Função do capacitor específico no feedback negativo do amplificador de áudio

O amplificador de áudio a que me refiro aqui consiste em três estágios. Entre outros, o amplificador também inclui feedback negativo (NFB), composto por dois resistores passivos.

Da base do TR3 ao terra, existe um resistor do NFB conectado em série com o capacitor C2 (referente ao quadrado vermelho). Qual é a função desse capacitor nesse circuito?

Eu sei que esse circuito RC em série representa um filtro e limita a largura de banda de ganho do amplificador em frequências mais baixas. Obviamente, representa algum tipo de barreira para um amplificador de áudio. Então, por que eu não a curto? Isso provavelmente seria visto como uma maior largura de banda de ganho do amplificador.

Por que os primeiros criadores dessa topologia de circuito a colocaram lá? Com que finalidade?

Não vejo nenhum, a menos que colocar um curto-circuito no capacitor e aterrar apenas o resistor RF2 represente outra fonte de polarização para a base do TR3, enquanto o RF1 já é uma fonte de polarização para a base do TR3. Então, isso provavelmente teria algum outro efeito.

Vou roubar um esquema que eu postei anteriormente em uma pergunta diferente, simplificar um pouco e organizá-lo para discussão. Aqui está:

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

Agora, concentre-se na seção do amplificador diferencial e assuma por enquanto que não há entrada de sinal.

$Q_1$ e estão dividindo a corrente da fonte atual 1 . Para fazer isso, eles precisam de correntes básicas de recombinação. Essas correntes de base precisam vir de uma fonte de corrente contínua. tem uma fonte para isso: . Mas essa corrente de base causará uma ligeira queda de tensão em portanto a base de será um pouco positiva em relação ao terra. Nós não nos importamos exatamente onde isso é. Não é importante. Apenas sabemos que haverá alguns milivolts no lado positivo do solo para fazer esse trabalho.$Q_2$$Q_1$$R_\text{IN}=10\:\text{k}\Omega$$R_\text{IN}$$Q_1$

Mas também precisa de corrente base de recombinação também, e, como para isso também deve vir de uma fonte DC. Nesse caso, essa fonte DC é a própria saída. E isso ocorre através de Observe que o valor de também é . Isto não é um acidente. A idéia é que existe sobre a mesma queda de tensão em como através porque as correntes de base de recombinação deve ser sobre o mesmo para ambos e se eles estão dividindo a corrente fonte sobre igualmente.$Q_2$$Q_1$$R_{\text{F}_1}$$R_{\text{F}_1}$$10\:\text{k}\Omega$$R_{\text{F}_1}$$R_\text{IN}$$Q_1$$Q_2$

Portanto, o problema restante é que a saída em si precisa estar próxima da tensão de terra se a tensão de base de estiver em qualquer lugar próxima da tensão de base de . (Isso precisa ser assim, porque seus emissores também estão conectados.)$Q_2$$Q_1$

O espelho atual formado por e (em teoria, e sugeri o uso de BJTs compatíveis com VBE no esquema acima apenas para enfatizar isso) exige que suas correntes de coletor estejam muito próximas do mesmo valor. Como o amplificador diferencial formado por e se destina a ter diferentes correntes de coletor, a diferença sairá da seção do amplificador diferencial e se tornará corrente de base para o VAS ( ).$Q_3$$Q_4$$Q_1$$Q_2$$Q_6$

Então, o que acontece é que o par diferencial de BJT, e , organizará automaticamente seu saldo atual, de modo que a base atual do acionamento seja a quantidade certa para que o nó de saída fique próximo ao solo e, portanto, para que a tensão de base de está adequadamente próximo da tensão de base de .$Q_1$$Q_2$$Q_6$$Q_2$$Q_1$

Até agora, o feedback negativo (o NFB) e o ganho ainda não foram levados em consideração. Tudo isso ainda seria verdade, mesmo que e fossem excluídos do esquemático, inteiramente. O sistema ainda encontraria automaticamente a tensão de saída correta para que tudo se equilibrasse em corrente contínua. Ele foi projetado para fazer isso.$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$

Você pode pensar nisso simplesmente porque tem impedância infinita em CC e, portanto, a rede NFB (que na CA forma um divisor) não é um divisor, mas apenas repassa a tensão de saída direto para a outra entrada do amplificador diferencial com um ganho de 1.$C_{\text{F}_2}$

Mas, por mais que você pense nisso, o amplificador "encontra um ponto inativo" (se você o projetar para que ele tenha espaço de manobra suficiente para chegar lá, é claro).

