Простой симметричный усилитель: пара вопросов.

[Niroborn]

Составил на днях схемку простого симметричного усилителя по мотивам Слоуна. Вроде как выглядит неплохо. Но вот есть несколько вопросов. Уж очень заметно выпирает третья гармоника. Как-то можно её убрать. может каскады работают в неоптимальных режимах, может компоненты не совсем уместные подобрал. Подскажите пожалуйста.
Жду ваших комментариев.

Здесь представлен последний вариант схемы и её искажения.
В последнем варианте добавлен ЭП в УН и LR фильтр на выход, теперь схема устойчива при работе на ёмкостную нагрузку.

Добавлена схема защиты выходного каскада. Она нормально работает на гармоническом сигнале, но импульсный сигнал бальшой амплитуды может убить выходники. Поэтому этот вариант защиты не окончательный. Ведутся поиски в этом направлении.

[Niroborn]

Так что предложено то и анализируется.
Лучше.
Не останавливайтесь на достигнутом.
Проверьте выходное сопротивление в диапазоне частот, способность усилителя компенсировать переключательные искажения выходного каскада.
Если получите результат приближающийся к Линкс, можно приступать к железу.

Модель я оставил старую, чтобы можно было посмотреть самый первый вариант. В конце концов её переделать пару минут.
Как проверить выходное сопротивление в диапазоне частот? Я знаю только Transfer Function во вкладке Analysis. Или это не так делается.
Насчёт компенсации переключательных искажений то же самое

Я не ставил цели сделать усилитель приближающийся к Линксу. Просто хотел получить простой и недорогой усилитель на доступной комплектухе, который тем не менее будет иметь разницу между сигналом и искажениями не менее 100дБ. Эту задачу удалось выполнить теперь осталось учесть все замечания чтобы в железе получить тот же результат что и в симуляторе.

[Walter]

У тебя по другому? Сравни с картинкой в первом посте.

Я токо что смигрировал на "9", не уверен в его показаниях.
Ты меняешь ехе или с эмулятором хаспа?
Получается какая-то ересь. IHD =7 тысячных процента, но в что-то нето.

[Niroborn]

Walter, я использовал MC9 с фтпэшника. Какой там лежит такой и у меня Я просто взял твою модель, немного уменьшил ёмкости коррекции и запустил Transient с теми же показателями что и у меня.

[Sagittarius]

Какие недостатки у коррекции, которую я применил?

Эффект Миллера заключается в умножении за счёт Кu (коэффициента усиления по напряжению) ёмкости, включенной между двумя точками схемы.

Например, в сабжевом усилителе видим противоречие. Каскод (и двухзатворный полевик) применяются затем, чтобы уменьшить ёмкость между входом и выходом каскада, и получить высокое усиление в широкой полосе частот.

Здесь Кu каскода может достигать 15.000 раз. Поскольку сопротивление резиков 17 и 19 в сотни раз меньше выходного сопротивления УН, кондики С7, С8 рассматриваем как включенные от выхода УН на общий, снижая частоту первого полюса для узла выхода УН, а С5 и С6 обеспечивают однополюсную коррекцию, снижая частоту первого полюса для узлов баз каскодов.

Собака порылась именно в частоте этих последних полюсов. Она обратно зависит от выходного сопротивления ДК/ТЗ - оно практически может считаться бесконечным, и динамическоой ёмкости С5 (С6) х Кu каскода - тоже стремящейся к бесконечности с повышением усиления и ёмкости кондиков во славу вящей устойчивости. 22 пика х 15.000 раз = 0,33 мкФ параллельно нагрузке ДК. Соответственно, частота полюса до ООС очень низка. При выходном сопротивлении ДК/ТЗ 200 кОм - 2,5 кГц. Вот в этом и заключено противоречие: зачем применять широкополосный каскод, если полоса - пара килогерц? Полоса до ООС для выхода УН: Сн УН = 2С7 + 4Скб Т13(или Т20) + Смонтажа ~ 0,5 нФ и выходное сопротивление УН / входное ВК в 200 кОм - 1,6 кГц.

