Усилитель с ТОС

[25602]

Собствено хотел услышать мнение об этом: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...40&postcount=5
Ну и собственно вопросы
1. Какие опера можно применить.
2. Можно ли применить на выходе полевые транзисторы а не IGBT удалив из схемы Q8-Q11
3. Замена диодов D1-D6

[qwerty]

А так?

[Alex]

Юра, а R7R6 ?

[Yury Novikov]

Там опер в связке с токовыми зеркалами и общая хитрая завязка между режимом опера, работой токовых зеркал и общей цепью ООС всего усилителя в целом. Поэтому опер не перегружается, или по крайнем мере не должен перегружаться по замыслу автора. Лень мне разбираться в режимах работы именно этой схемы. Не нужно оно мне до такой степени. Я ее видел и описание читал последний раз несколько лет назад.

[Hennady]

Никакого хамства...... Возможно я конечно что-то путаю (разбираться особо некогда), но мне это видится так. Хотя конечно есть еще и вторая цепь через выход и нагрузку усилителя.

Юрий, очевидно речь идет о цепочкe R7+R6 ...

Offтопик:
Ух ты на пост #41,42 не обратил внимание, так как ответил, читая вторую страницу...

Кстати, в самой статье автор особое внимание уделяет тепловому режиму только R8=750 ом с указанием мощности в 2вт...

[Корсар]

Поэтому опер не перегружается, или по крайнем мере не должен перегружаться по замыслу автора.

Это, да, достаточно пересчитать токи "на вход", чтобы убедится в этом.

Я ее видел и описание читал последний раз несколько лет назад.

За то номиналы помните наизусть

[A.R.]

Дело в том, что петлевое усиление и скорость нарастания в схеме МА задается именно "нагрузочным" резистором ОУ (он выполняет роль резистора "на землю" от "-" входа в классической схемотехнике ОУ с ТОС). Увеличение этого резистора автоматом просаживает петлевое усиление. Если поставить условие, чтобы выходной каскад ОУ (и токовые зеркала) не выходили из класса А, то этот резистор придется увеличить на два порядка (!)....

Стоп. У меня был тяжелый день, поэтому простите, если буду тупить. Я так понимаю, что R7 и R6 выход ОУ на самом деле не нагружают, т.к. вся идея ТОС в том, что ток, втекающий через R8 с выхода стремится привести ток нагрузки к нулю. Другое дело, когда будут срывы слежения в петле ОООС, т.е. клиппинг, да еще ближе к частоте среза выходного каскада, если она ниже, чему у ОУ. R9-11 нужны для балансировки нуля, их можно вообще не рассматривать. Получается, в пределах рабочего диапазона частот, ОУ не должен уйти в АБ?

p.s. Все давно уже придумано. До нас.

Воистину. Читаю книгу Войшвилло 1983г. издания, там страничка посвящена развитию усилительной техники. Тихо охреневаю: уже в 60-х годах, т.е. порядка 50 лет назад, были разработаны УМ, работающие на частотах >300Ггц. Комментариев просто нет.

Добавлено через 7 минут

Нет смысла. Искажения, вносимые входной четверкой, там в первом приближении на порядок меньше, возникающих на выходе УН, поэтому подобное изменение схемы в плане улучшения ее линейности практически ничего не даст. Польза от дополнительного ОУ там может быть только в том случае, если его использовать для повышения петлевого усиления как, например, это сделал Nick для LM3886.

Я это думаю скорее в плане входных шумов и постоянки, чем снижения искажений.
Может быть, даже оставить ОУ усилять только на НЧ, а дальше -- ВЧ-канал, как у Данилова.

[sia_2]

Стоп. У меня был тяжелый день, поэтому простите, если буду тупить. Я так понимаю, что R7 и R6 выход ОУ на самом деле не нагружают, т.к. вся идея ТОС в том, что ток, втекающий через R8 с выхода стремится привести ток нагрузки к нулю. Другое дело, когда будут срывы слежения в петле ОООС, т.е. клиппинг, да еще ближе к частоте среза выходного каскада, если она ниже, чему у ОУ. R9-11 нужны для балансировки нуля, их можно вообще не рассматривать. Получается, в пределах рабочего диапазона частот, ОУ не должен уйти в АБ?

