วิธีการออกแบบวงจรขยายกำลังของ MOSFET - อธิบายพารามิเตอร์

ในโพสต์นี้เราจะพูดถึงพารามิเตอร์ต่างๆที่ต้องพิจารณาในการออกแบบวงจรขยายกำลัง MOSFET นอกจากนี้เรายังวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์แบบขั้วต่อสองขั้ว (BJT) และ MOSFET และทำความเข้าใจว่าเหตุใด MOSFETS จึงเหมาะสมและมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการใช้งานเครื่องขยายเสียง

สนับสนุนโดย Daniel Schultz

ภาพรวม

เมื่อออกแบบเพาเวอร์แอมป์ให้พิจารณาในช่วง 10 ถึง 20 วัตต์ โดยปกติแล้วการออกแบบที่ใช้วงจรรวมหรือ IC เป็นที่ต้องการเนื่องจากมีขนาดที่เพรียวบางและจำนวนส่วนประกอบที่ต่ำ

อย่างไรก็ตามสำหรับช่วงเอาต์พุตกำลังที่สูงขึ้นการกำหนดค่าแบบแยกถือเป็นทางเลือกที่ดีกว่ามากเนื่องจากมีประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นที่สูงขึ้นสำหรับนักออกแบบในเรื่องการเลือกกำลังขับ

ก่อนหน้านี้เพาเวอร์แอมป์ที่ใช้ชิ้นส่วนแยกจากกันขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์สองขั้วหรือ BJT อย่างไรก็ตามด้วยการถือกำเนิดของ MOSFET ที่ซับซ้อน BJT ถูกแทนที่อย่างช้าๆด้วย MOSFET ขั้นสูงเหล่านี้เพื่อให้ได้กำลังขับที่สูงมากและมีพื้นที่ จำกัด อย่างน่าอัศจรรย์และลดขนาด PCB ลง

แม้ว่า MOSFET อาจดูเกินความจำเป็นสำหรับการออกแบบเพาเวอร์แอมป์ขนาดกลาง แต่ก็สามารถนำไปใช้กับขนาดและข้อกำหนดของเพาเวอร์แอมป์ได้ทุกขนาด

ข้อเสียของการใช้ BJT ใน Power Amplifiers

แม้ว่าอุปกรณ์ไบโพลาร์จะทำงานได้ดีมากในแอมพลิฟายเออร์พลังเสียงระดับไฮเอนด์ แต่ก็มีข้อเสียบางประการที่นำไปสู่การเปิดตัวอุปกรณ์ขั้นสูงเช่น MOSFET

บางทีข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของทรานซิสเตอร์สองขั้วในขั้นตอนเอาต์พุตคลาส B คือปรากฏการณ์ที่เรียกว่าสถานการณ์หนี

BJT รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวกและสิ่งนี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหนีความร้อนโดยเฉพาะซึ่งทำให้เกิดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับ BJT กำลังเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

รูปด้านซ้ายด้านบนแสดงการตั้งค่าที่จำเป็นของไดรเวอร์คลาส B มาตรฐานและสเตจเอาท์พุตโดยใช้ TR1 เหมือนสเตจไดรเวอร์อีซีแอลทั่วไปและ Tr2 พร้อมกับ Tr3 เป็นสเตจเอาท์พุตตัวส่งสัญญาณเสริม

การเปรียบเทียบการกำหนดค่าขั้นตอนเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง BJT กับ MOSFET

ฟังก์ชั่นของเครื่องขยายสัญญาณเอาต์พุต

ในการออกแบบเพาเวอร์แอมป์ที่ใช้งานได้สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดค่าระยะเอาต์พุตให้ถูกต้อง

วัตถุประสงค์ของขั้นตอนการส่งออกมีไว้เพื่อให้กระแสแอมปลิไอออนบวกเป็นหลัก (แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับไม่เกินเอกภาพ) เพื่อให้วงจรจ่ายกระแสเอาต์พุตสูงที่จำเป็นสำหรับการขับเคลื่อนลำโพงในระดับเสียงที่สูงขึ้น

1. อ้างอิงจากแผนภาพ BJT ด้านซ้ายด้านบน Tr2 จะทำงานเหมือนแหล่งกระแสเอาต์พุตในระหว่างรอบเอาต์พุตที่เป็นบวกในขณะที่ Tr3 จ่ายกระแสเอาต์พุตในช่วงครึ่งรอบเอาต์พุตที่เป็นลบ
2. โหลดตัวสะสมพื้นฐานสำหรับสเตจไดรเวอร์ BJT ได้รับการออกแบบโดยใช้แหล่งกระแสคงที่ซึ่งให้ความเป็นเชิงเส้นที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเอฟเฟกต์ที่ได้จากตัวต้านทานโหลดแบบธรรมดา
3. สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในการได้รับ (และการบิดเบือนที่เกิดขึ้น) ที่เกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่ BJT ทำงานภายในกระแสสะสมที่หลากหลาย
4. การใช้ตัวต้านทานโหลดภายในสเตจอีซีแอลทั่วไปที่มีแรงดันไฟฟ้าขาออกขนาดใหญ่สามารถกระตุ้นช่วงกระแสของตัวสะสมที่ใหญ่มากและการบิดเบือนขนาดใหญ่ได้อย่างไม่ต้องสงสัย
5. การใช้โหลดกระแสคงที่ไม่สามารถกำจัดความผิดเพี้ยนได้ทั้งหมดเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมมีความผันผวนตามธรรมชาติและการได้รับของทรานซิสเตอร์อาจขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมในระดับหนึ่ง
6. อย่างไรก็ตามเนื่องจากความผันผวนของการได้รับเนื่องจากความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมมักจะค่อนข้างน้อยการบิดเบือนที่ต่ำกว่า 1 เปอร์เซ็นต์นั้นทำได้ค่อนข้างมาก
7. วงจรไบอัสที่เชื่อมต่อระหว่างฐานของทรานซิสเตอร์เอาท์พุตจำเป็นต้องนำทรานซิสเตอร์เอาท์พุตไปยังตำแหน่งที่พวกมันอยู่ที่เกณฑ์การนำ
8. ในกรณีที่ไม่เกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมของ Tr1 อาจไม่สามารถทำให้ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเป็นการนำไฟฟ้าได้และอาจไม่อนุญาตให้มีการปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าขาออกใด ๆ !
9. การแปรผันของแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นที่ตัวสะสมของ Tr1 อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในแรงดันไฟฟ้าขาออก แต่อาจพลาดส่วนเริ่มต้นและสิ้นสุดของแต่ละครึ่งรอบของความถี่ซึ่งทำให้เกิด 'การบิดเบือนแบบไขว้' อย่างร้ายแรงตามปกติที่อ้างถึง

