УМЗЧ с ОС по вычитанию искажений

[Yauhen]

Уважаемые господа,
Как-то в №3 «Радио» за 1997г. обнаружил статью О.Русси «УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений». Тема заинтересовала своей революционностью. Однако в Интернете практически нет её обуждений. Нашёл здесь, у Konkere, ветку двухлетней давности, да и та короткая, и состоит из высказываний двух-трёх человек. Странно, ведь похоже, О.Русси дело говорит.
Если кто-то всерьёз отрабатывал этот усилитель или хотя бы идею, огласите результаты, плиз. Также буду рад любым высказанным мнениям на эту тему.
Теория в изложении автора здесь: http://russi.boom.ru/Osfi.htm
Статья об усилителе здесь:

[Серый Мыш]

В Мультисиме вроде все правильно и работает.

А чего непонятно? Здесь выложен только принцип.

Так принцип или работает? В Вашей схеме выходной сигнал не ослабляется перед сравнением со входным, ибо усиление ОУ 1.2 не контролируется R9 R10 . Так что работать как ОСВИ не может.

[Dzyabenko]

Серому Мышу. Странно... Прошлый раз, когда моделировал, показало, что резистор не нужен. А я уж было посчитал, что я не знаю, как правильно включать операционник. Сейчас промоделировал повторно. Нужен, нужен резистор между точкой соединения R8 и R9 и инв. входом DA1.2 . Ставлю 33к, как и надо. Спасибо за подсказку. От вселенского позора спасает то, что я любитель в полном смысле этого слова. А теперь есть еще замечания? Извините, кнопка вложений почему-то не работает. Попробую в режиме редактирования поста. А может стоило бы в обратные связи всех операционников поставить, скажем, по 300/100к, увеличив входное сопротивление приставки в целом? И до каких пор можно увеличивать сопротивления резисторов? Вот этого я не знаю.

[Dzyabenko]

Серому Мышу на пост №100. ОСВИ по принципу действия сильно отличается от ООС, поэтому и говорить нам надо с точки зрения особенностей ее работы. Для корректной работы ОСВИ существенно важна только ее фазолинейность в нужном нам диапазоне частот, а нужный нам диапазон частот зависит только от того, что мы собираемся давить. Вполне реально сделать ее ФЧХ ровной, скажем до 100 килогерц. И тогда можно давить первые две гармоники /как правило, самые сильные/ 20 кгц. А сам выделенный сигнал ошибки имеет малый размах, тем более, что ОСВИ начинает исправлять сигнал с момента начала возникновения ошибки усиления, не давая ошибке нарасти до опасного уровня. Теперь, что такое опасный уровень. Вот этого я точно не знаю. Может, КЗ выхода, когда выходное напряжение приближается к нулю. Опасен обрыв обратной связи со стороны выхода. Ну, токовую защиту имеют почти все усилители. А для предотвращения обрыва все надо делать дубово.
А так уж необходимо влезать в ВЧ? Ведь есть еще и ООС... Да и не думаю, что разностные частоты от гармоник так уж свободно могут проникать на вход. По питанию? Вряд ли, это ж какой безграмотный усилок надо иметь... По ООС? Ну так их будет задавливать ОСВИ...Она же в любой момент времени может быть как положительной, так и отрицательной и все постороннее обрежет. В общем, я пока не вижу причин отказываться от ОСВИ, а вижу только плюсы. Разумеется, и усилок по фазолинейности тоже должен как-то отвечать...

[Shurik]

Любопытно было бы собрать и опробовать на уже готовом усилителе, деталей всего ничего: две ОУ и десяток сопротивлений. Немного смущает ОУ, который стоит на входе усилителя, его качество должно быть максимально. Нет возможности вообще обойтись без ОУ в этой цепи, а сигнал выделять несколько иначе?

