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Amplificatori in
classe D - 3 |
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Classe D con retroazione Molti amplificatori in classe D utilizzano la retroazione negativa tra l'uscita PWM e l'ingresso del dispositivo. Un approccio ad anello chiuso non solo migliora la linearità del dispositivo, ma anche permette di avere un certa reiezione ai disturbi portati dalla alimentazione. Questo e' in contrasto con un amplificatore ad anello aperto che ha una minima reiezione alla alimentazione. Poiché in una topologia ad anello chiuso l'uscita e' prelevata e portata indietro all'ingresso dell'amplificatore, le deviazioni nella linea di alimentazione sono rilevate all'uscita e corrette dall'anello di controllo. I vantaggi di una progettazione ad anello chiuso comportano il prezzo di problemi di stabilità come e' per tutti sistemi che utilizzano la retroazione. Quindi l'anello di controllo deve essere progettato con cura e compensato per assicurare la stabilità sotto tutte le possibili condizioni di lavoro. Tipicamente negli amplificatori in classe D la configurazione ad anello riduce enormemente il rumore in banda dovuto alle non linearità del modulatore PWM, dello stadio di uscita e delle deviazioni della tensione di alimentazione. Per illustrare la funzione di riduzione del rumore, la figura 4 mostra uno schema semplificato dell'amplificatore in cui e' modellizzato il rumore En(s) che condiziona il rumore.
Figure 4. schema semplificato dell'amplificatore in classe D retroazionato La rete di retroazione in genere consiste di un divisore resistivo, ma, per semplicità, nell'esempio mostrato in Figura 4 si utilizza un rapporto di retroazione pari ad 1. Inoltre, la funzione di trasferimento per l'integratore è stato semplificata al valore di 1/s, perché il guadagno di un integratore ideale è inversamente proporzionale alla frequenza. È inoltre si e' ipotizzato che il blocco PWM ha guadagno unitario e uno sfasamento nullo nell'anello di controllo. Dall'analisi dello schema si può ricavare la espressione che fornisce l'uscita Vo(s):
L'equazione
8 mostra che il termine rumore En(s) e' moltiplicato per una
funzione, detta funzione trasferimento rumore, che e' quella di
un filtro passa alto mentre il termine di ingresso Vin(s) e'
moltiplicato per la funzione di trasferimento segnale, che e'
in questo caso quella di filtro passo basso. La risposta della funzione
di trasferimento rumore modifica il profilo in frequenza del
rumore dell'amplificatore in classe D come mostrato nella parte
inferiore della figura 4. Se la frequenza di taglio del filtro di
uscita e' scelta in maniera appropriata, molta parte del rumore e'
spostato fuori dalla banda di interesse ( banda audio). |
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