Ich bin ein Student der Elektrotechnik und finde diese Schaltung in einem Gitarrenverstärker-Schaltplan. Im Grunde frage ich mich nur, was sie tut und wie man herausfinden würde, was sie tut. Wie gehen Sie vor, wenn Sie mit solchen Problemen konfrontiert werden?
PS Die Spannungsquellen für den Operationsverstärker betragen tatsächlich 16 V, nicht 15 V.
Antworten:
In Operationsverstärker-Rückkopplungsschaltungen dreht sich alles um den im Rückkopplungsnetz fließenden Strom, der den vom Eingang fließenden Strom ausgleichen muss. Es ist klar, dass die Transistoren dazu gedacht sind, die Art und Weise zu ändern, in der das Rückkopplungsnetz Strom durchläuft. Die Frage ist also, wie sie das tun.
Die grundlegende Rückmeldung erfolgt über die Widerstandskette in der Mitte, die den Strom entsprechend der Spannungsdifferenz dividiert durch den Gesamtwiderstand durchlässt. Solange die Spannung an einem der 22K-Widerstände weniger als etwa 0,6 V beträgt, wird keiner der Transistoren eingeschaltet, und Sie haben einen einfachen invertierenden Verstärker mit einer Verstärkung von etwa -10.
Wenn jedoch die Ausgangsspannung etwa +14 V überschreitet (beachten Sie, dass der "-" - Eingang des Operationsverstärkers auf "virtueller Masse" gehalten wird), beginnt der untere Transistor einzuschalten. Dadurch wird zusätzlicher Strom durch das Rückkopplungsnetz geleitet, wodurch die Verstärkung des Verstärkers insgesamt verringert wird. In Bezug auf die Anwendung bietet dies eine "Soft-Clipping" - oder "Limiting" -Funktion. Der andere Transistor leitet, wenn der Ausgang versucht, -14 V zu überschreiten, wodurch der Betrieb symmetrisch wird.
Beachten Sie, dass die Dioden erforderlich sind, um zu verhindern, dass der Strom durch den 22K-Widerstand und den BC-Übergang des entsprechenden Transistors in die "falsche" Richtung fließt.
Übersteuerungsverzerrung. Die Strommenge, die durch R4 fließt, ist immer Vin / R4 (da der invertierende Eingang virtuelle Masse ist), und es fließt kein Strom in die Anschlüsse des Operationsverstärkers. Ohne die Transistoren und Dioden würde der gesamte Strom von R4 dann durch die drei Widerstände im mittleren Rückkopplungspfad fließen. Die Transistor- / Diodenpfade stehlen nur Strom von diesem Pfad. In erster Näherung wäre dies ein Clip in beiden Richtungen mit einem Absolutwert von Vout, der größer ist als Vce der Transistoren plus einem Diodentropfen. Die Realität wäre ein weicherer Clip, wenn die Transistoren die Sättigung erreichen.
Die Schaltung begrenzt die Ausgangsamplitude vom Operationsverstärker auf etwa 20 V Spitze-Spitze, wie ich annehme. Es könnte etwas höher sein, als einer der vorherigen Kommentatoren vorgeschlagen hat.
Ich sehe nicht, dass der Hauptzweck darin besteht, eine Verzerrungsfunktion bereitzustellen, anstatt einen Schaltkreis zu schützen, der mit seinem Ausgang verbunden ist.