Посмотрел свежее интервью Николая Сухова и решил, так сказать - не отходя от кассы, по-быстрому сделать и показать то, о чем он уже несколько лет говорит и нагнетает интригу - выходной каскад усилителя мощности, работающий в классе AB+C, или как назвал его Сухов в своем интервью - в классе ABBA 😁
Суть данного режима работы выходного каскада в том, что есть две пары выходных транзисторов: одна из них (Q1 и Q4), работает в классическом режиме класса AB, с классическим значением тока покоя 40 - 150 мА, вторая пара (Q2 и Q3), работает в режиме класса C.
В режиме C, также как и в режиме B, усилительный элемент воспроизводит только положительные, либо только отрицательные входные сигналы. Однако, в отличие от режима класса B, угол проводимости усилительного элемента равен не 180°, а чуть меньшему значению угла.
Для чего это нужно и как это работает - Сухов ранее рассказывал неоднократно, за подробностями к нему, но кратко расскажу еще раз, конкретно на своем примере.
В классическом классе АВ до некоторого, малого значения выходной мощности (заданного величиной тока покоя выходного каскада), в усилении выходного тока участвую сразу два выходных транзистора (верхнего и нижнего плеч), благодаря чему крутизна преобразования удваивается. Но как только мгновенное значение выходной мощности превышает некоторое значение, транзистор противоположного плеча полностью закрывается и в усилении тока участвовать перестает из-за чего крутизна преобразования скачкообразно снижается вдвое. Весь сыр-бор ради того, чтобы сделать крутизну преобразования одинаковой во всем диапазоне выходных мощностей. Для реализации этого плана вводится вторая, вспомогательная пара выходных транзисторов, которая при малых значениях выходной мощности в работе выходного каскада не участвует, но как только транзистор противоположного плеча закрывается, дополнительный транзистор включается в работу (момент включения дополнительной пары подстраивается резисторами R1, R2, R3). Этим достигается то, что в усилении тока всегда участвует два транзистора, поэтому крутизна преобразования всегда остается постоянной.
Выше показана схемная реализация такого выходного каскада моего авторства (не знаю как именно оно сделано у Сухова, возможно, что точно так же), а на осциллограмме ниже показан принцип работы выходного каскада, работающего режиме класса AB+C
Из осциллограммы видно, что когда нижний транзистор начинает закрываться (ток через него падает почти до нуля), начинает открываться вспомогательный верхний транзистор и проводить ток. Вспомогательный транзистор открывается и закрывается чуть раньше, чем основной транзистор того же плеча - работа в классе C.
Скачать модель выходного каскада AB+C для NI Multisim 14 и самостоятельно с ней поиграться вы можете по данной ссылке - https://disk.yandex.ru/d/7NWPPAo0CJ4A2g
Недостатки данного решения:
- Необходимо четное количество пар выходных транзисторов (минимум две). Причем половина пар выходных транзисторов работает в пол силы из-за чего удвоение количества выходных транзисторов не приводит к пропорциональному увеличению возможной выходной мощности или нагрузочной способности выходного каскада.
- Казалось бы, в качестве вспомогательной пары можно использовать менее мощную пару - хрен там. Для правильного согласования работы основных и вспомогательных пар транзисторов, необходимо применять транзисторы одной модели, иначе точного согласования не добиться и вся работа насмарку.
- Для точного согласования работы основных и вспомогательных пар транзисторов, необходим подбор экземпляров транзисторов в железе по многим параметрам (транзистор-тестером это сделать не получится), а также корректировка некоторых номиналов резисторов. В симуляторе это сделать не сложно, а вот в реальной жизни весьма не просто и затратно.
- И самое главное. Без точного согласования (которое в реальной жизни, а не в симуляторе, будет выполнить очень сложно), все эта возьня теряет всякий смысл. Вместо стабильной передаточной характеристики во всем диапазоне мощностей, местами можно получить утроенную крутизну преобразования (при наличии двух пар), а при наличии большего числа плохо согласованных пар - и того хуже, из-за чего, вместо одной небольшой ступеньки, в классическом классе АВ, получим две, три и более ступенек разнесенных во времени. В реальной жизни от такого решения вреда окажется больше, чем пользы.
- Даже если потратив кучу сил, времени и денег, удастся идеально согласовать работу основных и вспомогательных пар выходных транзисторов и получить от этого какой-то выигрыш в технических характеристиках усилителя по приборам, для человеческого слуха это абсолютно ничего не даст (тем более, когда слушателю за 60 и слух значительным ухудшен в силу его возрастных изменений), поскольку и без подобных ухищрений, электронные усилители по своим параметрам давно превзошли возможности акустических систем и человеческого слуха. То есть, разница даже если и будет, то вы все равно ее не услышите.
Именно из-за перечисленных недостатком данное решение не применялось на практике (на самом деле применялось - об этом чуть дальше), не было никому интересно и поэтому не патентовалось, но Сухов решил ухватится за эту тему и стать "первым".
Данное решение ранее все таки применялось на практике, мне известен как минимум один случай его применения, который вы тоже могли видеть - это схема умощнения усилителя на базе микросхемы TDA2030, которая показана в даташите.
В данной схеме выходной каскад микросхемы работает в классе AB, а внешняя пара транзисторов BD907/908 работает в классе C, включаясь в работу только тогда, когда падение напряжения на резисторах R6 и R7 станет достаточным для их открывания.
Правда в данной схеме выходной каскад в классе AB+C применяется не для повышения качественных характеристик, а ради более низменной цели - повышения нагрузочной способности усилителя, поэтому и проблемы согласования основной и вспомогательной пары выходных транзисторов здесь не стоит.
Собственно вот и вся интрига. Вопросы?
