EMOS-Signalextraktionsgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Der Autor des Artikels schlägt eine neue Version der Brückenschaltung zur Extraktion des EMOS-Signals für einen aktiven Lautsprecher vor. Ein Merkmal dieser Brücke ist die Kompensation der darin enthaltenen Gleichtaktkomponente aufgrund zweier gleicher und gegenphasiger Signalspannungen, die auf die Schultern der Brücke wirken. Für eine solche Struktur ist es nicht notwendig, einen Operationsverstärker mit hoher Gleichtaktunterdrückung zu verwenden.

Elektromechanische Rückkopplung (EMOS) als Reserve zur Verbesserung der Klangwiedergabequalität wird aufgrund der Notwendigkeit einer konstruktiven Integration von Lautsprecher und Verstärker sowie der aufwendigen Justierung der Brücke noch nicht weit verbreitet eingesetzt.

In seinem Artikel [1] weist S. Mitrofanov zu Recht auf die Schwierigkeiten beim Ausbalancieren der Brücke (Wheatstone-Brücke) hin, an der das Back-EMF-Signal der Schwingspule des Lautsprechers abgegeben wird. Auch bei Verwendung moderner Mikroschaltungen. Die zuvor beschriebenen EMOS-Verstärker neigen zur Selbsterregung, da in der Messdiagonale der Brücke ein Gleichtaktsignal vorhanden ist, das um ein Vielfaches größer ist als das Nutzsignal. Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) des Signals erreicht in einigen Operationsverstärkern 120 dB (bei Frequenzen unter 100 Hz). Bei höheren Frequenzen ist sie niedriger und kann bei zusätzlichen Phasenverschiebungen des verstärkten Signals zu einer Selbsterregung des Geräts führen. Der Selbsterregung des Verstärkers mit EMOS kann entgegengewirkt werden, indem die Verstärkung verringert oder die Tiefe des OOS, das das Brückengerät abdeckt, erhöht wird. Allerdings nimmt dadurch auch die Effizienz des EMOS ab.

In der vom Autor [2] vorgeschlagenen Version der symmetrischen Brücke konnte ein wesentlicher Nachteil der Wheatstone-Brücke beseitigt werden – das Vorhandensein einer Inphase-Komponente im Ausgangssignal. Es ist zu beachten, dass als Indikator für das Gleichgewicht der Wheatstone-Brücke ein Galvanometer diente, das direkt an die Messdiagonale der Brücke angeschlossen war und daher nicht auf ein Gleichtaktsignal reagierte. Die Verstärkung des Brückenunsymmetriesignals mittels eines an die Messdiagonale angeschlossenen Differenzverstärkers erfordert den Einsatz eines Operationsverstärkers mit großer Gleichtaktsignalunterdrückung.

Das vom Autor vorgeschlagene Brückengerät weist kein Gleichtaktsignal am Ausgang auf, was es ermöglicht, einen einfach abzustimmenden UMZCH mit einem von EMOS abgedeckten Lautsprecher zu erstellen. Diese Brücke besteht wie die Wheatstone-Brücke aus vier Widerständen (aktiv oder komplex), verfügt jedoch über zwei Spannungsquellen entgegengesetzter Polarität (Abb. 1, a).

Wenn |U1| = |U2| Die Gleichgewichtsbedingung hat die Form: R1R3 = R2(R4-R3-R1). Wenn der Strom durch den R1R2-Arm viel größer ist als der Strom durch den R3R4-Arm, erhöht sich die Genauigkeit der Signalextraktion. Wird die Brücke in einem Wechselstromkreis eingesetzt, müssen sich die Spannungen U1 und U2 synchron und gegenphasig in ihrer Amplitude ändern; In diesem Fall ist die in Abb. 1b. Das Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers DA1 dient als zweite Stromquelle der Brücke. Bei Anlegen eines Sinussignals U1 als Brückenspeisespannung ist beispielsweise die Spannung am Ausgang DA1 gegenüber U1 um 180° phasenverschoben. Wenn also die klassische Wheatstone-Stromversorgungsbrücke als gleichphasig bezeichnet werden kann, dann sollte die in [2, 3] vorgeschlagene Brücke als gegenphasig bezeichnet werden.

