โดยปกติความสนใจไม่เพียงพอจะจ่ายให้กับปัญหาการต่อต้านที่ตรงกัน จุดประสงค์ของส่วนนี้คือเพื่อร่างหลักการและแนวปฏิบัติของการจับคู่แนวต้าน

อิมพีแดนซ์อินพุต - อุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ ที่ต้องใช้สัญญาณในการทำงานมีอิมพีแดนซ์อินพุต เช่นเดียวกับความต้านทานอื่น ๆ (โดยเฉพาะความต้านทานในวงจร DC) ความต้านทานอินพุตของอุปกรณ์คือการวัดกระแสที่ไหลผ่านวงจรอินพุตเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้ากับอินพุต

ตัวอย่างเช่น อิมพีแดนซ์อินพุตของหลอดไฟส่องสว่าง 12 โวลต์ที่ใช้ 0.5 A คือ 12 / 0.5 = 24 โอห์ม หลอดไฟเป็นตัวอย่างง่ายๆ ของความต้านทาน เนื่องจากเรารู้ว่าหลอดไฟนั้นไม่มีอะไรเลยนอกจากไส้หลอดไส้ จากมุมมองนี้ อิมพีแดนซ์อินพุตของวงจร เช่น แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์อาจดูซับซ้อนกว่า เมื่อมองแวบแรก การมีอยู่ของวงจรตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และเซมิคอนดักเตอร์ ทางแยก pnทำให้การกำหนดอิมพีแดนซ์อินพุตทำได้ยาก อย่างไรก็ตาม วงจรอินพุตใดๆ ไม่ว่าจะซับซ้อนแค่ไหน สามารถแสดงเป็นอิมพีแดนซ์อย่างง่ายได้ ดังที่แสดงในรูปที่ 2.18 ถ้า UВХ เป็นแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอินพุตสลับ และ IВХ เป็นกระแสสลับที่ไหลผ่านวงจรอินพุต อิมพีแดนซ์อินพุตคือ ZВХ = UВХ / IВХ [โอห์ม]

ในวงจรส่วนใหญ่ อิมพีแดนซ์อินพุตมีลักษณะเป็นตัวต้านทาน (โอห์มมิก) ในช่วงความถี่กว้าง ซึ่งเฟสจะเลื่อนระหว่างแรงดันอินพุตและกระแสอินพุตเล็กน้อย ในกรณีนี้ วงจรอินพุตจะเหมือนกับที่แสดงในรูปที่ 2.19 กฎของโอห์มถูกต้องและไม่จำเป็นต้องใช้พีชคณิตของจำนวนเชิงซ้อนและไดอะแกรมเวกเตอร์ที่ใช้กับวงจรที่มีองค์ประกอบปฏิกิริยา

รูปที่ 2.18. แผนภาพที่มีขั้วอินพุตคู่หนึ่งแสดงแนวคิดของอิมพีแดนซ์อินพุต ZBX

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ลักษณะโอห์มมิกของอิมพีแดนซ์อินพุตไม่ได้หมายความถึงการวัดกระแสตรงเสมอไป เส้นทางสัญญาณอินพุตอาจมีส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาได้ (เช่น ตัวเก็บประจุแบบบล็อค) ที่ไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับสัญญาณ AC ที่ความถี่ปานกลาง แต่ไม่อนุญาตให้วัดที่เป้าหมายอินพุตที่ DC จากที่กล่าวมาข้างต้น ในการพิจารณาเพิ่มเติม เราจะถือว่าอิมพีแดนซ์นั้นเป็นโอห์มมิกล้วนๆ และ Z = R

การวัดความต้านทานอินพุต แรงดันไฟฟ้าอินพุตนั้นง่ายต่อการวัดด้วยออสซิลโลสโคปหรือโวลต์มิเตอร์แบบกระแสสลับ อย่างไรก็ตาม การวัดกระแสสลับทำได้ง่ายเช่นเดียวกัน โดยเฉพาะในกรณีที่อิมพีแดนซ์อินพุตมีขนาดใหญ่ วิธีที่เหมาะสมที่สุดในการวัดอิมพีแดนซ์อินพุตแสดงในรูปที่ 2.19

รูปที่ 2.19. การวัดอิมพีแดนซ์อินพุต

ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน R ที่รู้จักเชื่อมต่อระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับอินพุตของวงจรภายใต้การตรวจสอบ จากนั้นโดยใช้ออสซิลโลสโคปหรือโวลต์มิเตอร์แบบกระแสสลับที่มีอินพุตอิมพีแดนซ์สูง แรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 จะถูกวัดที่ทั้งสองด้านของตัวต้านทาน R ถ้า IХХ เป็นกระแสสลับอินพุต ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้าข้าม ตัวต้านทานลดลงเท่ากับ U1 - U2 = RIВХ ดังนั้น I ВХ = (U1 - U2) / R, R Х = U2 / R ดังนั้น หากวงจรที่ศึกษาเป็นเครื่องขยายเสียง มักจะสะดวกที่สุดในการกำหนด U1 และ U2 โดยทำการวัดที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง: U1 ถูกวัดเมื่อเครื่องกำเนิดเชื่อมต่อโดยตรงกับอินพุต และ U2 จะถูกวัดเมื่อเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในอนุกรมที่มีอินพุตของตัวต้านทาน R เนื่องจากนิพจน์สำหรับ RVX มีเฉพาะอัตราส่วน U1 / U2 ค่าเกนจึงไม่เกี่ยวข้อง สันนิษฐานว่าระหว่างการวัดเหล่านี้ แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังคงไม่เปลี่ยนแปลง นี่เป็นตัวอย่างที่ง่ายมาก: หากการเชื่อมต่อตัวต้านทาน 10 kΩ แบบอนุกรมกับอินพุตจะทำให้แรงดันไฟที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงลดลงครึ่งหนึ่ง ดังนั้น U1 / U2 = 2 และ RBX = 10 kΩ

อิมพีแดนซ์เอาต์พุต ตัวอย่างที่ให้แนวคิดเกี่ยวกับอิมพีแดนซ์เอาท์พุตคือ ไฟหน้ารถหรี่ลงเล็กน้อยเมื่อสตาร์ทเตอร์ กระแสไฟสูงที่สตาร์ทเตอร์ทำให้เกิดแรงดันไฟตกภายในแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่ลดลงและไฟหน้าสว่างน้อยลง แรงดันไฟตกนี้เกิดขึ้นที่ความต้านทานเอาต์พุตของแบตเตอรี่ ซึ่งบางทีอาจรู้จักกันดีในชื่อความต้านทานภายในหรือความต้านทานแหล่งจ่าย

ให้เราขยายแนวคิดนี้โดยขยายไปยังวงจรเอาท์พุตทั้งหมด รวมทั้งวงจร AC และ DC ซึ่งมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันเสมอ การบังคับใช้ของคำอธิบายง่ายๆ เช่นนี้แม้แต่กับวงจรที่ซับซ้อนที่สุดนั้นถูกทำให้เชื่อโดยกฎที่ว่าวงจรใดๆ ที่มีความต้านทานและแหล่งที่มีขั้วเอาต์พุตสองขั้วสามารถแทนที่ด้วยความต้านทานหนึ่งตัวและหนึ่งแหล่งที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ในที่นี้ คำว่า "แหล่งที่มา" ควรเข้าใจว่าเป็นส่วนประกอบในอุดมคติที่สร้างแรงดันไฟฟ้าและยังคงรักษาแรงดันไฟฟ้านี้ไว้ไม่เปลี่ยนแปลงแม้ในขณะที่กระแสไฟฟ้าถูกดึงออกมา คำอธิบายของวงจรเอาต์พุตแสดงในรูปที่ 2.20 โดยที่ ROUT คืออิมพีแดนซ์เอาต์พุต และ U คือแรงดันเอาต์พุตวงจรเปิด นั่นคือ แรงดันที่เอาต์พุตวงจรเปิด

รูปที่ 2.20. แผนภาพวงจรเอาต์พุตเทียบเท่า

เมื่อพูดถึงปัญหาอิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุต ควรให้ความสนใจกับแนวคิดที่ปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรก: วงจรสมมูล วงจรทั้งหมดในรูป 2.18, 2.19 และ 2.20 เป็นวงจรสมมูล ไม่จำเป็นต้องสะท้อนถึงส่วนประกอบและการเชื่อมต่อที่แท้จริงในอุปกรณ์ที่เป็นปัญหา ไดอะแกรมเหล่านี้เป็นตัวแทนที่สะดวกซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างไร

ข้าว. 2.20 แสดงให้เห็นว่าในกรณีที่ตัวต้านทานหรือขั้วอินพุตของอุปกรณ์อื่นเชื่อมต่อกับขั้วเอาต์พุต ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าต้นทาง U จะลดลงตามความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด

การวัดความต้านทานเอาต์พุต วิธีง่ายๆ ในการวัดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตตามมาจากวงจรในรูปที่ 2.20 หากขั้วเอาต์พุตลัดวงจรให้เปลี่ยนกระแสไฟลัดปัจจุบัน IKZ และคำนึงว่ามันตรงกับกระแสที่ไหลผ่าน ROE ความต้านทานอันเป็นผลมาจากการใช้แรงดันไฟฟ้า U กับมัน เราจะได้: ROUT = U / ไอเคแซด. แรงดันไฟฟ้า U ที่จ่ายให้กับวงจรโดยแหล่งกำเนิด วัดที่ขั้วเอาต์พุตในโหมด "ไม่โหลด" นั่นคือที่กระแสไฟขาออกเล็กน้อย ดังนั้นความต้านทานเอาต์พุตจึงสามารถหาได้จากอัตราส่วนของแรงดันไม่มีโหลดต่อกระแสไฟลัดวงจร

เมื่อพิจารณาถึงวิธีการพื้นฐานในการกำหนดความต้านทานเอาต์พุต ต้องบอกว่าตามเส้นทางนี้มีอุปสรรคในการวัดกระแสลัดวงจรเอาต์พุตในกรณีส่วนใหญ่ โดยปกติเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรสภาวะการทำงานของวงจรจะถูกละเมิดและไม่สามารถรับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ ในบางกรณี ส่วนประกอบบางอย่างอาจล้มเหลว โดยไม่รับภาระขนาดใหญ่ผิดปกติ ภาพประกอบง่ายๆ ของการไม่มีผลบังคับใช้ของวิธีการลัดวงจร: ลองวัดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของไฟ AC! แม้จะมีข้อบกพร่องเหล่านี้จากมุมมองเชิงปฏิบัติ แต่การใช้วิธีนี้มีเหตุผลในการได้มาซึ่งความต้านทานเอาต์พุตของวงจรในทางทฤษฎีและจะนำไปใช้เพิ่มเติมในบทนี้

วิธีปฏิบัติจริงในการวัดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตแสดงในรูปที่ 2.21 ที่นี่แรงดันเอาต์พุตวงจรเปิดวัดด้วยโวลต์มิเตอร์หรือออสซิลโลสโคปที่มีอินพุตอิมพีแดนซ์สูงจากนั้นขั้วเอาต์พุตจะถูกแบ่งโดยโหลดที่มีความต้านทานที่รู้จัก R แรงดันเอาต์พุตที่ลดลงพร้อมโหลดที่เชื่อมต่อจะถูกกำหนดโดยตรงโดยสิ่งเดียวกัน เมตร. ค่าของ ROUT สามารถคำนวณได้เป็นอัตราส่วนของปริมาณที่แรงดันตกลงไปในกระแสไฟขาออก

รูปที่ 2.21. การวัดความต้านทานเอาต์พุตโดยใช้ตัวต้านทาน Shunt

ถ้า U คือแรงดันเอาต์พุตที่ไม่มีโหลด และ U1 คือแรงดันเอาต์พุตข้ามโหลด R ดังนั้นแรงดันตกคร่อม ROUT ต่อหน้าโหลดจะเท่ากับ U- U1 กระแสไฟขาออกเมื่อมีโหลดจะเท่ากับ เท่ากับ U1 / R ดังนั้น ROUT = R (U - U1) / U1 การจับคู่ความต้านทานสำหรับการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุด ที่สุด วงจรไฟฟ้าพิจารณาสัญญาณที่เป็นแรงดันไฟฟ้า ในกรณีส่วนใหญ่ เมื่อส่วนหนึ่งของวงจรเชื่อมต่อกับส่วนอื่น จำเป็นต้องถ่ายโอนแรงดันไฟให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด นี่คือข้อกำหนด เกียร์สูงสุดแรงดันไฟ มักจะเกิดขึ้นเมื่อมีความต้านทานตรงกัน พิจารณา โดยคำนึงถึงเกณฑ์นี้ หลักการของการจับคู่แนวต้าน

รูปที่ 2.22 แสดงสองช่วงตึกที่เชื่อมต่อกัน: สำหรับการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม UBX จะต้องอยู่ใกล้กับ U มากที่สุด แรงดันไฟฟ้า UВХ เท่ากับ: UВХ = URВХ / RВХ + RВХ และ UВХ≈U, RВХ >> RВЕТ

รูปที่ 2.22. ภาพประกอบของการจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างสองอุปกรณ์

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับการถ่ายโอนแรงดันไฟที่ดีที่สุดจากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของวงจรแรกควรน้อยกว่าอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรที่สองมาก ตามกฎ จำเป็นสำหรับ RVX> 10ROUT ด้วยเหตุนี้ เครื่องมือทดสอบ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงได้รับการออกแบบให้มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ (โดยทั่วไป< 100 Ом). С другой стороны, осциллограф, предназначенный для наблюдения напряжений в испытываемой схеме, делается с большим входным сопротивлением (типичное значение >1 โมห์ม).

