Rubriky

L

Nejnovější

Nebuďte negramotní podvanácté, aneb DPA antisaturační obvod

Úvod

Po článku Nebuďte negramotní podesáté, aneb I MISTŘI se mýlí, či hodina pravdy udeřila, ale hlavně po článku Nebuďte negramotní pojedenácté, aneb DPA podvod se rozpoutala, jak někdo napsal "válka konstruktérů", ale není tomu tak. Hi-Fi svět, jako internetové periodikum nemá zájem vést jakoukoliv "válku konstruktérů", kde by střetávaly jakékoliv zájmy, k tomu jsou spíše fóra. Hi-Fi svět, jako internetové periodikum má zájem informovat o nových věcech, různých trendech, ale také plní významnou vzdělávací funkci, kde se snaží poukazovat na nesprávný výklad funkce toho či onoho obvodu. Při této práci se často namísto zájmů o pravdu a realitu, setkává s nevybíravými, nezřídka i podlými a zákeřnými osobními útoky. Další zajímavý ale zároveň horký článek je o detailech antisatiračního obvodu DPA.

DPA zesilovače

Zesilovače Pavla Dudka vycházely před 20roky v Amatérském RADIU, jako ucelená série konstrukcí se společným základem, byly víceméně modifikací zesilovačů jejíchž autorem byl Borbely a Cordell. Byla to ještě doba, kdy Pavel Dudek nějakým způsobem ctil nutnost dostatečného zesílení v otevřené smyčce ZV, dle mne rezervy zisku, tehdy zřejmý odklon sám viděl jako nepochopení problematiky. Zesilovače DPA se vychvalovaly naprosto unikátním tvarem limitace, který měl kopírovat tvar limitace elektronkových zesilovačů.

Antisaturační obvod

Pavel Dudek si dal záležet na antisaturačním obvodu, veřejnost, včetně mne jej v té době vnímala jako obvod zaoblující převodní charakteristiku, obdobně jako je tomu u elektronek. V článku Nebuďte negramotní pojedenácté, aneb DPA podvod se ukázalo, že tvar limitace je téměř nezměněn, rovněž, jsem napsal, že se k problematice ještě vrátím, proto jsem prolistoval původní materiály abych mohl detailně obvod rozebrat a jeho princip objasnit.

Princip antisaturačního obvodu

Princip antisaturačního obvodu na obrázku 3. je vysvětlován spíše jako nelineární záporná zpětná vazba tranzistoru T3, která za jistých podmínek sníží zesílení tranzistoru T3 až k hodnotě 1 a tím klesne zesílení rozkmitového stupně a nedojde k hluboké saturaci tranzistoru T3 a následných stupňů.

Model antisaturačního obvodu

Na modelu antisaturačního obvodu si rozebereme všechny potřebné hodnoty, pro názornost jsou modely hned dva, jeden s antisaturačním obvodem a druhý bez něj.

Převodní charakteristika

Podíváme-li se na převodní charakteristiku, je na první pohled bez jakýchkoliv známek zaoblení, proto se podíváme mnohem pozorněji na její detail v inkriminovaném místě.

Podíváme-li se opravdu, ale opravdu detailně, pak je skutečně vidět, že tvar je oblejší, ale oblost se mění jen v řádu desítek mV, při úrovni signálu desítek Voltů, což je v řádu 0.1%, tedy přiblížení se k tvaru elektronek se opravdu nekoná a plně platí závěr z článku Nebuďte negramotní pojedenácté, aneb DPA podvod.

Hluboká saturace a diferenciální dvojice

Další zkoumanou částí je saturace a co tam ta dioda vlastně způsobí. Podíváme-li se na proudy vstupní diferenciální dvojice a proud diodou, je na první pohled patrné, že se proudy obou kolektorů v diferenciální dvojici liší.

Podíváme-li se, ale na proudy diferenciální dvojice bez antisaturační diody, pak zjistíme, že jsou identické a dioda na diferenciální dvojici nemá vůbec žádny vliv.

Hluboká saturace a rozkmitový stupeň

Pokud jsme zjistili, že antisaturační dioda nemá vůbec žádny vliv na vstupní diferenciální dvojici, podíváme se, jak je na tom tranzistor v rozkmitovém stupni. Hned na první pohled je patrné, že dioda je polarizována v závěrném směru a jako záporná ZV tranzistoru v rozkmitovém stupni nemůže nikdy fungovat, nemůže tedy nikterak snižovat zesílení tranzistoru tohoto stupně. Pro názornost si vyneseme grafy, které znázorní zesílení tranzistorů v rozkmitovém stupni s antisatirační diodou a ve stupni bez antisaturační diody.

