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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kombiniertes Feedback in UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker Der Autor des Artikels experimentierte mit einer Kombination verschiedener Arten von allgemeiner Rückkopplung im UMZCH und erzielte einen positiven Effekt durch die Kombination einer kleinen Ausgangsimpedanz bei niedrigen Frequenzen und einer großen bei mittleren und hohen Frequenzen. Eine ähnliche Ausführung der frequenzabhängigen Ausgangsimpedanz ist vor allem für Verstärker zu empfehlen, die mit breitbandigen dynamischen Köpfen arbeiten, beispielsweise in Fernsehern und einfachen Tonwiedergabegeräten. Die Veredelung des Verstärkers ist einfach, und die klangliche Verbesserung ist nicht nur für den anspruchsvollen Audiophilen spürbar. Wie in [1, 2] gezeigt, sollte die Ausgangsimpedanz des UMZCH viel größer als der Widerstand des Tonkopfes sein, um die Intermodulationsverzerrungen eines dynamischen Lautsprechers, die sich besonders bei mittleren und hohen Frequenzen bemerkbar machen, stark zu reduzieren. Andererseits führt der Betrieb von Lautsprechern mit einem solchen Verstärker häufig zu einer Verschlechterung der Klangqualität bei tiefen Frequenzen aufgrund eines ungleichmäßigen Frequenzgangs im Resonanzbereich. Der bestehende Widerspruch in den Anforderungen für UMZCH für das gesamte Frequenzband kann durch Anwendung einer kombinierten Rückkopplung im Verstärker überwunden werden. Es ist bekannt, dass zur Erhöhung der Ausgangsimpedanz im UMZCH OOS für den Laststrom (OOS) verwendet wird. Wie in [3] gezeigt, werden Eigenschwingungen des Diffusors des Kopfes effektiv durch den UMZCH unterdrückt, in dem zwei Rückkopplungskreise gleichzeitig arbeiten: negative Spannung (NOOS) an der Last und positiver Lastfluss (POST). Diese Kombination von zwei Rückkopplungsarten im UMZCH kann eine negative Ausgangsimpedanz erzeugen. Dieser Modus wird in der Regel bei Frequenzen unter 200 Hz verwendet, was einerseits eine effektive Dämpfung von Membranschwingungen nahe der mechanischen Resonanzfrequenz der meisten dynamischen Bass- und Mitteltonköpfe bietet und andererseits nicht vorhanden ist Probleme mit der Stabilität des UMZCH fallen unter solche Rückmeldungen. Darauf aufbauend wurde ein Gerätediagramm entwickelt, das die Idee einer frequenzabhängigen Ausgangsimpedanz des UMZCH umsetzt. Um also die Klangqualität eines dynamischen Lautsprechers bei Frequenzen im Bereich der Hauptresonanz (normalerweise unter 200 Hz) zu verbessern, muss der Verstärker eine gewisse negative Ausgangsimpedanz haben, und bei Frequenzen über 200 Hz muss die Ausgangsimpedanz um Einheiten ansteigen - Zehn Kiloohm. Der erforderliche Wert des Parameters bei tiefen Frequenzen wird in Abhängigkeit vom Widerstand der Schwingspule des dynamischen Kopfes und dessen akustischem Design, basierend auf den Überlegungen und Empfehlungen in [3, 4], oder mit Fokus auf das Hören gewählt. Das Blockschaltbild des Geräts ist in Abb. 1. Verstärker A1 - UMZCH ohne eigenen Rückkopplungskreis; A2 - Differenzverstärker am Operationsverstärker; LPF und HPF - Filter für niedrige bzw. hohe Frequenzen mit derselben Grenzfrequenz (in unserem Fall f = 200 Hz); R3 - Stromsensorwiderstand (R3RH/zehn); R10 ist ein Widerstand, der die Tiefe des OOCH reguliert.
Das Gerät funktioniert wie folgt. Teil des UMZCH, bestehend aus Verstärker A2, Tiefpassfilter, Widerständen R3 und R4, ist für Verstärker A1 eine Kombination aus zwei Rückkopplungsarten (OSN und POST), die eine negative Ausgangsimpedanz des UMZCH bei niedrigen Frequenzen realisiert ( unter 200 Hz). Das Funktionsprinzip von UMZCH mit OOSN und POST ist ausführlich in [3] beschrieben. Der Teil des Geräts, der R2, R3 und HPF enthält, bildet in UMZCH A1 einen Parallelstrom OOS (OOS) der Last bei Frequenzen über 200 Hz, der bei diesen Frequenzen eine hohe Ausgangsimpedanz des UMZCH erzeugt (Stromquellenmodus für die Ladung). Um die angegebene Idee zu testen, wurde ein UMZCH-Layout erstellt, dessen schematisches Diagramm in Abb. 2.
