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Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto Utenteedgar » 22 nov 2020, 23:18

Ciao a tutti, in questo periodo di ozio forzato ho rispolverato il manuale del mio generatore di funzioni, un vecchssimo Data Royal F230A che prima o poi dovrò riparare.
Guardando gli schemi ho trovato una cosa inusuale che vorrei sottoporre a chi ne sa più di me.
Le perplessità riguardano lo stadio costituito da Q21, pilota della coppia finale.
- Come mai lavora partendo da una tensione duale di 32 V mentre lo stadio successivo lavora con 24 V duali?
-Visto che è in parallelo a CR29 / 30, a spanne su R109 cadono circa 1,5 V, quindi si può stimare che in Q21 passino una decina di mA più la corrente dei diodi, che essendo 1N914, non portano sicuramente degli ampere.

Però Q21 è un PNP in TO5 da ben 5W di dissipazione :shock:

F230A Output amplifier.jpg

Qualche idea?
Grazie
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[2] Re: Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 23 nov 2020, 7:32

Credo sia fatto per poter avere sull'uscita la dinamica voluta.

Se si vogliono in uscita ad esempio +20V e -20V, i finali devono essere alimentati a tensione un po' maggiore, qui 24 V. Se pero` si alimenta anche il pilota Q21 a 24 V si rischia di non riuscire a pilotare correttamente lo stadio di uscita, anche considerando che Q21 e` un classe A, e quando va verso il negativo potrebbe avere problemi a fornire -21V al finale, senza sovraccaricare il pilota quando l'uscita e` positiva.

Invece con queste due ulteriori alimentazioni, si riesce ad avere una resistenza di carico di Q21 abbastanza alta (R110+R111 = 1.5kΩ) per non mandare in crisi Q21 quando la tensione di uscita deve salire.

D'altra parte alimentando a tensione piu` bassa il finale si evita di dissipare troppa potenza e l'alimentazione ad alta corrente e` a 24 V al posto che 32V.

Spiegazione un po' delle palle, ora ci riprovo con due conti approssimati.

Vediamo le correnti attraverso R110 e R111 quando la tensione di uscita e` -20V e quindi quella di ingresso allo stadio finale su Q23 e` -21V.

La caduta su R110+R111 e` di 11V e la corrente che le attraversa e` di 7mA circa. Perche' questo valore? Bisogna chiederlo ai progettisti, ha a che vedere con la corrente di uscita e il guadagno dei finali. Prendiamolo per buono.

Quando l'uscita deve andare a +20V, la tensione di base di Q22 e` di +21V e quella di Q23 di +19V, che vuol dire che la corrente attraverso R110 e R111 e` di (19V-(-32V))/1.5kΩ=34mA. La corrente di collettore di Q21 e` di almeno 34mA piu` la corrente di base del finale.

Ora vediamo cosa capiterebbe se al posto dell'alimentazione a -32V usassimo un -24V. Con tensione di uscita di -20V la tensione su R110+R111 sarebbe di soli 3V e per avere la stessa corrente di prima, 7mA, le resistenze dovrebbero essere da 430Ω.

Quando la tensione di uscita deve salire a 20V, la tensione su R110+R110 diventa di 43V e la corrente del pilota Q21 diventa di 100mA, piu` la corrente di base di Q22.

Ci anche altre ragioni per avere piu` dinamica: piu` lontano si sta dagli estremi della dinamica, minore e` la distorsione di Q21.
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[3] Re: Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto Utenteedgar » 23 nov 2020, 10:36

Grazie!
Avevo pensato anch'io ad una possibile maggiore escursione di tensione di Q21. La curiosità derivava dallo schema generale, simile a quello di un amplificatore audio, che però, generalmente usa un' unica tensiode di alimentazione.
O_/ O_/
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[4] Re: Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto Utentecarloc » 23 nov 2020, 10:55

Gli ampli audio usano la configurazione boot-strap, come dire un C43 del tuo schema ma trattato con gli steroidi, tipo 100uF e più invece di 100pF :D .

Così facendo, finché C43 è carico R110 vede una tensione costante è quindi è una specie di generatore di corrente costante che lavora come carico di Q21. Direi situazione ideale.

Purtroppo però, c'è sempre un però :? , questo lavora a partire da una certa frequenza, è un processo passa alto. Con un ampli audio questo non è un gran problema, si progetta per funzionare da 5Hz o quello che ti pare ed è ok.

Un generatore di funzioni ha invece necessità di lavorare dalla DC per permettere l'offset dell'uscita, e poi magari deve funzionare sotto l'hertz (o il millihertz a secondo di quanto è "buono").
e allora il C43 che ci sta a fare? un valore così piccolo fa pensare ad una compensazione in alta frequenza, un "aiutino" insomma.


Però ora avrei io una domanda, che pregio ha la "strana" configurazione" delle resistenze all'uscita? Intendo R133-R117, normalmente avrei pensato a R113,115 e 117 in parallelo connesse all'unione di R114,116 :? :?
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[5] Re: Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto Utenteedgar » 23 nov 2020, 11:09

Grazie dell'illuminazione, Foto Utentecarloc
carloc ha scritto:Però ora avrei io una domanda, che pregio ha la "strana" configurazione" delle resistenze all'uscita? Intendo R133-R117, normalmente avrei pensato a R113,115 e 117 in parallelo connesse all'unione di R114,116 :? :?

Che possa avere a che fare con l'adattamento del partitore di uscita?
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[6] Re: Generatore funzioni - stadio di uscita inusuale (?)

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 25 nov 2020, 5:19

carloc ha scritto:e allora il C43 che ci sta a fare? un valore così piccolo fa pensare ad una compensazione in alta frequenza, un "aiutino" insomma.


Il bootstrap introduce una retroazione positiva che aumenta il guadagno, ed entra a dare un aiutino quando apparentemente lo stadio comincia a faticare: lo zero è dalle parti di 4MHz (750 ohm e 100pF)
il polo è a frequenza molto più alta e dipende dal guadagno dello stadio finale.

Non ho idee sulla topologia della rete resistiva di uscita.
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