ปัญหาการบิดเบือนครอสโอเวอร์

แม้ว่าทรานซิสเตอร์เอาท์พุตจะถูกนำไปที่เกณฑ์การนำไฟฟ้าก็ไม่ได้ขจัดความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์อย่างสมบูรณ์เนื่องจากอุปกรณ์เอาท์พุทมีอัตราขยายค่อนข้างน้อยในขณะที่ทำงานที่กระแสตัวเก็บรวบรวมที่ลดลง

สิ่งนี้ให้การบิดเบือนแบบครอสโอเวอร์ในระดับปานกลาง แต่ไม่เป็นที่ต้องการ ข้อเสนอแนะเชิงลบสามารถนำมาใช้เพื่อเอาชนะความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์ได้อย่างเป็นธรรมชาติอย่างไรก็ตามเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมจริงๆแล้วจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้ความเอนเอียงที่เงียบสูงพอสมควรกับทรานซิสเตอร์เอาต์พุต

เป็นกระแสอคติขนาดใหญ่ซึ่งทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนกับการหนีความร้อน

กระแสไบแอสทำให้ทรานซิสเตอร์เอาต์พุตร้อนขึ้นและเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวกทำให้กระแสไบแอสเพิ่มขึ้นทำให้เกิดความร้อนมากขึ้นและส่งผลให้กระแสไบแอสสูงขึ้น

การตอบรับเชิงบวกนี้ทำให้เกิดอคติที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยจนกระทั่งทรานซิสเตอร์เอาท์พุตร้อนเกินไปและถูกเผาในที่สุด

ในความพยายามที่จะป้องกันสิ่งนี้วงจรอคติได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยระบบตรวจจับอุณหภูมิในตัวซึ่งจะทำให้อคติช้าลงในกรณีที่ตรวจพบอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ดังนั้นเมื่อทรานซิสเตอร์เอาท์พุทอุ่นขึ้นวงจรไบอัสจึงได้รับผลกระทบจากความร้อนที่สร้างขึ้นซึ่งจะตรวจจับสิ่งนี้และหยุดการเพิ่มขึ้นของกระแสไบแอสที่เป็นผลตามมา ในทางปฏิบัติการลดการสั่นไหวของอคติอาจไม่เหมาะและคุณอาจพบความแตกต่างเล็กน้อยอย่างไรก็ตามวงจรที่กำหนดค่าไว้อย่างเหมาะสมโดยปกติอาจมีเสถียรภาพของอคติเพียงพอ

ทำไม MOSFET จึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า BJT ใน Power Amplifiers

ในการสนทนาต่อไปนี้เราจะพยายามทำความเข้าใจว่าเหตุใด MOSFET จึงทำงานได้ดีกว่าในการออกแบบเครื่องขยายเสียงเมื่อเทียบกับ BJT

เช่นเดียวกับ BJT หากใช้ในขั้นตอนการส่งออกคลาส B MOSFET ยังต้องการไฟล์ อคติไปข้างหน้า เพื่อเอาชนะการบิดเบือนครอสโอเวอร์ ต้องบอกว่าเนื่องจาก MOSFET กำลังมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบที่กระแสใกล้ 100 มิลลิแอมป์ขึ้นไป (และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกเล็กน้อยในกระแสที่ต่ำกว่า) จึงช่วยให้ไดรเวอร์คลาส B และขั้นตอนการส่งออกมีความซับซ้อนน้อยลงดังแสดงในรูปต่อไปนี้ .

วงจรไบอัสที่มีความเสถียรทางความร้อนสามารถแทนที่ด้วยตัวต้านทานได้เนื่องจากลักษณะอุณหภูมิของ MOSFET กำลังรวมเอาการควบคุมความร้อนในตัวของกระแสไบแอสที่ประมาณ 100 มิลลิแอมป์ (ซึ่งโดยประมาณคือกระแสไบแอสที่เหมาะสมที่สุด)

ความท้าทายเพิ่มเติมที่พบกับ BJT คืออัตราขยายกระแสไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำเพียง 20 ถึง 50 สิ่งนี้อาจไม่เพียงพอสำหรับแอมพลิฟายเออร์กำลังปานกลางและสูง ด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้ขั้นตอนการขับที่ทรงพลังมาก แนวทางทั่วไปในการแก้ปัญหานี้คือการใช้ไฟล์ คู่ดาร์ลิงตัน หรือการออกแบบที่เทียบเท่าเพื่อให้ได้รับกระแสไฟฟ้าที่สูงเพียงพอเพื่อให้สามารถใช้งานไดร์เวอร์สเตจพลังงานต่ำได้

Power MOSFETs เช่นเดียวกับที่อื่น ๆ อุปกรณ์ FET มีแนวโน้มที่จะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แรงดันไฟฟ้ามากกว่าที่ใช้งานในปัจจุบัน

โดยทั่วไปแล้วอิมพีแดนซ์อินพุตของ MOSFET กำลังสูงมากซึ่งทำให้สามารถดึงกระแสอินพุตที่ไม่สำคัญได้โดยมีความถี่ในการทำงานต่ำ อย่างไรก็ตามที่ความถี่ในการทำงานสูงอิมพีแดนซ์อินพุตจะต่ำกว่ามากเนื่องจากความจุอินพุตค่อนข้างสูงประมาณ 500 pf

ถึงแม้จะมีความจุอินพุตสูงขนาดนี้กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้เพียง 10 มิลลิแอมป์ก็เพียงพอแล้วผ่านขั้นตอนของไดรเวอร์แม้ว่ากระแสเอาต์พุตสูงสุดอาจอยู่ที่ประมาณหนึ่งพันเท่าของปริมาณนี้

ปัญหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าสองขั้ว (BJT) คือเวลาในการเปลี่ยนที่ค่อนข้างช้า ซึ่งมีแนวโน้มที่จะสร้างปัญหาต่างๆเช่นการบิดเบือนที่ถูกกระตุ้น

นี่คือเมื่อสัญญาณความถี่สูงที่มีประสิทธิภาพอาจต้องการแรงดันเอาต์พุตแบบสวิตชิ่งสมมติว่า 2 โวลต์ต่อไมโครวินาทีในขณะที่ขั้นตอนเอาต์พุต BJT อาจอนุญาตให้มีอัตราการฆ่าเพียงโวลต์ต่อไมโครวินาที โดยธรรมชาติแล้วเอาต์พุตจะพยายามส่งสัญญาณอินพุตที่เหมาะสมซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

อัตราการฆ่าที่ต่ำกว่าอาจทำให้แอมพลิฟายเออร์มีแบนด์วิธกำลังไฟที่ไม่พึงปรารถนาด้วยกำลังขับสูงสุดที่ทำได้จะลดลงอย่างมากที่ความถี่เสียงที่สูงขึ้น

Phase Lag และ Oscillations

ข้อกังวลอีกประการหนึ่งคือความล่าช้าของเฟสที่เกิดขึ้นผ่านขั้นตอนการส่งออกของเครื่องขยายเสียงที่มีความถี่สูงและอาจทำให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับระบบตอบรับเชิงลบเปลี่ยนเป็นค่าบวกแทนที่จะเป็นค่าลบที่ความถี่สูงมาก

หากแอมพลิไฟเออร์มีอัตราขยาย suf fi cient ที่ความถี่ดังกล่าวแอมปลิเอ้ออาจเข้าสู่โหมดการสั่นและการขาดเสถียรภาพจะยังคงสังเกตเห็นได้แม้ว่าอัตราขยายของวงจรจะไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นให้เกิดการสั่น

ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบเพื่อปิดการตอบสนองความถี่สูงของวงจรและโดยการรวมองค์ประกอบการชดเชยเฟส อย่างไรก็ตามการพิจารณาเหล่านี้จะลดประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ที่ความถี่สัญญาณอินพุตสูง

MOSFET เร็วกว่า BJT

ในขณะที่ออกแบบเครื่องขยายเสียงเราต้องจำไว้ว่า เปลี่ยนความเร็วของ MOSFET พลังงาน โดยทั่วไปจะเร็วกว่า BJT ประมาณ 50 ถึง 100 เท่า ดังนั้นความซับซ้อนของฟังก์ชันความถี่สูงที่ด้อยกว่าจึงสามารถเอาชนะได้อย่างง่ายดายโดยการใช้ MOSFET แทน BJT

เป็นไปได้จริงที่จะสร้างการกำหนดค่าโดยไม่ต้องมี การชดเชยความถี่หรือเฟส ชิ้นส่วนยังคงรักษาเสถียรภาพที่ดีเยี่ยมและรวมถึงระดับประสิทธิภาพที่คงไว้สำหรับความถี่ที่เกินขีด จำกัด เสียงความถี่สูง

ปัญหาอีกประการหนึ่งที่พบกับทรานซิสเตอร์กำลังสองขั้วคือการแยกย่อย สิ่งนี้หมายถึงช่องระบายความร้อนชนิดหนึ่งที่สร้าง“ โซนร้อน” ภายในอุปกรณ์ซึ่งส่งผลให้เกิดการลัดวงจรในพินตัวเก็บรวบรวม / ตัวปล่อย

เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น BJT จำเป็นต้องใช้งานเฉพาะในช่วงของกระแสและแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บรวบรวมเท่านั้น ถึงใด ๆ วงจรขยายเสียง fi er สถานการณ์นี้มักจะบอกเป็นนัยว่าทรานซิสเตอร์เอาท์พุตถูกบังคับให้ทำงานได้ดีภายในข้อ จำกัด ด้านความร้อนและกำลังขับที่เหมาะสมที่ได้รับจากเพาเวอร์ BJT จึงลดลงอย่างมากซึ่งต่ำกว่าค่าการกระจายสูงสุดที่อนุญาต

ขอบคุณ coef cient อุณหภูมิติดลบของ MOSFET ที่กระแสน้ำไหลสูงอุปกรณ์เหล่านี้ไม่มีปัญหากับการเสียทุติยภูมิ สำหรับ MOSFETs กระแสระบายสูงสุดที่อนุญาตและรายละเอียดแรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำนั้นถูก จำกัด ด้วยฟังก์ชันการกระจายความร้อนเท่านั้น ดังนั้นอุปกรณ์เหล่านี้จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชั่นขยายเสียงกำลังสูง

ข้อเสียของ MOSFET

แม้จะมีข้อเท็จจริงข้างต้น MOSFET ก็มีข้อบกพร่องเล็กน้อยซึ่งมีจำนวนค่อนข้างน้อยและไม่มีนัยสำคัญ MOSFET ในช่วงแรกมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ตรงกัน อย่างไรก็ตามความแตกต่างของต้นทุนมีน้อยลงมากในปัจจุบันเมื่อเราพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่า MOSFET ทำให้วงจรที่ซับซ้อนง่ายขึ้นมากและลดต้นทุนทางอ้อมอย่างมีนัยสำคัญทำให้คู่ของ BJT ค่อนข้างเล็กน้อยแม้จะมีต้นทุนต่ำ แท็ก

Power MOSFET มักมีคุณสมบัติเพิ่มขึ้น การบิดเบือนวงเปิด กว่า BJT อย่างไรก็ตามเนื่องจากอัตราขยายที่สูงและความเร็วในการสลับที่รวดเร็ว MOSFET กำลังช่วยให้สามารถใช้การตอบรับเชิงลบในระดับสูงในสเปกตรัมความถี่เสียงทั้งหมดได้โดยไม่มีใครเทียบได้ การบิดเบือนวงปิด ประสิทธิภาพ.