ОУ уходит в AB, как только от УН потребуется ток выше, чем (~1.8*Ixx), т.е. скорость нарастания более, чем (~1.8*Ixx)/(Скорр+Спар). Ixx - ток покоя выходного каскада ОУ (а не всего ОУ в целом!).
Для Скорр+Спар = 47 пФ + 47пФ + 25 пФ и Ixx 0.8...1 мА критическая скорость УН составит не более 13...14 В/мкс.

[Olegyurich]

критическая скорость УН составит всего 13...14 В/мкс.

Это имеется в виду скорость на выходе ОУ или УН?

[sia_2]

Это имеется в виду скорость на выходе ОУ или УН?

Естественно, УН. Описанное выше явление - ахиллесова пята всех "ТОС-подобных" конструкций, присущая им просто по принципу построения. Большая скорость одновременно со сколько-нибудь приемлемым петлевым усилением там достигается только за счет перехода в AB.

[Olegyurich]

Естественно, УН.

Да, я невнимательно на схему посмотрел
Но ведь это просто лечится применением более мощного ОУ, либо внешним повторителем на выходе ОУ.

[sia_2]

Да, я невнимательно на схему посмотрел
Но ведь это просто лечится применением более мощного ОУ, либо внешним повторителем на выходе ОУ.

Не лечится. По следущим причинам:
1) Смысл тогда какой в этом самом ОУ ? Он ведь не включен в общую петлю ООС. Получится просто последовательное соединение ОУ, и ТОС- подобной схемы, т.к. "мощный повторитель" и является классическим входным каскадом ТОС-усилителя. Ну можно ток покоя приподнять, критическую скорость повысить.
2) Петлевое усиление от поднятия тока покоя при неизменных Rос и Скорр не изменится, а нелинейность УН возрастет, как на НЧ (из-за Эрли), так и на ВЧ (необходимость применения более мощных транзисторов с бОльшей Cкб - соответственно, бОльшей ее нелинейностью от Uвых). В итоге шило на мыло. Причем в схеме, переходящей в АБ, изначально нужны более мощные (и соответственно, с бОльшими емкостями и менее линейные) транзисторы, чем это диктуется мощностью рассеяния в линейном режиме (при токе покоя).
3) Пропорциональное повышению токов снижение Rос и увеличение Cкорр для сохранения устойчивости вернет все на круги своя, только с большей рассеиваемой мощностью

[Л. Зуев]

Я это думаю скорее в плане входных шумов и постоянки, чем снижения искажений.
Может быть, даже оставить ОУ усилять только на НЧ, а дальше -- ВЧ-канал, как у Данилова.

Входной шум там примерно на 2/3 определяется тепловым шумом входных резисторов, а с постоянкой хорошо справляется интегратор, поэтому дополнительный ОУ выгоднее поставить отдельным звеном, повышающим глубину ООС на звуковых частотах.

[Olegyurich]

1) Смысл тогда какой в этом самом ОУ ?

Ну, некоторое упрощение схемы....
А у Линкса ОУ нет, там все должно быть в этом плане лучше.

[sia_2]

Ну, некоторое упрощение схемы....
А у Линкса ОУ нет, там все должно быть в этом плане лучше.

Пункты 2 и 3 к сожалению, остаются.

Offтопик:
p.s. Кстати, именно поэтому я, занимавшийся "по долгу службы", в частности, как раз разработками скоростных/широкополосных усилителей, при создании высоколинейного УМЗЧ и не стал использовать ТОС-подобную структуру.

Добавлено через 35 минут

..... дополнительный ОУ выгоднее поставить отдельным звеном, повышающим глубину ООС на звуковых частотах.

Именно этим (только с бОльшей эффективностью, чем "отдельный" ОУ) и занимается DA3 в СЛ

[A.R.]

