¿Cómo mantener constante la corriente de polarización en la etapa de salida de clase AB?

2

Estoy trabajando en un proyecto de hobby para construir un pequeño amplificador de audio. En realidad, la idea detrás del circuito es construir un amplificador de audio de 0.5W-1W que pueda alimentarse con una sola batería de 9V y tener un rendimiento de audio decente en términos de THD. Tenga en cuenta que quiero que sea un diseño discreto y no quiero usar ningún IC.

He construido y probado el siguiente circuito con una entrada sinusoidal pura de 1KHz y una carga resistiva pura de 8 ohmios.

Esto es lo que encontré

  1. La corriente en la etapa del controlador (PNP) está entre 6-7 mA. Esto parece funcionar mejor para una salida de 0.5W. Si se reduce, aparece la distorsión de salida.

  2. La oscilación de la señal de salida es casi 6V pk-pk antes de que comience a mostrar signos de distorsión. Esto significa que estoy obteniendo una salida de 0.5W.

  3. Tomé FFT de la salida y traté de calcular THD con las condiciones de trabajo dadas anteriormente, es inferior al 1.5% a 1KHz. Hay armónicos impares en la salida a -60dB menos que el freg fundamental.

  4. Suena muy limpio.

Aquí está mi pregunta:

La corriente de polarización de salida sin entrada y sin carga es de aproximadamente 12-13mA. Tan pronto como conecto mi entrada sinusoide y carga resistiva, se dispara. Para un máximo de 6 V pk-pk swing sube a 120mA. Si se reduce la oscilación de salida, también se reduce la corriente continua. No entiendo este comportamiento. ¿No debería la corriente continua ser constante y no estar afectada por la variación de la señal y la carga?

Por favor, ayúdame a entender esto. Me está matando. Me gustaría saber si la forma en que estoy probando el circuito y midiendo la corriente DC es correcta y cuál sería el valor típico de la corriente de polarización para tal circuito?

Gracias a todos por adelantado por sus comentarios. Saludos, VK

    
pregunta AU11

4 respuestas

2

El transistor superior (BD139) suministra corriente positiva a la carga, así como corriente de polarización. No toma corriente de la carga, solo el transistor inferior lo hace, por lo que se llama un amplificador push-pull.

Solo está midiendo la mitad de "empuje" de la forma de onda de salida de CA (además de la corriente de polarización) a través de esa resistencia, que en un multímetro se verá como una corriente de CC.

Por lo tanto, el aumento que está viendo NO es una corriente de polarización sino una corriente de salida.

No puede eliminarlo, aparte de eliminar la impedancia de carga o la entrada de CA.

(Además, @Bimpelrekkie tiene razón, falta una resistencia de emisor en la primera etapa)

EDITAR: si desea medir la corriente de polarización por separado de la corriente de salida, tendrá que medir el voltaje en el 0.33R que NO está suministrando salida, es decir, el más bajo durante los semiciclos positivos, o el superior uno durante semiciclos negativos.

Esto requiere prácticamente una sonda diferencial (o la diferencia entre dos canales) en un osciloscopio.

    
respondido por el Brian Drummond
0

Entrada de alimentación = salida de alimentación más pérdidas.

La salida de alimentación es de 0,56 vatios (6 voltios p-p y 8 ohmios de carga)

La potencia de entrada es de 9 voltios x 120 mA = 1.08 vatios.

Las pérdidas son, por lo tanto, de 0,52 vatios.

