Развитие "идеального" усилителя

[fakel]

Тема создана для развития в общем-то неплохой концепции предложенной misha88 https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2697951. Поскольку автор той ветки не приемлет критику и затыкает оппонентам рты, открывая ветку, чтобы по-быстрому что-то написать, и тут же закрывая ее, я открыл свою, где продолжу развивать проект, не давая ему скатиться в у.г. и не противоспоставляя измерения Его Величеству Звуку (как это делает автор прототипа). В отличие от политики misha88, моя ветка открыта для всех желающих, в т.ч. и для misha88.

Для начала посмотрим на исходную схему https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1574417812
Первое, что бросается в глаза - неоправданный переход от симметричного первого ДК к симметричному же второму ДК через токовое зеркало. Зачем? Ведь вход второго ДК - симметричен с самого начала!
Идем по схеме дальше и видим абсолютно неоправданный переход в оконечном усилителе с симметричной топологии (ДК) на несимметричную (ОБ) и далее снова на симметричную (ВК).
Но в оконечном уровни сигнала на несколько порядков выше, и вот там-то симметричная топология как раз пригодилась бы! Тем более, что ИТ, обозначенные на симуляции кружочками стрелками, в реале будут содержать столько же транзисторов, которых хватило бы для достройки каскадов до симметрии!
С учетом вышесказанного, после всех преобразований схема вырождается в банальный Холтон, с ПТ в обоих ДК

Короче, схема будет выглядеть так:

[Semigor]

fakel, отлично! Ещё немного усилий и я надеюсь, ты покажешь схему в том виде, в котором ее характеристики можно будет сравнить с характеристиками схемы Миши. Я серьезно, без прикола.

[audiomun]

Упростить например, не применять высоковольтные полевики в преде

А зачем вообще применять полевики в ДК, когда усилитель инвертирующий .....?

[wert]

Упростить хотя бы, ...
Вот "голая" схема.

Эта схема будет не лучше, возможно даже хуже...
Но оценить можно если будет выложен файл cir, обычно так не происходит,
но надеюсь на уровне модели оценить действия fakel по улучшению "идеального" получится.
Ведь заявление то достаточно громкое.

[.Васильев]

можно немного иное мнение ?
а с оу что схемы не катят?

[ViktKors]

У Вас и у Петрова не петлевое усиление, а усиление без ООС

На форуме Вы вольны называть это как Вам заблагорассудится

а усиление без ООС (но оно не верное, поскольку не может быть там такого усиления, посчитайте сами без симулятора, оно немногим больше 60 дБ

Увы. Арифметика - моя сильная сторона:
1.
Усиление первого каскада определяется крутизной J1,J2 при выбранном токе покоя. Датащит дает только крутизну при 0.2 мА, но нетрудно прикинуть (зависимость от тока ~ корневая).
Второй элемент, определяющий усиление - R5 = 100 кОм.
Потери в промежуточных элементах не являются существенными.
Перемножаем половинную крутизну и R5 (и скинем пару дБ на потери в каскодах), получим усиление порядка 55 дБ

2.
Усиление второго каскада определяется крутизной J3,J4 при выбранном токе покоя с учетом резисторов R3,R4.
Резистор, определяющий усиление - R11 = 220 кОм.

Перемножаем крутизну (с учетом R3,R4) и R11 (минус пара дБ на потери в каскодах), получим усиление порядка 51 дБ

3. Цепь ООС - R12,R13 и R14,R15 определяет Кпередачи сигнала с выхода на вход в ~-21 дБ

4. Складываем
55 дБ (первый каскад) + 51 дБ (второй каскад) -21 дБ (делитель ООС) = 85 дБ
Это усиление в большой петле ОС - "петлевое"
"Усиление усилителя" (за вычетом ослабления делителем с выхода на вход), естественно, будет на 21 дБ выше ~ 106 дБ


То есть оценка "на глаз" без симулятора по данным датащитов дает ровно то же самое, что и симулятор.

Может Вы не усиление, а что-то иное имели в виду?

Не знаю, по каким правилам Вы оцениваете запас,

Так все традиционно, дальше уж некуда:
"Для петлевых усилений в диапазоне +/-10 дБ около пересечения линии "0 дБ" запас по фазе должен составлять не менее 30 градусов."

Естественно, это не всегда должно быть так, иногда можно и попуститься, но уж точно не в случае конструкции на дискрете с неизвестной топологией железа и пусть даже умеренным разбросом параметров компонентов.

