www.Hobby-Electronics.info

  • Vergroot lettergrootte
  • Standaard lettergrootte
  • Verklein lettergrootte

Voorspanning

Nu ziet het signaal er perfect uit. Laten we de juiste waarden voor R1 en R2 berekenen. We nemen aan dat RL een luidspreker van 8W is, UBE 0.7V is en hFE 20. We weten dat voor vermogen geldt: u2rms/RL. Dus bij maximale uitsturing van de luidspreker geldt: u2rms/RL = 8W => u2rms = 8W∙RL = 8W∙8Ω => urms = 8V.

Ook weten we dat voor de topspanning geldt: utop = urms∙√2. In ons geval geldt dus: utop = 8V∙√2 = 11.3V => URL,max = UE1,max = 11.3V.

UE1 = UB1 + UBE => UB1,max = 11.3 + 0.7 = 12V.

UR1 = V1 - UB1. Bij maximale uitsturing is UR1 dus 15 - 12 = 3V. IRL,max = URL,max/RL = 11.3/8 = 1.4A. IE1,max is dus ook 1.4A. IB1,max = IE1,max/(hFE+1) = 1.4A/21 = 67mA.

We hebben al gezien dat de uitgangsspanning de ingangsspanning 'volgt'. Wanneer de uitgangsspanning maximaal is, is de ingangsspanning dat dus ook. De spanning over en daarmee de stroom door D1 zal dan nagenoeg 0 zijn. We nemen dus aan dat IB»ID1. Dus IR1 = 67mA. R1 = UR1/IR1 = 3V/67mA = 45Ω. Een hogere waarde zorgt voor een hogere spanningsval over de weerstand en dus voor een lagere maximale uitgangsspanning. Een lagere waarde zorgt voor een onnodig hoge ruststroom en voor een onnnodig lage ingangsweerstand van de versterker.

De ruststroom door de diodes is (2∙15V - 2∙0.7V)/(2∙45Ω) = 302mA. R1 en R2 verstoken elk I2∙R = 3.6W! Onnodig te zeggen dat dit geen erg economische versterker is. En om het nog erger te maken: elke diode heeft een zekere weerstand. Zelfs als deze weerstand slechts 5Ω is, resulteert dit hier al in een spanningsval van 302mA∙5Ω = 1.5V. Dit betekent dat de spanning over de diodes toeneemt van 0.7V naar 2.2V! En dus nemen ook de spanningen UBE1 en UBE2toe. En als UBE toeneemt, neemt ook IC toe. Resultaat: de ruststroom door de collector wordt erg hoog!

Natuurlijk kunnen we de diodes door weerstanden vervangen, ervoor zorgend dat UBE altijd 0.7V blijft. Diodes hebben echter een enorm voordeel: thermische stabiliteit. Transistor- en diode-parameters hangen af van de temperatuur. Als we UBE (of UD) constant houden, neemt IC (ID) toe als de temperatuur stijgt. En omgekeerd: als we IC constant houden, neemt UBE af met 2mV/°C. Dus als we weerstanden gebruiken om UBE op 0.7V te houden, zorgt een toename in tempertuur voor een stijging van IC. Hierdoor kan de transistor nog warmer worden, waardoor IC nog hoger wordt, enzovoort... Dit wordt het sneeuwbaleffect genoemd. Echter, als we diodes in plaats van weerstanden gebruiken en de diodes op de transistors plakken (om ervoor te zorgen dat ze dezelfde temperatuur hebben) dan krijgen we geen sneeuwbaleffect: als de transistor opwarmt, warmt ook de diode op; hierdoor wordt UBE lager en wordt een verhoging van IC voorkomen.

De enige manier om de vermogensdissipatie van R1 en R2 en de spanningsval over D1 en D2 te verlagen, is het verlagen van de ruststroom door deze componenten. En dat is alleen mogelijk met hogere hFE-waarden. We hebben dus darlingtons nodig!

U bent bezoeker nummer: