トランジスタUMZCH。スキーム、説明

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トランジスタUMZCH。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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通常、UMZCHの動作を考慮すると、その負荷は純粋にアクティブであると想定されます。ただし、ラウドスピーカーは、平滑化フィルターを使用した場合でも、複雑で複雑な負荷です。複雑な負荷で動作する場合、アンプの出力での電圧と電流の間の結果として生じる位相シフトは、正弦波入力信号で負荷直線が楕円に変わるという事実につながります。高調波信号を増幅するときの三極管とトランジスタの出力特性における無効負荷の動作点（負荷曲線）の位置を図1に示します。それぞれ2とXNUMX。

トランジスタUMZCH、図。 1

トランジスタUMZCH、図。 2

図からわかるように。図 1 に示すように、三極管の出力特性は、AC などの複雑な負荷に対してほぼ理想的です。高調波の良好な範囲 (XNUMX 度以下) と高い直線性は、真空管アンプのサウンドの「柔らかさ」を大きく左右します。同時に、シングルエンドのトランジスタアンプは、ラウドスピーカーでの作業にはまったく適していません。一方では、負荷線は、コレクターでの許容電力損失に関する制限領域 (双曲線の上の影付き領域) に入り、他方では、小さな Uke で非線形領域に入ります。

負荷曲線の楕円の横方向のサイズは、負荷の誘導成分に依存し、縦方向のサイズはアクティブなものに依存します。たとえば、「蛇行」タイプのインパルス信号を増幅する場合、負荷線は平行四辺形になり[1]、状況をさらに悪化させます。スイッチング時の電圧ジャンプの振幅 (自己誘導 EMF による) は、信号時定数 To と負荷時定数 T=L/R の比に依存します。 t>To では、出力トランジスタのブレークダウンの可能性を排除するために (たとえば、PWM を備えたクラス D アンプ)、逆接続されたダイオードが出力トランジスタと並列に取り付けられます。

図上。図3は、トランジスタUMZCHのプッシュプル出力段の負荷特性を、純粋な抵抗負荷（直接）および複雑な負荷（楕円）での出力電流 - 電圧特性のファミリーで示しています。 DCトランジスタ。

トランジスタUMZCH、図。 3

この場合、出力段アームの各トランジスタの最大消費電力は、負荷ベクトルの位相シフト <p に比例して増加します (図 4)。位相シフトの典型的な値は通常 25 ～ 60° の範囲ですが、まれに 80° に達することもあります。

トランジスタUMZCH、図。 4

音響システム (AS) のインピーダンスは本質的に誘導性であるため、そのベクトル Z1=RL+ZL は容量性負荷ベクトルの方向と反対の方向を持ちます (図 4)。RC 回路を選択することが可能です。 (ビュシェ補償器) インピーダンス Z2=R+Zc を備え、負荷の誘導成分を補償します。その結果、スピーカーのインピーダンスは純粋にアクティブになり、周波数に依存しなくなります。

補償条件 [1]:

トランジスタUMZCH。補償条件

ここで、RL はラウドスピーカーのアクティブ抵抗 (4...10 オーム) に相当します。 C \u0,1d XNUMX uF。

実際の音声信号のインパルス性とラウドスピーカーインピーダンスの複雑な性質により、出力電流のピーク値は最大振幅値 Im の 5 ～ 8 倍になり、アクティブ負荷での動作に対応します。 .

したがって、たとえば、出力電力が 60 W で負荷抵抗が 4 オームの場合、出力でのピーク電流値は、抵抗負荷で 5,5 A、複合負荷で 33 A になります。これは、適切な補償 RC チェーンを選択し、UMZCH 電力に十分なマージンを持つことがいかに重要かを示しています。

図上。Ｕｏ１、Ｕｏ２がそれらの初期バイアスである、ＡＢモードにおける終端トランジスタの動作の図を示す。 lo5、lo1 - 自己消費電流。

トランジスタUMZCH、図。 5

カスケードの完全な対称性により、全体の特性は直線になります。それ以外の場合は、一方向または別の方向に曲がります [З]。

真空管機器のサウンドは、「ビロード」、「ソフト」、「ウォーム」、「ナチュラル」などの形容詞によって特徴付けられることがよくあります。何が原因ですか？まず第一に、ランプの場合、信号の増加とともに歪みのレベルがゆっくりと増加し、数パーセントの値に達するという事実。このような依存性は「単調歪み」と呼ばれます。さらに、1 度以上の高調波は実質的に存在しません。 Hi-Fi クラスのアンプ (ハイフィデリティ - 「ハイフィデリティ」) が主に、非線形歪み係数を持つハイエンドクラスのチューブアンプ (ハイエンド - 「ハイトータル」、「最高」) に置き換えられているのは当然のことです。 XNUMX%まで。

トランジスタアンプでは、歪みは作業領域でのみ低く、境界を越えると急激に増加します。大部分のトランジスタ増幅器の特徴は、前出力段のトランジスタの飽和の結果としての電圧過負荷時の出力信号の明確な制限です（OEまたはOBとその負荷を備えた増幅器 - 電流発生器、図. 6)。この制限は常に対称的であるとは限らず、高調波成分が急激に増加し (最大 10% 以上)、硬く「金属的な」サウンドになります。ご存じのように、「蛇行」には約 30% の奇数次高調波が含まれています。同時に、信号のピークでの有用な情報は、過負荷の間、純粋な歪み成分に完全に置き換えられます。この意味で、個別の 10 バンドまたは 15 バンドの信号増幅は完全に正当化されます。高周波成分のレベルが XNUMX ～ XNUMX dB 低いため、圧縮がなくなり、完全に消失します。

トランジスタUMZCH、図。 6

この種の歪みを低減するために、従来の UMZCH の入力に振幅リミッター (Limiter) が直接取り付けられています。

マルチバンドUMZCHでは、リミッターは共通入力には搭載されておらず、ベースアンプの入力のみに搭載されています。さらに、調整されていない電源を備えたアンプの場合、主電源電圧の低下の可能性を考慮する必要があります。

リミッターと個別のアクティブトーンコントロールを使用してシングルチャンネルアンプのサウンドを改善するための可能なオプションをブロック図に示します (図 7)。このオプションでは、リミッターを調整するときに、中域および高域成分のアンプの過負荷容量にマージンが残されます。

トランジスタUMZCH、図。 7

UMZCH の最大出力での 50、100、200 Hz 付近の周波数の振幅変調は、不安定なソースによって駆動され、「低音」に剛性を与える追加の歪みも導入します。このタイプの歪みは、パルスあたりの負荷電流が少なくとも 20 A の安定化された電圧源から UMZCH に電力を供給するか、積分器を使用して低周波領域で OOS の深さを数桁増加させることによって除去できます [ 2]。

追加の倍音は、過渡時や複雑な負荷での動作時に UMZCH の自己励起によっても導入されます。

出版物: cxem.net

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