ПОС для неинвертирующего усилителя мощности. Отрицательное Rвых.

[Stalin]

Добрый день!
Хочу поделиться вариантом снижения Rвых или получения т.н. "отрицательного сопротивления" для неинвертирующих усилителей.
Сигнал снимается с шунта (датчика тока), инвертируется и преобразуется в источник тока, подключаемый к цепи общей ООС УМ. Токовую добавку, полученную от ПОС, ООС компенсирует повышением напряжения на Rос, и соотв. на выходе УМ, обеспечивая необходимую для компенсации потерь мощности на активных R в цепи нагрузки.
Рабочая схема с примером расчета элементов схемы:


ПОС устойчиво работает во всем диапазоне частот, но для снижения её влияния в области высоких частот ставим конденсатор параллельно R4. Для выбранной частоты среза его C=1/(2*пи*F*R4). К примеру, для 300 Гц и R4=10кОм: C=53нф. Для растягивания его фазового и амплитудного влияния по частоте, последовательно с ним можно воткнуть резистор, сопоставимый с его характеристическим сопротивлением на частоте среза. Xc = 1/(2*пи*F*C)...
Операционник в моем случае OP275, питание +/- 18В. Нагрузку на его выходе желательно не опускать ниже 2кОм. Регулировку глубины ПОС подстроечником можно делать "на горячую", в динамиках никаких шорохов это не вызывает. Схема работает устойчиво, не возбуждается.

Причина по которой мне пришлось это делать - повышенная R катушки в цепи НЧ динамика. После того как я намотал ее "на воздухе" сопротивление выросло до 0.65 Ом, штатная на сердечнике была 0.22 Ома. Потери составили всего около 1 дБ, но это было весьма заметно на моих полочниках. Плюс к этому усилитель, имея относительно неглубокую обратную связь, не обеспечивал необходимое демпфирование НЧ головки. Нужной схемы не нашел, набросал и собрал её за два дня. Сейчас бас очень радует. Смысла гнаться за большим отрицательным сопротивлением нет, потому что чрезмерно повышая электрическую добротность, можно расстроить общую Qts акустической системы, но если нужно схема это легко позволяет. В моем случае было достаточно скомпенсировать только Rкатушки, дальнейшее уменьшение Rвых делало бас слишком плотным. При правильной настройке бас становится глубоким, быстрым, легким, и разлетающимся в пространстве. Благо делать это легко подстроечным резистором прямо на слух.

Добавление (04.12.2016):
Последние изменения, которые улучшили звучание: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2279372

[Игорь Гапонов]

Абсолютное демпфирование было бы тогда, когда усилитель полностью скомпенсирует активную составляющую нагрузки (т.е. потери на тепло), и всю работу осуществлял только на реактивную составляющую. Т.е. когда Rвых = - Rн_{(по постоянному току)} . Но тогда, как мне видится, и ящик для такого динамика не будет играть роли, динамик будет звучать как без оформления в открытом пространстве, со всеми его неравномерностями, только чуть громче ибо без потерь на тепло.//

Это - компенсация только Re или Ze до нуля или ещё как для "абсолютного демпфирования"- тоже не верно. Неверно и "что будет звучать как без оформления".

Смотрим на эквивалентную схему. Видим: чтобы воздух на апертуре (т.е. на поверхности перехода от диффузора к воздуху), т.е. на входном сопротивлении среды- Za, колебался так же как на входе системы (именно это подразумевает "абсолютное демпфирование"), надо компенсировать до активных ВСЕ РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ экв. схемы. Т.е. все массы, гибкости, индуктивности и ёмкости... Из известных решений к этому приближается только электромеханоакустическая обратная связь "истинная ЭМОС".

А чтобы колебалось около уха так же как на входе системы - нужна ещё коррекция акустического канала от апертуры до уха (известное решение - руммкоррекция).

[Stalin]

Смотрим на эквивалентную схему. Видим: чтобы воздух на апертуре (т.е. на поверхности перехода от диффузора к воздуху), т.е. на входном сопротивлении среды- Za, колебался так же как на входе системы (именно это подразумевает "абсолютное демпфирование"), надо компенсировать до активных ВСЕ РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ экв. схемы. Т.е. все массы, гибкости, индуктивности и ёмкости... Из известных решений к этому приближается только электромеханоакустическая обратная связь "истинная ЭМОС".

