Составные усилители

[BesPav]

Создать новую тему побудило большое количество сообщений и схем, опубликованных в разных ветках, а то и даже на разных форумах.

Итак, предмет обсуждения - глубокоООСные усилители, так называемые "композиты", состоящие из первого малосигнального/маломощного ОУ и второго сильноточного ОУ в специализированном корпусе с повышенным теплорассеянием.

В качестве "подопытных" на роль первых ОУ выбраны следующие:
AD8065/66/67
THS4021/22+4011/12
LM6171/7171
LT1222
OPA1611/12+1641/42
AD797
Из предвыборной гонки потихоньку выбывают отличные ОУ LME49710 и LME49990.

Основные критерии выбора:
1. Возможно больший GBP
2. Возможно более высокая частота основного полюса (точка перегиба на кривой open-loop gain в даташите и/или модели)
3. Возможно меньшее произведение шума на усиление в начале аудиодиапазона
4. Наличие достоверной модели, более-менее совпадающей с графиками официального даташита.

На роль "вторых" народной молвой выбраны AD815, THS6012/TPA6120 и LT1210. Пожалуйста, не надо LM3886 сегодня...

Основные критерии выбора:
1. Достаточная мощность в качестве усилителя для наушников
2. Возможно более широкая полоса
3. Возможно меньший уровень шумов
4. Возможно большее петлевое усиление

Для начала обсуждения пара несложных схем с непривычно большой глубиной ООС:

Скрытый текст

[свернуть]

Условия устойчивости выполнены формально, номиналы коррекции подлежат алгоритмическому или ручному уточнению по переходной характеристике, а также в реальной конструкции с учетом паразитных параметров платы.

Основные недостатки подобных схем:
1. Сравнительно большой уровень шума на выходе, первый ОУ работает со своим полным усилением на НЧ и все его входные шумы усилены в Aol раз. ВНИМАНИЕ, не все SPICE-модели ОУ корректно воспроизводят даташитные графики шума.
2. Очень плохие последствия при перегрузке.
3. Необходимость плотного монтажа, частота единичного усиления порядка 20-30 МГц и сантиметры проводников уже вносят заметную задержку фазы на частоте замыкания характеристики.

Пример печатной платы, заботливо нарисованной форумчанином mellowman:

Скрытый текст

[свернуть]

Продолжение следует...

[nemool]

Именно на первом периоде из-за задержки как по времени так и по фазе и рождаются искажения неуловимые традиционными методами

Так на первом периоде никто не проверяет, т.к. не достаточно времени для выхода схемы на установившийся режим.
Поэтому расчеты будут неверными.

[MAXIM_A]

интерпретация петлевого усиления
со второго периода на синусе уже все красиво, и мы не обнаружим ничего плохого, точнее получим десяток нулей после запятой
Именно на первом периоде из-за задержки как по времени так и по фазе и рождаются искажения неуловимые традиционными методами
Вложение 342679
в результате вместо ООС имеем ПОС по гармоникам самого чувствительного для слуха СЧ-диапазона

Для этого есть меандр.

[Teoretic]

интерпретация петлевого усиления
Вложение 342679
в результате вместо ООС имеем ПОС по гармоникам самого чувствительного для слуха СЧ-диапазона

У вас типичная ошибка начинающего в ООС!
Когда ОС положительна, а когда отрицательна? Если модуль коэффициента передачи по петле больше 2, обратная связь всегда отрицательна, независимо от величины фазы.

В примере на вашем графике ОС становится положительной где-то с 6-8 МГц.

[belka]

интерпретация петлевого усиления
со второго периода на синусе уже все красиво, и мы не обнаружим ничего плохого, точнее получим десяток нулей после запятой
Именно на первом периоде из-за задержки как по времени так и по фазе и рождаются искажения неуловимые традиционными методами
Вложение 342679
в результате вместо ООС имеем ПОС по гармоникам самого чувствительного для слуха СЧ-диапазона

Вас печатают в журнале Радио? Прям вот с этим бредом?
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

На картинке симулятор отрисовал продукты искажений 3 колебания частоты 20 килогерц. Некий усилитель в модели, с очень низкими искажениями, это не суть важно.

Где ты видишь, что бы искажения меняли свою величину? Эксперт диванный.



