Тайна простого повторителя.

[Alex Nikitin]

Время от времени на этом форуме, как и в других местах, возникает практически уже вечный спор: на что лучше нагружать выходной эмиттерный/истоковый повторитель - на источник тока или на простой резистор?

Разумеется, на источник тока, говорят одни - при этом значительно увеличивается линейность и нагрузочная способность. И это действительно так - при использовании ИТ уменьшаются искажения, увеличивается максимальное неискажённое напряжение на нагрузке.

Но при нагрузке на резистор звучание значительно приятнее, говорят другие, на что первые отмахиваются - это вам просто увеличенные искажения однотактного каскада нравятся.

Я для себя выяснил довольно давно, что в малосигнальных применениях без общей ООС нагрузка на резистор действительно приводит к выигрышу в звучании. Действительно ли субъективное улучшение качества связано только с увеличением "приятных" нелинейных искажений? Или есть ещё что-то, что может объяснить это улучшение вполне прозаическим образом?

Я собирался написать на эту тему довольно давно, но всё как-то руки не доходили. На самом деле есть вполне физически понятный механизм, который влияет на звучание повторителя. Давайте сравним два простейших каскада - повторитель с нагрузкой на ИТ и повторитель с нагрузкой на резистор, как на схеме. Питание 20В, ток коллектора каждого транзистора 10мА, то есть режимы покоя идентичны. Что же происходит при наличии сигнала? На входе - 1000 Гц, размах 2В (то есть примерно 0,7 В эфф). График показывает зависимость мгновенной мощности рассеивания транзисторов от времени, то есть фактически от сигнала. Результат довольно любопытен - в этом случае для каскада с резистором в нагрузке амплитуда изменения рассеиваемой мощности почти в 20 (!) раз меньше, чем для каскада с ИТ, при этом частота изменений вдвое выше частоты сигнала, то есть возможная тепловая модуляция кристалла уменьшается больше, чем в 20 раз. Поскольку в большинстве случаев речь идёт о каскаде, не охваченном общей ООС, то тепловая модуляция в повторителе становится одним из важнейших факторов в качестве звучания. Источник тока как-то сразу теряет свою "очевидную" привлекательность .

Алексей

[25602]

Алексей спасибо за статью!
Я вот гадал почему мне больше резик нравится.

[Бока]

Блестящее наблюдение. И что важно - находка там, где казалось бы уже тропинка затоптана тысячами ног и найти ничего невозможно .

[Alex Nikitin]

Блестящее наблюдение. И что важно-там, где казалось бы уже тропинка затоптана тысячами ног и найти ничего не возможно .

Спасибо. Разумеется, тут можно много ещё добавить по частностям, но я не хочу лишать народ удовольствия подумать на эту тему .

Алексей

[Костя Мусатов]

Все верно, Алексей!
Я так же постоянно заставляю народ считать или симулировать тепловую модуляцию. Представленный результат относится именно к простому повторителю с равенством статического падения напряжения на транзисторе и резисторе. А если повторитель сложный, то все надо считать по другому, конкретно.

[Alex Nikitin]

А если повторитель сложный, то все надо считать по другому, конкретно.

Разумеется, я специально взял наипростейший (и наиболее наглядный) вариант, нюансов в реальных схемах много, но суть от этого не изменяется .

Алексей

[Olegyurich]

Алексей, а можно пояснить механизм, почему так получается?
Вот по моему разумению для источника тока ток через транзистор вообще не меняется теоретически ( практически меняется мало ), следовательно и рассеиваемая мощность должна меняться меньше, чем в случае с резистором, когда ток через транзистор ощутимо меняется.

[Alex Nikitin]

можно пояснить механизм, почему так получается?
Вот по моему разумению для источника тока ток через транзистор вообще не меняется теоретически ( практически меняется мало ), следовательно и рассеиваемая мощность должна меняться меньше, чем в случае с резистором, когда ток через транзистор ощутимо меняется.

Это, как бы, самые основы .

