Download - Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Transcript
Page 1: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Διπλωματική εργασία του φοιτητή Θανάση Βγενή

Υπό την επίβλεψη του Λέκτορα Κώστα Ευσταθίου

Page 2: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στόχοι της διπλωματικής εργασίας

• Μελέτη της λειτουργίας και των διαφόρων σταδίων των ενισχυτών

• Μελέτη των διαφόρων τοπολογιών για κάθε στάδιο

• Σχεδίαση ενισχυτή

• Υλοποίηση ενισχυτή

Page 3: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Διάρθρωση παρουσίασης

• Γενικά περί ενισχυτών ήχου

• Παρουσίαση των σταδίων των ενισχυτών

• Επισκόπηση των τοπολογιών των διαφόρων σταδίων

• Περιγραφή της σχεδίασης και ανάλυση του ενισχυτή

• Περιγραφή της υλοποίησης και αξιολόγηση

Page 4: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ανάγκη χρήσης ενισχυτών ήχου

•Μικρές τάσεις εξόδου από τις πηγές

•Πολύ μικρή απόδοση των ηχείων

•Ανάγκη ενίσχυσης ήχου για πρακτικούς λόγους σε πραγματικό χρόνο

•Ενεργειακό ισοζύγιο

Page 5: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Απαιτήσεις από τους ενισχυτές

• Ενίσχυση του σήματος και παραγωγή μεγάλης ισχύος στην έξοδό τους

• Καμία επιπλέον επέμβαση στο σήμα

Page 6: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Προδιαγραφές Ενισχυτών

• Ισχύς• Απόκριση Συχνότητας• Παραμόρφωση• Λόγος σήματος προς θόρυβο• Αντίσταση εισόδου-εξόδου• Μέγιστος ρυθμός ανόδου• Μεταβολή φάσης• Θερμική σταθερότητα

Page 7: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Σχήμα 3 σταδίων Lin

Page 8: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εισόδου

• Πρέπει να έχει μεγάλη αντίσταση εισόδου

• Υψηλό PSRR

• Μειωμένη ευαισθησία στην πρόσληψη θορύβου

Page 9: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εισόδου (2)

• Επιλέγουμε ενισχυτή διαγωγιμότητας

Διαφορικό στάδιο

• Προσφέρει τα παραπάνω

• Διαθέτει αναστρέφουσα είσοδο για την εφαρμογή της ολικής ανάδρασης

Page 10: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες σταδιών εισόδου (1)

Απλό διαφορικό στάδιο

Page 11: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες σταδιών εισόδου (2)

Διαφορικό στάδιο με φορτίο καθρέπτη ρεύματος

Page 12: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες σταδιών εισόδου (3)

• Push- pull συμμετρικό διαφορικό στάδιο με διπλή έξοδο, που απαιτεί και συμμετρικό στάδιο ΕΤ

Page 13: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Φίλτρα εισόδου• Αποκοπή των DC• Αποκοπή των RF

Page 14: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Ενίσχυσης Τάσης (ΕΤ)

• Υλοποιεί το κυρίως κέρδος τάσης

• Ενισχυτής διαντίστασης

• Αντιστάθμιση συχνότητας

Page 15: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο ΕΤ, αντιστάθμιση συχνότητας

• Μεγάλο επιθυμητό Περιθώριο Φάσης

•Ανάγκη για επικρατούντα πόλο σε χαμηλότερη συχνότητα

Page 16: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο ΕΤ, αντιστάθμιση συχνότητας (2)

• Αντιστάθμιση Miller• GmVi το στάδιο

εισόδου

Page 17: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο ΕΤ, αντιστάθμιση συχνότητας (3)

• Υπολογισμοί

1)1()(

)(

]/1)1()[()(

ETo

om

i

a

oETaim

ACCsR

RG

sV

sV

RAsCCsVsVG

•Κέρδος σταδίου εξόδου= 1, άρα συνολική συνάρτηση μεταφοράς ενισχυτή

B

T

ETo

ET

ETm

i

aET

i

bV s

ACCRs

ACC

AG

sV

sVA

sV

sVsA

)1(1

)1(

)(

)(

)(

)()(

Page 18: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο ΕΤ, αντιστάθμιση συχνότητας (4)

