Svenska ElektronikForumet

Om du inte har nån insignal, dvs 0V in, då är ju utgången också 0V, då är Feedbacken 0V spänning ingsdelat ner, men det är också 0V alltså har du 0V in på högra trissan också => Perfekt balans. 5mA ner genom bägge.

Du gör på samma sätt som med en opamp, du väljer feedback motstånden till t.ex 9K och 1K vilket ger 1+9k/1K = 10 GGr förstärkning. Kolla i min bild av opampen tidigare. 9K motståndet är det övre och 1k Är det nedre. Är du med på varför det blir så (inte förklarat d, men du sa att du petat på nån opamp tidigare)?

I den ritningen med störmspegeln är det R9 som skall vara 10k och r4 som skall vara 1K för att ge förstärkning 10.

Betyder det att när det går 10mA genom vänstra transistorn ger det maximal förstärkning av steget, och vid 5mA ingen förstärkning alls

Nej, pga den höga förstärkningen så kommer kanske 5.1mA räcka för att ge maximal utspänning medan 5mA ger utsignalen 0V. Åtminståne vid låga frekvenser, vid högre frekvenser minskar förstärkningen pga att VASen blir mer tungdriven av stabilitetsorsaker, men det kommer vi till.

Eller är det så att om den försöker förstärka MER än 10V kommer feedbacken blir så stor att högra transistorn kommer "Ta över" strömmen och förstärkningen minskar ner till 10V igen?

Precis så ligger det till.


Den där ritningen tycker jag ser ok ut förresten, några småsaker som kan förbättras lite men i det stora hela tycker jag den ser mycket sundare ut än mycket annat lustigt man ser här på nätet :)

Jag är intresserad av förstärkare och brukar koppla upp lite lustiga kopplingar i pspice, och de uppför sig ofta lika lustigt som de ser ut =)

Hittils har jag inte hittat nåt nydanande som slår den gamla klassiska förstärkaren som avhandlas här. Utgångssteget med mosfetar tål att förbättras rent allmänt. Suttit å pillat surfat simulerat å testat men inte hittat nåt jag är riktigt nöjd med.... men vi kommer till det senare oxo :)

Hmm men då måste det ju va en vansinnig förstärkning med bara en transistor också
Men säg att man lägger 0V in, då kommer ju feedbacken också vara 0V. Men om man kollar på senaste ritningen jag la upp så ligger ju R2 och R4 mot jord och öppnar ju båda trissorna men om motstånden inte är av samma resistans borde dom väl öppna olika mycket? Eller hur räknar man ut spänningen där och runt om differentialförstärkaren?

Jupp är helt med på "op:n" och återkopplingen där.
Förstärkare är väldigt intressant och kul. speciellt med mosfetar Byggde ju en 'enchips' förstärkare för ett tag sen men nästa projekt blir nog med diskreta komponenter.
Tack för att du orkar ta dig tid och skriva ner allt detta

Tänk på att 0V in inte är avbrott utan jordning. Basen kommer att tvingas till 0V av jordpunkten och basström flyter från jordpunkten ner genom trissan.
Eftersom feedbacken också kommer att tvinga andra trissan till 0V kommer ingångssteget att vara balanserat och ge 0A ut.

Om man försummar basströmmen så öppnar dom lika mycket, men det är när man räknar ungefär, faktum är att man alltid försöker få samma motstånd på baserna för att minska DC offset på förstärkaren pga att basströmmarna faktiskt gör lite skillnad.

På din fråga hur man räknar så gör man i 99% av fallen så att man försummar basströmmarna, speciellt om man donar så man får samma resistans, då spelar det ju ingen roll.

Menar du hur man bestämmer det faktiska gainet på diffsteget, dvs säg att jag har 1mV på ena benet och 0mV på andra, hur stor utström får jag då. Hur man räknar på det kommer oxo i sinom tid. Har tenta P nu med massa elakheter att plugga. Ska plugga in 2 kurser på 10 dar eftersom jag varit så slö =)

Hmm men då måste det ju va en vansinnig förstärkning med bara en transistor också

Det beror helt på kringkomponenterna... VAS kopplingen som kommer snart är ett exempel där man försöker få maximal spännings förstärkning.

Tack för att du orkar ta dig tid och skriva ner allt detta icon_smile.gif

Np :) Alltid kul att förklara om nån är intresserad.

Nu ska jag gå och sova så man kanske is ta sig iväg å plugga i morrn, eller idag kanske d är... :p

Ok hehe.. lycka till med alla tentor
Jag kan knappt bärga mig

Jo jag är med på att båda basarna ligger mot 0V och öppnar den vägen men enligt min simulator ger olika motstånd olika strömmar

Jaha, där ser man, trodde inte att det skulle göra så stor skillnad. Felet minskar när man kopplar in återkopplingen. I det där fallet blir det större spänningsfall över R4, då får du positiv spänning V1-V2 vilket resulterar i att utsignalen går hög, vilket drar upp basen på Q4 som var lite för låg.

