Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
52
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
สาระสาคญประจาหนวย ลาดบขนการเรยนรวชาเครองเสยงเรมจากการมองเครองขยายเสยงจากภายนอก หนาท
หลกของเครองขยายเสยง ศกษาหนาทของปมปรบตาง ๆ ขวตออนพทและเอาทพท การตอใชงานรวมกบอปกรณประกอบ เชน ลาโพง เครองเลน CD DVD TUNER TV เครองรบสญญาณดาวเทยม ฯลฯ เปนตน แลวศกษาลงลกลงไปสสวนประกอบหลกทอยภายในเครองขยายเสยง หนาทการทางานของประกอบเหลานน ใหผเรยนเกดการเรยนรจากการกระทา โดยฝกปฏบต สรางสวนประกอบหลกทอยภายในเครองขยายเสยง เชน วงจรเพาเวอรซพพลาย (แหลงจายไฟ) วงจรเพาเวอรแอมป วงจรโทนคอนโทรล และวงจรปรแอมปลฟายเออร สรางแทนเครองเสยงและประกอบลงแทนเครองเสยง ประกอบตลาโพง และทายทสดประเมนคาโดยสรปและประเมนผลงาน/ผลผลตทได จดประสงคการสอน จดประสงคทวไป
1. สามารถสราง PCB วงจรเพาเวอรแอมปไดถกตอง (ดานทกษะพสย) 2. สามารถประกอบวงจรเพาเวอรแอมป (ดานทกษะพสย) 3. สามารถวดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมป (ดานทกษะพสย) 4. เพอใหมเจตคตทดในการจดเตรยม ใชงาน รกษาความสะอาด และจดเกบ เครองขยาย
เสยงและอปกรณประกอบเครองขยายเสยง การใชงานหองปฏบตการ (ดานจตพสย) จดประสงคเชงพฤตกรรม
1. สามารถสราง PCB วงจรเพาเวอรแอมป (ดานทกษะพสย) 2. สามารถประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพท (ดานทกษะพสย) 3. วดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพท (ดานทกษะพสย) 4. อธบายการประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพทไดถกตอง 5. อธบายการวดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพทไดถกตอง 6. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพทไดถกตองตามแบบและใชงานได 7. วดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพทไดถกตองตามแบบและตดสนสภาพการ
ทางานได 8. สามารถประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดน (ดานทกษะพสย) 9. วดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดน (ดานทกษะพสย) 10. สามารถประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพท (ดานทกษะพสย)
53
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
11. วดและปรบแตงการทางานวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพท (ดานทกษะพสย) 12. สามารถวดและทดสอบคณสมบตของวงจรเพาเวอรแอมป (ดานทกษะพสย) 13. มเจตคตทดในการจดเตรยม ใชงาน รกษาความสะอาด และจดเกบ เครองขยายเสยง
และอปกรณประกอบเครองขยายเสยง อยางถกตอง เหมาะสม รอบครอบและปลอดภย (ดานจตพสย)
14. แตงกายในการปฏบตงานและใชเครองมออยางถกตอง ปลอดภย รกษาบรรยากาศทดในการปฏบตงาน และรกษาความสะอาดพนทปฏบตงาน ถกตองตามกฎระเบยบการใชหองปฏบตการได (ดานจตพสย)
สมรรถนะประจาหนวย 1. อธบายการสราง PCB วงจรเพาเวอรแอมปไดถกตอง 2. สราง PCB วงจรเพาเวอรแอมป (จานวน 2 ชด) ไดถกตองตามแบบและใชงานได 3. อธบายการประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดนไดถกตอง 4. อธบายการวดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดนไดถกตอง 5. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดนไดถกตองตามแบบและใชงานได 6. วดและทดสอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดนไดถกตองตามแบบและตดสน
สภาพการทางานได 7. อธบายการประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพทไดถกตอง 8. อธบายการวดและปรบแตงการทางานวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพทไดถกตอง 9. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพทไดถกตองตามแบบและใชงานได 10. วดและปรบแตงการทางานวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพทไดถกตองตามแบบและ
ตดสนสภาพการทางานได 11. อธบายการวดและทดสอบคณสมบตของวงจรเพาเวอรแอมปไดถกตอง 12. วดและทดสอบคณสมบตของวงจรเพาเวอรแอมปได
หวขอเรองและงาน ทฤษฎ
หวขอเรอง หนวยท 3 สอนครงท 1. วงจรขยายกาลง OT, OTL, OCL 5 2. วงจรขยายเสยงคลาส A, AB, B, C และ D 6
54
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3. วงจรขยายแบบไดเรกคปปลง 6 4. วงจรขยายแรงดนไฟฟาและวงจรกลบเฟส 7 5. อตราการขยายแรงดนและวงจรปอนกลบ 8 6. บลอกไดอะแกรมวงจรเพาเวอรแอมป 8 7. วงจรเพาเวอรแอมป การทางาน และการ
ปรบแตงวงจร 8