Beim Abgleich einer solchen Brücke, beispielsweise durch Auswahl eines Widerstands R3, kann sich die Phase der Ausgangsspannung Uout relativ zur Spannung U1 - 0 oder 180° ändern.

Auf Abb. In Abb. 2 zeigt ein Diagramm eines experimentellen UMZCH mit EMOS mit der Auswahl eines Rückkopplungssignals in einer modifizierten Brücke.

Der auf dem Operationsverstärker DA2 und den Elementen VD1 - VD4, VT1, VT2 basierende Verstärker mit einem Lautsprecher auf Basis des in der Brücke enthaltenen elektrodynamischen Kopfes 4GD-36 wird durch Rückkopplung mit der Freigabe der Gegen-EMK des Kopfes abgedeckt. Die Brücke wird mittels eines zweistufigen variablen Widerstands R3 (Typ SP5-35A) auf eine Spannung am Punkt A von nicht mehr als 5 ... 10 mV abgeglichen, wobei die Phase dem negativen OOS (der Position der beweglichen Kontakte) entspricht des Reglers laut Schema über dem Gleichgewichtspunkt der Brücke liegt). Wenn Sie die Gleichgewichtsposition der Brücke überschreiten (wenn Sie die beweglichen Kontakte unter den Gleichgewichtspunkt bewegen), ändert sich die Phase des Rückkopplungskreises und es entsteht eine positive Rückkopplung, was durch das Brummen des Lautsprechers erkennbar wird. Es ist praktisch, die Brücke mit einem Sinusgenerator und einem Oszilloskop einzurichten. Dem Eingang des Verstärkers wird ein Sinussignal zugeführt, der Eingang des Oszilloskops ist mit Punkt A verbunden. Bei der Widerstandseinstellung ist zu beachten, dass zunächst das bewegliche System des feinen Widerstandselements (rechts gemäß Diagramm) von Anschlag zu Anschlag gedreht wird und anschließend das bewegliche System des groben Widerstandselements gedreht wird.

Durch das Ausbalancieren der EMOS-Signalextraktionsbrücke durch Anpassen von R3 ist es notwendig, die maximale Signalamplitude am Punkt A zu erreichen. Ein Anstieg des Signals zeigt an, dass sich die Brücke dem Gleichgewicht nähert und infolgedessen eine Abnahme der NF-Tiefe. Diese Einstellung kann als abgeschlossen betrachtet werden. Anstelle eines variablen Widerstands können Sie durch Messung seines Widerstands zwischen den äußersten Anschlüssen (1, 2) und dem beweglichen Kontakt (3) die widerstandsmäßig nächstgelegenen konstanten Widerstände installieren. Es ist zu beachten, dass der induktive Widerstand der Spule des elektrodynamischen Kopfs bis zu einem gewissen Grad durch die Induktivität des variablen Drahtwiderstands kompensiert wird.

Der korrekte Betrieb von EMOS wird wie folgt überprüft. Verbinden Sie in einem abgestimmten UMZCH mit EMOS den Oszilloskopeingang mit Punkt B und üben Sie mit einem Stock leichte Schläge auf den Lautsprecherkegel aus. Die Wellenform auf dem Oszilloskopbildschirm sieht wie in Abb. 3a. Schließen Sie dann das Oszilloskop an Punkt A an und machen Sie dasselbe. Die Wellenform nimmt die in Abb. gezeigte Form an. 3b.

Aus diesen Oszillogrammen ist ersichtlich, dass das OOS-Signal am Punkt A in Gegenphase zu dem von der Lautsprecherspule (Punkt B) erzeugten Signal ist.

Literatur

1. Mitrofanov S. Verstärker mit EMOS auf integrierten Schaltkreisen. – Radio, 1976, Nr. 6, S. 32, 33.
2. RF-Patent Nr. 2138056 (Autor L. B. Mashkinov). - Bulletin „Entdeckungen, Erfindungen,...“, 1999, Nr. 26
3. Mashkinov L. Messbrücke. - Geräte und Systeme, 2001, Nr. 3, p. 35.

Autor: L.Mashkinov, Chernogolovka, Region Moskau

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