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]

У меня на работе симулятор кончился - шеф тут зубы точил и об меня зацепился...
А по схеме - из области фантазий. Учебный материал для студентов. УМ с ООС по напряжению имеет 2 входа. на один вход подаётся сигнал с входного буфера. На второй вход сигнал с ОУ2. этот ОУ2 усиливает в 2 раза сигнал ошибки сравнения входного сигнала и сигнала токового датчика. Чуйства говорят, что будет чуть подИТУНенный усь с чуть повышенным выходным сопротивлением с чуть меньше ( возможно ) искажений ( но непонятно чего - тока или напряжения, поэтому улучшение не померять никак ). С одной стороны усиления в примочке небольшое - нет проблем с устойчивостью. но и 47к во входных цепях без конденсаторов коррекции для компенсации паразитных емкостей говорят о ламерстве изобретателя. Но пока речь идет об абстрактных ОУ, обвинения лучше придержать при себе. Вердикт - удаление примочки не приведет к заметным изменениям в звуке.

---------- Добавлено в 08:40 ---------- Предыдущее сообщение в 08:37 ----------

меняя параметры входного сигнала в соответствии с требованиями адаптации к параметрам акустической системы параметров усилителя мощности.

Перевести на русский язык не пробовали?
Если динамик оторвать - усиление будет в 2 раза выше. Вобще то это уже ИТУН ? Rвых усилка будет под 4-8 Ом, в зависимости на что датчик тока рассчитывали.

[MiSol62]

Ну, что ж, спасибо за комментарий.

Перевести на русский язык не пробовали?

- текст скопирован с оригинала - там все по-русски. Вот ссылка на первоисточник: http://artsoundpro.ru/node/3?page=0,0

[Серый Мыш]

текст скопирован с оригинала

Да там столько словесного поноса, "вечный резонанс" чего стоит. Ну а УМ с повышенным выходным сопротивлением - это вкусовщина, может быть хорошо, но не обязано.
Насчёт согласования Z-импедансов за счёт ООС по току - надо подумать работает ли это. Если динамик имеет индуктивное сопротивление, то ИТУН должен подбросить "коксу" , но станет ли его выходное сопротивление емкостным, или выходной ток поимеет емкостной сдвиг - думаю что нет. Проверю при случае...

[MiSol62]

Проверю при случае...

- буду признателен, т.к. сумулятора нет. А на счет "словесного поноса" - на этом и держится вся реклама - у кого есть дар приукрашивать.

[Dzyabenko]

Ну, мужикики, Вы и даете! Я, не скрывая свое ламерское происхождение, выложил простую схемочку и попросил помощи, конкретной помощи , как ее довести до ума. Только Серый Мыш, и то только наводящими вопросами, указал на явную ошибку. Далее, как всегда, пошли теоретические рассуждения, предлагают обсудить другие схемы, даже не относящиеся к данной теме. Серому Мышу. Как Вы думаете, я могу квалифицированно обсУдить Вашу схему? А на предыдущей странице Серый Мыш предложил мне сначала провести комплекс анализов и измерений, а затем уже выставлять на обсуждение. Приехали.... Да я в Ваших анализах не копенгаген. Ну еще по переменке могу, а на других- еще на стадии задания параметров застреваю. Вы уж тут большими буквами напишите :"Ламерам вход строго воспрещен" или "Ламерам не помогаем"
А идея уж больно хороша.....
Р.S. В общем, схемочку я вбросил. Гарантировано, что при минимальной доработке (нужная коррекция, фильтры) она работать будет. Работает же у Сухова его компенсатор. И без бесконечных усилений в петле обратной связи. Желающие могут подхватить и доработать по своему разумению. А я дополнительно промоделирую, что могу и к паяльнику. Не думаю, что моделировать надо с усилителем, т.к. ОСВИ ,по определению, устойчивость может только повышать. Потом поделюсь впечатлениями.

[misha88]

Р.S. В общем, схемочку я вбросил. Гарантировано, что при минимальной доработке (нужная коррекция, фильтры) она работать будет. Работает же у Сухова его компенсатор. И без бесконечных усилений в петле обратной связи.

