пятница, 24 июля 2015 г.

Конструктор ушника. Измерения. Таблица мощностей.


Фото прототипа конструктора усилителя для наушников


Добрый день.

Вчера мы провели дополнительные измерения. Решили выяснить, как максимальная выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания. Заодно посмотрели и общее потребление схемы.

В таблицах отметили режим, который использовали при измерениях искажений прототипа конструктора. 


Вот табличка:

В таблице представлена зависимость максимальной выходной мощности усилителя в зависимости от напряжения на стабилизаторе. 

Сводная таблица значений выходной мощности от напряжения питания

Напряжение питания "До стаб." - напряжение на входе питания устройства.
Напряжение питания "После стаб." - напряжение на выходе стабилизатора. Оно питает сам усилитель.
Дельта - падение напряжения на стабилизаторе.
Uамп.макс - максимальное амплитудное значение выходного напряжения на нагрузке.
Pамп.макс - максимальное амплитудное значение выходной мощности на нагрузке. 

Максимальная выходная мощность зависит не только от напряжения питания, но и от тока покоя выходного буфера. В таблице эта информация показана цветом фона и шрифта. Серым фоном отмечены значения мощности, достижимые только при токе буфера 200мА. Белым шрифтом - при токе покоя 100мА. Если нет ни серого фона, ни белых букв - значит эту мощность можно получить только увеличив ток покоя выходного буфера.

Пример: При напряжении питания на входе стабилизатора  30В, размах выходного напряжения может достигать 8-9В. Мощность (ампл) на нагрузке 32 Ома при этом должна быть 2Вт. При токе покоя 200мА получить ее не удастся. Зато удастся получить 1125мВт (при напряжении питания >= 24В). Это и отмечено в таблице серым фоном.

А вот при токе 100мА ни как не добиться выходной мощности в 1125мВт . По этому белый шрифт и не использован.


Выводы: 

1. Если усилитель будет использоваться только с нагрузкой с сопротивлением не менее 150Ом, то ток выходного буфера можно ограничить на уровне 100мА. Максимальная амплитуда напряжения выходного сигнала будет определяться напряжением питания усилителя.

2. Если усилитель будет использоваться только с нагрузкой 32 Ома, то при токе покоя буфера 100мА, можно не выставлять напряжение питания более 16В. Увеличение напряжения приведет к росту линейности. Максимальная мощность при этом не увеличиться. Она будет ограничена на уровне 280мВт (ампл.)

3. Если нагрузка усилителя будет только 32 Ома, а ток покоя буфера 200мА, то можно не выставлять напряжение питания более 24В. Увеличение напряжения приведет к росту линейности. Мощность не изменится. Она будет ограничена на уровне 1125мВт (ампл.)

4. Если нагрузка может меняться, то стоит взять ток буфера 200мА и напряжение питания хотя бы 24В.


Несколько слов о напряжении питания.

На плате конструктора размещен не только сам усилитель, но и активный фильтр питающего напряжения. На нем теряется около 5 вольт. 

Если схема используется с общей ООС, то требования к качеству питающего напряжения не очень высокие. Вполне можно отказаться от фильтра и обойти его (поставить перемычку вместо транзистора). Очевидно, что в этом случае исчезнуть потери в стабилизаторе и напряжение питания усилителя станет равным напряжению "до стабилизатора".

Примечание: Если использовать источник питания на 12В, то при обходе стабилизатора можно получить максимальный уровень выходного напряжения 3.5В. Максимальная выходная мощность (для нагрузки 32 Ома) составит 300мВт. 


Мощность источника питания.

Следующие две таблицы показывают, как меняется потребляемая усилителем мощность от напряжения питания и тока выходного буфера.

По ним можно определить требуемую мощность источника питания.

Таблица мощностей и потерь от уровня напряжения питания

Мощность питания усилителя - мощность, потребляемая самим усилителем.
Мощность на фильтре - потери мощности на активном фильтре.

Таблица потребляемой усилителем для наушников мощности от уровня напряжения питания

Общая мощность потребления - это мощность, которую конструктор усилителя потребует от источника питания.

Вот такие результаты.

С уважением, Константин М.


Все статьи посвященные проекту "Гамма" можно найти через навигатор Проект "Гамма". Навигация по статьям.

Заказать конструктор усилителя "Гамма" можно у нас на сайте: АЛ "Философия Звука"


Сообщество для обсуждения конструкторов - "Электронные конструкторы". Присоединяйтесь.