Усилитель низкой частоты

25.02.2013, 23:16. **Показов** 13398. **Ответов** 16

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Всем привет!
Необходимо собрать усилитель частот от 4Гц до 200 Гц. Мощность около 12Вт.
На входе сигнал прямоугольный или синус.
Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц, так что мне это не подходит.

Может кто сталкивался с такой задачкой и что-нибудь посоветует ?
Заранее благодарен за ответы...

@Mittid Mitot · 25.02.2013, 23:28

Где-то есть в инете схемка на ТДА1557 от 0 Герц.

@_pv · 25.02.2013, 23:37

Сообщение от Imkymiir

Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц.

это утверждение не соответствует действительности.
полоса снизу внутри усилителя ничем не ограничена.
ёмкость на входе, которую обычно ставят 0.1мкФ на нескольких десятках входных килоом даёт ограничение полосы как раз около десятка Гц, но никто не мешает её увеличить или выкинуть совсем.

26.02.2013, 00:35

Если у вас на входе прямоугольные импульсы, то верхняя частота усилителя дожна быть высокой. Иначе на выходе вы получите что-то вроде треугольных импульсов.

@mzw · 26.02.2013, 02:35

Бери любой УНЧ, отвечающий требованиям по мощности при заданном сопротивлении нагрузки. Только пересчитай разделительные и блокировочные конденсаторы так, чтобы схема работала от 4 Гц. Для ориентировки - увеличь номиналы всех разделительных и блокировочных конденсаторов в 10 раз и все у тебя получится.
Считай, что УНЧ - это обыкновенный ОУ, только с мощным выходом.
И, наверное, стоит ограничить верхнюю рабочую частоту.
А микросхемы - при нагрузке 2...16 Ом подбери из TDA2030A, TDA2040, TDA2050, TDA2052, LM1875, LM1876, К174УН19. Так же TDA2003, но она чуть более слабая. Это одиночные усилители по типу ОУ в корпусе TO-220-5. Большинство других усилителей из серий TDA15xx, TDA72xx, TDA73xx - мостовые или многоканальные (2 или 4 усилителя в корпусе).
При больших сопротивлениях нагрузки (более 16 Ом) можно использовать TDA7293...TDA7296, LM3876, LM3886.
Из усилителей класса D наиболее простой получится на микросхеме MP7720 (если удастся купить - год назад они были в Терраэлектронике, но сейчас их там уже нет).

26.02.2013, 10:10

Сообщение от _pv

Сообщение от Imkymiir

Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц.

это утверждение не соответствует действительности.
полоса снизу внутри усилителя ничем не ограничена.
ёмкость на входе, которую обычно ставят 0.1мкФ на нескольких десятках входных килоом даёт ограничение полосы как раз около десятка Гц, но никто не мешает её увеличить или выкинуть совсем.
Если есть постоянная составляющая сигнала и эту ёмкотсть выкинуть, то получишь смещение сигнала относительно нуля.
A если её увеличить, то на выходе помимо твоей частоты будет ещё низкочастотный сигнал и при увеличении амплитуды сигнала на частоте в районе 100 Гц, твоя частота превратится как раз в этот низкочастотный сигнал.

26.02.2013, 10:46

Сообщение от mzw

Бери любой УНЧ, отвечающий требованиям по мощности при заданном сопротивлении нагрузки. Только пересчитай разделительные и блокировочные конденсаторы так, чтобы схема работала от 4 Гц. Для ориентировки - увеличь номиналы всех разделительных и блокировочных конденсаторов в 10 раз и все у тебя получится.
Считай, что УНЧ - это обыкновенный ОУ, только с мощным выходом.
И, наверное, стоит ограничить верхнюю рабочую частоту.
А микросхемы - при нагрузке 2...16 Ом подбери из TDA2030A, TDA2040, TDA2050, TDA2052, LM1875, LM1876, К174УН19. Так же TDA2003, но она чуть более слабая. Это одиночные усилители по типу ОУ в корпусе TO-220-5. Большинство других усилителей из серий TDA15xx, TDA72xx, TDA73xx - мостовые или многоканальные (2 или 4 усилителя в корпусе).
При больших сопротивлениях нагрузки (более 16 Ом) можно использовать TDA7293...TDA7296, LM3876, LM3886.
Из усилителей класса D наиболее простой получится на микросхеме MP7720 (если удастся купить - год назад они были в Терраэлектронике, но сейчас их там уже нет).

