Кроссовер искажения - Crossover distortion
 | эта статья не цитировать Любые источники. (Декабрь 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Кроссовер искажения это тип искажение что вызвано переключением между устройствами, управляющими нагрузкой. Это чаще всего встречается в дополнительном, или "толкай-тяни", Усилитель класса B ступеней, хотя иногда встречается и в других типах схем.
Период, термин кроссовер означает "переход" сигнала между устройствами, в данном случае от верхнего транзистора к нижнему и наоборот. Термин не имеет отношения к фильтр кроссовера звукового динамика - схема фильтрации, которая делит аудиосигнал на полосы частот для управления отдельными драйверами в многополосных динамиках.
Механизм искажения
На изображении показан типичный класс B эмиттер-повторитель дополнительный выходной каскад. В условиях отсутствия сигнала выход находится точно посередине между источниками питания (т. Е. При 0 В). В этом случае смещение база-эмиттер обоих транзисторы равен нулю, поэтому они находятся в области отсечки, где транзисторы не проводят.
Рассмотрим положительное колебание: пока входной сигнал меньше требуемого прямого VБЫТЬ падение (≈ 0,65 В) верхнего транзистора NPN, он останется выключенным или будет проводить очень мало - это то же самое, что диод что касается базовой схемы, и выходное напряжение не следует за входом (нижний PNP-транзистор все еще выключен, потому что его диод база-эмиттер смещается в обратном направлении положительным входом). То же самое относится к нижнему транзистору, но для входа с отрицательной полярностью. Таким образом, между входным напряжением примерно ± 0,65 В выходное напряжение не является точной копией или усиленной версией входного сигнала, и мы можем видеть это как «перегиб» в форме выходного сигнала около 0 В (или когда один транзистор перестает проводить и другой начинается). Этот излом - наиболее выраженная форма кроссовер искажение, и это становится более очевидным и навязчивым, когда размах выходного напряжения уменьшается.
В этой схеме также могут наблюдаться менее выраженные формы искажений. Эмиттерный повторитель будет иметь коэффициент усиления по напряжению чуть менее 1. В показанной схеме эмиттерный повторитель NPN и эмиттерный повторитель PNP обычно имеют очень незначительное усиление напряжения, что приводит к немного разным коэффициентам усиления над и под землей. Существуют и другие более тонкие формы кроссоверных искажений, возникающие из-за небольших различий между устройствами PNP и NPN.
Возможные решения
В случае усилителя класса B / AB, кроссоверные искажения могут быть уменьшены путем использования небольшого прямого смещения в базовой схеме, так что транзисторы работают в режиме холостого хода при небольшом выходном токе. Прямое смещение заставляет схему работать в режиме класса AB, поэтому оба транзистора слегка включены во время кроссовера. Это может уменьшить или устранить характерный излом кроссоверного искажения, хотя другие типы кроссоверного искажения останутся.
Как и в случае с большинством видов искажений, еще один способ уменьшения искажений кроссовера - это использование Обратная связь. Сравнивая выходной сигнал с желаемым и настраивая входной сигнал для исправления любой ошибки, мы можем значительно уменьшить искажения. Это можно сделать с помощью операционного усилителя, как показано ниже, или с помощью дискретной схемы.
В показанном примере операционный усилитель используется для уменьшения искажений двухтактной пары. Операционные усилители - это дифференциальные усилители напряжения с очень высоким усилением (иногда моделируемым как бесконечное усиление). В идеальной модели выход операционного усилителя удерживается таким образом, что оба входа операционного усилителя должны иметь одинаковое напряжение. В этом случае, поскольку инвертирующий вход напрямую подключен к выходу, напряжение на неинвертирующем входе всегда равно напряжению на выходе и инвертирующем входе, что исключает искажение. При более точной модели операционного усилителя (с небесконечным коэффициентом усиления) искажения уменьшаются в раз, равном коэффициенту усиления операционного усилителя.
Самый современный усилители мощности (включая те, которые используются в Hi-Fi) используют оба метода, используя оба класс-AB в выходных каскадах и обратной связи, обеспечивая разумную эффективность и хорошие показатели искажений.