Funzione del condensatore specifico nel feedback negativo dell'amplificatore audio

L'amplificatore audio a cui mi riferisco qui è costituito da tre fasi. Tra l'altro, l'amplificatore include anche un feedback negativo (NFB) composto da due resistori passivi.

Dalla base di TR3 a terra, c'è un resistore di NFB collegato in serie con il condensatore C2 (riferito al quadrato rosso). Qual è la funzione di quel condensatore in tale circuito?

So che questo circuito RC in serie rappresenta un filtro e limita la larghezza di banda del guadagno dell'amplificatore a frequenze più basse. Ovviamente rappresenta una sorta di barriera per un amplificatore audio. Quindi, perché non dovrei limitarlo a terra? Ciò sarebbe probabilmente visto come una maggiore larghezza di banda di guadagno dell'amplificatore.

Perché i primi creatori di tale topologia circuitale l'hanno messo lì? Con quale scopo?

Non ne vedo nessuno, a meno che cortocircuitare quel condensatore a terra e lasciare solo la resistenza RF2 rappresenti un'altra fonte di polarizzazione per la base di TR3, mentre RF1 sta già sollecitando la fonte per la base di TR3. Quindi, probabilmente avrebbe qualche altro effetto.

Ho intenzione di rubare uno schema che ho pubblicato in precedenza su una domanda diversa che hai posto, semplificarlo un po 'e organizzarlo per la discussione. Ecco qui:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Ora, concentrati sulla sezione dell'amplificatore differenziale e supponiamo per ora che non vi sia alcun segnale in ingresso.

$Q_1$ e stanno dividendo la corrente dalla fonte corrente 1 . Per fare ciò, hanno bisogno di correnti di base di ricombinazione. Queste correnti di base devono provenire da una sorgente CC. ha una fonte per questo: . Ma quella corrente di base provocherà una leggera caduta di tensione su quindi la base di sarà un po 'positiva, rispetto alla terra. Non ci importa esattamente dove sia. Non è importante. Sappiamo solo che ci saranno alcuni millivolt sul lato positivo del terreno per farlo funzionare.$Q_2$$Q_1$$R_\text{IN}=10\:\text{k}\Omega$$R_\text{IN}$$Q_1$

Ma anche ha bisogno della corrente di base di ricombinazione e, come per anche questo deve provenire da una sorgente DC. In questo caso, quella sorgente DC è l'uscita stessa. E arriva attraverso Nota che il valore di è anche . Questo non è un incidente. L'idea è che ci sia circa la stessa caduta di tensione su come su perché le correnti di ricombinazione di base dovrebbero essere più o meno le stesse per e se dividono la corrente fonte circa allo stesso modo.$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$

Quindi il problema rimanente è che l'uscita stessa deve essere vicina alla tensione di terra se la tensione di base di sarà ovunque vicino alla tensione di base di . (Questo deve essere così, perché anche i loro emettitori sono collegati.)$Q_2$$Q_1$

L'attuale mirror formato da e (in teoria, e ho suggerito l'uso di BJT abbinati a VBE nello schema sopra solo per enfatizzare questo) richiedono che le loro correnti di collettore siano entrambe molto vicine allo stesso valore. Poiché l'amplificatore differenziale formato da e intende avere correnti di collettore diverse, la differenza uscirà dalla sezione dell'amplificatore differenziale e diventerà corrente di base per il VAS ( .)$Q_3$$Q_4$$Q_1$$Q_2$$Q_6$

Quindi ciò che accade è che la coppia differenziale BJT, e , organizzerà automaticamente il loro saldo corrente in modo tale che la base del guida la corrente sia la giusta quantità in modo che il nodo di uscita sia vicino alla terra e quindi in modo che la tensione di base di è opportunamente vicino alla tensione di base di .$Q_1$$Q_2$$Q_6$$Q_2$$Q_1$

Finora, il feedback negativo (NFB) e il guadagno non sono nemmeno presi in considerazione. Tutto ciò sarebbe ancora vero anche se e fossero eliminati dal schematico, interamente. Il sistema sarebbe ancora automaticamente trovare la tensione di uscita a destra in modo che tutto sarebbe bilanciare in DC. È progettato per farlo.$R_{\text{F}_2}$$C_{\text{F}_2}$

Puoi pensare che questo sia semplicemente il fatto che ha un'impedenza infinita a CC e quindi la rete NFB (che a CA forma un divisore) non è affatto un divisore ma semplicemente ripristina la tensione di uscita direttamente nell'altro ingresso dell'amplificatore differenziale con un guadagno di 1.$C_{\text{F}_2}$

Ma comunque ci pensi, l'amplificatore "trova un punto di riposo" (se lo progetti in modo che abbia abbastanza spazio per arrivarci, ovviamente.)