Так кто сомневается, что работает, только это совсем не ОСВИ, а компенсатор искажений (наподобие прямой связи у Кводов, но удобнее и стабильнее, хотя и сложнее), только, как и любой компенсатор, будет зависеть от точности элементов, и время от времени придётся подстраивать заново имеющимся в схеме потенциометром.

[Серый Мыш]

Потом поделюсь впечатлениями.

Ну если хобби активно двигать, пробовать, учить материю, то через какое-то время , после прочтения собственных постов подумаешь - ну и дуб же я был...
а так : паяйте , пробуйте. Делитесь инфой, задавайте вопросы. Для того и живем...

[MiSol62]

Dzyabenko - да не волнуйтесь, вы, так. Разберемся со всеми схемами, и найдем оптимальное решение. А разобрать все варианты - необходимо, т.к. в этом заключается поиск истины. Ведь в ОСВИ, как и в ИТУН - очень много чего неизученного. Мало кто этим занимался, поэтому ни кто и не откликается.

[Dzyabenko]

А я тут помоделировал немного и кое что получил. В качестве модели усилителя мощности использовал операционник NE5534. Прошелся по фазовым характеристикам сравнивающих половинок. То, что получил, считаю приемлемым. На частоте 100 кгц в нижней ветви ( где сигнал с ошибкой усиления) ФЧХ валится на 15 градусов, а в ветви образцового сигнала- меньше. Ну это было ожидаемо. Зато в звуковом диапазоне отличия небольшие. Потом соединил в действующую схему компенсатора обе ветви и смотрел, что делается в точке соединения сравнивающих резисторов. На частоте 1 кгц подстроечником выставил почти 0 ( считанные микровольты) Подал вместо 1кгц 20кгц. В точке сравнения напряжение увеличилось, но ненамного. Это обусловлено небольшим отличием фазочастотных характеристик в ветвях компенсатора и, скорее всего, плюс небольшая разница в усилении . Подсоединил в качестве усилителя NE5534 с Ку=34 и посмотрел спектр гармоник без ОСВИ и с ней. С ОСВИ коэффициент гармоник падает, но ненамного, примерно на 20%. Столь скромный результат отношу на то, что NE5534 и так имеет прекраснейшие параметры, там просто нечего исправлять. Надо бы сунуть туда реальный усилитель с параметрами похуже. Да дать ему нагрузку с комплексным сопротивлением. Очччень интересная особенность. Уменьшение гармоник и на НЧ, и на ВЧ происходит за счет почти полного устранения четных гармоник. Объяснить это я не могу, как и не знаю, хорошо это или плохо. И сильнее давятся первые две гармоники. Особенно это заметно на ВЧ. И это тоже было ожидаемо.
Предварительные выводы. Даже если бы TND и не уменьшались, результаты я считаю удовлетворительными. Потому, что основной результат я надеюсь получить за счет демпфирования акустики, т.к. при этом прекратится воздействие акустики на выходной каскад усилителя (снижение интермода) и подавление резонансов акустики.

---------- Добавлено в 21:58 ---------- Предыдущее сообщение в 21:51 ----------

Мише 88. Дык для того, чтобы уход настройки не влиял на усилитель мощности катастрофически я и затеял это дело. А небольшая подстройка после старения деталей не вопрос.

[misha88]

Мише 88. Дык для того, чтобы уход настройки не влиял на усилитель мощности катастрофически я и затеял это дело. А небольшая подстройка после старения деталей не вопрос.

А я как раз не против вашей схемы, наоборот, она мне нравится именно линеаризацией выходного сопротивления УМ. Но так как это не ОСВИ, лучше бы вам завести новую тему.

[Dzyabenko]

Серому Мышу. Еще раз спасибо за помощь. Ну а насчет процесса познания согласен. Без интереса в жизни человек-никто и ничто.

---------- Добавлено в 23:17 ---------- Предыдущее сообщение в 22:56 ----------

Мише88. Внимательно прочтите статью О.Руссо о применении обратных связей по вычитанию искажений в Радио, 1997,№3. Там тот же принцип. Если он назвал неправильно, то и я... Но у него сигналы сравниваются на операционнике без обратных связей. Практически это компаратор, у которого используется маленький-маленький начальный линейный участочек. Ну а что будет, если настройка чуть-чуть ушла? На выходе сразу напряжение питания с последствиями для усилителя. А у меня запас усиления маленький, поэтому при небольшой расстройке последствий не будет.
А чего управлени вложениями не работает? Хотел добавить спектрограммы и не получается.

