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.

[Phantomas]

Offтопик:

Хотел спросить, не сишком ли у Вас модели оптимистичные?

Если речь идет о моделях транзисторов, то не трудно самому подставить другие и убедится. Собственно прирост там получен с помощью межэмитерной индуктивности, которая на низких частотах почти эквивалентна короткому замыканию, из за чего и растет КУ.

[sia_2]

К вопросу "о повышении петлевого усиления".
Да, формально так делать можно, и для усилителя "измерительных" сигналов с относительно простым спектром всё будет ОК. Но для произвольных и шумоподобных сигналов надо бы соблюдать условие более быстрого спада спектров продуктов искажений без ООС, чем петлевого усиления при замкнутой ООС, а вот это условие при таких "доработках" выполнить почти невозможно. Собственно, это обстоятельство и было причиной браковки подобных (казалось бы, напрашивающихся) решений ещё при разработке данной конструкции. Тем более что на практике лимитирующим фактором для линейности была уже не глубина ООС, а конструктивные моменты.

[Phantomas]

Но для произвольных и шумоподобных сигналов надо бы соблюдать условие более быстрого спада спектров продуктов искажений без ООС, чем петлевого усиления при замкнутой ООС.

Это я понимаю, но как этого достичь? Линейность ВК и так уже на пределе. Остается входной ДК/ОУ и УН. Самый не линейный каскад у нас УН - его можно сделать в виде нормального, не разогнутого дифкаскада, повысим линейность на порядок, ну еще пару, тройку фокусов, но длина спектра при этом меняется не значительно. Наращивать ток покоя ВК тоже не выход.

[begemot61]

Там есть еще возможности роста

Плавно переходящие к детекторному радиоприёмнику

[sia_2]

Это я понимаю, но как этого достичь?...........
.........

После того, как всё более-менее вылизано - остаётся вытягивать полосу работы ООС. Но да, это муторно и хлопотно, и зависит от множества факторов, требующих экспериментальной оптимизации.

Плавно переходящие к детекторному радиоприёмнику

Не без этого, да.

[ViktKors]

Offтопик:

Там есть еще возможности роста: http://rcl-electro.ru/index.php?topi...18905#msg18905

Вот смотрите, у Вас там неинвертирующее включение и отсылки к AD744.
И это в контексте очень малых искажений.
Вы думаете почему неинвертирующее включение не любят? так именно из-за этих самых искажений. Конечно, случаи бывают разные, но именно для AD744 на это прямо указывалось еще очень давно:
AN232.pdf
Там речь о 0.2% искажений на 20 кГц от источника в 500 кОм. Для случая использования регулятора громкости в среднем положении (типично переменник 10 кОм, в среднем положении выходное сопротивление - 2.5 кОм, да плюс 1.2 кОм дисбаланса импедансов на входе ОС) получим работу от 3.7 кОм. Эти искажения можно пересчитать (там относительно линейная зависимость). Получается что-то около
0.2% * 3.7 кОм / 500 кОм = 0.0015 %
это как-бы многовато нынче для линейного усилителя.

Если речь идет о моделях транзисторов, то не трудно самому подставить другие и убедится..

Да не очень получается.
Вот Вы говорите про УН. Его нагрузкой является большое входное сопротивление выходного повторителя, резисторы нагрузки (~ 1МОм) и выходное сопротивление самого каскада УН .
Датащит вполне позволяет оценить данный импеданс.
2SA1381.pdf
В нем есть график для этой зависимости (выходная характеристика)

Тут пририсованы две линии - красная и фиолетовая.
Для наглядности, они продублированы ниже еще раз, чтоб изменения дифф. сопротивления было видно явно.
Понятно, что в схеме с общей базой, эти значения нужно умножить на ~бету (150 * 40(125) кОм = 6 (19) МОм,), получится дополнительный вклад в колебания нагрузки УН.
Т.е. если совсем грубо, формально там что-то около 1 МОм. А с учетом выходного сопротивления будет работать еще и то 19 МОм, то 6 МОм в параллель.
Т.е. Ку УН будет меняться на ~10%.
Вы конечно отметили, что это не самый линейный каскад, но едва-ли подразумевали десяток процентов.
Ведь если ориентироваться не на датащит, а на симулятор, все будет на несколько порядков лучше. Известно, что ходовые модели рисуют очень красивые "прямули":

что в общем-то нормально. Это отрисован только тот параметр, что определяется напряжением Эрли.
Довольно употребительны и чуть более продвинутые модели - они отображают еще и "колено" при сваливании в насыщение (малозначительное в данном контексте). Но вот колебания дифф сопротивления на рабочих режимах - это то, что практически всегда ускользает из внимания.

