Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[singles123]

используются более высокоомные полупроводники, таким образом, сопротивление данных областей выше, что может приводить к послдествиям...

Что это за полупроводники?
Каких таких данных? К каким последствиям?

полунеизвестными характеристиками

Что это за полунеизвестные характеристики? Кому неизвестные?

[Dieselboy]

Что это за полунеизвестные характеристики? Кому неизвестные?

Хех, вчера смотрел от Fairchild - не увидел никаких ёмкостей переходов (https://static.chipdip.ru/lib/318/DOC000318879.pdf ), а сегодня вбли в поиск - документ от Моторолы, и всё есть: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BD243B-D.PDF

Что это за полупроводники? Каких таких данных?

https://studopedia.su/11_16198_tehno...nzistorov.html
http://kazus.ru/forums/attachment.ph...2&d=1587216901

К каким последствиям?

https://yandex.ru/search/?lr=213&tex...&src=suggest_T

[singles123]

Dieselboy, вы что-нибудь употребляете перед заходом на этот форум?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F...BD%D0%B8%D1%8F

[pyos]

Offтопик:
singles123, в том-то и дело, что не употребляет, а надо бы, доктор прописал б.

[Dieselboy]

Dieselboy, вы что-нибудь употребляете перед заходом на этот форум?

Что именно я вам не так ответил? Я привёл статьи, которые прочёл при поиске овтетов, или вы хотели чтобы я своими словами перессказал или конкретные выдержки дал? Попробуйте прочесть, как это сделал я, ответы на ваши вопросы там есть.

Вкратце: "Для повышения пробивного напряжения облась коллектора делают из более обеднённого п/п, что приводит к высокому его сопротивлению, а это в свою очередь к большим падениям на нём и токоограничению даже на "не больших" токах, т.н. квазинасыщение".

p.s. попробуйте почитать по ссылкам

[Dieselboy]

Подскажите, что происходит при умеренном поджаривании мощных выходных транзисторов, таких как MJL21193, ограниченным током в базу 300 мА (питание - параллельный стаб 35 В) и 20 В питание УТ - последовательный стаб. Как меняются характеристики транзистора? Выходник остаётся рабочим % на 90 - растёт входной и выходной ток - при пуске с нуля на выходе до 4,5 А сквозняк, это доставляет неудобства, т.к. приходится скручивать и после опять накручивать до нормы. Но звук того стоит. Я удивлён. Похоже, простым традиционным способом не получится сделать хорошо звучащий кремний, только нетрадиционным. Хотя ещё остались в запасе неопробованными низкольтные тр-ры, типа tip35, вдуруг чудо?...


Вспомнил ещё про хорошие тр-зюки в TO220F 5 А, но 60 В - 2SA1469/2SC3746, правда старенькие, никаких выходных графков нет.

[Soundstate]

Я уже третий раз такое вижу. Почему нельзя выпилить радиатор УН по той картинке которая есть в описании? В таком виде он не имеет никакой жесткости и лично у меня не вызывает абсолютно никаких симпатий. При укладке проводов гнутся, обламываются ножки транзисторов и всё горит. Кроме этого он жутко горячий, и каждый сантиметр площади - лишние 5...10 градусов

[Edvard]

Приветствую, уважаемые. Сергею Игоревичу персональный поклон.
Есть несколько вопросов, мешающих спокойно жить.
Была ли в ветке тема про применение на выходе пар Шиклаи? Дуглас Селф в своё время угрожал их вдвое большей линейностью, в сравнении с Дарлингтонами. Или беда с неустранимым возбудом будет? Касаемо возбуда, следующий вопрос. Как ВК, обладая коэффициентом усиления по напряжению меньше единицы, может иметь подъём на частотах 20-30мГц и возбуждаться? Или это, условно говоря, не сами полупроводники, а паразитные ёмкости\индуктивности дают резонанс? Давно принял сей факт на веру, наблюдал и в симуляторе, но никак не могу умом это осмыслить.
Кстати, про симуляторы. Подскажите, пожалуйста, как в Микрокапе запустить анализ, график которого, похож на лежащую фигурную скобку с пипкой (или пипищей) нелинейности в центре? Разница сигнала между входом и выходом усилка. Лет 15 назад пользовался, но напрочь забыл команду.
И ещё вопрос. Чем закончилась история с возможностью заменить главный ОУ в усилителе с lm318 на lm6171? Или уже ещё что-то получше есть? Помогите, кто чем может.

[Dinosaurus]

Пара Шиклаи - это усилитель ОК-ОЭ, охваченный 100% ООС. Как всякий усилитель, вертит фазу на ВЧ. Каскад ОЭ имеет приличный коэффициент усиления по напряжению.