Мощность=(ток)х(напряжение). В случае с ИТ напряжение меняется, ток нет, изменения мощности прямо пропорциональны изменениям напряжения. В случае с резистором при увеличении тока через транзистор напряжение на нём падает, а при уменьшении тока - увеличивается, таким образом изменения напряжения в большой степени компенсируются изменениями тока, и мощность изменяется в значительно меньшей степени.

Алексей

[Olegyurich]

А, точно, я изменение мощности на резисторе смотрел, про компенсацию не подумал.

[anli]

Будучи сам сторонником (и пропагандистом) того, что на ТИ надо обращать внимание, честно говоря, не уверен, что для каскада с общим коллектором (когда термомодуляция эмитерного перехода не усиливается) наблюдаемая ушами разница вызвана именно ТИ.

[Костя Мусатов]

наблюдаемая ушами разница вызвана именно ТИ.

Думаю, что именно ТИ в большей степени. Только не стоит забывать, что ТИ, кроме уровня, еще характеризуется постоянной времени и при некоторых ее значениях эффекты очень интересные, специфичные. Есть еще интересное решение - каскад с отрицательным ТИ может восстанавливать потери в предыдущих каскадах.

[Ulis]

Offтопик:
С большим удовлетворением выслушивал изменения в звуке при заменах резисторов с разным материалом резистовного слоя, в ИТ Семигоровского ушном повторителя.
То что МЛТ-2 никуда нельзя ставить - знаю теперь наверняка

Тут уже на тепловую модуляцию не попеняешь.

[anli]

Думаю, что именно ТИ в большей степени.

Костя, было бы интересно узнать причины таких дум

[Alex Nikitin]

Алексей, это у вас на холостом ходу всё красиво.
Нагрузите повторители например на 1К - получите прямо противоположное.

Я же сказал, что разжёвывать всё не хочу, пусть народ поупражняется. Обычно в предусилителях всё же нагрузка значительно больше резистора в эмиттере/истоке. Для более реальных значений - 10К нагрузки, к примеру, выигрыш для резистора будет очень значительным.

Алексей

[Olegyurich]

ИМХО, хороший вариант получается, если повторитель грузить на ИТ, а нагрузку цеплять параллельно КЭ транзистора повторителя. Тогда вроде должно тоже более менее компенсироваться.

[anli]

ИМХО, хороший вариант получается, если повторитель грузить на ИТ, а нагрузку цеплять параллельно КЭ транзистора повторителя. Тогда вроде должно тоже более менее компенсироваться.

Олег, не должно. Да, ток будет перераспределяться между нагрузкой и транзистором. Но какая связь с термомодуляцией? Чуфолли, что ли, навеял? Так это совсем не о том.

[Olegyurich]

Олег, не должно.

Посмотрел в симуляторе ток через транзистор и напряжение на нем. Они меняются в противофазе, если я нигде не ошибся, т.е. максимуму тока соответствует минимум напряжения и наоборот. Кстати практически также устроены квазикомплементарные выходные каскады в схемах 60-80х годов. Может они поэтому так неплохо звучат?

[Nota Bene]

Для более реальных значений

Не удивлюсь, если уже есть реальные измерения. На разных частотах. И оценка тепловой постоянной времени.

[anli]

Посмотрел в симуляторе ток через транзистор и напряжение на нем. Они меняются в противофазе, если я нигде не ошибся, т.е. максимуму тока соответствует минимум напряжения и наоборот.

Не, какой-то частичной компенсации, наверное, можно достичь. Собственно, её можно также получить просто резистором в коллекторе.

В любом случае, всё зависит от нагрузки.

[Olegyurich]

В любом случае, всё зависит от нагрузки.

Естественно. Собственно, чем нагрузка меньше тем лучше. Т.е. минимальные значания нагрузки, удовлетворительные по Кг. С резистором 2 к у меня размах колебаний мощности составил 3 мВт, что лишь втрое хуже, чем у Алексея с просто резистором, и намного лучше, чем с просто источником.А если вести еще и коллекторный резистор, амплитуда сигнала то у нас небольшая. С коллекторным резистором порядка 100 Ом удалось снизить до 2 мВт.