...А это только лишь исключительно статическая характеристика.

[-UST-]

а вот это условие при таких "доработках" выполнить почти невозможно

Я бы не был так категоричен. Спад АЧХ к единичному усилению можно реализовать по разному, в том числе и с линеаризацией (частотно зависимой) отдельных каскадов. Это, конечно, не так просто, придется очень кропотливо выбирать структуру и распределение коррекции, но - ИМ, возможно.

[Phantomas]

Плавно переходящие к детекторному радиоприёмнику

Что нам мешает заключить слаботочные цепи в жестяной экран? Чтобы исключить помехи от шин питания.

---------- Сообщение добавлено 16:36 ---------- Предыдущее сообщение было 16:26 ----------

Offтопик:

Т.е. если совсем грубо, формально там что-то около 1 МОм. А с учетом выходного сопротивления будет работать еще и то 19 МОм, то 6 МОм в параллель.
Т.е. Ку УН будет меняться на ~10%.
Вы конечно отметили, что это не самый линейный каскад, но едва-ли подразумевали десяток процентов.
Ведь если ориентироваться не на датащит, а на симулятор, все будет на несколько порядков лучше. Известно, что ходовые модели рисуют очень красивые "прямули":

Если все так плохо, почему тогда реальные измерения искажений совпадают с симуляторными по крайней мере до диапазона десятитысячных процента?

[sia_2]

Я бы не был так категоричен. Спад АЧХ к единичному усилению можно реализовать по разному, в том числе и с линеаризацией (частотно зависимой) отдельных каскадов. Это, конечно, не так просто, придется очень кропотливо выбирать структуру и распределение коррекции, но - ИМ, возможно.

Я именно поэтому и сказал "почти". Сделать в принципе можно, но с большим объемом экспериментальной работы, голым симулированием не обойтись. IMHO, оно того не стоит, жалко времени. Тем более что линеаризация каскадов на ВЧ в СЛ и так доведена практически до предела, там оптимизировать, кроме подбора компонентов и режимов, уже почти нечего. И да, соответственно придется подтягивать (т.е. усложнять) и конструктивное исполнение, а это тоже затраты.

[ViktKors]

Скрытый текст

Offтопик:

Если все так плохо, почему тогда реальные измерения искажений совпадают с симуляторными по крайней мере до диапазона десятитысячных процента?

Это утверждение носит слишком общий характер, чтобы быть безусловно истинным.
В каждой конкретной схеме отдельные источники искажений вносят разный вклад.
Что-то симулятор считает хорошо, что-то не очень, что-то игнорирует.

Точно так-же, каждая конкретная конструкция имеет массу тонкостей - типы примененных деталей, время их выпуска (наблюдал, что параметры порой изменяют не обновляя датащит, (не говоря уж разной степени фейковости), особенности питания и монтажа и пр..

И это если не касаться того, что измерения искажений на уровне "десятитысячных процента" - то еще занятие в типичном случае.
Например, распространена изумительная практика, когда делают нечто, что обзывают "профилем искажений карты" - обмеряют искажения звуковой карты, а потом эти значения вычитают из измеренных (на всякий случай - так делать нельзя! Можно, с большими оговорками, вносить предыскажения в сигнал, чтобы нейтрализовать собственные искажения карты).
Или такой момент. Часто используются аналоговые генераторы. Довольно часто они, естественным образом, имеют хоть и небольшую, но заметную нестабильность частоты. Для основного тона, как и для второй-третьей гармоники это не имеет особого значения, а вот частота, например, десятой гармоники "плавает" относительно некоторого значения уже в десять раз сильнее.
Учитывая, что измерения делаются с большими ФФТ (до 2^20 ~1000000), каждой точке на спектре соответствует очень малый диапазон частот (до менее чем 0.1 Гц), а время накопления для одного ФФТ получается довольно большим (десятки секунд, частота успевает "уплыть"), пик, соответствующий гармоникам высоких порядков, размазывается по нескольким точкам графика.
Т.е. если частота генератора кратковременно (! частотометром не увидеть!!) уплывет более чем на 0.01 Гц, то вместо высокого пика десятой гармоники, та-же нелинейность дает низкий, но широкий.
Но оценивают-то именно высоту. А на глаз получим ровно то, что и нравится - картинку спектра с быстрым спадом гармоник .