[Валет]

Дуглас Селф в своё время угрожал их вдвое большей линейностью, в сравнении с Дарлингтонами.

Реальные измерения искажений каскадов SE шиклаи и дарлингтона здесь: https://disk.yandex.ru/d/K8R95lWTqrxqg?w=1 > папка 6 > папка 7. Видно, что в шиклаи преобладают четные гармоники, в дарлингтоне – нечетные. Для пушпуля надо иметь в виду, что нечетные гармоники плеч суммируются, четные - частично компенсируются.

Как ВК, обладая коэффициентом усиления по напряжению меньше единицы, может иметь подъём на частотах 20-30мГц и возбуждаться?

Уже обсуждалось в этой ветке. См. начиная с этого поста:

4-5 дБ частично компенсируют подъем АЧХ выходного каскада - на частотах выше 1 МГц он имеет коэффициент передачи больше 1, и на ~15 МГц даёт пик +7...9 дБ. Вид и величина этого подьема управляются выбором типов транзисторов и базовыми резисторами в выходном каскаде, настройка достаточно тонкая, настраивается только в реальном железе, симулятор в этом отношении без очень хитрых моделей сильно врет.

и заканчиваю этими:

Реальная физика явления более сложная, в частности, напряжение на входе повторителя тоже возрастает

Как и в любых схемах с ОС, в ЭП напряжение сигнала на входе суммируется с напряжением ОС. На вход ЭП подается уже сумма этих напряжений. А напряжение на выходе ЭП лишь повторяет то, что на входе, вследствие последовательной 100% ООС по выходному напряжению (потому и повторитель).

ОС в ЭП не является неотъемлемым свойством ЭП, а является следствием взаимодействия паразитных реактивностей монтажа на входе и выходе ЭП вследствие отсутствия или недостаточности экранировки. В многокаскадных ЭП это проявляется сильнее из-за большей чувствительности по току.
ПОС в ЭП сопровождается вместе с увеличением выходного напряжения и увеличением всех видов искажений.

Таким образом, получение горба на АЧХ ВК в эксперименте и в симуляторе является следствием ошибок и эксперимента, и симуляции и некритической оценки результатов. На самом деле этот горб свидетельствует о дополнительном напряжение ПОС на входе ЭП. При превышении величины ПОС определенного порога ЭП превращается в генератор.

Т.е. ЭП просто повторяет, а не усиливает (по напряжению) увеличенное напряжений на его входе. Это относится и к многокаскадным ЭП, и к каждой из его составляющих.

[Валет]

В дополнение к первой части предыдущего поста – сравнение искажений на частоте 20 кГц.

[Edvard]

Т.е. ЭП просто повторяет, а не усиливает (по напряжению) увеличенное напряжений на его входе. Это относится и к многокаскадным ЭП, и к каждой из его составляющих.

Спасибо за развёрнутые ответы. Помнится я моделировал в Микрокапе одиночные ВК, используя в качестве источника сигнала модель генератора синуса, так там присутствует на выходе обсуждаемый подъём. Именно, как усиление по напряжению более 1. Но там есть прямая зависимость от выходного сопротивления генератора. А уж если добавить схему "плавающего питания", то вообще караул, хотя формально, все каскады ОК. Кстати, такие схемы и в железе неустойчивы.

---------- Сообщение добавлено 14:18 ---------- Предыдущее сообщение было 14:16 ----------

В дополнение к первой части предыдущего поста – сравнение искажений на частоте 20 кГц.

Вот если издалека на картинки смотреть, то Шиклаи выглядит менее злым

[EDDiE]

В дополнение к первой части предыдущего поста – сравнение искажений на частоте 20 кГц.

жесть. и какой из этих 3-х хуже на слух?

[Edvard]

Пара Шиклаи - это усилитель ОК-ОЭ, охваченный 100% ООС. Как всякий усилитель, вертит фазу на ВЧ. Каскад ОЭ имеет приличный коэффициент усиления по напряжению.

Так-то да, но это на очень высоких частотах. Наверное это больше проявляется непосредственно внутри самой пары.

[Валет]

Вот если издалека на картинки смотреть, то Шиклаи выглядит менее злым

Это и понятно. В шиклаи напряжение на выходе отличается от входного на падение напряжения на одном переходе Э-Б, в в Д. – на двух. К тому же девиация тока базы (относительно начального тока) первого транзистора меньше, чем второго. Но это если сигнал подается от источника напряжения. Если от источника тока, то искажения и Ш., и Д. совершенно одинаковы (при одинаковых параметрах транзисторов) и будут определяться зависимостями β от тока эмиттера. Преимущества Ш. отчетливо проявятся для SE усилителей без ОООС, т.к. при этом будет более благоприятный спектр искажений. Для двухтактных схем главным преимуществом Ш. будет более высокая динамическая стабильность тока покоя. Подробнее о шиклаи https://disk.yandex.ru/d/K8R95lWTqrxqg?w=1 > папка 6 > файл 5.

