Menu English Ukrainian Rosyjski Strona główna

Bezpłatna biblioteka techniczna dla hobbystów i profesjonalistów Bezpłatna biblioteka techniczna


ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Filtry aktywne na tranzystorach polowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Audio

 Komentarze do artykułu

W artykule zaproponowano proste filtry aktywne oparte na repeaterach źródłowych. Charakterystyczny dla takich filtrów niski poziom zniekształceń i ich niski poziom pozwalają uzyskać czystość dźwięku nasyconych widmowo sygnałów muzycznych. Dzięki temu mogą z powodzeniem konkurować z filtrami aktywnymi opartymi na wzmacniaczach operacyjnych.

Zaletą węzłów sprzętu audio z tranzystorami polowymi jest niski poziom zniekształceń harmonicznych i intermodulacyjnych wprowadzanych przez nie do wzmacnianych sygnałów. Z tego powodu projektanci coraz częściej wykorzystują te tranzystory w stopniach wyjściowych UMZCH. Jednak we wstępnych kaskadach takie urządzenia są rzadko używane, głównie w projektach amatorskich. I na próżno! Ich zastosowanie pozwala na tworzenie urządzeń prostych w konstrukcji bez ogólnego sprzężenia zwrotnego, tworzących ciepły „lampowy” dźwięk. Współczynnik harmoniczny wzmacniaczy, nawet przy lokalnej ochronie środowiska, nie przekracza 0,1 ... 0,3%, harmoniczne wyższego rzędu są praktycznie nieobecne.

Zalety tranzystorów polowych są szczególnie widoczne w prostych konstrukcjach. To prawda, że ​​\uXNUMXb\uXNUMXbw tym przypadku zauważalna jest ich główna wada - dość duży rozrzut technologiczny własnych parametrów. W rezultacie zwykle wymagane jest indywidualne dopasowanie każdego produktu. Nie stanowi to przeszkody dla radioamatorów, ale urządzenia z najprostszymi obwodami są mało przydatne w masowej produkcji. Jednak i tę okoliczność można wziąć pod uwagę: wystarczy użyć tranzystorów z jednej partii w produkcji na małą skalę dobrze funkcjonującej konstrukcji; w ramach tego samego pakietu rozrzut parametrów nie jest tak duży.

Głównym warunkiem, który został postawiony podczas opracowywania proponowanych filtrów, jest wysoka liniowość dla sygnałów o poziomach do setek miliwoltów w szerokim paśmie częstotliwości przy maksymalnej prostocie urządzenia. W przypadku zastosowania tranzystorów z kanałem p o napięciu odcięcia poniżej -3 V (KPZ0ZG, KPZ0ZE) wymagany tryb pracy przy zasilaniu jednobiegunowym jest osiągany bez polaryzacji bramki. Kondensator izolujący na wejściu kaskady nie jest w tym przypadku konieczny. A to dodatkowo poprawia jakość dźwięku.

Możliwe jest obliczenie modów kaskadowych (rys. 1) dla prądu stałego i współczynnika przenoszenia za pomocą metody aproksymacji liniowej [1]. Metoda ta jest znacznie prostsza i czytelniejsza niż podana w [2] i daje praktycznie takie same wyniki.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Do obliczeń konieczna jest znajomość nachylenia charakterystyki tranzystora S i pożądane jest użycie nie odniesienia, ale wartości rzeczywistej. Jednak bezpośredni pomiar nachylenia w warunkach amatorskich jest trudny. Przybliżenie liniowe umożliwia zastosowanie do wyznaczenia struktury parametrów wygodniejszych do pomiaru: początkowego prądu drenu Iini oraz napięcia odcięcia Utr. Nachylenie charakterystyki w tym przypadku określa wzór:

S = Czy start/My.

Rezystancję rezystora w obwodzie źródłowym Ri można w przybliżeniu dobrać ze stosunku Ri = (3...6)/S. Napięcie wyjściowe kaskady z drenu VT1 można w przybliżeniu określić ze stosunku Uout \u1d UBXSRC / (1 + SRi), a napięcie sygnału u źródła - zgodnie ze wzorem Uout \u1d UBXSRi / (3 + SRi) , gdzie S jest nachyleniem tranzystora; R i RC - rezystancje w obwodach źródła i drenu (na ryc. 2 - odpowiednio RXNUMX i RXNUMX).