รูปที่ 2.23. การพึ่งพาแรงดันเอาต์พุตของวงจรต่อความต้านทานโหลด

หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขสำหรับการจับคู่ความต้านทานที่เหมาะสมที่สุด และสัญญาณมาถึงอินพุตของวงจรด้วยความต้านทานอินพุตที่เทียบได้กับความต้านทานเอาต์พุตของแหล่งกำเนิด ในกรณีทั่วไปส่วนใหญ่จะเกิดการสูญเสียแรงดันไฟ สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแอมพลิฟายเออร์สองสเตจบนทรานซิสเตอร์สองขั้ว ดังแสดงในรูปที่ 11.5 เชื่อมต่อกัน (เรียงซ้อน) ทั้งอิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตของสเตจดังกล่าวบนทรานซิสเตอร์สองขั้วที่มีลำดับเดียวกัน (โดยปกติคือหลายพันโอห์ม) และนี่หมายความว่าประมาณ 50% ของแรงดันสัญญาณจะหายไปในการเชื่อมต่อระหว่างสเตจ ในทางกลับกัน แอมพลิฟายเออร์ FET (รูปที่ 11.13) ดีกว่ามากในแง่ของการจับคู่อิมพีแดนซ์: มีอิมพีแดนซ์อินพุตสูงมากและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเฉลี่ย เมื่อเชื่อมต่อขั้นตอนดังกล่าวทีละขั้นการสูญเสียสัญญาณจะเล็กน้อย

มีกรณีหนึ่งหรือสองกรณีที่การจับคู่อิมพีแดนซ์ต้องการความสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากมีอิมพีแดนซ์โหลดน้อยเกินไปไม่เพียงส่งผลกระทบต่ออัตราขยายของแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการตอบสนองความถี่ด้วย สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออิมพีแดนซ์เอาท์พุตของแหล่งกำเนิดไม่ใช่ค่าความต้านทานล้วนๆ แต่เป็นค่ารีแอกแตนซ์ ดังนั้นการตอบสนองความถี่จึงเปลี่ยนไป ตัวอย่างง่ายๆ คือ ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตไม่เป็นโอห์ม แต่เป็น picofarads โดยมีค่าทั่วไปอยู่ที่ 50 pF สำหรับ การสืบพันธุ์ที่ดีความถี่ต่ำอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงต้องมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ 50 pF ที่ความถี่สูงถึง 20 Hz ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ต้องการอิมพีแดนซ์อินพุตที่ประมาณ 200 MΩ ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีให้โดยแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ซึ่งติดตั้งอยู่ในตัวไมโครโฟน

การจับคู่ความต้านทานสำหรับการถ่ายโอนพลังงานที่เหมาะสมที่สุด แม้ว่าการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดโดยทั่วไปจะเป็นเกณฑ์สำหรับความต้านทานที่ตรงกัน แต่ก็มีบางครั้งที่จำเป็นต้องมีการถ่ายโอนกำลังสูงสุด โดยไม่ต้องอ้างอิงการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เราจะแจ้งให้คุณทราบว่าสำหรับวงจร 2.22 กำลังสูงสุดใน RVX อยู่ที่ RVX = ROUT ผลลัพธ์นี้เรียกว่าทฤษฎีบทกำลังสูงสุด: กำลังสูงสุดจะถูกถ่ายโอนจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลดเมื่อความต้านทานโหลดเท่ากับความต้านทานเอาต์พุตของแหล่งกำเนิด ทฤษฎีบทนี้ใช้ได้ไม่เฉพาะกับส่วนประกอบที่มีความต้านทานเท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับส่วนประกอบที่ซับซ้อน ZBX และ ZOUT ด้วย ในกรณีนี้ จำเป็นที่นอกเหนือจากเงื่อนไข RVX = ROUT แล้ว เงื่อนไข XBX = -XOUT ก็ต้องเป็นไปตามนั้นด้วย นั่นคือ ด้วยลักษณะประจุไฟฟ้าของอิมพีแดนซ์หนึ่ง อิมพีแดนซ์อื่นจะต้องมีอุปนัยอุปนัย

การจับคู่ความต้านทานสำหรับการถ่ายโอนกระแสไฟที่เหมาะสมที่สุด บางครั้งจำเป็นต้องมีการจับคู่ความต้านทานเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสสูงสุดในวงจรอินพุต อ้างอิงอีกครั้งกับรูปที่ 2.22 คุณจะเห็นได้ว่ากระแสอินพุตสูงสุด IВХ ทำได้เมื่อเลือกความต้านทานทั้งหมดในวงจรให้น้อยที่สุด ดังนั้น ด้วย RB คงที่ เราควรพยายามหาค่า RB ที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ สถานการณ์ที่ค่อนข้างไม่ปกตินี้เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับกรณีปกติเมื่อจำเป็นต้องมีการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้า

(เกี่ยวกับการลดการบิดเบือนและเสียงในลำโพง)

ความแตกต่างของเสียงของลำโพงเมื่อทำงานกับ UMZCH ต่างๆ นั้นเป็นสิ่งแรกเมื่อเปรียบเทียบแอมพลิฟายเออร์หลอดและทรานซิสเตอร์: สเปกตรัมของการบิดเบือนฮาร์มอนิกมักจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ บางครั้งมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่างแอมพลิฟายเออร์ในกลุ่มเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ในนิตยสารเสียงเล่มหนึ่ง ค่าประมาณที่กำหนดโดยหลอด UMZCH ที่มีกำลัง 12 และ 50 W มีแนวโน้มว่าจะนิยมหลอดที่ทรงพลังน้อยกว่า หรือการประเมินมีอคติ?

สำหรับเราแล้ว ดูเหมือนว่าผู้เขียนบทความจะอธิบายเหตุผลลึกลับประการหนึ่งสำหรับการเกิดขึ้นของความผิดเพี้ยนชั่วคราวและการบิดเบือนเสียงในลำโพง ซึ่งสร้างความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนของเสียงเมื่อทำงานกับ UMZCH ต่างๆ นอกจากนี้ยังมีวิธีการในราคาประหยัดเพื่อลดการบิดเบือนของลำโพงอย่างมาก ซึ่งค่อนข้างง่ายต่อการใช้งานโดยใช้ส่วนประกอบที่ทันสมัย

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าหนึ่งในข้อกำหนดสำหรับเครื่องขยายกำลังคือเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟขาออกยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อความต้านทานโหลดเปลี่ยนแปลง กล่าวอีกนัยหนึ่งความต้านทานเอาต์พุตของ UMZCH ควรมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโหลดหนึ่งซึ่งไม่เกิน 1 / 10.1 / 1000 ของโมดูลความต้านทานโหลด (อิมพีแดนซ์) | Z n | มุมมองนี้สะท้อนให้เห็นในมาตรฐานและแนวทางปฏิบัติมากมาย เช่นเดียวกับในวรรณกรรม แม้แต่พารามิเตอร์เช่นสัมประสิทธิ์การทำให้หมาด ๆ - K d (หรือปัจจัยการทุ่มตลาด) ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของความต้านทานโหลดเล็กน้อยต่ออิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ R out PA ก็ได้รับการแนะนำเป็นพิเศษ ดังนั้น ด้วยอิมพีแดนซ์โหลดเล็กน้อยที่ 4 โอห์ม และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ 0.05 โอห์ม K d จะเป็น 80 มาตรฐานปัจจุบันสำหรับอุปกรณ์ไฮไฟต้องการให้ค่าของปัจจัยหน่วงสำหรับแอมพลิฟายเออร์คุณภาพสูงมีค่าอย่างน้อย 20 (และ ขอแนะนำไม่ต่ำกว่า 100) สำหรับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ในตลาด K d มากกว่า 200
อาร์กิวเมนต์ที่สนับสนุน R out PA ขนาดเล็ก (และดังนั้น K d สูง) จึงเป็นที่ทราบกันดี: นี่คือเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้แทนกันได้ของแอมพลิฟายเออร์และระบบเสียง เพื่อให้ได้แดมเปอร์หลักที่มีประสิทธิภาพและคาดการณ์ได้ (ความถี่ต่ำ) เสียงสะท้อนของลำโพง ตลอดจนทำให้ง่ายต่อการวัดและเปรียบเทียบคุณสมบัติของเครื่องขยายเสียง อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความชอบธรรมและความถูกต้องของการพิจารณาข้างต้น ข้อสรุปเกี่ยวกับความจำเป็นในอัตราส่วนดังกล่าว ในความเห็นของผู้เขียน บกพร่องโดยพื้นฐาน!

ประเด็นก็คือข้อสรุปนี้ทำขึ้นโดยไม่คำนึงถึงฟิสิกส์ของการทำงานของหัวลำโพงแบบอิเล็กโทรไดนามิก (GG) นักออกแบบแอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่เชื่ออย่างจริงใจว่าสิ่งที่พวกเขาต้องการคือส่งแรงดันไฟฟ้าตามขนาดที่ต้องการที่ความต้านทานโหลดที่กำหนดโดยบิดเบือนให้น้อยที่สุด ในทางกลับกัน นักออกแบบลำโพงดูเหมือนจะต้องสันนิษฐานว่าผลิตภัณฑ์ของตนจะได้รับพลังงานจากแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเพียงเล็กน้อย ดูเหมือนว่าทุกอย่างเรียบง่ายและชัดเจน - มีคำถามอะไรบ้าง?