Nu börjar det bli dags för nästa steg, Voltage Amplification Stage - VASen.

Diffsteget förstärker ju skillnaden precis som vi vill, och använder vi strömspegeln ger diffsteget en ström som utsignal.

Denna ström vill vi nu omvandla till en spänning samtidigt som vi vill förstärka lite. Den enklaste lösning man kankse tänker på är ju då denna.



Vout = 30V - Rc*Ic = 30 - Rc*B*Iin

Struntar man i dc komponenter så blir det

Vout=Rc*B*Iin

Förstärkning = Vout/Iin = Rc*B

Man ser att för att få stor förstärkning vill man ha högt Rc, men det gör ju å andra sidan att man måste ha en väldigt liten Biasström (Den DC ström som går när förstärkaren ligger i vila). Transistorn fungerar bättre när man matar lite mer ström igenom den, några mA iaf. Dessutom kommer vi att hänga på lite prylar efter som behöver lite drivström som vi kommer att se sen.

Detta är ett litet bekymmer, tradoffen mellan Biasström och stort Rc.

Nu är det så trevligt att man faktiskt kan äta kakan och ha den kvar.
En strömkälla ger ju den ström vi önskar, samtidigt som den har hög paralellresistens.



Vänstra bilden är kretsen, och högra är ett ekvivalentschema. Strömkällan är en PNP variant vilket det måste bli då den skall hänga i taket.

Som du ser blir det strömkällans utresistans som blir det nya Rc, vilket är mkt stort.

Enligt superpositionsprincipen (Inte tagit upp den ännu...) ger en DC källa bara DC bidrag till utsignalen, alltså påverkar inte själva ideala strömkällan gainet alls.

Gainet är alltså fortfarande B*Rc, fast med ett högre rc än tidigare.


Allt väl så långt... nästan.
Tänk dig en mikrofon som du trycker mot din högtalare. Det är ett exempel på positiv feedback. Vad har det med oss att göra, vi använder negativ feedback juh...

Mjo, men vid högre frekvenser då transistorerna börjar ge upp under trycket av strökapacitanser överallt så sjunker förstärkningen. Vad värre är, då fölrstärkningen sjunker fasförskjuts även signalen.

Tänk dig ett vanligt lågpass RC filter. vid låga frekvenser går signalen rakt igenom, men vid höga frekvenser då kondensatorn börjar komma med i leken dämpas signalen, men samtidigt fasörskjuts den också. Det är en allmän tumregel att varje kapacitans ger upphov till 90 graders förskjutning när den väl träder i kraft.

Okej då, vad är det för farligt med det?. Jo sin(wt + 180) = -sin(wt)
Alltså är en 180 graders fasförskjuten sinus lika med -sinus. Matar man in det på negativa benet tar minustecknen ut varandra och du får POSITIV återkoppling. Dvs din förstärkare självsvänger (förutsatt runt-i-loopen förstärkningen är större än ett) och är i själva verket en oscilator.

Kan tillägga att min första stärkare var en 10Mhz oscillator innan den brann nån minut senare =)

Hur kan man då undvika detta problem? Jo man sätter dit en dominant kondensator, som bryter mycket före alla andra strökapacitanser (Detta ger oss en förskjutning runt i loopen på 90 grader vilket är OK).
Man dimensionerar Cdom så att den tar ner runt-i-loopen förstärkningen under 1 före nån annan strökapacitans lyckas träda in och lägga in ytterligare förskjutning.



Det finns många tänkbara placeringar, men den här placeringen har många fördelar. Först och främst, övertyga dig om att den dämpar. De blå pilarna symboliserar ökande ström, och de röda en spänning som stiger eller sjunker.

I bilden så krämar diffsteget ut en ström. denna ström gör att trissan drar mer ström så Vout sjunker. När vout sjunker ökar spänningen över kondensatorn (den är negativ till att börja med såsom jag ritat ut +- tecknen), för att spänningen skall öka måste kondensatorn suga in ström. Ström som egentligen skulle gå till transistorn. Alltså dämpas förstärkningen av kondensatorn. Ju höre frekvens ju högre dämpning.

Om man räknar på det kommer man att få en ny förstärkning på

Gain = 1/(Cdom * 2*pi*f) istället för
Gain= Rc*B som tidigare.

Detta är inte helt samt, vid DC gäller ju fortfarande gamla formeln, men ganska tidigt, (10-100Hz ofta) kommer den övre formeln att börja gälla istället. Det beror även på Rc, ju större Rc ju tidigare tar Cdom över.
Illustrerar det nedan.