Этой хитрости меня обучил Игорь Гапонов (лично) лет 16 назад, метод называется Эвклид. Спасибо ему большое.
Пригодилось, смотри-ка, диванного эксперта разъе...

[begemot61]

интерпретация петлевого усиления

Как всё запущено!

[Petr-1951]

Где ты видишь, что бы искажения меняли свою величину? Эксперт диванный.



Этой хитрости меня обучил Игорь Гапонов (лично) лет 16 назад, метод называется Эвклид. Спасибо ему большое.
Пригодилось, смотри-ка, диванного эксперта разъе...

когда подрастешь до понимания что такое векторные искажения, надеюсь поймешь и ты.
вот начало периода, голубая - это то что будет на выходе со второго периода, красная - то что на выходе первого периода. Разница видна невооруженным глазом. Векторные искажения выделены желтым. Надеюсь понятно даже хамам...

---------- Сообщение добавлено 09:40 ---------- Предыдущее сообщение было 09:22 ----------

У вас типичная ошибка начинающего в ООС!
Когда ОС положительна, а когда отрицательна? Если модуль коэффициента передачи по петле больше 2, обратная связь всегда отрицательна, независимо от величины фазы.

В примере на вашем графике ОС становится положительной где-то с 6-8 МГц.

Надеюсь Агееву вы доверяете. Вот что он писал в небезизвестной работе (Радио 2003-04 с.16-19): «при фазовом угле петлевого усиления, близком к ±90°, ±270°, амплитудные нелинейности исходного усилителя практически полностью конвертируются в фазовые (т. е. в паразитную фазовую модуляцию, пусть и ослабленную в |bК| раз). При этом паразитная модуляция амплитуды практически исчезает, и получаемые результаты измерений интермодуляционных искажений могут быть на 20...30 дБ более оптимистичными, чем на самом деле покажет анализатор спектра (и слух в случае УМЗЧ). К сожалению, именно так и обстоят дела с большинством ОУ и многими УМЗЧ. »

Так почему сдвиг по фазе петлевого на 90 градусов влияет на выходной сигнал сужая реальный динамический диапазон на 30...50 дБ, а сдвиг на 180 градусов по вашему никак не влияет. Речь идет не об устойчивости усилителя, а именно о влиянии фазы петлевого усиления, не более того. Речь идет о том почему глубина ООС не дает ожидаемого результата по снижению искажений, разумеется не тех что вы меряете стандартными приборами, а реальных

[begemot61]

Вадик, ну в самом деле, ты когда уже подрастёшь...
Чиркни пару формул, объясни чем числитель от знаменателя отличается...
Сакраментальную фразу

пусть и ослабленную в |bК| раз

можешь не повторять.

И откуда векторные искажения в RC цепочке...
А то щас ещё Рубальский нагрянет и быстро всех на ноль умножит поделит

[Petr-1951]

И откуда векторные искажения в RC цепочке...

и причем здесь RC-цепочка? вот пример векторных искажений одной из модификаций легендарного усилителя

в начале задержка, а в установившемся режиме значительное опережение
потом говорят типа: в этом усилителе гипертрофированный воздух или что то в этом роде

аналогичный эффект дает и "токовый конвейер"
p.s. рассматривается УПТ, тем не менее имеет время прохождения сигнала равное 50 нс, с этой задержкой сигнал отправляется обратно по цепям ООС в соответствии с фазой петлевого усиления. В безосном усилителе по барабану, как и в той же RC-цепочке...

[mellowman]

И откуда векторные искажения в RC цепочке...

Это каждому СВЧ-инженеру известно, поэтому они их и не применяют, т.к. портят звук

[fakel]

Вот что он писал в небезизвестной работе (Радио 2003-04 с.16-19): «при фазовом угле петлевого усиления, близком к ±90°, ±270°, амплитудные нелинейности исходного усилителя практически полностью конвертируются в фазовые (т. е. в паразитную фазовую модуляцию, пусть и ослабленную в |bК| раз). При этом паразитная модуляция амплитуды практически исчезает, и получаемые результаты измерений интермодуляционных искажений могут быть на 20...30 дБ более оптимистичными, чем на самом деле покажет анализатор спектра (и слух в случае УМЗЧ). К сожалению, именно так и обстоят дела с большинством ОУ и многими УМЗЧ. »

И чо? 90* это значит на входе ДК на одном плече 0, на другом - амплитудное значение напряжения. Если амплитуда не превышает возможностей ДК, то ООС с фазовыми искажениями справляется, так же как и с амплитуднымми. Посмотри формулу, что такое фазовые искажения? Это нелинейность мнимой части, а амплитудные - искажения действительной.