жесть. и какой из этих 3-х хуже на слух?

У каждого по-своему

[Edvard]

Преимущества Ш. отчетливо проявятся для SE усилителей без ОООС, т.к. при этом будет более благоприятный спектр искажений.

В SE каскад работает в классе-А - это тоже дорогого стоит. А если двухтакт в А перевести, то очевидный лидер будет между Ш и Д при прочих равных? С точки зрения термостабилизации - он очевиден, а по КНИ?

---------- Сообщение добавлено 22.02.2021 в 00:34 ---------- Предыдущее сообщение было 21.02.2021 в 23:53 ----------

Но это если сигнал подается от источника напряжения....

Вообще, сколько и чего я не моделировал, везде одно и то же: чем ниже выходное сопротивление предыдущего каскада, тем меньше искажений у исследуемого. И особенно сильно это проявляется с ростом частоты. Стоит добавить следящую обратную связь или плавающие питание на данный каскад, как его зависимость от сопротивления источника, практически исчезает. Там не только компенсация паразитной (нелинейной) ёмкости имеется, но и "диодность" входа компенсируется. Но это в пределах диапазона частот этой самой следящей связи. Но в качестве "бонуса", получаем всё тот же "непонятный" всплеск на ВЧ, у этих каскадов, касалось бы с единичным усилением по напряжению. Конечно, горб можно нивелировать конденсаторами, но ценой точной работы следящей ОС на ВЧ.

---------- Сообщение добавлено 00:57 ---------- Предыдущее сообщение было 00:34 ----------

Подробнее о шиклаи https://disk.yandex.ru/d/K8R95lWTqrxqg?w=1 > папка 6 > файл 5.

Прочитал о классе АА из другой папки, где упоминается СЛА и вспомнил про прохождение сигнала ООС напрямую через ёмкости Б-Э на ВЧ. С Шиклаями такой фокус не проходит. Только попутно возник вопрос: если ООС проходит сквозняком, значит она не компенсирует нелинейность выходных транзисторов на этих частотах? Понятно, что эти частоты очень далеко в космосе, но всё-таки.

[Валет]

А если двухтакт в А перевести, то очевидный лидер будет между Ш и Д при прочих равных? С точки зрения термостабилизации - он очевиден, а по КНИ?

Та же самая история, что и для SE. Для двухтакта шиклаи напряжение на выходе каждого плеча отличается от входного на падение напряжения на одном переходе Э-Б, в в Д. – на двух. К тому же девиация тока базы (относительно начального тока) первого транзистора меньше, чем второго. Но это если сигнал подается от источника напряжения. Если от источника тока, то искажения и Ш., и Д. совершенно одинаковы (при одинаковых параметрах транзисторов) и будут определяться зависимостями β от тока эмиттера.
В двухтакте нечетные гармоники плеч суммируются, четные – частично компенсируются. Как и для SE, в двухтакте у Ш. по сравнению с Д. будет более благоприятный спектр искажений, особенно при низком выходном импедансе УН.

[Валет]

Вообще, сколько и чего я не моделировал, везде одно и то же: чем ниже выходное сопротивление предыдущего каскада, тем меньше искажений у исследуемого.

Для ВК в классе АВ особая история. Для него от выходного импеданса УН зависит спектр искажений. При низком – эфф. напряжение гармоник мало, но очень широк спектр (до мегагерц). При высоком – напряжение увеличивается, но спектр значительно уже. Т.е. при низком импедансе УН велики КИ, а большие КИ – главная причина «транзисторного звучания». Понятно, что имеется в виду не абсолютное значение выходного импеданса УН, а его соотношение со входным ВК.

В ВК напряжение усиливаемого сигнала на входах эмиттерных резисторов отличается от напряжений на базах этих транзисторов только на напряжение Э-Б, т.е. очень мало, но на объединенных выходах эмиттерных резисторов усиливаемое напряжение приобретают коммутационные искажения. Они меньше в процентах, но характеризуются широким спектром.

В УМЗЧ без ОООС в спектре искажений преобладают искажения УН, т.е. низкочастотные гармоники, доля гармоник ВК мала. Кому-то такой звук нравится.
В УМЗЧ с ОООС низкочастотные гармоники достаточно эффективно ослабляются ОООС, а высокочастотные – ослабляются значительно слабее из-за уменьшения петлевого усиления. Например, спад глубины ОООС в СЛ начиная с верхних звуковых частот составляет 12 дБ/октава. В такой же мере уменьшается ослабление гармоник от коммутационных искажений и их доля в суммарных искажениях увеличивается. А субъективное восприятие «мутности» звучания определяется в большей степени именно ими, поскольку они создают много продуктов интермодуляции, попадающих в слышимую область.

