Тепловые искажения

[anli]

Предлагаю всем высказаться на эту тему. Особенно интересны результаты субъективных прослущиваний.

Также интересны:

- особенности этих искажений у разных приборов (диоды разных типов, bjt, jfet, mosfet, ...)
- влияние топологии (симметричность по питанию, мостовая схема, ...)
- любые полезные в этой области численные оценки (частОты, заметная переменная составляющая мощности, ...)

P.S. Нашёл на эту тему вот такой интересный цикл статей:

http://peufeu.free.fr/audio/memory/

P.P.S. Тепловые искажения упоминаются между делом в разных ветках. Думаю, слишком между делом Так что решил завести отдельную ветку.

[Uni&Vers]

Uni&Vers, в предыдущем посте я не говорил, о том, что касался пальцами,
прочтите его внимательно еще раз

Обратите внимание, что я говорил, в будущем времени.
Я написал, что должно произойти при нагревании кристалла с 25 до 36 С на основании
банальной компьютернной симуляции, просто для того, что бы Вы перестали говорить,
что я считаю, что параметры полупроводников не зависят от температуры.

Владимир, это не лезет ни в какие ворота. Вы вводите в заблуждение людей и отнимаете время понапрасну.

Я прошу уважаемых форумчан, вместо того, что бы переливать из пустого в порожнее,
часами рассуждая верю-неверю, ну соберите Вы примитивную схему на одном транзисторе
и напишите, что получилось, подключите омметр к переходу и помните его пальцами. Ведь
этот форум читает много молодых людей, студентов, НЕ НАДО, вводить их в заблуждение.

Владимир, Вы пишите полную чепуху, прошу прощения. Так уверены в своей правоте, что поверхностные рассуждения и симуляции выдаете за правду. Схему спаяйте сначала, прежде чем опровергать прямые измерения поверхностными домыслами.

----------------------------

я больше не буду дискутировать с Владимиром, что бы не занимать по напрасну свое и чужое время. Но несколько картинок еще приведу, что бы закончить это описание и что бы было понятно, что тепловое влияние присутствует, но ни больше и не меньше чем должно быть. Где-то его надо учитывать, все зависит от конкретного случая.

На картике finger - две вверху -что происходит при касании пальцем. Горизонтальная шкала 0.4 сек на деление.
Видно, что даже касания на пол-одну секунду хватает, что бы уменьшить температуру кристалла, кривая идет вверх, потому что ток коллектора падает и потом медленно, в воздухе возвращается назад.
Для двух типов транзисторов 3102- пластик, ВС107 -металл. Две внизу на finger - включение питания. Очень даже легко за доли секунды меняется температура и напряжение на коллекторе. Так что на 2, 5 и 10 гц все будет видно, гворить что этого нет невозможно.

Заметьте, что даже с учетом нагрева всего корпуса процесс доволно быстрый 2 гц точно есть.

На картинке poweron - как меняется напряжение на коллекторе при включении питания. Как и на предыдущей картинке никакого меандра не подается, поэтому списать на его кривизну ничего нельзя.

Верхняя кривая- напряжение питания- нижняя -напряжение коллектора.
Видно, что при мощности порядка 150мВт за время 0.1 сек напряжение легко меняется на 0.5 Вольт.

Поэтому рассказы Владимира о том что на частоте 2-5 Гц искажений меандра нет, еще раз подтверждает, что схему он и не паял.

На рисунке therm107 - такие же тепловые искажения полок, как и для КТ3102, но уже для BC107B в металле. Просто что бы было понятно, что это не дефектный экземпляр попался.

На рисунке 10_sec - горизонтальная развертка 10 сек/деление. Видно как после включения питания прогревается транзистор и падает напряжение на коллекторе. Ничего особенного, но зато хорошо видно что скорость прогрева максимальна вблизи середины экрана, где как понятно мощность максимальна. Касательные к кривым просто впрямую показывает от чего зависит скорость прогрева- от мощности.
Времена большие и изменения напряжения тоже.

За которкие времена, десятки и сотни микросекунд, изменения тоже легко отслеживаются. За короткие времена выделяется менше энергии но и область нагрева тоже не захватывает весь транзистор.

Ну и конечно если кто нибудь повторит (но не Владимир) эти кривульки не эране осциллографа, буду только рад

На самом деле им есть практическое применение, например можно быстро сравнить несколько типов транзисторов по тепловым параметрам. Мощность модулируется значительно -на 75 мВт примерно, но, кажется можно линейно пересчитыватьвеличины для меньших мощностей.

[Владимир.M.]