อย่างไรก็ตาม มีคำถามและคำถามที่จริงจังมาก ประเด็นหลักคือคำถามเรื่องขนาด ความผิดเพี้ยนของอินเตอร์มอดูเลชั่นแนะนำโดย GG เมื่อใช้งานจากแอมพลิฟายเออร์ที่มีความต้านทานภายในเพียงเล็กน้อย (แหล่งแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่ง EMF)

“อิมพีแดนซ์เอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์เกี่ยวอะไรกับสิ่งนี้? อย่าหลอกฉัน!” - ผู้อ่านจะบอกว่า - และเธอจะผิด มันมีและตรงที่สุดแม้ว่าจะไม่ค่อยกล่าวถึงข้อเท็จจริงของการพึ่งพาอาศัยกันนี้ก็ตาม ยังไงก็หาไม่เจอ งานสมัยใหม่ซึ่งจะพิจารณาอิทธิพลนี้ต่อ ทั้งหมดพารามิเตอร์ของเส้นทางไฟฟ้าผ่าน - จากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของเครื่องขยายเสียงไปจนถึงการสั่นสะเทือนของเสียง เมื่อพิจารณาหัวข้อนี้ ด้วยเหตุผลบางอย่าง เราจำกัดตัวเองให้วิเคราะห์พฤติกรรมของ GG ใกล้กับเสียงสะท้อนหลักที่ความถี่ต่ำ ในขณะที่สิ่งที่น่าสนใจไม่น้อยเกิดขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งเป็นคู่ของอ็อกเทฟที่สูงกว่าความถี่เรโซแนนซ์

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเติมช่องว่างนี้ ต้องบอกว่าเพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึง การนำเสนอนั้นเรียบง่ายและมีแผนผัง ดังนั้นปัญหาที่ "ละเอียดอ่อน" จำนวนหนึ่งจึงยังไม่ได้รับการแก้ไข ดังนั้น เพื่อให้เข้าใจว่าอิมพีแดนซ์เอาท์พุตของ UMZCH ส่งผลต่อความผิดเพี้ยนของอินเทอร์มอดูเลชันในลำโพงอย่างไร จำเป็นต้องจำไว้ว่าฟิสิกส์ของการปล่อยเสียงโดยตัวกระจายเสียง GG คืออะไร

ต่ำกว่าความถี่ของเรโซแนนซ์หลัก เมื่อแรงดันสัญญาณไซน์ถูกนำไปใช้กับขดลวดของวอยซ์คอยล์ของ GG แอมพลิจูดการกระจัดของดิฟฟิวเซอร์จะถูกกำหนดโดยความต้านทานยืดหยุ่นของระบบกันสะเทือน (หรืออากาศที่ถูกบีบอัดในกล่องปิด) และเกือบจะเป็นอิสระจากความถี่ของสัญญาณ การทำงานของ GG ในโหมดนี้มีลักษณะการบิดเบือนขนาดใหญ่และการส่งคืนสัญญาณเสียงที่มีประโยชน์ต่ำมาก (ประสิทธิภาพต่ำมาก)

ที่ความถี่ของการสั่นพ้องหลัก มวลของดิฟฟิวเซอร์ ร่วมกับมวลอากาศที่แกว่งไกวและความยืดหยุ่นของระบบกันกระเทือน ก่อรูประบบการสั่นที่คล้ายกับน้ำหนักบนสปริง ประสิทธิภาพการแผ่รังสีในช่วงความถี่นี้ใกล้เคียงกับค่าสูงสุดสำหรับ HG ที่กำหนด

เหนือความถี่ของการสั่นพ้องหลัก แรงเฉื่อยของดิฟฟิวเซอร์ร่วมกับมวลอากาศที่สั่น กลายเป็นมากกว่าแรงยืดหยุ่นของช่วงล่าง ดังนั้นการกระจัดของดิฟฟิวเซอร์จึงกลายเป็นสัดส่วนผกผันกับสี่เหลี่ยมจัตุรัส ของความถี่ อย่างไรก็ตาม การเร่งความเร็วของดิฟฟิวเซอร์ในกรณีนี้ไม่ขึ้นกับความถี่ในทางทฤษฎี ซึ่งทำให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอของการตอบสนองความถี่ในแง่ของความดันเสียง ดังนั้น เพื่อให้แน่ใจในความสม่ำเสมอของการตอบสนองความถี่ของ GG ที่ความถี่ที่สูงกว่าความถี่ของการสั่นพ้องหลัก ต้องใช้แรงแอมพลิจูดคงที่กับดิฟฟิวเซอร์จากวอยซ์คอยล์ ดังต่อไปนี้จากกฎข้อที่สองของนิวตัน (F = m * a ).

แรงที่กระทำต่อกรวยจากวอยซ์คอยล์นั้นแปรผันตามกระแสในนั้น เมื่อ GG เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดัน U กระแส I ในวอยซ์คอยล์ที่แต่ละความถี่จะถูกกำหนดจากกฎของโอห์ม I (f) = U / Z g (f) โดยที่ Z g (f) ขึ้นอยู่กับความถี่ อิมพีแดนซ์ที่ซับซ้อนของวอยซ์คอยล์ ถูกกำหนดโดยหลักสามค่า: ความต้านทานที่ใช้งานของวอยซ์คอยล์ R g (วัดด้วยโอห์มมิเตอร์), ความเหนี่ยวนำ L g. กระแสยังได้รับอิทธิพลจาก EMF ด้านหลังที่เกิดขึ้นเมื่อวอยซ์คอยล์เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กและ เป็นสัดส่วนกับความเร็วในการเคลื่อนที่

ที่ความถี่สูงกว่าเรโซแนนซ์หลักอย่างมีนัยสำคัญ ค่า EMF ย้อนกลับสามารถละเลยได้ เนื่องจากตัวกระจายคอยล์เสียงไม่มีเวลาเร่งความเร็วในช่วงความถี่ของสัญญาณเพียงครึ่งเดียว ดังนั้นการพึ่งพา Z g (f) เหนือความถี่ของการสั่นพ้องหลักจะถูกกำหนดโดยค่า R g และ L g เป็นหลัก

ดังนั้น ทั้งความต้านทาน R g หรือการเหนี่ยวนำ L g ไม่ต่างกันในค่าคงที่โดยเฉพาะ ความต้านทานของวอยซ์คอยล์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก (TCR ของทองแดงอยู่ที่ประมาณ + 0.35% / o С) และอุณหภูมิของวอยซ์คอยล์ของ GG ความถี่กลางขนาดเล็กระหว่างการทำงานปกติจะเปลี่ยนไป 30 . .. 50 o Сและยิ่งไปกว่านั้นเร็วมาก - ในสิบมิลลิวินาทีหรือน้อยกว่า ดังนั้นความต้านทานของวอยซ์คอยล์และด้วยเหตุนี้กระแสที่ไหลผ่านและแรงดันเสียงที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้คงที่จะเปลี่ยน 10 ... 15% ทำให้เกิดการบิดเบือนของขนาดที่สอดคล้องกัน (ใน HGs ความถี่ต่ำ ความเฉื่อยทางความร้อนที่มีขนาดใหญ่ความร้อนของวอยซ์คอยล์ทำให้เกิดการบีบอัดความร้อนของสัญญาณ)

การเปลี่ยนแปลงการเหนี่ยวนำมีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น แอมพลิจูดและ เฟสกระแสผ่านวอยซ์คอยล์ที่ความถี่สูงกว่าความถี่เรโซแนนซ์อย่างเห็นได้ชัด ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยขนาดของตัวเหนี่ยวนำ และขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวอยซ์คอยล์ในช่องว่างอย่างมาก: ด้วยแอมพลิจูดปกติของอคติสำหรับความถี่ที่สูงกว่าความถี่ของการสั่นพ้องหลักเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนไป 15 ... 40% สำหรับ HGs ที่แตกต่างกัน ดังนั้น ที่กำลังไฟพิกัดที่จ่ายให้กับลำโพง ความเพี้ยนของอินเตอร์มอดูเลชั่นสามารถสูงถึง 10 ... 25%

ภาพด้านบนแสดงโดยภาพถ่ายของออสซิลโลแกรมแรงดันเสียงที่ถ่ายด้วย GG ความถี่กลางในประเทศที่ดีที่สุดตัวหนึ่ง - 5GDSH-5-4 แบบแผนโครงสร้างการตั้งค่าการวัดจะแสดงในรูป

ในฐานะที่เป็นแหล่งของสัญญาณทูโทน มีการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคู่หนึ่งและแอมพลิฟายเออร์สองตัว ระหว่างเอาต์พุตที่เชื่อมต่อ HG ที่ทดสอบแล้ว ติดตั้งบนหน้าจออะคูสติกที่มีพื้นที่ประมาณ 1 ม. 2 แอมพลิฟายเออร์สองตัวแยกจากกันที่มี Headroom ขนาดใหญ่ (400 W) เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดเพี้ยนของอินเทอร์มอดูเลชันเมื่อสัญญาณทูโทนผ่านเส้นทางของแอมพลิฟายเออร์ ความดันเสียงที่พัฒนาขึ้นโดยศีรษะนั้นรับรู้ได้จากไมโครโฟนริบบอนแบบอิเล็กโทรไดนามิก ซึ่งมีความผิดเพี้ยนไม่เชิงเส้นที่น้อยกว่า -66 dB ที่ระดับความดันเสียง 130 dB แรงดันเสียงของลำโพงดังกล่าวในการทดลองนี้อยู่ที่ประมาณ 96 เดซิเบล เพื่อที่จะละเลยการบิดเบือนของไมโครโฟนภายใต้สภาวะเหล่านี้

ดังที่เห็นได้บนออสซิลโลแกรมบนหน้าจอของออสซิลโลสโคปด้านบน (อันบนไม่มีการกรอง อันล่างคือหลังจากกรองด้วยฟิลเตอร์กรองความถี่สูง) การมอดูเลตของสัญญาณที่มีความถี่ 4 kHz ภายใต้อิทธิพล ของอีกเครื่องหนึ่งที่มีความถี่ 300 Hz (มีกำลังที่หัว 2.5 W) เกิน 20% ซึ่งสอดคล้องกับความผิดเพี้ยนของอินเทอร์มอดูเลชันประมาณ 15% ดูเหมือนว่าไม่จำเป็นต้องเตือนว่าเกณฑ์การมองเห็นของผลิตภัณฑ์บิดเบือนระหว่างการปรับนั้นต่ำกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์มาก ในบางกรณีอาจถึงร้อยเปอร์เซ็นต์ เป็นที่ชัดเจนว่าการบิดเบือนของ UMZCH หากเป็นเพียงลักษณะ "อ่อน" และไม่เกินสองสามร้อยเปอร์เซ็นต์ก็แยกไม่ออกจากพื้นหลังของการบิดเบือนในลำโพงที่เกิดจากการทำงานจากแรงดันไฟฟ้า แหล่งที่มา. ผลิตภัณฑ์บิดเบือนแบบอินเตอร์มอดูเลชั่นทำลายความโปร่งใสและรายละเอียดของเสียง - กลายเป็น "ความยุ่งเหยิง" ที่เครื่องมือและเสียงแต่ละรายการจะได้ยินเป็นครั้งคราวเท่านั้น เสียงประเภทนี้คงเป็นที่รู้จักของผู้อ่านเป็นอย่างดี (เพลงประกอบของคณะนักร้องประสานเสียงสำหรับเด็กสามารถใช้เป็นแบบทดสอบการบิดเบือนได้ดี)

ผู้เชี่ยวชาญอาจโต้แย้งว่ามีหลายวิธีในการลดความแปรปรวนของอิมพีแดนซ์ของวอยซ์คอยล์: เติมช่องว่างด้วยของเหลวแม่เหล็กระบายความร้อน ติดตั้งฝาครอบทองแดงบนแกนของระบบแม่เหล็ก และเลือกโปรไฟล์แกนและความหนาแน่นของขดลวดอย่างระมัดระวัง และอีกมากมาย อย่างไรก็ตาม วิธีการทั้งหมดเหล่านี้ ประการแรก ไม่ได้แก้ปัญหาในหลักการ และประการที่สอง นำไปสู่ความยุ่งยากและต้นทุนการผลิต GG ที่สูงขึ้น อันเป็นผลมาจากการที่พวกเขาไม่พบแอปพลิเคชันเต็มรูปแบบแม้ในลำโพงแบบสตูดิโอ . นั่นคือเหตุผลที่ HG ความถี่กลางและความถี่ต่ำส่วนใหญ่ไม่มีแคปทองแดงหรือของเหลวแม่เหล็ก (ใน HG ดังกล่าว เมื่อทำงานเต็มกำลัง ของเหลวมักจะถูกโยนออกจากช่องว่าง)

ดังนั้น การเปิดเครื่อง HG จากแหล่งสัญญาณอิมพีแดนซ์สูง (ในขีดจำกัด จากแหล่งจ่ายปัจจุบัน) เป็นวิธีที่มีประโยชน์และเหมาะสมในการลดการบิดเบือนของคลื่นความถี่วิทยุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสร้างระบบลำโพงแอ็คทีฟแบบมัลติแบนด์ ในกรณีนี้ การลดทอนของเรโซแนนซ์หลักจะต้องดำเนินการด้วยเสียงอย่างหมดจด เนื่องจากอคูสติก Q-factor ที่แท้จริงของ HG ความถี่กลาง ตามกฎแล้วสูงกว่าความสามัคคีอย่างมากถึง 4 ... 8

อยากรู้ว่าโหมดนี้ของแหล่งจ่ายไฟ "ปัจจุบัน" ของ GG นั้นเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในหลอดไฟ UMZCH ที่มีเอาต์พุตเพนโทดหรือเทโทรดที่มี OOS แบบตื้น (น้อยกว่า 10 dB) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมี OOS ในพื้นที่สำหรับกระแสไฟ ในรูปของความต้านทานในวงจรแคโทด