ข้อเสียเปรียบเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับ MOSFET กำลังคือประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ BJT เมื่อใช้ในขั้นตอนเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงมาตรฐาน เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังสิ่งนี้คือขั้นตอนผู้ติดตามตัวปล่อยพลังงานสูงซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าตกสูงถึงประมาณ 1 โวลต์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุตแม้ว่าจะมีการสูญเสียโวลต์บางส่วนในอินพุต / เอาท์พุตของสเตจผู้ติดตามต้นทาง ไม่มีวิธีง่ายๆในการแก้ปัญหานี้ แต่ดูเหมือนว่าจะลดประสิทธิภาพลงเล็กน้อยซึ่งไม่ควรนำมาพิจารณาและอาจละเลยได้

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องขยายเสียง MOSFET ที่ใช้งานได้จริง

รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรของฟังก์ชันการทำงาน กำลังขับ 35 วัตต์ MOSFET ampli fi er วงจร. ยกเว้นแอปพลิเคชันของ MOSFET ในขั้นตอนการส่งออกของเครื่องขยายเสียงทุกอย่างโดยทั่วไปดูเหมือนการออกแบบเครื่องขยายเสียง MOSFET ทั่วไป

• Tr1 เป็นหัวเรือใหญ่ในรูปแบบ ขั้นตอนอินพุตตัวปล่อยทั่วไป เชื่อมต่อโดยตรงกับสเตจไดรเวอร์ตัวปล่อย Tr3 ทั่วไป ทั้งสองขั้นตอนนี้เสนอค่าแรงดันไฟฟ้ารวมของแอมปลิเอ้อและรวมเกนรวมที่มาก
• Tr2 พร้อมกับชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสคงที่อย่างง่ายซึ่งมีกระแสเอาต์พุตเล็กน้อยที่ 10 มิลลิแอมป์ ทำงานเหมือนกับโหลดตัวสะสมหลักสำหรับ Tr3
• R10 ถูกใช้เพื่อสร้างความถูกต้อง กระแสอคตินิ่ง ผ่านทรานซิสเตอร์เอาท์พุทและตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การรักษาเสถียรภาพทางความร้อนสำหรับกระแสไบแอสนั้นไม่สามารถทำได้จริงในวงจรไบอัส แต่จะส่งมอบโดยอุปกรณ์เอาท์พุตด้วยกันเอง
• R8 ให้ผลจริง 100% ข้อเสนอแนะเชิงลบ จากเอาต์พุตแอมพลิฟายเออร์ไปยังตัวปล่อย Tr1 ทำให้วงจรอยู่รอบ ๆ แรงดันไฟฟ้าเอกภาพ
• ตัวต้านทาน R1, R2 และ R4 ทำงานเหมือนเครือข่ายตัวแบ่งที่เป็นไปได้สำหรับการให้น้ำหนักขั้นตอนอินพุตของแอมพลิฟายเออร์และส่งผลให้เอาต์พุตยังมีแรงดันไฟฟ้าประมาณครึ่งหนึ่ง สิ่งนี้ช่วยให้ระดับเอาต์พุตสูงสุดที่ทำได้ก่อนการตัดและเริ่มการบิดเบือนที่สำคัญ
• R1 และ C2 ใช้เหมือนวงจรกรองที่ยกเลิกความถี่เสียงฮัมและรูปแบบอื่น ๆ ของเสียงที่เป็นไปได้บนสายจ่ายไม่ให้เข้าสู่อินพุตแอมปลิเอ้อผ่านวงจรไบอัส
• R3 และ C5 ทำหน้าที่เหมือนไฟล์ ตัวกรอง RF ซึ่งป้องกันไม่ให้สัญญาณ RF หยุดทำงานจากอินพุตไปยังเอาต์พุตทำให้เกิดเสียงรบกวน C4 ยังช่วยในการแก้ไขปัญหาเดียวกันโดยการปิดการตอบสนองความถี่สูงของเครื่องขยายเสียงอย่างมีประสิทธิภาพเหนือขีด จำกัด ความถี่เสียงด้านบน
• เพื่อให้แน่ใจว่าแอมพลิฟายเออร์ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ดีที่ความถี่เสียงจึงจำเป็น แยกคำติชมเชิงลบ ในระดับหนึ่ง
• C7 ตอบสนองบทบาทของไฟล์ ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ในขณะที่ตัวต้านทาน R6 จะ จำกัด ปริมาณการตอบกลับที่ถูกล้างข้อมูล
• วงจรของ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น จะถูกกำหนดโดยการหาร R8 ด้วย R6 หรือประมาณ 20 ครั้ง (26dB) ด้วยค่าชิ้นส่วนที่กำหนด
• แรงดันเอาต์พุตสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์จะอยู่ที่ 16 โวลต์ RMS ซึ่งให้ความไวอินพุตประมาณ 777mV RMS เพื่อให้ได้เอาต์พุตเต็ม ความต้านทานอินพุตอาจมากกว่า 20k
• C3 และ C8 ใช้เป็นตัวเก็บประจุแบบมีเพศสัมพันธ์อินพุตและเอาต์พุตตามลำดับ C1 เปิดใช้งานการแยกสำหรับ DC อุปทาน
• R11 และ C9 ทำหน้าที่อำนวยความสะดวกและควบคุมเสถียรภาพของแอมพลิฟายเออร์โดยทำงานเหมือนที่นิยม เครือข่าย Zobel ซึ่งมักพบในขั้นตอนการส่งออกของการออกแบบแอมพลิไฟเออร์กำลังเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่

การวิเคราะห์ประสิทธิภาพ

เครื่องขยายเสียงต้นแบบดูเหมือนจะทำงานได้ดีอย่างไม่น่าเชื่อโดยเฉพาะเมื่อเราสังเกตเห็นการออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่ายของหน่วย วงจรการออกแบบเครื่องขยายเสียง MOSFET ที่แสดงจะส่งสัญญาณ 35 วัตต์ RMS ไปยังโหลด 8 โอห์มอย่างมีความสุข

• ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกทั้งหมด จะไม่เกินประมาณ 0.05% เครื่องต้นแบบได้รับการวิเคราะห์เฉพาะสำหรับความถี่สัญญาณประมาณ 1 kHz
• อย่างไรก็ตามวงจรของ กำไรวงเปิด พบว่ามีค่าคงที่จริงภายในช่วงความถี่เสียงทั้งหมด
• การตอบสนองความถี่วงปิด วัดได้ที่ -2 dB โดยมีสัญญาณประมาณ 20 Hz และ 22 kHz
• เครื่องขยายเสียง อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (โดยไม่ได้เชื่อมต่อลำโพง) สูงกว่าตัวเลข 80 dB แต่จริงๆแล้วอาจมีความเป็นไปได้ที่จะมีปริมาณ มือครวญคราง จากแหล่งจ่ายไฟที่ตรวจพบบนลำโพง แต่ระดับอาจน้อยเกินไปที่จะได้ยินในสภาวะปกติ