---------- Сообщение добавлено 11:02 ---------- Предыдущее сообщение было 11:01 ----------

Вас печатают в журнале Радио? Прям вот с этим бредом?

К сожалению, да. Старые зубры редколлегии поуходили....

---------- Сообщение добавлено 11:06 ---------- Предыдущее сообщение было 11:02 ----------

Так на первом периоде никто не проверяет, т.к. не достаточно времени для выхода схемы на установившийся режим.
Поэтому расчеты будут неверными.

Чувак не умеет пользоваться галочкой "Operating point"

[EDDiE]

К сожалению, да. Старые зубры редколлегии поуходили....

А там сейчас вообще читать нечего.
Только про Новогодние гирлянды
Ну, и С. Рюмика

Содержание ж. Радио №3/2019 "Не за что зацепиться" (С) Г. Хазанов

Выставки
А. ГОЛЫШКО. Умные технологии CES’2019
И. РОГОВ. На выставке «Российский Hi-End 2018»


Видеотехника

И. НЕЧАЕВ. DVB-T2-ресивер включает телевизор
А. БУТОВ. Защита антенного входа DVB-T2-ресивера


Радиоприем

В. ГУЛЯЕВ. Новости вещания
М. АЛЬТШУЛЕР. Цифровой радиоприёмник из готовых устройств

Прикладная электроника

А. ДЫМОВ. Часы-метеостанция
В. ЛАЗАРЕВ. Контроллер доступа Mellon-3
М. ФЕОКТИСТОВ. Электронная пломба
А. МЕЛЬНИКОВ. Устройство управления освещением


Измерения

И. НЕЧАЕВ. Встраиваемый вольтметр—амперметр для регулируемого БП


Радиолюбительская технология

Ф. ГЕЛЬВЕР. Маркировка проводов и кабелей
В. МАКАРОВ. Светодиодная ультрафиолетовая лампа с таймером для засветки фоторезиста

Дополнение к напечатанному
Наша консультация

«Радио» — о связи

В. ШИШОВ. Российское первенство. К 160-летию со дня рождения Александра Степановича Попова
Г. ЧЛИЯНЦ. Женщины-коротковолновики (1928—1941 годы)
В. ПАХОМОВ. Эволюция телеграфного ключа от Альфреда Вейла до наших дней
И. ГОНЧАРЕНКО. Вертикальная антенна на диапазоны 3,5…28 МГц


«Радио» — начинающим

Д. МАМИЧЕВ. Вторая модернизация квадропода
О. БОРИСОВА. Замена микросборки КМП201УП1А в комбинированном приборе
С. РЮМИК. Викторина «Микроконтроллеры и датчики температуры»
А. БУТОВ. Пользоваться шахматным компьютером Saitek Executive стало удобнее
Д. ЧЕХ. Продление жизни малогабаритного электронного фотоаппарата.
Издательство: Редакция журнала "Радио"
Год / месяц: 2019 / март

[свернуть]

[fakel]

Именно на первом периоде из-за задержки как по времени так и по фазе и рождаются искажения неуловимые традиционными методами

В воспаленном мозгу экспериментатора, и только. Фурье, бедняга, вертится в гробу аки генератор. Петров не понимает (и не хочет понимать) что такое окно

---------- Сообщение добавлено 11:10 ---------- Предыдущее сообщение было 11:09 ----------

А там сейчас вообще читать нечего.
Только про Новогодние гирлянды если почитать

Или про туалет с дистанционным смывом Я не шучу, это покруче телевизора на вожжах

[belka]

Или про туалет с дистанционным смывом

Доставил

[Alex]

Вас печатают в журнале Радио? Прям вот с этим бредом?

В "Коневодстве" и не такое печатают.

Старые зубры редколлегии поуходили....

Типа Солнцева, ака Крылова?

[belka]

когда подрастешь до понимания что такое векторные искажения, надеюсь поймешь и ты.
вот начало периода, голубая - это то что будет на выходе со второго периода, красная - то что на выходе первого периода. Разница видна невооруженным глазом. Векторные искажения выделены желтым. Надеюсь понятно даже хамам...

