Výkonový zesilovač s měkkou limitací signálu

Viktor Ďurán

Bachelor's thesis

Power Amplifier with Soft Signal Limitation

Abstract:

Tato bakalářské práce se zabývá vytvořením modulu výkonového zesilovače s dostatečným výkonem pro náročný domácí poslech, který bude napájet reproduktorovou soustavu. Zesilovač je realizovaný z běžně dostupných dílu s přihlédnutím na dostatečnou výkonovou rezervu, která ovlivňuje míru spolehlivosti. V návrhu je věnován důraz na způsob měkkého přechodu do limitace, to znamená bez ostrých přechodů, které by negativně ovlivnili vyzařované spektrum signálu, vysokým podílem vyšších harmonických v zesíleném výstupním signále. V teoretické části jsou popsány základní pojmy důležité v oblasti výkonových zesilovačů, včetně základních vlastností. Následuje část věnována praktické realizaci, která je doplněna o více způsobu eliminování nelineárního zkreslení. Jeden způsob je skládání výstupního signálu ze dvou můstkově zapojených zesilovačů s asymetrickou limitací a druhý způsob eliminace je zapojením asymetrického omezovače, který redukuje zesílení před nastávající limitaci. Na závěr jsou vyhodnocený výsledky obou způsobu ve vlivu na vyzářené kmitočtové spektrum s obsahem jednotlivých složek vyšších harmonických kmitočtů.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the creation of a power amplifier module with sufficient power for demanding home listening, which will power a speaker system. The amplifier is made from commonly available parts, taking into account a sufficient power reserve, which affects the degree of reliability. In the design, emphasis is placed on the method of soft transition to limitation, that is, without sharp transitions that would negatively affect the radiated signal spectrum, with a high proportion of higher harmonics in the amplified output signal. The theoretical part describes the basic terms important in the field of power amplifiers, including basic properties. The following is a part devoted to practical implementation, which is supplemented by several methods of eliminating non-linear distortion. One method is to combine the output signal from two bridge-connected amplifiers with asymmetric limitation, and the second method of elimination is to connect an asymmetric limiter, which reduces the amplification before the limitation occurs. Finally, the results of both methods are evaluated in terms of the effect on the radiated frequency spectrum with the content of individual components of higher harmonic frequencies.

Keywords

MOS FET tranzistory, kvazikomplementární zapojení, měkká limitace, třídy zesilovačů, můstkové zapojení, diferenciální zesilovač, budicí stupeň, výkonový zesilovač, omezovač, nelineární zkreslení.

Keywords

MOS FET transistors, quasi-complementary circuit, soft clipping, classes of amplifiers, bridge circuit, differential amplifier, drive stage, power amplifier, limiter, nonlinear distortion.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2023
• Supervisor: Václav Sládeček
• Reader: Aleš Havel

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme:
Aplikovaná elektronika