ในกระบวนการตั้งค่าแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าว การบิดเบือนโดยไม่มีการป้อนกลับทั่วไปมักจะอยู่ภายใน 2.5% และหูจะสังเกตเห็นได้อย่างมั่นใจเมื่อรวมเส้นทางควบคุมในช่องว่าง (วิธีเปรียบเทียบกับ "สายตรง") อย่างไรก็ตาม หลังจากเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์กับลำโพงแล้ว พบว่าเมื่อเสียงป้อนกลับเพิ่มขึ้น เสียงจะดีขึ้นก่อน จากนั้นจึงสูญเสียรายละเอียดและความโปร่งใส โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เห็นได้ชัดเจนในแอมพลิฟายเออร์แบบหลายย่านความถี่ ซึ่งสเตจเอาต์พุตจะทำงานบนหัวลำโพงที่เกี่ยวข้องโดยตรงโดยไม่มีตัวกรองใดๆ

เหตุผลสำหรับสิ่งนี้ ในแวบแรก ปรากฏการณ์ที่ขัดแย้งกันก็คืออิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความลึกป้อนกลับของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ผลกระทบด้านลบของการจ่ายไฟให้ GG จาก UMZCH ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำได้อธิบายไว้ข้างต้น ในแอมพลิฟายเออร์ไตรโอดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตตามกฎแล้วต่ำกว่าเพนโทดหรือเทโทรดมากและความเป็นเส้นตรงก่อนการแนะนำการป้อนกลับจะสูงกว่าดังนั้นการแนะนำแรงดันป้อนกลับช่วยปรับปรุงการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ตัวเดียว แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้ประสิทธิภาพของหัวลำโพงลดลงไปอีก ผลที่ตามมาของการแนะนำ OOS สำหรับแรงดันเอาต์พุตในแอมพลิฟายเออร์ไตรโอดเสียงอาจแย่ลงได้แม้จะมีการปรับปรุงในลักษณะของแอมพลิฟายเออร์เองก็ตาม! ข้อเท็จจริงที่พิสูจน์ได้นี้ทำหน้าที่เป็นอาหารที่ไม่สิ้นสุดสำหรับการคาดเดาเกี่ยวกับอันตรายจากการใช้การตอบกลับในเครื่องขยายกำลังเสียง รวมถึงการให้เหตุผลเกี่ยวกับความโปร่งใสของหลอดเสียงแบบพิเศษและการเกิดเสียงที่เป็นธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม จากข้อเท็จจริงข้างต้น เห็นได้ชัดว่าจุดนั้นไม่ได้อยู่ในสถานะ (หรือไม่มี) ของ OOS เอง แต่เป็นผลจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ นั่นคือที่ที่ "สุนัขถูกฝัง"!

ควรพูดสองสามคำเกี่ยวกับการใช้อิมพีแดนซ์เอาต์พุตเชิงลบของ UMZCH ใช่ กระแสตอบรับเชิงบวก (PIC) ช่วยลดความชื้น HH ที่ความถี่เรโซแนนซ์พื้นฐาน และลดพลังงานที่กระจายในวอยซ์คอยล์ อย่างไรก็ตาม เพื่อความเรียบง่ายและประสิทธิภาพของการทำให้หมาด ๆ เราต้องจ่ายด้วยการเพิ่มอิทธิพลของการเหนี่ยวนำของ GG ที่มีต่อคุณลักษณะของมัน แม้จะเปรียบเทียบกับโหมดการทำงานจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟก็ตาม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าค่าคงที่เวลา L g / R g ถูกแทนที่ด้วยค่าที่มากกว่าเท่ากับ L g / ดังนั้นความถี่จึงลดลง โดยเริ่มต้นจากการที่ความต้านทานอุปนัยเริ่มครอบงำในผลรวมของอิมพีแดนซ์ของระบบ "GG + UMZCH" ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนในความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวอยซ์คอยล์จะเพิ่มขึ้นในลักษณะเดียวกัน: ผลรวมของความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงของวอยซ์คอยล์และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเชิงลบคงที่ของแอมพลิฟายเออร์จะเปลี่ยนแปลงมากขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์

แน่นอนว่าถ้าอาร์ออก PA ในค่าสัมบูรณ์ไม่เกิน 1/3 ... 1/5 ของความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดวอยซ์คอยล์การสูญเสียจากการแนะนำ PIC มีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงสามารถใช้กระแส PIC ที่อ่อนแอสำหรับการหน่วงเพิ่มเติมเล็กน้อยหรือสำหรับการปรับแต่ง Q-factor ในแถบความถี่ต่ำ นอกจากนี้กระแส PIC และโหมดของแหล่งสัญญาณปัจจุบันใน UMZCH นั้นเข้ากันไม่ได้ซึ่งเป็นผลมาจากการจ่ายกระแสไฟของ GG ในแถบความถี่ต่ำนั้นไม่สามารถใช้ได้เสมอไป

เราอาจหามันได้ด้วยความผิดเพี้ยน ตอนนี้ยังคงต้องพิจารณาคำถามที่สอง นั่นคือ ขนาดและระยะเวลาของเสียงหวือหวาที่เกิดขึ้นในดิฟฟิวเซอร์ GG เมื่อสร้างสัญญาณที่มีลักษณะเป็นพัลส์ คำถามนี้ซับซ้อนและ "ละเอียดอ่อน" กว่ามาก

ในทางทฤษฎี มีความเป็นไปได้สองทางที่จะขจัดหวือหวาเหล่านี้ อย่างแรกคือเปลี่ยนความถี่เรโซแนนท์ทั้งหมดที่อยู่นอกช่วงความถี่ปฏิบัติการไปยังบริเวณอัลตราซาวนด์ที่อยู่ห่างไกล (50 ... 100 kHz) วิธีนี้ใช้ในการพัฒนา HG ความถี่สูงกำลังต่ำและไมโครโฟนวัดบางตัว ตามที่ใช้กับ GG นี่เป็นวิธีกระจาย "ยาก"

ดังนั้น ตัวเลือกที่สามก็เป็นไปได้เช่นกัน - การใช้ HG ที่มีตัวกระจายสัญญาณที่ค่อนข้าง "แข็ง" และการแนะนำตัวหน่วงเสียง ในกรณีนี้ อาจรวมข้อดีของทั้งสองวิธีเข้าด้วยกันในระดับหนึ่ง นี่คือวิธีที่ลำโพงมอนิเตอร์สำหรับสตูดิโอ (จอภาพขนาดใหญ่) สร้างขึ้นบ่อยที่สุด โดยธรรมชาติแล้ว เมื่อ GG แบบหน่วงได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายแรงดัน เนื่องจากค่า Q-factor ทั้งหมดของเรโซแนนซ์หลักลดลงอย่างรวดเร็ว การตอบสนองความถี่จะบิดเบี้ยวอย่างมาก แหล่งที่มาปัจจุบันในกรณีนี้กลับกลายเป็นว่าเป็นที่นิยมมากกว่า เพราะมันมีส่วนทำให้การตอบสนองความถี่เท่ากันพร้อมกับขจัดผลกระทบของการบีบอัดด้วยความร้อน

สรุปข้างต้นสามารถสรุปผลการปฏิบัติดังต่อไปนี้:

1. โหมดการทำงานของหัวลำโพงจากแหล่งจ่ายกระแสไฟ (ซึ่งต่างจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟ) ช่วยลดความผิดเพี้ยนของอินเทอร์มอดูเลตที่ตัวลำโพงแนะนำ

2. การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของลำโพงที่มีความผิดเพี้ยนของอินเทอร์มอดูเลตต่ำคือมัลติแบนด์แบบแอ็คทีฟที่มีตัวกรองครอสโอเวอร์และแอมพลิฟายเออร์แยกกันสำหรับแต่ละแบนด์ อย่างไรก็ตาม ข้อสรุปนี้ใช้ได้โดยไม่คำนึงถึงระบบการควบคุมอาหารของ GG

4. เพื่อให้ได้อิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงของแอมพลิฟายเออร์และรักษาค่าการบิดเบือนที่ต่ำ ไม่ควรใช้ OOS ในแรงดันไฟฟ้า แต่เป็นกระแส

แน่นอน ผู้เขียนเข้าใจดีว่าวิธีการลดการบิดเบือนที่เสนอไม่ใช่ยาครอบจักรวาล นอกจากนี้ ในกรณีของการใช้ลำโพงแบบหลายทางสำเร็จรูป การนำอุปทานปัจจุบันของ GG แต่ละตัวมาใช้งานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นไปไม่ได้ ความพยายามที่จะเชื่อมต่อลำโพงแบบหลายทางโดยรวมเข้ากับแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาท์พุตที่เพิ่มขึ้นจะไม่นำไปสู่การบิดเบือนที่ลดลงมากเท่ากับการบิดเบือนที่คมชัดของการตอบสนองความถี่ และด้วยเหตุนี้ ความสมดุลของโทนเสียงจึงล้มเหลว อย่างไรก็ตาม การลดความผิดเพี้ยนของ intermodulation ของ HH ได้เกือบเท่ากับลำดับความสำคัญและด้วยวิธีการที่เข้าถึงได้เช่นนี้ สมควรได้รับความสนใจอย่างยิ่ง

S. AGEEV, มอสโก

เครื่องขยายเสียงเชิงเส้น

ลิงค์ถัดไปหลังจากสเตจอินพุตคือเครื่องขยายสัญญาณเชิงเส้น คุณภาพของงานส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมด และหากการออกแบบวงจรไม่สำเร็จ คุณสามารถ "ทำลายทุกอย่างได้อย่างง่ายดายและเป็นธรรมชาติ" ส่วนนี้ของเครื่องขยายเสียงครอบคลุมโดยข้อเสนอแนะทั่วไปและการบิดเบือนที่เกิดขึ้นในนั้นจะได้รับการชดเชย แต่คุณไม่ควรตั้งความคาดหวังไว้ข้างหลัง - เมื่อมันเกิดขึ้นแล้ว การบิดเบือนจะไม่หายไป มีโซลูชันวงจรมากมายสำหรับโหนดดังกล่าว ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะให้คำแนะนำทั่วไปอย่างใดอย่างหนึ่ง มาต่อกันที่ภาคสามกันเลยดีกว่า

ขั้นตอนการส่งออก

ระยะเอาท์พุตปิดแอมพลิฟายเออร์ จึงต้องจับคู่กับโหลดได้ดี ซึ่งหมายถึงการทำงานกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟสูง และโหลดมีส่วนประกอบรีแอกทีฟที่ค่อนข้างใหญ่ ทั้งในแง่ของลักษณะทางไฟฟ้าและทางกล นอกจากนี้ ขนาดทางเรขาคณิตของแอมพลิฟายเออร์และพลังงานความร้อนที่หม้อน้ำกระจายไปจะจำกัดกำลังสูงสุด ทั้งหมดนี้กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับโซลูชันวงจรที่เป็นไปได้ และดังนั้น สเตจเอาต์พุตแบบพุช-พูลที่พบได้บ่อยที่สุดของคลาส AB

แนวคิดในการทำงานบนเวทีคือการแยกครึ่งคลื่นบวกและลบออกเป็นสองแขน และสร้างกระแสจากแหล่งพลังงานบวกหรือลบในเวลาที่เหมาะสม ใช้งานได้ดีกับแอมพลิจูดของสัญญาณขนาดใหญ่ แต่ถ้าระดับลดลง โมเมนต์ของการข้ามศูนย์จะมีนัยสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ - นี่คือเมื่อทรานซิสเตอร์เอาต์พุตเปลี่ยน เพื่อลดความผิดเพี้ยนที่เกิดขึ้น กระแสไฟนิ่งขั้นต่ำของสเตจเอาท์พุตจะถูกตั้งค่าในแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานพร้อมกันของแขน (ครึ่งคลื่นบวกและลบ) สำหรับระดับสัญญาณขนาดเล็ก

อันที่จริงแล้วมีการแนะนำโหมดเล็ก A ดังนั้นจดหมายนี้จึงปรากฏในชื่อของคลาส AB อนิจจามันเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างกระแสนิ่งขนาดใหญ่มากประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงทนทุกข์ทรมาน - อันที่จริงพลังนี้จะถูกใช้ไปเสมอไม่ว่าจะมีสัญญาณหรือไม่ก็ตาม เมื่อแอมพลิจูดของสัญญาณเพิ่มขึ้น ชั่วขณะหนึ่งก็มาถึงเมื่อกระแสไฟนิ่งหมดลง และอาจเกิดการบิดเบือนการสลับตามมา

เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องนี้ คุณสามารถตั้งค่ากระแสพื้นหลังขนาดเล็กผ่านทรานซิสเตอร์ที่ไม่ได้ใช้ ซึ่งจะทำให้จุดการทำงานเป็นเส้นตรง (สำคัญสำหรับฮาร์โมนิกระดับสูงในระดับต่ำ) และรับประกันการกระจายประจุ (ขจัดข้อบกพร่องในการเปลี่ยนสำหรับสัญญาณความถี่สูง) . หรือคุณสามารถไปต่อได้ ใช้โหมด EA - 'ประหยัด A' (Non Switching, Super A) ในกรณีนี้ กระแสของทรานซิสเตอร์ของแขนที่ไม่ได้ใช้จะค่อยๆ ลดลงเมื่อแรงดันเอาต์พุตของขั้วตรงข้ามเพิ่มขึ้น

สำหรับการสร้างแบบจำลองคลาส AB และ EA โครงร่างต่อไปนี้:

สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จากแบบจำลองและสามารถดำเนินการวิเคราะห์ได้ในไฟล์โครงการ

มาดูกระแสของสเตจเอาท์พุตกัน ในภาพทั้งหมด ภาพบนเป็นของคลาส AB ด้านล่างคือ EA ข้อมูลถูกนำมาสำหรับกรณี:

• AB - กระแสไฟนิ่งลดลงจาก 250 mA เป็น 80 mA
• EA - กระแสไฟนิ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลง 150 mA ความก้าวร้าวของการควบคุมกระแสไฟของแขนที่ไม่ใช้งานนั้นแตกต่างกันไป - ตั้งแต่แอคทีฟมากที่สุดจนถึงการตัดการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ของการควบคุมกระแสทรานซิสเตอร์

มีสองกรณี - แอมพลิจูดสัญญาณ 1 โวลต์ (ซ้าย) และ 10 โวลต์ (ขวา):

ที่ระดับสัญญาณต่ำ Class AB ทำงานในโหมด A ดังนั้นจึงไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนที่มองเห็นได้ ในคลาส EA สิ่งนี้ค่อนข้างซับซ้อนกว่า อาจมีฮาร์โมนิกอยู่เนื่องจากความไม่สมดุลของกระแสที่ชัดเจน แต่นี่เป็นเพียง "ศักยภาพ" เท่านั้น กระแสส่วนเกินไหลผ่านทรานซิสเตอร์ของช่องสัญญาณตรงข้ามและไม่เข้าสู่โหลด พูดง่ายๆ ก็คือ กระแสฮาร์มอนิกที่ค่อนข้างต่ำจะไหลผ่านตัวจ่ายไฟ ซึ่งไม่ก่อให้เกิดผลกระทบด้านลบ

ด้วยระดับสัญญาณที่เพิ่มขึ้น คลาส AB จะปิดไหล่ที่ไม่ได้ใช้งานจริง และ EA ยังคงพยายามควบคุมมันต่อไป มาดูจุดเปลี่ยนกันดีกว่า:

อันที่จริงแล้ว ในคลาส EA แขนทั้งสองข้างจะสร้างแรงดันเอาต์พุตพร้อมกัน ทีนี้มาดูสเปกตรัมของฮาร์โมนิกกัน ในการทดสอบนี้ ความถี่ของสัญญาณจะลดลงเหลือ 100 Hz ซึ่งจะให้ฮาร์โมนิกมากขึ้นในช่วงเสียง 10 โวลต์

สำหรับคลาส AB ธรรมชาติของสเปกตรัมของฮาร์โมนิกนั้นขึ้นอยู่กับค่าของกระแสนิ่งเพียงเล็กน้อยและสำหรับ EA คะแนนสูงสุดทำได้ด้วยระดับความก้าวร้าวปานกลางของการควบคุมกระแสไฟ เป็นไปได้มากว่าความล้มเหลวของกราฟสีแดงและสีเขียวเกิดขึ้นจากอุดมการณ์ในการควบคุมกระแสของทรานซิสเตอร์ - ในขณะที่เปลี่ยนทรานซิสเตอร์จากสถานะทำงานเป็นสถานะไม่ทำงานซึ่งปัจจุบันมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วซึ่ง สร้างฮาร์โมนิกมากกว่าการชดเชยการควบคุมกระแสไฟในแขนข้างตรงข้าม

ในวงจรของแอมพลิฟายเออร์ความถี่เสียงบนหลอดวิทยุ จะใช้คลาส A หรือคลาส AB ซึ่งเมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดแล้ว จะกลายเป็นคลาส EA ที่มีกระแสควบคุมต่ำหรือไม่มีเลย (กราฟสีม่วงและสีเทา) หากเราเปรียบเทียบกับคลาส AB ซึ่งใช้ในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ (และแน่นอนในเวอร์ชันรวม) สเปกตรัมของการรบกวนจะรุนแรงและกว้างขึ้น

อิมพีแดนซ์เอาต์พุตแอมพลิฟายเออร์

แอมพลิฟายเออร์ทั่วไปมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำมาก เนื่องจากการทำงานที่มีประสิทธิภาพของผลป้อนกลับเชิงลบทั่วไป มันเกิดขึ้นที่ การตัดสินใจครั้งนี้ถือว่าถูกต้องและตัวกรองของระบบเสียงและหัวไดนามิกได้รับการออกแบบมา แต่มันดีจริงหรือ? พิจารณาข้อบกพร่องสองประการที่มีอยู่ในระบบลำโพง - การสูญเสียและการบิดเบือนในสายไฟที่เชื่อมต่อเครื่องขยายเสียงและลำโพง รวมถึงการบิดเบือนในตัวขับของลำโพงเองเมื่อกรวยถูกย้าย

นานมาแล้ว ผลของการเปลี่ยนความต้านทานของตัวนำทองแดงเมื่อสัมผัสกับกระแสที่มีจุดแข็งและความถี่ต่างกัน เรียกว่า "เอฟเฟกต์เซมิคอนดักเตอร์" ขนาดของการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่มีนัยสำคัญและไม่ได้แสดงออกมาในลักษณะใด ๆ ในพื้นที่ทั่วไปของการใช้งาน - การส่งกำลัง, อุปกรณ์จ่ายไฟ แต่นำไปสู่การบิดเบือนเมื่อใช้เพื่อส่งกระแสไฟสูง สัญญาณเสียงจากเครื่องขยายเสียงไปจนถึงระบบลำโพง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ตัวนำทองแดงผลิตด้วยเทคโนโลยีการผลิตพิเศษ "ทองแดงที่ปราศจากออกซิเจน" นอกจากนี้ คอนเนคเตอร์และคอนเน็กเตอร์ยังมีคุณสมบัติในการแนะนำการบิดเบือนในสัญญาณที่ส่ง เนื่องจากความต้านทานของคัปปลิ้งไม่คงที่เมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่าจะมีขนาดเล็กก็ตาม

แอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสามประเภทจะเข้าร่วมในการทดสอบ:

• ด้วยอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่ต่ำมาก
• อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เป็นสี่เท่าของอิมพีแดนซ์โหลด
• แอมพลิฟายเออร์ทำงานในโหมด "แหล่งกระแส" และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงมาก

การจำลองจะใช้รูปแบบต่อไปนี้:

เพื่อเลียนแบบการบิดเบือน โหลดองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่ทำจากตัวต้านทานความต้านทานต่ำและไดโอด Schottky เข้าไปในโหลด มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างการบิดเบือนของโหลดเชิงเส้นด้วยวิธีอื่น ซึ่งไม่จำเป็นสำหรับการทดสอบ การจำลองนี้วัดกระแสผ่านโหลด ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า เนื่องจากเป็นกระแสที่ไหลผ่านคอยล์ที่ทำให้กรวยของตัวขับแบบธรรมดาเคลื่อนที่ (ซึ่งแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสำหรับองค์ประกอบที่แผ่รังสีไฟฟ้าสถิต)

ฉันต้องการจะอาศัยการระบุสีของแผนภูมิ:

• สีเขียวเป็นกรณีควบคุมในอุดมคติ ในตัวแปรอื่น ๆ ทั้งหมด องค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นถูกนำมาใช้ในการโหลด
• สีแดงเป็นแอมพลิฟายเออร์ทั่วไปที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำมาก
• สีดำ - แอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสี่เท่าของอิมพีแดนซ์โหลด
• สีน้ำเงิน - อิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงมาก แอมพลิฟายเออร์ทำงานในโหมดแหล่งสัญญาณปัจจุบัน

มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะนำสัญญาณที่ได้รับมา ออสซิลโลแกรมทั้งหมดเกือบจะตรงกัน การดูสเปกตรัมนั้นน่าสนใจกว่ามาก:

คุณเห็นกราฟสีเขียวที่นี่ไหม ฉัน - ไม่ มันถูกปกคลุมด้วยสีน้ำเงินทั้งหมด (โหมดแหล่งพลังงาน) ซึ่งหมายความว่าการเพิ่มอิมพีแดนซ์เอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์ช่วยลดความเสียหายจากองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งมีอยู่ในตัวเชื่อมต่อระหว่างแอมพลิฟายเออร์และไดรเวอร์

ตอนนี้เรามาดูปัญหาอื่นกัน - การเปลี่ยนแปลงความเหนี่ยวนำของขดลวดลำโพงที่คดเคี้ยวเมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แอมพลิฟายเออร์ทั้งสามตัวเดียวกันจะเข้าร่วมในการทดสอบ และเราจะจำลองการเหนี่ยวนำแบบไม่เชิงเส้นบนโช้คด้วยวัสดุ 4C6 แผนภาพมีลักษณะดังนี้:

ข้อควรพิจารณาสำหรับโครงการนี้มีระบุไว้อย่างครบถ้วนในการทดสอบครั้งก่อนและไม่จำเป็นต้องแสดงความคิดเห็นพิเศษ ลองดูสเปกตรัม:

มีการบิดเบือนระหว่างเสียงที่ชัดเจน ในการทดสอบครั้งก่อน เมื่ออิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เพิ่มขึ้น ผลกระทบเชิงลบของการเปลี่ยนคุณสมบัติของโช้ค (นั่นคือ ความเหนี่ยวนำของคอยล์ลำโพง) จะลดลง

มีความแตกต่างกันนิดหน่อยที่เกี่ยวข้องกับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ - อิมพีแดนซ์ของระบบลำโพงไม่คงที่ในช่วงความถี่การทำงาน ในพื้นที่ความถี่ต่ำ เอฟเฟกต์เรโซแนนท์จะถูกนำมาใช้จากระบบกลไกของลำโพงเองและเบส-รีเฟล็กซ์ สำหรับความถี่กลาง - ฟิลเตอร์ครอสโอเวอร์จะส่งผลต่อพื้นที่ของการแบ่งแถบการทำงานของลำโพง

นอกจากนี้ ลำโพงมักจะได้รับการออกแบบสำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ ดังนั้นจึงไม่มีใครสนใจที่จะรักษาอิมพีแดนซ์ของลำโพงให้คงที่ หากหัวใดหัวหนึ่งมีความไวเพิ่มขึ้น ตัวต้านทานคงที่เพิ่มเติมจะถูกติดตั้งแบบอนุกรม ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของลำโพงในช่วงความถี่การทำงานของลำโพงนี้ หากลำโพงดังกล่าวเชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงกว่า ลักษณะของเสียงจะแตกต่างกัน

อย่างไรก็ตาม ด้วยการปรับจูนองค์ประกอบตัวกรองอย่างระมัดระวัง ข้อบกพร่องนี้สามารถกำจัดหรือลดลงได้อย่างมาก แต่ไม่สามารถชดเชยปรากฏการณ์การสั่นพ้องในส่วนความถี่ต่ำได้ การแก้ไขทำได้แต่ไม่น่าพอใจอย่างยิ่ง คุณจะต้องใส่วงจร LC คุณภาพสูงและปรับอย่างระมัดระวังควบคู่ไปกับหัวไดนามิกความถี่ต่ำ