Интересно, этот эксперд включал когда-нибудь осциллограф? Как пользоваться генераторчиком прямоугольных импульсов? Ты понимаешь, что такое время установления? Как это время соотносится по величине с длительностями сигналов ЗЧ?
RC - цепь нарисуй в симуляторе и сиди лови в ней искажения на первом периоде

У тебя такая каша в голове, капец просто. Всё, в игнор - полностью бестолковый.

[Petr-1951]

У вас типичная ошибка начинающего в ООС!

для бывалых понимающих сделаем простейший эксперимент. В качестве входного сигнала возьмем 1/9 от 12 кГц, т.е. 1,333 кГц, а в цепь ООС (для ориентации) подмешаем сигнал 12 кГц, затем вычтем этот сигнал и посмотрим что останется на выходе

как видим ровно в противофазе с 9-й гармоникой (в соответствии с петлевым усилением) торчит в шумах 9-я гармоника сигнала 1,333 кГц
А теперь упростим схему, откинем выходной ОУ, увеличим нагрузку до 2 кОма и проделаем тоже самое

и хотя глубина ООС на 70 дБ меньше искажения здесь гораздо меньше так как первый полюс около 20 кГц (а не 4 как в первом варианте), и петлевое для 9-й гармоники не имеет сдвига по фазе 180 градусов

[ViktKors]

..искажения здесь гораздо меньше..

Ну и правильно.
если глаза не подводят, там rms искажений где-то в области долей фемтовольта получился, от сигнала в несколько вольт.

Да и впрямь, чего их жалеть, эти искажения. Сколько там получается?
-320 дБ от одиночного ОУ с мелкой ООС?

Это вам не хрен моржовый, понимать надо. Все благодаря высокому первому полюсу.
Высокий класс.

П.С.

Правильно Павел намекал. Кому интересны в нынешнее время всякие "200 дБ"? Этот мем явно устарел, нынешние школьники/студенты не понимают в чем тут прикол.

Даешь новый рубеж - "300 дБ".

И печатать + патентовать обязательно. Приоритет должен быть зафиксирован документально. Страна должна знать своих героев.

П.П.С. А "бывалые", конечно пролетают. Ну это понятно, какие их них математики создатели усилителей, им просто фантазии не хватит на такое. Про искажения "-300 дБ", да еще благодаря мелкой ООС и высокому полюсу они способны разве что сочинять стихи. Чсх, скорее всего весьма похабного толка.
N.B.
Давида Гильберта спросили об одном из его бывших учеников. "А, такой-то? — вспомнил Гильберт. — Он стал поэтом. Для математики у него было слишком мало воображения."

[Petr-1951]

речь не об абсолютном уровне искажений, а о работе петлевого усиления. На 12 кГц имеет место поворот фазы на 180 градусов, в результате и высшие гармоники подчеркиваются только и всего, хотя должны были просто утонуть в шумах. Поэтому не надо умничать. Здесь и так хватает умников (хохотунчиков) доказывающих что УН в петле ООС имеет выходное сопротивление десятки МОм (т.е. являются генераторами тока, а не напряжения), или понятия не имеющие как работает элементарная вольтодобавка, и вставляют свои 3 копейки по поводу и без повода...

[-UST-]

Petr-1951,
Речь о том, что система будет компенсировать инерционность звеньев усилением (петлевым, да). И стремиться свести разностный сигнал (скалярный али векторный - как Вам удобно) к нулю в первом приближении. И точка.

Offтопик:
И хватит засирать ветку, прошу прощения. Одна из немногих содержательных тут.

[hydr]

u =( Um / zwc)*sin(wt - a - pi/2) - (Um / zwc)*sin( - a -pi/2) * e^ - (t/rc)

При подаче синусоидального напряжения на R - C цепь напряжение на емкости будет меняться по приведенной формуле.
Ежели мы тут чему то, когда то учились то целесообразно от бла бла перейти к конкретике.
Можно обратить внимание на последнюю составляющую - экспоненту. Да она присутсвует в переходном процессе. Другое дело можно ли ее причислять к нелинейным искажениям. Ежели строго по теории то нельзя!

С уважением hydr.