LM318 как i-v для AD1955

[Sanny]

Стоит ли применять LM318 в i-v для AD1955? Может кто-нибудь пробовал данные опера в i-v... За - Высокая перегрузочная способность для ВЧ-помех по входу
Против- не очень мощный выходной каскад- а у AD1955 почти 9ма размах по выходу модулятора...

[SergioT]

Против- не очень мощный выходной каскад- а у AD1955 почти 9ма размах по выходу модулятора...

Вот поэтому и не стоит

[sia_2]

Стоит ли применять LM318 в i-v для AD1955? Может кто-нибудь пробовал данные опера в i-v... За - Высокая перегрузочная способность для ВЧ-помех по входу
Против- не очень мощный выходной каскад- а у AD1955 почти 9ма размах по выходу модулятора...

Только с умощнением выхода. Например, в виде эмиттерного повторителя на быстром транзисторе (напр. BD140 Philips) в классе А с рабочим током миллиампер 30-40.

[Sanny]

Вот поэтому и не стоит

A АD825?

[sia_2]

A АD825?

Это ОУ с гораздо худшей собственной линейностью. Но "простой в применении" - функционирует почти в любых условиях.

[Sanny]

Это ОУ с гораздо худшей собственной линейностью. Но "простой в применении" - функционирует почти в любых условиях.

А LM318 точно не потянет 9ма по выходу?Есть отечественные аналоги- УД....,в 16 ножечном корпусе....Есть еще АD8099......И что, по вашему,было бы лучше всего для данного применения?

---------- Добавлено в 18:18 ---------- Предыдущее сообщение в 18:10 ----------

Только с умощнением выхода. Например, в виде эмиттерного повторителя на быстром транзисторе (напр. BD140 Philips) в классе А с рабочим током миллиампер 30-40.

А кроме BD140 Philips что еще пойдет? BD140 у нас в Минске ST-стшные...

[sia_2]

А LM318 точно не потянет 9ма по выходу?Есть отечественные аналоги- УД....,в 16 ножечном корпусе....Есть еще АD8099......И что, по вашему,было бы лучше всего для данного применения?

А кроме BD140 Philips что еще пойдет? BD140 у нас в Минске ST-стшные...

В качестве транзисторов нужно что-нибудь быстрое, хорошо работающее при токах около 30-50 мА и с небольшими емкостями. В качестве приемлемой замены из самых распространенных - BCX/BCP51...53 или его npn аналог (BCX/BCP54...56). Что касается нагрузочной способности, то 9 мА по выходу без роста искажений вообще-то отдают очень-очень немногие ОУ.
Что "лучше всего" - сильно зависит от умения разработчика. Вы, судя, по Вашим вопросам, не специалист по разработке прецизионных схем, поэтому "капризные" решения рекомендовать не буду. Кроме 318 с буфером, можете попробовать LM6171 или, что чуть хуже по нагрузочной способности, LT1363. Они почти беспроблемные и во многих случаях дают вполне приличный результат.

[Lynx]

А LM318 точно не потянет 9ма по выходу?

Если только с точки зрения работоспособности - работать будет. А вот качество работы - уже более проблематичный вопрос. Ток покоя выходного каскада LM118 достаточно небольшой - куда меньше амплитуды выходного тока AD1955. И, соответственно, выходной каскад будет раотать с отсечкой коллекторного ока плеч, что создает весьма жесткий спектр искажений, который, даже при приличном быстродействии LMки ООС подавить не в состоянии. Как указал выше sia_2 оптимально добавить к ней доп. буфер на ЭП (тока покоя будет достаточно и 12...15мА), либо на интегральных буферах с большим током покоя - BUF03 или LH0033. Из ОУ с биполярным входом, LM118, обладают пожалуй одним из наиболее устойчивых к перегрузке выходных каскадов, но при этом наличие параллельного ВЧ-канала создает многополюсность характеристики и неравномерную ФЧХ, что может создать сложности в построении буферизированного усилителя с точки зрения устойчивости и вида ПХ (Сергей не просто так написал "быстрый транзистор" )

[sia_2]

