Частотная коррекция + конкурс

[BesPav]

Создать отдельную тему побуждает значительное количество разных способов и подходов к частотной коррекции усилителей.

Вот базовый скелет:


Легко догадаться, что без элементов частотной коррекции добиться устойчивой работы не получится:


Предлагаю всем желающим размяться в обеспечении устойчивости усилителя по указанной схеме.
Модель LTSpice прилагается.

Условия:
1. Нельзя менять режимы работы каскадов.
2. Можно добавлять любые элементы частотной коррекции.

Цель:
1. Обеспечить устойчивость усилителя при КУ=-1 (inverting unity gain).
2. Сохранить на 10 кГц петлевого усиления больше всех.

ЗАЯВКИ:
1. BesPav и отдельно схема
2. Hennady
3. .Васильев
4. Parakol и отдельно схема
5. Walter
6. Nick
7. ntechmen
8. bukvarev
9. Andrew1
10. Дмитрий К

[fakel]

А не перебор ?

Я о том же

[BesPav]

Примерно так.

Принято!

[audiomun]

по прямоугольнику и по искажениям.

Ммм ... поскольку первое и второе взаимосвязаны, уже давно не меряю искажения, корректирую схемы только по меандру - частота 40...50 кГц . На синусе 50 кГц могу посмотреть искажения, иногда, больше из любопытства ... Имхо.

[ViktKors]

Ммм ... поскольку первое и второе взаимосвязаны, уже давно не меряю искажения, корректирую схемы только по меандру

Это так только в самых простых случаях. Именно тех, когда "один конденсатор решает все"

В реальности, конечно, меандр - это вопросы устойчивости - АФЧХ петлевого усиления на частотах гораздо выше звуковых, а искажения - глубины петлевого на звуковых частотах.
А вот связь петлевого на ЗЧ и на частоте замыкания петли ООС может быть самой разной

Будете долго смотреть и сами убедитесь, что топологии управляемый источник тока (дифкаскад), дующий в интегратор (транзистор VAS+ВК) и всё это под общей петлёй,

Только петель получается две, и условия устойчивости нужно выполнять в обеих, задачка не самая простая. И то, что лет 40 назад это удалось авторам LM3886 совсем не значит, что сейчас это сможет сделать кто угодно на форуме.

[ntechmen]

2-х полюсная кун (с дополнительной аппроксимацией п.ф. в апериодическое звено 1-го порядка)

ЛАФЧХ С разокнутой КУН ООС

Общая ЛАФЧХ, замкнутая ОООС

Анализ на КНИ


Устойчивость обеспечена без захода фазы за 180 град на частоте среза, соответственно усилитель является "почти" абсолютно устойчивым при любых видах нагрузки, и К.У.

Проверяем на низкоомной и емкостной нагрузкой

[BesPav]

2-х полюсная кун (с дополнительной аппроксимацией п.ф. в апериодическое звено 1-го порядка

Принято!

[belka]

Это так только в самых простых случаях

По-ходу, сложными случаями мы уже не пользуемся, так как всё просто получается)

[Nick]

Устойчивость обеспечена без захода фазы за 180 град на частоте среза, соответственно усилитель является "почти" абсолютно устойчивым при любых видах нагрузки, и К.У.

Если я правильно понял из графиков, то там 26 градусов запаса - если это на нормальную нагрузку то это считай не устойчивый. Так же коррекцию цеплять на плюс питания не самая хорошая идея, PSRR на ВЧ будет плохой.

---------- Сообщение добавлено 17:44 ---------- Предыдущее сообщение было 17:27 ----------

Вот теже 10ом и 1ом+1мкф для схемы с заходом за 180градусов.

2к и 1ом+1мкф

Схема

Петлевое


Кстати всплеск на прямугольнике при переходе в минус (который так же есть и на схемах без захода за 180 градусов) появляется исключительно из-за нехватки тока для ВК (источник тока 2ма). Если для такой нагрузки правильно расчитать режимы, то этого всплеска не будет.
Вот так выглядит если сделать 20мА ток источника тока с нагрузкой 10ом и 1ом+1мкф.

[mellowman]

Кстати всплеск на прямугольнике при переходе в минус (который так же есть и на схемах без захода за 180 градусов) появляется исключительно из-за нехватки тока для ВК (источник тока 2ма). Если для такой нагрузки правильно расчитать режимы, то этого всплеска не будет.

В несимметричном УНе он всегда есть, просто за счёт торможения на входе не хватает скорости сигнала чтобы увидеть

[ntechmen]

с заходом за 180градусов

Вы тут ошибаетесь, вот симуляция вашего варианта.
Схема:


ЛАФЧХ, К.у. всего усилителя с разомкнутой петлей обратной связи.


Теперь схема без цепи C5R14


ЛАФЧХ, К.у. без цепи C5R14 и разомкнутой петлей обратной связи.


Несмотря на то, что фаза в моменте ушла за 180, но на частоте среза она вернулась до 180, что собственно удовлетворяет критериям устойчивости Найквиста для диаграммы боде, поэтому схема будет устойчива.
Я могу предположить, что ваши диаграммы это петлевое, а для оценки устойчивости нужна диаграмма боде (ЛАФЧХ) - К.У. усилителя при разомкнутой петле общей ОС (но с учетом цепей коррекции), только в этом случае имеет смысл говорить про фазу и устойчивость.

