|
 |
|
Δομή, Λειτουργία,
Προβλήματα |
|
|
|
|
|
|
1. Eισαγωγή
2.
Τάξεις ενισχυτών και θερμικές απώλειες
3. Η τάξη "D"
4.
Η αρχή λειτουργίας της τάξης "D" και η διαμόρφωση εύρους παλμών
(PWM)
5. Δομή, λειτουργία και
προβλήματα
6.
Resources |
|
Oι διαφορές των ενισχυτών
τάξης "D" με τους συμβατικούς είναι θεμελιώδεις. Ο συμβατικός
ενισχυτής (όπως αυτός που φαίνεται στο σχήμα) περιλαμβάνει ένα η
περισσότερα στάδια τα οποία πραγματοποιούν ενίσχυση τάσης και
ρεύματος καθώς επίσης και προσαρμογές αντιστάσεων καθώς επίσης και
ένα τροφοδοτικό από το οποίο αντλείται η ισχύς εξόδου.Σε έναν τέτοιο ενισχυτή, οι βασικές
παραμορφώσεις οφείλονται σε μη γραμμικότητες των ημιαγωγών, σε
θόρυβο του τροφοδοτικού καθώς επίσης σε προβλήματα απόκρισης
συχνότητας. Ο ενισχυτής τάξης "D" ακολουθεί μία τελείως
διαφορετική προσέγγιση. |
| Ο συμβατικός ενισχυτής αποτελείται από μία σειρά ενισχυτικών
σταδίων τάσης και ρεύματος και μία τροφοδοτική διάταξη που
εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία του κυκλώματος και τροφοδοτεί το
φορτίο με το απαραίτητο ρεύμα. |
|
|
|
|
Tα τμήματα τα οποία
αποτελούν έναν ενισχυτή τάξης "D" είναι ή είσοδος, όπου τα αναλογικά
σήματα μετατρέπονται σε ψηφιακά, κωδικοποιημένα κατά εύρος και τα
ψηφιακά (που μπορεί θεωρητικά να είναι... οτιδήποτε από την τυπικό
datastream ενός CD player μέχρι Dolby Digital και -για τους
αθεράπευτα αισιόδοξους-ακόμη και DSD) αποκτούν το κατάλληλο φορμά,
το ενισχυτικό στάδιο σε τάξη "D" και το βαθυπερατό φίλτρο εξόδου
όπου το σήμα αποκτά και πάλι την αναλογική του μορφή. |
| Ο ενισχυτής τάξης "D" περιλαμβάνει
ένα ψηφιακό front end ώστε τα σήματα να αποκτούν το
σωστό format, τον διαμορφωτή εύρους παλμών (PWM) το ενισχυτικό
στάδιο και το βαθυπερτό φίλτρο εξόδου. |
|
|
|
|
Oι μηχανισμοί
παραμόρφωσης σε ένα τέτοιο ενισχυτή είναι βασικώς τρείς. Ο
πρώτος ονομάζεται σφάλμα χρονισμού (timing error) και σχετίζεται με
τόν χρόνο τον οποίο τα MOSFETs ισχύος μπορούν να αλλάξουν την
κατάστασή τους και ο οποίος αν και μικρός δεν είναι εν τούτοις
μηδενικός ακόμη χειρότερα μάλιστα δεν είναι σταθερός αλλά
εξαρτώμενος από το ρεύμα το οποίο ζητά το φορτίο. Η
παραμόρφωση που προκαλεί το φαινόμενο αυτό είναι ευθέως ανάλογη των
διαφορών εύρους παλμού εισόδου-εξόδου και επίσης ανάλογη της
συχνότητας του τριγωνικού σήματος (που το ονομάζουμε διακοπτικό
σήμα, switching signal). Χρονικές διαφορές πολύ μικρού μεγέθους
(10nS) δημιουργούν τυπικά μετρούμενες παραμορφώσεις 0.1% για
διακοπτικό σήμα συχνότητας 350kHz. Ο δεύτερος ονομάζεται απλώς
τροφοδοτικό! Η ισχύς εξόδου εξαρτάται από τις τάσεις τροφοδοσίας
αφού το σήμα παίρνει μόνο τις τιμές αυτές. Κάθε αλλαγή στις
τάσεις είτε λόγω μεταβολής της τάσης του δικτύου είτε λόγω βύθισης
της τάσης λόγω υπερβολικού φόρτου (η κακού υπολογισμού του
τροφοδοτικού) έχουν επίδραση στο σήμα εξόδου. Αρα το
τροφοδοτικό ενός ενισχυτή τάξης "D" είναι ακόμη πιο κρίσιμο από ότι
ενός συμβατικού ενισχυτή. Τέλος, υπάρχει και το φίλτρο στην
έξοδο. Συνήθως σχεδιάζεται με συγκεκριμένες προδιαγραφές
φορτίου ενώ είναι γνωστό ότι τα ηχεία δεν έχουν μεγάλη σχέση με την
σταθερότητα. Συνδέοντας δύο φίλτρα σε σειρά (το φίλτρο του
ενισχυτή και το κροσόβερ) τα αποτελέσματα είναι σχετικώς απρόβλεπτα
και είναι πιθανόν να υπάρξουν σημαντικές (για το επίπεδο τιμής και
ποιότητας ενός μηχανήματος) επιδράσεις στην απόκριση
συχνότητας. Ολα αυτά βεβαίως ισχύουν για σχεδιάσεις
ανοικτού βρόγχου, δηλαδή χωρίς ανάδραση. Ωστόσο, η φύση των
ενισχυτών επιτρέπει την χρήση ανάδρασης (αν και κάποιος περισσότερο
πολύπλοκης στην εφαρμογή της) με την αναλογική έννοια του όρου. Η
αλήθεια μάλιστα είναι ότι η διαφοροποίηση των σχεδιάσεων βρίσκεται
συνήθως ακριβώς εκεί, στο πώς δηλαδή εκμεταλλεύονται στο σήμα εξόδου
για να ελαχιστοποιήσουν τα σφάλματα. Υπάρχουν ακόμη και δυνατότητες
μεταβολής της συχνότητας του διακοπτικού σήματος . |
|
|
|
|
|
