Метод улучшения линейности однокаскадных усилителей

[Nick-nack]

Однокаскадные ОУ (например AD797, LT1469, серия THS40xx итд.)

На первой картинке - блок схема такого усилителя, диффкаскад, сломанный каскод, идеальный вк.
Yсиление такой структуры равно крутизне входа умноженной на импеданс выходного каскада.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Теперь модифицированный усилитель:

Добавлен корректирующий транзистор Q5, зеркало стало плавающим (V1) , нагрузка на УН (100кОм + 100пФ) , и! добавлена еще одна компенсационная цепь (C_comp2, R11) в точке 222.

Подбором импедансов в точках 111 и 222 (так же нужно учитывать и импедансы Q5 и зеркал) можно заметно улучшить линейность.

П.С. Работает во всех усилителях с дифференциальным выходом УН (например Холтон)

[теоретизирующий практик]

набрал модель ВК

Посмотрите ветки с усилителями YES.

---------- Сообщение добавлено 17:25 ---------- Предыдущее сообщение было 17:19 ----------

Offтопик:

Возможно вы о какой то другой схеме писали

Намёками стараюсь не писать. Ясно изложил о чём речь.

это у вас у молодых все так быстро происходит

Да старый я уже

[35101]

Petr-1951, wert, Меломан
Спасибо за дискуссию, беседа способствует прогрессу. Помоделировал интересующую меня схему с Вашими идеями. В симуляторе искажения 0,0035%, при Ку=300, Uвх.=1мВ.

Вложение 306044

Какова роль диода D1?

[Petr-1951]

Мы в личке Ваши модели рассматривали и я вам правил, посмотрите, там должны быть нормальные результаты.

мои модели да, было дело, но не Ваш ВК. Посмотрите АЧХ своего фильтра для выделения коммутационных искажений и поймете что Вы видите на его выходе. Ваш ВК я не моделировал до сегодняшнего дня, так как на протяжении 11 лет он так и не внушил мне доверия.
p.s. только при токе в 200 мА М1, М2 ВК выходит на более менее линейный режим с Кг=0,2% на первом Ватте.

[wert]

осмотрите АЧХ своего фильтра для выделения коммутационных искажений и поймете что Вы видите на его выходе.

В статье о "транзисторном ламповике" представлен работающий метод определения коммутационных искажений.
Описана возможность использования двух видов фильтра - режектор и ВЧ для выделения коммутационных искажений,
описано что делать, какие сигналы использовать.
"Создать" нужный фильтр в МС это 30 секунд, тут уже каждый под свои нужды фильтры создает...

Приготовить правильно модель усилителя бывает также сложно как собрать усилитель и настроить до качественного звука.
ВК у форумчан 11 лет назад получалось сразу эмулировать ссылка .
Много моделей ВК на разных транзисторах рассматривалось по предложенной мной топологии, в том числе на Дарлингтонах, модельки все выкладывались, почитайте при желании.

---------- Сообщение добавлено 18:44 ---------- Предыдущее сообщение было 17:10 ----------

Прикреплю графики IMD по SMPTE стандарту и THD в полосе частот и диапазоне мощностей для ВК.
Для ВК без особых наворотов и крутых ОСных вариаций параметры очень даже хороши.
На практике получается несколько хуже из-за не комплементарности транзисторов.
Коммутационные начинают проявляться после 110 Вт на выходе.
Характеристики THD IMD сняты при 1 и 100 Вт на выходе.
Но как модель ВК так и реальную схему нужно правильно приготовить для оценки возможностей.

[Petr-1951]

Но как модель ВК так и реальную схему нужно правильно приготовить для оценки возможностей.

Сергей, я взял Вашу "правильно приготовленную" схему из публикации 1:1. Просто надо опуститься на землю и посмотреть правде в глаза. Вам же несложно откинуть лишнее и оставить только ВК в опубликованном виде и провести тесты которые сделал я. Если удастся опровергнуть мои, то я буду рад за Вас.
p.s. Чтобы приоткрыть выходные транзисторы приходится задавать ток М1, М2 равным 200 мА, при этом ток выходных около 50 мА (итого 400 мА на плечо не считая входного параллельного повторителя с буферами и схемой смещения). Сколько мощных транзисторов в ВК? 18 и это не считая остальных, тоже мощных, 25-ти ваттных
А теперь сравните с ВК попроще всего с двумя мощными транзисторами и током потребления почти в 10 раз меньше. Более чем в 10 раз меньше и искажения.
Ну и потом мне не понятно что делают в твоей схеме 30-ти вольтовые транзисторы (MJE370, MJE520) при питании 90 В.
- улучшенный вариант, устранена проблема при клипировании. В Корее я использовал указанные Дарлингтоны с fт = 70 мГц

[shura1959]

Какова роль диода D1?