• Τελικά

• Και για μεγάλα κέρδη ΑΕΤ

• Εξάρτηση του ωΤ από την πόλωση του σταδίου εισόδου και τον πυκνωτή αντιστάθμισης

)1( ET

ETmT ACC

AG

CC

GmT

Page 19: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες Σταδίων ΕΤ

Απλό στάδιο ΕΤ με φορτίο πηγή ρεύματος

Page 20: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες Σταδίων ΕΤ (2)

Διαφορικό στάδιο ΕΤ, για συμμετρικά στάδια εισόδου

Page 21: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες Σταδίων ΕΤ (3)

Push – pull στάδιο ΕΤ, με δυνατότητα αντιστάθμισης 2 πόλων

Page 22: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εξόδου (ΣΕ)

• Χαρακτηρίζει την ενισχυτική διάταξη

• Κύρια πηγή αλλοιώσεων του σήματος

• Ανάγκη μέριμνας για θερμική σταθερότητα

Εισάγονται 3 είδη παραμορφώσεων

•Παραμόρφωση περάσματος

•Παραμόρφωση διακοπης

•Μη γραμμικότητες beta- droop

Page 23: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξεις Σταδίων Εξόδου

Καθορίζονται από:

• Την γωνία αγωγής

• Την πόλωση

• Την τεχνική

Page 24: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη Α

•Αγωγή και για τις 360ο του σήματος

•Εξάλειψη των παραμορφώσεων περάσματος και διακοπής

•Ιδιαίτερα χαμηλή απόδοση (<15%)

•Μετάβαση σε τάξη ΑΒ για μεγάλα πλάτη τάσης εισόδου

Page 25: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη Β

•Συμπληρωματικά τρανζίστορ στην έξοδο που άγουν για 180ο το καθένα

•Ενίσχυση των θετικών και αρνητικών τάσεων εκ περιτροπής

•Πολύ καλή απόδοση => δυνατότητα μεγάλων τιμών ισχύος εξόδου

•Αυξημένες παραμορφώσεις περάσματος και διακοπής

Page 26: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη ΑΒ

Αύξηση της γωνίας αγωγής πέραν των 180ο με σκοπό την μείωση της παραμόρφωσης περάσματος

Page 27: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη D•Διαμόρφωση PWM

•Εξαιρετική απόδοση λόγω διακοπτικής λειτουργίας

•Μειωμένη δυνατότητα παροχής ισχύος

Page 28: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Υπόλοιπες Τάξεις

• Τάξεις C, EΑφορούν RF σχεδιάσεις• Τάξεις G, HΒελτιώσεις της απόδοσης Τάξης ΒΜεταβαλόμενες τάσεις τροφοδοσίαςΜεγάλη πολυπλοκότητα• Τάξη SΣυνδιασμός τάξης Α και Β

Page 29: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες τάξης Α•Κέρδος 1

•Μέγιστη θετική τάση V1-VCE1sat

•Ελάχιστη αρνητική τάση V2+VCE2sat, ή –IRload

•Μέγιστη απόδοση 2

2

4 ccV

Vo

Page 30: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες τάξης Α (2)

• Push-Pull κύκλωμα• Μέγιστη θεωρητική

απόδοση 50%

• Τάση Vbias ώστε μόνιμη αγωγή και των 2 τρανζίστορ

Page 31: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τοπολογίες τάξης Α (3)

• Πρακτική υλοποίηση ΣΕ τάξης Α, push-pull

• Ενσωμάτωση κυκλώματος ρύθμισης πόλωσης

Page 32: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Σύνοψη Τάξης Α

• Συνήθως push-pull

• Απουσία παραμορφώσεων περάσματος και διακοπής

• Περιορισμένος εύρος χρήσης λόγω της μειωμένης απόδοσης

Page 33: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη ΑΒ

• Βασίζεται στην ίδια τοπολογία push-pull

• Διαφοροποιημένη τάση πόλωσης

• Δυνατότητα αποκοπής του ενός τρανζίστορ σε μεγάλες τάσεις εξόδου

• Μη γραμμικότητες λόγω gm doubling

Page 34: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάξη Β

• Πάλι το ίδιο push –pull σχήμα, πλέον εκφυλισμός του ορου push-pull

• Τάση πόλωση οριακά επαρκής ώστε αγωγή ακριβώς 180ο

• Με μηδενική τάση πόλωσης θα είχαμε αγωγή μικρότερη από 180ο

Page 35: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδια Τάξης Β (1)