Нагрузка у меня как раз 16 Ом.
Гляди, делал такую схемку:
К выходу контроллера (ЦАП) подключал операционник(AD820) с коэфициентом усиления 3, за ним как раз ставил усилитель класса D (max9741), на входе усилителя кондёр (ФВЧ), кондёр поставил побольше на частоту среза в 1Гц, на выходе усилителя LC-фильтр и опять кондёр побольше для частоты среза в 6 кГц. В результате получилась ситуация описанная в предыдущем моём посте. Так что на микросхеме MP7720 сомневаюсь, что получится.
По поводу остального, надо будет попробывать... плюс к тому же придётся ставить радиатор...

@mzw · 27.02.2013, 01:49

Странно, Может быть они сделали внутри компенсацию постоянной составляющей?
MP7720 я посоветовал из-за простоты включения и паябельного корпуса (у меня DIP8, еще бывает SO8).
Кстати, общим недостатком усилителя на микросхеме усилителя мощности является то, что его усиление нежелательно делать меньше 30 - усилитель недокорректирован (с целью расширения АЧХ), и при малом усилении может возбудиться.

Так как рабочая частота низкая (100 Гц и менее), я бы попробовал сделать ШИМ-модулятор на ATtiny25.
Оцифровывал бы входной сигнал с помощью АЦП (с частотой, например, 1000 Гц, вырабатываемой таймером T0), с помощью таймера T1 преобразовал бы в ШИМ (таймер Т1 у ATtiny25 позволяет вырабатывать противофазные сигналы ШИМ, да еще и с задержкой переключения) и подавал бы на выходной ключ на полевиках.

@Yurkom · 27.02.2013, 14:34

У Д-класса по топологии полумоста на сильно низких частотах вылезает так называемый пампинг-эффект. Это есть проблема. Решение - полностью мостовая схема.

10.03.2015, 02:58

Помогите, есть непонятности с расчётом усилителя.
Вот тут http://we.iosyitistromyss.ru/audyo/usilitel.html написано что 2. Для нормальной работы усилителя желательно, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером транзистора было бы примерно равно половине напряжения питания Еп.
А вот тут http://we.iosyitistromyss.ru/a... schet.html
http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/06/19/5187dc.jpg
9. Падение напряжения на цепочке, состоящей из диодов VD1…VD3 и R5 должно быть примерно 2,6 В, так как им нужно обеспечить смещение четырем эмиттерным переходам (транзисторы составные!!!!). Поэтому при напряжении питания усилителя 30,4 В на коллекторе транзистора VT1 нужно будет выставить напряжение Uк = (Eпит – 2,6) / 2 = 13,9 В.

Ведь тогда получается что на коллекторе транзистора первого каскада меньше чем половина напряжения...

@mzw · 10.03.2015, 08:16

А одно другому не противоречит. Нужно внимательно прочитать все, что написано еще раз.
Во-первых, 13,9 - это примерно половина от 30,4.
Во-вторых - у каждой схемы есть свои особенности. Конкретно, у второй схемы, половина питания должна быть в виртуальной середине цепочки VD1…VD3 и R5, что и отражено в соответствующем расчете.

10.03.2015, 13:09

Сообщение от mzw

Во-первых, 13,9 - это примерно половина от 30,4.