8. การประกอบวงจรวงจรเพาเวอรแอมป 9 9. เสถยรภาพเชงความถและการชดเชย
ความถ 9
10. วงจรปองกนลาโพง 9 11. การใชเครองมอวดและทดสอบคณสมบต
ของวงจรเพาเวอรแอมป 9
ปฏบต ใบงาน หนวยท 3 สอนครงท
1. สราง PCB วงจรเพาเวอรแอมป 5 2. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคอนพท
และวดการทางาน 6
3. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคขยายแรงดน วดและทดสอบการทางาน
7
4. ประกอบวงจรเพาเวอรแอมปภาคเอาทพท วดและปรบแตงการทางาน
8
5. วดและทดสอบคณสมบตของวงจรเพาเวอรแอมป
9
จตพสย คณธรรม จรยธรรม คานยม คณลกษณะอนพงประสงค และหลกปรชญาเศรษฐกจพอเพยง
55
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
บทนา วงจรเพาเวอรแอมป เปนสวนหนงของอนทรเกรตแอมปลไฟเออร ทาหนาทขยาย
สญญาณจากเอาทพทของวงจรปรโทน แลวนามาขยายระดบของสญญาณใหแรงขนและขยายกาลงใหเพยงพอสาหรบขบลาโพง กาลงทเอาทพทของเพาเวอรแอมปมหนวยเปนวตต (Watt)
3.1 วงจรขยายกาลง OT, OTL, OCL วงจรเพาเวอรแอมปชนดเอาทพทแบบ Output Transformer (OT) ใชทรานสฟอร
เมอรเอาทพทเปนสวนหนงของวงจรเอาทพทของวงจรขยายกาลง แบงออกไดเปน 2 ชนด คอ แบบ Single Ended Class - A และแบบพช - พล (Push - Pull) ทางานไดทงแบบ Class A, B, AB ขอดคอ ประสทธภาพในการขยายสญญาณดเนองจากใชหมอแปลงเปนอปกรณทาอมพแดนซแมทชง แตในปจจบนความจาเปนในเรองนนอยมาก เนองจากอปกรณอเลกทรอนกสมราคาถกลงอยางมาก แตในทางตรงกนขามหมอแปลงกลบมราคาสงขน อกทงยงสรางใหมคณภาพเสยงไดดนนคอนขางยาก หมอแปลงมนาหนกมากตองการพนทในการตดตงมากอกดวย
+CCV
Q1
R1 T2+
−outV +
−
หมอแปลงเอาทพทOUTPUT
TRANSFORMERR2
ไบอส(BIAS)
+
−inV
หมอแปลงอนพทINPUT
TRANSFORMERT1
LOUDSPEAKER4Ω – 8Ωอนพท
INPUT
เอาทพทOUTPUT
รปท 3.1 วงจรขยายกาลงแบบ OT แบบ Single Ended Class - A แบบแบบ Single Ended Class – A นนมประสทธภาพกาลงงานไฟฟาตามาก สวนแบบ พช - พล (Push - Pull) เปนแบบทสามารถเลอกประสทธภาพกาลงงานไดโดยเลอกจากการไบอสวงจรเปน Class A, B, AB ตามทตองการ วงจรเพาเวอรแอมปชนด OT นใชงานกบแหลงจายไฟเดยว วงจรเพาเวอรแอมปชนด OT ใชทรานสฟอรเมอรเอาทพททาหนาทอมพแดนซแมทชงดงนนทางอดมคตสามารถเลอกออกแบบกาลงสงสดของวงจรเพาเวอรแอมปไดทกขนาดแหลงจายและโหลด
56
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
Q1
+CCV
Q2
R2
R1 T2T1 BIAS
+
−outV +
−
LOUDSPEAKER4Ω – 8Ω
+
−inV
รปท 3.2 วงจรขยายกาลงแบบ แบบพช - พล (Push - Pull)
วงจรเพาเวอรแอมปชนดเอาทพทแบบ Output Transformerless (OTL) เปนแบบไมใช ทรานสฟอรเมอรเอาทพทเปนสวนหนงของวงจรเอาทพทของวงจรขยายกาลง มเฉพาะแบบพช - พล (Push - Pull) เทานน สามารออกแบบใหวงจรไบอสใหทางานไดทงแบบ Class A, B, AB แตตองม คาปาซเตอรเอาทพท (Output Capacitor) ตออนกรมกบเอาทพทภายในกบเอาทพทภายนอกออกลาโพง วงจรทางานดวยแหลงจายไฟเดยว และทจดเอาทพทภายใน (กอนผาน C) ขณะไมมการขยายสญญาณมแรงดนดซเปนครงหนงของแรงดนแหลงจายไฟ ขอดคอไมตองใชหมอแปลงเอาทพททาใหมขนาดเลกลง นาหนกเบาขน มราคาลดลง ขอเสยคาปาซเตอรเอาทพทจะเปนลดทอนสญญาณทความถตา ดงนนหากตองการใหไดสญญาณความถตาผานออกไปสเอาทพทลาโพงไดดขนตองใชคาปาซเตอรทมคาความจสงขน การมคาปาซเตอรเอาทพทมขอดอกขอคอหากวงจรเพาเวอรแอมปชนด OTL นเสยหาย กจะไมมไฟตรงออกทเอาทพทลาโพง ทาใหไมมความจาเปนทจะตองมวงจรปองกนลาโพง
วงจรเพาเวอรแอมปชนดเอาทพทแบบ Output Capacitorless (OCL) เปนแบบไมใช คาปาซเตอรเอาทพทเปนสวนหนงของวงจรเอาทพทของวงจรขยายกาลง นนคอเอาทพทภายในตอตรงเปนเอาทพทลาโพง มเฉพาะแบบพช - พล (Push - Pull) เทานน สามารออกแบบใหวงจรไบอสใหทางานไดทงแบบ Class A, B, AB วงจรตองทางานดวยแหลงจายไฟคเทานน โดยปกตจะใชแหลงจายไฟซกบวก – ซกลบ ดวยขนาดทเทากน ขอดจากการทเอาทพทลาโพงตอตรงหรอเปนแบบไดเรกคปปลงทาใหทางานไดในยานความถกวางกวา ผานเสยงความถตาไดดทสด และนาจะใหเสยงดทสด ขอเสยเนองจากเปนไดเรกคปปลง หากวงจรเพาเวอรแอมปชนด OCL นเสยหาย กจะไมมไฟตรงออกทเอาทพทลาโพง ทาใหมความจาเปนทจะตองมวงจรปองกนลาโพง
57
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
Q1
+
−outV +
−
LOUDSPEAKER4Ω – 8Ω
+
inV
ไบอสและปรไดรเวอร
(Bias and Predriver)
+CCV
ทรานซสเตอรดงกระแสPull Transistor
ทรานซสเตอรพลกกระแสPush Transistor
Q2−
กระแส (Current)
กระแส (Current)
อนพทINPUT
เอาทพทOUTPUT
กระแสครงซกบวก
กระแสครงซกลบ
COUTPUTAC Coupling
+
คาปาซเตอรเอาทพทOUTPUT CAPACITOR
∗outV