Как указал выше sia_2 оптимально добавить к ней доп. буфер на ЭП (тока покоя будет достаточно и 12...15мА), либо на интегральных буферах с большим током покоя - BUF03 или LH0033. Из ОУ с биполярным входом, LM118, обладают пожалуй одним из наиболее устойчивых к перегрузке выходных каскадов, но при этом наличие параллельного ВЧ-канала создает многополюсность характеристики и неравномерную ФЧХ, что может создать сложности в построении буферизированного усилителя с точки зрения устойчивости и вида ПХ (Сергей не просто так написал "быстрый транзистор" )

Фазовый набег и собственное Rвых на ВЧ в области 10...100 МГц у указанных буферов, к сожалению, хуже, чем у "простого транзистора", а наиболее критичная часть помех с выхода дельтасигм попадает именно на этот диапазон частот. Параллельный ВЧ канал у 318 создает проблемы не с устойчивостью на ВЧ (он ее как раз очень даже улучшает), а с апериодическим выбросом ПХ в области времен единиц мкс. Но для аудио (в отличие от некоторых измерительных применений) этот выброс не имеет никакого значения. "Быстрый транзистор" нужен для уменьшения эффективной выходной индуктивности повторителя. Кстати, при токе миллиампер 12...15 очень прилично работают советские КТ313 (pnp), или КТ399 (npn), у них достаточно малое Rб.

[ViktKors]

... в области 10...100 МГц .. наиболее критичная часть помех с выхода дельтасигм попадает именно на этот диапазон частот

Эти частоты не запредельны для скоростных ОУ. Стоит-ли попытаться заставить ОУ просто "отработать" данный диапазон, например пустив петлю ООС с выхода прямо на вход?
При этом "обычную" полосу (до, скажем, 10 МГц) можно было-бы пустить через буфер.

Имеет ли это смысл, или продукты интермодуляции в самом ОУ от "отрабатывания" этих помех все равно сведут итоговое качество на уровень ниже низкочастотных, но стойких к перегрузу ОУ?

[sia_2]

А она там так и стоит.

[tomtit]

А как будет работать ЛМ6171/7171 просто нагруженная генератором тока 15-20ма ?
У них уже есть 3х-ОК (100мА) каскад. Зашита по току не увеличит искажения?

[Lynx]

Фазовый набег и собственное Rвых на ВЧ в области 10...100 МГц у указанных буферов, к сожалению, хуже, чем у "простого транзистора",

Это так, но, с другой стороны, их входное сопротивление гораздо и практически не зависит от нагрузки.

а наиболее критичная часть помех с выхода дельтасигм попадает именно на этот диапазон частот.

Но при этом она практически никаким образом не воздействует на выходной буфер со стороны его входа, а только со стороны выхода, а там - тот же самый ЭП на достсточно высокочастотных транзисторах. Быстродействие и фазовые характеристики буфера определяются практически на 99% его входным каскадом, но и в данном случае они по крайней мере на порядок превосходят частотные свойства 118-й.

Параллельный ВЧ канал у 318 создает проблемы не с устойчивостью на ВЧ (он ее как раз очень даже улучшает), а с апериодическим выбросом ПХ в области времен единиц мкс.

Вообще, устойчивость системы с ОС связана с её ПХ.

Но для аудио (в отличие от некоторых измерительных применений) этот выброс не имеет никакого значения.

Не уверен. Объективно всё вроде так и обстоит, но тем не менее, при субъективном сравнении одного и того же каскада I/U с различными коррекциями, определяющими разный вид ПХ (колебательное установление, одиночный выброс, апериодическая ПХ) наилучшие результаты дает именно каскад с апериодической ПХ без выброса.

---------- Добавлено в 21:48 ---------- Предыдущее сообщение в 21:44 ----------

А как будет работать ЛМ6171/7171 просто нагруженная генератором тока 15-20ма ?
У них уже есть 3х-ОК (100мА) каскад. Зашита по току не увеличит искажения?

Плохо. Транзисторы ВК ОУ к сожалению имеют относительно стабильую величину беты при небольших токах, и внешние резисторы или ИТ, переводящие их ВК в однотактный режим выводят их на весьма нелинейный участок. Ну а токовая защита, построенная по принципу ограничения выходного тока за счет шунтирования входных цепей ВК начинает увеличивать искажения задолго до начала резкого ограничения, и соответственно, протекание приличной постоянной составляющей через один из выходных транзисторов еще больше усугубляет этот эффект.