[Dzyabenko]

У меня не получилось, поэтому я выбрал ОУ AD711, у которого Кг=0.0003% при выходном сигнале 2в, а по цене он вдвое дешевле AD744. Скорости нарастания у него больше, чем /для такого вых. сигнала/. Плату я пока делать не хочу, а хочу, конструктивных предложений. Ну может какие ОУ закорректировать несколькими пикушками, и (или) где поменять номиналы резисторов. Или еще чего... А, может, кто-то сделает еще проще. Я не обижусь. А то слишком красиво получается, как в сказке-семерых одним махом.
Повторяю, по образованию я строитель и многого в радиотехнике могу просто не знать.

[Серый Мыш]

ОСВИ по принципу действия сильно отличается от ООС,

Нарисуйте схему с участием реального УМ - его характеристики тут в реале очень важны, тк. я утверждаю , что ОСВИ и ООС - на малом сигнале - одно и то же.
Идея ОСВИ вроде как в том, что при сложных сигналах перегружается канал ОСВИ ( желательно пр этом, чтоб его сигнал исчезал... что совсем не так) , а основной усилитель , который сам по себе достаточно "тупой" , в этом случае работает со своей неглубокой ООС дальше, и катастрофы не происходит. При "нормальном" сигнале - канал ОСВИ сигналом коррекции заставит основной усилитель работать "без искажений".
То есть основное отличие ОСВИ от ООС - перегрузка доп канала не приводит к фатальным искажениям основного усилителя. В предложенной мной схеме это тоже выполняется.

---------- Добавлено в 10:17 ---------- Предыдущее сообщение в 10:14 ----------

Для корректной работы ОСВИ существенно важна только ее фазолинейность в нужном нам диапазоне частот, а нужный нам диапазон частот зависит только от того, что мы собираемся давить. Вполне реально сделать ее ФЧХ ровной, скажем до 100 килогерц.

Смысла спорить нет, пока не озвучена реализация. Там и посмотрим и петлевое усиление и разбег фаз и эффективность подавления искажений...

[Dzyabenko]

Серому Мышу. Неужели Вы не понимаете, почему я не представил готовую конструкцию, а обратился в Форум. Вот Вы нашли явную ошибку. А может еще чего надо? Согласитесь, что в наших институтах нас обучали совершенно разным вещам. Отсюда и неуверенность. Согласитесь, если бы надо было обсчитать строительные конструкции на прочность, то Вы обратились бы к строителю, даже если бы что-то по этой теме знали. Так и я. Возникло вроде бы приемлемое решение проблемы, и я обратился к "старшим товарищам" за помощью довести это дело до ума.
Относительно перегрузки ОСВИ скажу честно: я Вас просто не понимаю. При моделировании роль усилителя мощности у меня исполнял операционник. Компенсатор вначале подсоединялся к выходу этого "усилителя". Затем компенсатор отрывался от выхода и на него отдельно подавался сигнал с источника синуса. На 30% /по сравнению с входным, умноженным на Ку усилителя мощности/ уменьшал-увеличивал напряжение этого источника, и ничего на выходе УМ не перегружается. Скажите, в реальном усилителе такое возможно?
Правда, на выходе УМ напряжение изменяется гораздо бОльше, чем изменяется напряжение искажения. Связано это с тем, что обе половинки DA1 имеют усиление=3. И знаете, почему я так и оставил? Потому, что даже такое нелепое решение, как у Русси работает. Там сравнивает компаратор с Ку несколько десятков тысяч и ничего. Просто ОСВИ отслеживает ненужное изменение выходного сигнала и подавляет его в зародыше. Но не дай Бог уйти от настройки на 0,1% или даже меньше и гаплык усилителю Русси. (правда, смотря в какую сторону уйдет настройка). Но есть прямой смысл обсудить величину запаса усиления. Если Ку DA1 подобрать так, чтобы на выходе УМ сигнал изменялся ровно настолько, насколько изменилось напряжение на источнике синуса на модели. Тогда будет дополнительный запас по величине обрабатываемого сигнала искажений. Если не брать в расчет то, что будет твориться в усилителе, сама приставка сможет обрабатывать искажения, равные по амплитуде выходному сигналу УМ. Но вот вопрос, а нужно ли это? Таких искажений в усилителе не бывает и быть не может. Опасны только обрыв цепи слежения компенсатора и КЗ выхода. Чревато возбуждением и выгоранием выходников. Нужна быстрая токовая защита.
PS. Мне каэца, что мы говорим о совершенно разных вещах. Вы имеете в виду безООСники, а я писал в самом начале, что решил приспособить ОСВИ к ООСникам, имея в виду дополнительные преимущества, которые можно получить. Согласен, что с учетом тех или иных соображений реализация может быть разной. Абы работало...