Najprostszą konstrukcją jest filtr górnoprzepustowy drugiego rzędu oparty na wtórniku źródłowym (rys. 2). Wady tego filtra związane są z jego małym wzmocnieniem. Parametr ten zależy od stromości charakterystyki i dla zwykłych tranzystorów polowych małej mocy o S = 3...7 mA/V będzie wynosił 0,8...0,85. W związku z tym obliczone (dla jednostkowego współczynnika transmisji) wartości elementów zadających częstotliwość należy skorygować lub zastosować do obliczeń wzory uwzględniające rzeczywisty współczynnik transmisji [3].

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Tak więc, przy ocenach części wskazanych na schemacie, obliczona częstotliwość odcięcia wynosi 72 Hz, a rzeczywista to 85 ... 90 Hz. Chociaż stosunek R2/R1 - 2 odpowiada filtrowi Butterwortha, częstotliwość odcięcia jest nieco wyższa niż obliczona, a przegięcie odpowiedzi częstotliwościowej jest płynniejsze. Aby zwiększyć stromość odpowiedzi częstotliwościowej w obszarze przegięcia, rezystancja R1 musi zostać zmniejszona tak, aby stosunek R2/R1 wynosił 3...10. Częstotliwość odcięcia można przesunąć proporcjonalnie zmieniając rezystancję rezystorów R1, R2 lub pojemność kondensatorów C1, C2.

Sygnał na wyjściu takiego filtra jest osłabiony o 2 ... 2,5 dB, a przeciążalność kaskady jest niska. W takich warunkach maksymalne niezniekształcone napięcie wyjściowe nie przekroczy 500 mV. Aby przezwyciężyć te niedociągnięcia, można zastosować połączony stopień ze wspólnym źródłem i wspólnym kolektorem (ryc. 3), ale sygnał na wyjściu takiego filtra zostanie odwrócony.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Zastosowanie wtórnika emitera na wyjściu filtra zmniejszyło impedancję wyjściową do około 50 omów i znacznie poprawiło możliwości napędu. Przy wartościach elementów wskazanych na schemacie częstotliwość odcięcia wynosi około 80 Hz. Wzmocnienie (2 ... 3 dB) zależy od charakterystyki zastosowanego tranzystora polowego i rezystancji rezystora R3. Założenie sprowadza się do wybrania takiej wartości, aby napięcie na emiterze tranzystora VT2 było w przybliżeniu równe połowie napięcia zasilania. Jeśli masz oscyloskop, lepiej wybrać dokładną wartość rezystancji na podstawie symetrii limitu sygnału wyjściowego. Jeśli chodzi o obliczanie częstotliwości odcięcia i typu filtra, powyższe rozważania są ważne. Aby symulować filtry, wygodnie jest użyć programu Microcap.

Aby jeszcze bardziej zwiększyć nachylenie charakterystyki częstotliwościowej, można zastosować dwuogniwowy obwód sprzężenia zwrotnego. na ryc. 4 przedstawia schemat filtra pułapkowego dla częstotliwości podczerwonych o Fcp = 25 Hz, a na ryc. 5 - jego pasmo przenoszenia.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Na podstawie rozważanej struktury można również wykonać filtr środkowoprzepustowy, który jest niezbędny przy tworzeniu systemów ze wzmocnieniem wielopasmowym. Schemat takiego filtra pokazano na ryc. 6.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Pomiędzy kaskadami podłączony jest przestrajalny pasywny filtr dolnoprzepustowy R5C3 pierwszego rzędu. Takie uproszczenie konstrukcji filtra stało się możliwe, ponieważ odpowiedź częstotliwościowa niskotonowych głowic dynamicznych w obszarze wysokich częstotliwości ma już spadek iw większości przypadków pozostaje tylko dopasować do niej pasmo przenoszenia wzmacniacza. Charakterystykę częstotliwościową filtra w skrajnych położeniach regulatora pokazano na ryc. 7.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Ustanowienie filtra jest podobne do opcji filtrowania omówionych już w artykule. Należy pamiętać, że górna granica strojenia pasma jest określona przez rezystancję wyjściową stopnia FET, a to z kolei przez rezystancję rezystora R4.

