Erősítő-2

Bár a szimmetrikus táppal - mint látható - minimális alkatrészigény mellett egyszerű kapcsolással építhető erősítő, a tápegység sokszor gondot okoz. Szimmetrikus feszültséget szolgáltató adapter nem kapható, márpedig egy ilyen adapter alkalmazása helyből megoldja például az érintésvédelmi problémákat.
Ezért az az erősítő amit meg is építettem, adapterről működik és aszimmetrikus felépítésű.

Íme a rajz:

Továbbra is OPA552-t használok, az imént megismert pótlólagos kompenzációval. Mivel az adapterem stabilizált 12V-os, de kapcsoló üzemű, egy LC szűrő fogadja a zajos feszültséget. Ez egy aluláteresztő szűrőt alkot, mely a rezonancia frekvenciája felett 40dB/dekád meredekséggel szűr. A rezonancia frekvenciája az alábbi képlettel számítható ki:

Egy kapcsolóüzemű adapter 50..100kHz-es frekvancián dolgozik és kb 200mV zajt produkál. Ha 50kHz-es (rosszabbik eset), az 27-szer nagyobb mint az 1860Hz. A szűrő másodfokú, vagyis maximum 200mV/(27*27)=0,27mV táp-zaj marad. A tantál kondenzátorok a jó nagyfrekvenciás tulajdonságaik miatt kerültek beépítésre.

Elő kell állítani még a fél-tápot is, ami a szinuszhullám tengelyét állítja be 6V-ra. Ezt a D1 6,2V-s zener végzi, mely után még egy RC szűrő nyomja el a maradék zajokat.

Az ábrán feltüntettem a számítások eredményeit, amiket a már korábban ismertetett képletekkel végeztem.

A DC visszacsatolás az R5 1,5MΩ-os ellenállás feladata, így beáll az IC kimenete is 6,2V-ra. Ez az ellenállás egyben AC visszacsatolást is végez, ami A1=1,5MΩ/68kΩ=-22-re jön ki.

Az igazi AC visszacsatolást a már korábban is alkalmazott R6-R7-R8 hálózat állítja be: A2=-4,3.
Az eredő erősítés ennél kisebb lesz mert a két visszacsatolás együttesen állítja be azt. (A két ellenállás-hálózat (R5 vs. R6-R7-R8) váltóáramúlag párhuzamosan van kapcsolva.) Az eredő erősítést így - hasonlóan a párhuzamosan kapcsolt ellenállások eredőjének számításához :
Aeredő=A1*A2/(A1+A2)=-3,6 képlettel számolhatjuk.

Ha a C4 nem lenne a hálózatban, az R5-R6 ágon keresztül DC erősítés jönne létre, amit nem akarunk, mivel a kimenetünk már beállt 6,2V-ra.

A bemeneten a C2-R3 10,6Hz-re állítja be az alsó határfrekvenciát - F=1/(2π*R*C). Ez nem tűnik jónak. Sőt... De vegyük észre, hogy a visszacsatolásban megtalálható ennek a tükörképe: C4-R6. Ahogy (lefelé haladva) elérjük a 10,6Hz-et és elkezd nőni a C2-R3 együttes impedanciája, pont úgy kezd el nőni a C4-R6 impedanciája is. Vagyis az arányuk változatlan marad, az erősítés nem változik. Teszik ezt mindaddig, amíg R5 ezt nem korlátozza. Így jön létre a 2Hz-es alsó határfrekvencia a 10,6Hz helyett. Ez már jó.

A kimeneti C3 (470μF) kondenzátor az R10 3,3Ω-mal és a fejhallgató 32Ω-s ellenállásával együttesen 9,7Hz-es alsó határfrekvenciát állít be. Ez szintén gyenge érték.

De, ha gondolatban szétbontjuk a kapcsolást, úgy is vehetjük, hogy van egy műveleti erősítőnk, aminek a nyílthurkú erősítése A=22, a visszacsatolt erősítése pedig Ae=3,6. Vagyis a maradék erősítése Am2=6,1. A műveleti erősítő kimeneti impedanciája most pedig nem más, mint a kondenzátor impedanciája. (A visszacsatolást a kondenzátor után iktattuk be!) És már azt is tudjuk, hogy a műveleti erősítő a kimeneti impedanciát R=Rki/Am szerint csökkenti. Jelenleg Am2=6,1 , vagyis a kondenzátor kimeneti impedanciája a visszacsatolás következtében a hatodára fog csökkenni. Hatod akkora impedanciája pedig egy hatszor nagyobb kapacitású kondenzátornak van.
Tehát a visszacsatolás következtében a 470μF-os kondenzátorból 2800μF-os lett. Így ez az alsó határfrekvencia 1,6Hz-re adódik.
E közben a kondenzátor belső ellenállása is a hatodára csökkent, vagyis a visszacsatolás LowESR kondenzátort csinált a hagyományos elkóból. És minden olyan "torzítást" is a hatodára csökkentett, amiért nem szeretünk elkót tenni az audió jel útjába.

------------------

A kondenzátor-kicsatolású erősítőknél bekapcsoláskor a kimeneti kondenzátornak először fel kell töltődnie fél-tápra, vagyis itt 6V-ra. Ez a feltöltődés a fejhallgatón keresztül történik meg, ha az csatlakoztatva van. Vagyis a fejhallgató ekkor kap egy 6V-os 10-100 ms hosszúságú impulzust. A helyzet jellemzően ennél sokkal rosszabb szokott lenni: jelen esetben is kb. tápfeszültség nagyságú impulzust kap a fejhallgató, ami előbb-utóbb menthetetlenül a kedvencünk elhalálozásához vezet.

Ezért terveztem a kapcsoláshoz egy koppanásgátló áramkört. Ez a bekapcsolást követően kb 1 mp-ig rövidre zárja a fejhallgató kimenetet. A rövidzár következtében a kondenzátor feltöltődése a 3,3Ω-os ellenálláson 10-szer gyorsabban történik meg, mint a 32Ω+3,3Ω-os fejhallgatón keresztül. Mikor pedig a relé behúz, az audio jel útjában relékontaktus sem lesz. A behúzást követően R23 visszaveszi T1 bázis-feszültségét 2,25V-ra, így a relén csak 1,6V feszültség lesz. Mivel a 12V-os relé csak akkor ejt el, amikor a tekercsfeszültsége 1,2V alá csökken, a relé behúzva marad. Ezért, ha a tápfeszültség megszűnik, a relé hamar elejt, az időzítés pedig nulláról indul újra.
Az időzítés hosszát az alábbi képlet szerint lehet kiszámítani:
T=R*C
Ez azt az időt adja meg, amikor a kondenzátor feszültsége eléri a tápfeszültség 70%-t (=1/gyök2). Ez most majdnem egybeesik a relé minimális behúzó-feszültségével (9V), így a relé is ezen idő lejárta után fog behúzni.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!