Я просто подумал что половина должна быть на каждом транзисторе, и чтобы прям ровно половина была, поэтому немножко не понял когда у Вас в расчёте вышло что на коллекторе VT1 должно быть 13,9 В, думал что должно быть 15,2 В :D
Теперь понятно.
Кстати Спасибо за статью :)

@mzw · 10.03.2015, 13:53

Пожалуйста

10.03.2015, 21:55

И ещё забыл спросить.
Если я использую смещение транзистора vt1 фиксированным током базы, т.е подаю смещение от коллектора vt1 или средней точки выходных транзисторов vt2 и vt3 на базу через резистор, т.е не делитель как у Вас в статье, мне ток через этот резистор уже не надо в 10 раз большим брать я прав?

@mzw · 10.03.2015, 23:05

Да, Вы правы. Но у транзисторов разброс значений коэффициента усиления по току значительно больше, чем разброс напряжений база-эмиттер, поэтому для каждого экземпляра усилителя Вам потребуется подбирать свой резистор. Входное сопротивление усилителей будет иметь больший разброс, как и их коэффициент усиления по напряжению. Из-за этого стараются поставить на вход низкоомный делитель, который обеспечивает лучшую повторяемость.

13.03.2015, 13:10

Да про минусы смещении фиксированным током а именно того что резистор настраивается под каждый транзистор отдельно знаю. И если я не ошибаюсь я где-то читал (уже не помню где) у смещения фиксированным током плюс в том что по сравнении с делителем сопротивление входное большим получается (исправьте если я не прав)
И вот ещё вопрос, собственно почему мы ток коллектора транзистора первого каскада приняли в 10 раз большим чем ток базы выходных транзисторов? И что будет если эти токи будут равны?

@mzw · 13.03.2015, 20:51

плюс в том что по сравнении с делителем сопротивление входное большим получается

Ну да, номиналы резисторов в этом случае больше и нет резистора с базы на землю.

почему мы ток коллектора транзистора первого каскада приняли в 10 раз большим чем ток базы выходных транзисторов?

Чтобы базовый ток выходных транзисторов не влиял на работу предоконечного каскада.
Если сделать токи одинаковыми... разрисуйте их на схеме и посмотрите сами, что получится. Не забудьте про разброс параметров и температурную и временную стабильность.

Imkymiir
		1
	Усилитель низкой частоты 25.02.2013, 23:16. Показов 13398. Ответов 16 Метки нет (Все метки) Всем привет! Необходимо собрать усилитель частот от 4Гц до 200 Гц. Мощность около 12Вт. На входе сигнал прямоугольный или синус. Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц, так что мне это не подходит. Может кто сталкивался с такой задачкой и что-нибудь посоветует ? Заранее благодарен за ответы...

@Mittid Mitot 0 / 0 / 0 Регистрация: 23.01.2010 Сообщений: 2,550
	25.02.2013, 23:28	2
	Где-то есть в инете схемка на ТДА1557 от 0 Герц. 0

@_pv 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.06.2011 Сообщений: 2,514
	25.02.2013, 23:37	3
	Сообщение от Imkymiir Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц. это утверждение не соответствует действительности. полоса снизу внутри усилителя ничем не ограничена. ёмкость на входе, которую обычно ставят 0.1мкФ на нескольких десятках входных килоом даёт ограничение полосы как раз около десятка Гц, но никто не мешает её увеличить или выкинуть совсем. 0

kirosymov
	26.02.2013, 00:35	4
	Если у вас на входе прямоугольные импульсы, то верхняя частота усилителя дожна быть высокой. Иначе на выходе вы получите что-то вроде треугольных импульсов.

