Labbförstärkare från AoE analyserad

[4kTRB]

Jag blev nyfiken på den här relativt enkla förstärkaren som
finns presenterad i AoE 4/5 1982
Jag simulerade med modernare trissor. Q1 och Q2 är BC238C
och Q4 en BC308C i originalet.

Jag tycker kopplingen är lite annorlunda då R7 är kopplad rakt
över lasten som inte bör vara lägre än 8 ohm enligt tidningen.

Tomgångströmmen genom sluttrissorna hamnar på 0.25A och
punkten A trimmas in till 7.5V med hjälp av R3.

Förstärkningen fås i princip av R11/R2 och är 10ggr i kopplingen.
Det borde även bli en del motkoppling genom R7.
Jag misstänker att det blir ganska låg distortion.

Frekvenskurvan ser väldigt trevlig ut.

[4kTRB]

En konsekvens av att R7 ligger rakt på lasten är att DC-nivån
på utspänningen varierar. Tex vid 1k så ligger DC runt 7V och
vid 50 ohm på ca 1.2V.

[ghu]

Det borde även bli en del motkoppling genom R7.
Jag misstänker att det blir ganska låg distortion.

Kopplingen var ganska vanlig bland dåliga förstärkare på 1970-talet.
Kopplingen med R7 till lasten är inte för motkopplings skull utan är en sk "bootstrap" koppling vars syfte är att R7 ska kunna lämna tillräcklig basström till Q5 vid stora amplituder under negativa halvperioden. Om du studerar potentialen i punkten märkt UT i schemat så blir den negativ under negativa halvperioden och gör att R7 kan leverera stor basström till Q5.

Förmodligen är distorsionen i kopplingen inte alls särskilt låg eftersom råförstärkningen vid medelhöga frekvenser verkar vara ca 200 gånger. Om då den slutna förstärkningen är 10 gånger såsom i kopplingen så reducerar återkopplingen distorsionen med ca 20 gånger vilket inte är särskilt mycket. Kontrollera själv distorsionen i LT-spice genom att göra en transientanalys med en sinussignal in som ger stor amplitud ut. Gör därefter en FFT analys i LT-spice så kan du se hur stor distorsionen blir.

[4kTRB]

Ja det kanske inte blir så bra.
Jag testade med en 1kHz.
-30dB på 2:a övertonen i 50 ohm.

[4kTRB]

Fast jag ser ingen distortionsskillnad med R7 direkt till jord med
en 300mV signal in vilket ger en >3.5V signal ut. (-20dB på först övertonen)
Enda skillnaden blir att utsignalen hamnar snyggt runt noll.

[4kTRB]

Minns att AoE ofta körde med en lite ruta om "Tryckfelsnisse".
Kanske var en sådan inblandad även här?

[ghu]

Om du har 3,5V över 50 ohms last så ger det en kollektorström genom Q5 på 70 mA.
Om Q5:s strömförstärkning är 100 gånger så blir basströmmen 0,7 mA.
Dessa 0,7 mA kommer genom R7 och ger ett spänningsfall över R7 på 0,7 mA*330 ohm=0,23V.
Slutsats vid så höga belastningsresistanser som 50 ohm spelar bootstrappingen ingen roll.
Prova med 8ohm så märker du skillnad på maximal utspänning från förstärkaren om R7 är kopplad till jord eller enligt schemat.

[4kTRB]

Ungefär vid 255mV in så börjar det klippa vid 8 ohm men den
nivån är samma med R7 jordad eller R7 över lasten.

Och ingen skillnad i FFT-analysen?

Det kanske är några knarkare som ritat?

Jag tror den artikeln inte är skriven av internationella Elektor utan
det är något svenska redaktionen hittat på. Det syns på vissa
scheman då de inte använder standardsymboler.

[ghu]

Om det inte blir någon skillnad på max utspänning före klippning då du jordar R7 då belastningen är 8 ohm så beror det förmodligen på att transistorns förstärkning är större än de 100 som jag antog.
Om du vill provocera fram vad bootstrappingen gör för nytta så kan du öka resistansen hos R7 till t ex 1 kohm så borde du se skillnad.
OBS! Bootstrappingen ger ingen skillnad i distorsionen för kopplingen utan ska bara öka det negativa utspänningssvinget.

[4kTRB]

Enligt artikeln så ska ju förstärkningen vara ca 10ggr och vad
sluttrissorna har för hfe spelar inte så stor roll då R11 och R2
sätter Av. Q4 och R6 ger ett GE steg med hög förstärkning
som kompenserar låg hfe hos utgångstrissorna.

[ghu]

Det gäller att inse att Q5 får sin basström genom R7 och ingen annanstans ifrån.
Basströmmen till Q5 har en fysikalisk riktning ut från Q5, alltså måste denna ström komma från R7 eftersom D2 och D1 inte kan leda ström i backriktningen!

Har du provat att öka R7:s resistans för att se vad som händer?

[4kTRB]

Tas R7 bort får man en klass C-förstärkare.

[4kTRB]

Det jag menar med motkoppling genom R7
är att när spänningen stiger över lasten
så hissar det upp potentialen hos basen
på Q5 och den stryps hårdare än om
R7 vore direkt till jord.

Det borde samtidigt stötta basen på Q3
när Q3 driver på.