[Serge_L]

Не уверен. Объективно всё вроде так и обстоит, но тем не менее, при субъективном сравнении одного и того же каскада I/U с различными коррекциями, определяющими разный вид ПХ (колебательное установление, одиночный выброс, апериодическая ПХ) наилучшие результаты дает именно каскад с апериодической ПХ без выброса.

+100!!! Даже в ущерб быстродействию. Ухо вообще загадочный прибор.

[sia_2]

Это так, но, с другой стороны, их входное сопротивление гораздо и практически не зависит от нагрузки..

Если по входу буфер раскачивается от относительно низкоомного источника (выхода ОУ, который даже без ООС имеет выходное сопротивление не больше сотни - другой ом), польза от этого свойства практически исчезает. Т.е. большая сложность схемы буфера в данном случае начинает играть в минус.

Но при этом она практически никаким образом не воздействует на выходной буфер со стороны его входа, а только со стороны выхода, а там - тот же самый ЭП на достсточно высокочастотных транзисторах. Быстродействие и фазовые характеристики буфера определяются практически на 99% его входным каскадом, но и в данном случае они по крайней мере на порядок превосходят частотные свойства 118-й..

Про входной каскад буфера - совершенно верно. Из-за этого и нету у них запаса "на порядок", наоборот, все впритык. Конкретные цифры: фазовый сдвиг у BUF03 на 16 МГц около 30 градусов, у LH0033 в зависимости от экземпляра и изготовителя (National, Calogic) градусов 8-20, и для BUF-03 это существенно, т.к. у самого LM118 запас устойчивости на ВЧ около 60 градусов (что для быстрого ОУ весьма неплохо). GB у них вообще одного порядка - ~40МГц у 318 и ~60 МГц у BUF03.
Сами по себе буферы хорошие, но в данном применении - BUF03 в итоге хуже банального транзистора (у которого фазовый сдвиг на 16 МГц всего несколько градусов). С LH0033 при их хорошем качестве заметных проблем быть не должно.

Вообще, устойчивость системы с ОС связана с её ПХ..

Это наглядно только при "плоской" АЧХ цепи ООС, а если ООС имеет дифференцирующий характер (например, конденсатор, шунтирующий резистор ООС), можно иметь квазиапериодическую ПХ при запасе устойчивости собственно ОУ меньше не то что 90 градусов, а и 30-40 за счет использования дополнительного опережения сигнала в цепи ООС.

Не уверен. Объективно всё вроде так и обстоит, но тем не менее, при субъективном сравнении одного и того же каскада I/U с различными коррекциями, определяющими разный вид ПХ (колебательное установление, одиночный выброс, апериодическая ПХ) наилучшие результаты дает именно каскад с апериодической ПХ без выброса...

Здесь все просто - апериодичности выходного сигнала в I/U соответствуют меньшие величины ВЧ входного сигнала ОУ, соответственно, меньшие искажения. Плюс еще в большинстве схем получается бОльшая глубина ООС на ВЧ, что также снижает искажения.
В I/U на 318 апериодическая ПХ даже с буфером получается легко, запас устойчивости большой.
Проблема в других - не аудиосхемах - типа усилителей с быстрым установлением, там появляется "хвост" - сигнал сначала быстро (за десятки наносекунд) с хорошим переходным процессом выходит на некоторый уровень, а затем несколько микросекунд отползает обратно на процентов 5-10. У 318 этот эффект выражен не так ярко, как, например, у OP-27/37, LT1468 или OPA604 (у них апериодический выброс - десятки процентов), но более растянут во времени.
Впрочем, это элементарно корректируется простейшей RCR-цепочкой, так что для грамотного разработчика этот эффект проблем не вызывает.

Плохо. Транзисторы ВК ОУ к сожалению имеют относительно стабильую величину беты при небольших токах, и внешние резисторы или ИТ, переводящие их ВК в однотактный режим выводят их на весьма нелинейный участок. Ну а токовая защита, построенная по принципу ограничения выходного тока за счет шунтирования входных цепей ВК начинает увеличивать искажения задолго до начала резкого ограничения, и соответственно, протекание приличной постоянной составляющей через один из выходных транзисторов еще больше усугубляет этот эффект.

