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

[Rova]

Тут не согласен.
Вы хотите сказать, что добротность головы отсутствует на частотах, отличных от резонансной? Она там другая, причем сильно другая, но она есть на любой частоте. И зависит в т.ч. от веса диффузора, именно поэтому такие старания по снижению его веса.
Так-же и электрическая, именно поэтому желательно делать нулевое сопротивление для частот, на которых масса диффузора имеет большое значение. А еще и потому, что при расчете фильтров принимают как правило Rвых=0.

Не знаю добротность чего вы имеете ввиду, я знаю только одну добротность динамической головки - ту, которая входит в триаду параметров Тиля-Смолла.
Mms и прочее, это не добротность.

[Sergo_PnL]

Так и я об этой-же, но это не означает, что на частотах, отличных от резонансной нет никакой добротности. Именно поэтому динамики имеют сильно разный отклик.

[Deemon1970]

Offтопик:

но это не означает, что на частотах, отличных от резонансной нет никакой добротности.

Ну да. Если динамик не фуфлыжный, а сделан добротно, то оно на любой частоте.

[Rova]

Так и я об этой-же, но это не означает, что на частотах, отличных от резонансной нет никакой добротности. Именно поэтому динамики имеют сильно разный отклик.

Добротность Qt имеет отношение только к основному резонансу. Я не знаю резонанса ниже, скажем, 1к кроме основного. Да, резонансы появляются на частотах жесткого разгона, когда головка уже давно не в поршне. Это обычно выше полосы работы головки, хотя при плохой могут быть слышны.
Но тут уже надо определиться - или крестик снять или трусы надеть. Если боимся резонансов - везде выходное низкое, если не устраивает линейность с убитой серединой и верхом - везде высокое.
Я предлагаю демпфировать только основной резонанс, если бы получилось практично прибить все резонансы и при этом оставить высокое выходное я бы был не против )).

[Игорь Гапонов]

Sergo_PnL

Итак, нужно скомпенсировать таким образом болтанку после одиночного пика - как это сделать частотной коррекцией без деградации полезного сигнала?

А чем "одиночный пик" отличается от "полезного сигнала"? Он, чё, параллельно существует? Напомню фундаментальное- линейные искажения - свойство объекта. Если поправили "одиночный пик" в заданном диапазоне его, пика, широченного СПЕКТРА, то любой сигнал в этом диапазоне спектра будет тоже поправлен, причём, туда куда надо.

Про TS-параметры. "Добротность" - параметр вспомогательный. "В чистом виде" оно присутсвует только в одиночном контуре. Корректнее использовать основные параметры эквивалентной схемы - диссипативные потери любых видов, гибкости и массы любых видов. И просто напросто "рисовать ЧХ", а уж потом ломать голову над "шириной резонанса". (а какого? там рядом может бывть "яма" у ЭД ГГ, чуток выше по частоте, и это тоже резонанс индуктивности катушки с массой подвижки.)

И таки-да, при горизонтальной ЧХ=АЧХ+ФЧХ добротность=0, хотя реактивные элементы в объекте могут присутствовать.

[Stalin]

Кстати вопрос - до какой частоты разумнее всего вводить компенсацию? И к чему собственно привязываться для наилучшего, с точки зрения точности, воспроизведения? Абстрактно - до 500, 1000 Гц? Или покрыть весь диапазон НЧ динамика? Может только частоту его резонанса? А может, не только его, а резонансы всех динамиков, лежащие до 1000 Гц, если такие есть?

По идее у фазоинверсного оформления два минимума в модуле сопротивления - на частоте резонанса и сразу после него. Максимально ПОС оказывает действие на них*. Но если перелом со спадом в АЧХ в сторону низов начинается где-то между ними, то есть смысл ослабить уже на втором чтобы хоть немного разгладить этот перепад... Мне как-то так больше пришлось по вкусу.. Если резать выше, где-то в районе 500 Гц, то показалось ломаются голоса солистов. А еще выше - на частоте раздела (у полочника двухполосника - около 3кГц) было лучше чем когда совсем не резал частоту ПОС - ВЧ грязноваты показались.

Сейчас стоит около 70нФ с 10кОм (F~220Гц), резонанс фазоинвертора на 35 Гц, второй провал импеданса где-то на 200...