โดยธรรมชาติแล้วจะไม่มีใครทำเช่นนี้ในการออกแบบซีเรียล และหายากมากในอุปกรณ์สำหรับมือสมัครเล่น ดังนั้น การเชื่อมต่อลำโพงกับแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์เอาท์พุตสูงย่อมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติของเสียงเบส - ระดับสัญญาณอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ด้วยความถี่ของการสะท้อนทางกลจะเพิ่มขึ้นและเวลาเสียงจะเพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้สามารถบรรเทาได้บางส่วนโดยการลดเสียงสะท้อน - โดยการวางวัสดุที่มีความโปร่งใสของเสียงและความหนืดที่ลดลงในหน้าต่างที่ด้านหลังของลำโพง

ในนามของฉันเอง ฉันต้องการเสริมว่าเทคนิคนี้ไม่ค่อยดีนัก และอาจมีผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์ได้ ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะเปลี่ยนประเภทของอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ตามความถี่ของสัญญาณมากกว่าที่จะ "เย้ยหยัน" ที่ หัวแบบไดนามิก ในเรื่องนี้เป็นสิ่งสำคัญที่การเปลี่ยนไปใช้เครื่องขยายเสียงที่มีเอาต์พุตปัจจุบันจะเปลี่ยนลักษณะของเสียงและบางคนอาจชอบหรือไม่ชอบ แต่ก็ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการขจัดความผิดเพี้ยนใน ระบบลำโพงเปล่งออกมาในการทดสอบสองครั้งล่าสุด

เรากำลังพูดถึงหลอดวิทยุ แล้วอิมพีแดนซ์เอาท์พุตเกี่ยวอะไรกับมัน? อนิจจามันติดตามโดยตรงจากเทคโนโลยี ในแอมพลิฟายเออร์ อิมพีแดนซ์เอาต์พุตมีขนาดใหญ่เพียงพอ และผลป้อนกลับโดยรวมทำให้มีขนาดเล็ก ยิ่งมีประสิทธิภาพมากเท่าใด ขอบกำไรของลูปก็จะยิ่งมากขึ้น การชดเชยความผิดเพี้ยนทั้งหมดในแอมพลิฟายเออร์จะดีขึ้น ... รวมถึงอิมพีแดนซ์เอาต์พุตด้วย ในแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้หลอดวิทยุ ความลึกป้อนกลับมีขนาดเล็ก และองค์ประกอบควบคุมเองก็มีความต้านทานภายในอย่างมาก (โดยธรรมชาติแล้วหลอดวิทยุมักจะเป็นแหล่งกระแสมากกว่าความต้านทาน)

เป็นผลให้แอมพลิฟายเออร์หลอดไม่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ ดังนั้น - โปรดดูที่ส่วน - เพื่อชดเชยองค์ประกอบเชิงลบในระบบลำโพงและการเชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์ในระดับหนึ่ง อะไรจะป้องกันการใช้งานแบบเดียวกันในเวอร์ชัน "ทรานซิสเตอร์" ได้ ...

ข้อสรุป

คุณรู้ไหมว่าเรื่องราวที่มีการพัฒนาวงจรนี้คล้ายกับวิวัฒนาการของการขนส่งสาธารณะของสหภาพโซเวียตมาก ในช่วงเวลา "ซบเซา" รถเมล์เนื่องจากมอเตอร์ที่อ่อนแอ ทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นช้ากว่าปกติ ฉันจึงใช้เวลา 25-40 นาที ในยุคหลังเปเรสทรอยก้า ที่จอดรถเปลี่ยนไป กำลังเครื่องยนต์ และประสิทธิภาพของระบบเบรกเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ถนนเริ่มใช้เวลาตั้งแต่ครึ่งชั่วโมงไปจนถึงหลายชั่วโมง แต่ก็ไม่เกี่ยวกับเรื่องนั้น กำลังเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นทำให้คุณรู้สึกเหมือน "ไม้" อย่างยิ่ง

การเข้าใจว่าคนขับรถประเภทนี้เป็นมืออาชีพในสายงานของตน ทำให้ความรู้สึกของโหมดสตาร์ท-สต็อปในสภาพรถติดสว่างขึ้น การเร่งความเร็วที่รวดเร็วและเวลาเบรกสั้น ๆ เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการเคลื่อนตัวในลำธาร แต่คุณลืมเรื่องไม้ไปแล้วหรือยัง? ไดนามิกที่ทรงพลังกว่าของบัสช่วยให้จัดส่งได้เร็วขึ้น แต่ใครล่ะที่ต้องการการประหยัดเวลา 5% ในราคานี้

มีปัญหาคล้ายกันกับวงจรเครื่องขยายเสียง ใช่ ทรานซิสเตอร์มีประสิทธิภาพและดีกว่าหลอดวิทยุ เมื่อออกแบบอุปกรณ์ คุณจะได้รับฮาร์โมนิกในระดับต่ำพิเศษและคุณลักษณะอื่นๆ ของแอมพลิฟายเออร์ (อิมพีแดนซ์เอาต์พุต อัตราการฆ่าของสัญญาณเอาต์พุต ความถี่สูงสุด ฯลฯ) แต่จะมีผลที่ตามมาอย่างไร มันไม่เกี่ยวกับจำนวนส่วนประกอบ SOT-23 หรือโซลูชันเชิงบูรณาการเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับหลอดวิทยุหลอดเดียว ปัญหาอยู่ในแนวทาง - ในการต่อสู้เพื่อ "ตัวเลขที่สวยงาม" สิ่งสำคัญมักถูกลืม - คุณภาพเสียง

ทัศนคติของบริษัทต่าง ๆ ต่อวงจรเครื่องขยายเสียงนั้นค่อนข้างบ่งบอก - โมเดลญี่ปุ่นดีที่สุด ลักษณะทางเทคนิคกว่าแบบยุโรป แต่เสียงแย่กว่า ความคิดเห็นนี้แสดงโดยแหล่งที่เชื่อถือได้ แต่เมื่อนานมาแล้ว ดังนั้นฉันจึงไม่สามารถให้ลิงก์ได้ อย่างไรก็ตาม ฉันเห็นด้วยกับเขา ข้อโต้แย้งของฉันมีระบุไว้ในบทความนี้ หลอดวิทยุเป็นสิ่งที่ต้องหายไป คุณเพียงแค่ต้องใช้วิธีแก้ปัญหาวงจรปกติ คำนึงถึงความแตกต่างและปัญหาทั้งหมด และไม่ไล่ตามตัวเลขที่สวยงาม ไม่ว่าคุณจะเห็นด้วยหรือไม่ก็ตาม ทางเลือกเป็นของคุณ ขอให้มีความหมาย

6.3. การติดตั้งและวิจัยเครื่องขยายเสียง aperiodic ความถี่ต่ำบนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ในเครื่องขยายเสียงบน bipolarทรานซิสเตอร์ ใช้รูปแบบการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์สามแบบ: มีฐานร่วมกัน มีตัวส่งร่วม และกับตัวสะสมทั่วไป ที่แพร่หลายที่สุดคือวงจรสวิตช์อีซีแอลทั่วไป

โปรดจำไว้ว่าวงจรอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำที่มีความละเอียดอ่อนจะต้องดำเนินการด้วยลวดหุ้มฉนวน

เพื่อศึกษาการทำงานของเครื่องขยายเสียงตามแผนภาพของภาพ 6.6 คุณสามารถประกอบเครื่องขยายเสียงโดยใช้ที่แสดงในรูป 6.8 แผงวงจร.

เมื่อทำการติดตั้งแอมพลิฟายเออร์ จำเป็นต้องสังเกตขั้วของการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า แผนภาพการเดินสายไฟแสดงขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเพียงตัวเดียว ขั้วของการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุอีกสองตัวถูกกำหนดโดย แผนภาพเครื่องขยายเสียง ตั้งแต่ที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไซนัสเนื่องจากไม่มีส่วนประกอบแรงดันคงที่ที่จะใช้ในการทดสอบแอมพลิฟายเออร์ที่ผลิตขึ้น ดังนั้น ขั้วของตัวเก็บประจุเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด n-p-n ควรจะเหมือนกันดังแสดงในรูปที่ 6.6 และสำหรับทรานซิสเตอร์ ประเภท pnp- ในรูปที่ 6.7

เนื่องจากตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีความต้านทานแบบอุปนัย ในแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำคุณภาพสูง ตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีความจุขนาดเล็กจึงวางขนานกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

การวัดความไวและเอาต์พุตที่กำหนด

พลังเครื่องขยายเสียงความถี่ต่ำ

ตั้งค่าที่ต้องการล่วงหน้าของการบิดเบือนฮาร์มอนิกที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง การควบคุมระดับเสียงของแอมพลิฟายเออร์ถูกตั้งค่าไว้ที่ตำแหน่งระดับเสียงสูงสุด และโทนควบคุมไปที่ตำแหน่งตรงกลาง เครื่องมือวัดทั้งหมดเชื่อมต่อกับเครือข่าย อุปกรณ์และจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับเครื่องขยายเสียง จากเครื่องกำเนิดเสียงผ่านตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน R 1, R 2 แรงดันไฟฟ้าไซน์ที่มีความถี่ 1,000 Hz จะถูกส่งไปยังอินพุตของเครื่องขยายเสียง ค่อยๆ เพิ่มแรงดันไซน์ที่อินพุตของเครื่องขยายเสียงและวัดความเพี้ยนของสัญญาณที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงพร้อมกัน ทันทีที่ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกถึงค่าที่กำหนดไว้ ให้วัดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ U N.OUT และกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ U N.VX หากไม่มีโวลต์มิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของเครื่องขยายเสียงจะถูกกำหนดหลังจากวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยโวลต์มิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ 1 ยู 1 ที่อินพุตของตัวแบ่งแรงดัน (บนตัวต้านทาน R 1 และ R 2 - รูปที่. 6.9 ).

(6.1)

ด้วยความไวต่ำของแอมพลิฟายเออร์ คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่เกิดขึ้นเมื่อสายวัดทดสอบเชื่อมต่อกับวงจรอินพุตของแอมพลิฟายเออร์จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลการวัด

แรงดันไฟฟ้าอินพุต U n.in กำหนดลักษณะความไวของแอมพลิฟายเออร์ที่ความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่กำหนดที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ กำลังขับที่กำหนดที่โหลด R n ถูกกำหนดโดยสูตร:

(6.2)

ความเพี้ยนของฮาร์มอนิก 5-8% สามารถกำหนดคร่าวๆ ได้ด้วยออสซิลโลสโคป ด้วยการบิดเบือนฮาร์มอนิกดังกล่าว การบิดเบือนของไซนัสจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนบนหน้าจอออสซิลโลสโคป การบิดเบือนของคลื่นไซน์จะตรวจจับได้ง่ายกว่าหากคุณใช้ออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่และเปรียบเทียบสัญญาณที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์กับสัญญาณที่อินพุต

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะวัดความไวและกำหนดกำลังขับที่กำหนดของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำที่มีการบิดเบือนฮาร์มอนิกของสัญญาณที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ 5-8% โดยไม่มีเครื่องวัดความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิก กำลังขับสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดที่ความเพี้ยนของฮาร์มอนิก 10%

การวัดอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียง

อิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำมักจะวัดที่ 1,000 Hz ถ้าอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียง R อินพุต มีค่าน้อยกว่าความต้านทานภายในของโวลต์มิเตอร์ที่ใช้อย่างมีนัยสำคัญ จากนั้นเพื่อกำหนดความต้านทานอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ ตัวต้านทานจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับอินพุต ซึ่งความต้านทานจะเท่ากับความต้านทานอินพุตของแอมพลิฟายเออร์โดยประมาณ ต่อโวลต์มิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์สองตัวตามภาพ 6.10 โดยที่ R in คืออิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียง การหาค่าอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงลดลงเพื่อแก้ปัญหาต่อไปนี้: ทราบแรงดันไฟฟ้า U 1 และ U 2 แสดงโดยโวลต์มิเตอร์ V 1 และ V 2 ความต้านทานของตัวต้านทาน R; จำเป็นต้องกำหนดอินพุต R เนื่องจากความต้านทานภายในของโวลต์มิเตอร์ V 2 นั้นสูงกว่าความต้านทานอินพุตของเครื่องขยายเสียงมาก ดังนั้น:

(6.3)

หากอิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์เทียบได้กับความต้านทานภายในของโวลต์มิเตอร์ จะไม่สามารถกำหนด R ด้วยวิธีนี้ได้