Uni&Vers, обещаю, я больше не буду отнимать Ваше время, но все же в последний раз
скажу присутствующим здесь: Уважаемые участники формума, КЛЯНУСЬ, я вчера собрал схему
Михаила в точности, у меня нет запоминающего осциллографа или вольтметра с КОП. Но на
экране С1-112 я увидел чистейший меандр, причем в полосе частот от 10 гц до 500 кГц,
никаких загибов, выпячиваний, и т.п. нет и в помине. Я так уверено пишу, ПОТОМУ ЧТО ЗНАЮ,
что ЛЮБОЙ желающий хоть сей час может собрать эту простейшую схему и лично убедится в ТОМ,
что каскад сохраняет импульсную инвариантность, какими бы пальцами его не касались.
Еще раз обращаюсь ко всем участникам форума, не бойтесь написать правду, проведите это
нехитрое практическое измерение. Конечно, у меня с возрастом, после перенесенного
микроинсульта, уже не та скорость реакции, поэтому я попался на уловку поставленную Uni&Vers,
я больше не хотел по новой собирать макет и просто, что бы Он отстал, написал расчет
коллекторного тока при изменении температуры кристалла на 11С, то есть с 25 до 36 С
Но макет я спаял в точности и без ошибок, соберите и ВСЕ ПОЙМЕТЕ САМИ!

С уважением ко Всем присутствующим, Владимир.

[ADDED=Владимир.M.]1142530981[/ADDED]
Смотрю на картинки, такое впечатление, что где то кондер, как будто закрытый вход у осциллографа, У МЕНЯ ТАКОГО НЕБЫЛО!

[ADDED=Владимир.M.]1142531204[/ADDED]
Поэтому я и спрашивал, что происходит при изменении частоты меандра,
а в ответ только: "Не несите чепуху", "Не отнимайте время" и т.п.

[Uni&Vers]

ну и конечно должен быть согласие со здравым смыслом. Скачки мощности на коллекторе схемы порядка 100 мВт. Вес транзистора 0.3 грамма. Теплоемкость многих материалов - 1 Дж/грамм/град.
Значит достаточно 3х секунд, что бы температура (даже всего корпуса вместе с ногами) изменилась на 1 градус.
1 градус это 2 мВ для кремния примерно. Усиление схемы - около 300. Получается что за секунду напряжение уплывет на 600 мВ даже при нагреве корпуса целиком. Примерно так и получается на картинках.
А вот если не получается - вот тогда что-то противоречит здравому смыслу.

[Л. Зуев]

Повторил эксперимент Михаила на частотах 100Гц и 1000Гц. На обеих частотах эффект хорошо заметен. На частоте 100Гц к тому же явно видно наличие в переходном процессе двух экспонент с постоянными времени, отличающимися на порядок или больше.

Владимир, у Вас наверное по какой-либо причине было мало изменение мощности, рассеиваемой на транзисторе. Возможно коллекторный резистор оказался не 330Ом, а, например, 33к.

[Владимир.M.]

Усиление схемы - около 300.

Должно быть поменьше, компьютерное моделирование Вашей схемы, показывает Ky = 85
для транзистора BC107. В справочниках для КТ3102А h21е составляет минимум 100
при токе эмиттера 2 мА. Для BC107 h21e min 110 при том-же токе. Расчетный ток
базы в Вашей схеме для BC107 = 275 мкА При этом во многих моделях Rэ почему то
равно нулю, но в реальности для указанного режима Rэ должно быть где то примерно
25/Iэ = 1.04 Ом, что должно еще больше снизить усиление. Глубоко уважаемый мной
C.Агеев писал о недостатках штатных моделей.

[pokos]

Pocos, ты забыл о 0-м члене разложения в ряд.

Я не забыл. Просто я знаю, что этот нулевой член имеет специальное название - "постоянная составляющая". И "гармоникой" его называть не принято. "Несимметричная гармоническая составляющая" - это вообще нонсенс. Четать терминологию.

[Л. Зуев]

Сделал тепловую модельку в EWB того самого каскада с ОЭ. Получилось примерно то же, что и на экране осциллографа. Тепловую часть (выделена красным) смоделировал двумя тепловыми сопротивлениями: кристалл-корпус и корпус-воздух. Тепловые сопротивления 83гр./Вт и 117гр./Вт соответственно взял из даташита на BC546. Постоянные времени нагрева кристалла (примерно 50мкс) и корпуса (примерно 5мс) определил на глаз по осциллографу. Амперы в тепловой части соответствуют Ваттам, а Вольты - градусам.