там 0 гр. фазы на частоте 22 МГц при петлевом усилении -20 дБ, а запас фазы 80 гр. при петлевом усилении 0 дБ на частоте 2.2 МГц, что и обеспечивает апериодическую ПХ без малейших выбросов.

"Там" - это только в одной из петель.
Это конечно хорошо, что сигнал со входа так красиво отрабатывается, но это не единственный сигнал в усилителе. Есть еще шумы, продукты искажений, наводки и прочее. И все из этого, что попадает в "многополюсную" петлю (искажения выходного каскада, "отдача АС", шумы и наводки) будет отрабатываться именно по "многополюсному" алгоритму.
Так что, в реальном усилителе (как минимум!) устойчивыми должны быть все петли ОС. Потому как мало радости, если устойчивой петлей ОС охватывается генерящий каскад.
Впрочем, радости может быть и много. И это не издевка, приходилось встречать мнение, что легкий генереж (милливольты на МГц-ах) способствует "живости звучания".

Еще раз. Проверять на устойчивость нужно все петли.
В симуляторе это означает, что этот самый пробник можно совать в любую часть схемы и смотреть, что получается.
На практике это означает, что любая ОС, даже такая "предельно местная", как повторитель (что на биполяре, что на полевике) вполне может засвистеть или добавить "живости" звуку.

Ну и всегда приходится учитывать, что симулятор и реальность - две большие разницы. Красивые параметры при сильнотоковой части с полосой ОС (пусть даже очень локальной) в 22 МГц - это конечно утопия. Про стабильность усиления на куда более высокой частоте (по петлевому -10 дБ) вообще молчим.

[misha88]

То есть оценка "на глаз" без симулятора по данным датащитов дает ровно то же самое, что и симулятор.

Может Вы не усиление, а что-то иное имели в виду?

Вы правы, мне почему-то показалось, что Вы говорили про петлевое усиление отдельно второго каскада, поэтому и моё несогласие с результатами, а только сейчас дошло, что у Вас, как и предлагал fagos, вместе обе петли, и кстати очень похоже на то, что более сложным методом получил я в посте 35, а первым про данный результат обратил внимание Петров в своём файле, а я не сразу понял, о чём он (хотя некоторые вещи там не правильны, что я ранее показал).

А зачем вообще применять полевики в ДК, когда усилитель инвертирующий .....?

Я в своей теме добавил пост с кратким перечнем самых важных мер, там есть про Ваш вопрос (это не зависит, какая ООС, просто для посл. ООС возникает дополнительная ошибка из-за синф. искажений, но на этом различия заканчиваются).

[belka]

Упростить хотя бы, расширить номенклатуру деталей (например, не применять высоковольтные полевики в преде)

Вот "голая" схема.


ИТ I2 и I7 завязаны друг на друга (образуют масштабное ТЗ), чтобы сохранять на затворах 2ого ДК приемлемое напряжение

Базы ОБ Q9 Q10 привязаны к плюсовой шине через источник смещения (классика)

ВК, не показанный - обычная комплиментарная тройка

Мда(

[audiomun]

Арифметика - моя сильная сторона:
То есть оценка "на глаз" без симулятора дает ровно то же самое, что и симулятор.

"На глаз" - влияние C2 не учтено ..... ?

[misha88]

Проверять на устойчивость нужно все петли.

В моей схеме все петли устойчивы (я всегда проверяю по ВЧ анализатору спектра до 1 ГГц, в т.ч. при подаче на вход синуса в несколько кГц). Кстати, именно по анализатору спектра было определено, что если от выходных транзисторов (вернее от одной пары) до конденсатора коррекции провод менее 5 см, то никакой генерации точно нет. Монтаж входной части у меня очень компактный, вся входная часть, включая полевики второго каскада, распаяны с обоих сторон на маленькой плате (там все детали SMD), а уже эта плата впаяна в обычную плату с дырками под обычные остальные детали.

Попробывал использовать инструмент "Loop Gain" для получения петлевого усиления главной цепи ООС, получил тот же результат, что выкладывал раньше, но действительно всё намного проще и сразу автоматически указываются запасы по амплитуде и фазе (см. рисунок).

[belka]

до конденсатора коррекции провод менее 5 см

Вот про этот волшебный конденсатор Факел и позабыл совсем в своём смешном эскизе вверху - из чего мной сделан вывод, что он так и не понял, как это всё дело работает.