Rent allmänt kan man säga att de komponenter som finns med i förstärkningsformeln påverkar mest. Tidigare fanns B med. En opålitlig och olinjär faktor. Nu finns bara en kondensator. En mycket linjär och ideal komponent. Simulerar man märker man mycket riktigt att Cdom linjäriserar kretsen!!! Det ären bonus du får och en välbehövlig sån eftersom dämpningen sänker den globala negativa feedbacken som är den huvudsalkiga linjäriseraren.

Faktum är att man har en liten lokal feedback loop iochmed Cdom. Om utsignalen sjunker för fort, ser cdom till att subtrahera bort ström från insignalen. så utsignalen inte sjunker så fort. Det är feedback.

Den här feedbacken kan ökas för ytterligare linjärisering om man darlingtonkopplar VAS transistorn såhär.



Detta påverkar inte gainet alls, det är fortfarande Cdom som bestämmer, inte nåt Beta. Men det blev en märkbar linjärisering. Åtminståne vid simulering.

Har inte sett denna koppling nånstans på internet men den nämndes i Power Amplifier Design Handbook. Gör man ett klass B utgångssteg så spelar det kanske inte lika stor roll men jag sett klass A ritningar med klart undermåliga diffsteg och vasar. Eftersom jag är tondöv hör jag ändå ingen skillnad men skall man offra elräkningen på ett klass A steg skall man åtminståne trimma till det ordentligt rycker jag :)

Mycket bra skrivet - skulle ni inte kunna sammanfatta detta på ett bra sätt och lägga upp i Guide-sektionen? Det vore synd om en så pass bra beskrivning av förstärkare och dess konstruktion bara försvann bland alla andra trådar.

Jag ska definitivt sammanfatta det här men det blir säkert mycket bättre om pagge gör det! Men jag har lite annat jag måste göra först men den här tråden kommer sparas på min hårdisk iaf. Jag måste sätta mig in lite mer i vasen innan jag kan ge några kommentarer

Kul att det uppskattas
Visst kan en sammanfattning tänkas när allt är färdiggenomgånget, men det kan vara bra om jag får se vad andra verkar klurigt, kan man ta upp det lite noggrannare så kom gärna med kommentarer och frågor om jag är otydligt eller har direkt fel

hmm det var klurigt detta... Jag är med på principen men det skulle nog inte va fel med lite räkne exempel. Sen en annan fråga om differentialförstärkaren. Om man har olika motstånd (som vi prata om förut) som kommer det ju gå mer ström i den vänstra men detta kompenseras ju sen när feedbacken går in, men då kommer det ju ligga en dc spänning på UTGÅNGEN

Jepp, det kommer att bli en dc offset på utgången. Jag var lite otydlig tidigare.
Vad jag menade var att det inte kommer att bli nån större strömskillnad i diffsteget MED feedback eftersom det inte behövs nån större skillnad för att orsaka en stor offset på utgången (vilket ser till att balansera diffsteget igen). Naturligtvis får man märkbar dc offset på utgången och det är inte bra. Med dåligt dimensionerade motstånd kan offseten bli flera volt...


Vilken/vilka bitar är det du inte är med på?

Hm typ ungefär vilka "tomgångsspänning" och strömmar som ska ligga på vissa ställen, tex Vasen kommer ju ha en spänning på kollektorn utan att signal flyter? Hur stor spänning? Hur stor ström bör flyta genom vasen när den är passiv/aktiv. Kommer inte den förstärkta spänningen från vasen ligga överlagrad på en DC spänning? Vilka formler och annat bör man ta med i beräkningarna när man dimensionerar motstånd och Cdom?
Jag kan naturligtvis inte kräva att du ska reda ut allt det här . Jag skulle vilja skaffa nån bok som tar upp detta på ett bra sätt men har inte hittat nån bra än.. :/
Vi ska snart ha bestämt våra projektarbeten som vi ska göra i 3:an och jag har funderat på att ha som projekt att lära mig så mycket om klass Ab effektförstärkare att jag kan konstruera en själv och sen bygga den
Ursäkta att jag svarar lite sent, har vart mycket i skolan m.m
Tack för allt hittils

Efter vasen kommer ett buffersteg med förstärkning 1 som ger själva effekten, och därifrån tar man feedbacken, men vasens utgång kommer ju att i princip ligga på samma nivå så du kan se det som att feedbacken är tagen direkt från utgången här.

Feedbacken kommer att se till att vasens utgång ligger på 0V (om man har ett idealt buffersteg efter, men nästan...). Alltså kommer vasens utgång att ligga på 0V oavsett DC strömkällan. Vasen drar den ström den behöver dra för att utgången skall hållas vid 0V, det ser den globala feedbacken till.

