Динамическая нагрузка в усилителе

[nopoison]

Доброго времини суток!
Хочу сделать миниатюрный транзисторный усилитель (чем меньше деталей, тем лучше) с коэффициетом усиления по напряжению 1000. Питаться будет от одного пуговичного элемнта питания (1,5 В). Нагрузка - капсюль, с сопротивлением постоянному току 300 Ом, на чачтоте 1 кГц - 1 кОм. Качество звучания не принципиально, допустим Кг 1%.

Изучив теорию, пришел к выводу, что для большего усиления вместо резистора в транзисторном каскаде можно использовать источник тока. Только вот как все это расчитывается?

Вот из одной статьи:

Транзисторы входного каскада включены по схеме с динамической нагрузкой. Коллекторной нагрузкой транзистора VT1 служит внутреннее сопротивление транзистора VT2, а коллекторной нагрузкой транзистора VT2 — внутреннее сопротивление транзистора VT1. Внутренние сопротивления этих транзисторов достаточно велики, так как транзисторы включены по схеме с ОЭ и охвачены местной ООС по току, создаваемой резисторами в цепи эмиттеров. В результате, несмотря на то что выходы каскадов на транзисторах VT1 и VT2 по переменному току включены параллельно и шунтируют друг друга, выходное сопротивление первого каскада достигает большой величины — около 0,5 МОм — и приращения коллекторных токов транзисторов VT1 и VT2, вызванные воздействием входного сигнала, практически полностью уходят в базовые цепи транзисторов VT3 и VT4 в зависимости от знака приращения.

В файле "Схема" - мое творение. Покритикуйте. И надо еще выходной каскад придумать, а то при подключении нагрузки напряжение проподает. Все пока симулировалось в MultiSIM 9.

[abwh]

Сопротивление нагрузки, как я понял, 300 Ом. При выходном напряжении, скажем, 0,5В, ток составит 1,67мА, что каскад Q1, Q2 обеспечить в состоянии при R2=R3=10кОм. Потом, не забудь про разделительный конденсатор на выходе. Можно попробовать уменьшить R2,R3 до 5кОм, чтобы увеличить ток покоя транзисторов.

[nopoison]

Сопротивление нагрузки, как я понял, 300 Ом. При выходном напряжении, скажем, 0,5В, ток составит 1,67мА, что каскад Q1, Q2 обеспечить в состоянии при R2=R3=10кОм. Потом, не забудь про разделительный конденсатор на выходе. Можно попробовать уменьшить R2,R3 до 5кОм, чтобы увеличить ток покоя транзисторов.

Я понял мыслю, но в теории схемотехники говорится, что сопротивление нагрузки должно быть хотя бы в десять раз больше коллекторной нагрузки в каскаде с ОЭ. А тут нагрузкой каждого транзистора является коллекторный переход смещенный в обратном напралении, а значит и транзистор нагружается этим большим сопротиленем - из-за чего такой большой Ку (1500). А при подключении капсюля с сопротивлением на звуковых частотах 1 кОм (через конденсатор, естественно), напряжение большей частью выделяется на это самой динамической нагрузке.

Поэтому, может кто-то просто подскажет, какой буферный каскад поставить на выход, чтобы на нагрузке напряжение не падало?

[VladimirAd]

Извините за назойливость.
Все же поищите спец микросхему.

Вам нужна схема с питанием 1 вольт и выходом Rail-to-Rail (Ку=1000 и вход 1 мВ - уже перегруз). Обычная схемотехника тут уже не поможет. Паять такого рода опер на рассыпухе тоже занятие мало приятное. С ограничением по обьему - остаютсятолько спец микросхемы.

[subsonic]

Извините за назойливость.
Все же поищите спец микросхему.

Вам нужна схема с питанием 1 вольт и выходом Rail-to-Rail (Ку=1000 и вход 1 мВ - уже перегруз). Обычная схемотехника тут уже не поможет. Паять такого рода опер на рассыпухе тоже занятие мало приятное. С ограничением по обьему - остаютсятолько спец микросхемы.

Дельный совет!
А микруху можно попробовать нашу К1407 уд 2, я строил на них усилители для гитарных звукоснимателей! Питание -+ 1.2 вольта ,усилитель микротоковый,большой коэффициент усиления и очень малое потребление!!!