[misha88]

Мише88. Внимательно прочтите статью О.Руссо о применении обратных связей по вычитанию искажений в Радио, 1997,№3. Там тот же принцип. Если он назвал неправильно, то и я... Но у него сигналы сравниваются на операционнике без обратных связей. Практически это компаратор, у которого используется маленький-маленький начальный линейный участочек. Ну а что будет, если настройка чуть-чуть ушла? На выходе сразу напряжение питания с последствиями для усилителя. А у меня запас усиления маленький, поэтому при небольшой расстройке последствий не будет.

На это ваше непонимание разницы между обратной связью и компенсацией я уже ответил в посте 115. У О.Руссо используется обратная связь, поэтому и большое усиление (то что вы называете компаратором), а у вас схема компенсации, где как раз требуется определённое точное усиление звеньев, т.е. у вас при расстройке действительно устойчивость не нарушается, но зато и компенсация перестаёт действовать.

[Dzyabenko]

Мише. Но ведь искажения тоже вначале выделяются, а затем вычитаются? . Да какая разница? Абы работало, да польза была. Вроде бы сразу многие вопросы можно решить. Надеюсь, все вместе одолеем.

[misha88]

Да какая разница? Абы работало, да польза была. Вроде бы сразу многие вопросы можно решить. Надеюсь, все вместе одолеем.

Так я же говорю, что ваша идея мне нравится, но так как это не ОСВИ и не вариант ОСВИ, а самостоятельная идея, то поэтому и предлагаю вам открыть новую ветку, где и рассматривать вашу схему.

[Серый Мыш]

Dzyabenko, Теперь подумай такой ход мысли : что случится в обычном усилителе, если ему оторвать обратную связь по переменке? Правильно, он будет усиливать на всю свою усилительную силу. Для примера типовой ОУ типа TDA2050 делает около 100000 раз на НЧ ну и около 1000 раз на ВЧ. Теперь сделай то же самое в своей схеме.
Теперь в схеме добавится усиление в 3/2 = 1.5 раза. или 3дБ. Должен ли усилитель с исходным усилением под 100дБ заметно улучшить звучание, если ему добавить 3дБ? А с учётом всех усложнений и новых путей для помех?

Offтопик:

Насчёт согласования Z-импедансов за счёт ООС по току

Чистый ИТУН качает ток, невзирая на реактивности нагрузки. ИНУН же "убирает" ток, если нагрузка сопротивляется - это же назовём демпфированием - резонансы автоматом получат меньше энергии. При этом ток ИНУНа сдвигается по фазе в соответствии со свойствами нагрузки. У ИТУНа же ток "плюёт" на всё и течет себе не двигая фазу. Ну а "полуИТУН" делает всё наполовину. В частности может быть хорошим решением, если акустика не резонансна и не имеет сложных фильтров настроенных на ИНУН.
согласование Z-импедансов для ИТУН - туфта

[MiSol62]

Серый Мыш - а полуИТУН это как? Просто я интересуюсь всеми разновидностями ИТУН, поэтому будьте добры, киньтесь ссылкой или схемой. Если конечно не затруднит.

[Dzyabenko]

Серому Мышу. А Вы никак не поймете меня. Это же не ООС, где действительно требуется большое усиление, а компенсатор. Здесь для точности отработки сигнала требуется достаточное быстродействие операционника и фазолинейность. И все. Практически это набор сумматоров. А теперь представьте, что будет в случае обрыва, будем говорить точнее, цепи с выхода усилителя. На выходе DA1.2 ноль. На выходе DA1.1. -проинвертированный и в 3 раза усиленный входной сигнал. На резисторах он поделится в 2 раза и вот эти 1,5 входных сигнала пойдут на неинвертирующий вход DA2. Мне бы этого не хотелось. В режиме нормальной работы запас усиления полезен, но мне бы не хотелось надеяться на авось. Поэтому я, наверное, попробую точно скомпенсировать с единичным усилением и даже попробую небольшую недокомпенсацию. Сейчас вот разработаю платку без претензий на совершенство и буду пробовать. А насчет цитаты я на все 100% согласен. У меня получается ИНУН и, кроме пользы здесь ничего не вижу.

