Čas hitro mineva in v dveh letih smo v rubriki »Elektronika za začetnike« poskusili preprosto opisati, kar naj bi vsaj okvirno vedel o delovanju posameznih polprevodniških elementov vsak elektronik. V našem primeru beseda elektronik pomeni človeka, ki ima toliko osnovnega znanja, da iz narisane sheme in opisa lahko sestavi neko vezje in s pomočjo preprostih merilnih instrumentov ugotovi in odpravi morebitne napake, ki lahko nastanejo pri sestavljanju. Rečemo lahko tudi to, da so elektroniki – začetniki ljudje, ki poskušajo z učenjem in praktičnim delom na preprostejših primerih doseči tak nivo znanja in izkušenj, da bi lahko v nekem trenutku na nekem projektu neopazno prestopili mejo med začetnikom in izkušenim elektronikom.
Mi se trudimo, da bi bila ta pot čim lažja in da bi v elektroniki čim prej postali »stari mački«! To je že naslednji nivo na razvojni poti elektronika, ki vključuje tudi načrtovanje vezij po lastnih zamislih in kjer avtorji velikokrat uporabijo tudi izvirne rešitve, kakršnih do tedaj še nismo srečali. Tokrat bomo predstavili integrirani ojačevalnik v razredu D, moči 2 x 15 W. Sledili bomo navodilom proizvajalca in poskušali dobiti izdelek, ki bo zadovoljil naša pričakovanja.
Zdaj, ko smo ravno pri ojačevalnikih, bi bilo res škoda, če si ne bi malo bolj natančno ogledali delovanja ojačevalnikov razreda D, ki slovijo po svojih visokih izkoristkih, majhnih dimenzijah in po tem, da pri nižjih izhodnih močeh, tam nekje do 50 W, sploh ne potrebujemo hladilnih teles. Razlog je seveda v stikalnem načinu delovanja teh ojačevalnikov, ki deluje podobno, kot stikalni napetostni regulator, le da referenčna napetost ni konstantna, ampak sledi vhodnemu signalu. Kako to dosežejo?
Pulzno – širinska (PWM) modulacija
Na sliki 1 je prikazana blok shema ojačevalnika, ki deluje v razredu D. Na en vhod komparatorja (primerjalnika) imamo priključeno neko žagasto napetost s stalno frekvenco. Ta mora imeti dovolj visoko frekvenco, saj jo uporabljamo kot osnovo za »vzorčenje« vhodnega avdio signala, pri tem pa velja, da ga poskušamo vzorčiti čim večkrat, saj se s tem bolj približamo izvirnemu vhodnemu signalu, ki ga želimo s tem ojačevalnikom ojačiti.
Na drugem vhodu komparatorja imamo priključeno vhodno napetost, ki jo želimo ojačiti. Zagotoviti moramo, da ni nivo vhodne napetosti nikoli večji od nivoja žagaste napetosti. Poglejmo, kaj se dogaja na vhodih in seveda tudi na izhodu komparatorja.
Modro je označena žagasta napetost s stalno frekvenco, rdeča krivulja pa je oblika vhodne napetosti nekega avdio signala. Da je slika bolj pregledna, je narisana frekvenca žagaste napetosti seveda veliko nižja, kot je v pravem ojačevalniku, saj pri nekaterih ojačevalnikih presega 1 MHz. Če sledimo žagasti napetosti od najnižje vrednosti do trenutka, ko se sreča z rdečo krivuljo vhodnega signala, vidimo, da je ves čas manjša od nivoja vhodnega signala. To se na izhodu komparatorja odraža kot nek visok nivo (zeleno obarvano območje). Ko sta napetosti žage in vhodnega signala enaki v točki, kjer se krivulji sekata, se na izhodu komparatorja pojavi nizek nivo, ki traja toliko časa, dokler je napetost žage enaka ali večja od napetosti vhodnega signala. Napetost žage linearno narašča do svoje maksimalne vrednosti, potem pa začne spet linearno padati do svoje minimalne vrednosti. Ko se na tej poti krivulji v neki točki srečata, se zgodi ravno nasprotno: napetost žage postane nižja od vhodne napetosti, zato se na izhodu spet pojavi visok nivo (zeleno obarvano območje). Ta sprememba se odraža na širini (razmerju) med visokim in nizkim nivojem na izhodu komparatorja, kar je lepo vidno na spodnjem »grafičnem« zapisu razmerja visokega in nizkega nivoja na izhodu komparatorja, ki ga opazimo kot zgoščevanje in redčenje zelene barve. Višja je amplituda vhodnega signala, dalj časa bo trajalo, da bo nivo žagaste napetosti dosegel enak nivo in bo zato komparator svoj izhod postavil na nizek nivo.
Elektronika za začetnike – ojačevalnik razreda D (22)
2011_SE188_43
Članek iz revije: 188_43-47
