Proč stojí za to, zkoumat zapojení integrovaných obvodů !

10. listopadu 2013 v 6:15 | Petr |  Elektro
Ve šťastných dobách, kdy jej ještě prodával GM i GES - byl jednou jeden videozesilovač NE592 od Philipsu. Když řekneme videozesilovač - musíme i vysvětlit co to je. Tedy je to stejnosměrně vázaný zesilovač který pracuje od 0Hz do několika MHz aby zachytil celé pásmo demodulovaného televizního signálu. Protože konstrukce a stabilita zesilovačů co pracují "od DC po rychlost světla" je problematická, je běžné, že tyto zesilovače jsou stavěny jako diferenciální aby se potlačilo soufázové rušení a zvýšila stabilita.
Takže když se podíváte na schémátko tohoto integrovaného obvodu hned to tam vidíte - Q3 a Q4 jsou klasický diferenciální pár tranzistorů. Pak začnete studovat zapojení pinů a začnete se divit G1A, G1B a G2A a G2B - jsou totiž piny označené výrobcem jako GAIN SELECT - tedy "výběr zesílení". Princip je v tom, že pokud to necháte tak jak to je tak máte zesílení nejmenší, pokud zkratujete piny G2 máte střední zesílení a pokud zkratujete piny G1 máte maximální zesílení.
Výrobce dokonce nabízí aplikační poznámku AN141 kde doproučuje zapojit mezi "G piny" různé kombinace kondenzátorů a cívek a tím ovlivnit frekvenční charakteristiku zesilovače. A pak vám to najednou dojde.

Přestavte si že zkratuju piny G1 - tím pádem odpory R3, R5, R7, proudové zdroje - všechno je najednou zapojeno paralelně - tedy ne jakože máme v emitorech R3 a R5, ale prakticky tam máme jednom jeden odpor - tvořený paralelní kombinací R3+5. Pokud zkratujeme piny G2 - tak odpory R3 a R5 slouží jako "emitorová degenerace" která snižuje zesílení ale od spojky G2 "dolů" už je to klasické diferenciální zapojení ve stylu dvojice Q3 a Q4.

To všechno je hezké, ale stále to není důvod být z "reverzního inženýrství" NE592 nějak mimo. Co je pozoruhodné, je to že pokud "G body" nezkratujete drátem, ale nějakou součástkou, která má propustnost jen pro jisté frekvence - projeví se vám to na frekvenční charakteristice celého zesilovače.

Příklad - pokud mezi G1 dáme kondenzátor - ten bude pro vysoké frekvence fungovat jako zkrat a pro tyto frekvence bude mít zesilovač vysoké zesílení, pro stejnosměrný proud je kondenzátor neprostupný, proto pro stejnosměrný proud bude zapojení fungovat jako dva trazzistorové zesilovače s opravdu velkým odporem v emitoru. Takže to bude prakticky "horní propust" což potvrzuje i AN141.
Ostatní verze máte na tabulce vyseknuté z aplikační poznámky, včetně vzorečků, ve kterých vystupuje záhadný "odpor R" - to je něco jako výstupní impedance tranzistoru v místě jeho emitoru a pokud budete počítat že R= 30-50 ohm - rozhodně neuděláte chybu.
Hezké, ale stále to není nic převratného. Překvapivé věci začínají teprve teď - představte si že potřebujete postavit diferenciální zesilovač - v takovém případě je požadavkem č. 1 aby na invertujícím i na neinvertujícím vstupu bylo stejné stejnosměrné napětí (viz operační zesilovače). Pokud tomu tak nebude - zesilovač vám místo žádoucího signálu bude zesilovat napěťový offset na vstupech. Co když nejste schopni zajistit stejné napětí na obou vstupech ?

Ano tušíte správně - pak proste zapojíte dva tranzistory jako vstup v NE592 a jejich emitory zkratujete kondenzátorem - potom se vám užitečná frekvence dostane přes kondenzátor ale stejnosměrný offset ne.

