1 mao - unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2....

19
52 เอกสารประกอบการเรียนการสอน หน่วยที3 เรื่อง วงจรเพาเวอร์แอมปรหัสวิชา 2105-2008 หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ พุทธศักราช 2556 ชื่อวิชา เครื่องเสียง เอกสารประกอบการเรียนการสอน โดยนายเมาลี กลิ่นหอม สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ สาระสําคัญประจําหน่วย ลําดับขั้นการเรียนรู้วิชาเครื่องเสียงเริ่มจากการมองเครื่องขยายเสียงจากภายนอก หน้าทีหลักของเครื่องขยายเสียง ศึกษาหน้าที่ของปุ่มปรับต่าง ขั้วต่ออินพุทและเอาท์พุท การต่อใช้งาน ร่วมกับอุปกรณ์ประกอบ เช่น ลําโพง เครื่องเล่น CD DVD TUNER TV เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม ฯลฯ เป็นต้น แล้วศึกษาลงลึกลงไปสู่ส่วนประกอบหลักที่อยู่ภายในเครื่องขยายเสียง หน้าที่การทํางาน ของประกอบเหล่านั้น ให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้จากการกระทํา โดยฝึกปฏิบัติ สร้างส่วนประกอบหลักทีอยู่ภายในเครื่องขยายเสียง เช่น วงจรเพาเวอร์ซัพพลาย (แหล่งจ่ายไฟ) วงจรเพาเวอร์แอมปวงจรโทน คอนโทรล และวงจรปรีแอมปลิฟายเออร์ สร้างแท่นเครื่องเสียงและประกอบลงแท่นเครื่องเสียง ประกอบตู้ลําโพง และท้ายที่สุดประเมินค่าโดยสรุปและประเมินผลงาน/ผลผลิตที่ได้ จุดประสงค์การสอน จุดประสงค์ทั่วไป 1. สามารถสร้าง PCB วงจรเพาเวอร์แอมป์ได้ถูกต้อง (ด้านทักษะพิสัย) 2. สามารถประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป(ด้านทักษะพิสัย) 3. สามารถวัดและทดสอบวงจรเพาเวอร์แอมป(ด้านทักษะพิสัย) 4. เพื่อให้มีเจตคติที่ดีในการจัดเตรียม ใช้งาน รักษาความสะอาด และจัดเก็บ เครื่องขยาย เสียงและอุปกรณ์ประกอบเครื่องขยายเสียง การใช้งานห้องปฏิบัติการ (ด้านจิตพิสัย) จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. สามารถสร้าง PCB วงจรเพาเวอร์แอมป(ด้านทักษะพิสัย) 2. สามารถประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุท (ด้านทักษะพิสัย) 3. วัดและทดสอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุท (ด้านทักษะพิสัย) 4. อธิบายการประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุทได้ถูกต้อง 5. อธิบายการวัดและทดสอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุทได้ถูกต้อง 6. ประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุทได้ถูกต้องตามแบบและใช้งานได้ 7. วัดและทดสอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคอินพุทได้ถูกต้องตามแบบและตัดสินสภาพการ ทํางานได้ 8. สามารถประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคขยายแรงดัน (ด้านทักษะพิสัย) 9. วัดและทดสอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคขยายแรงดัน (ด้านทักษะพิสัย) 10. สามารถประกอบวงจรเพาเวอร์แอมป์ภาคเอาท์พุท (ด้านทักษะพิสัย)

Upload: others

Post on 08-Apr-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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)

Page 2: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 3: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 4: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 5: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 6: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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)

Page 7: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 8: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 9: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 10: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 11: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 12: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 13: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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)

Page 14: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 15: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

Page 16: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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)

Page 17: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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)

Page 18: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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

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)

Page 19: 1 Mao - Unit 03 3.pdf · วงจรขยายกําลัง ot, otl, ocl 5 2. วงจรขยายเสียงคลาส a, ab, b, c และ d 6 . 54 เอกสารประกอบการเรียนการสอน

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