Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кроссоверлік бұрмалау – жүктемені басқаратын құрылғылар арасындағы ауысудан туындайтын бұрмалау түрі. Ол ең көп кездесетін жағдай – B класындағы толықтырылатын немесе "итеру-тарту" күшейткіш сатыларында, бірақ кейде басқа схемаларда да кездесуі мүмкін. "Кроссовер" термині сигналдың құрылғылар арасында "бір-біріне өтуін" білдіреді, яғни жоғарғы транзистордан төменгіге және керісінше. Бұл термин көпжол дыбыс жүйесіндегі динамиктерді әртүрлі жиілік диапазонда басқаруға арналған сүзгі схемасы – аудио кроссоверімен байланысты емес.
Crossover distortion is a type of distortion which is caused by switching between devices driving a load. It is most commonly seen in complementary, or "push pull", class B amplifier stages, although it is occasionally seen in other types of circuits as well. The term crossover signifies the "crossing over" of the signal between devices, in this case, from the upper transistor to the lower and vice versa. The term is not related to the audio loudspeaker crossover filter—a filtering circuit which divides an audio signal into frequency bands to drive separate drivers in multiway speakers.
Бұрмалау механизмі
Суретте B класты эмитерлік ілеспе қосымша шығыс сатысы көрсетілген. Сигнал болмаған жағдайда шығыс кернеуі қоректендіру көзінің ортасында болады (яғни 0 В-та). Бұл жағдайда екі транзистордың база-эмиттерлік смещениесі нөлге тең, сондықтан олар өткізбейтін, тоқ өткізбейтін аймақта болады. Оң жаққа өзгеретін сигналды қарастырайық: егер кіріс кернеуі жоғарғы NPN транзисторы үшін қажетті VBE құлауынан (≈ 0,65 В) төмен болса, ол өшік күйде қалады немесе өте аз тоқ өткізеді. Бұл базалық тізбекке қатысты диод сияқты жұмыс істеуімен бірдей, ал шығыс кернеуі кіріс кернеуін қайталай бермейді (төменгі PNP транзисторы әлі де өшік, өйткені оның база-эмиттерлік диоды оң жаққа өзгеретін кіріс кернеуімен кері полярленген). Осыған ұқсас жағдай төменгі транзистор үшін де орын алады, бірақ теріс жаққа өзгеретін кіріс үшін. Осылайша, кіріс кернеуі ±0,65 В аралығында шығыс кернеуі кіріс кернеуінің нақты көшірмесі немесе күшейтілген нұсқасы емес, және біз оны 0 В-қа жақын шығыс толқын пішініндегі "қисық" ретінде көре аламыз (немесе бір транзистор тоқ өткізуді тоқтатып, екіншісі бастайды). Бұл қиылыс бұрмалануының ең айқын түрі болып табылады, және ол шығыс кернеуінің өзгеру амплитудасы төмендеген кезде көрінетін және маңыздырақ болады. Бұл тізбекте бұрмаланудың аз байқалатын түрлері де болуы мүмкін. Эмиттерлік ілеспе кернеулік күшейту коэффициенті 1-ден сәл кем болады. Көрсетілген тізбекте NPN эмитерлік ілеспе және PNP эмитерлік ілеспелердің кернеулік күшейту коэффициенттері әдетте өте аз өзгеше болады, бұл жер және жерден төмендегі күшейтуде сәл айырмашылықтарға әкеледі. PNP және NPN құрылғылары арасындағы шағын айырмашылықтардан туындайтын қиылыс бұрмалануының басқа да нәзік түрлері бар.
The image shows a typical class B emitter follower complementary output stage. Under no signal conditions, the output is exactly midway between the supplies (i. e., at 0 V). When this is the case, the base emitter bias of both the transistors is zero, so they are in the cut off region where the transistors are not conducting. Consider a positive going swing: As long as the input is less than the required forward VBE drop (≈ 0.65 V) of the upper NPN transistor, it will remain off or conduct very little. This is the same as a diode operation as far as the base circuit is concerned, and the output voltage does not follow the input (the lower PNP transistor is still off because its base emitter diode is being reverse biased by the positive going input). The same applies to the lower transistor but for a negative going input. Thus, between about ±0.65 V of input, the output voltage is not a true replica or amplified version of the input, and we can see that as a "kink" in the output waveform near 0 V (or where one transistor stops conducting and the other starts). This kink is the most pronounced form of crossover distortion, and it becomes more evident and intrusive when the output voltage swing is reduced. Less pronounced forms of distortion may be observed in this circuit as well. An emitter follower will have a voltage gain of just under 1. In the circuit shown, the NPN emitter follower and the PNP emitter follower will generally have very slightly different voltage gains, leading to slightly different gains above and below ground. Other more subtle forms of crossover distortion, stemming from slight differences between the PNP and NPN devices, exist.
Мүмкін болатын шешімдер
Бұрмалаудың көптеген түрлері сияқты, кроссоверлік бұрмалауды азайтудың тағы бір жолы кері байланыс арқылы. Шығысты күтілетін шығыспен салыстырып, кез келген қателерді түзету үшін кірісті реттеу арқылы, біз бұрмалауды едәуір төмендетуге болады. Бұл операциялық күшейткіш арқылы, төменде көрсетілгендей, немесе дискретті схема арқылы жасалуы мүмкін. Мысалда, операциялық күшейткіш түрткі-соғу жұбының бұрмалауын азайту үшін қолданылады. Операциялық күшейткіштер – өте жоғары күшейту коэффициентіне ие дифференциалдық кернеу күшейткіштері (кейде шексіз күшейту коэффициенті ретінде модельделеді). Идеалды модельде операциялық күшейткіштің шығысы екі кірісінің кернеуі бірдей болуын қамтамасыз етеді. Осы жағдайда, инверттеу кірісі тікелей шығысқа қосылғандықтан, инверттемейтін кірістегі кернеу әрқашан шығыс және инверттеу кірісіндегі кернеуге тең болады, осылайша бұрмалау жойылды. Операциялық күшейткіштің нақтырақ моделінде (шексіз күшейту коэффициенті жоқ) бұрмалау операциялық күшейткіштің күшейту коэффициентіне тең фактормен азайтылады. Көптеген қазіргі заманғы қуат күшейткіштері (жоғары сапалы аудио жүйелерінде қолданылатындары да) екі техниканы қолданады: шығыс сатыларында АБ класын пайдалану және кері байланыс, тиімділік пен бұрмалау көрсеткіштерінің жақсы деңгейін ұсынады.
As with most kinds of distortion, another way in which crossover distortion can be reduced is through the use of feedback. By comparing the output to the desired output, and adjusting the input to correct for any error, we can significantly reduce distortion. This may be done with an operational amplifier, as shown below, or with a discrete circuit. In the example shown, the operational amplifier is used to reduce the distortion of a push pull pair. Operational amplifiers are differential voltage amplifiers with very high gain (sometimes modeled as infinite gain). In an ideal model, the output of the op amp is held such that both inputs of the op amp must be at exactly the same voltage. In this case, since the inverting input is directly connected to the output, the voltage at the non inverting input is always equal to the voltage at the output and inverting input, hence eliminating distortion. With a more precise model of an operational amplifier (with non infinite gain) distortion is reduced by a factor equal to the gain of the op amp. Most modern power amplifiers (including those used in hi fi) employ both techniques, using both class AB in their output stages, and feedback, offering reasonable efficiency and good distortion figures.