[Серый Мыш]

Неужели Вы не понимаете

Да я не хотел обидеть. Просто в теории ОСВИ работает, а на практике - нюансы могут показать, что против варианта с ООС отличий то и нет.
Так и в стоительстве - абстрактные конструкции можно обсуждать только на абстрактном уровне.
Ну а любители часто подходят к проекту с необычным ходом мысли, что подчас рождает неплохие идеи. Пусть и блуждают часто в джунглях невежества...

---------- Добавлено в 13:10 ---------- Предыдущее сообщение в 12:49 ----------

обе половинки DA1 имеют усиление=3.

Влияние такой схемы компенсации по-определению ничтожно. В идеале могло бы быть - "в 3 раза" , но фазовые ошибки скушают улучшение... Итак был усилитель с 0.02% искажений, стал c 0.01% . Под ОСВИ его автор подразумевал что то другое? Нет?

Там сравнивает компаратор с Ку несколько десятков тысяч и ничего.

Это как раз правильно.

Вы имеете в виду безООСники

Нет, как раз ООСники.
Пример на постоянном токе:
Усилитель должен был усилить 1В в 10 раз, а усилил в 9,9 раз - 1% искажений. Вы поймали разницу в 0.1/10 = 0.01 Вольт усилили её в 3 раза и скормили на вход усилителя.
Теперь он имеет 1.03В на входе и 10.197 на выходе , ещё итерация, и ещё.
А можно сказать проще - петлевое усиление выросло в 3 раза, глубина ООС тоже на столько же, искажений стало в 3 раза меньше.

[Dzyabenko]

Серому Мышу. Я вижу, Вы большой сторонник безООСников. Хочу подарить Вам еще одну идею. У меня они периодически возникают, но до конкретной реализации редко доходят. По-моему, в 2000 году в Радиохобби читал статью Зызюка с описанием его безоосника. Там он для расщепления фазы использует фазорасщепительный трансформатор, далее идет УН и выходные повторители. Питание раздельное.
Утверждает, что звучит не хуже УМВВ. И мне тогда еще подумалось:- ну а зачем тогда УН?. Проще же сразу на трансформаторе получить нужное напряжение. Современные выходники требуют малого тока
управления и получается, что достаточная мощность трансформатора небольшая. По моим подсчетам достаточно и 5 ватт. Напряжение там небольшое, витков мало. А сердечник можно сделать составным из стали и феррита. Достоинства и недостатки оценивайте сами.

[Серый Мыш]

Offтопик:
Dzyabenko, А про усилитель Ульянова Вы читали? http://audiohi-fi.narod.ru/workshop/ylianov.html

Я вижу, Вы большой сторонник безООСников.

Я так этого не заметил.

[MiSol62]

Уважаемые форумчане, разрешите и мне добавить для обсуждения схему попавшую мне на глаза. Даю схему и краткое описание принципа работы:

На ОУ1 собран буферный каскад. Собственно сам модуль собран на ОУ2. Он представляет собой сумматор входного сигнала и сигнала с токового датчика R10. Условием для точной балансировки схемы есть равенство коэффициента усиления усилителя мощности, определяемого соотношением R9/R3, и соотношения активного сопротивления акустической системы и токового датчика R10. При отсутствии разбаланса между входным сигналом и сигналом с датчика, ОУ2 на работу усилителя не влияет. При появлении на датчике тока напряжения не соответствующего входному, на выходе ОУ2 формируется сигнал ошибки, поступающий на сумматор на входе усилителя мощности, меняя параметры входного сигнала в соответствии с требованиями адаптации к параметрам акустической системы параметров усилителя мощности.

