Šiame šiuolaikiniame pasaulyje pagrindinis garso stiprinimo garso sistemoje tikslas yra tiksliai atkurti ir sustiprinti pateiktus įvesties signalus. Ir vienas didžiausių iššūkių yra turėti didelę išėjimo galią ir kuo mažiau energijos prarasti. D klasės stiprintuvų technologija daro vis didesnę įtaką tiesioginio garso pasauliui, nes siūlo didelę galią be galios išsklaidymo ir mažesnio svorio nei bet kada anksčiau. Šiais laikais nešiojamieji muzikos prietaisai tampa vis populiaresni, nes didėja išorinių garsų poreikis nešiojamuose muzikos įrenginiuose.
Garso stiprinimas kartais atliekamas naudojant vamzdinių stiprintuvų technologiją, tačiau jie yra didelių gabaritų ir netinka nešiojamosioms elektroninėms garso sistemoms. Daugeliui garso stiprinimo poreikių inžinieriai nusprendžia naudoti tranzistorius linijiniu režimu, kad sukurtų mastelio išvestį, pagrįstą maža įvestimi. Tai nėra geriausias garso stiprintuvų dizainas, nes linijiniu režimu veikiantys tranzistoriai nuolat dirbs, generuos šilumą ir vartos energiją. Šie šilumos nuostoliai yra pagrindinė priežastis, kodėl linijinis režimas nėra optimalus naudojant nešiojamas garso programas su baterijomis. Yra daugybė garso stiprintuvų klasių A, B, AB, C, D, E ir F. Jie skirstomi į du skirtingus veikimo režimus, tiesinius ir perjungimo.
D klasės stiprintuvas
Linijinio režimo galios stiprintuvai - A, B, AB ir A klasės C klasė yra visi linijinio režimo stiprintuvai kurių išvestis yra proporcinga jų įėjimui. Linijinio režimo stiprintuvai nėra sotūs, visiškai įsijungia arba visiškai išsijungia. Kadangi tranzistoriai visada yra laidūs, atsiranda šiluma ir nuolat vartojama energija. Tai yra priežastis, kodėl linijiniai stiprintuvai turi mažesnį efektyvumą, palyginti su perjungimo stiprintuvais. D, E ir F klasės komutaciniai stiprintuvai yra komutaciniai stiprintuvai. Jie turi didesnį efektyvumą, kuris teoriškai turėtų būti 100%. Taip yra todėl, kad nėra šilumos praradimo energijos.
Kas yra D klasės stiprintuvas?
D klasės stiprintuvas yra komutacinis stiprintuvas ir, kai jis yra „ON“ būsenoje, jis praleis srovę, tačiau jungikliuose bus beveik nulis įtampos, todėl dėl energijos suvartojimo šiluma neišsklaidoma. Kai jis yra „OFF“ režime, maitinimo įtampa bus didesnė MOSFET , bet nesant srovės srauto, jungiklis nenaudoja energijos. Perjungimo įjungimo / išjungimo metu stiprintuvas suvartos energiją tik tuo atveju, jei nebus atsižvelgta į nuotėkio sroves. D klasės stiprintuvas, kurį sudaro šie etapai:
- PMW moduliatorius
- Perjungimo grandinė
- Išėjimo žemų dažnių filtras
D klasės stiprintuvo blokinė schema
PMW moduliatorius
Mums reikia grandinės sudedamosios dalies, vadinamos palyginamuoju elementu. Palyginamasis turi du įėjimus, būtent įvestį A ir įėjimą B. Kai įėjimo A įtampa yra didesnė nei įėjimo B, palyginamojo įrenginio išvestis bus maksimali teigiama įtampa (+ Vcc). Kai įėjimo A įtampa yra žemesnė nei įėjimo B, palyginamojo įrenginio išvestis pasieks didžiausią neigiamą įtampą (-Vcc). Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta kaip veikia lygintuvas D klasės stiprintuve. Vienas iš įėjimų (tebūnie tai A įvesties gnybtas) tiekiamas su stiprintinu signalu. Kita įvestis (B įvestis) tiekiama su tiksliai sukurta trikampio banga. Kai akimirksniu signalo lygis yra aukštesnis nei trikampio bangos, išėjimas tampa teigiamas. Kai akimirksniu signalo lygis yra žemesnis nei trikampio bangos, išėjimas tampa neigiamas. Rezultatas yra impulsų grandinė, kur impulso plotis yra proporcingas momentinio signalo lygiui. Tai žinoma kaip „Impulso pločio moduliacija“ arba PWM .