Скорость нарастания - не выше 90% от частного: полный ток эмиттеров ДК (в мА) / С5 (в нФ). Для сабжа - 3 мА / 0,022. Тогда скорость - 136 В/мкс. Высокое быстродействие получено за счёт большого тока покоя (примерно втрое больше среднего тока ДК для многих усей) и малой ёмкости Скорр, вдвое-впятеро меньшей, чем обычно (50...100 пик). Для всего уся быстродействие низкое за счёт того, что сигналу приходится преодолевать и узел выхода УН с его малым током покоя / высокой нагрузочной ёмкостью (так всегда ) быстродействием. Для выхода УН при токе 2Iпокоя = 10 мА и Сн УН скорость - 20 В/мкс. Этого мало. Это - вследствие очень большой ёмкости коррекции - см. аналогичные усилители, уси Зуева, Агеева. Распределение быстродействия - необычное, коррекция на выходе УН в разы лучше по быстродействию и частоте первого полюса, чем миллеровсккая.

Не могу не сравнить с ВВ - в современной комплектации тот корректируется С=10 пик на выходе УН и по минимуму необходимой ёмкости конденсатора коррекции (10 пик) / узла выхода УН (50 пик) является чемпионом среди усилителей. Частота полюса на выходе УН - 13...16 кГц)

На самом деле, если при проверке меандром на выходе уся видно "пилу" - ток каскода очень мал. Надо мерить, проверять.

Предложенная мной (тебе) RC-цепь в базы каскодов - обязательный элемент коррекции двухкаскадного уся подобной топологии, скорректированного на выходе УН: за счёт резика она формирует необходимый для устойчивости нуль АЧХ ДК.

[Niroborn]

Sagittarius, спасибо за столь развёрнутый ответ. Я пытался воспользоваться вашим предложением, но не смог получить лучших результатов чем с этой коррекцией. Может вы конкретно скажите куда втыкать корректирующие элементы, я может что-то неправильно понял.
Единственное до чего я дошел за два часа это вот такой вариант. Можно ещё С5 увеличить до 33пф, а С7 уменьшить до 47пф, но будет не лучше чем сейчас. Проблема нечётных гармоник остаётся.

Кстати пилы уже нет, сейчас нормальный меандр, со скоростью нарастания фронтов 120-130в/мкс.

[az967]

Единственное до чего я дошел за два часа это вот такой вариант.

Эта схема совсем нерабочая - VT16 здесь не может быть такой проводимости эмиттером вверх.

[Niroborn]

VT16 здесь не может быть такой проводимости эмиттером вверх.

Всё правильно - не может. Ясно же какой проводимости он должен быть.

[Iliya20]

Может быть не совсем в тему, но я решил выложить ещё одну схему простого симметричного усилителя и, если удастся, послушать мнения знатоков о её достоинствах и недостатках.

[Niroborn]

Iliya20, с такими компонентами схема не будет работать при данном напряжении питания.
А вообще это упрощённый вариант схемы в первом посте, только коррекция другая (насколько она оптимальна судить не мне ) и тройка на выходе.

[Sagittarius]

куда втыкать корректирующие элементы
Кстати пилы уже нет, сейчас нормальный меандр, со скоростью нарастания фронтов 120-130в/мкс.

По последней схеме: С5 и 6 удалить, R17 и 19 - замкнуть, ТЗ в нагрузке ДК для лучшей прогнозируемости токов каскода заменить резиками по Iпок каскода = 5 мА. R40C12 и R41С13 - правильно. А уж тогда можно и ППК ставить, см. рис.

Настраивается ППК на меандре, ~2 В выходного напряжения, по минимуму выбросов на фронах меандра по осциллограмме с эмиттерных резиков каскода.

Что можно сделать с усями по подобной схеме, и к чему это приведёт, рассказано в "РадиоХобби" 5.2008, статья "Оверклокинг Амфитона".

Капитан Немо тоже занимался данным вопросом, см. http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=33849

[Walter]

Капитан Немо тоже занимался данным вопросом

Еще б ним не занятся. Высокоскоростные транзисторы в ДК и УН на 814/814.
В те годы было валом отличных кт632/638. Нет же все виденные мной схемы упрямо изображают 3х МГц транзисторы в схеме с ОЭ.
Вега 10у-120с по своему шедевр.