То что вы описываете - это не компенсация реактивной составляющей. Если скомпенсировать всю реактивную составляющую, то что тогда будет воспроизводить звук?
Пример компенсации реактивной составляющей на клеммах усилителя происходит на резонансной частоте фазоинвертора. Когда динамик встанет, и вся мощность уходит в тепло. Но это происходит только когда полученная энергия воздуха уже приобрела энергию излучения динамиком и энергия воздуха колеблется в противофазе с диффузором. Физически диффузор встает, но давит на воздух, который с той же силой давит на него.
ИМхо звук порождается только реактивной составляющей, а на активной выделяется только мощность потерь на тепло. И только за счет баланса в активной части происходит выравнивание АЧХ.

Если даже принять, что ЭМОС создает равномерное движение диффузора в такт форме сигнала, то это движение вызывается не компенсацией реактивной составляющей, а компенсацией всех сил воздуха, давящих на него в связи с акустическим оформлением. И никуда не девается ни активная ни реактивная составляющая нагрузки.

[Игорь Гапонов]

Это не верно, что вся энергия уходит в тепло.

Например, у Za (акустический импеданс) имеется активная составляющая ИЗЛУЧЕНИЯ, как минимум передающая энергию волосковым клеткам в ухе (которой и нужен-то пиковатт, но он таки есть!). Главной особенностью активного импеданса является не "трансформация в тепло", а отсутсвие сдвига фазы между потенциальной (напряжение, сила, давление) и кинетической (ток, скорость, объёмная скорость) составляющими энергии (линейные системы). Нас по большому счёту не интересует как сдвинуты эти фазы внутри линейного тракта, как линейного чёрного ящика, нас интересует нулевой/линейный фазовый сдвиг и равновеликое распределение амплитуды по частотам на входе и выходе чёрного ящика (в общем случае - заданные ФЧХ и АЧХ для линейных систем). Точно также нас не интересуют НИ внутри ящика, нас интересуют НИ на выходе (яркий пример - усилители в АВ) ... Ну и т.д.

ЭМОС и румкоррекция компенсируют реактивности и нелинейности (! НИ компенсирует ЭМОС) предискажениями. Это тоже исправление ошибки как искажения вообще, по-латински - коррекция.

[Stalin]

Игорь Гапонов, тут я не специалист.
Я конечно нисколько не против, что в этой теме Вы поднимаете этот вопрос. Но почему не создаете отдельную тему? У Вас явно накоплен большой запас по этому вопросу. Может быть тогда и больше людей подключилось бы к обсуждению...
Просто я не могу уловить аналогии с добавкой ПОСТ к ОООС которую я здесь выложил.

[Игорь Гапонов]

А чуть выше прочитать наш мини диспут (начался про сигму-драйв) с Ровой слабо было? https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2302502

[Stalin]

А чуть выше прочитать наш мини диспут (начался про сигму-драйв) с Ровой слабо было? https://forum.vegalab.ru/showthread.p...=1#post2302502

Боюсь долго буду вникать, с ходу не осилил. Я и про ЭМОС-то знаю по-наслышке. Не обижайтесь, я не против ничего.

[Sergo_PnL]

В любой комнате будет любой эффект.
Без измерений в конкретном помещении все изменения носят не только субъективный, но еще и случайный характер и не имеют практической ценности для всех, кроме автора изменений.

Широко!
Наверняка эти зависимости достойны отдельного исследования, но все-таки думаю, что АС, имеющая при измерении в безэховой камере меньшие искажения, будет иметь так-же меньшие искажения и в "обычной" любой комнате. Другое дело, что некоторые комнаты могут так нагадить, что эта разница утонет очень глубоко, но тем не менее, пределы вариантов надо сужать до здравого смысла.

[Teoretic]

Проблема решается легко. Просто надо измерять.