Przykład łącznego zastosowania opisanych filtrów pokazano na ryc. 8. Jest to blok do tworzenia pasm LF i MF-HF lewego i prawego kanału stereo, a także całkowitego (mono) sygnału dla subwoofera. Separacja pasm MF i HF realizowana jest przez filtry pasywne na wyjściu wzmacniacza. Obwody filtrów kanałów są identyczne z tymi omówionymi wcześniej, dlatego skupimy się tylko na filtrze, który wybiera sygnał o niskiej częstotliwości dla subwoofera.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Pierwszy stopień to sumator na dwóch tranzystorach polowych o łącznym obciążeniu R18 podobnym do opisanego w [4]. Główne filtrowanie odbywa się za pomocą aktywnego filtra dolnoprzepustowego drugiego rzędu, wykonanego na obserwatorze emitera VT7. Częstotliwość odcięcia można regulować w zakresie od 40 do 160 Hz za pomocą podwójnego rezystora zmiennego (R20.1, R20.2). Kondensator C8 wraz z impedancją wyjściową pierwszego stopnia tworzy filtr dolnoprzepustowy pierwszego rzędu o częstotliwości odcięcia około 180 Hz. To prawie nie wpływa na przebieg odpowiedzi częstotliwościowej w paśmie przepustowym, ale poprawia tłumienie składowych pozapasmowych.

W zależności od umiejscowienia subwoofera względem głośników lewego i prawego kanału oraz słuchacza przesunięcie fazowe sygnałów w miejscu odsłuchu może zniekształcić obraz dźwiękowy (efekt „rozmycia” lub „opóźnienia” basów). Aby skorygować przesunięcie fazowe w kanale subwoofera, wprowadzono regulator ze wzmacniaczem operacyjnym DA1. W obwodzie mocy zainstalowany jest filtr diodowo-kondensatorowy VD1C11.

Poniższy projekt jest specjalnie zaprojektowany do samochodowego systemu audio. Faktem jest, że dość zauważalny rezonans wnętrza, objawiający się charakterystycznym „buczeniem” na basowych dźwiękach, denerwuje wybrednych audiofilów na kółkach. Pomiary odpowiedzi częstotliwościowej wykazują „garb” od 120 do 160 dB przy częstotliwościach 3 ... 8 Hz! Aby skorygować pasmo przenoszenia w tym przypadku, wygodnie jest użyć filtra wycinającego zamiast korektora. Schemat takiego aktywnego filtra dla jednego kanału pokazano na ryc. 9 [5].

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Pierwszy stopień to wzmacniacz z dzielonym obciążeniem. Jego zadaniem jest wytworzenie napięć przeciwfazowych do zasilania zespołu filtrującego C2C3R4R5. W prawym położeniu przełącznika kluczykowego SA1 zgodnie ze schematem tworzy się odwrócony mostek Wiena z tłumieniem około 3 dB. W lewym położeniu przełącznika do filtra podawane są napięcia przeciwfazowe i tłumienie przy częstotliwości strojenia wzrasta do 5...6 dB. Dokładna wartość tłumienia zależy od transkonduktancji tranzystora i stosunku rezystancji rezystorów R2 i R3. Jeśli je wyrównamy, tłumienie będzie maksymalne (do 8 dB), ale sygnał wyjściowy będzie tłumiony względem wejścia nv 3...4 dB. Diagram przedstawia optymalny wariant nominałów.

Ponieważ impedancja wejściowa urządzenia jest bardzo wysoka, lepiej jest zainstalować filtr w pobliżu źródła sygnału, aby uniknąć zakłóceń wejściowych. Impedancja wyjściowa filtra wynosi około 50 omów, czyli znacznie mniej niż w przypadku większości radioodtwarzaczy. Eliminuje to wpływ pojemności kabla przyłączeniowego, dzięki czemu filtr spełnia jednocześnie funkcje urządzenia dopasowującego. Obudowa musi być metalowa, inaczej trzeba będzie ją wyposażyć w ekran z folii miedzianej i podłączyć do wspólnego przewodu.

Pasmo przenoszenia filtra (patrz rys. 9) pokazano na ryc. 10.

Filtry aktywne na tranzystorach polowych

Jak widać, nie jest to już tylko filtr, ale prawdziwy „korektor nastroju”. Urządzenie o tej nazwie i bardzo podobnej charakterystyce częstotliwościowej stosowane jest w „topowych” modelach wzmacniaczy Mcintosha, jednak układ jest tam bardziej skomplikowany…

Oprócz urządzeń wskazanych na schematach można zastosować tranzystory KPZ0ZV-KPZ0ZZh, KT3102 (z dowolnym indeksem literowym) lub inne konstrukcje npn o h21e> 50. W kontrolerze fazy można zastosować dowolny skorygowany wzmacniacz operacyjny. dla zysku jedności. Kondensatory tlenkowe muszą mieć napięcie robocze co najmniej 16 V. Wybór innych części nie jest krytyczny.

literatura

  1. Mezhlumyan A. O obliczaniu kroków na tranzystorze polowym. - Radio, 2000, nr 6, s. 46-48.
  2. Shkritek P. Przewodnik referencyjny po obwodach dźwiękowych - M .: Mir, 1991, s. 74-79.
  3. Titze U., Shenk K. Sztuka obwodów elektrycznych. - M.: Mir, 1982.
  4. Vasiliev VA Zagraniczne projekty krótkofalarstwa. - M.: Radio i łączność, 1982.
  5. Shikhatov A. Garbaty grób naprawi ... - „Mistrz 12 woltów”, nr 35 (sierpień 2001).

Autor: A. Shikhatov, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Audio.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Laser odsunie pocisk od celu 26.10.2010

Przygotowując się do wojen teraźniejszości i przyszłości, Amerykanie nie męczą się opracowywaniem środków ochrony swojego personelu wojskowego. Helikoptery z powodzeniem zastępują teraz kawalerię, zapewniając przerzut wojsk na duże odległości. I walczą z nimi za pomocą małych rakiet wyposażonych w czujnik ciepła, aby celnie trafić w silnik.

Jak uchronić helikopter przed takim pociskiem? Inną metodę zaproponował profesor Mohammed Islam z Uniwersytetu Michigan, który założył swoją firmę i otrzymał od agencji wojskowej DARPA milion dolarów grantu na stworzenie produkcji.

Sercem ochrony jest laser światłowodowy supercontinuum działający na średnich częstotliwościach podczerwieni. Takie lasery w zakresie widzialnym emitują światło w szerokim zakresie długości fal. Laser na podczerwień o podobnym szerokim spektrum tworzy iluzję ciepłego obiektu, a rakieta leci w kierunku tego fantomu, a nie w kierunku prawdziwego helikoptera.

Laser stworzony przez profesora Islama, w przeciwieństwie do innych przykładów takiej ochrony, nie posiada ruchomych części, co obniża cenę i zwiększa niezawodność.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Przywrócił duchy faraonów

▪ Drzwi samochodu nie zostaną porysowane

▪ Układ jednoukładowy Huawei Kirin 970

▪ Malowanie proszkowe elektrod poprawi parametry baterii

▪ Samochód policyjny robota od Forda

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

 

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Duża encyklopedia dla dzieci i dorosłych. Wybór artykułu

▪ artykuł Kto nie pamięta swojej przeszłości, skazany jest na jej ponowne przeżywanie. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jak odróżnić trujące grzyby? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Most Gigantów. Cud natury

▪ artykuł Proporcjonalne sterowanie wentylatorem chłodnicy silnika samochodu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Automatyczny ogranicznik AC. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Imię i nazwisko:


Email opcjonalny):


komentarz:





Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024