พาวเวอร์ซัพพลาย

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงแหล่งจ่ายไฟที่กำหนดค่าไว้อย่างเหมาะสมสำหรับการออกแบบเครื่องขยายเสียง MOSFET 35 วัตต์ แหล่งจ่ายไฟอาจมีพลังเพียงพอที่จะจัดการกับรุ่นโมโนหรือสเตอริโอของเครื่อง

แหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยวงจร recti fi er ที่มีประสิทธิภาพสองตัวและวงจรปรับให้เรียบซึ่งมีเอาท์พุทต่อกันเป็นชุดเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตทั้งหมดที่สอดคล้องกับสองเท่าของศักย์ที่ใช้โดยวงจร recti fi er และวงจรกรอง capacitive แต่ละตัว

ไดโอด D4, D6 และ C10 เป็นส่วนหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟในขณะที่ส่วนที่สองจัดส่งโดย D3, D5 และ C11 แต่ละข้อเสนอต่ำกว่า 40 โวลต์เล็กน้อยโดยไม่ต้องเชื่อมต่อโหลดและแรงดันไฟฟ้ารวม 80 V ไม่โหลด

ค่านี้อาจลดลงเหลือประมาณ 77 โวลต์เมื่อแอมพลิฟายเออร์ถูกโหลดโดยสัญญาณอินพุตสเตอริโอที่มีสถานะนิ่งและเหลือเพียง 60 โวลต์เมื่อแอมพลิฟายเออร์สองช่องทำงานด้วยกำลังไฟเต็มหรือสูงสุด

คำแนะนำในการก่อสร้าง

เค้าโครง PCB ที่เหมาะสำหรับแอมพลิฟายเออร์ MOSFET 35 วัตต์แสดงอยู่ในรูปด้านล่าง

สิ่งนี้มีไว้สำหรับหนึ่งช่องสัญญาณของวงจรแอมพลิฟายเออร์ดังนั้นโดยธรรมชาติจึงต้องประกอบแผงวงจรดังกล่าวสองแผงเมื่อจำเป็นต้องใช้แอมพลิฟายเออร์สเตอริโอ แน่นอนว่าทรานซิสเตอร์เอาท์พุทไม่ได้ติดตั้งบน PCB แทนที่จะเป็นแบบครีบขนาดใหญ่

ไม่จำเป็นต้องใช้ชุดฉนวนไมกาสำหรับทรานซิสเตอร์ในขณะที่ติดตั้งบนฮีทซิงค์ เนื่องจากแหล่งที่มาของ MOSFET เชื่อมต่อโดยตรงกับแท็บโลหะและหมุดต้นทางเหล่านี้จะต้องเชื่อมต่อถึงกัน

อย่างไรก็ตามเนื่องจากไม่ได้หุ้มฉนวนจากฮีทซิงค์จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่าฮีทซิงค์จะไม่สัมผัสทางไฟฟ้ากับส่วนอื่น ๆ ของแอมพลิฟายเออร์

นอกจากนี้สำหรับการใช้งานสเตอริโอฮีทซิงค์แต่ละตัวที่ใช้กับแอมพลิฟายเออร์คู่หนึ่งไม่ควรได้รับอนุญาตให้เข้าใกล้กันทางไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจเสมอว่าใช้สายที่สั้นกว่าสูงสุดประมาณ 50 มม. เพื่อต่อทรานซิสเตอร์เอาท์พุตกับ PCB

นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับลูกค้าเป้าหมายที่เชื่อมต่อกับขั้วประตูของ MOSFET เอาต์พุต เนื่องจาก Power MOSFET มีอัตราขยายสูงที่ความถี่สูงสายที่ยาวขึ้นอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการตอบสนองความเสถียรของเครื่องขยายเสียงหรือแม้กระทั่งกระตุ้นการสั่นของคลื่นความถี่วิทยุซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายถาวรกับ MOSFET กำลังได้

ต้องบอกว่าในทางปฏิบัติคุณแทบจะไม่พบข้อผิดพลาดใด ๆ ในการเตรียมการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าโอกาสในการขายเหล่านี้จะสั้นลงอย่างมีประสิทธิภาพ อาจเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องสังเกตว่า C9 และ R11 ติดตั้งภายนอก PCB และเชื่อมต่อแบบอนุกรมผ่านซ็อกเก็ตเอาต์พุต

เคล็ดลับการสร้างแหล่งจ่ายไฟ

วงจรจ่ายไฟถูกสร้างขึ้นโดยใช้การเดินสายแบบจุดต่อจุดตามที่ระบุไว้ในรูปด้านล่าง

สิ่งนี้ดูอธิบายตัวเองได้ค่อนข้างดีอย่างไรก็ตามมั่นใจได้ว่าตัวเก็บประจุ C10 และ C11 ทั้งสองประเภทประกอบด้วยแท็กจำลอง ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องใช้แท็กสตริปเพื่อเปิดใช้งานพอร์ตการเชื่อมต่อสองสามพอร์ต แท็กบัดกรีถูกตัดเข้ากับสลักเกลียวยึดเฉพาะของ T1 ซึ่งมีจุดเชื่อมต่อแชสซีสำหรับสายดิน AC หลัก