[Sergo_PnL]

Какой-то застой в развитии систем преобразования электрической энергии в акустическую. Динамические головки - сами по себе большая проблема, тут мерь, не мерь - потолок очень низкий, особенно в НЧД.

[konfer]

Вопрос к Иосифу Виссарионовичу: ВЫ убрали НЧ коррекцию ОУ и получили результат, который охарактеризовали как "Звук великолепен! Голоса приблизились, стали осязаемыми. Прозрачность в целом стала просто дикой. Такое ощущение, что раньше слушал звук со стороны, а сейчас ты среди всего. Звуки вокруг, теплые, обволакивающие. Появляются и затихают быстро, без призвуков. Все что раньше было резким, сейчас воспринимается спокойно, а все что было ватным приглушенным - посвежело..."
Однако, введение ПОС во всем частотном диапазоне эквивалентно снижению ООС и ведет к увеличению гармоник. Не с этим ли связано изменение в характере звука? Т.е. имеет место банальное насыщение гармониками?

[Stalin]

введение ПОС во всем частотном диапазоне эквивалентно снижению ООС и ведет к увеличению гармоник. Не с этим ли связано изменение в характере звука? Т.е. имеет место банальное насыщение гармониками?

Гармоники у меня получилось измерить только в модели Микро-капа.
И напряжение мерил не на зажимах громкоговорителя, а между выходом усилителя и землей (т.е. вместе с шунтом). В этом случае - да, 2-я и 3-я гармоники растут, причем пропорционально росту уровня напряжения.
20кГц, нагрузка 4 Ом, без ПОС:

20кГц, нагрузка 4 Ом, с ПОС:

Как это сделать на зажимах громкоговорителя - не придумал пока.

Поэтому согласиться, что причина улучшения звучания в росте гармоник не могу. Подозреваю, что для объективной оценки звучания одной только картины гармоник в синусе напряжения на выходе мало, есть же еще ток, звуковое давление и т.д...

[Бока]

Teoretic, , совершенно согласен с вами. Только такое дело....Совет ваш слишком прост, измерить - может и дурак, а вот поговорить умно и долго - тут нужен талант. Опять же - не каждому дано описать свои впечатления от нового звука.

[Teoretic]

Впечатления - они у каждого свои. Тем более словесные описания каждый сопоставляет со своими ощущениями.
Измерения - объективны. Надо искать корреляции объективного с субъективным. И здесь вижу большие трудности (в сущности, большинство на форуме в таких корреляциях отказывает). Опять же, видно, что эти трудности - методологические: в подавляющем большинстве случаев не производится даже попытки изолировать субъективную составляющую.

[Бока]

Teoretic, в свое время в Радио 1 за 1981 год была полезная статья Салтыкова " ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление". Автор неспешно рассмотрел все варианты разных решений, гуляющих в те годы , и сделал вывод про отрицательное сопротивление, как удобный способ управления поведением динамика в районе резонанса. Добавлю, что просто спаять схемку и покрутив резистор, пытаться что-то там выслушать - это даже не часть дела, а вообще ни о чем.
Не видя перед собой реальной ачх динамика по давлению, её зависимости от наших крутилок, браться за подобные схемы- пустая трата времени и сил.

---------- Сообщение добавлено 09:44 ---------- Предыдущее сообщение было 08:16 ----------

Игорь Гапонов, дядя Игорь, в плане облегчения жизни усилителю мощности врезать резистор на 1 Ом в цепь колонки дело полезное, особенно если нет перебора по добротности . А что касаемо средника. то ему токовый режим просто залог красивого звука, да и всякие нервные ширики резистор успокаивает.
Для забавы подкидывал переменный резистор к колонке и желающие могли на слух накрутить оптимальное его значение.

Случай этим летом был, обратился хозяин усилителя, один канал затыкался. Усилитель оказался совершенно исправен, но не рассчитан на 4 ома , только на 8. А колонки именно 4-омные.
Я на плату фильтров врезал по мощному кипятильнику на 1, 5 Ома, ачх колонок внизу была без выброса(басовик удачный) , усилитель перестал вырубаться. звук совершенно приличный, хозяин доволен.