Función del condensador específico en la retroalimentación negativa del amplificador de audio

Voy a robar un esquema que publiqué anteriormente sobre una pregunta diferente que hiciste, lo simplificaré un poco y lo organizaré para la discusión. Aquí está:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Ahora, concéntrese en la sección del amplificador diferencial y suponga por ahora que no hay entrada de señal.

$Q_1$y$Q_2$están dividiendo la corriente de la fuente de corriente 1 . Para hacer eso, necesitan corrientes de base de recombinación. Estas corrientes de base deben provenir de una fuente de CC.$Q_1$tiene una fuente para eso:$R_\text{IN}=10\:\text{k}\Omega$. Pero esa corriente base causará una ligera caída de voltaje a través$R_\text{IN}$por lo que la base de$Q_1$será un poco positivo, en relación con el suelo. No nos importa exactamente dónde está eso. No es importante. Solo sabemos que habrá algunos milivoltios en el lado positivo de la tierra para que funcione.

Pero$Q_2$también necesita corriente base de recombinación, y como para$Q_1$esto también debe provenir de una fuente de CC. En este caso, esa fuente de CC es la salida misma. Y viene a través$R_{\text{F}_1}$Nótese que el valor de$R_{\text{F}_1}$es también$10\:\text{k}\Omega$. Esto no es un accidente. La idea es que hay aproximadamente la misma caída de voltaje a través$R_{\text{F}_1}$como a través$R_\text{IN}$porque las corrientes de recombinación base deben ser aproximadamente las mismas para ambos$Q_1$y$Q_2$si están dividiendo la fuente actual en partes iguales.

Entonces, el problema restante es que la salida en sí debe estar cerca del voltaje de tierra si el voltaje base de$Q_2$va a estar en cualquier lugar cerca del voltaje base de$Q_1$. (Eso debe ser así, porque sus emisores también están conectados).

El espejo actual formado por$Q_3$y$Q_4$(en teoría, y he sugerido el uso de BJT coincidentes con VBE en el esquema anterior solo para enfatizar esto) requieren que sus corrientes de colector estén muy cerca del mismo valor. Dado que el amplificador diferencial formado por$Q_1$y$Q_2$están destinados a poder tener diferentes corrientes de colector, la diferencia saldrá de la sección del amplificador diferencial y se convertirá en corriente base para el VAS ($Q_6$.)

Entonces, lo que sucede es que el par diferencial BJT,$Q_1$y$Q_2$, organizará automáticamente su saldo actual de modo que la conducción actual$Q_6$La base de 's es la cantidad justa para que el nodo de salida esté cerca de tierra y, por lo tanto, para que el voltaje base de$Q_2$está apropiadamente cerca del voltaje base de$Q_1$.

Hasta ahora, la retroalimentación negativa (el NFB) y la ganancia ni siquiera se tienen en cuenta. Todo esto seguiría siendo cierto incluso si$R_{\text{F}_2}$y$C_{\text{F}_2}$fueron eliminados del esquema, por completo. El sistema aún encontraría automáticamente el voltaje de salida correcto para que todo se equilibrara en CC. Está diseñado para hacer eso.

Puedes pensar que esto es simplemente ser eso$C_{\text{F}_2}$tiene una impedancia infinita en CC y, por lo tanto, la red NFB (que en CA forma un divisor) no es un divisor en absoluto, sino que simplemente devuelve el voltaje de salida directamente a la otra entrada del amplificador diferencial con una ganancia de 1.

Pero como quiera que lo piense, el amplificador "encuentra un punto de reposo" (si lo diseña para que tenga suficiente margen de maniobra para llegar allí, por supuesto).