ในกรณีนี้ เพื่อกำหนดอิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ อุปกรณ์ต่างๆ จะถูกประกอบตามแผนภาพในรูป 6.9 แต่ไม่มีเครื่องวัดความเพี้ยนฮาร์มอนิกเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าไซน์ที่มีความถี่ 1,000 เฮิรตซ์จะจ่ายให้กับอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งไม่เกินแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ระบุ อินพุต U in1 และเอาต์พุต U out1 ของแรงดันแอมพลิฟายเออร์ถูกวัดและกำหนดแรงดันไฟฟ้าเกน K = U out1 / U in1 จากนั้นตัวต้านทาน R จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับอินพุตของเครื่องขยายเสียงและโดยไม่ต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดเสียง แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง U out2 จะถูกวัด แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงลดลง เนื่องจากเมื่อตัวต้านทาน R ต่อเป็นอนุกรมด้วยอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าจากเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดจะลดลงตามตัวต้านทาน R และส่วนหนึ่ง - ข้ามความต้านทานอินพุต R นิ้ว ตามกฎหมาย การเชื่อมต่อแบบอนุกรมคุณสามารถเขียน:

ยูใน1 = U R + U Rใน (6.4)

(6.5)

เราแสดง U Rin และ U in1 ผ่านแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง

(6.6) (6.7)

แทนที่ (6.6) และ (6.7) ใน (6.5) เราได้รับ:

(6.8)

จาก (6.8) เราได้รับนิพจน์สำหรับอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียง:

(6.9)

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการกำหนด R ใน ความต้านทานของตัวต้านทาน R be . มีความจำเป็น ในลำดับเดียวกันกับอิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ R ใน

การวัดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง

อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดจากกฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์

(6.10)

โดยที่ R n คือความต้านทานโหลด R n คือความต้านทานภายใน (เอาต์พุต) ของแหล่งกำเนิด พิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งกำเนิด U = I× R n จาก (6.10) เราได้รับ

ยู= อี - ผม× NSต่อ (6.11)

ปิด R n แล้วกระแส I จะน้อยมาก ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งกำเนิด U จะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้า อี... มาต่อกัน R n จากนั้นแรงดันตกภายในแหล่งกำเนิด (อี- U Rn) จะอ้างถึงแรงดันตกคร่อมโหลด U Rn เนื่องจากความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดหมายถึงความต้านทานโหลด

(6.12) (6.13)

สำหรับการกำหนดความต้านทานภายใน (เอาต์พุต) ที่แม่นยำยิ่งขึ้นของแอมพลิฟายเออร์ จำเป็นต้องใช้ความต้านทาน R n ของลำดับความสำคัญเดียวกันกับค่าภายใน

อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์มักจะวัดที่ความถี่ 1,000 Hz แรงดันไฟฟ้าไซน์ที่ 1,000 Hz ถูกป้อนจากเครื่องกำเนิดเสียงไปยังอินพุตของเครื่องขยายเสียงดังนั้นเมื่อโหลดถูกตัดการเชื่อมต่อ ความเพี้ยนของสัญญาณจะเป็นที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงไม่เกินที่กำหนดค่าเครื่องขยายเสียง

ในการกำหนดความต้านทานเอาต์พุต R ออก แรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะถูกวัดสองครั้ง เมื่อโหลดถูกตัดการเชื่อมต่อ แรงดันไฟขาออกจะเท่ากับ EMF และเมื่อเชื่อมต่อ - U Rн

อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดโดยสูตร

(6.14)

การวางแผนการตอบสนองแอมพลิจูด

ข้อมูลสำคัญคุณภาพของแอมพลิฟายเออร์สามารถหาได้จากลักษณะแอมพลิจูด ในการลบลักษณะแอมพลิจูด อุปกรณ์ต่างๆ จะถูกประกอบตามรูปแบบในรูปที่ 6.9 ยกเว้นเครื่องวัดฮาร์มอนิก แรงดันไฟฟ้าไซน์ที่มีความถี่ 1,000 เฮิรตซ์นั้นจ่ายจากเครื่องกำเนิดเสียงไปยังอินพุตของแอมพลิฟายเออร์เพื่อให้เห็นความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์และไซน์ ค่าผลลัพธ์ของแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะเพิ่มขึ้นประมาณ 1.5 เท่า และแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์วัดด้วยโวลต์มิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ ค่าที่ได้รับของแรงดันอินพุตและเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะให้จุดใดจุดหนึ่ง (มาก) ของลักษณะแอมพลิจูดของแอมพลิฟายเออร์ จากนั้นโดยการลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้า การพึ่งพาแรงดันไฟขาออกกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะถูกลบออก จากลักษณะแอมพลิจูดของแอมพลิฟายเออร์ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น K = U ออก / U ในนั้นสามารถกำหนดได้ง่าย ต้องเลือกแรงดันอินพุตและเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงเพื่อกำหนดอัตราขยายในส่วนเชิงเส้นของลักษณะแอมพลิจูด ในกรณีนี้ เกนของแอมพลิฟายเออร์จะไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต

การวัดพื้นเสียงรบกวนของเครื่องขยายเสียง

NS ในการกำหนดระดับเสียงรบกวนของแอมพลิฟายเออร์ ให้วัดแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์โดยเชื่อมต่อตัวต้านทานกับอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งความต้านทานจะเท่ากับอิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ ระดับเสียงของเครื่องขยายเสียงแสดงเป็นเดซิเบล - สูตร (5.6) เพื่อลดอิทธิพลของการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก วงจรอินพุตของแอมพลิฟายเออร์จะถูกคัดกรองอย่างระมัดระวัง

การกำหนดประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียง

ประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์จะถูกกำหนดเมื่อแรงดันไฟฟ้าไซน์ที่มีความถี่ 1,000 Hz ถูกนำไปใช้กับอินพุต ซึ่งสอดคล้องกับกำลังขับที่กำหนด กำหนดกำลังขับที่กำหนดตามสูตร (6.2)

พลังงานที่ใช้โดยเครื่องขยายเสียงจากแหล่งกำเนิด (แหล่งที่มา) ถูกกำหนดโดยสูตร P 0 = I× ยู โดยที่ I คือกระแสที่ใช้จากแหล่งกำเนิด U คือแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องขยายเสียงที่มีไว้สำหรับเชื่อมต่อแหล่งพลังงาน (เลือกวงจรสำหรับเชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์และโวลต์มิเตอร์โดยคำนึงถึงข้อผิดพลาดขั้นต่ำในการพิจารณาพลังงานที่ใช้โดยเครื่องขยายเสียง ขึ้นอยู่กับแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์ที่มี)

การกำหนดช่วงของความถี่ขยาย

ในการกำหนดช่วงของความถี่ที่ขยายและปัจจัยการบิดเบือนความถี่ จะมีการสร้างคุณลักษณะความถี่ (แอมพลิจูด-ความถี่)

จากคำจำกัดความของลักษณะแอมพลิจูด - ความถี่ของแอมพลิฟายเออร์ ตามมาด้วยว่าสำหรับการก่อสร้าง แรงดันไฟฟ้าใดๆ ที่สอดคล้องกับส่วนเชิงเส้นของลักษณะแอมพลิจูดสามารถนำไปใช้กับอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ได้ อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ต่ำเกินไปอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนเนื่องจากสัญญาณรบกวน AC และฮัม ที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูง ความไม่เชิงเส้นขององค์ประกอบแอมพลิฟายเออร์อาจปรากฏขึ้น ดังนั้น การตอบสนองความถี่มักจะถูกบันทึกที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่สอดคล้องกับกำลังส่งออกเท่ากับ 0.1 ของค่าเล็กน้อย

อุปกรณ์สำหรับใช้คุณสมบัติแอมพลิจูด - ความถี่ประกอบตามรูปแบบในรูปที่ 6.9 และสามารถละเว้นเครื่องวัดฮาร์มอนิกและออสซิลโลสโคปได้

พิสัยของความถี่ที่ขยายจะถูกกำหนดจากการตอบสนองของแอมพลิจูด-ความถี่ โดยคำนึงถึงการบิดเบือนความถี่ที่อนุญาต การตอบสนองความถี่ของแอมพลิฟายเออร์ขึ้นอยู่กับความถี่ที่เพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า รูปที่. 5.5 คุณสามารถดูวิธีการกำหนดช่วงความถี่ที่ขยายโดยแอมพลิฟายเออร์ (แบนด์วิดท์) ด้วยการลดเกนที่ความถี่คัทออฟเป็น 0.7 ของค่าสูงสุดซึ่งสอดคล้องกับปัจจัยการบิดเบือนความถี่ 3 เดซิเบล

อิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตมีความสำคัญมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

โอเค เริ่มจากไกลกัน ... อย่างที่คุณรู้ทุกอย่าง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยบล็อก พวกเขายังมักจะเรียกว่าน้ำตก โมดูล โหนด ฯลฯ ในบทความของเรา เราจะใช้แนวคิดของ "บล็อก" ตัวอย่างเช่น แหล่งจ่ายไฟที่ประกอบตามแบบแผนนี้:

ประกอบด้วยสองช่วงตึก ฉันได้ทำเครื่องหมายไว้ในกล่องสีแดงและสีเขียว

ในบล็อกสีแดงเราได้รับแรงดันคงที่และในบล็อกสีเขียวเราทำให้เสถียร นั่นคือบล็อกไดอะแกรมจะเป็นดังนี้:

บล็อกไดอะแกรมเป็นการหารแบบมีเงื่อนไข ในตัวอย่างนี้ เราสามารถใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นหน่วยแยกต่างหากที่ลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง เนื่องจากสะดวกกว่าสำหรับเรา เราจึงแบ่งเครื่องประดับอิเล็กทรอนิกส์ออกเป็นบล็อกๆ วิธีที่ง่ายต่อความซับซ้อนทำงานได้อย่างสมบูรณ์ในโลกของเรา ที่ระดับต่ำสุดมีองค์ประกอบวิทยุที่ระดับสูงสุด - อุปกรณ์สำเร็จรูปเช่นทีวี

โอเค มีบางอย่างฟุ้งซ่าน ตามที่คุณเข้าใจ อุปกรณ์ใดๆ ก็ตามประกอบด้วยบล็อกที่ทำหน้าที่เฉพาะ

- เอ๊ะ! แล้วจะเกิดอะไรขึ้น? ฉันสามารถใช้บล็อกสำเร็จรูปและประดิษฐ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในใจของฉันได้หรือไม่?

ใช่! นี่คือสิ่งที่อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มุ่งเป้าไปที่ตอนนี้ ;-) ไมโครคอนโทรลเลอร์และคอนสตรัคเตอร์ เช่น Arduino เพิ่มความยืดหยุ่นให้กับความพยายามสร้างสรรค์ของนักประดิษฐ์รุ่นใหม่

กล่าวได้ว่าทุกอย่างทำงานได้ดี แต่ก็มีข้อผิดพลาดอยู่เสมอที่ควรศึกษาเพื่อเริ่มออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หินเหล่านี้บางส่วนเรียกว่า อิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุต .

ฉันคิดว่าทุกคนจำได้ว่าการต่อต้านคืออะไรและมันคืออะไร ตัวต้านทานแม้ว่าจะมีความต้านทานคือ ความต้านทานที่ใช้งาน... ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุจะมีสิ่งที่เรียกว่า .อยู่แล้ว ปฏิกิริยา... แต่มันคืออะไร ? นี่เป็นสิ่งใหม่อยู่แล้ว หากคุณฟังวลีเหล่านี้ ความต้านทานอินพุตคือความต้านทานของอินพุตบางส่วน และความต้านทานเอาต์พุตคือความต้านทานของเอาต์พุตบางส่วน ใช่เกือบทุกอย่างเป็น และเราจะพบสิ่งเหล่านี้ได้ที่ไหน ความต้านทานอินพุตและเอาต์พุต ? แต่พวกเขา "ซ่อน" อยู่ในกลุ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อิมพีแดนซ์อินพุต

ดังนั้นเราจึงมีชนิดของบล็อก ตามธรรมเนียมทั่วโลก ด้านซ้ายเป็นทางเข้าบล็อก ด้านขวาคือทางออก

ตามที่คาดไว้ หน่วยนี้ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางประเภทและทำหน้าที่บางอย่าง ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าบางส่วนจะถูกส่งไปยังอินพุต คุณอินจากหน่วยอื่นหรือจากแหล่งพลังงานและแรงดันไฟฟ้าจะปรากฏที่เอาต์พุต คุณออกไป(หรือจะไม่ปรากฏหากบล็อกมีขอบเขตจำกัด)

แต่เนื่องจากเราใช้แรงดันไฟฟ้ากับอินพุต (แรงดันอินพุต คุณอิน) ดังนั้นหน่วยนี้จะกินกระแสบางส่วน ฉันเข้า

ตอนนี้ส่วนที่สนุก ... มันขึ้นอยู่กับอะไร ฉันอยู่ใน? โดยทั่วไปแล้วกระแสในวงจรขึ้นอยู่กับอะไร? จำกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร:

ซึ่งหมายความว่าความแรงในปัจจุบันของเราขึ้นอยู่กับแรงดันและความต้านทาน สมมุติว่าแรงดันของเราไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นกระแสในวงจรจะขึ้นอยู่กับ ... ความต้านทาน แต่เราจะหามันได้จากที่ไหน? และซ่อนตัวอยู่ในน้ำตกนั้นเองและเรียกว่า อิมพีแดนซ์อินพุต .