+= CCDC V21V
รปท 3.3 วงจรขยายกาลงแบบ OTL
กาลงสงสดของวงจรเพาเวอรแอมปขนอยกบแบบของภาคเอาทพท (OTL หรอ OCL) และขนาดของแรงดนเพาเวอรซพพลาย โดยทแบบ OTL จะมกาลงสงสดเปนหนงในสของแบบ OCL
กาลงวตตสงสดทางดานเอาทพท OTL; L
2CC
OTL(max)OUT, R2V
41P
××
= (3.1)
Q1
+
−outV +
−
LOUDSPEAKER4Ω – 8Ω
+
inV
ไบอสและปรไดรเวอร
(Bias and Predriver)
+CCV
-EEV
ทรานซสเตอรดงกระแสPull Transistor
ทรานซสเตอรพลกกระแสPush Transistor
Q2−
กระแส (Current)
กระแส (Current)
อนพทINPUT
เอาทพทOUTPUT
กระแสครงซกบวก
กระแสครงซกลบ
V0VDC =
outV
รปท 3.4 วงจรขยายกาลงแบบ OCL
กาลงวตตสงสดทางดานเอาทพท OCL; L
2CC
OCL(max)OUT, R2VP×
= (3.2)
58
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
การทางานพช – พล (Push - Pull) คอการทางานแบบมอปกรณแอกทปสองชด ชดแรกทางานกบสญญาณซกบวกเปนหลก อกชดหนงทางานกบสญญาณซกลบเปนหลก แลวสลบกนทางานกรณเปนไบอสแบบ Class B แตหากสลบกนทางานโดยมชวงทางานไปดวยกนบางชวงเปนไบอสแบบ Class AB แตหากทางานไปดวยกนตลอดเวลาเปน Class A พดไดวาเปนวงจรแบบผลกกระแสออกไปสเอาทพทและดงกระแสจากเอาทพทเขามา หรอวงจรแบบ “ผลก - ดง” กระแส 3.2 วงจรขยายเสยงคลาส A, AB, B, C และ D
วงจรเพาเวอรแอมปคลาส A, B, AB และ C ทาไดโดยจดการไบอสใหอปกรณแอกทปทางานดวยกระสภาวะ Idle เปนคาตาง ๆ กน หากใหกระแส Idle = ครงหนงของกระแสโหลดสงสด เปนวงจรเพาเวอรแอมปคลาส A และจะเหนวาทเอาทพทขยายสญญาณไดครบทงสองซก ดงรปท 3.5
วงจรขยายซกเดยวของแบบพช - พล
รปท 3.5 วงจรขยายเสยง Class - A
หากใหกระแส Idle = 0 เปนอดมคตของ วงจรเพาเวอรแอมปคลาส B จะเหนวาขยายสญญาณเพยงซกเดยว ดงนนหากตองการใหครบทงสองซกจะตองเปนวงจรแบบพช-พล ดงรปท 3.6
รปท 3.6 วงจรขยายเสยง Class - B
หากใหกระแส Idle = 2% ถง 5% ของกระแสโหลดสงสด เปนวงจรเพาเวอรแอมปคลาส AB จะเหนวาขยายสญญาณซกหนงครบอกซกหนงมระดบตา แตหากระดบสญาณทใชงานอยในระดบตาเพยงพอจะไดเอาทพทขยายสญญาณไดครบทงสองซกเชนเดยวกบกบแบบ Class แตหากระดบสญญาณแรงพอจะใหสญญาณเอาทพทคลายกบแบบ Class – B ดงนนหากตองการใหครบทงสองซกจะตองเปนวงจรแบบพช-พล และการจดไบอสแบบ Class - AB นจะชวยลดความเพยนทรอยตอสญญาณแตละซกลง หรอเรยกวาลดครอสโอเอวอรดสทอรทชน (Cross – over distortion) ดงรปท 3.7
59
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
รปท 3.7 วงจรขยายเสยง Class - AB หากใหไบอสรเวอรส (Reverse bias) กบอปกรณแอกทป จะทาใหอปกรณแอกทปยงไม
พรอมทจะทางาน และใหกระแส Idle = 0 อกดวย และอปกรณแอกทปจะถงระดบทางานไดตองปอนสญญาณทอนพทใหแรงเพยงพอจนถงระดบจดทางาน จงจะขยายสญญาณออกไปทเอาทพทได ดงนนทระดบสญญาณอนพทเบา ๆ จะไมมสญญาณปรากฏทเอาทพท และหากสญญาณอนพทแรงพอจะไดสญญาณบางสวนของซกหนงขยายไปปรากฏทเอาทพท ดงรปท 3.8
รปท 3.8 วงจรขยายเสยง Class - C
3.3 วงจรขยายแบบไดเรกคปปลง
การตอเชอมตอสญญาณระหวางวงจรยอยหรอวงจรใด ๆ มดงตอไปน แบบใชหมอแปลงใชเปนแมชชงไปในตว ไมมผลกระทบตอการไบอสกบวงจรทงสองดาน ดงรปท 3.9
+
−
+
−
+
−
(ก) (ข)
รปท 3.9 การคปปลงสญญาณดวยหมอแปลง (ก) แบบไมมแทป (ข) แบบมเซนเตอรแทป
60
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
แบบใชการคปปลงดวยคาปาซเตอร มทงแบบ RC และแบบ LC ไมมผลกระทบตอการไบอสกบวงจรทงสองดาน เนองจากคาปาซเตอรทางานกนไฟตรง (DC Block) และเชอโยงทางเอซ (AC Coupling) ดงรปท 3.10
(ก) (ข)
รปท 3.10 การคปปลงดวยคาปาซเตอร (ก) แบบ RC (ข) แบบ LC
แบบใชไดเรกคปปลงหรอแบบตอตรง ทาใหมผลกระทบตอการไบอสกบวงจรทงสองดาน ดงรปท 3.11
CCV
รปท 3.11 การคปปลงสญญาณแบบไดเรกการคปปลง
61
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.4 วงจรขยายแรงดนไฟฟาและวงจรกลบเฟส วงจรขยายแรงดนไฟฟาแบบไมกลบและแบบกลบเฟส หมายถงเฟสของสญญาณแรงดน
เอาทเทยบกบแรงดนอนพท หากเฟสของสญญาณเอาทตรงกบอนพทเรยกวาแบบไมกลบเฟส และหากมเฟสกลบกนกลบอนพทเรยกวาแบบกลบเฟส บางวงจรจะใหเอาทออกมาทงแบบกลบเฟสและไมกลบเฟสในตว เรยกวงจรแบบนวาวงจรแยกเฟส (Phase splitter) ดงรปท 3.12 และแยกวงจรขยายสญญาณทางาน โดยใชออปแอมป ดงรปท 3.13 (ก) แบบกลบเฟส (ข) แบบไมกลบเฟส
Q1
R1
R2
( )V15VCC +
+
+
+
R3
R4
อนพทINPUT
เอาทพทกลบเฟสOUTPUT(-)
เอาทพทเฟสตรงOUTPUT(+)
รปท 3.12 วงจรแยกเฟส (Phase splitter)
30 k7.5 kinV
outV
inVoutV
(ก) (ข)
รปท 3.13 วงจรขยายสญญาณใชออปแอมป (ก) แบบกลบเฟส (ข) แบบไมกลบเฟส
62