Входной шум там примерно на 2/3 определяется тепловым шумом входных резисторов, а с постоянкой хорошо справляется интегратор, поэтому дополнительный ОУ выгоднее поставить отдельным звеном, повышающим глубину ООС на звуковых частотах.

Спасибо, всегда интересно услышать мнение автора. Но у Вас, насколько помню там нет "нормального" неинвертирующего входа, и в том виде, как это было сделано для 3886, будет хлопотно.

[Nick]

Но у Вас, насколько помню там нет "нормального" неинвертирующего входа, и в том виде, как это было сделано для 3886, будет хлопотно.

Не, не хлопотно, просто заводишь зерез резистор 200-500ом на эмитеры входной четвёрки (там где индуктивность, её нужно убрать и поставить резистор 33 ома) и получаешь минимум 90дБ глубины ОС во всём звуковом диапазоне...
На картинке набросок.

[A.R.]

Не, не хлопотно, просто заводишь зерез резистор 200-500ом на эмитеры входной четвёрки (там где индуктивность, её нужно убрать и поставить резистор 33 ома) и получаешь минимум 90дБ глубины ОС во всём звуковом диапазоне...
На картинке набросок.

+1 Меня как-то низкоомность этой точки смущает. С другой стороны, исходный усилитель довольно линеен, сигнал на выходе операционника не будет больше пары сотен мВ в худшем случае.

[sia_2]

+1 Меня как-то низкоомность этой точки смущает. С другой стороны, исходный усилитель довольно линеен, сигнал на выходе операционника не будет больше пары сотен мВ в худшем случае.

Да, если не насиловать по скорости, все нормально будет.

[Nick]

Да, если не насиловать по скорости, все нормально будет.

Да, при 20кГц, максимальной мощности, амплитуда на выходе U1, по симуляции, около 100мВ от пика до пика (хотя это зависит от точности делителя ОС, можно наверно и меньше если подстроить).
На 100кГц похуже, но тоже при максимальной амплитуде на входе, на выходе U1 не более 0.5В от пика до пика.
Думаю если его использовать для звуковых целей, U1 не будет выходить из А класса...

[Nick]

Вот чуть улучшил, нагрузка U1 теперь 500ом, что при выходном напряжении 0.5В - 1мА. Т.е. до 100кГц максимальной амплитуды проблем быть не должно. Частота ед. усиления - 3мГц, глубина ОС на 20кГц - 90дБ. Если конструктивно правильно это сделать, то искажения будут очень маленькие...

Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 2.000e+04 2.999e+01 1.000e+00 178.40° 0.00°
2 4.000e+04 1.343e-05 4.477e-07 -164.68° -343.09°
3 6.000e+04 2.477e-05 8.258e-07 -28.36° -206.76°
4 8.000e+04 8.175e-06 2.726e-07 105.21° -73.19°
5 1.000e+05 1.115e-05 3.718e-07 -118.66° -297.06°
6 1.200e+05 2.998e-06 9.996e-08 83.88° -94.52°
7 1.400e+05 3.836e-06 1.279e-07 71.46° -106.94°
8 1.600e+05 2.171e-05 7.239e-07 148.60° -29.80°
9 1.800e+05 9.147e-06 3.050e-07 -43.49° -221.89°
Total Harmonic Distortion: 0.000132%


А это без U1 (немного больше чем у оригинальной схемы, может потому что коррекция немного другая).
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 2.000e+04 2.991e+01 1.000e+00 178.27° 0.00°
2 4.000e+04 1.693e-03 5.661e-05 94.88° -83.39°
3 6.000e+04 1.467e-03 4.904e-05 -146.23° -324.49°
4 8.000e+04 3.993e-04 1.335e-05 -9.82° -188.09°
5 1.000e+05 3.979e-04 1.330e-05 115.80° -62.47°
6 1.200e+05 6.767e-05 2.262e-06 -21.89° -200.16°
7 1.400e+05 6.951e-05 2.324e-06 -64.84° -243.11°
8 1.600e+05 3.457e-04 1.156e-05 26.18° -152.08°
9 1.800e+05 7.565e-05 2.529e-06 176.13° -2.13°
Total Harmonic Distortion: 0.007820%