Естественно, измерять гармоники можно. Даже не очень заморачиваясь - ЦАП вместо генератора, режектор или разностные методы, чтобы сигнал на входе АЦП был очень мал, и искажения АЦП не вносили заметного вклада и т.п. Только вот такие измерения - "непрямые", они дают спектр, в котором основной тон занижен. А вот насколько его восстановить - зависит целиком от добросовсетности/аккуратности измеряющего (это если не сказать "лежит на совести").
Соответственно поэтому, когда речь заходит именно об измерениях на уровне "десятитысячных процента", многое упирается в авторитет автора измерений.
А это такая штука, особенно в интернете. Относительная. (И опять-же, на всякий случай, речь не о сабже, а именно о неких "реальных измерениях" на просторах интернета. Потому, еще раз - это Оффтопик!!)

[свернуть]

[Phantomas]

Скрытый текст

Offтопик:

Учитывая, что измерения делаются с большими ФФТ (до 2^20 ~1000000), каждой точке на спектре соответствует очень малый диапазон частот (до менее чем 0.1 Гц), а время накопления для одного ФФТ получается довольно большим (десятки секунд, частота успевает "уплыть"), пик, соответствующий гармоникам высоких порядков, размазывается по нескольким точкам графика.
Т.е. если частота генератора кратковременно (! частотометром не увидеть!!) уплывет более чем на 0.01 Гц, то вместо высокого пика десятой гармоники, та-же нелинейность дает низкий, но широкий.
Но оценивают-то именно высоту. А на глаз получим ровно то, что и нравится - картинку спектра с быстрым спадом гармоник .

[свернуть]

Скрытый текст

Offтопик:
Кто знает..., может алгоритм программы учитывает убегание частоты, и измерение каждой гармоники происходит в более широком диапазоне, а за вывод на экран отвечает совсем другой алгоритм. Не исключено так же, что алгоритм считает высоту всех "палок" над шумовой полкой, а не только тех которые кратны по частоте первой гармонике.

[свернуть]

[Валет]

для произвольных и шумоподобных сигналов надо бы соблюдать условие более быстрого спада спектров продуктов искажений без ООС, чем петлевого усиления при замкнутой ООС,

Сделать в принципе можно, но с большим объемом экспериментальной работы,

Для того чтобы эта работа была целенаправленной, а не тыком наудачу (мартышкиным трудом, по-другому), необходимо хотя бы примерно представлять направление этой экспериментальной работы.
Спектр искажений УМЗЧ зависит от множества факторов и без их понимания вряд ли экспериментальная работа даст какой-либо полезный эффект.

Если речь идет о УМЗЧ класса АВ, то широкий спектр искажений в нем определяется искажениями ВК, (подробно по ссылке в подписи, далее папка 6, далее файл 3), которые имеют две причины
- искажения, определяемые наличием эмиттерных резисторов в ВК
- искажение, зависящие от разницы усилительных свойств плеч ВК.
Искажения по первой причине без ООС имеют широкий и слабо спадающий спектр в широкой полосе. Поскольку петлевое усиление с ООС принципиально падает с ростом частоты, то спектр искажений УМЗЧ (той его составляющей, которую определяет ВК кл. АВ) может быть только восходящим на частотах значительно выше звуковых. Свести его к нулю невозможно, но можно его сделать таким малым, что искажения, соответствующие его передаточной функции будут совершенно неслышимыми. Искажения по второй причине можно уменьшать выбором режима транзисторов ВК. Все должно быть ясно из ссылки выше.
Большое значение при этом имеет соотношение выходного сопротивления УН и входного ВК.

[straus]

Вот смотрите, у Вас там неинвертирующее включение и отсылки к AD744.
И это в контексте очень малых искажений.
Вы думаете почему неинвертирующее включение не любят? так именно из-за этих самых искажений.