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.5 อตราการขยายแรงดนและวงจรปอนกลบ วงจรขยายสญญาณแรงดนไฟฟาสรางจากอปกรณแอกทปรวมกบอปกรณพาสซพสาหรบ
จดวงจรแบบตาง ๆ การออกแบบวงจรขยายแบบลปเปด (Open loop) ใหมอตราการขยายแรงดนสงนน ในปจจบนอปกรณแอกทปหาไดงายและราคาถก จงไมเปนปญญาหาในการออกแบบ แตปญหาในการออกแบบทยงคงมอยคอ การออกแบบวงจรขยายหลายภาค (Multi stage) ใหมอตราการขยายแรงดนตรงตามทตองการใชงานนนออกแบบไดยากกวาและเสยเวลามากกวา
inV
outV
1R 2R
inVoutVinR
fR
(ก) (ข)
รปท 3.14 วงจรศกษาอตราขยายแรงดน (ก) แบบกลบเฟส (ข) แบบไมกลบเฟส
จงเลอกออกแบบวงจร ขยายแบบลปเปด (Open loop) ใหมอตราการขยายแรงดนสง แลวใชเทคนคของการปอนกลบเพอลดอตราการขยาย ใหมคาตามทตองการไดโดยใชรซสเตอรเพยงสองตวเปนหลกเทานน มาเปนตว กาหนดอตราการของวงจรปอนกลบทได ขอดของวงจรปอนกลบคอ ไดอตราขยายคงทโดยขนกบวงจรปอนกลบ ลดนอยส ลดการผดเพยนของสญญาณทรอยตอสองซก (Cross over distortion) เพมแบนวดท ดงรปท 3.14 และ 3.15
inVoutV
1R 2R วงจรปอนกลบ R1, R2(Feedback network)
รปท 3.15 วงจรศกษาอตราขยายแรงดนแบบไมกลบเฟสและแสดงใหเหนสวนของวงจรปอนกลบ
63
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
อตราขยายแรงดนของวงจรขยายแรงดนแบบกลบเฟส และแบบไมกลบเฟส ขนอยกบคาความตานทานควบคมอตราการปอนกลบใหกบวงจรขยายพนฐาน ดงสตรหาอตราการขยายแรงดน
อตราขยายแรงดนวงจรขยายกลบเฟส; 1
2V R
RA −= (3.3)
อตราขยายแรงดนวงจรขยายไมกลบเฟส; 1
12V R
RRA += (3.4)
3.6 บลอกไดอะแกรมวงจรเพาเวอรแอมป วงจรเพาเวอรแอมป แบงการทางานออกไดเปน 3 ภาค หลก ๆ ดงน ภาคทหนง / ภาค
อนพท ทาหนาทขยายขยายสญญาณผลตางของสญญาณอนพทกบสญญาณปอนกลบ ภาคทสอง / ภาคขยายแรงดน ทาหนาทใหอตราการขยายแรงดนสงและแรงดนเอาทพทสวงสงถงพกดแหลงจายไฟ ภาคทสาม / ภาคเอาทพท ทาหนาทใหอตราการขยายแรงดนประมาณหนงเทาและอตราการขยายกระแสสง สาหรบใชขบโหลดลาโพง ดงรปท 3.16
รปท 3.16 บลอกไดอะแกรมของเครองขยายเสยง 3.7 วงจรเพาเวอรแอมป การทางาน และการปรบแตงวงจร
วงจรทใชเรยนรเปนวงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แบงออกเปน 3 ภาค คอ (1) ภาคทหนง/ภาคอนพท (2) ภาคทสอง/ภาคขยายแรงดน และ (3) ภาคทสาม/ภาคเอาทพท
3.7.1 ภาคทหนง / ภาคอนพท ภาคอนพทเปนวงจรดฟเฟอเรนเชยลแอมป Q1 และ Q2 ทางานขยายสญญาณผลตาง
ทางานรวมกบ Q3 ทาหนาทจายกระแสคงท (Constant Current Source) โดยไดรบแรงดนคงทจากเรกเลเตอรแบบขนาน (Shunt regulator) จาก ZD1 และ D1 รวมกบตวตานทานอนกรม R31 โดยม ZD2 ทาหนาทตรวจสอบแรงดนถงระดบทางาน ชวยลดเสยงตบ (“Pop” noise) ออกลาโพง เมอเปด – ปด ไฟ
64
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
INPUT
GNDS
OUTPUT
LOUDSPEAKER
GNDR30
C13
20-30 T, #22SWG
Q13MJ15003(2N3055)
Q14MJ15004(MJ2955)
VOUT = 0 Vdc @ No Signal
Class – AB AmplifierVdrop (R27 or R28) = 5 mVdc@ Idle Current = 15 mA
R280.33Ω5 WCement
10Ω 5 W Wirewound
/ Carbon
C15
ZD15.1V1/2 W
IN(+)
ZERO ADJ(OFFSET)
1.87 mA
0.93 mA0.93 mA
CW(max)
CCW(min)
-0.7V
1uF 50VMultilayer
1uF 50VMultilayer C12
Q6BD139
R131.3kΩ
R14470Ω
VR1500Ω
mA
R26 1.5kΩ
-0.7VR5220Ω R6
220Ω
Q9
Q10
1.89 VR3
2.4kΩ1% 1/4W
R72.7kΩ
1% 1/4W
MPSA182N5088G
Q1
Q3MPSA18
2N5088G
R12150Ω
R16150Ω
100uF 50VLow ESR 105 C
R9200kΩ [51kΩ]
1% 1/4W
R8[3.3kΩ] 13kΩ
1% 1/4W
R23 1.5kΩ
L1 30µH
VCC (+30V)
VEE (–30V)
R2
R110kΩ[47kΩ]
3kΩC2220pF
4Ω – 8Ω
IN(-)
Q8BD139
Q11MJE182(BD139)
Q12MJE172(BD140)
Idle Current15 mAIdle Current15 mA
R201.2kΩ
R24300Ω
R211.2kΩ
Idle Current15 mA
Idle Current15 mA
R25300Ω
C
B
E
B
E
C
1.4 V5.69 V
R1939kΩ
R2239kΩ
LED1Power Monitor
3mm, Ultra Red LED
Note: Nominal Impedance 4 Woofer: R = 3.1 Ohms and L = 0.53 mH
C5 15pF [68pF]
4.7Ω 5 WCement C11
100nF 50VMultilayer
R29
D6 1A 100VFast & UltrafastDiode
R270.33Ω5 WCement
C3100nF 50VMultilayer
VBE,Q1 = VBE,Q2 = 0.605V VB,Q1 = VB,Q2 = - 0.095V VE,Q1 = VE,Q2 = - 0.710V
LPF240 kHz
D2 1N4148
C4 [10uF 50VMultilayer] or 10uF 25V Nonpolar
R42.4kΩ1% 1/4W
2x Zener 2.7V 1/2W
C9 10nF
C10 10nF
C14
1,000uF 50VLow ESR 105 C
C16
100uF 50VLow ESR 105 C
C17
1,000uF 50VLow ESR 105 C
GNDS
GNDS
R33 10Ω
C18 100nF
GLB N.W.