นั่นคือเมื่อถอดประกอบบล็อกดังกล่าวแล้ว เราจะสามารถหาตัวต้านทานนี้ในนั้นได้หรือไม่ ไม่แน่นอน) เป็นความต้านทานชนิดหนึ่งของธาตุวิทยุที่เชื่อมต่อตามแบบแผนของบล็อกนี้ สมมุติว่าความต้านทานสะสม

วิธีการวัดอิมพีแดนซ์อินพุต

อย่างที่เราทราบกันดีว่าแต่ละยูนิตได้รับสัญญาณบางอย่างจากยูนิตก่อนหน้า หรือแม้แต่ใช้พลังงานจากไฟหลักหรือแบตเตอรี่ จะเหลืออะไรให้เราทำ?

1) วัดแรงดันอินพุต U ที่จ่ายให้กับเครื่องนี้

2) วัดกระแส I อินพุตซึ่งถูกใช้โดยหน่วยของเรา

3) ตามกฎของโอห์ม จงหาค่าความต้านทานอินพุต R อินพุต

หากอิมพีแดนซ์อินพุตของคุณสูงมาก ในการวัดค่าได้อย่างแม่นยำที่สุด ให้ใช้วงจรนี้

คุณและฉันรู้ว่าถ้าเรามีอิมพีแดนซ์อินพุตขนาดใหญ่ กระแสอินพุตในวงจรจะเล็กมาก (จากกฎของโอห์ม)

แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน NSแสดงว่าเป็น U R

จากทั้งหมดนี้เราได้รับ ...

เมื่อเราทำการวัดเหล่านี้ โปรดจำไว้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ควรเปลี่ยนแปลง!

ลองคำนวณว่าเราต้องเลือกตัวต้านทานชนิดใดเพื่อวัดความต้านทานอินพุตนี้ให้แม่นยำที่สุด สมมุติว่าเรามีอิมพีแดนซ์อินพุต R ใน = 1 เมกะโอห์มและตัวต้านทานถูกถ่าย R = 1 กิโลโอห์ม... ให้เครื่องปั่นไฟออก ความดันคงที่ U = 10 โวลต์... เป็นผลให้เราได้วงจรที่มีความต้านทานสองตัว กฎตัวแบ่งแรงดันระบุ: ผลรวมของแรงดันตกคร่อมความต้านทานทั้งหมดในวงจรเท่ากับ EMF ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ผลลัพธ์คือลูกโซ่:

เราคำนวณกระแสในวงจรเป็นแอมแปร์

ปรากฎว่าแรงดันตกคร่อมความต้านทาน NSในโวลต์จะเป็น:

ประมาณ 0.01 โวลต์ ไม่น่าเป็นไปได้ที่คุณจะวัดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กในภาษาจีนของคุณได้อย่างแม่นยำ

บทสรุปจากเรื่องนี้คืออะไร? สำหรับการวัดค่าความต้านทานอินพุตสูงที่แม่นยำยิ่งขึ้น จำเป็นต้องใช้ค่าความต้านทานเพิ่มเติมของค่าที่ระบุขนาดใหญ่มากในกรณีนี้ กฎการแบ่งใช้: แรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ลดลงที่ความต้านทานที่สูงขึ้น และในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าจะลดลงที่ความต้านทานต่ำกว่า

การวัดอิมพีแดนซ์อินพุตในทางปฏิบัติ

ทุกอย่างที่จอดรถผ่านไปแล้ว ;-) ทีนี้ลองในทางปฏิบัติเพื่อวัดอิมพีแดนซ์อินพุตของอุปกรณ์ สายตาของฉันจ้องไปที่เครื่องวัดทรานซิสเตอร์ทันที ดังนั้นเราจึงตั้งค่าแรงดันใช้งานของมิเตอร์ทรานซิสเตอร์นี้บนหน่วยจ่ายไฟนั่นคือ 9 โวลต์และในสถานะเปิดเราจะวัดปริมาณการใช้กระแสไฟ วิธีวัดกระแสในวงจรเราอ่านในบทความนี้ ตามแผนภาพ ทั้งหมดนี้จะมีลักษณะดังนี้:

แต่ในความเป็นจริงเช่นนี้:

เราก็ได้ 22.5 มิลลิแอมป์

เมื่อทราบมูลค่าของกระแสไฟที่ใช้แล้ว คุณสามารถหาความต้านทานอินพุตได้โดยใช้สูตรนี้:

เราได้รับ:

อิมพีแดนซ์เอาต์พุต

ตัวอย่างที่สำคัญของอิมพีแดนซ์เอาท์พุตคือกฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ซึ่งเรียกว่า "อิมพีแดนซ์ภายใน" ใครขี้เกียจอ่านกฎหมายนี้ เราจะพิจารณาคร่าวๆ ที่นี่

เรามีอะไร? เรามีแบตเตอรี่รถยนต์ซึ่งเราใช้หลอดไฟฮาโลเจน ก่อนติดหลอดไฟ เราวัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่:

และทันทีที่ต่อหลอดไฟ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก็จะลดลง

ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้านั่นคือ 0.3 โวลต์ (12.09-11.79) เราตกลงบนความต้านทานภายในที่เรียกว่า NS;-) มันคือ ความต้านทานเอาต์พุต... เรียกอีกอย่างว่า อิมพีแดนซ์แหล่งที่มา หรือ ความต้านทานเทียบเท่า .

แบตเตอรี่ทั้งหมดมีความต้านทานภายในนี้ NSและมัน “เกาะติด” เป็นอนุกรมกับแหล่ง EMF ( อี).

แต่เฉพาะแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้และแบตเตอรี่ชนิดต่างๆ เท่านั้นที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตหรือไม่ ไม่เพียงแค่. อุปกรณ์จ่ายไฟทั้งหมดมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุต อาจเป็นแหล่งจ่ายไฟ เครื่องกำเนิดความถี่ หรือแอมพลิฟายเออร์บางชนิดก็ได้

ในทฤษฎีบทของ Thevenin (กล่าวโดยย่อ ผู้ชายฉลาดเป็นแบบนั้น) ว่ากันว่าวงจรใดๆ ที่มีขั้วสองขั้วและมีแหล่ง EMF และตัวต้านทานที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งสามารถนำไปยังแหล่ง EMF ที่มีค่าแรงดันไฟได้ ( E เทียบเท่า) และมีความต้านทานภายในบางส่วน ( R เทียบเท่า).

Eq- แหล่งเทียบเท่าของ EMF

R เท่ากับ- แนวต้านเทียบเท่า

กล่าวคือ ปรากฎว่าหากแหล่งจ่ายแรงดันใดๆ จ่ายให้กับโหลด หมายความว่ามี EMF ในแหล่งจ่ายแรงดันไฟและมีความต้านทานเท่ากัน มันก็เหมือนกัน

ในโหมดว่าง (นั่นคือเมื่อไม่มีโหลดเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลเอาต์พุต) โดยใช้มัลติมิเตอร์ เราสามารถวัด EMF ( อี ). ด้วยการวัด EMF เหมือนจะชัดเจน แต่วิธีวัดมีดังนี้ R ออก?

โดยหลักการแล้วสามารถจัดไฟฟ้าลัดวงจรได้ นั่นคือปิดขั้วเอาท์พุทด้วยลวดทองแดงหนาซึ่งเราจะมีกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ฉัน kz.

เป็นผลให้เราได้รับวงจรปิดที่มีตัวต้านทานตัวเดียว จากกฎของโอห์ม เราพบว่า

แต่มีการจับเล็กน้อย ตามทฤษฎีแล้วสูตรนั้นถูกต้อง แต่ในทางปฏิบัติ ฉันไม่แนะนำให้ใช้วิธีนี้ ในกรณีนี้ ค่าความแรงในปัจจุบันถึงค่าที่บ้าคลั่ง และโดยทั่วไป วงจรทั้งหมดทำงานไม่เพียงพอ

การวัดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตในทางปฏิบัติ

มีอีกมาก ทางที่ปลอดภัย... ฉันจะไม่พูดซ้ำ ฉันจะคัดลอกกฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์จากบทความซึ่งเราพบความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ในบทความนั้น เราได้ติดหลอดฮาโลเจนกับ Akum ซึ่งเป็นภาระ NS... ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร บนหลอดไฟและความต้านทานภายใน แรงดันไฟฟ้าลดลง ซึ่งผลรวมเท่ากับ EMF

ดังนั้น ขั้นแรก เราวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่โดยไม่ใช้หลอดไฟ

เนื่องจากในกรณีนี้ เรามีวงจรเปิด (ไม่มีโหลดภายนอก) ดังนั้นกระแสในวงจร ผมเท่ากับศูนย์ ซึ่งหมายความว่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานภายใน คุณ rจะเป็นศูนย์ด้วย เป็นผลให้เรามีแหล่งกำเนิด EMF เท่านั้นซึ่งเราวัดแรงดันไฟฟ้า ในกรณีของเรา E = 12.09 โวลต์

ทันทีที่เราเชื่อมต่อโหลด แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานภายในและข้ามโหลดจะลดลงทันที กรณีนี้บนหลอดไฟ:

ตอนนี้ที่โหลด (บนฮาโลเจน) แรงดันไฟฟ้าลดลง U R = 11.79โวลต์ ดังนั้น แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานภายในคือ U r = E-U R = 12.09-11.79 = 0.3โวลตา. กระแสในวงจรคือ ฉัน = 4.35กระแสไฟ. อย่างที่บอก EMF ของเรามีค่าเท่ากับ E = 12.09โวลต์ ดังนั้น จากกฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์ เราคำนวณว่าความต้านทานภายในของเราจะเท่ากับเท่าใด NS:

บทสรุป

ความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตของสเตจ (บล็อก) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีบทบาทสำคัญมาก เราจะมั่นใจในสิ่งนี้เมื่อเราเริ่มพิจารณาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ โวลต์มิเตอร์และออสซิลโลสโคปคุณภาพสูงทั้งหมดยังพยายามสร้างด้วยอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงมาก เพื่อให้มีผลน้อยลงต่อสัญญาณที่วัดได้และไม่ดับแอมพลิจูดของมัน

ด้วยอิมพีแดนซ์เอาต์พุต ทุกอย่างจึงน่าสนใจยิ่งขึ้น เมื่อเราเชื่อมต่อโหลดอิมพีแดนซ์ต่ำ ยิ่งมีความต้านทานภายในมากเท่าใด แรงดันไฟก็จะตกคร่อมความต้านทานภายในมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่โหลดน้อยลงเนื่องจากความแตกต่างจะอยู่ที่ตัวต้านทานภายใน ดังนั้นอุปกรณ์จ่ายไฟคุณภาพสูง เช่น หน่วยจ่ายไฟหรือเครื่องกำเนิดความถี่ กำลังพยายามทำโดยใช้อิมพีแดนซ์เอาต์พุตให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้แรงดันเอาต์พุต "ไม่ลดลง" เมื่อโหลดอิมพีแดนซ์ต่ำเชื่อมต่อ แม้ว่ามันจะลดลงมาก แต่เราสามารถแก้ไขได้ด้วยตนเองโดยการปรับแรงดันเอาต์พุต ซึ่งอยู่ในแหล่งจ่ายไฟปกติทุกเครื่อง บางแหล่งทำสิ่งนี้โดยอัตโนมัติ