Kupodivu ani to ještě není všechno - viz obrázek nahoře - V zelených kroužcíh jsou dva zdroje VF signálu - které jsou přes 100pF kondenzátory zapojené k "divnému obvodu" vpravo. Co to je ? Diferenciální pár - který je zdvojený. Takže Q9 a Q10 tvoří jeden zesilovač a Q11 a Q12 druhý. Oba mají společné odpory v kolektorech i v emitorech a to proto, že kromě zesílení slouží k PŘEPÍNÁNÍ SIGNÁLU !!!
Na svorkách CH1 a CH2 máte signál z procesoru na které svorce je 5V - ty dva tranzistory jsou zapnuté, zesilují a předávají svůj signál na výstup. Druhé dva, které mají na bázích 0V mají de facto na bázi menší napětí než na emitoru a jsou zcela spolehlivě 100% vypnuté. Pokud by na pinu procesoru bylo nějaké rušení - proniklo by přes oba odpory do obou kanálů a díky diferenciálnímu zapojení by se nakonec odečetlo. Navíc napájení diferenciální dvojice je 12V, napětí na pinu procesoru 5V max. - takže to je docela pěkná hodnota "uprostřed napájení".

Šipkou je označený "zkratovací kondenzátor" C3 který je tam proto, aby zesilovač zesiloval užitečný signál nikoliv nepatrný rozdíl hodnot dvojic odporů R4, R5 a R17, R18. Je to jasné ?

Zase jedno vidlácké zapojení, kde můžete mít milion kanálů zesilovače, a přitom dokonce i odpory a kondy ve zpětných vazbách mají společné - tedy maximální efekt s minimem součástek.
Prostě a jednoduše - pokud nechodíte každé ráno kadit s Amárem - tak vás takové řešení jen tak nenapadne....

Pro dnešek jsem téma vyčerpal. zbývá už jenom tradiční a oblíbená rada pro blondýny : Sledujete se znepokojením, že z miláčka se stává "elekto vidlák" zatímco závistivá kolegyně v práci nezapomíná zdůraznit, že tej její "je inženýr" ? Uklidní vás, že za prachy, které "pan inženýr" prodrbe na (zbytečných) součástkách ve svých překombinovaných obvodech vám váš "vidlák" může koupit nějaký ten "outfit" navíc ?
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Dalík Dalík | 14. listopadu 2013 v 23:26

Jako, pěkný je, jak tyto články nemají žádné komentáře...

2 petr-kubac petr-kubac | 15. listopadu 2013 v 15:18

[1]: Třeba tomu nikdo nerozuměl ?
Nebo je to věc, kterou nikdo neuplatní ?
V každém případě řekl jsem v článku své a nikdo mě nemůže obvinit, že si pracně získané know-how nechávám pro sebe.

3 Dalík Dalík | 15. listopadu 2013 v 15:58

Všechny uvedené možnosti lze zdůvodnit jediným způsobem: čtenář skončil s vyraženým dechem.

jako hodně blbej dotaz zde:
Proč v tom zesilovači na Figure1 jsou ty vstupní stupně krmeny přes ty proudové zdroje (Q7A+Q7B)? Vždyť by to bez toho fungovalo mnohem líp, takhle je proud v Q1 a Q2 pevně danej, tak to potom nemůže vůbec přenášet signál, přece? :))
Když spojím G1A+G1B, tak už to pak zesilovat bude, páč se z toho stane normální vstupní díl, krmený jedním společným zdrojem proudu. To jako chápu.

A k čemu je tam Q8, tedy tranzistor nastavení proudu? Nestačil by tam jenom normální vodpor?
Takovejch tranzistorů, jéje.

4 petr-kubac petr-kubac | 15. listopadu 2013 v 18:18

[3]: Začnu od konce Q8 tvoří to správné předpětí - viz heslo "proudové zrcadlo" - předpětí se nastaví samo a odpory R7, R13, R14, R16 jen nastaví poměry proudů v jednotlivých větvích.

Proudové zdroje Q7A, B - teoreticky pokud by měly nekonečný vnitřní odpor tak by zcela znemožnily přenos signálu - ale tak jak jsou zkonstruované mají vnitřní odpor tak 10K tudíž bez spojek mezi "G body" fungují jako svérázný útlumový člen - před následujícími za všech okolností zesilujícími stupni - soukromě ovšem pochybuju, že Philips myslel vážně provozovat tento obvod bez spojky alespoň mezi G2A+B

5 Dalík Dalík | 15. listopadu 2013 v 20:12

A ano, Q8 už je mi jasný, ale musel jsem se jít projít se psem nejdřív, v rámci oxidace mozgu. Zkrátka, kdybych si to chtěl bastlit, tak si tam v rámci zjednodušení prdnu 7805, třeba, žejo.

A těch 10 k vyplývá z Earlyho napětí normálního tranzistoru cca -100V?

6 petr-kubac petr-kubac | 16. listopadu 2013 v 4:57

[5]: To je spíš moje empirická zkušenost

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama