Úvod

Dalším pokračováním série článku Topologie Federmann je zapojení rozkmitového stupně, který je značně odlišný od všech předchozích. Úkolem rozkmitového stupně je dostatečně zesílit signál z výstupu OZ a dosáhnout výstupního napětí i přes 100V a zároveň plnit funkci budiče pro výkonové tranzistory.

Proč OZ?

Zapojení s OZ vychází z mých konstrukcí tvořených v 70. letech minulého tisíciletí. Mou snahou je dosáhnout minimální počet stupňů a zároveň dostatečnou rezervu zisku v otevřené smyčce.

Tato podmínka je dost těžko splnitelná jen za pomocí diferenciálního stupně, navíc pro nastavení napěťové nesymetrie bylo často nutno použít OZ. Proto jsem se vrátil k řešení za pomocí OZ samotného, který by měl dostatek zisku v otevřené smyčce, byl dostatečně rychlý a přitom měl dostatečně malé vlastní šumové napětí, aby nebyl příliš horší oproti konstrukcím s diskrétními součástkami, ve výsledku celého zesilovače pak vždy jen lepší.

Popis zapojení

Výstupní napětí z OZ je nutno nejdříve výkonově zesílit, aby nebyl zatěžován, k tomuto slouží emitorový sledovač tvořený tranzistorem T1. Jde o zapojení tranzistoru se společným kolektorem. Tranzistor T1 současně plní roli převodníku napětí na proud, který vtéká do jeho emitoru přes odpor R1, je úměrný velikosti napětí na jeho bázi.

Tranzistor T2 je v zapojení se společnou bází a plní funkci napěťového převodníku. Proud teče odporem R2, dále pak vytéká z emitoru do odporu R1. Tranzistor T2 zajišťuje potřebný stejnosměrný posun od napětí U_BE až k napájecímu napětí kladné větve.

Společné zapojení tranzistorů T2-T3 plní funkci podobnou diferenciálnímu stupni. Proud odporem R2 je dán napětím Va a velikostí odporu R2, pro vysvětlení funkce jej můžeme považovat za konstantní.

Proud tranzistorem T3 je rozdílem proudu odporem R2 a odporem R1. Proud tranzistorem T4 je opět proudem konstantním, nastaven napětím Vb a odporem R3, je nastaven na stejnou hodnotu jako klidový proud tranzistorem T3.

Proud odporem R4 je rozdílem proudů tranzistory T3 a T4, je tedy odvozen od vstupního napětí na bázi tranzistoru T1. Napětí na bázi tranzistoru T1 nemůže dosahovat hodnot větších jak napájecí napětí OZ, kdežto napětí na kolektorech tranzistorů T3 a T4 již může dosahovat hodnot blízkých jejich napájecímu napětí, tedy i stovky voltů.

Zesílení takto realizovaného zesilovače je přibližně dáno poměrem odporů R4 a R1. Celý zesilovač pracuje ve třídě A a je velmi lineární, je využit pro zapojení Nf zesilovače Federmann HQQF-55-506.

Nesmím opomenout ani funkci diody D1, která chrání přechody EB tranzistorů T1 a T2, aby nedošlo k jejich průrazu a tím se tranzistory nedostaly do inverzního režimu. Pokud je použito napájecí napětí OZ menší jak cca 10V, pak není nutno diodu použít.

Diskuse