C110uF 50VMultilayeror 10uF 25V Nonpolar[1uF 50V Multilayer]
Ground Loop Break Network
R15300Ω
C6100pF
Q7BD139
CCW(min)
CW(max)
R17470Ω
VR2500Ω
ZD2 30V 1/2 W
VCC (+30V)
R31
5.1kΩR32 10kΩ
R10
330Ω
R11300Ω
R181.1kΩ
C8
100pF
Q4MJE271
Q5MJE271
MPSA182N5088GQ2
C7
D1 1N4148
RJ1R JUMP 0Ω 1/4W
FOR DC GAIN = AC GAIN
รปท 3.17 วงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรครบสมบรณ
Third stage, output Note: [] Emitter - Follower (EF) Buffer [] Output stage Note: [] Differential amplifier, Input stage
INPUT
GNDS
OUTPUT
LOUDSPEAKER
GNDR30
C13
20-30 T, #22SWG
Q13MJ15003(2N3055)
Q14MJ15004(MJ2955)
VOUT = 0 Vdc @ No Signal
Class – AB AmplifierVdrop (R27 or R28) = 5 mVdc@ Idle Current = 15 mA
R280.33Ω5 WCement
10Ω 5 W Wirewound
/ Carbon
C15
ZD15.1V1/2 W
IN(+)
ZERO ADJ(OFFSET)
1.87 mA
0.93 mA0.93 mA
CW(max)
CCW(min)
-0.7V
1uF 50VMultilayer
1uF 50VMultilayer C12
Q6BD139
R131.3kΩ
R14470Ω
VR1500Ω
Ther
mal C
oupli
ngQ6
to (Q
13 or
Q14
)
or (
Q11 o
r Q12
)
mA
R26 1.5kΩ
BC56
0, BC
559
BC55
0, BC
549
-0.7VR5220Ω R6
220Ω
Q9
Q10
1.89 VR3
2.4kΩ1% 1/4W
R72.7kΩ
1% 1/4W
MPSA182N5088G
Q1
Q3MPSA18
2N5088G
R12150Ω
R16150Ω
100uF 50VLow ESR 105 C
R9200kΩ [51kΩ]
1% 1/4W
R8[3.3kΩ] 13kΩ
1% 1/4W
R23 1.5kΩ
L1 30µH
VCC (+30V)
VEE (–30V)
R2
R110kΩ[47kΩ]
3kΩC2220pF
4Ω – 8Ω
IN(-)
Q8BD139
Q11MJE182(BD139)
Q12MJE172(BD140)
Idle Current15 mAIdle Current15 mA
R201.2kΩ
R24300Ω
R211.2kΩ
Idle Current15 mA
Idle Current15 mA
R25300Ω
C
B
E
B
E
C
1.4 V5.69 V
R1939kΩ
R2239kΩ
LED1Power Monitor
3mm, Ultra Red LED
2.41
V
C5 15pF [68pF]
D3
1N41
48
D4
1N41
48 4.7Ω 5 WCement C11
100nF 50VMultilayer
R29
D5
1A 10
0V F
ast &
Ultra
fast D
iode
D6 1A 100VFast & UltrafastDiode
R270.33Ω5 WCement
C3100nF 50VMultilayer
VBE,Q1 = VBE,Q2 = 0.605V VB,Q1 = VB,Q2 = - 0.095V VE,Q1 = VE,Q2 = - 0.710V
LPF240 kHz
D2 1N4148
C4 [10uF 50VMultilayer] or 10uF 25V Nonpolar
1.89 V
R42.4kΩ1% 1/4W
2x Zener 2.7V 1/2W
C9 10nF
C10 10nFZD4
ZD3
C14
1,000uF 50VLow ESR 105 C
C16
100uF 50VLow ESR 105 C
C17
1,000uF 50VLow ESR 105 C
GNDS
GNDS
R33 10Ω
C18 100nF
GLB N.W.
C110uF 50VMultilayeror 10uF 25V Nonpolar[1uF 50V Multilayer]
Ground Loop Break Network
1 Vrm
s Inp
ut S
ensit
ivity
R15300Ω
C6100pF
Q7BD139
CCW(min)
CW(max)
R17470Ω
VR2500Ω
ZD2 30V 1/2 W
VCC (+30V)
R31
5.1kΩR32 10kΩ
R10
330Ω
IDLE
CU
RR
ENT
AD
J (B
IAS)
R11300Ω
100n
F 50
VMu
ltilay
er
R181.1kΩ
C8
100pF
Q4MJE271
Q5MJE271
MPSA182N5088GQ2
C7
D1 1N4148
RJ1R JUMP 0Ω 1/4W
FOR DC GAIN = AC GAIN
First stage, input subtractor & gain Note: [] Differential amplifier, Input stage
Second stage, voltage amplifier Note: [] Voltage - amplifier stage, VAS
รปท 3.18 วงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรแบงเปน 3 ภาค (Stage)
65
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
INPUT
GNDS
ZD15.1V1/2 W
IN(+)
1.87 mA
0.93 mA0.93 mA
-0.7V -0.7VR5220Ω R6
220Ω
1.89 VR3
2.4kΩ1% 1/4W
R72.7kΩ
MPSA182N5088G
Q1
Q3MPSA18
2N5088G
R9200kΩ [51kΩ]
1% 1/4W
R8[3.3kΩ] 13kΩ
1% 1/4W
VCC (+30V)
VEE (–30V)
R2
R110kΩ[47kΩ]
3kΩC2220pF
IN(-)
5.69 VLED1Power Monitor
3mm, Ultra Red LED
C5 15pF [68pF]
C3100nF 50VMultilayer
VBE,Q1 = VBE,Q2 = 0.605V VB,Q1 = VB,Q2 = - 0.095V VE,Q1 = VE,Q2 = - 0.710V
LPF240 kHz
C4 [10uF 50VMultilayer] or 10uF 25V Nonpolar
R42.4kΩ1% 1/4W
2x Zener 2.7V 1/2W
GNDS
GNDS
R33 10Ω
C18 100nF
GLB N.W.
