trong mô phỏng là bởi vì tôi đã mô phỏng nó với cả opamp 741 và opamp lý tưởng, và kết quả là như nhau, sự biến dạng đó không xuất hiện.

Sử dụng 741 thay cho LM58 này trong mô phỏng và sử dụng nguồn điện áp AM với sóng mang 100Hz và điều chế 1Hz (chỉ để có điện áp sin biên độ tăng trong đầu vào), tôi đã vẽ điện áp đầu ra, và bạn có thể thấy rằng không có biến dạng xuất hiện ngoại trừ từ vượt mức khi nó clip:

Vẽ trong phạm vi âm lượng thấp, tỷ lệ ngang là 20ms / Div và tỷ lệ dọc là 100mV / Div:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vẽ trong cùng một cửa sổ thời gian nhưng bây giờ với tỷ lệ dọc 1V / Div:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vẽ với quy mô dọc như trước nhưng theo thời gian (khi điện áp của nguồn AC tăng và đạt mức vượt mức)

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Như bạn có thể thấy, không có biến dạng nào xuất hiện trước khi vượt tốc

Đây là điện áp vi sai trên R5 trong cùng cửa sổ của ô thứ nhất đó và với thang đo dọc 200mV / Div:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Như có thể thấy ở đây, trong cửa sổ thời gian đó, bóng bán dẫn PNP đạt đến mức cắt hoàn toàn nhưng điều này không gây ra sự biến dạng trên đầu ra kéo đẩy thực tế, như thể hiện trong âm mưu đầu tiên đó.


Những gì bạn mô tả phù hợp với (a) âm lượng thấp, hoạt động hoàn toàn loại A với Q1 / 2 R5 / 6 luôn luôn tiến hành, sau đó (b) bắt đầu hoạt động của lớp B, khi cắt trên hoặc dưới, đột nhiên thay đổi mức tăng của vòng lặp , sau đó (c) vẫn là lớp B, nhưng độ méo chéo không đổi có liên quan đến tín hiệu âm thanh lớn hơn, do đó tỷ lệ méo thấp hơn. Mô phỏng pháp y, không chỉ xem dạng sóng đầu ra, mà cả điện áp vi sai trên R5 hoặc Q1 VBE. R3 / 4 là không cần thiết, không có hại, nhưng cũng không sử dụng. Mô phỏng ở cùng tải như bạn đang nghe, đầu ra hiện tại là quan trọng.
Neil_UK

Có, tôi đã mô phỏng bằng cách sử dụng cùng tải tôi đang sử dụng trong thực tế, nhưng không có biến dạng nào xuất hiện. Biến dạng duy nhất xuất hiện trong mô phỏng là quá mức, khi đầu ra bắt đầu cắt, nhưng trước đó, không có biến dạng nào xuất hiện ở bất kỳ biên độ nào, mọi thứ đều hoạt động tốt.
dùng2934303

gửi một sơ đồ điện áp đầu vào, điện áp đầu ra và điện áp vi sai trên R5 với các biên độ thấp, trung gian, cao và méo đi qua bộ khuếch đại.
Neil_UK

Làm thế nào để tôi đăng nó trong các ý kiến?
dùng2934303

trở kháng tai nghe là gì?
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Câu trả lời:


9

Tôi nghi ngờ vấn đề của bạn méo chéo, nhưng đến từ op amp chứ không phải là bóng bán dẫn đầu ra. Bảng dữ liệu LM58 cho biết: -

Để giảm mức tiêu thụ dòng điện, bộ khuếch đại có tầng đầu ra loại A cho các mức tín hiệu nhỏ chuyển sang loại B ở chế độ tín hiệu lớn ...

Đối với các ứng dụng ac, trong đó tải được ghép điện dung với đầu ra của bộ khuếch đại, nên sử dụng một điện trở, từ đầu ra của bộ khuếch đại đến mặt đất để tăng dòng điện phân lớp A và ngăn ngừa biến dạng chéo.

Tôi đã xây dựng mạch của bạn và nó thể hiện độ méo chéo khoảng 0,2V bên dưới đường trung tâm tín hiệu, điều này giải thích tại sao nó đột nhiên xuất hiện khi âm lượng tăng. Tôi đã có thể di chuyển biến dạng đến đỉnh hoặc đáy của dạng sóng (trong đó nó chỉ có thể nhận thấy ở mức âm lượng tối đa) bằng cách kết nối điện trở 1kΩ từ đầu ra op amp với Vcc hoặc Ground.

Xu hướng op amp vào lớp A làm giảm điện áp ổ đĩa cực đại theo một hướng khiến bộ khuếch đại cắt không đối xứng, nhưng nó vẫn có khả năng tạo ra đầu ra không bị biến dạng trên đỉnh 2V thành 32Ω.


1
Đây là lỗi LM324 cổ điển, số 358 là cùng thời đại. (Tôi cũng sẽ tách rời pin 3 (Vin +) để loại bỏ bất kỳ tiếng ồn hoặc phản hồi nào về nó.
Brian Drumond

Nhưng đầu ra amp đã bị sai lệch bởi các điện trở đó trong giai đoạn đẩy-kéo. Thay vào đó sẽ sử dụng 741 để giải quyết rắc rối này?
dùng2934303
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.