[Ясен Пень]

Я могу предположить, что ваши диаграммы это петлевое, а для оценки устойчивости нужна диаграмма боде (ЛАФЧХ) - К.У. усилителя при разомкнутой петле общей ОС (но с учетом цепей коррекции), только в этом случае имеет смысл говорить про фазу и устойчивость.

Все правильно, только с точностью до наоборот. Оценивается именно лафчх петлевого усиления...

[ntechmen]

Все правильно, только с точностью до наоборот. Оценивается именно лафчх петлевого усиления...

Вот даже спорить нет не сил не желания....

Источник 1

Источник 2


ТАУ и интернет вам в помощь

[Nick]

Вы тут ошибаетесь, вот симуляция вашего варианта.

И в чем конкретно я ошибаюсь?

Вы тут ошибаетесь. ....
Несмотря на то, что фаза в моменте ушла за 180, но на частоте среза она вернулась до 180, что собственно удовлетворяет критериям устойчивости Найквиста для диаграммы боде, поэтому схема будет устойчива.

Дак конечно она вернулась, но заход то за 180 остался, т.е. это же и есть условно устойчивый усилитель. Именно тот усилитель который я и имел ввиду когда говорил "с заходом за 180 градусов".
Если бы фаза не возвращалась это был бы генератор а не усилитель.

---------- Сообщение добавлено 11:01 ---------- Предыдущее сообщение было 10:59 ----------

Я могу предположить, что ваши диаграммы это петлевое, а для оценки устойчивости нужна диаграмма боде (ЛАФЧХ) - K.У. усилителя при разомкнутой петле общей ОС (но с учетом цепей коррекции)...

Да, для проверки устойчивости нужно смотреть диаграмму Боде (ЛАФЧХ) но она должна быть с учётом не только коррекции но и цепей ОС, что собственно и есть петлевое.

[audiomun]

Вот даже спорить нет не сил не желания....

Не нужно спорить, достаточно узнать, кто такой Nick , а заодно усвоить отличие между Open Loop Gain и просто Loop Gain ...

[variator]

(ЛАФЧХ) но она должна быть с учётом не только коррекции но и цепей ОС, что собственно и есть петлевое.

Offтопик:
Еще маленький момент, симуляторы разные со своими особенностями, мультисим не строит с учетом делителя ООС. Может быть и умеет, я не знаю.

ntechmen, если не трудно, уточните как Вы получили усиление без ОС, разорвали цепь ОС и анализ АС? И, если это не общепринятое АФЧХ петлевого, то как по нем ориентироваться, выполнять коррекцию?

[Ясен Пень]

Вот даже спорить нет не сил не желания...

ТАУ и интернет вам в помощь

Спорить не надо, надо получше изучить ТАУ, в особенности - определения и прикладное значение терминов "замкнутая" и "разомкнутая" система.

То, что вы выделили в "первоисточниках" как характеристики "разомкнутой системы" и означает, что исследуется лафчх "петлевого усиления". В таком исследовании входной сигнал подается на "входную" точку разомкнутой ОС, а выходной сигнал снимается с "выходной" точки разомкнутой ОС (обычно она же и выход "замкнутой системы"). Точка, служащая "обычным" входом "замкнутой системы", при этом заземляется. По "фэншую" еще надо вх и вых импедансы разомкнутой ОС уравнять с теми, которые ОС "видит", будучи замкнутой.

Если вы попробуете "разомкнуть" ОС и исследовать КУ усилителя так же, как вы исследуете его КУ при замкнутой ОС, то вы получите просто КУ усилителя без ОС. У вас цепь ОС в "воздухе" болтаться будет, т.к. вы ее "разомкнули" и ее второй конец никуда не "прикручен".

[Hennady]

На синусе 50 кГц могу посмотреть искажения, иногда, больше из любопытства ... Имхо.

на несимметричном УН это ИМХО очень актуально , можно даже смотреть чуть выше 200...250кГц...

[ntechmen]

То, что вы выделили в "первоисточниках" как характеристики "разомкнутой системы" и означает, что исследуется лафчх "петлевого усиления".

Критерии Найквиста применимы только для ЛАФЧХ разомкнутой системы и не надо путать с петлевым.
ЛАФЧХ по петле обратной связи, это уже другое, пути прохождения сигнала разные (см схему), соответственно передаточные функции тоже разные.
(передаточнаяфункция замкнутой САУ относительно управляемой величины по задающему воздействию и передаточные функции САУ относительно сигнала рассогласования -ошибки)

а заодно усвоить отличие между Open Loop Gain и просто Loop Gain ...

исправлена опечатка

[audiomun]

на несимметричном УН это ИМХО очень актуально

Там всё актуально, но почему-то многие разработчики часто делают выбор в пользу несимметричного УН, хотя преимущества симметрии очевидны. Имхо.

[ntechmen]

если не трудно, уточните как Вы получили усиление без ОС, разорвали цепь ОС и анализ АС?

Интегратор в цепи обратной связи разрывает ОС по "переменке" в плоть до единиц герц, что позволяет исследователь усилители, не сваливая их в насыщение.

если это не общепринятое АФЧХ петлевого, то как по нем ориентироваться, выполнять коррекцию?

Критерий устойчивости Найквиста для ЛАФЧХ усилителя, очень простые и удобные.