การปรับและการตั้งค่า

1. อย่าลืมตรวจสอบการเชื่อมต่อสายไฟอย่างละเอียดก่อนที่จะเปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟเนื่องจากความผิดพลาดในการเดินสายอาจทำให้เกิดการทำลายล้างสูงและอาจเป็นอันตรายอย่างแน่นอน
2. ก่อนที่คุณจะเปิดวงจรตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตัดแต่ง R10 เพื่อให้ได้ความต้านทานน้อยที่สุด (หมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาโดยสมบูรณ์)
3. เมื่อนำ FS1 ออกชั่วขณะและมัลติมิเตอร์คงที่เพื่อวัด 500mA FSD ที่ติดอยู่เหนือตัวยึดฟิวส์จะต้องเห็นค่าประมาณ 20mA บนมิเตอร์ในขณะที่เครื่องขยายเสียงเปิดอยู่ (ซึ่งอาจเป็น 40mA เมื่อใช้สเตอริโอสองช่องสัญญาณ)
4. ในกรณีที่คุณพบว่าการอ่านมิเตอร์แตกต่างอย่างมากกับการปิดสวิตช์นี้ทันทีและตรวจสอบสายไฟทั้งหมดอีกครั้ง ในทางตรงกันข้ามถ้าทุกอย่างดีให้ค่อยๆขยับ R10 เพื่อเพิ่มการอ่านมิเตอร์ให้สูงสุดถึงค่า 100mA
5. หากต้องการเครื่องขยายเสียงสเตอริโอ R10 ทั้งสองช่องจะต้องได้รับการปรับแต่งเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าสูงสุด 120mA ดังนั้น R10 ในช่องสัญญาณที่ 2 จะต้องได้รับการปรับแต่งเพื่อเพิ่มการใช้งานปัจจุบันเป็น 200mA เมื่อสิ่งเหล่านี้สำเร็จ MOSFET ampli fi er ของคุณก็พร้อมใช้งาน
6. ใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งอย่าสัมผัสกับจุดเชื่อมต่อไฟ AC ใด ๆ ในขณะที่ทำขั้นตอนการตั้งค่าสำหรับเครื่องขยายเสียง
7. การเดินสายไฟหรือการเชื่อมต่อสายเคเบิลที่ไม่ได้ปิดทั้งหมดซึ่งอาจเป็นไปได้ที่ไฟ AC ควรได้รับการหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสมก่อนที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์กับแหล่งจ่ายไฟหลัก
8. ไม่จำเป็นต้องพูดเช่นเดียวกับวงจรที่ใช้ AC ทุกตัวควรอยู่ในตู้ที่แข็งแรงซึ่งสามารถคลายเกลียวได้ด้วยความช่วยเหลือของไขควงเฉพาะและชุดเครื่องมืออื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีวิธีใด ๆ ที่รวดเร็วในการเข้าถึงอันตราย การเดินสายไฟและอุบัติเหตุจะถูกกำจัดอย่างปลอดภัย

รายการชิ้นส่วนสำหรับเพาเวอร์แอมป์ MOSFET 35 วัตต์

120W MOSFET Ampli fi er Application Circuit

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟการใช้งานจริง แอมพลิฟายเออร์ MOSFET 120 วัตต์ วงจรสามารถนำเสนอกำลังขับที่อยู่ในช่วงประมาณ 50 และ 120 วัตต์ RMS ไปยังลำโพง 8 โอห์ม

การออกแบบนี้ยังรวม MOSFET ในขั้นตอนการส่งออกเพื่อให้ประสิทธิภาพโดยรวมในระดับที่เหนือกว่าแม้จะมีความเรียบง่ายของวงจรก็ตาม

ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกทั้งหมดของเครื่องขยายเสียงไม่เกิน 0.05% แต่เฉพาะเมื่อวงจรไม่ได้โหลดมากเกินไปและอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนจะดีกว่า 100dB

การทำความเข้าใจขั้นตอนของเครื่องขยายเสียง MOSFET

ดังที่แสดงไว้ด้านบนวงจรนี้ได้รับการออกแบบโดยอ้างอิงเค้าโครงของฮิตาชิ ตรงกันข้ามกับการออกแบบสุดท้ายวงจรนี้ใช้ข้อต่อ DC สำหรับลำโพงและมีแหล่งจ่ายไฟสมดุลคู่ที่มี 0V ตรงกลางและรางดิน

การเพิ่มประสิทธิภาพนี้กำจัดการพึ่งพาตัวเก็บประจุแบบมีเพศสัมพันธ์เอาท์พุทขนาดใหญ่รวมถึงประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าในประสิทธิภาพความถี่ต่ำที่ตัวเก็บประจุนี้สร้างขึ้น นอกจากนี้โครงร่างนี้ยังช่วยให้วงจรมีความสามารถในการปฏิเสธระลอกคลื่นที่เหมาะสม

นอกจากคุณสมบัติการมีเพศสัมพันธ์ DC แล้วการออกแบบวงจรยังดูแตกต่างจากที่ใช้ในการออกแบบก่อนหน้านี้ ที่นี่ทั้งขั้นตอนอินพุตและไดรเวอร์จะรวมแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนการป้อนข้อมูลถูกกำหนดค่าโดยใช้ Tr1 และ Tr2 ในขณะที่ขั้นตอนของไดรเวอร์ขึ้นอยู่กับ Tr3 และ Tr4

ทรานซิสเตอร์ Tr5 ได้รับการกำหนดค่าเช่น โหลดตัวเก็บกระแสคงที่ สำหรับ Tr4. เส้นทางสัญญาณโดยใช้แอมพลิฟายเออร์เริ่มต้นโดยใช้ตัวเก็บประจุข้อต่ออินพุต C1 พร้อมกับ RF fi lter R1 / C4 R2 ใช้สำหรับการให้น้ำหนักอินพุตของแอมพลิฟายเออร์บนแทร็กแหล่งจ่าย 0V กลาง

Tr1 มีสายที่มีประสิทธิภาพ a แอมปลิอิมิตเตอร์ทั่วไป fi er ซึ่งมีเอาต์พุตที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ Tr4 ซึ่งใช้เป็นสเตจไดรเวอร์ตัวปล่อยทั่วไป นับจากขั้นตอนนี้เป็นต้นไปสัญญาณเสียงจะเชื่อมโยงกับ Tr6 และ Tr7 ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นขั้นตอนเอาต์พุตผู้ติดตามแหล่งที่มาเสริม

ข้อเสนอแนะเชิงลบ ถูกแยกออกจากเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงและเชื่อมต่อกับฐาน Tr2 และแม้ว่าจะไม่มีการผกผันสัญญาณผ่านฐาน Tr1 ไปยังเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง แต่ก็มีการผกผันข้ามฐาน Tr2 และเอาต์พุต เป็นเพราะ Tr2 ทำงานเหมือน emitter follower ขับ emitter ของ Tr1 ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