Jak je z grafů patrné, tak antisaturační dioda opravdu neplní funkci záporné ZV a nesnižuje zesílení tranzistoru v rozkmitovém stupni, ale přesně naopak.

Podstata potlačení hluboké saturace

Pavel Dudek upozorňuje, že antisaturační obvod a jím popsaný způsob nelineární ZV má autorsky chráněny, otázkou je kde a na jak dlouho a hlavně otázka stojí, jak by to bylo s principem naprosto odlišným, který chráněný nemá a nikdy neměl.

Proudy bází

Podíváme se ještě na proudy bází a opravdu vidíme, že přítomnost anisaturační diody proud báze oproti stupni bez antisatirační diody výrazně sníží, přesněji řečeno, zamezí jejímu velkému nárůstu při limitaci.

Proudy kolektorů a emitorů

Podíváme se ještě na proudy kolektorů. Dle proudů bází by se dalo čekat, že proud kolektoru u zapojení s antisaturační diodou bude rovněž menší, ale opak je pravdou. Antisatirační dioda nám zdánlivě z nepochopitelných důvodů snižuje proud bází tranzistorem rozkmitového stupně a současně zvyšuje proud kolektorem, z čehož vyplývá i udržení "h" parametru tohoto tranzistoru.

Závěr

Jde o další ze série článků Nebuďte negramotní:

Podíváme-li se ještě jednou a pozorněji na proudy bází, kolektorů a emitorů tranzistorů v rozkmitovém stupni, pak zjistíme že:

Bez antisaturační diody

U zapojení bez antisaturační diody je báze tranzistoru v rozkmitovém stupni buzena až do hosdnoty, která je dána konstrukcí rozkmitového stupně a to bez ohledu na to, že nad jistý bázový proud již proud kolektorem nelze zvyšovat, neboť to nedovolí jeho kolektorová zátěž.

S anisaturační diodou

U zapojení s anisaturační diodou při dosažení meze bázového proudu, kdy kolektorový proud u zapojení bez anisaturační diody již neroste, zde se nárůst proudu kolektoru nezastaví a začne se větvit. Jedna část proudu teče do zátěže tranzistoru rozkmitového stupně a další část proudu teče přes antisaturační diodu v propustném směru do tranzistoru diferenciálního stupně.

Tímto způsobem nám proud kolektoru tranzistoru vstupní diferenciální dvojice nepřetěžuje bázi tranzistoru rozkmitového stupně a nedostává ji do hluboké saturace. Od okamžiku, kdy se dostane přechod báze-kolektor tranzistoru v rozkmitovém stupni do inverzního režimu, podělí se o proud s antisaturační diodou.

Výsledný verdikt

Zde je místo pro konstatování, že antisaturační dioda opravdu plní svou funkci, jaká jí dle názvu přísluší. Napomáhá rozdělit proud kolektoru tranzistoru ve vstupní diferenciální dvojici a odvést jeho část mimo bázi tranzistoru v rozkmitovém stupni. Antisaturační dioda sice neplní funkci záporné zpětné vazby, netvoří oblou převodní charakteristiku, ani neovlivní saturaci následných stupňů, obzvláště pokud jsou jako emitorové sledovače, ale napomáhá neupadnutí do hluboké saturace tranzistoru v rozkmitovém stupni.

Vhodnou volbou předpětí, za pomocí odporů a diod mezi bázi a emitor tranzistoru v rozkmitovém stupni lze ještě více potlačit propad proudového zesilovacího činitele, zapříčiněného saturací přechodu BE tranzistoru v rozkmitovém stupni.

DPA literatua

Aby mne zase někteří nenapadali, že z někoho dělám plagiátora, musím ještě doložit seznam literatury, která byla Pavlovi Dudkovi vzorem a jak je uvedena v AR.

Diskuse

Psáno pod čarou

Pokud by měly antisaturační diody plnit i funkci zaoblování ostré limitace, pak to není žádný problém, jen se to musí umět, což na základě informací z tohoto článku, který konečně po dlouhých 20letech dokonale rozebírá funkci antisaturačního obvodu, již není problém.

Nyní to může audiokomunita brát tak, že je to zase mnou popsaná funkce, tudíž jiný princip, tudíž jiný majitel práv. Diod může být samozřejmě libovolný počet a mohou být nahrazeny či kombinovány i s tranzistory. Zaoblení již může být i v řádu Voltů, ne jak u původního zapojení v řádu pouhých desítek mV. Při regulaci tvaru limitace, na rozdíl od Dudkova pojetí či řešení, není nutné či může být dokonce na škodu, aby přechod kolektor-báze tranzistoru rozkmitového stupně se dostával do blízkosti nulového napětí či dokonce do inverzního režimu a tím se výrazně zmenšoval prostor pro tvarování převodní charakteristiky.