C110uF 50VMultilayeror 10uF 25V Nonpolar[1uF 50V Multilayer]
Ground Loop Break Network
C6100pF
ZD2 30V 1/2 W
VCC (+30V)
R31
5.1kΩR32 10kΩ
R10
330Ω MPSA182N5088GQ2
D1 1N4148
RJ1R JUMP 0Ω 1/4W
FOR DC GAIN = AC GAIN
First stage, input subtractor & gain Note: [] Differential amplifier, Input stage
1% 1/4W
OUTPUT
GNDR30
20-30 T, #22SWG
VOUT = 0 Vdc @ No Signal
10Ω 5 W Wirewound
/ Carbon
L1 30µH
รปท 3.19 วงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรภาคทหนง / ภาคอนพท
1.89 V
1.89 V
ZD4
ZD3
การทดสอบการทางา
นวงจร
เพาเวอ
รแอมป
ภาคอนพ
ท แบบ
2 ตองชอ
รทเอา
ทพทลาโพ
งชวคราว
รปท 3.20 วงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรภาคทหนง / ภาคอนพท
แบบท 1 และแบบท 2
66
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.7.2 ภาคทสอง / ภาคขยายแรงดน ภาคขยายแรงดนทาหนาทขยายแรงดน โดยมอตราการขยายแรงดนสงและแรงดนเอาทพท
สวงสงถงพกดแหลงจายไฟสาหรบใชขบแรงดนภาคเอาทพท ประกอบดวย Q4 ถง Q8 โดยท Q6 ทางานรวมกบอปกรณรอบขางและ VR1 ทางานเสมอนเปน Zener Diode แบบปรบคาแรงดนได ใชปรบแรงดนไบอสประมาณ 2.41 V เพอปรบกระแส Idle ของภาคเอาทพทใหไหลประมาณ 15mA พรอมทงวงจรขยาย Class - A Push – Pull จาก Q5 กบ Q8 โดยมตวปรบการขบสมมาตร VR2 ทาหนาทเปนตวปรบแรงดนเอาทพทดซ (Zero Adj) ออกลาโพงใหได 0 V (ในขณะไมปอนสญญาณอนพท และไมตอลาโพง)
Third stage, output Note: [] Emitter - Follower (EF) Buffer [] Output stage Note: [] Differential amplifier, Input stage
INPUT
GNDS
OUTPUT
GNDR30
C13
20-30 T, #22SWG
VOUT = 0 Vdc @ No Signal
10Ω 5 W Wirewound
/ Carbon
C15
ZD15.1V1/2 W
IN(+)
ZERO ADJ(OFFSET)
1.87 mA
0.93 mA0.93 mA
CW(max)
CCW(min)
-0.7V
1uF 50VMultilayer
1uF 50VMultilayer C12
Q6BD139
R131.3kΩ
R14470Ω
VR1500Ω
Ther
mal C
oupli
ngQ6
to (Q
13 or
Q14
)
or (
Q11 o
r Q12
)
mA
-0.7VR5220Ω R6
220Ω
1.89 VR3
2.4kΩ1% 1/4W
R72.7kΩ
1% 1/4W
MPSA182N5088G
Q1
Q3MPSA18
2N5088G
R12150Ω
R16150Ω
100uF 50VLow ESR 105 C
R9200kΩ [51kΩ]
1% 1/4W
R8[3.3kΩ] 13kΩ
1% 1/4W
L1 30µH
VCC (+30V)
VEE (–30V)
R2
R110kΩ[47kΩ]
3kΩC2220pF
IN(-)
Q8BD139
1.4 V5.69 VLED1Power Monitor
3mm, Ultra Red LED
2.41
V
Note: Nominal Impedance 4 Woofer: R = 3.1 Ohms and L = 0.53 mH
C5 15pF [68pF]
C3100nF 50VMultilayer
VBE,Q1 = VBE,Q2 = 0.605V VB,Q1 = VB,Q2 = - 0.095V VE,Q1 = VE,Q2 = - 0.710V
LPF240 kHz
D2 1N4148
C4 [10uF 50VMultilayer] or 10uF 25V Nonpolar
1.89 V
R42.4kΩ1% 1/4W
2x Zener 2.7V 1/2W
ZD4
ZD3
C14
1,000uF 50VLow ESR 105 C
C16
100uF 50VLow ESR 105 C
C17
1,000uF 50VLow ESR 105 C
GNDS
GNDS
R33 10Ω
C18 100nF
GLB N.W.
C110uF 50VMultilayeror 10uF 25V Nonpolar[1uF 50V Multilayer]
Ground Loop Break Network
1 Vrm
s Inp
ut S
ensit
ivity
R15300Ω
C6100pF
Q7BD139
CCW(min)
CW(max)
R17470Ω
VR2500Ω
ZD2 30V 1/2 W
VCC (+30V)
R31
5.1kΩR32 10kΩ
R10
330Ω
IDLE
CU
RR
ENT
AD
J (B
IAS)
R11300Ω
100n
F 50
VMu
ltilay
er
Q4MJE271
Q5MJE271
MPSA182N5088GQ2
C7
D1 1N4148
RJ1R JUMP 0Ω 1/4W
FOR DC GAIN = AC GAIN
First stage, input subtractor & gain Note: [] Differential amplifier, Input stage
Second stage, voltage amplifier Note: [] Voltage - amplifier stage, VAS
รปท 3.21 วงจรวงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรภาคทหนง/ภาคอนพท และภาคทสอง / ภาคขยายแรงดน
3.7.3 ภาคทสาม / ภาคเอาทพท ภาคเอาทพททาหนาทขยายกระแส และทาใหไดอตราการขยายกาลงสาหรบขบโหลดลาโพง
โดยม Q9 และ Q10 ทาหนาทเปนวงจรปองกนเพาเวอรทรานซสเตอรมใหเสยหายจากการถกชอรทเอาทพทขบลาโพง Q11 และ Q12 เปนปรไดรเวอรสาหรบขบเพาเวอรทรานซสเตอร Q13 และ Q14 ตามลาดบ โดยค Q11 ขบ Q13 และ ค Q12 ขบ Q14 เรยกวาวงจรแบบทรานซสเตอรดารลงตน จะไดอตราการขยายกระแสรวมประมาณ 21T βββ ×≅ และการทางานแบบเพาเวอรทรานซสเตอรดารลงตนชนด NPN คกบชนด PNP นเรยกวาวงจรขยายคอมพลเมนทารซมเมตรหรอวงจรแบบค
67
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