Als UMZCH A1 für das Layout wurde ein alter (aus Amateurfunk-"Mülleimer") TESLA MDA2020-Mikroschaltkreis verwendet - ein Analogon von TDA2020 und inländischem K174UN11 sowie ein selbstgebauter Lautsprecher mit einem Kopf ZGD-38E (neue Bezeichnung - 5GDSh -1-4) mit einem Widerstand von 4 Ohm, verwendet in Fernsehgeräten. LPF montiert auf den Elementen R3 und C2; HPF - auf den Elementen R4, C4; Stromsensor - R8; OOSN-Schaltungsteiler - Widerstände R10, R11. Der parallel zum Stromsensor geschaltete Abstimmwiderstand R7 dient zur Einstellung des optimalen negativen Ausgangswiderstandes des UMZCH. Das Vorhandensein des Widerstands R1 in der Schaltung ist zwingend erforderlich, um den UMZCH-Modus für Gleichstrom einzustellen. Das Gerät wird in der folgenden Reihenfolge aufgebaut. Schließen Sie anstelle eines Lautsprechers sein resistives Äquivalent (Rн=4 Ohm). Die Motoren der abgestimmten Widerstände R7 und R10 (siehe Abb. 2) werden gemäß Diagramm auf die untere Position eingestellt. Nach dem Einschalten wird dem UMZCH-Eingang ein Sinussignal mit einer Frequenz von 50 Hz in einem solchen Pegel zugeführt, dass die Spannungsamplitude am DA1-Eingang 1 V beträgt (überwacht mit einem Oszilloskop). Durch Einstellen des Widerstands R7 wird die Spannung am Ausgang DA1 um das p-fache erhöht, wobei p der Erhöhungsfaktor ist, der sich aus den folgenden Beziehungen ergibt: p=1/(1-RO/Rн) oder RO= -Rн(1-1/Person). In dem vom Autor zusammengestellten Layout war der Wert von P = 2, während die Ausgangsimpedanz des UMZCH DA1 bei der Kopfresonanzfrequenz (etwa 70 Hz) negativ wurde -2 Ohm, was eine optimale (nach Gehör) Dämpfung des ZGD- 38E Kopf im Used Acoustic Design. Als nächstes erreicht der Trimmwiderstand R10 den vorherigen Wert (1 V) eines 50-Hz-Signals am Ausgang des UMZCH DA1. Anstelle eines resistiven Äquivalents wird ein Lautsprecher an den UMZCH angeschlossen. Damit ist die Einrichtung abgeschlossen. Tests des Layouts zeigten seine unbestrittene (nicht nur für audiophile Freunde spürbare) Überlegenheit gegenüber dem gleichen UMZCH mit einem herkömmlichen OOSN in Bezug auf "Transparenz", Verständlichkeit und Anreicherung mittlerer und hoher Frequenzen. Bei der Wiedergabe tiefer Frequenzen wurden die charakteristischen Obertöne eines ungedämpften Diffusors nicht beobachtet. Im Mock-up für den Klangvergleich ist es einfach, den "sauberen" OOST-Modus im gesamten Audio-Frequenzband zu implementieren. Dazu müssen Sie lediglich (natürlich im spannungslosen Zustand) die Kondensatoren C2 und C4 (siehe Abb. 2) mit Jumpern überbrücken. In diesem Fall entfällt die elektrische Dämpfung des Lautsprechers, was sich sofort am Ohr bemerkbar macht. Für diejenigen, die das UMZCH-Schema wiederholen oder ändern möchten, sind die folgenden Kommentare hilfreich: Wenn Sie statt DA1 UMZCH auf diskrete Elemente verwenden, muss dieser außerhalb der betrachteten Struktur mit seiner OOSN-Schaltung nach der üblichen Methode (Einstellung des Ruhestroms, "Null" am Ausgang, Auswahl der Korrekturschaltung) vorkonfiguriert werden. . Ferner wird seine OOCH-Schaltung ausgeschlossen, und UMZCH wird in der in Fig. 2 gezeigten Struktur verwendet. XNUMX, evtl. mit eigener Stromversorgung. Wenn der ursprüngliche UMZCH am Differenzeingang keine hohe Eingangsimpedanz hat, können Sie den Widerstand der Widerstände R2, R3 und R4 verringern und die Kapazität C2, C4 proportional erhöhen, um eine Grenzfrequenz von etwa 200 Hz aufrechtzuerhalten. Der Widerstand R3 sollte jedoch 2 kOhm nicht unterschreiten. Bei allen Änderungen der Nennwerte im Stromkreis ist es erforderlich, dass folgende Beziehungen erfüllt sind: 1+R10/R11=Rн/R8;