เมื่อสัญญาณอินพุตถูกนำไปใช้กับตัวปล่อย Tr1 ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เหมือน เวทีฐานทั่วไป . ดังนั้นแม้ว่าการผกผันจะไม่เกิดขึ้นโดยใช้ Tr1 และ Tr2 การผกผันจะเกิดขึ้นผ่าน Tr4

นอกจากนี้การเปลี่ยนเฟสจะไม่เกิดขึ้นผ่านขั้นตอนเอาต์พุตซึ่งหมายความว่าแอมพลิฟายเออร์และฐาน Tr2 มีแนวโน้มที่จะไม่อยู่ในเฟสเพื่อดำเนินการตอบสนองเชิงลบที่จำเป็น ค่า R6 และ R7 ตามที่แนะนำในแผนภาพให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 28 เท่า

ดังที่เราได้เรียนรู้จากการอภิปรายก่อนหน้านี้ข้อเสียเล็กน้อยของ Power MOSFET คือมีประสิทธิภาพน้อยกว่า BJT เมื่อต่อสายผ่านขั้นตอนเอาต์พุตคลาส B แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ความสามารถเชิงสัมพัทธ์ของ MOSFETs กำลังได้รับค่อนข้างไม่ดีกับวงจรกำลังสูงซึ่งต้องการแรงดันเกต / แหล่งที่มาให้มีแรงดันไฟฟ้าหลายตัวสำหรับกระแสแหล่งสูง

การแกว่งแรงดันเอาต์พุตสูงสุดสามารถสันนิษฐานได้ว่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าลบประตูสูงสุดไปยังแรงดันต้นทางของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวและแน่นอนว่าจะช่วยให้เกิดการแกว่งของแรงดันเอาต์พุตซึ่งอาจต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้อย่างมีนัยสำคัญ

วิธีที่ตรงไปตรงมาในการได้รับประสิทธิภาพที่สูงขึ้นคือการรวม MOSFET ที่คล้ายกันสองสามตัวที่แนบขนานกันในทรานซิสเตอร์เอาต์พุตแต่ละตัว ปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่จัดการโดย MOSFET แต่ละเอาต์พุตจะลดลงประมาณครึ่งหนึ่งและแหล่งจ่ายสูงสุดไปยังแรงดันเกตของแต่ละ MOSFET จะลดลงอย่างเหมาะสม (พร้อมกับการเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนในการแกว่งแรงดันเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง)

อย่างไรก็ตามวิธีการที่คล้ายกันนี้ใช้ไม่ได้เมื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์สองขั้วและนี่เป็นเพราะอุปกรณ์เหล่านี้เป็นหลัก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก ลักษณะเฉพาะ. หากเอาต์พุต BJT ตัวใดตัวหนึ่งเริ่มดึงกระแสไฟฟ้ามากเกินไปกว่าอีกตัวหนึ่ง (เนื่องจากไม่มีทรานซิสเตอร์สองตัวที่จะมีลักษณะเหมือนกันทุกประการ) อุปกรณ์หนึ่งจะเริ่มร้อนมากกว่าอีกตัวหนึ่ง

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อย / ฐานของ BJT ลดลงและด้วยเหตุนี้จึงเริ่มใช้กระแสไฟขาออกในปริมาณที่มากขึ้น จากนั้นสถานการณ์จะทำให้ทรานซิสเตอร์ร้อนขึ้นและกระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งทรานซิสเตอร์เอาท์พุตตัวใดตัวหนึ่งเริ่มจัดการโหลดทั้งหมดในขณะที่อีกตัวยังคงไม่ทำงาน

ปัญหาแบบนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยมอสเฟตกำลังไฟฟ้าเนื่องจากอุณหภูมิติดลบของพวกมัน เมื่อ MOSFET หนึ่งเริ่มร้อนขึ้นเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบความร้อนที่เกิดขึ้นจะเริ่ม จำกัด การไหลของกระแสผ่านท่อระบายน้ำ / แหล่งที่มา

สิ่งนี้จะเปลี่ยนกระแสส่วนเกินไปยัง MOSFET อื่นซึ่งตอนนี้เริ่มร้อนขึ้นและในทำนองเดียวกันความร้อนจะทำให้กระแสไฟฟ้าลดลงตามสัดส่วน

สถานการณ์สร้างการแบ่งกระแสที่สมดุลและกระจายไปทั่วอุปกรณ์ทำให้เครื่องขยายเสียงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ปรากฏการณ์นี้ยังช่วยให้ MOSFET ที่จะเชื่อมต่อแบบขนาน เพียงแค่เชื่อมประตูแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องคำนวณหรือกังวลมากนัก

แหล่งจ่ายไฟสำหรับเครื่องขยายเสียง MOSFET 120 วัตต์

วงจรจ่ายไฟที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมสำหรับแอมพลิฟายเออร์ MOSFET 120 วัตต์แสดงไว้ด้านบน ดูเหมือนว่าวงจรจ่ายไฟสำหรับการออกแบบก่อนหน้านี้ของเรา

ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการจ่ายประปาศูนย์หม้อแปลงที่จุดเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุแบบเรียบสองตัวนั้นถูกมองข้ามไปในตอนแรก สำหรับตัวอย่างในปัจจุบันสิ่งนี้คุ้นเคยกับการจัดหาแหล่งจ่ายดิน 0V กลางในขณะที่สายดินหลักจะเชื่อมต่อที่จุดเชื่อมต่อนี้แทนที่จะเป็นรางจ่ายด้านลบ

คุณสามารถค้นหาฟิวส์ที่กำลังติดตั้งอยู่ทั้งรางบวกและลบ เอาต์พุตกำลังที่ส่งโดยแอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของหม้อแปลงไฟฟ้าหลัก สำหรับความต้องการส่วนใหญ่หม้อแปลง toroidal mains 35 - 0-35 โวลต์ 160VA น่าจะเพียงพอจริงๆ

ถ้า การทำงานแบบสเตอริโอ เป็นที่ต้องการหม้อแปลงจะต้องเปลี่ยนด้วยหม้อแปลง 300 VA ที่หนักกว่า หรืออาจสร้างหน่วยจ่ายไฟแยกได้โดยใช้หม้อแปลง 160VA สำหรับแต่ละช่องสัญญาณ