Suena bien, no muy bien pero está bien.

    
respondido por el Andy aka
0

Hmmm La corriente de polarización de salida solo tiene significado cuando la etapa de salida está en estado de reposo. Proporciona corriente de base a los dos transistores de salida complementarios que establecen un punto en la línea de carga del colector V / I en el que comienza a ser lineal ( normalmente curvado para baja corriente de base). Este curent solo es constante cuando no hay señal de entrada. Cuando se aplica la entrada (por ejemplo, su señal de prueba de 1 khz), este "punto de polarización" se mueve realmente con la señal, que obviamente tiene que conducir la corriente de base. más allá del punto de polarización sin señal (¡la corriente base generada por la señal aumenta esencialmente la corriente de polarización!) - para producir una amplificación de potencia. Por lo tanto, la corriente de polarización significa exactamente lo que dice: los transistores de la etapa de salida están ligeramente desviados (es decir, AMBOS conductores) cuando no hay una señal de entrada, esto se hace para mover la línea de carga de salida hacia una parte lineal de la curva V / I. etapa B o / p de la clase B, no habría ninguna corriente de polarización. No veo cómo se puede medir la "polarización" cuando la etapa de salida está amplificando una señal. Señal de activación de base de CA cuando se aplica una entrada de CA.  La corriente de polarización debe mantenerse constante, debe reducirse con la temperatura del dispositivo de salida. Tradicionalmente, esto se hizo utilizando 2 uniones de base de emisores de transistores similares a los dispositivos de salida. Estos estarían en lugar de los 2 diodos que se muestran en su esquema. Estas 2 uniones de voltaje separan las 2 bases del dispositivo de salida en aproximadamente 2 x Vbe. Además, la corriente de polarización debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de la unión del colector base del dispositivo de salida. Al colocar las 2 derivaciones de la base del emisor en contacto térmico con los dispositivos de salida, se puede lograr algún grado de compensación térmica.

    
respondido por el John
0

Como han dicho los demás, la polarización debe medirse como voltaje en las resistencias del emisor de la etapa de salida sin carga ni señal de entrada (o de lo contrario estará midiendo la corriente de salida del amplificador).

OK, cómo establecer el sesgo en una etapa de salida push-pull clase AB ...

El Vbe de su BD139 y BD140 depende de la temperatura de la unión interna del transistor. Disminuye en 2mV / ° C.

En condiciones de inactividad, una disminución en Vbe hará que una mayor corriente pase a través del transistor, lo que causa que se caliente, lo que disminuye Vbe, lo que aumenta la corriente ...

Con solo 9 V en el suministro, sus transistores no corren el riesgo de sufrir un embalamiento térmico, pero los diodos deben estar acoplados térmicamente al disipador térmico. De esta manera, cuando los transistores se calientan, la caída de voltaje de los diodos disminuye en los mismos 2 mV / ° C, y esto compensa el cambio de Vbe.

Hay un mejor circuito que se usa de manera bastante universal en los amplificadores de potencia:

( crédito de imagen )

El circuito alrededor de Q1 crea una tensión entre las dos bases de transistores. Q1 actúa como un amplificador de emisor común, que amplifica su propio Vbe en una relación establecida por el potenciómetro. Q1 está instalado en el disipador de calor de los transistores de potencia, por lo que sigue la temperatura de los transistores de salida y lo compensa.

Luego simplemente ajusta el potenciómetro para obtener la corriente de polarización que deseas, mientras monitoreas el voltaje en las resistencias del emisor de los transistores de potencia (no se muestra en este esquema).

Simplemente reemplaza tus dos diodos con este multiplicador Vbe, conecta el transistor al disipador de calor y establece el sesgo con la olla, es bastante práctico.

Ahora, acerca de tu circuito:

Los transistores de salida están controlados por la corriente, por lo tanto, el comportamiento de distorsión cruzada dependerá de cómo coincida su hFe, y el valor de las resistencias del emisor no es crítico.

El circuito alrededor del transistor de entrada es extraño. La corriente en el BC547 se establece por realimentación, para hacer que el voltaje en la resistencia 4k7 sea igual al Vbe del BC557. Por lo tanto, el transistor de entrada está polarizado a 130 µA, que es muy bajo. A través de la resistencia de realimentación de 10k, esto crea una caída de 1.3V, esta debe ser la razón por la que las resistencias de 10k / 20k que establecen el voltaje de base de CC de BC547 no son iguales ...

    
respondido por el peufeu

Lea otras preguntas en las etiquetas