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	26.02.2013, 02:35	5
	Бери любой УНЧ, отвечающий требованиям по мощности при заданном сопротивлении нагрузки. Только пересчитай разделительные и блокировочные конденсаторы так, чтобы схема работала от 4 Гц. Для ориентировки - увеличь номиналы всех разделительных и блокировочных конденсаторов в 10 раз и все у тебя получится. Считай, что УНЧ - это обыкновенный ОУ, только с мощным выходом. И, наверное, стоит ограничить верхнюю рабочую частоту. А микросхемы - при нагрузке 2...16 Ом подбери из TDA2030A, TDA2040, TDA2050, TDA2052, LM1875, LM1876, К174УН19. Так же TDA2003, но она чуть более слабая. Это одиночные усилители по типу ОУ в корпусе TO-220-5. Большинство других усилителей из серий TDA15xx, TDA72xx, TDA73xx - мостовые или многоканальные (2 или 4 усилителя в корпусе). При больших сопротивлениях нагрузки (более 16 Ом) можно использовать TDA7293...TDA7296, LM3876, LM3886. Из усилителей класса D наиболее простой получится на микросхеме MP7720 (если удастся купить - год назад они были в Терраэлектронике, но сейчас их там уже нет). 0

Imkymiir
	26.02.2013, 10:10	6
	Сообщение от _pv Сообщение от Imkymiir Первоначально думал собрать на усилителе класса D, но у них в основном частотный диапазон начинается от 20 Гц. это утверждение не соответствует действительности. полоса снизу внутри усилителя ничем не ограничена. ёмкость на входе, которую обычно ставят 0.1мкФ на нескольких десятках входных килоом даёт ограничение полосы как раз около десятка Гц, но никто не мешает её увеличить или выкинуть совсем. Если есть постоянная составляющая сигнала и эту ёмкотсть выкинуть, то получишь смещение сигнала относительно нуля. A если её увеличить, то на выходе помимо твоей частоты будет ещё низкочастотный сигнал и при увеличении амплитуды сигнала на частоте в районе 100 Гц, твоя частота превратится как раз в этот низкочастотный сигнал.

Imkymiir
	26.02.2013, 10:46	7
	Сообщение от mzw Бери любой УНЧ, отвечающий требованиям по мощности при заданном сопротивлении нагрузки. Только пересчитай разделительные и блокировочные конденсаторы так, чтобы схема работала от 4 Гц. Для ориентировки - увеличь номиналы всех разделительных и блокировочных конденсаторов в 10 раз и все у тебя получится. Считай, что УНЧ - это обыкновенный ОУ, только с мощным выходом. И, наверное, стоит ограничить верхнюю рабочую частоту. А микросхемы - при нагрузке 2...16 Ом подбери из TDA2030A, TDA2040, TDA2050, TDA2052, LM1875, LM1876, К174УН19. Так же TDA2003, но она чуть более слабая. Это одиночные усилители по типу ОУ в корпусе TO-220-5. Большинство других усилителей из серий TDA15xx, TDA72xx, TDA73xx - мостовые или многоканальные (2 или 4 усилителя в корпусе). При больших сопротивлениях нагрузки (более 16 Ом) можно использовать TDA7293...TDA7296, LM3876, LM3886. Из усилителей класса D наиболее простой получится на микросхеме MP7720 (если удастся купить - год назад они были в Терраэлектронике, но сейчас их там уже нет). Нагрузка у меня как раз 16 Ом. Гляди, делал такую схемку: К выходу контроллера (ЦАП) подключал операционник(AD820) с коэфициентом усиления 3, за ним как раз ставил усилитель класса D (max9741), на входе усилителя кондёр (ФВЧ), кондёр поставил побольше на частоту среза в 1Гц, на выходе усилителя LC-фильтр и опять кондёр побольше для частоты среза в 6 кГц. В результате получилась ситуация описанная в предыдущем моём посте. Так что на микросхеме MP7720 сомневаюсь, что получится. По поводу остального, надо будет попробывать... плюс к тому же придётся ставить радиатор...