* На частоте резонанса фазоинвертора НЧ динамик "встает", оказывая в противофазе сопротивление создавшемуся давлению воздуха в ящике. Может поэтому этот эффект называется демпфированием? Когда сила этого сопротивления увеличивается за счет увеличения тока в динамике на этой частоте за счет ПОС по току.

[Rova]

По идее у фазоинверсного оформления два минимума в модуле сопротивления - на частоте резонанса и сразу после него. Максимально ПОС оказывает действие на них. Но если перелом со спадом в АЧХ в сторону низов начинается где-то между ними, то есть смысл ослабить уже на втором чтобы хоть немного разгладить этот перепад... Мне как-то так больше пришлось по вкусу.. Если резать выше, где-то в районе 500 Гц, то показалось ломаются голоса солистов. А еще выше - на частоте раздела (у полочника двухполосника - около 3кГц) было лучше чем когда совсем не резал частоту ПОС - ВЧ грязноваты показались.

Сейчас стоит около 70нФ с 10кОм (F~220Гц), резонанс фазоинвертора на 35 Гц, второй провал импеданса где-то на 200...

Да, на 200 герцах минимум импеданса с практически омическим сопротивлением динамика. Это частота, на которой индуктивность головки еще не сказывается, а резонанс уже не сказывается.

А первый минимум импеданса, это расщепление основного резонанса фазиком.

[Sergo_PnL]

Sergo_PnL А чем "одиночный пик" отличается от "полезного сигнала"?

Откуда вопрос?
Конечно ничем, это и есть полезный сигнал, вопрос не в том как его откорректировать сам по себе, а как убрать то, что после него создается динамиком, повлияв на полезный сигнал частотной или фазо-частотной коррекцией. Так понятно?
С музыкальным сигналом все конечно сложнее, но хотя бы в этом прийти к общему мнению.

[Игорь Гапонов]

Откуда вопрос?
Конечно ничем, это и есть полезный сигнал, вопрос не в том как его откорректировать сам по себе, а как убрать то, что после него создается динамиком, повлияв на полезный сигнал частотной или фазо-частотной коррекцией. Так понятно?
С музыкальным сигналом все конечно сложнее, но хотя бы в этом прийти к общему мнению.

Похоже, вы совсем не понимаете как работает линейная коррекция.

[Stalin]

Сёдня пустил отдельный провод на ВЧ по (bi-wiring).
Первый раз за 20 лет мне этот bi-wiring вдруг очень даже пригодился .
Шунт остался на НЧ. Высокие выделились, прозрачнее стало.
НЧ фильтр не имеет коррекции импеданса на ВЧ, он плавно увеличивается, поэтому теперь можно попробовать и без коррекции в ПОС, которая не будет реагировать на провал импеданса ВЧ канала.

---------- Сообщение добавлено 19:10 ---------- Предыдущее сообщение было 17:25 ----------

Сделал, убрал коррекцию в частотном диапазоне. Оставил только 180pf, на всякий, для исключения самовозбуда. Т.е. сейчас никаких фазовых сдвигов и перепадов в частотном диапазоне.
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...
Хочется все переслушать... Сложный материал стал доступным, много интересного нового появилось чего раньше не слышал даже. балдею по-тихоньку!

Т.е. подытожить:
Подцепил через bi-wiring.
Датчик ПОС только в цепи НЧ головки.
Через ВЧ сигнал возвращается на землю без шунта.
Убрал частотную коррекцию ПОС в звуковом диапазоне.

[Sergo_PnL]

Вот! За что и боролись!
А попробуйте все то-же самое, только без би-ваеринга и с ПОС во всем диапазоне. Есть подозрение, что правильно работающий ВК даже с нулевым выходным сопротивлением на ВЧ должен звучать хорошо.

Кстати, выходная катушка у Вас включена в цепь коррекции? Я у себя перебросил ее на холодный провод и включил в коррекцию - ОЧЕНЬ положительный эффект!

---------- Сообщение добавлено 19:51 ---------- Предыдущее сообщение было 19:36 ----------

Похоже, вы совсем не понимаете как работает линейная коррекция.

Возможно. Так Вы на вопрос мой ответите? Или мне нужно что-то почитать чтобы его понять? Подскажите что

[Stalin]

А попробуйте все то-же самое, только без би-ваеринга и с ПОС во всем диапазоне. Есть подозрение, что правильно работающий ВК даже с нулевым выходным сопротивлением на ВЧ должен звучать хорошо.

