Acoplamento de entrada ao amplificador Classe AB com polarização de diodo. Um capacitor ou dois?

Quando o AC acopla o sinal de entrada a uma Classe AB (Push-Pull / Par Complementar) com polarização de diodo, vejo duas abordagens diferentes:

1. Sinal conectado entre diodos de polarização com um único capacitor de desacoplamento:

2. Sinal conectado diretamente a cada base de transistores com capacitores separados:

Qual é a diferença prática entre essas duas abordagens? Um é melhor que o outro?

Aqui está um circuito editável que mostra a idéia básica da segunda abordagem (NB: os valores não são tão realistas):

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Aqui está outra simulação do primeiro circuito (cortesia de Tony Stewart).

O objetivo dos diodos é definir uma tensão de polarização entre as bases dos transistores, que define uma pequena corrente inativa através do push-pull. Isso faz com que ele funcione na classe AB e reduz a distorção de crossover. No entanto, os diodos devem ser acoplados termicamente aos transistores, para evitar fugas térmicas. Além disso, resistores de emissor devem ser usados ​​por esse motivo.

De qualquer forma.

Enquanto os dois diodos conduzirem, digamos, uma corrente de mA através dos diodos, sua impedância dinâmica será bastante pequena, como 10-20 ohms, de modo que os transistores serão acionados a partir de uma baixa impedância. O que importa aqui é que essa corrente de polarização é gerada pelos resistores R1 e R2.

Portanto, quando desejamos alta tensão de saída positiva (e presumivelmente alta corrente de saída), a tensão no R1 será baixa, pois o TR1 é conduzido a uma tensão próxima ao trilho de potência positivo. Como a corrente base do TR1 vem apenas de R1, isso é um problema: para uma corrente de saída suficientemente alta, a corrente base do TR1 sugará toda a corrente que o R1 pode fornecer, de modo que o D1 será desligado e não funcionará mais.

A segunda configuração funcionará melhor se os dois caps de entrada forem grandes o suficiente para ter baixa impedância na frequência de interesse: nesse caso, a corrente de base CA é fornecida a partir da fonte de sinal através dos caps e R1 / R2 define apenas a operação DC ponto.

Portanto, a segunda configuração é uma escolha melhor, se o desempenho extra for necessário. Também permitiria valores mais altos para R1 / R2, uma vez que resolve o problema dos resistores serem pequenos o suficiente para permitir a passagem de corrente suficiente para a corrente base necessária para a corrente de saída máxima.

É um pouco mais complicado quando você dirige altas correntes, porque a escolha de cada componente afeta os resultados de impedância de saída, corrente quieta de drivers, distorção harmônica, taxa de amortecimento que afeta a tensão do EMF de volta em baixas frequências e, portanto, "baixo enlameado".

Naturalmente dos efeitos de Shockley no Vbe vs Tjcn e o mesmo para o diodo, mesmo que termicamente correspondido possa causar problemas se os diodos tiverem uma classificação de potência muito pequena ou muito grande e, portanto, ESR com alterações no Vbe do viés R afetando bastante a corrente inativa da saída.

Para determinar a configuração ideal do tampão, é necessário entender que este amplificador é menor que o ganho da unidade . Então, por que há perda e onde está? e por que isso é importante para minimizar a atenuação de tensão para obter uma boa resposta de baixa frequência, mas terá um custo na dissipação de energia inativa e valores maiores de saída C classificados para corrente de ondulação ou corrente de carga neste caso.

A questão é simplesmente comparar a impedância do capacitor em alguns f vs a impedância da fonte e da entrada para verificar se a impedância da tampa é significativa. As diferenças nessas duas opções são menores em comparação com os outros fatores no projeto da relação R e na seleção da razão Pd para o transistor e o diodo, de modo que influenciem o estágio de saída na corrente desejada para obter baixa impedância de saída, que é essencialmente a impedância da fonte. dirigindo a base / hFE.

você quer saber mais?

Então você precisa definir mais especificações.

Incluindo: Pmax, Vmax, Carga mínima, f min, THD máx, fator de amortecimento mínimo (geralmente 10 são modelos baratos, 100 é melhor) Impedância da fonte ..

Quanto menor a impedância do alto-falante, como 4 Ohms, mais críticas são as configurações de fuga térmica e a correspondência hFE entre PNP e NPN, mas com + / 5V você pode gerar facilmente 5W. Um design melhor capaz de 0.3W em fones de ouvido de 60 Ohm ou em alguns alto-falantes de 8 Ohm. O uso de diodos 1N400x em vez do sinal pequeno 1N4148 deve usar um potenciômetro entre as séries de diodos para obter variações mais baixas de Vf, mas a adição de um potenciômetro de 50 ou 100 Ohm entre eles deve ser ajustada para a carga do alto-falante e a potência de saída desejada e a incompatibilidade de hFe. (quer dentro de 20%)

tinyurl.com/y9pdw3uv é um exemplo disso na minha simulação mais recente. Nota Potência RMS no alto-falante, você pode alterar o valor R e a potência RMS de cada fonte (-ve) deve ser 30% eficiente, na melhor das hipóteses, ou 60% das duas fontes. Observe como o pote afeta cada sinal e a corrente mínima CC. Isso fornece muito bons fatores de amortecimento e resposta DC na saída. Você pode acoplar a entrada DC se a fonte for 0Vdc.

• transistores de potência hFE desconhecidos podem criar problemas se não forem correspondentes.
  • estes S8050 / S8550 são classificados para hFE, observe o sufixo.