Hier unter Rн der Passwert des Kopfwiderstandes bei einer Frequenz von f = 1000 Hz verstanden wird. Die betrachtete Struktur des Verstärkers funktioniert grundsätzlich entweder mit einem einzelnen dynamischen Lautsprecher oder mit einem Gruppenstrahler, der aus parallel oder in Reihe oder in Kombination geschalteten Breitbandköpfen des gleichen Typs zusammengesetzt ist, um den erforderlichen Widerstand und die erforderliche Leistung zu erhalten. Bei Lautsprechern, die passive Frequenzweichen mit einem solchen UMZCH enthalten, ist mit einer Frequenzgangverzerrung in Bezug auf den Schalldruck zu rechnen, da die meisten Filter eine niedrige Ausgangsimpedanz der Signalquelle im gesamten Audiofrequenzbereich erfordern [1]. UMZCH mit frequenzabhängiger Ausgangsimpedanz ist meiner Meinung nach vor allem in Funkgeräten mit einem im Gehäuse eingebauten Einzelkopf oder einem separaten Lautsprecher mit Breitbandkopf anwendbar. Auch im Mitteltonbereich von Drei-Wege-Lautsprechern (mit Crossover-Filter am Eingang und Verstärkern für jedes Band) wird ein solcher Verstärker effektiv arbeiten, wo er erfolgreich parasitäre Obertöne „bekämpft“, die trotz akustischer Dämpfung und hoher Ordnung auftreten aktive Crossover-Filter. Gleichzeitig bleiben die „Transparenz“ und „Luft“ des Klangs erhalten. Eigener Verstärker mit OOST. Dieser UMZCH kann für selbstgebaute audiophile Einsteiger empfohlen werden, die den "alten Röhren"-Sound spüren wollen, sich aber nicht mit gewickelten Ausgangsübertragern herumärgern wollen (und alte Bücher über Röhrenverstärker-Berechnungen schwer zu finden sind). Dies aber natürlich unter der Voraussetzung, dass ein "anständiger" UM1CH mit zunächst geringen Verzerrungen, aber nicht unbedingt mit hoher Ausgangsleistung als DA3 verwendet wird - 3-15 W reichen völlig aus (bei einer Versorgungsspannung von ± 15 ... 17,6) . Die Stromversorgung für solche Verstärker kann gemeinsam sein. Literatur
Fachkommentar Der Hauptvorteil des vom Autor vorgeschlagenen UMZCH liegt in der Einfachheit zusätzlicher Rückkopplungsschaltungen für "traditionelle" UMZCH. Bei der Umsetzung der vorgeschlagenen Idee sollten einige ihrer Merkmale berücksichtigt werden. Zum einen wird mit seinem akustischen Design eine Verbesserung der Klangwiedergabe eines an einem elektrodynamischen Lautsprecher (EDG) betriebenen UMZCH durch die Verwendung einer negativen Ausgangsimpedanz bei tiefen Frequenzen nur für bestimmte Verhältnisse der Schallkopfparameter erreicht. Zweitens sind die Möglichkeiten zur Verbesserung der Klangwiedergabe im UMZCH - EDG-Komplex bei mittleren und hohen Frequenzen durch das angewandte Verfahren zum Erreichen einer hohen Ausgangsimpedanz des UMZCH begrenzt - aufgrund des OOST im "traditionellen" UMZCH mit niedriger Ausgangsimpedanz . Bei dieser Lösung kommt es tatsächlich zu einer Verringerung der Intermodulationsverzerrungen, die durch eine Änderung der Impedanz des EDG verursacht werden, wenn die Schwingspule erwärmt wird, und einer Nichtlinearität für eine große Amplitude ihrer Schwingungen im Magnetsystem sowie zu einer Verringerung der Verzerrungen des EDG während der elektroakustischen Wandlung. Die Verringerung der Verzerrung aufgrund der EDH-Antwort tritt jedoch am effektivsten nur dann auf, wenn UMZCH mit einer anfänglich großen (ohne OOS) Ausgangsimpedanz verwendet wird. Bei dem vorgeschlagenen UMZCH kann eine zusätzliche Verzerrung des Frequenzgangs auf eine ungenaue Anpassung des Frequenzgangs in den Filtern LPF (R2, C4) und HPF (C4, RXNUMX) zurückzuführen sein. Die im Artikel betrachtete Struktur gilt für den UMZCH-Betrieb an einer EDD mit einem oder mehreren Breitbandköpfen (ohne Crossover-Filter). In aktiven Mehrband-EDGs wird ein solcher UMZCH nicht benötigt, da es keine Widersprüche im Wert der Ausgangsimpedanz des UMZCH gibt. Autor: L. Syritso, Moskau; Veröffentlichung: radioradar.net
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