Dispositivo de extração de sinal EMOS. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O autor do artigo propõe uma nova versão do circuito ponte para isolar o sinal EMOS de um alto-falante ativo. Uma característica especial desta ponte é a compensação da componente de modo comum devido a duas tensões de sinal iguais e antifásicas atuando nos braços da ponte. Para tal estrutura não há necessidade de usar um amplificador operacional com alta rejeição de modo comum.

O feedback eletromecânico (EMOS) como reserva para melhorar a qualidade da reprodução do som ainda não é difundido devido à necessidade de integração construtiva do alto-falante e amplificador, bem como de complexos ajustes de ponte.

Em seu artigo [1], S. Mitrofanov observa corretamente as dificuldades de balanceamento de uma ponte (ponte de Wheatstone), onde o sinal EMF traseiro da bobina de voz do alto-falante é isolado. Mesmo ao usar microcircuitos modernos. Os amplificadores com EMOS descritos anteriormente são propensos à autoexcitação devido à presença de um sinal de modo comum que é muitas vezes maior que o sinal útil na diagonal de medição da ponte. A taxa de rejeição de modo comum (CMRR) do sinal em alguns amplificadores operacionais atinge 120 dB (em frequências abaixo de 100 Hz). Para frequências mais altas é mais baixo e, na presença de mudanças de fase adicionais do sinal amplificado, pode levar à autoexcitação do dispositivo. A autoexcitação de um amplificador com EMOS pode ser combatida reduzindo o ganho ou aumentando a profundidade do feedback que cobre o dispositivo de ponte, mas isso também reduz a eficiência do EMOS.

Na versão da ponte balanceada proposta pelo autor [2], foi possível eliminar uma desvantagem significativa da ponte de Wheatstone - a presença de um componente de modo comum no sinal de saída. Deve-se notar que o indicador de equilíbrio da ponte de Wheatstone era um galvanômetro conectado diretamente à diagonal de medição da ponte e, portanto, não sensível ao sinal de modo comum. A amplificação do sinal de desequilíbrio da ponte usando um amplificador diferencial conectado à diagonal de medição requer o uso de um amplificador operacional com alta rejeição de sinal em modo comum.

O dispositivo de ponte proposto pelo autor é desprovido de sinal de modo comum na saída, o que permite criar um UMZCH facilmente personalizável com um alto-falante coberto por EMOS. Esta ponte, assim como a ponte de Wheatstone, consiste em quatro resistências (ativas ou complexas), mas possui duas fontes de tensão de polaridade oposta (Fig. 1, a).

Se os valores de |U1| = |U2| a condição de equilíbrio tem a forma: R1R3 = R2(R4-R3-R1). Se a corrente através do braço R1R2 for muito maior que a corrente através do braço R3R4, a precisão da seleção do sinal aumenta. Se a ponte for usada em um circuito de corrente alternada, as tensões U1 e U2 devem mudar de forma síncrona em amplitude e estar fora de fase; neste caso, é utilizado o circuito mostrado na Fig. 1, b. O sinal de saída do amplificador inversor DA1 serve como segunda fonte de energia para a ponte. Quando um sinal senoidal U1 é fornecido como tensão de alimentação da ponte, por exemplo, a tensão na saída DA1 é deslocada em fase em relação a U1 em 180°. Assim, se a ponte de Wheatstone clássica pode ser chamada de em fase em termos de fornecimento de energia, então a ponte proposta em [2, 3] deveria ser chamada de anti-fase.

Ao equilibrar tal ponte, por exemplo, selecionando o resistor R3, a fase da tensão de saída Uout pode mudar em relação à tensão U1 - 0 ou 180°.

Na Fig. A Figura 2 mostra um diagrama de um UMZCH experimental com EMOS com isolamento do sinal de feedback na ponte modificada.

Um amplificador baseado em amplificador operacional DA2 e elementos VD1 - VD4, VT1, VT2 com um alto-falante baseado em um cabeçote eletrodinâmico 4GD-36 incluído na ponte é coberto por feedback com a liberação do back-EMF do cabeçote. A ponte é balanceada por meio de um resistor variável R3 de dois estágios (tipo SP5-35A) a uma tensão no ponto A não superior a 5...10 mV com uma fase correspondente ao feedback negativo (a posição dos contatos móveis do regulador de acordo com o circuito está acima do ponto de equilíbrio da ponte). Se você passar pela posição de equilíbrio da ponte (movendo os contatos móveis abaixo do ponto de equilíbrio), a fase do circuito de feedback mudará e ocorrerá um feedback positivo, conforme evidenciado pelo zumbido do alto-falante. É conveniente configurar a ponte usando um gerador de sinal senoidal e um osciloscópio. Um sinal senoidal é fornecido à entrada do amplificador e a entrada do osciloscópio é conectada ao ponto A. Ao ajustar a resistência, você precisa ter em mente que primeiro o sistema móvel do elemento resistivo fino (o da direita no diagrama) é girado de parada a parada e, em seguida, o sistema móvel do elemento resistivo grosso é girado .

Ao equilibrar a ponte de seleção do sinal EMOS ajustando R3, é necessário atingir a amplitude máxima do sinal no ponto A. Um aumento no sinal indica que a ponte está próxima do equilíbrio e, como consequência, uma diminuição no a profundidade do EMOS. Neste ponto, a configuração pode ser considerada concluída. Em vez de um resistor variável, medindo sua resistência entre os terminais externos (1, 2) e o contato móvel (3), você pode instalar resistores constantes com resistência mais próxima. Deve-se notar que a reatância indutiva da bobina da cabeça eletrodinâmica é até certo ponto compensada pela indutância do resistor variável enrolado no fio.

O correto funcionamento do EMOS é verificado da seguinte forma. Em um UMZCH configurado com EMOS, conecte a entrada do osciloscópio ao ponto B e aplique golpes de luz no difusor do alto-falante com um bastão. A forma de onda na tela do osciloscópio será semelhante à mostrada na Fig. 3, a. Em seguida, conecte o osciloscópio ao ponto A e faça o mesmo. A forma do sinal assumirá a forma mostrada na Fig. 3, b.

A partir desses oscilogramas fica claro que o sinal OOS no ponto A está em antifase ao sinal gerado pela bobina do alto-falante (ponto B).

Literatura

1. Mitrofanov S. Amplificador com EMOS em circuitos integrados. - Rádio, 1976, nº 6, p. 32, 33.
2. Patente RF nº 2138056 (autor L. B. Mashkinov). - Boletim “Descobertas, invenções,…”, 1999, nº 26
3. Mashkinov L. Ponte de medição. - Dispositivos e sistemas, 2001, n.º 3, p. 35.

Autor: L. Mashkinov, Chernogolovka, Região de Moscou

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