• Στάδιο Ακόλουθου Εκπομπού (ΑΕ)

• Vbias>4VBE

• Ανάγκη για θερμική παρακολούθηση

Page 36: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδια Τάξης Β (2)

• Συμπληρωματικό με Ανάδραση (ΣΑ) στάδιο

• Ανάγκη θερμικής παρακολούθησης μόνο των οδηγούντων, λόγω της τοπικής ανάδρασης

Page 37: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Εκτίμηση σταδίων ΑΕ

Πλεονεκτήματα• Εξαιρετική σταθερότητα• Μειωμένη παραμόρφωση διακοπής (με ειδική τεχνική)• Χαμηλότερη παραμόρφωση περάσματος σε χαμηλές

στάθμες

Μειονεκτήματα• Μικρή θερμική σταθερότητα ως προς την τάση πόλωσης• Μεγαλύτερη κατανάλωση ηρεμίας• Μεγαλύτερη αποδεκτικότητα σε beta-droop μη

γραμμικότητες

Page 38: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Εκτίμηση σταδίων ΣΑ

Πλεονεκτήματα• Βέλτιστη γραμμικότητα ανοικτού βρόχου από οποιαδήποτε

σχεδίαση ΣΕ• Βέλτιστη γραμμικότητα σήματος από οποιαδήποτε σχεδίαση ΣΕ• Βελτιωμένη σταθερότητα ως προς την τάση πόλωσης για μεγάλες

διαφορες θερμοκρασίας• Μικρότερη κατανάλωση ηρεμίας• Δυνατότητα κέρδους

Μειονεκτήματα• Δύσκολη εφαρμογή κυκλώματος μείωσης της παραμόρφωσης

διακοπής• Κάποια υψίσυχνά παράγωγα αστάθειας, μειωμένης σημασίας

Page 39: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδια Τάξης Β (3)

• Ημισυμπληρωματικό ΣΕ

• Χρήση npn τρανζίστορ ισχύος

• Πρόσθεση της διόδου για εξισορρόπηση της ανομοιομορφίας των VBE

Page 40: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδια Τάξης Β (3)

• Τριάδες εξόδου• Δυνατότητα χρήσης

τρανζίστορ υψηλών τάσεων-χαμηλού β

Page 41: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδια Τάξης Β (4)

• Παράλληλα στάδια εξόδου

• Πολλαπλασιασμός της δυνατότητας παροχής ρεύματος

Page 42: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Πόλωση σταδίων εξόδου

• Πολλαπλασιαστής VBE

• Δυνατότητα ρύθμισης τάσης πόλωσης

• Δυναμική ρύθμιση μέσω της θερμικής παρακολούθησης

Page 43: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Θερμική Ανάλυση

• Τε-Τα=

Ρκ(θεκ+θκψ+θψα)• θ: θερμική αντίσταση

P κθ κψ

θψα

θ εκ

Τε

Τκ

Τψ

Τα

Page 44: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Σχεδίαση, Ανάλυση Ενισχυτή

• Στόχος οι υψηλές επιδόσεις με χρήση ευρέως διαθέσιμων υλικών

• Σχεδιάση τοπολογίας από Κώστα Ευσταθίου

Page 45: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Σχηματικό διάγραμμα

Page 46: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εισόδου

• Διαφορικό με ενεργό φορτίο

• Πηγή σταθερού ρεύματος

• Ανωδιαβατό φίλτρο εισόδου (5 Hz)

• Αντίσταση εισόδου 1 kΩ

• Υψηλό PSRR (πηγή-διαφορικός)

Page 47: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Ενίσχυσης Τάσης

• Τοπολογία κοινού εκπομπού με ενεργό φορτίο τον καθρέπτη ρεύματος

• Δεσμευμένο κέρδος στην τιμή 2

Page 48: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εξόδου (1)

• Τροποποιημένη εκδοχή τριάδων εξόδου και ΣΑ

• Χρήση ζευγών Darlington

• Τοπική ανάδραση που επιτρέπει την αξιοποίηση του κέρδους τάσης

Page 49: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εξόδου (2)