สิ่งนี้ช่วยให้สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ 50 V ที่สภาวะหยุดนิ่งแม้ว่าเมื่อโหลดเต็มที่ระดับนี้อาจลดลงถึงระดับที่ต่ำกว่ามาก สิ่งนี้ช่วยให้ได้รับเอาต์พุตสูงถึงประมาณ 70 วัตต์ RMS ผ่านลำโพงพิกัด 8 โอห์ม

จุดสำคัญที่ต้องสังเกตคือไดโอด 1N5402 ที่ใช้ในวงจรเรียงกระแสบริดจ์มีพิกัดกระแสสูงสุดที่ยอมรับได้ที่ 3 แอมป์ อาจเพียงพอสำหรับแอมพลิฟายเออร์แชนเนลเดียว แต่อาจไม่เพียงพอสำหรับเวอร์ชันสเตอริโอ สำหรับเวอร์ชันสเตอริโอต้องเปลี่ยนไดโอดด้วยไดโอด 6 แอมป์หรือไดโอด 6A4

เลย์เอาต์ PCB

คุณสามารถหา PCB ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนสำหรับสร้างวงจรขยายเสียง MOSFET 120 วัตต์ของคุณเอง อุปกรณ์ MOSFET 4 ตัวที่ระบุควรติดตั้งด้วยฮีทซิงค์ครีบขนาดใหญ่ซึ่งต้องได้รับการจัดอันดับอย่างน้อย 4.5 องศาเซลเซียสต่อวัตต์

ข้อควรระวังในการเดินสายไฟ

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วต่อพินเอาต์ของ MOSFET ให้สั้นที่สุดซึ่งต้องมีความยาวไม่เกิน 50 มม.
• หากคุณต้องการให้มันยาวกว่านี้อีกเล็กน้อยตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เพิ่มตัวต้านทานค่าต่ำ (อาจเป็น 50 โอห์ม 1/4 วัตต์) พร้อมกับเกตของมอสเฟตแต่ละตัว
• ตัวต้านทานนี้จะตอบสนองด้วยความจุอินพุตของ MOSFET และทำหน้าที่เหมือนตัวกรองความถี่ต่ำเพื่อให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพความถี่ที่ดีขึ้นสำหรับอินพุตสัญญาณความถี่สูง
• อย่างไรก็ตามที่สัญญาณอินพุตความถี่สูงตัวต้านทานเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเอาต์พุต แต่อาจมีขนาดเล็กเกินไปและแทบจะไม่สังเกตเห็นได้
• ทรานซิสเตอร์ Tr6 ประกอบด้วย MOSFET สองช่องสัญญาณที่เชื่อมต่อแบบขนานเช่นเดียวกับ Tr7 ซึ่งมี MOSFET p-channel สองช่องแบบขนาน
• ในการใช้การเชื่อมต่อแบบขนานนี้ประตูท่อระบายน้ำแหล่งที่มาของคู่ MOSFET ตามลำดับจะเชื่อมต่อกันเพียงแค่นั้นก็ทำได้ง่ายเพียงแค่นั้น
• นอกจากนี้โปรดทราบว่าตัวเก็บประจุ C8 และตัวต้านทาน R13 ได้รับการติดตั้งโดยตรงบนซ็อกเก็ตเอาต์พุตและไม่ได้ประกอบบน PCB
• บางทีวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการสร้างแหล่งจ่ายไฟคือการเดินสายไฟอย่างหนักเช่นเดียวกับแหล่งจ่ายไฟที่ทำกับแอมพลิฟายเออร์ก่อนหน้านี้ การเดินสายจะเหมือนกับวงจรก่อนหน้านี้มาก

การปรับและการตั้งค่า

1. ก่อนที่จะเปิดวงจรแอมพลิฟายเออร์ที่เสร็จสมบูรณ์ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตรวจสอบสายไฟทุกเส้นอย่างละเอียดหลาย ๆ ครั้ง
2. ตรวจสอบสายไฟของแหล่งจ่ายไฟและการเชื่อมต่อระหว่างกันโดยเฉพาะใน MOSFET กำลังขับ
3. ความผิดพลาดในการเชื่อมต่อเหล่านี้อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างถาวรกับชุดเครื่องขยายเสียง
4. นอกจากนี้คุณจะต้องทำการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยก่อนที่จะเปิดบอร์ดที่เสร็จสมบูรณ์
5. เริ่มต้นด้วยการหมุน R11 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าแบบทวนเข็มนาฬิกาและอย่าเชื่อมต่อลำโพงกับเอาต์พุตของยูนิตในขั้นต้น
6. ถัดไปแทนที่จะใช้ลำโพงให้เชื่อมต่อโพรบมัลติมิเตอร์ของคุณ (ตั้งค่าที่ช่วง DC แรงดันไฟฟ้าต่ำ) ผ่านจุดเอาท์พุตของเครื่องขยายเสียงและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงดันเอาต์พุตที่นิ่งต่ำ
7. คุณอาจพบว่ามิเตอร์แสดงแรงดันเศษส่วนหรืออาจไม่มีแรงดันไฟฟ้าเลยซึ่งก็ใช้ได้เช่นกัน
8. ในกรณีที่มิเตอร์ระบุแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขนาดใหญ่คุณต้องปิดแอมพลิฟายเออร์ทันทีและตรวจสอบข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในการเดินสายอีกครั้ง

สรุป

ในบทความข้างต้นเราได้กล่าวถึงพารามิเตอร์ต่างๆอย่างละเอียดซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานของเพาเวอร์แอมป์ที่ถูกต้องและเหมาะสมที่สุด

พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้เป็นมาตรฐานดังนั้นจึงสามารถใช้และประยุกต์ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ออกแบบวงจรขยายกำลังของ MOSFET โดยไม่คำนึงถึงข้อกำหนดของกำลังวัตต์และแรงดันไฟฟ้า

ผู้ออกแบบสามารถใช้คุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยละเอียดเกี่ยวกับอุปกรณ์ BJT และ MOSFET เพื่อใช้หรือปรับแต่งวงจรขยายกำลังที่ต้องการ