Кстати, выходная катушка у Вас включена в цепь коррекции? Я у себя перебросил ее на холодный провод и включил в коррекцию - ОЧЕНЬ положительный эффект!

Пробовал так в самом начале. Как только плату поставил. Эффект был тот же, но появилась какая-то грязь на ВЧ... Грешу на развязывающий конденсатор в цепи ООС...
Еще импеданс ВЧ тракта в своем диапазоне - падает от 8 до 5 Ом в области 13кГц, потом подъем до 6 Ом, поэтому ПОС дает сильную прибавку напряжения на ВЧ, которая не очень ей нужна...

А как понять включили на холодный провод?
У меня её вообще нет. Убрал ее давненько и сколько ни пытался разных поставить все они вмешивались в чистоту ВЧ. Родная была уж совсем лютая, из тонкущего провода и много витков. Обхожусь ферритовыми цилиндрами, надетыми на выходные провода. Хотя переделанный усил и без них не возбуждался... Я так и не понял её необходимость.

---------- Сообщение добавлено 05.12.2016 в 00:21 ---------- Предыдущее сообщение было 04.12.2016 в 23:50 ----------

Есть еще одна мысль, по поводу плохой работы ПОС на ВЧ тракт. Провал импеданса в нем обусловлен реактивностями фильтра (у меня он третьего порядка). Первые две - конденсатор и катушка на землю дают сдвиг фазы до 120 градусов на частоте резонанса, приходящемся на 5 кГц. Это стандартная ситуация для таких фильтров. А вот работа ПОС на такую нагрузку получается неоптимальной. На такой нагрузке ПОС вносит в начальный сигнал добавку с задержкой в 120 градусов, соотв. и получается белеберда на выходе.
Такой ситуации нет с мощным усилителем с нулевым выходным сопротивлением, ибо там нет смешивания сигнала с таким диким фазовым сдвигом.
На НЧ тракт, где фазовый сдвиг имеет всего 45 градусов на 200 гц, работает ПОС гораздо точнее. Дальше 200 Гц ее действие плавно ослабевает с ростом импеданса, вызванного только индуктивной составляющей фильтра первого порядка, нагруженного на такую же индуктивность динамика и к 3000 Гц фазовый сдвиг хоть и достигает -90 градусов, но и импеданс уже в этом районе = 40 Ом (т.е. в 8 раз больше). Поэтому вводя ПОС только в работу НЧ, можно не фильтровать в ней частоту, внося дополнительный фазовый сдвиг на частоте среза.
Поэтому Bi-wiring очень в этом случае помогает. Ввода шунт только в НЧ тракт, отпадает необходимость в bi-amping, т.к. работа ПОС практически не сказывается на ВЧ, при условии, что в НЧ тракте отсутсвуют цепи коррекции импеданса на высоких частотах.

[Игорь Гапонов]

Возможно. Так Вы на вопрос мой ответите? Или мне нужно что-то почитать чтобы его понять? Подскажите что

Или. Теорию линейных цепей. Так вот из неё следует, что если дельта импульс воспроизводится идеально как дельта импульс, то и любой другой сигнал будет воспроизведён идеально, т.е. БЕЗ ЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ. Поправляя-корректируя воспроизведение дельта-импульса как тест-сигнала системой, можно скорректировать и любой другой сигнал (другими словами необходимо просто напросто знать ЧХ=ФЧХ+АЧХ системы без коррекции и вычислить и реализовать по ней корректирующую ЧХ, причём, это делается нынче довольно точно, какой бы сложной ЧХ ни была). Видите, я вам объясняю суть линейной коррекции, в которой вы чего-то сомневаетесь...

[Sergo_PnL]

Игорь, если Вы о какой-то абстрактной теоретической возможности, то это не интересно - у нас ГГ, вносящий данное искажение, не включен в систему ОС и если вносит инерционной болтанкой "послезвучия", то их приходится есть с основным блюдом.

[Игорь Гапонов]

Я ж и говорю, не понимаете вы и инерционно "все что можно и нельзя" пытаетесь задавить ПОСой и маетесь с её настройкой ЧАСТОТНОЙ ЛИНЕЙНОЙ, когда эта самая настройка может быть выполнена НА ВХОДЕ Ума. И это не какая-то "абстрактная возможность" - это реалии. У вас () ГГ вносящий ЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ (тот самый бубнёж, который оно, ГГ, "вносит инерционной болтанкой "послезвучия"" ), которые и давятся этой ЛИНЕЙНОЙ коррекцией без всякой "ос", повторяю, ЛИНЕЙНОЙ цепью или процессором на входе УМа. А роль ОС (Оос или пос - неважно), охватывающей систему УМ-ГГ, сводится к компенсации НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ внутренностей ГГ (ну, например, нелинейность индуктивности катушки и её сопротивления лечится стабилизацией тока через клеммы АС) . Чего тут сложного в понимании?