• Ζεύγη Darlington• Κέρδος τάσης 9• Μείωση τάσης στους

εκπομπούς των οδηγούντων

• Μείωση τάσης στους συλλέκτες των οδηγούντων

• Πρόσθεση αντιστάσεων επιτάχυνσης απομάκρυνσης φορτίων

Page 50: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Στάδιο Εξόδου (3)

• Κύκλωμα προστασίας με current limiters

• Ρύθμιση για περιορισμό ρεύματος στα 2.5 Α

Page 51: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Κύκλωμα Ανάδρασης

• Τοπική ανάδραση σταδίου εξόδου που ορίζει AVΣΕ = 9

• Ολική ανάδραση που ορίζει AVολ = 18

• Προκύπτει για το στάδιο ΕΤ:

ΑVολ=AVΕΤ&AVΣΕ, άρα AVET = 2

• Λειτουργία του σταδίου ΕΤ με μεγάλο περιθώριο κέρδους

Page 52: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρύθμιση και εξομοιώσεις

Ρύθμιση DC σημείου λειτουργίας με την βοήθεια προγραμμάτων εξομοίωσης (PSpice) και βελτιστοποίησης (Optimizer)

Προδιαγραφές:• 9mA ρεύμα πόλωσης για την κάθε πλευρά του

διαφορικού• 15mA ρεύμα πόλωσης για το στάδιο ΕΤ• 9mA ρεύμα πόλωσης για το οδηγούν στάδιο• 15mA ρεύμα πόλωσης για τα Darlington εξόδου• ελάχιστη δυνατή τάση εκτροπής εξόδου (Voutput

offset=0)• ελάχιστη δυνατή τάση εκτροπής της ενδιάμεσης τάσης

Voi

Page 53: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρεύματα DC σημείου λειτουργίας

Page 54: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τάσεις DC σημείου λειτουργίας

Page 55: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Κατανάλωση ισχύος DC σημείου λειτουργίας

Page 56: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρύθμιση απόκρισης συχνότητας, αντιστάθμιση Miller

• Πολύ μικρό περιθώριο φάσης απουσία πυκνωτή αντιστάθμισης που οδηγεί σε αστάθεια

Page 57: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρύθμιση απόκρισης συχνότητας, αντιστάθμιση Miller (2)

• Χρήση Optimizer για επίτευξη περιθωρίου φάσης >45ο

• Εξάλειψη συντονισμών

Page 58: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρύθμιση απόκρισης συχνότητας, αντιστάθμιση Miller (3)

• Προκύπτουσα απόκριση συχνότητας

• Απόκριση συχνότητας χωρίς τους πυκνωτές C2, C3

Page 59: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ρύθμιση απόκρισης συχνότητας, αντιστάθμιση Miller (3)

• Τελική απόκριση συχνότητας με την ενσωμάτωση και του φίλτρου εισόδου

Page 60: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Επιδόσεις σχεδίασης

Ισχύς εξόδου

• 20.3 W για τάση εισόδου 1 V, και τροφοδοσία 20 V

• 51.9 W για τάση εισόδου 1.6 V, τροφοδοσία 30 V και κατάλληλη ρύθμιση των current limiters

Page 61: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Επιδόσεις σχεδίασης (2) THD (1)Συχνότητα (kHz)

Πλάτος Εισόδου Vinp-p (Volt)

RMS Ισχύς εξόδου με φορτίο 8 Ohm (Watt)

Τάση τροφοδοσίας (Volt)

THD (%)

1 0.7 10 20 0.00851

10 0.7 10 20 0.0163

20 0.7 10 20 0.0634

1 0.9 16.5 20 0.00817

10 0.9 16.5 20 0.0251

20 0.9 16.5 20 0.0509

1 1 20.3 20 0.0128

10 1 20.3 20 0.0452

20 1 20.3 20 0.0944

Page 62: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Επιδόσεις σχεδίασης (2) THD (2)Συχνότητα (kHz) Πλάτος Εισόδου

Vinp-p (Volt)RMS Ισχύς εξόδου

με φορτίο 8 Ohm (Watt)

Τάση τροφοδοσίας (Volt)

THD (%)