[Dzyabenko]

Если посмотреть подробнее, то здесь использован тот же принцип сложения на резисторах и схема, в отличие от моей, разработана для инвертирующего усилителя. Для меня остается главный вопрос, что мы измеряем на резисторе R10. Ток? А как быть с фазой сигнала, прошедшего через акустику? А дополнительные искажения за счет включения R10? Я не верю, что пропорции между активным сопротивлением R10 и реактивным сопротивлением колонки всегда будут одинаковы. Похоже на схему демпфирования акустики... Я писал, что мой вариант легко превращается в вариант для инвертирующего усилителя. Считаю горячую клемму акустики верным подключением компенсатора. Пусть старшие товарищи это обсудят и вынесут вердикт. Буду рад, если у Вас получится проще и лучше, но эта Ваша схема явно из другого раздела Форума. Хотя схемная близость явно просматривается.

[MiSol62]

Наверно не совсем ясно написал:

попавшую мне на глаза

- схема не моя, а попалась на глаза в сети. R10 - токовый датчик - схема должна работать еще и как ИТУН.

[Dzyabenko]

Серому Мышу. Ошибка компенсации искажения может быть только в случае малого коэффициента усиления половинок ДА1. Тогда будет недокомпенсация. Но в случае слишком большого их усиления все будет скомпенсировано как надо . Перекомпенсации не будет, т.к. в процессе компенсации в какой-то момент времени сигнал ошибки, приходящий на неинв. вход ДА2, станет нулевым. Этот своеобразный измерительный мост придет в равновесие. Но и слишком большое усиление никому не надо. Когда я моделировал компенсатор О.Русси, то сразу понял, что имел в виду в своих комментариях А.Сырицо, когда говорил о прецизионной настройке. Потому я и взялся разрабатывать свою схему. Излишнее усиление в петле ОСВИ может только вредить, т.к. выходное напряжение половинок ДА1 будет на грани ограничения. Сами операционники будут вносить свои искажения. Насчет фазы есть некоторые сомнения. Сам компенсатор будет практически фазолинеен. Но вот усилитель... Он же тоже должен быть не сильно кривой по фазе. Насчет фазы у меня есть пример, как не надо делать. В УМВВ Сухова есть компенсатор потерь в проводах. Сам он свой компенсатор очень хвалил, но стали поступать сведения, что хорошо он работает на НЧ, хуже на СЧ и совсем никак на ВЧ. Решил я это дело проверить. Промоделировал отдельно компенсатор и отдельно пассивную ООС. Естесно, АЧХ ООС оказалась линейной в звуковом диапазоне, а ее ФЧХ на 20 кгц. завернута на 9 градусов (есть корректирующая емкость). Вроде бы все нормально. Моделирую компенсатор. Он представляет из себя инвертирующий усилитель с Ку=2 и корректирующей емкостью в цепи ОС, равной 470 пф. Оказалось, АЧХ компенсатора падает от НЧ до 20 кгц в 2раза!!! Кроме того, ФЧХ завернута на 20 кгц на 42 градуса., это получается относительно ООС--51градус. Теперь легко посчитать эффективность компенсатора на разных частотах. Картинка не очень веселая. Л.Ридико и В.Жуков, не задумываясь, повторили это решение. Ох и долго же в Форуме Радиохобби доказывал я свою правоту! В конце концов Сухов согласился, но сказал, что компенсатор нужен только на низах и СЧ и ничего трогать не надо. Все и так звучит хорошо.
Всем!!! Ну кто-нибудь, кроме Мыша, еще чем-то поможет? Мне уже пора быб и плату разрабатывать....