Agora, vamos voltar para e . Com o auto-amplificador do amplificador em DC, por design, se você pendurar e fora da base e aterrar a outra extremidade, tudo o que acontece é que ... novamente em DC ... carrega até a tensão quieta necessária. Eventualmente, não há corrente em e, portanto, nenhuma queda de tensão através dela e, portanto, a tensão em é apenas a diferença entre a tensão base de e o terra.$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$Q_2$$C_{\text{F}_2}$$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$$Q_2$

Mas aqui está a GRANDE COISA. Adicionar esta "perna" aqui faz com que algo novo aconteça no AC. (Na CC, nada de novo.) Ele forma um divisor de tensão agora. Isso significa que apenas uma parte da variação de tensão na saída será apresentada na base de . Agora, está trabalhando para manter sua tensão de base próxima à tensão de . Por isso, está tentando seguir . Mas se apenas vir parte do que está acontecendo na saída, ele se ajustará para que essa parte se mova de acordo com o que está acontecendo com . Mas isso significa que a saída precisa se movimentar muito mais, porque apenas uma pequena parte do que está acontecendo na saída é "vista" por .$Q_2$$Q_2$$Q_1$$Q_1$$Q_1$$Q_2$

O efeito de tudo isso é ganho . Agora você pode definir o ganho do sistema independentemente da polarização DC necessária. Isto é uma coisa boa.

E é assim que funciona.

NOTA

Caso alguém pense que o acima é um projeto completo que pode ser construído e que funcione imediatamente, sem nenhum ajuste ou ajuste para lidar com os caprichos dos BJTs, desative a noção. O esquema está próximo de algo que pode fornecer como uma saída para uma carga de alto-falante . Mas o multiplicador VBE definitivamente precisaria de ajustes e é provável que as fontes atuais também usem alguns ajustes. Os pares BJT especializados usados ​​no amplificador diferencial total podem funcionar quase que imediatamente. Mas é possível que algumas mudanças sejam necessárias. O próprio multiplicador VBE deve ser acoplado termicamente a e / ou$5\:\text{W}$$8\:\Omega$$Q_{10}$$Q_{11}$para que ele acompanhe melhor também. E o valor de deve ser ajustado para que fique próximo do limite de suas respostas parabólicas. Um circuito prático provavelmente incluiria alguns potenciômetros, nenhum dos quais está incluído no esquema. E há outros detalhes de construção que eu não mencionei e que provavelmente alguns outros aqui no EESE sabem mais sobre o que eu também.$R_3$

A menos que você consiga descobrir e trabalhar o seu caminho através da configuração e aprimoramento deste design para os BJTs que você tem em mãos, considere isso mais um exemplo de caso do que real. E se você não tiver acesso aos pares BJT correspondentes para o próprio amplificador diferencial, existem alguns resistores de degeneração necessários em vários locais para ajudar a lidar com a incompatibilidade VBE, bem como pelo menos um resistor extra necessário para lidar com a incompatibilidade beta com e (esse resistor provavelmente seria útil se os BCV61s fossem usados ​​em vez do BCM61 também.)$Q_3$$Q_4$

Fora isso, esse design de amplificador é ... semi-fechado.

O ganho do amplificador depende de Rf1 e Rf2.

Como você sabe, o deslocamento DC de entrada de um amplificador, que depende do desequilíbrio no par do transistor de entrada, aparece na saída amplificada por seu ganho.

C2 é um capacitor, portanto, não passa em CC. Isso remove Rf1 da equação e traz o ganho de volta para 1 em DC.

Este é um truque simples para garantir que a tensão de saída CC de saída não seja multiplicada pelo ganho do amplificador, é tudo.

Com C2, o amplificador tem um ganho DC de 1. Sem ele, 23. O ganho CA é 23.

Como nenhum método é fornecido para anular a tensão de compensação de entrada, que é amplificada pelo ganho de corrente contínua, ter um ganho de corrente contínua pode causar problemas.

O deslocamento nulo pode ser fornecido por um potenciômetro entre R2 e R3. Cuidado, no entanto, que a tensão de offset de entrada pode mudar com a temperatura e isso não faz nada para corrigir isso.

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