ประกอบสมมาตร [Complementary symmetry (push-pull) amplifier] แตหากใชกบภาคเอาทพททไดจากเพาเวอรทรานซสเตอรชนดเดยวกน นนคอจะมซกหนงเปนเพาเวอรทรานซสเตอรดารลงตน และอกซกหนงเปนทรานซสเตอรฟดแบคแพร ซสเตอรฟดแบคแพรไดจากทรานซสเตอรตางชนดกนมาขบกน (NPN ขบ PNP ได NPN และ PNP ขบ NPN ได PNP) ไดอตราการขยายกระแสรวมประมาณ 21T βββ ×≅ ภาคเอาทพททใชซกหนงเปนเพาเวอรทรานซสเตอรดารลงตนทางานคกบเพาเวอรทรานซสเตอรฟดแบคแพร เรยกวาวงจรขยายกาลงแบบควอซคอมพลเมนทารหรอวงจรแบบคประกอบกงสมมาตร (Quasi-complementary symmetry amplifier)
Third stage, output Note: [] Emitter - Follower (EF) Buffer [] Output stage Note: [] Differential amplifier, Input stage
INPUT
GNDS
OUTPUT
GNDR30
C13
20-30 T, #22SWG
VOUT = 0 Vdc @ No Signal
R280.33Ω5 WCement
10Ω 5 W Wirewound
/ Carbon
C15
ZD15.1V1/2 W
IN(+)
ZERO ADJ(OFFSET)
1.87 mA
0.93 mA0.93 mA
CW(max)
CCW(min)
-0.7V
1uF 50VMultilayer
1uF 50VMultilayer C12
Q6BD139
R131.3kΩ
R14470Ω
VR1500Ω
Ther
mal C
oupli
ngQ6
to (Q
13 or
Q14
)
or (
Q11 o
r Q12
)
mA
R26 1.5kΩ
BC56
0, BC
559
BC55
0, BC
549
-0.7VR5220Ω R6
220Ω
Q9
Q10
1.89 VR3
2.4kΩ1% 1/4W
R72.7kΩ
1% 1/4W
MPSA182N5088G
Q1
Q3MPSA18
2N5088G
R12150Ω
R16150Ω
100uF 50VLow ESR 105 C
R9200kΩ [51kΩ]
1% 1/4W
R8[3.3kΩ] 13kΩ
1% 1/4W
R23 1.5kΩ
L1 30µH
VCC (+30V)
VEE (–30V)
R2
R110kΩ[47kΩ]
3kΩC2220pF
IN(-)
Q8BD139
Q11MJE182(BD139)
Q12MJE172(BD140)
Idle Current15 mAIdle Current15 mA
R201.2kΩ
R24300Ω
R211.2kΩ
Idle Current15 mA
Idle Current15 mA
R25300Ω
C
B
E
B
E
C
1.4 V5.69 V
R1939kΩ
R2239kΩ
LED1Power Monitor
3mm, Ultra Red LED
2.41
V
Note: Nominal Impedance 4 Woofer: R = 3.1 Ohms and L = 0.53 mH
C5 15pF [68pF]
D3
1N41
48
D4
1N41
48 4.7Ω 5 WCement C11
100nF 50VMultilayer
R29
D5
1A 10
0V F
ast &
Ultra
fast D
iode
D6 1A 100VFast & UltrafastDiode
R270.33Ω5 WCement
C3100nF 50VMultilayer
VBE,Q1 = VBE,Q2 = 0.605V VB,Q1 = VB,Q2 = - 0.095V VE,Q1 = VE,Q2 = - 0.710V
LPF240 kHz
D2 1N4148
C4 [10uF 50VMultilayer] or 10uF 25V Nonpolar
1.89 V
R42.4kΩ1% 1/4W
2x Zener 2.7V 1/2W
C9 10nF
C10 10nFZD4
ZD3
C14
1,000uF 50VLow ESR 105 C
C16
100uF 50VLow ESR 105 C
C17
1,000uF 50VLow ESR 105 C
GNDS
GNDS
R33 10Ω
C18 100nF
GLB N.W.
C110uF 50VMultilayeror 10uF 25V Nonpolar[1uF 50V Multilayer]
Ground Loop Break Network
1 Vrm
s Inp
ut S
ensit
ivity
R15300Ω
C6100pF
Q7BD139
CCW(min)
CW(max)
R17470Ω
VR2500Ω
ZD2 30V 1/2 W
VCC (+30V)
R31
5.1kΩR32 10kΩ
R10
330Ω
IDLE
CU
RR
EN
T A
DJ
(BIA
S)
R11300Ω
100n
F 50
VMu
ltilay
er
R181.1kΩ
C8
100pF
Q4MJE271
Q5MJE271
MPSA182N5088GQ2
C7
D1 1N4148
RJ1R JUMP 0Ω 1/4W
FOR DC GAIN = AC GAIN
First stage, input subtractor & gain Note: [] Differential amplifier, Input stage
Second stage, voltage amplifier Note: [] Voltage - amplifier stage, VAS
รปท 3.22 วงจรเพาเวอรแอมป รน 2016-L3 ขนาด 30 วตต แสดงวงจรทง 3 ภาค แตยงไมไดประกอบเพาเวอรทรานซสเตอร
ปรบกระแส Idle ของภาคเอาทพทใหไหลประมาณ 15mA ดวย VR1 โดยทในทางปฏบต
นยมวดกระแสในรปของแรงดนตกครอมตวตานทานทตออนกรม วดแรงดนดซตกครอม R27 และ/หรอ R28 .ไดประมาณ 5mV และใช VR2 ทาหนาทเปนตวปรบแรงดนเอาทพทดซ (Zero Adj) ออกลาโพงใหได 0 V (ในขณะไมปอนสญญาณอนพท และไมตอลาโพง)
68
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.8 การประกอบวงจรวงจรเพาเวอรแอมป ในทางปฏบต ใหประกอบวงจรใหลงแผน PCB ใหสมบรณทงหมด เพยงแตเวนยงไม
ประกอบเพาเวอรทรานซสเตอรเขากบ PCB ดงแสดงในรปท 3.22 ปรบกระแส Idle ในทศทางทจะทาใหไดกระแสตาสด และใช VR2 ทาหนาทเปนตวปรบแรงดนเอาทพทดซ (Zero Adj) ออกลาโพงใหได 0 V (ในขณะไมปอนสญญาณอนพท และไมตอลาโพง)
จากนนประกอบประกอบเพาเวอรทรานซสเตอรเขากบ PCB ดงแสดงในรปท 3.17 หรอ 3.18 ปรบกระแส Idle ของภาคเอาทพทใหไหลประมาณ 15mA ดวย VR1 โดยทในทางปฏบตนยมวดกระแสในรปของแรงดนตกครอมตวตานทานทตออนกรม วดแรงดนดซตกครอม R27 และ/หรอ R28 .ไดประมาณ 5mV และใช VR2 ทาหนาทเปนตวปรบแรงดนเอาทพทดซ (Zero Adj) ออกลาโพงใหได 0 V (ในขณะไมปอนสญญาณอนพท และไมตอลาโพง) แลวทดสอบเสยง
3.9 เสถยรภาพเชงความถและการชดเชยความถ