1 1.1 21.5*1 20 3.04

10 1.1 21.5 20 3.09

20 1.1 21.5 20 3.13

1 1.1 23.3*2 30 1.22

10 1.1 23.3 30 1.28

20 1.1 23.3 30 1.34

1 1.5 45.7*3 30 0.0047

10 1.5 45.7 30 0.0078

20 1.5 45.7 30 0.0203

1 0.7 10*4 20 0.0187

10 0.7 10 20 0.107

20 0.7 10 20 0.207

Page 63: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Επιδόσεις σχεδίασης (3)

• Slew rate 17 V/μsec

Page 64: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Επιδόσεις σχεδίασης (4)

• Παραμόρφωση Περάσματος

• Λανθασμένη ρύθμιση πόλωσης για την παρουσίαση παραμόρφωσης περάσματος

Page 65: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Υλοποίηση

• Σχεδίαση PCB• Protel• Συμμετρία

Page 66: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Υλοποίηση (2)

• Διακλαδώσεις• Αποστάσεις αγωγών• Γωνίες• Πάχη αγωγών

Page 67: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Πρώτη λειτουργία και ρύθμιση

• Αρχική θέση ποτενσιομέτρων

• Παρακολούθηση ρευμάτων

• Αρχική ρύθμιση (Voffset, THD)

• Τελική ρύθμιση σε θερμοκρασία λειτουργίας

Page 68: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (1) THDTHD (%)(ρεύμα

πόλωσης 60mA συνολικά)

Pout (W) 1 2 5 10

Vinpk (mV) 295.5 415 665 935

fin (kHz)

1 0.186 0.194 0.189 0.233

2 0.267 0.275 0.273 0.277

5 0.253 0.266 0.263 0.261

10 0.366 0.398 0.384 0.372

20 0.605 0.65 0.572 0.528

THD (%)(ρεύμα

πόλωσης 300+mA συνολικά)

Pout (W) 1 2 5 10

Vinpk (mV) 295.5 415 665 935

fin (kHz)

1 0.03 0.1 0.141 0.19

2 0.077 0.115 0.21 0.18

5 0.12 0.15 0.2 0.25

10 0.14 0.213 0.27 0.35

20 0.19 0.295 0.42 0.45

Page 69: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Παρατηρήσεις (THD)

• Αύξηση THD με την άυξηση της ισχύος

• Αύξηση THD με την αύξηση της συχνότητας

• Μείωση THD με την αύξηση του ρεύματος πόλωσης (δυνατότητα επιπλέον βελτίωσης, αλλά θερμική καταπόνηση)

• Διαγράμματα αναλυτή φάσματος

Page 70: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (2)

• Αδυναμία συσκευής για σάρωση συχνοτήτων

• Προσέγγιση απόκρισης συχνότητας με είσοδο τυχαίο θόρυβο και πολλά δείγματα για μέση τιμή

Page 71: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (3)

Slew rate• Τιμή 10 V/μsec

• Αντίστοιχη fT=88.5kHz

Page 72: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (4)

Ισχύς εξόδου• Μέγιστο πλάτος 18.6

V (για 20 V τροφοδοσία)

• 21.6 W για 8 Ohm• Επιφυλάξεις για

αύξηση τροφοδοσίας στα 30 V, λόγω VCEmax = 60 V

Page 73: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (5)

Λόγος Σήματος προς Θόρυβο

• Στάθμη θορύβου -81 dB RMS

• Μέγιστη στάθμη σήματος 22 dB RMS

• SNR = 102 dB

Page 74: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Μετρήσεις (6)

Παραμόρφωση περάσματος

• Ομαλή καμπύλη με σωστή ρύθμιση πόλωσης

• Εμφάνιση παραμόρφωσης με εσκεμμένα λανθασμένη πόλωση

Page 75: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Τελική αξιολόγηση

• Επίτευξη του στόχου για υψηλή πιστότητα

• Εξαιρετικός λόγος απόδοσης προς τιμή

• Σύγκριση με εμπορικές συσκεύες

Page 76: Μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενισχυτών ισχύος

Ευχαριστίες

• Τον καθηγητή μου Κώστα Ευσταθίου για την έμπνευση, καθοδήγηση και υποστήριξη στα δύσκολα και εύκολα

• Τον καθηγητή μου κο Μουρτζόπουλο για τα μαθήματα ηλεκτρακουστικής

• Τον καθηγητή μου Γιάννη Κωνσταντινίδη για την βοήθεια στην κατασκευή

• Τους φίλους μου που συνέβαλαν ποικιλοτρόπως