[Alex]

Питание -+ 1.2 вольта

У него не -+1.2, у него просто 1.2, 1407уд2 работать не будет.
Если бы у него было +-1.2, т.е. 2.4 - все было бы гораздо проще, даже если бы него было 1.4 вместо 1.2

[sia_2]

IMHO парень хочет на грош пятаков. Изделие для спецтехники, чтобы за три копейки. Так не бывает. В габариты 4х5мм и питании 1В можно вписать только заказную или полузаказную микруху, причем в бескорпусном исполнении (либо CSP), причем не исключено, что автор сильно наивен в отношении условий работоспособности источников сигнала (микрофонов и пр.), они от 1 В работают очень неважно. Плюс еще с большой вероятностью на практике потребуется АРУ во избежание перегрузок. Потом, если это часть более сложной системы, с ней тоже будет много проблем. Хоровиц и Хилл тут не помощники, тут нужен опыт и ресурсы. "На коленке" нормальные вещи не делаются.
Аналоговые узлы, работающие при питании 0,85...0,9 В делали многократно, в том числе микромощные АЦП, но это заказные (дорогие) ИС..
В полузаказном исполнении (когда это чисто аналоговое устройство, если есть еще что-то нестандартное, нужно делать заказной чип) минимум по деньгам, который реален - это порядка 180...200 т.руб.
Еще, если можно приспособить чип от современных слуховых аппаратов (а они сейчас бывают очень навороченные, вплоть до систем с нехилыми АЦП/ЦАП и DSP на борту), нужно будет купить на него документацию и лицензию на право применения, к примеру, у Gennum или Сименса. Это достаточно долго и дорого, причем не факт, что продадут - если не сможете доказать, что будете брать много и при этом не составите конкуренцию другим потребителям - пошлют лесом..

[nopoison]

Господин sia_2, Вы со своими глазами дружите? Вы с какой ветки посты читали? Про слуховые аппараты, про АЦП? Зачем тогда сюда отвечаете?

В габариты 4 х 5 мм вмещается трехтранзисторный усилитель с Ку 500, а мне нужно увеличить это число в 2 раза, не более. Про микрофон в качестве источника сигнала я не говорил, потому что источником сигнала будет другое устройство и напряжение питания усилителя к нему никакого отношения вообще не имеет. Про АРУ я также не говорил, потому что она мне не нужна, так что, sia_2, не городите огород и не усложняйте мое техзадание.

Да, забыл, может мне еще господин sia_2 предложит воткнуть двухядерный процессор в платку 4 х 5 мм вместе с двумя гигами оперативы и жестким диском на 250 гигов или этого будет мало для обработки звукового сигнала?

А насчет Gennum или Siemens, я их куплю лучше.

Так что может кто-нибудь в тему что-нибудь напишет? Давайте сначала добьем схему с поста № 8, а уж потом я как-нибудь сам впихну ее на платку, а то порассуждать на тему бескорпусных микросхем и лицензионных отчислений особого ума не надо...

[VladimirAd]

В габариты 4 х 5 мм вмещается трехтранзисторный усилитель с Ку 500, а мне нужно увеличить это число в 2 раза, не более.

Смишно, правда.
Без обид, но примитивный расчет 1 мВ*1000=1 В никто не отменял.
А если входной уровень сильно меньше, то можно поговорить о шумах и требовании выходного уровня рэйл то рэйл.
Начните с ТЗ, потом озвучте его.
Входное сопротивление усилка и источника, уровень шума ит.д. и т.п.

[nopoison]

Смишно, правда.

Да я и вижу, что здесь мастера только посмеятся, без обид... Про динамическую нагрузку и источник тока в качестве нагрузки воообще никто не упямянул...
Помню, несколько лет назад ковырял китайский двхкассетный магнитофон. Так вот там УВ был собран на двух транзисторах в пройстейшем включении со всеми цепями коррекции. На его выходе напряжение было порядка 250 мВ (эфф.). А ЭДС, развиваемое магнитными головками порядка 170-400 мкВ, таким образом, Ку там был порядка 1000, правда и напряжение питания там было 12 В. И шумы усилителя были ниже уровня шумов новой кассеты.
Поэтому я и хочу поэксперементировать с динамической нагрузкой и источником тока в качестве нагрузки, чтобы получить Ку 1000 от напряжения 1,5 В.
Теперь по поводу ОУ и спецмикросхем. Одна из больших проблем - это их доступность для меня. Тем не менее, есть два варианта решения техзадания с применением ОУ, которые в сентябре начну реализовывать в железе, но это уже параллельное развитие техзадания, но к теме ветки это уже не относится!
В связи с этим прошу больше не предлагать использовать ОУ фирмы ххх, или бескорпусные спецмикросхемы, потому что я хочу найти альтернативу ОУ в данном случае и из 3-4 схемотехнически разных устройств выбрать лучшее.