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	27.02.2013, 01:49	8
	Странно, Может быть они сделали внутри компенсацию постоянной составляющей? MP7720 я посоветовал из-за простоты включения и паябельного корпуса (у меня DIP8, еще бывает SO8). Кстати, общим недостатком усилителя на микросхеме усилителя мощности является то, что его усиление нежелательно делать меньше 30 - усилитель недокорректирован (с целью расширения АЧХ), и при малом усилении может возбудиться. Так как рабочая частота низкая (100 Гц и менее), я бы попробовал сделать ШИМ-модулятор на ATtiny25. Оцифровывал бы входной сигнал с помощью АЦП (с частотой, например, 1000 Гц, вырабатываемой таймером T0), с помощью таймера T1 преобразовал бы в ШИМ (таймер Т1 у ATtiny25 позволяет вырабатывать противофазные сигналы ШИМ, да еще и с задержкой переключения) и подавал бы на выходной ключ на полевиках. 0

@Yurkom 0 / 0 / 0 Регистрация: 23.05.2007 Сообщений: 792
	27.02.2013, 14:34	9
	У Д-класса по топологии полумоста на сильно низких частотах вылезает так называемый пампинг-эффект. Это есть проблема. Решение - полностью мостовая схема. 0

Otikmyk93
	10.03.2015, 02:58	10
	Помогите, есть непонятности с расчётом усилителя. Вот тут http://we.iosyitistromyss.ru/audyo/usilitel.html написано что 2. Для нормальной работы усилителя желательно, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером транзистора было бы примерно равно половине напряжения питания Еп. А вот тут http://we.iosyitistromyss.ru/a... schet.html http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/06/19/5187dc.jpg 9. Падение напряжения на цепочке, состоящей из диодов VD1…VD3 и R5 должно быть примерно 2,6 В, так как им нужно обеспечить смещение четырем эмиттерным переходам (транзисторы составные!!!!). Поэтому при напряжении питания усилителя 30,4 В на коллекторе транзистора VT1 нужно будет выставить напряжение Uк = (Eпит – 2,6) / 2 = 13,9 В. Ведь тогда получается что на коллекторе транзистора первого каскада меньше чем половина напряжения...

	13.03.2015, 20:51

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	10.03.2015, 08:16	11
	А одно другому не противоречит. Нужно внимательно прочитать все, что написано еще раз. Во-первых, 13,9 - это примерно половина от 30,4. Во-вторых - у каждой схемы есть свои особенности. Конкретно, у второй схемы, половина питания должна быть в виртуальной середине цепочки VD1…VD3 и R5, что и отражено в соответствующем расчете. 0

Otikmyk93
	10.03.2015, 13:09	12
	Сообщение от mzw Во-первых, 13,9 - это примерно половина от 30,4. Я просто подумал что половина должна быть на каждом транзисторе, и чтобы прям ровно половина была, поэтому немножко не понял когда у Вас в расчёте вышло что на коллекторе VT1 должно быть 13,9 В, думал что должно быть 15,2 В :D Теперь понятно. Кстати Спасибо за статью :)

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	10.03.2015, 13:53	13
	Пожалуйста 0

Otikmyk93
	10.03.2015, 21:55	14
	И ещё забыл спросить. Если я использую смещение транзистора vt1 фиксированным током базы, т.е подаю смещение от коллектора vt1 или средней точки выходных транзисторов vt2 и vt3 на базу через резистор, т.е не делитель как у Вас в статье, мне ток через этот резистор уже не надо в 10 раз большим брать я прав?

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	10.03.2015, 23:05	15
	Да, Вы правы. Но у транзисторов разброс значений коэффициента усиления по току значительно больше, чем разброс напряжений база-эмиттер, поэтому для каждого экземпляра усилителя Вам потребуется подбирать свой резистор. Входное сопротивление усилителей будет иметь больший разброс, как и их коэффициент усиления по напряжению. Из-за этого стараются поставить на вход низкоомный делитель, который обеспечивает лучшую повторяемость. 0

Otikmyk93
	13.03.2015, 13:10	16
	Да про минусы смещении фиксированным током а именно того что резистор настраивается под каждый транзистор отдельно знаю. И если я не ошибаюсь я где-то читал (уже не помню где) у смещения фиксированным током плюс в том что по сравнении с делителем сопротивление входное большим получается (исправьте если я не прав) И вот ещё вопрос, собственно почему мы ток коллектора транзистора первого каскада приняли в 10 раз большим чем ток базы выходных транзисторов? И что будет если эти токи будут равны?