---------- Сообщение добавлено 15:29 ---------- Предыдущее сообщение было 14:58 ----------

Факел должен своё "улучшение" переделать в усилитель Мастер от Жуковского, возможно тогда это обретёт сколь-нибудь разумные схемотехнические формы.

[kaskod]

Offтопик:

Ещё немного усилий и я надеюсь, ты покажешь схему в том виде

Эт вряд ли , за все время невидел ни одного рисунка, так одни наброски. Посему и тема изначально "флеймовая".

[Сергей Кор]

можно немного иное мнение ?
а с оу что схемы не катят?

Не ОУ это отстой . Забудь.

[fakel]

Вот про этот волшебный конденсатор Факел и позабыл совсем в своём смешном эскизе вверху - из чего мной сделан вывод, что он так и не понял, как это всё дело работает.

Не забыл, а не нарисовал, потому что коррекция никоим боком не относится к схемотехнике сопряжения каскадов, что я и хотел показать

---------- Сообщение добавлено 20:10 ---------- Предыдущее сообщение было 20:08 ----------

А зачем вообще применять полевики в ДК, когда усилитель инвертирующий .....?

Это к misha88 вопрос. Стояла задача улучшить, но близко к оригиналу

[Petr-1951]

наконец то выяснили что петлевое всего усилителя имеет следующий вид

из графика видно что первый полюс равен 20 кГц (сдвиг фазы 45 градусов). Точно такой же сдвиг имеет и выходное сопротивление усилителя на этой частоте. Сдвиг фазы на более низких частотах гораздо ниже. Но так как петлевое в звуковой полосе постоянно, то постоянно и выходное сопротивление. Утверждение автора, что усилитель имеет первый полюс 100 Гц ошибочно, это полюс всего лишь одной петли которая существенно влияет на время прохождения сигнала. С частотой 100 Гц оно всего 70 нс. При понижении этого полюса растет и время задержки прохождения сигнала. Как показывает практика на качество звука оказывает влияние не столько Кг, сколько величина задержки (которая отвечает за векторные искажения), особенно в глубокоОСных усилителях.

[dekko]

Как показывает практика

чья практика?

[Petr-1951]

чья практика?

моя. Этому подтверждение ряд разработок Акулиничева, а также практика исследования векторных искажений о которых упоминал в одной из веток Агеев. Это же подтверждает и опыт автора предыдущей ветки misha88, правда пока он не осознает этого. Пусть снизит полюс первой петли до 80 Гц и измерит ГВЗ, оно подскочит много выше 70 нс
p.s. при попытке поднять полюс выше - скорее всего "засвистит"

[wert]

чья практика?

dekko!
В таком ракурсе это чисто риторический вопрос.
Ведь под практикой вольны понимать любэ
от практики раздумий над чужими работами, прикидочных не валидированных расчетов
до проектирования и разработки,
до применения методов и методик испытаний вживье.
Как оказалось векторный анализ реализовать в программном коде LabViev очень не просто.
Чтобы написать рабочие программы под конкретные приборы понадобится несколько месяцев.
Так что мои к примеру изыскания пока ограничены применением оператора набла в МС12.
Но практикой я это в априори назвать не могу.

---------- Сообщение добавлено 14:30 ---------- Предыдущее сообщение было 14:20 ----------

Как показывает практика на качество звука оказывает влияние не столько Кг, сколько величина задержки (которая отвечает за векторные искажения)

Это очень вольное суждение и скорее такой подачей не верное.

[audiomun]

наконец то выяснили что петлевое всего усилителя имеет следующий вид

Это всего лишь очередное предположение, не более того, а пока что не выяснили ровным счётом ничего, потому как "в товарищах согласья нет" .....

[fagos]

Это всего лишь очередное предположение, не более того, а пока что не выяснили ровным счётом ничего

Ну почему же, у миши внутренняя петля шустрая и внешняя с тем полюсом, о котором он говорил. Навскидку мне вспоминается подобное нечто у Васильева, когда он на двух операх мутил композит. Там это все нагляднее ввиду меньшего количества элементов на схеме.

[.Васильев]

с тремя каскадами усиления и RCRRC коррекцией с выхода первого каскада фаза с разорванной оос почти линейна до 500кгц-900кгц с 10-30герц. С двумя каскадами с 1кгц до 20герц фазу крутит сильно. Что правильнее не знаю.