Обновим техзадание усилителя.
1. Напряжение питания 1,5 В желательно с возможностью работы вплоть до 1 В.
2. Напряжение на нагрузке 250 мВ (эфф.) (700 мВ - размах) с искажениями не более 1%.
3. Сопротивление нагрузки (капсюля) постоянному току 300 Ом, переменному на частоте 1 кГц - 1 кОм.
4. Ку порядка 1000.
5. Отношение сигнал/шум как у кассетной ленты (сформулирую пока так), т. е. 40-50 дБ, точно не знаю.
6. Отсутствие АРУ и прочих прибамбасов, только усиление в 1000 раз, не больше, не меньше.
7. Лимит на 4 транзистора (очень важно!)

Пока все. Для стабилизации режима работ транзисторов можно использовать общую ООС.

[Olegyurich]

Вот схема, приблизительно соответствующая Вашему ТЗ, попробуйте с ней в реале поиграться. В симуляторе работает, только Кг высоковат - 2-3%.

[Olegyurich]

Емкости поставьте соответственно нижней граничной частоте.

[abwh]

Olegyurich, схема потеряет работоспособность уже при напряжении питания 1,26В - Q1 войдет в отсечку. Может, попробовать втюхать источник сигнала в цепь базы Q1 последовательно? R8 сделать 100-470 Ом, последовательно с ним транзистор ВС550 с соединенными Б-К. Тогда накладывается ограничение на источник сигнала - отсутствие постоянки на выходе и малое R постоянному току. Электродинамический микрофон, разве что.

[Olegyurich]

схема потеряет работоспособность уже при напряжении питания 1,26В - Q1 войдет в отсечку

Не спорю, работоспособности при 1 В я не обещал.
Можно сделать, так как Вы говорите, но это не избавит от ограничения по выходу, а оно и так на пределе при 1.5В.

[Alex]

Емкости поставьте соответственно нижней граничной частоте.

А сколько они на схеме? Там написно "1", это один чего, фарады?

[Olegyurich]

Вот исправленная версия, теперь Кг чутка поменьше и нагрузочная способность получше, но все равно он менее, чем от 1.4В не работает - уже при 1.4В усиление падает на порядок. Может с источником сигнала я Вас не так понял?

[Olegyurich]

А сколько они на схеме? Там написно "1", это один чего, фарады?

На схеме да, чтобы переходные процессы в симуляторе не путали лишний раз.

[abwh]

Похоже, для 1В подойдут только полевики с архинизким пороговым напряжением. Или делать вольтодобавку.

Добавлено через 8 минут

Вот исправленная версия, теперь Кг чутка поменьше и нагрузочная способность получше, но все равно он менее, чем от 1.4В не работает - уже при 1.4В усиление падает на порядок. Может с источником сигнала я Вас не так понял?

Именно так я и представлял! Только вот насчет выхода не подумал - действительно засада с биполярниками получается

[Olegyurich]

Или германий. А вольтодобавка не спасает. Я пробовал. Все равно оно даже в покое при 1.4 идет вразнос - съезжают все режимы по постоянке.

[fakel]

Усил состоит из 2х каскадов - ОЭ и ОК, разной проводимости, рисовать лень, поэтому на слух: эмитер 1-ого соединить с коллектором 2-ого - это общий, коллектор первого на базу 2-ого, эмиттер 2-ого - это выход, на него же и питание через капсюль. База 1-ого вход, она же вывод для подачи ООС и смещения. Смещение подается с выхода (эмиттер 2-ого) через резистор, он же резистор ООС. Сигнал на базу 1-ого через кондер.

Добавлено через 11 минут
П.С. Транзюки германиевые, входной - лучше П27А, он малошумящий

Добавлено через 1 минуту
Если усиление будет мало, добавить второй такой модуль, но ООС тогда заводить в эмиттер 2-ого транзистора

[Olegyurich]

Если усиление будет мало, добавить второй такой модуль

Не, при таком питании, даже от двух таких модулей нужного усиления не получить. Поэтому и нужна динамическая нагрузка.

Добавлено через 32 секунды
Тем более при использовании п27 с его малой бетой.