Зависит от качества выходных транзисторов и величины источника тока, пока ток меньше примерно 1/5 от начала ограничения по току, у большинства ОУ все хорошо. Конкретно 6171 и так имеют мощный выход (трехступенчатый повторитель), ему самому по себе такие примочки просто не нужны.
На практике для большинства современных ОУ, имеющих достаточно симметричные выходные каскады, источник тока имеет смысл только для снижения требований к блокировкам (уход от работы выхода в AB убирает искажения "разрезки" тока потребления по плечам источника питания, собственно, в основном это и дает положительный эффект в данном трюке).

[Lynx]

Если по входу буфер раскачивается от относительно низкоомного источника (выхода ОУ, который даже без ООС имеет выходное сопротивление не больше сотни - другой ом), польза от этого свойства практически исчезает. Т.е. большая сложность схемы буфера в данном случае начинает играть в минус.

Если учесть, что соотношение выходного сопротивления ОУ без ОООС и входного сопротивления буферного ЭП не превышает 1...2 порядков на тех частотах, о которых идет речь, то всё не столь однозначно.

Про входной каскад буфера - совершенно верно. Из-за этого и нету у них запаса "на порядок", наоборот, все впритык. Конкретные цифры: фазовый сдвиг у BUF03 на 16 МГц около 30 градусов, у LH0033 в зависимости от экземпляра и изготовителя (National, Calogic) градусов 8-20,

и для BUF-03 это существенно, т.к. у самого LM118 запас устойчивости на ВЧ около 60 градусов (что для быстрого ОУ весьма неплохо). GB у них вообще одного порядка - ~40МГц у 318 и ~60 МГц у BUF03.

Насчет BUF03 - соглашусь, они действительно достаточно близки по широкополосности к 118-м и их применение потребует доп. коррекции.
А вот LH0033 существенно более широкополосны, при этом обладают и высоким и постоянным входным сопротивлением, что делает их весьма предпочтительными к применению, если бы не их высокая стоимость. Кстати, их выпускали не только NS и Calogic, но и M.S. Kenned, NTE.

Здесь все просто - апериодичности выходного сигнала в I/U соответствуют меньшие величины ВЧ входного сигнала ОУ, соответственно, меньшие искажения. Плюс еще в большинстве схем получается бОльшая глубина ООС на ВЧ, что также снижает искажения.

Иными словами, апериодичность ПХ и отсутствие выброса таки не столь уж безразличны для аудио-систем.

Offтопик:
Кстати, об искажениях - во всех трех случаях, о которых я писал в предыдущем мессе, уровень спектральных составляющих искажений в диапазоне до 100кГц был идентичным ( в пределах погрешности измерений). Поэтому я думаю, что эффект влияния ПХ на звук имеет всё-таки иное объяснение.

Конкретно 6171 и так имеют мощный выход (трехступенчатый повторитель), ему такие примочки просто не нужны.

Если учесть при этом очень маленький ток покоя ВК 6171-й, то как раз для него перевод ВК в класс А будет весьма благоприятным с точки зрения снижения коммутационных искажений.
Хотя у меня есть сильные сомнения в том, что оконечные транзисторы его обладают достаточной линейностью при токе коллектора более 5...7мА. К сожалению достоверных данных по свойствам этих транзисторов я не встречал.

[deemon]

Кстати, об искажениях - во всех трех случаях, о которых я писал в предыдущем мессе, уровень спектральных составляющих искажений в диапазоне до 100кГц был идентичным ( в пределах погрешности измерений). Поэтому я думаю, что эффект влияния ПХ на звук имеет всё-таки иное объяснение.

Честно говоря , я даже не могу себе представить , какое тут возможно объяснение Ведь если мы возьмём , например , идеальный ОУ , а потом искусственно создадим этот выброс на ПХ цепями коррекции , то очевидно же , что влияние этих цепей ( с постоянной времени порядка микросекунд ) будет заметно на тех частотах , которые уже сильно подавлены ФНЧ после ЦАПа . А на звуковых частотах разница окажется мизерной . Таким образом , "линейного" объяснения я тут не вижу ... А если предположить , что из-за выброса увеличивается напряжение на входе ОУ , и соответственно нелинейные искажения ОУ , то опять же , как тогда объяснить , что измеренная величина этих искажений та же самая ? Странно всё это ......

[Lynx]

Действительно странно, но, тем не менее, эффект отлично слышен, даже без каких-то специальных мер. Я обратил внимание на него в общем-то случайно еще довольно давно при проверке разных типов ОУ. Кроме того есть и еще один момент - приборы с плохой собственной ПХ в наносекундной области (та же LT1363), при этом отлично работающие в ФНЧ и буферных каскадах, весьма посредственны для послеЦАПовых каскадов I/U.