Ora torniamo a e . Con l'amplificatore auto-polarizzante su DC, in base alla progettazione, se appendi e dalla base e terra l'altra estremità, tutto ciò che accade è che ... di nuovo a DC ... carica fino alla tensione di riposo richiesta. Alla fine, non c'è corrente in e quindi nessuna caduta di tensione attraverso di essa e quindi la tensione attraverso è solo la differenza tra la tensione di base di e la 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$

Ma ecco la GRANDE COSA. Aggiungendo questa "gamba" qui si verifica una nuova cosa in AC. (A DC, niente di nuovo.) Ora forma un divisore di tensione. Ciò significa che solo una parte delle variazioni di tensione in uscita verrà presentata alla base di . Ora sta lavorando per mantenere la sua tensione di base vicina alla tensione di base di . Quindi sta cercando di seguire . Ma se vede solo una parte di ciò che sta accadendo in uscita, allora si adatta in modo che questa parte si muova di concerto con ciò che sta accadendo con . Ma questo significa che l'output deve muoversi molto di più, perché solo una piccola parte di ciò che sta accadendo all'output è "visto" da .$Q_2$$Q_2$$Q_1$$Q_1$$Q_1$$Q_2$

L'effetto di tutto ciò è guadagno . Quindi ora puoi impostare il guadagno del sistema indipendentemente dalla polarizzazione DC necessaria. Questa è una buona cosa.

Ed è così che funziona.

NOTA

Nel caso in cui qualcuno pensi che quanto sopra sia un design completo che è costruibile e funzionerà immediatamente, senza alcuna regolazione o modifica per affrontare i capricci dei BJT, si prega di essere disadattato del concetto. Lo schema è solo vicino a qualcosa che potrebbe fornire come output in un carico di altoparlanti . Ma il moltiplicatore VBE avrebbe sicuramente bisogno di essere aggiustato ed è probabile che anche le fonti attuali possano usare alcune modifiche. Le coppie BJT specializzate utilizzate nell'amplificatore differenziale completo potrebbero funzionare quasi immediatamente. Ma è possibile che siano necessarie alcune modifiche. Il moltiplicatore VBE stesso dovrebbe essere accoppiato termicamente a e / o$5\:\text{W}$$8\:\Omega$$Q_{10}$$Q_{11}$in modo che segua anche meglio. E il valore di dovrebbe essere modificato in modo che sia vicino alla cuspide delle sue risposte paraboliche. Un circuito pratico dovrebbe probabilmente includere alcuni potenziometri, nessuno dei quali è incluso nello schema. E ci sono altri dettagli costruttivi che non ho menzionato e che probabilmente altri qui su EESE ne sanno più di me.$R_3$

A meno che non ti senta in grado di capire e elaborare la tua configurazione e la messa a punto di questo progetto per i BJT che hai a portata di mano, dovresti considerare questo più di un caso esemplificativo che reale. E se non si ha accesso alle coppie BJT abbinate per l'amplificatore differenziale stesso, ci sono alcuni resistori di degenerazione necessari in diversi punti per aiutare a far fronte alla mancata corrispondenza VBE e almeno un resistore aggiuntivo necessario per gestire il disadattamento beta con e (quella resistenza sarebbe probabilmente utile se fossero usati anche i BCV61 al posto del BCM61).$Q_3$$Q_4$

A parte questo, questo design dell'amplificatore è ... semi chiuso.

Il guadagno dell'amplificatore dipende da Rf1 e Rf2.

Come sapete, l'offset DC di ingresso di un amplificatore, che dipende dallo squilibrio nella coppia di transistor di input, appare all'uscita amplificata dal suo guadagno.

C2 è un condensatore, quindi non passa DC. Ciò rimuove Rf1 dall'equazione e riporta il guadagno a 1 su DC.

Questo è un semplice trucco per assicurarsi che la tensione di offset DC in uscita non sia moltiplicata per il guadagno dell'amplificatore, tutto qui.

Con C2 l'amplificatore ha un guadagno DC di 1. Senza di esso, 23. Il guadagno AC è 23.

Poiché non viene fornito alcun metodo per annullare la tensione di offset in ingresso, che è amplificata dal guadagno CC, avere un guadagno CC potrebbe causare problemi.

L'offset nullo potrebbe essere fornito da un potenziometro tra R2 e R3. Attenzione, tuttavia, che la tensione di offset in ingresso può variare in base alla temperatura e questo non fa nulla per correggerlo.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}