При неинвертирующем включении входной каскад (вернее его половина) не попадет в петлю ОС. Но ситуацию можно улучшить в 3-5 раз, если выровнять сопротивления по переменке на входах. По постоянке это делают для компенсации смещения, а по переменке получается компенсация искажений.

[Phantomas]

Поскольку петлевое усиление с ООС принципиально падает с ростом частоты, то спектр искажений УМЗЧ (той его составляющей, которую определяет ВК кл. АВ) может быть только восходящим на частотах значительно выше звуковых.

Нет ли тут ошибки? Усиление с частотой падает, почему спектр должен быть восходящим?

[Валет]

Нет ли тут ошибки? Усиление с частотой падает, почему спектр должен быть восходящим?

Искажения от эмиттерных резисторов представляют собой прямоугольные короткие импульсы. Их спектр слабо спадает до частоты обратной длительности этих импульсов. Усиление УМЗЧ с частотой падает, поэтому падает и глубина ООС. Это приводит к тому, что более НЧ составляющие спектра искажений подавляются ООС сильнее, чем ВЧ составляющие, что и является причиной восходящего спектра УМЗЧ класса АВ с ООС.

[-UST-]

Offтопик:
Да сколько же можно-то...

[Phantomas]

Искажения от эмиттерных резисторов представляют собой прямоугольные короткие импульсы. Их спектр слабо спадает до частоты обратной длительности этих импульсов. Усиление УМЗЧ с частотой падает, поэтому падает и глубина ООС. Это приводит к тому, что более НЧ составляющие спектра искажений подавляются ООС сильнее, чем ВЧ составляющие, что и является причиной восходящего спектра УМЗЧ класса АВ с ООС.

Подобные искажения видны только при токе покоя близком к нулю (обычная ступенька). В нормальном режиме ничего подобного не наблюдается.

[-UST-]

линеаризация каскадов на ВЧ в СЛ и так доведена практически до предела

Ну... например, в УН СЛА использованы опережающие цепочки, которые снижают глубину местной ООС на ВЧ. С этой позиции как раз индуктивная коррекция выгоднее (если отбросить проблемы с помехами), поскольку действует как раз наоборот - внизу полосы усиления много, но там много и общего петлевого, да и нагрузка на УН небольшая; при повышении частоты усиление падает за счет уменьшения Zнагр УН и местной линеаризации (увеличения глубины местной ООС) в том числе. Везде плюсы (кроме помехоустойчивости).
Я что-то не так себе представляю?
Хочу быть правильно понятым: спрашиваю не в контексте принципа разумной достаточности, а просто чтобы уяснить некоторые принципиальные моменты.

[Валет]

Подобные искажения видны только при токе покоя близком к нулю (обычная ступенька). В нормальном режиме ничего подобного не наблюдается.

Когда ВК находится в кл. А, его усиление для сигнала вблизи нулевого уровня больше на 1,2% для примера по ссылке в подписи. Это эквивалентно введению трапецеидальной помехи с крутыми фронтами. Чем меньше ток покоя, тем короче эта помеха. При токе покоя равном нулю (в классе В) она в идеале отсутствует.

[ViktKors]

straus

Скрытый текст

Offтопик:

При неинвертирующем включении входной каскад (вернее его половина) не попадет в петлю ОС. Но ситуацию можно улучшить в 3-5 раз, если выровнять сопротивления по переменке на входах

Конечно. Но это, значит, что это выравнивание импедансов должно быть заложено в конструкцию. И не просто в виде равенства импедансов по входам ОУ на схеме/в симуляторе, а по хорошему, еще и в жизни. А это значит, что такой УНЧ вообще-то (за редким исключением) не может применяться как самостоятельное устройство. Такой весь красивый и хорошо меряющейся не стенде, в жизни он окажется подключенным к потенциометру регулятора громкости (10 кОм, а то и все 100 кОм), или к вычурному преду, или еще куда. И прощай баланс.
Потому такой усилитель (неинвертирующий) должен (если конечно делать все толково) содержать в своем составе еще и входной буффер, который бы обеспечивал заданные условия для УМ.
Ну да, такой буффер сам по себе должен быть не хуже УМ - еще одна морока.

[свернуть]