Это означает, что оптимального значения импеданса УН нет. В зависимости от структуры УМЗЧ предпочтительным может быть или низкое, или высокое его значение.

4. Если стоит задача максимально точного усиления, то оптимальным будет применение в УМЗЧ двухтранзисторного ВК по схеме Шиклаи. Его применение позволяет минимизировать коммутационные искажения за счет:
- расширения диапазона токового управления ВК по сравнению с трехтранзисторным ВК.
- возможности уменьшить сопротивления эмиттерных резисторов с сохранением температурной и динамической стабильности тока покоя ВК по сравнению с дарлингтоном и параллельным усилителем.

5. Для других требований оптимальными могут быть другие ВК. Например, для УМЗЧ без ООС возможно лучше будет трехтранзисторный ВК при управлении от УН с низким (относительно входного сопротивления ВК) выходным сопротивлением т.к. он имеет более линейную АЧХ и меньший общий коэффициент гармоник по сравнению, например, с двухтранзисторным ВК, управляемым источником тока.

---------- Сообщение добавлено 20:39 ---------- Предыдущее сообщение было 20:31 ----------

Прочитал о классе АА из другой папки, где упоминается СЛА и вспомнил про прохождение сигнала ООС напрямую через ёмкости Б-Э на ВЧ. С Шиклаями такой фокус не проходит. Только попутно возник вопрос: если ООС проходит сквозняком, значит она не компенсирует нелинейность выходных транзисторов на этих частотах? Понятно, что эти частоты очень далеко в космосе, но всё-таки.

Обсуждалось на хоботе начиная с этого поста:
речь идет о УМЗЧ, описанном здесь . Ток покоя ВК там большой – более 1А, но ВК все равно остается в классе АВ. Но дело здесь даже и не в токе, а в чем то другом. Вот что пишет автор конструкции:
"Сглаживание изломов" и прочие радости (включая ВЧ "параллельный канал" прямо через базо - эмиттерную емкость выходных транзисторов) "сами собой" получаются в "обычном", но правильно сконструированном выходном каскаде. Самый наглядный пример - исчезновение "ступеньки" на ВЧ (десятки - сотни килогерц), и это при настройке режима В у выходных транзисторов, с четко видимой "ступенькой" на НЧ и отсутствии "сквозного" тока. Более эффективного "сглаживания изломов" и желать-то нельзя. Без единой явной детали для этого. Процитировано отсюда .
Мне не приходит в голову ничего хоть отдаленно подходящего для объяснения такого эффекта, тем более для класса В.

И заканчивая этим:
Конечно, можно подрисовать нижнее плечо. Но что изменится? На базу нижнего транзистора будут проходить импульсы тока заряда его Сэ-б. Вместе с импульсами верхнего плеча тока сигнала все равно не получится для нормальной работы ООС, не говоря уже о том, что они слишком слабы, т.к. не усилены выходными транзисторами. Поэтому наличие емкости Б-Э НЕ приведет к просачиванию сигнала сквозь Сб-э перехода, появлению сигнала в цепи ОС и соответственному уменьшению сигнала раскачки выходников.

Эффективное сглаживание изломов получалось у автора сабжа из-за того, что измерения проводились после выходного фильтра, обрезающего ВЧ-гармоники сигнала.

[Edvard]

Обсуждалось на хоботе начиная с этого поста:

Как Вы всё это помните, где что лежит? Феноменально. Не пробовали ли вместо низкоомных резисторов, питающих первые транзисторы в сборке Шиклаи, питать от источников тока? Можно вместо ИТ запитать от повышенного напряжения, применив резисторы большего номинала. Тоже снижает КНИ.

[Валет]

Offтопик:

Как Вы всё это помните, где что лежит?

Дык я же сам писал. Поиск рулит

Не пробовали ли вместо низкоомных резисторов, питающих первые транзисторы в сборке Шиклаи, питать от источников тока?

В своем усе я старался максимально приблизиться к ИТ. Для этого использовалась каскодная схема УН с динамической нагрузкой при отсутствии в нем коррекции на запаздывание и шунтирующих выход резисторов. Кроме того, ВК двухкаскадный, имеющий меньшее, чем трехкаскадный, Rвх. Однокаскадный ВК было бы еще лучше, но он требует мощного УН. Но и так получилось хорошо.