Nu börjar det bli dags för nästa steg, Voltage Amplification Stage - VASen.
Diffsteget förstärker ju skillnaden precis som vi vill, och använder vi strömspegeln ger diffsteget en ström som utsignal.
Denna ström vill vi nu omvandla till en spänning samtidigt som vi vill förstärka lite. Den enklaste lösning man kankse tänker på är ju då denna.
Vout = 30V - Rc*Ic = 30 - Rc*B*Iin
Struntar man i dc komponenter så blir det
Vout=Rc*B*Iin
Förstärkning = Vout/Iin = Rc*B
Man ser att för att få stor förstärkning vill man ha högt Rc, men det gör ju å andra sidan att man måste ha en väldigt liten Biasström (Den DC ström som går när förstärkaren ligger i vila). Transistorn fungerar bättre när man matar lite mer ström igenom den, några mA iaf. Dessutom kommer vi att hänga på lite prylar efter som behöver lite drivström som vi kommer att se sen.
Detta är ett litet bekymmer, tradoffen mellan Biasström och stort Rc.
Nu är det så trevligt att man faktiskt kan äta kakan och ha den kvar.
En strömkälla ger ju den ström vi önskar, samtidigt som den har hög paralellresistens.
Vänstra bilden är kretsen, och högra är ett ekvivalentschema. Strömkällan är en PNP variant vilket det måste bli då den skall hänga i taket.
Som du ser blir det strömkällans utresistans som blir det nya Rc, vilket är mkt stort.
Enligt superpositionsprincipen (Inte tagit upp den ännu...) ger en DC källa bara DC bidrag till utsignalen, alltså påverkar inte själva ideala strömkällan gainet alls.
Gainet är alltså fortfarande B*Rc, fast med ett högre rc än tidigare.
Allt väl så långt... nästan.
Tänk dig en mikrofon som du trycker mot din högtalare. Det är ett exempel på positiv feedback. Vad har det med oss att göra, vi använder negativ feedback juh...
Mjo, men vid högre frekvenser då transistorerna börjar ge upp under trycket av strökapacitanser överallt så sjunker förstärkningen. Vad värre är, då fölrstärkningen sjunker fasförskjuts även signalen.
Tänk dig ett vanligt lågpass RC filter. vid låga frekvenser går signalen rakt igenom, men vid höga frekvenser då kondensatorn börjar komma med i leken dämpas signalen, men samtidigt fasörskjuts den också. Det är en allmän tumregel att varje kapacitans ger upphov till 90 graders förskjutning när den väl träder i kraft.
Okej då, vad är det för farligt med det?. Jo sin(wt + 180) = -sin(wt)
Alltså är en 180 graders fasförskjuten sinus lika med -sinus. Matar man in det på negativa benet tar minustecknen ut varandra och du får POSITIV återkoppling. Dvs din förstärkare självsvänger (förutsatt runt-i-loopen förstärkningen är större än ett) och är i själva verket en oscilator.
Kan tillägga att min första stärkare var en 10Mhz oscillator innan den brann nån minut senare =)
Hur kan man då undvika detta problem? Jo man sätter dit en dominant kondensator, som bryter mycket före alla andra strökapacitanser (Detta ger oss en förskjutning runt i loopen på 90 grader vilket är OK).
Man dimensionerar Cdom så att den tar ner runt-i-loopen förstärkningen under 1 före nån annan strökapacitans lyckas träda in och lägga in ytterligare förskjutning.
Det finns många tänkbara placeringar, men den här placeringen har många fördelar. Först och främst, övertyga dig om att den dämpar. De blå pilarna symboliserar ökande ström, och de röda en spänning som stiger eller sjunker.
I bilden så krämar diffsteget ut en ström. denna ström gör att trissan drar mer ström så Vout sjunker. När vout sjunker ökar spänningen över kondensatorn (den är negativ till att börja med såsom jag ritat ut +- tecknen), för att spänningen skall öka måste kondensatorn suga in ström. Ström som egentligen skulle gå till transistorn. Alltså dämpas förstärkningen av kondensatorn. Ju höre frekvens ju högre dämpning.
Om man räknar på det kommer man att få en ny förstärkning på
Gain = 1/(Cdom * 2*pi*f) istället för
Gain= Rc*B som tidigare.
Detta är inte helt samt, vid DC gäller ju fortfarande gamla formeln, men ganska tidigt, (10-100Hz ofta) kommer den övre formeln att börja gälla istället. Det beror även på Rc, ju större Rc ju tidigare tar Cdom över.
Illustrerar det nedan.
Rent allmänt kan man säga att de komponenter som finns med i förstärkningsformeln påverkar mest. Tidigare fanns B med. En opålitlig och olinjär faktor. Nu finns bara en kondensator. En mycket linjär och ideal komponent. Simulerar man märker man mycket riktigt att Cdom linjäriserar kretsen!!! Det ären bonus du får och en välbehövlig sån eftersom dämpningen sänker den globala negativa feedbacken som är den huvudsalkiga linjäriseraren.
Faktum är att man har en liten lokal feedback loop iochmed Cdom. Om utsignalen sjunker för fort, ser cdom till att subtrahera bort ström från insignalen. så utsignalen inte sjunker så fort. Det är feedback.
Den här feedbacken kan ökas för ytterligare linjärisering om man darlingtonkopplar VAS transistorn såhär.
Detta påverkar inte gainet alls, det är fortfarande Cdom som bestämmer, inte nåt Beta. Men det blev en märkbar linjärisering. Åtminståne vid simulering.
Har inte sett denna koppling nånstans på internet men den nämndes i Power Amplifier Design Handbook. Gör man ett klass B utgångssteg så spelar det kanske inte lika stor roll men jag sett klass A ritningar med klart undermåliga diffsteg och vasar. Eftersom jag är tondöv hör jag ändå ingen skillnad men skall man offra elräkningen på ett klass A steg skall man åtminståne trimma till det ordentligt rycker jag :)
Byggde ju en 'enchips' förstärkare för ett tag sen men nästa projekt blir nog med diskreta komponenter.
Jag är med på principen men det skulle nog inte va fel med lite räkne exempel. Sen en annan fråga om differentialförstärkaren. Om man har olika motstånd (som vi prata om förut) som kommer det ju gå mer ström i den vänstra men detta kompenseras ju sen när feedbacken går in, men då kommer det ju ligga en dc spänning på UTGÅNGEN 