[ViktKors]

приборы с плохой собственной ПХ в наносекундной области, при этом отлично работающие в ФНЧ и буферных каскадах, весьма посредственны для послеЦАПовых каскадов I/U.

Имхо/
никакого противоречия нет; наклевывается простое объяснение:
В I/U ОУ работает в условиях жесткого спектра высокочастотных помех. Соответственно высокочастотные помехи создают большее разностное напряжение именно на входе ОУ с плохой ПХ.
То есть там где искажения измеряются (на сравнительном НЧ) - они одинаковы, что ОУ с плохой, что с хорошей ПХ. Отличная работа в ФНЧ и буферах - подтверждение.
А на жестком спектре помех - большие искажения помех именно у ОУ с плохой ПХ. Продукты интермодуляции лезут в звук - слышим, что слышим.
/Имхо

[sia_2]

Иными словами, апериодичность ПХ и отсутствие выброса таки не столь уж безразличны для аудио-систем.

Offтопик:
Кстати, об искажениях - во всех трех случаях, о которых я писал в предыдущем мессе, уровень спектральных составляющих искажений в диапазоне до 100кГц был идентичным ( в пределах погрешности измерений). Поэтому я думаю, что эффект влияния ПХ на звук имеет всё-таки иное объяснение.

Проще. "Апериодичность", а точнее, "завал" скорости фронта (по сравнению с максимальным, обеспечиваемым ОУ), причем именно в данном применении (I/U) - следствие, а не причина.
Основное отличие условий работы микросхем в I/U от других мест - наличие высокочастотных помех, частично кореллированных с сигналом. Эти ВЧ помехи приходятся на область малого петлевого усиления по цепи ООС и, соответственно, вызванные ими шумоподобные продукты интермодуляции (которые на слух воспринимаются как специфическая "зашумленность"/потеря разрешения/ на сложных сигналах) ООС подавляет слабо. Кроме того, вызванное этими ВЧ помехами напряжение на входе микросхемы I/U создает искажения уже в ее входном каскаде, которые ООС не подавляются в принципе. "Заваленный" же фронт сигнала на выходе I/U и отсутствие "быстрого" выброса при прочих равных условиях как раз и означают меньший уровень ВЧ сигнала на входе микросхемы I/U. Последнее и является желательным, т.к. снижает интермодуляционные искажения от ВЧ составляющих "по входу". Оттуда же растут ноги у практики использования довольно больших постоянных времени RC-цепи ООС в I/U аудио-ЦАП на ОУ с ООСН (порядка микросекунды) - что минимум на порядок, а то и на два больше, чем обратная угловая частота единичного усиления ОУ. Кстати, для микросхем ЦАП уменьшение величины ВЧ выходного сигнала (который и является входным для I/U) тоже сказывается положительно.
А измерение гармоник обычным спектроанализатором с большими временами усреднения в данном случае бесполезно, характер помех более "шумоподобный". Более информативно изменение высоты "шумового пьедестала" в зависимости от вида выходного сигнала, но оно измеряется, как правило, со слишком большой (по сравнению со слуховыми) постоянной времени.

Если учесть при этом очень маленький ток покоя ВК 6171-й, то как раз для него перевод ВК в класс А будет весьма благоприятным с точки зрения снижения коммутационных искажений.
Хотя у меня есть сильные сомнения в том, что оконечные транзисторы его обладают достаточной линейностью при токе коллектора более 5...7мА. К сожалению достоверных данных по свойствам этих транзисторов я не встречал.

Конкретно у 6171 (и, кстати, 6172) достаточно большие по площади (сильноточные) выходные транзисторы, и их малый ток покоя на ВЧ нивелируется прямым прохождением сигнала через базо-эмиттерные емкости (подобный трюк использован в СЛ). Поэтому "коммутационные искажения" в этих ОУ возникают не в самом выходном каскаде, а на шинах питания (к которым внутри ОУ подключена основная корректирующая емкость). Соответственно, "перевод в класс А" резко снижает требования к блокировкам по питанию. Но оптимальное значение задаваемого тока для большинства ОУ невелико, именно по причине падения линейности их выходных транзисторов и в среднем составляет не более 1/4...1/5 от начала ограничения выходного тока ОУ.