Niroborn
Сломай таки каскод, по сравнению с ДК по параметрам симпатичнее, по сравнению с каскодом-вроде как хуже.
В практике- неплохо, если победить температурную нестабильность.
Там нужно компенсировать три п-н перехода в опоре ОБ

[Niroborn]

Walter, да мне бы с этим разобраться

Добавлено через 4 минуты

Капитан Немо тоже занимался данным вопросом

А зачем там два термодатчика? Есть какие-то преимущества?

[Niroborn]

Sagittarius, что-то вроде этого? Однако мне опять не удалось получить лучшего результата чем с исходной коррекцией. Кроме того значительно ухудшилась импульсная характеристика. Почему, ведь должно быть наоборот, или нет? Я очень долго настраивал её, значительно дольше чем ту, а результата всё равно нет.

[victorpg]

C5 и С7 должно быть порядка 50 - 150 пикофарад, а не 1000.
И 10-50 пФ параллельно резистору R24

[Iliya20]

Iliya20, с такими компонентами схема не будет работать при данном напряжении питания.
А вообще это упрощённый вариант схемы в первом посте, только коррекция другая (насколько она оптимальна судить не мне ) и тройка на выходе.

Очень может быть. Очевидно тот кто рисовал ту схему понаделал ошибок. На самом деле там используются другие транзисторы и другие номиналы некоторых пассивных элементов. Ниже настоящая рабочая схема подобного усилителя. Отличия только в напряжении питания (+/- 58В), и количестве выходных транзисторов.

[Niroborn]

victorpg, спасибо за совет. Этот вариант я держал в уме но так и не использовал. Думаю если применить коррекцию в делителе ОС, то от конденсаторов на выходе УН можно будет отказаться или оставить порядка 10-20пф. Завтра будет очередной интересный вариант схемы

[Niroborn]

Ну вот очередной вариант. Как я и думал номиналы конденсаторов коррекции на выходе УН удалось значительно уменьшить - 10пф. Схема стабильна. Получился весьма интересный вариант. Из плюсов - очень красивый меандр, красивее я ещё не видел . Из минусов - значительно возросщий уровень гармоник - не ниже -74дБ, третья гармоника (вернее все нечётные) остаётся доминирующей -71дБ.
Из этого можно сделать такие выводы:
1) мне так и не удалось сделать оптимальную коррекцию (что весьма вероятно)
2) причина завышенных нечётных гармоник не связана с коррекцией - это моя типа гипотеза.

[Серый Мыш]

Основная проблема схемы - нехватка усиления до охвата ООС ,
что исправляется введением эмиттерного повторителя перед
vt13 vt16. потому и коррекция на диффкаскаде не очень работает
- там усиление меньше 1 . ( не проверял, но наверное так )
но в похожей схеме имею усиление до оос на выходе ~ 1000
на диффкаскаде ~ 0.5 . c эмиттерным повторителем ~ 120дБ,
но схема "дышит" - очень чувствительны режимы и коррекция нужна точная. стандартный путь - нагрузка диффкаскада на резистор - далее эмиттерный повторитель.
ток покоя УН не менее 5ма делай.

тут и гармоники за -90дБ уходят

[Walter]

Niroborn,

Батенька, или уберите 10Ом резисторы в питании (ибо в симуляторе идеальный источник) или пририсуйте конденсаторики после них .

[Niroborn]

Основная проблема схемы - нехватка усиления до охвата ООС ,
что исправляется введением эмиттерного повторителя перед

Мне тоже кажется что не хватает глубины ОС. Всего 110дБ усиление без ОС. Если просто поставить тройку на выход, то гармоники падают на 10дБ - очевидно добавляется глубина ОС. Однако соотношение гармоник не меняется - всё равно преобладают нечётные и особенно третья.
Эмиттерный повторитель стоит в оригинальной схеме Слоуна, которую я брал за образец. И её действительно очень сложно корректировать. У него вообще стояли 100/1000пф в двухполюсной коррекции. Я эт эмиттерного повторителя тогда сразу отказался по этой причине. Может быть ещё раз попробую.

Добавлено через 2 минуты
Walter, в том то и дело что в симуляторе источник с нулевым сопротивлением, поэтому в модели конденсаторы не нужны. В реальной схеме обязательно будут.