Ahora, volvamos a$R_{\text{F}_2}$y$C_{\text{F}_2}$. Con el amplificador autopolarizado en CC, por diseño, si cuelga$R_{\text{F}_2}$y$C_{\text{F}_2}$fuera de la$Q_2$base y conecte a tierra el otro extremo, todo lo que sucede es que... de nuevo en DC...$C_{\text{F}_2}$carga hasta cualquier voltaje de reposo que se requiera. Eventualmente, no hay corriente en$R_{\text{F}_2}$y, por lo tanto, no hay caída de voltaje a través de él y, por lo tanto, el voltaje a través de$C_{\text{F}_2}$es solo la diferencia entre el voltaje base de$Q_2$y tierra

Pero aquí está la GRAN COSA. Agregar esta "pata" aquí hace que suceda algo nuevo en AC. (En CC, nada nuevo). Ahora forma un divisor de voltaje. Esto significa que solo una parte de los cambios de voltaje en la salida se presentará a la base de$Q_2$. Ahora,$Q_2$está trabajando para mantener su voltaje base cerca del voltaje base de$Q_1$. Así que está tratando de seguir$Q_1$. Pero si solo ve una parte de lo que sucede en la salida, entonces se ajusta para que esta parte se mueva de acuerdo con lo que sucede con$Q_1$. Pero esto significa que la salida tiene que moverse mucho más, porque solo una pequeña parte de lo que sucede en la salida es "visto" por$Q_2$.

El efecto de todo esto es la ganancia . Por lo tanto, ahora puede configurar la ganancia del sistema independientemente de la polarización de CC necesaria. Ésto es una cosa buena.

Y así es como funciona.

NOTA

En caso de que alguien piense que lo anterior es un diseño completo que se puede construir y que funcionará de inmediato, sin ningún ajuste o ajuste para lidiar con los caprichos de los BJT, no se engañe. El esquema solo está cerca de algo que podría entregar$5\:\text{W}$como salida en un$8\:\Omega$carga de altavoces. Pero el multiplicador VBE definitivamente necesitaría un ajuste y es probable que las fuentes actuales también necesiten algunos ajustes. Los pares BJT especializados que se utilizan en el amplificador diferencial completo pueden funcionar casi de inmediato. Pero es posible que se requieran algunos cambios. El propio multiplicador VBE debe acoplarse térmicamente a$Q_{10}$y/o$Q_{11}$para que siga mejor, también. Y el valor de$R_3$debe ajustarse para que esté cerca de la cúspide de sus respuestas parabólicas. Un circuito práctico probablemente incluiría algunos potenciómetros, ninguno de los cuales está incluido en el esquema. Y hay otros detalles de construcción que no he mencionado y que probablemente algunos otros aquí en EESE también sepan más que yo.

A menos que se sienta capaz de descubrir y trabajar en la configuración y ajuste de este diseño para los BJT que tiene a mano, debe considerar esto más como un caso de ejemplo que como uno real. Y si no tiene acceso a pares BJT coincidentes para el amplificador diferencial en sí, entonces se necesitan algunas resistencias de degeneración en varios lugares para ayudar a hacer frente a la falta de coincidencia de VBE, así como al menos una resistencia adicional necesaria para lidiar con la falta de coincidencia beta con$Q_3$y$Q_4$(esa resistencia probablemente sería útil si también se usaran los BCV61 en lugar del BCM61).

Aparte de todo eso, el diseño de este amplificador es... semicerrado.

La ganancia del amplificador depende de Rf1 y Rf2.

Como sabe, la compensación de CC de entrada de un amplificador, que depende del desequilibrio en el par de transistores de entrada, aparece en la salida amplificada por su ganancia.

C2 es un condensador, por lo que no pasa CC. Esto elimina Rf1 de la ecuación y devuelve la ganancia a 1 en DC.

Este es un truco simple para asegurarse de que el voltaje de compensación de CC de salida no se multiplique por la ganancia del amplificador, eso es todo.

Con C2, el amplificador tiene una ganancia de CC de 1. Sin él, 23. La ganancia de CA es 23.

Dado que no se proporciona ningún método para anular el voltaje de compensación de entrada, que es amplificado por la ganancia de CC, tener una ganancia de CC podría causar problemas.

El desplazamiento nulo podría ser proporcionado por un potenciómetro entre R2 y R3. Sin embargo, tenga en cuenta que el voltaje de compensación de entrada puede cambiar con la temperatura y esto no hace nada para corregirlo.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}