Компенсация нелинейной (экспоненциальной) зависимости Ik от Ib биполярного транзистора, вот, начиная с этого сообщения, можно почитать. https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2410238

[35101]

Компенсация нелинейной (экспоненциальной) зависимости Ik от Ib биполярного транзистора, вот, начиная с этого сообщения, можно почитать. https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2410238

Зависимость Ik от Ib биполярного транзистора не экспоненциальная!

[shura1959]

Зависимость Ik от Ib биполярного транзистора не экспоненциальная!

Правильно! Исправляюсь - Ik от Ube.

[35101]

Правильно! Исправляюсь - Ik от Ube.

Так и чью он зависимость компенсирует?

[shura1959]

Так и чью он зависимость компенсирует?

Не могу сказать совершенно точно, может Вы подскажете? В левой схеме искажения с диодом и без одинаковы, в правой - без диода в три раза выше.

[35101]

Не могу сказать совершенно точно, может Вы подскажете? В левой схеме искажения с диодом и без одинаковы, в правой - без диода в три раза выше.

Мне тоже интересно.

[Suravi]

Посмотрите пжлста первоисточник "Линейные широкополосные TND-усилители и повторители", журнал Схемотехника №9 2006г., с.25-28, автор Геннадий Прищепов. Там в принципе объяснено все доходчиво.

[35101]

Посмотрите пжлста первоисточник "Линейные широкополосные TND-усилители и повторители", журнал Схемотехника №9 2006г., с.25-28, автор Геннадий Прищепов. Там в принципе объяснено все доходчиво.

Т.е. имеем "частично компенсированный" эмиттерный переход.

[Suravi]

Т.е. имеем "частично компенсированный" эмиттерный переход.

Почему частично, полностью компенсированный.

[35101]

Почему частично, полностью компенсированный.

Стр.28 второй абзац.

[Suravi]

Стр.28 второй абзац.

В отношении чисто повторителя это да, а как усилитель то ниже третий абзац на этой же странице.

[Александр Котов]

Что до той компенсации на копеечку, когда там Шиклаи (каскад с глубокой внутренней ООС).

[shura1959]

Мне тоже интересно.

Можно попробовать вместе разобраться .
Вот модель с "врезанной" измериловкой. "Шо из неё видать":
- Коллектор Т12 нагружен на эквивалентное сопротивление 300кОм, т.е. его можно считать источником тока;
- Эмиттер Т1 нагружен на эквивалентное сопротивление 60кОм, тоже неплохо (почти ИТ);
- Т13, С7, R24 - образуют ИТ с внутренним сопротивлением 2...5 МОм, к нему параллельно присоединён резистор 30к на землю;
Компенсация осуществляется подбором резисторов, некоторое их "удачное сочетание" + линеаризующие диоды даёт неплохой результат 0,0035%.
При желании можно разобраться более детально: Проанализировать модель без диодов с треугольным сигналом на входе, посмотреть характер зависимости выходного напряжения от входного (при разных сочетаниях резисторов она будет различной "кривизны"), и уже более сознательно подбирать компенсирующие элементы. Правда, подозреваю, что заход за 3..4-й нули после запятой будет трудно реализуем на практике, или только в интегральном исполнении.

[35101]

Можно попробовать вместе разобраться .
Вот модель с "врезанной" измериловкой. "Шо из неё видать":
- Коллектор Т12 нагружен на эквивалентное сопротивление 300кОм, т.е. его можно считать источником тока;
- Эмиттер Т1 нагружен на эквивалентное сопротивление 60кОм, тоже неплохо (почти ИТ);
- Т13, С7, R24 - образуют ИТ с внутренним сопротивлением 2...5 МОм, к нему параллельно присоединён резистор 30к на землю;
Компенсация осуществляется подбором резисторов, некоторое их "удачное сочетание" + линеаризующие диоды даёт неплохой результат 0,0035%.
При желании можно разобраться более детально: Проанализировать модель без диодов с треугольным сигналом на входе, посмотреть характер зависимости выходного напряжения от входного (при разных сочетаниях резисторов она будет различной "кривизны"), и уже более сознательно подбирать компенсирующие элементы. Правда, подозреваю, что заход за 3..4-й нули после запятой будет трудно реализуем на практике, или только в интегральном исполнении.

Вопрос в диоде D1. Возможно он частично компенсирует нелинейность перехода Б-Э Т13.

[shura1959]

Вопрос в диоде D1. Возможно он частично компенсирует нелинейность перехода Б-Э Т13.

В левой схеме диод практически не изменяет искажения (я уже писАл), в правой всё же стоит составной транзистор, для себя не вижу большого смысла анализировать глубже, "чуда" радикального уменьшения КНИ, скорее всего не произойдёт, по модели уже и сейчас весьма прилично получилось. Было бы интересно всё это спаять и обмЕрять.