[misha88]

Почти сразу же выяснилась одна неприятная вещь. Схема сравнения выполнена на операционнике, включенном по схеме компаратора

При чём тут компаратор, вы видимо не понимаете отличия ОУ с ООС от компаратора, которое заключается в том, что выходное напряжение компаратора всегда равно насыщению его ВК, а у ОУ с ООС оно определяется коэффициентом деления ООС, и ВК насыщается только, если входное напряжение помноженное на этот коэф. подходит к напряжению питания, общее только то, что в обоих случаях управляющим сигналом является разница напряжений на инв. и неинв. входах. В ОСВИ, как и в любой ОС, с увеличением усиления до охвата ОС улучшается точность ОС, но ухудшается устойчивость. В вашей схеме вместо ОС применяется метод компенсации, который менее надёжен, чем ОС, т.к., если при ОС её точность практически полностью определяется её глубиной и точностью входного каскада (поскольку именно он сравнивает входной сигнал и сигнал ОС), то в любой схеме компенсации на точность влияет абсолютно любой элемент, и настроив такую схему один раз, нельзя быть уверенным, что эта настройка не уйдёт из-за старения элементов, изменения температуры и т.д. Именно поэтому ОС распространенна значительно больше компенсационных методов, в том числе в схемах усилителей.

[Звуковик]

Еще чють-чуть и вы сами дойдете до истины. Попробуйте посмотреть с другой колокольни. Сигнал обратной связи снимается с резистора включенного между динамиком и землей. Ток проходит через акустическую систему, представляющую реактивную нагрузку. К усилителю акустическая система подсоединена кабелем, имеющим малую реактивную составляющую. Реактивное сопротивление зависит от частоты сигнала. Ток через УНЧ, акустическую систему проходит не мгновенно, а с задержкой. Далее вы раскрутите сами.

[misha88]

Еще чють-чуть и вы сами дойдете до истины. Попробуйте посмотреть с другой колокольни. Сигнал обратной связи снимается с резистора включенного между динамиком и землей. Ток проходит через акустическую систему, представляющую реактивную нагрузку. К усилителю акустическая система подсоединена кабелем, имеющим малую реактивную составляющую. Реактивное сопротивление зависит от частоты сигнала. Ток через УНЧ, акустическую систему проходит не мгновенно, а с задержкой. Далее вы раскрутите сами.

Вы это кому адресовываете?

[Звуковик]

Вы это кому адресовываете?

Это для тех, кто пытается понять разницу теории и практики. Упрощенная теория не отображает практический опыт.

[Серый Мыш]

Излишнее усиление в петле ОСВИ может только вредить, т.к. выходное напряжение половинок ДА1 будет на грани ограничения. Сами операционники будут вносить свои искажения.

Тут кто-то точно не понимает, но думаю Сырицо не причём . усиление до охвата ОСями и напряжение на выходах ОУ как бы никак не связаны.

Мне уже пора быб и плату разрабатывать....

Я бы предложил всю схему засунуть в симулятор, проверить насколько эффективно давятся искажения, как схема реагирует на импульсы и перегрузки, запас устойчивости оценить. Ну а потом внутренние напряжения токи при перегрузках, влияния пульсаций питания и температуры. Только с появлением полной схемы можно вообще что-то обсуждать.
А то только протоколы о намерениях...

---------- Добавлено в 08:06 ---------- Предыдущее сообщение в 08:00 ----------

Да, Вы бы с моей последней схемой разобрались. Я почитал ещё раз статью - с этой точки зрения у меня ОСВИ сделана как доктор прописал. Правда у меня там неиверсный вариант ZD50 от Nick ( от него навеяло ) и разборки работы "Натали" от Vaso, Надеюсь всех правильно назвал. Если что поправлю...А об ОСВИ даже не думал.

[MiSol62]

Серый Мыш - а про схему из поста 111 ни чего не скажите?