Cdom väljer man så att förstärkarens open loop gain går under 1 innan transistorerna ger upp pga högfrekvens. Formeltraglandet kommer... :)

Tomgångsspänningarna i övrigt borde väl vara rätt självklara. basen på vasen ligger på 0.7 eller 1.4 i darlington varianten. Collectorn ligger på 0V pga fb. som sagt. Strömkällans biaspunkt har vi ju tagit upp tidigare...

EDIT: 0.7 och 1.4 syftar relativt negativa matningsspänningen, medan 0V collector är relativt jord

Jag har medvetet hållit mig ifrån beräkningar till förmån för principerna. Tänkte ta alla detaljer när vi skummat igenom hela förstärkaren i stort.

Om du inte har nåt emot att läsa på engelska är Power Amplifier Design handbook av D. Self. en bra bok. Annars är det inte särskilt svårt, när vi gått igenom allt här tror jag inte det skall vara några problem att slänga ihop en. Beräkningarna är inte särskilt många eller svåra. Det viktigaste är ett praktiskt sinne när man väger de tradeoffs man måste göra :)

Ok. Tjuvkikade lite på den där boken på Amazon.com och den verkade riktigt intressant (antar att du har den?). Men om du orkar tragla dig igenom det här med mig kan jag bara bocka och buga
Okej förstår.. Det är väl i stort sett bara själva strömbufferten som är kvar nu?

Okej, då är det dags för utgångssteget.
Den absolut enklaste varianten är EMITTERFÖLJAREN.
För att förstå hur den fungerar börjar vi med ett enkelt steg och bygger på tills vi är nöjda




---Variant A---

Kolla på bild A. När vin är lägre än 0.7V kommer transistorn att vara i cutoff och utgången ligger följdaktligen på 0V. När vin överstiger 0.7 börjar transistorn leda ström och emittern kommer att följa efter insignalen (0.7V efter). Därav namnet emitterföljare.


---Variant B---

Eftersom du tidigare sa att du var lite osäker på pnp transistorer kan det vara läge att förklara dessa nu. en npn transistor opererar ju som bekant med colector på högre potential än emittern. pnp transistorn är precis tvärt om. Där skall emittern ha högre spänninng än collectorn för att den skall kunna fungera normalt.

Vidare så är det när basen går 0.7V UNDER emittern (som är den högsta potentialen av alla 3 ben) börjar pnp transistorn leda ner ström från emittern NER i collectorn.

Man kan säga att pnp transistorn är en npn där man bytt riktning på alla strömmar. basströmmen går baklänges dvs från emittern ut ur basen. Collectorströmmen går inte in i collectorn utan faller ut genom den.

I det här fallet kommer ström att börja flyta NER genom COLLECTORN då basen sjunker under -0.7V. Precis som tidigare kommer emittern att följa med basen (Vin), fast lite (0.7V) ovanför i detta fall.

---Variant C---

Dessa bägge kopplingar har nackdelen att de bara fungerar på varsin sida om 0V, annars är de avbrott. Slår man ihop dom däremot så har man ett klass B steg. Definitionen på klass B är nämnligen att utgånstransistorerna operarer 50% av tiden. Npn transistorn tar hand om övre halvan av vågen, och pnp transistorn nedre halvan.


---Variant D---

Som du ser så har variant C entt område i mitten där den inte reagerar alls på insignalen. Detta ger upphov till väldigt elak crossover-distortion. För att komma till rätta med det kan man lägga till en spänningskälla så som på bilden. Exakt hur man skapar spänningskällan kan vi ta senare, övertyga dig för nuvarande bara om att koppling D ger upphov till grafen D. DC offsetten man får är inte farlig, den tas effektovt omhand av feedbacken. Det viktiga är att man får så liten knix som möjligt vid crossovern. Nu råder det lite namnförbistring.

En del kallar detta steg för AB, men D. Self kallar det "Optimalt biaserat klass B". Eftersom han är min guru gör jag det med :). Anledningen är att varje halva leder kanske 51-52% av tiden, vilket fortfarande i princip är 50%. AB kallar han t.ex när bägge leder t.ex. 75% av tiden eller markant mer än 50%. Faktum är att AB alltid ger sämre distortion än optimalt biaserat klass B.

---Sammanfattning---

Samtliga dessa steg förstärker strömmen med en faktor B vilket innebär att
Lasten kommer att se en faktor B "lättare" ut än vad den är. 8Ohm kommer att se ut om 800Ohm för det steg som matar. Det är fortfarande inte tillräcklig buffring för att man skall vilja haka på det direkt på vasen. Betänk även att det är BD135 transistorer som har "bra" beta på 100. De tål bara 1A. Skall man göra ett effektsteg måste man ha transistorer med mkt sämre B. Hur man löser det kommer i nästa spännande avsnitt =)

Några frågor?