---------- Добавлено в 15:01 ---------- Предыдущее сообщение в 14:31 ----------

MiSol. Все эти ИТУНы, ИНУНы и разные их модификации- это только полумеры, так как на самом деле нужен источник мощности, управляемый напряжением. Но это очень сложно, ввиду неконтролируемого изменения Z акустики. Хотя...Z на ходу, пожалуй, измерять можно. Только очень сложно. Можно постоянно делить напряжение на ток. А дальше что с этим делать? Дальше идут дебри авторегулирования и масса неизвестных. Схема будет сложной и везде будут задержки, которые перечеркнут все усилия. Я прекрасно понимаю всю бесперспективность достижения идеального звучания. Разве что создадут "идеальный" динамик на новых принципах. Вот потихонечку улучшать-можем. Что и пытаемся делать.

[MiSol62]

Тогда, что такое полумеры? И что такое Источник Мощности Управляемый Напряжением?...Вообще-то ИНУН представлен в даташете, как типовое включение ОУ.

[krulfa]

Это же не ООС, где действительно требуется большое усиление, а компенсатор.

Поскольку для нелинейной системы F(a+b) не равно F(a)+F(b), то компенсация подачей сигнала ошибки обратно на вход не приводит к существенному подавлению искажений, если только этот сигнал рассогласования не усилен во много раз, например, петлевым усилением внутри ОООС. Поэтому, что выше было опубликовано, были схемы с ОООС, порой сложно расщепленной и перевернутой вверх ногами, но ничего более. Нет никакой новизны. Об этом говорит также и то, что авторы приводят схемы и объясняют общими словами принципы их работы, но не приводят точных формул расчета передаточной функции, из которых сразу стало бы ясно, что речь идет о доброй старой ОООС. Схемы с местной единичной ПОС по Матюшкину интереснее.

Разумеется, это не отменяет практическую значимость того факта, что если готовый УМЗЧ включить в состав композитного усилителя, в котором глубина ООС, например, 3-5 раз, то это приведет к снижению искажений в те же 3-5 раз. И это можно применять до тех пор, пока хватает запаса устойчивости по фазе.

Более-менее успешная реализация - усилитель Литаврина, однако там похожие структуры выдвигаются не с целью разделить друг от друга основной сигнал и сигнал ошибки, а с целью организовать ВЧ канал и получить большую полосу усиления.

Про собственно формантные искажения, направление выбрано верно. Нужно искать математический аппарат, который позволит выделять эти искажения и давать интегральную оценку. На первый взгляд можно сравнивать динамику изменения спектров на произвольном сигнале, но встает вопрос правильного выбора окна, на отрезке которого сравнивать спектры и выделять ФИ.

Практическая реализация усилителя с ООС, где сигнал ошибки управляет коэффициентом усиления, как предложено в статье Русси, заманчива, но наталкивается на почти непреодолимое препятствие - необходимость реализовать четырехквадрантное перемножение с идеальными нулями. Неизбежный дрейф нуля ставит крест на возможности адекватно обрабатывать малые сигналы. Можно попробовать и сигнал рассогласования перемножить на входной сигнал, чтобы его амплитуда уменьшалась до нуля, а усиление стремилось к некоторой фиксированной начальной величине, однако это потребует точной параметрической стыковки этой начальной величины с величиной усиления на остальной части АХ.

И наконец, причиной появления форматных искажений является не только и не столько усилитель, а еще и блок питания и другие компоненты тракта.

[Серый Мыш]

а полуИТУН это как?

А это когда выходное сопротивление усилителя не 0 и не бесконечность а где то между, и соизмеримо с сопротивлением нагрузки

Это же не ООС, где действительно требуется большое усиление, а компенсатор.

ну если на горячей клемме действительно "что-то страшное", то мож и почувствуете на слух отличия... Успехов.