จากความนยมออกแบบวงจร ขยายแบบลปเปด (Open loop) ใหมอตราการขยายแรงดนสง แลวใชเทคนคของการปอนกลบเพอลดอตราการขยาย ใหมคาตามทตองการไดโดยใชรซสเตอรเพยงสองตวเปนหลกเทานน มาเปนตว กาหนดอตราการของวงจรปอนกลบทได ขอดของวงจรปอนกลบคอ ไดอตราขยายคงทโดยขนกบวงจรปอนกลบ ลดนอยส ลดการผดเพยนของสญญาณทรอยตอสองซก (Cross over distortion) เพมแบนวดท ซงเปนขอดของวงจรขยายแบบปอนกลบ สวนขอเสยการปอนกลบแบบลบ (Negative feedback) คอหากปอนกลบปรมาณมากถงจดหนงวงจรขยายจะไมมเสถยรภาพเชงความถเกดออสซเลทตอเนองไดเอง นนคอวงจรขยายจะกลายเปนวงจรออสซสเลเตอร แตหากปรมาณการปอนกลบลงอกหนอยวงจรจะหยดการออสซเลทตอเนองลง แตในการขยายสญญาณวงจรจะไมราบเรยบ โดยวงจรจะใหอตราขยายทความถสง ๆ มากกวาทความถปานกลางเรยกวาวงจรมเสถยรภาพไมคอยด จะตองลดปรมาณการปอนกลบลงอกจงจะมเสถยรภาพด แตหากมความตองการทจะตองปอนกลบปรมาณมากๆ เราสามารถแกปญหาการขาดเถยรภาพ/การมเสถยรภาพนอยไดโดย “การชดเชยความถ” ซงคอวธการ ลดอตราขยายทความถสงลง หรอการเลอนเฟสทความถสงใหลาหนามากขน หรอทาทงสองอยางพรอม ๆ กน วงจรในรปท 3.17 หรอ 3.18 ม R8 และ R9 ทาหนาทเปนวงจรปอนกลบเพอกาหนดอตราขยายทตองการ โดยม C15 ทางานรวมกบ R8 และ R9 ทางานเปนวงเชยเชยความถแบบเฟสลาหนา (Phase lead compensation)
69
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.10 วงจรปองกนลาโพง วงจรปองกนลาโพงทาหนาทตดไฟตรงทออกจากเอาทพทของวงจรเพาเวอรแอมป มให
ออกไปทลาโพง จากความผดปกต/เสยหายของวงจรเพาเวอรแอมป เพอปองกนมใหลาโพงเสยหายจากไฟตรงน หลกการทางานของวงจรปองกนลาโพงคอมวงจรตรวจจบไฟตรงหากมระดบถงขดทกาหนดในระยะเวลาหนง วงจรจะสงสญญาณตดรเลยททาหนาทตอเอาทพทของวงจรเพาเวอรแอมปไปยงลาโพงออกทนท นอกจากนนยงมหนาทเสรมใชปองกนเสยงตบ (“Pop” noise) ออกลาโพง โดยหนวงเวลาตอลาโพงเมอเปดเครอง และตดลาโพงทนทเมอปดเครองอกดวย
จากเอ
าทพท
เครอง
ขยาย
เสยง
เอาทพ
ทออก
ลาโพ
ง
รปท 3.23 ไดอะแกรมการทางานชดปองกนลาโพง
3.11 การใชเครองมอวดและทดสอบคณสมบตของวงจรเพาเวอรแอมป เพอใชวดหาคณสมบตของวงจรขยายเสยง ทงการทางานเชงไบอส และเชงความถ 3.11.1 คณลกษณะการตอบสนองความถ ทดสอบดวยสญญาณไซนเวฟ โดยอนพทแปรความถทดสอบจากตาสดถงสงสด ทดสอบ
เสถยรภาพเชงความถดวยสญญาณสแควรเวฟ ผลตอบสนองทดทสด จะตองไมเกดการออสซลเลทตอเนอง ผลตอบสนองเรวทสดและม Overshoot หรอ Ringing ตาทสด ทดสอบดวยโหลดตามทระบ
3.11.2 กาลงวตต ทดสอบดวยสญญาณไซนเวฟ ดวยความถทระบปกตเปนความถ 1 kHz หรอความถอน
ดวยโหลดตามทระบ ใหไดสญญาณทเอาทพทมขนาดสงทสดกอนคลป วดแรงดนและคานวณรวมกบคาความตานทานโหลดจะไดเปน กาลงวตตสงสดแบบตอเนอง เรยกวาวตตแบบอารเอมเอส (RMS)
กาลงวตต RMS; ( )( )
LOAD
2rmsOUT
maxOUT RV
P = (3.5)
70
เอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 3 เรอง วงจรเพาเวอรแอมป รหสวชา 2105-2008
หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ชอวชา เครองเสยง
เอกสารประกอบการเรยนการสอน โดยนายเมาล กลนหอม สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
3.11.3 คาอนพทอมพแดนซ คอคาความตานทานเอซของดานอนพทของวงจรเพาเวอรแอป ปกตเปนความถ 1 kHz
วดหาไดดวยอมพแดนซมเตอร หรอทดสอบดวยสญญาณไซนเวฟ ดวยความถทระบปกตเปนความถ 1 kHz หรอความถอน โดยมตวตานทานตออนกรมกบอนพทของวงจรเพาเวอรแอมป โดยเลอกใชคาความตานทานใหมคาใกลเคยงกบความตานทานอนพทอมพแดนซของวงจร วดหาระดบสญญาณการแบงแรงดนดวยวธวงจรแบงแรงดน (Voltage divider) หรออาจใชตวตานทานปรบคาได เลอกใชทมคาความตานทานสงสดมากกวาคาความตานทานอนพทอมพแดนซของวงจร ปอนสญญาณทดสอบวดหาระดบสญญาณการแบงแรงดนดวยวธวงจรแบงแรงดนโดยปรบคาตวตานทานปรบคาได จนกระทงไดแรงดนทปรากฏทอพทของวงจรวงจรเพาเวอรแอมปเปนครงหนง ซงเปนเงอนไขทจะเกดขนเมอคาความตานทารทมาตออนกรมเขากบอนพทของวงจรมคาเทากนพอด ถอดคาตวตานทานปรบคาไดออกจากวงจรและวดดวยโอหมมเตอรจะไดเปนคาตานทานอนพทอมพแดนซของวงจร
3.11.4 คาเอาตพตอมพแดนซ คาแดมปงแฟกเตอรของเพาเวอรแอมป คาเอาทพทอมพแดนซของวงจรเพาเวอรแอมป คอคาความตาทานทางไฟเอซเมอมอง
เขาไปทางดานเอาทพท วดหาไดดวยการวดหาระดบสญญาณการแบงแรงดนดวยวธวงจรแบงแรงดน (Voltage divider) โดยปอนสญญาณอนพททดสอบไซนเวฟ วดแรงดนเอาทพดดวยเอซโวลทมเตอรความละเอยดสง วดแรงดนขณะไมตอโหลด (No load) และวดแรงดนอกครงในขณะทมโหลด (Take load) นาไปคานวณหาคาเอาทพทอมพแดนซ
คาแดมปงแฟคเตอรคอ คาทบงออกถงความสามารถทจะควบคมการสนของรวยลาโพง หาไดจากคาความตานทานโหลดหารดวยคาความตานเอาทพทอมพแดนซของวงจรเพาเวอรแอมป โดยคาเอาตพตอมพแดนซตา คาแดมปงแฟกเตอรสง วงจรเพาเวอรแอมปมคณภาพด