[.Васильев]

Обычный корректор на входе УМ? С одной стороны это хорошо,но с другой , сложнее в реализации .ПОС на инвертирующем УМ плюс З,Я с пассивным сопротивлением лично мне нравится больше.
оф я одного только не понимаю.Зачем ПОС по току делать в неинвертирующем усилителе,когда в в инверте все проще получается

[Stalin]

Согласно экв. схеме ГГ для контроля над движением электромеханической части преобразователя надо компенсировать и индуктивность (в общем случае - полный импеданс Ze электрической части). При этом функция скорости всей подвижки приближается к функции напряжения на входе усилителя.

Если компенсировать только активную часть Ze, то будет наблюдаться последовательный электромеханический резонанс на механической части (параллельно соединённые инд. катушки и эквивалент гибкости последовательно с эквивалентом массы), хотя главный резонанс и будет задавлен (параллельный резонанс эквивалента гибкости с эквивалентом массы). Т.е. в петле ПОС должны быть кроме всего прочего элементы, имитирующие отрицательную индуктивность в Ri УМа.

Может я не правильно понял, но кажется то о чем Вы говорите сводится к подчиненному регулированию функции тока в нагрузке. Что реализуется в усилителях с обратной связью по току, где меряется ток на входе и на выходе, ошибка вычитается в обратной связи. В итоге получается повторение тока в головке и имеет преккрасную импульсную характеристику, без задержек.

С ПОС у этого метода только одно сходство - датчик тока в цепи нагрузки. В остальном ПОС делает другую работу. Усилитель остается контролировать напряжение, т.е. стремится повторить входное напряжение на выходе. А снимаемый с датчика тока сигнал лишь позволяет вносить коррекцию в выходное напряжение, компенсируя только потери на внутреннем сопротивлении усилителя напряжения, отслеживая это падение в токе нагрузки.

Усилителям, построенным по принципу подчиненного регулирования функции тока действительно нужна коррекция модуля сопротивления в широкой полосе частот в нагрузке, иначе он не обеспечит ровной АЧХ звукового давления.
Соотв. под услитель тока нужно переделывать все колонки, а ПОС - не требует, и легко интегрируется в усилитель напряжения.

У меня есть опыт прослушки такого усилителя, который поддерживает ток, нагруженного на обычную колонку с фазоинвертором, кажется "радиотехника", где убрана только катушка в цепи НЧ. Было весьма удивительно, что поддерживая постоянным ток в НЧ головке, бас не бубнел и имел классный отклик, скорость. Бас реально удивлял. Все пишут что на НЧ надо контролировать напряжение, а тут все наоборот.
Но совершенно не понятно, что физически происходило с верхами, фильтр у них не переделывался, но играли как-то и не сказать что прям совсем плохо. Нужно будет исследовать этот вопрос отдельно. Усилитель еще построен на ШИМ модуляции. Автор особо не беспокоился за верха, получилось - говорит как получилось))

---------- Сообщение добавлено 10:30 ---------- Предыдущее сообщение было 10:22 ----------

Зачем ПОС по току делать в неинвертирующем усилителе,когда в в инверте все проще получается

Странный вопрос!
- Что проще сделать: новый усилитель, или добавить маленькую платку в имеющийся?
Встройка ПОС в инвертирующий вроде проще - можно без операционника обойтись... (могу ошибаться).

[.Васильев]

Конечно проще,вводите ПОС с интегрирующей цепью и все. Имеющийся УМ разве в инверт нельзя переключить? Правда если это не чистый тосник .

[Stalin]

Имеющийся УМ разве в инверт нельзя переключить? Правда если это не чистый тосник .

Может быть можно. Не вдавался. Мне это сложнее кажется. Да и понижение с этим связанное входного сопротивления и возможно корректировку ООС опять пересчитывать... и пошло поехало. Это уже другой усилитель будет. и другая тема соотв.

[.Васильев]

Offтопик:
Да это я чисто побрюжал маленько. Не обращайте внимание.