[Uni&Vers]

консенсус теории и практики
кода я увидел эти специфические искажения меандра, то очень долго не мог понять почему так.
На самом деле было бы очень интересно проверить тепловое моделирование в какой нибудь популярно-практической схеме, хотя бы для отдельных транзисторов в ней. Я думаю что симуляция с учетом тепла может повлиять на параметры схемы.

[anli]

Я думаю что симуляция с учетом тепла может повлиять на параметры схемы

А какие параметры могут попасть под обстрел? Спектр? Красота фронта? Спектр многотонового сигнала?

хотя бы для отдельных транзисторов в ней

Например, для 970/2240 можно взять параметры Леонида. А для 1360/3423? Ориентировочно?

[Uni&Vers]

А какие параметры могут попасть под обстрел? Спектр? Красота фронта? Спектр многотонового сигнала?

микродинамика

Например, для 970/2240 можно взять параметры Леонида. А для 1360/3423? Ориентировочно?

не знаю - а пропорционально площади кристалла, считая мощный транзистор как параллельные маломощные, где то так

[anli]

микродинамика

А как её в симуляторе смотреть? Спектр "слабеньких" 10KHz на фоне "сильненьких" 20Hz?

[Uni&Vers]

постоянно встречается - микродинамика, значит же это слово что-нибудь, или нет?
"Клячин все обьяснил.

Микрореверберации (с малым временем затухания) и их спектральное распределение. Вот что позволяет передавать лампам звучание так, что механизм слухового восприятия человека задействуется полнее, чем с транзисторными усилителями.
Проверено на практике. Alexandr Klyachin"

[anli]

Offтопик:

механизм слухового восприятия человека задействуется полнее, чем

... в жизни

постоянно встречается - микродинамика, значит же это слово что-нибудь, или нет?

Да. Отсутствие тепловых искажений

[Л. Зуев]

Например, для 970/2240 можно взять параметры Леонида.

Глянул еще раз статью Лихницкого. У него получились примерно такие же параметры:

частота начала спада усиления (на уровне -3дБ) 86Гц;
частота окончания спада усиления (на уровне +3дБ) 26,3Гц;

Измерения были выполнены и на средних звуковых частотах, где в интервале 2,8...1,5кГц обнаружен другой участок, в котором сигнал ошибки возрастал на 5дБ.

[SashaNetrusov]

Искажения , вызванные тепловыми процессами, должны проявляться при больших амплитудах. На малых громкостях они вряд ли заметны. А на больших ухо менеечувствительно к искажениям. Вряд ли тепловые процессы являются доминирующими в определении характерного "транзисторного" звучания....
Тепловые искажения в основном должны занимать разработчиков импульсных усилителей. С модуляцией нулевого уровня борятся введением параллельного канала на операционнике, увеличивая глубину ОС на низких частотах. С модуляцией амплитуды дела сложнее......

[ИГВИН]

Offтопик:

постоянно встречается - микродинамика, значит же это слово что-нибудь, или нет?

Клячин там объяснял с точки зрения ламп.
Хорошая микродинамика - на слух это: более точный, более естественный звук, длинные послезвучия, акустическая атмосфера записи хорошо слышна.
Плохая - как будто включили пороговый шумодав.

[Uni&Vers]

Искажения , вызванные тепловыми процессами, должны проявляться при больших амплитудах. На малых громкостях они вряд ли заметны.

Искажения , вызванные тепловыми процессами, должны проявляться при больших амплитудах но быть заметными на малых громкостях.
Потому что они могут получить импульс на большой громкости и проявиться на малой или на полной тишине. Их характерное время находится в звуковой полосе частот, а в звуковой полосе сигнал непрерывно меняется.
Если думать о тепловых искажениях то сначала надо понять, какого они могут быть масштаба в определенной схеме, потом как померять, потом как повлияет на звучание.

[SashaNetrusov]

Потому что они могут получить импульс на большой громкости и проявиться на малой или на полной тишине.

В импульсе ухо искажений не почувствует. После спада транзисторы уже нагрелись и медленно остывают. В тишине искажаться уже нечему.

[Uni&Vers]

После спада транзисторы уже нагрелись и медленно остывают.

за 50 микросекунд
и не нагрелись а остыли например

[SashaNetrusov]

На таких постоянных времени искажения ничем не отличаются от обычной нелинейности.Просто добавляются фазовые задержки на продукты нелинейности...
В общем надо использовать мощностные возможности транзисторов более полнее. Предварительные каскады делать на транзисторах средней мощности. Применять маленькие радиаторы, увеличивающие тепловую инерционность.......
В выходном каскаде применять местную ООС....

[ADDED=SashaNetrusov]1142607537[/ADDED]

и не нагрелись а остыли например

К спаду ухо тоже не сразу адаптируется.......