PMW moduliatorius
Perjungimo grandinė
Nors komparatoriaus išvestis yra skaitmeninis įvesties garso signalo atvaizdavimas, jis neturi galios valdyti apkrovą (garsiakalbį). Šios perjungimo grandinės užduotis yra užtikrinti pakankamą galios padidėjimą, kuris yra būtinas stiprintuvui. Perjungimo grandinė paprastai suprojektuota naudojant MOSFET. Labai svarbu suprojektuoti, kad perjungimo grandinės generuotų signalus, kurie nepersidengia, kitaip jūs susidursite su problema, kai tiekimas sutrumpinamas tiesiai į žemę, arba jei naudojate padalytą tiekimą, sutrumpinantį tiekimą. Tai yra žinoma kaip šaudymas, bet to galima išvengti įvedant MOSFET ne sutampančius vartų signalus. Nepersidengiantis laikas yra žinomas kaip „Dead time“. Kurdami šiuos signalus, mes turime kuo trumpiau praleisti neveikimo laiką, kad išlaikytume tikslų išvesties signalą su mažu iškraipymu, tačiau jis turi būti pakankamai ilgas, kad abu MOSFET neveiktų tuo pačiu metu. Taip pat reikia sutrumpinti laiką, kai MOSFET veikia linijiniu režimu, o tai padės užtikrinti, kad MOSFET veikia sinchroniškai, o ne abu vienu metu.
Šiai programai reikia naudoti maitinimo MOSFET, nes projektuojant padidėja galia. D klasės stiprintuvai naudojami dėl didelio efektyvumo, tačiau MOSFET turi įmontuotą kūno diodą, kuris yra parazitinis ir leis srovei toliau laisvai judėti per negyvą laiką. Schottky diodas gali būti pridedamas lygiagrečiai MOSFET kanalizacijai ir šaltiniui, siekiant sumažinti nuostolius per MOSFET. Tai sumažina jo nuostolius, nes Schottky diodas yra greitesnis nei MOSFET kūno diodas, užtikrinantis, kad kūno diodas neveiktų per mirusį laiką. Siekiant sumažinti nuostolius dėl aukšto dažnio, praktiškas ir būtinas Schottky diodas lygiagrečiai su MOSFET. Šis „Schottky“ užtikrina, kad prieš išjungiant įtampą per MOSFET. Bendras MOSFET ir išvesties etapo veikimas yra analogiškas sinchroninio veikimui Buck konverteris . Perjungimo grandinės įėjimo ir išėjimo bangos formos parodytos paveikslėlyje žemiau.
Perjungimo grandinė
Išėjimo žemų dažnių filtras
Paskutinis D klasės stiprintuvo etapas yra išėjimo filtras, kuris silpnina ir pašalina perjungimo signalo dažnio harmoniką. Tai galima padaryti naudojant bendrą žemo dažnio filtrų išdėstymą, tačiau dažniausiai tai yra induktoriaus ir kondensatoriaus derinys. Norimas 2-asis užsakymo filtras, kad galėtume naudoti -40dB / Dešimtmetį. Ribinių dažnių diapazonas yra nuo 20 kHz iki maždaug 50 kHz dėl to, kad žmonės negali girdėti nieko, viršijančio 20 kHz. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodytas antros eilės „Butterworth“ filtras. Pagrindinė priežastis, kodėl mes pasirenkame „Butterworth“ filtrą, yra ta, kad tam reikia mažiausiai komponentų ir kad jos reakcija yra lygi, o dažnis išjungtas.
Išėjimo žemų dažnių filtras
D klasės stiprintuvo pritaikymas
Jis labiau tinka nešiojamiesiems prietaisams, nes jame nėra papildomo šilumos kriauklės išdėstymo. Taip lengva nešiotis. Didelės galios D klasės stiprintuvas tapo standartu daugelyje vartotojų elektroninių programų, tokių kaip
- Televizoriai ir namų kino sistemos.
- Didelės apimties buitinė elektronika
- Ausinių stiprintuvai
- Mobiliosios technologijos
- Automobiliai
Taigi, visa tai yra apie D klasės stiprintuvų veikimą ir programas. Tikimės, kad jūs geriau supratote šią koncepciją. Be to, bet kokie klausimai, susiję su šia koncepcija ar jų įgyvendinimu elektros ir elektronikos projektai , pateikite savo atsiliepimą komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, Kokios yra D klasės stiprintuvo programos?
