Идеальный композитный усилитель

[scrgmcdcs]

Цель - выжать максимум параметров в симуляторе из композита на дешевых чипах - NE5532, TDA2050 или LM1875.
Идеальный композит - при правильном подборе параметров глубина ООС 90 дб на 20 кгц - практически максимум усиления оу.
Улучшать можно только устойчивость
test_nfb_cor.cir
-без фильтра, работает, глубина оос 20 кгц - 96 дб, запас по фазе 45 град.

модель OPA453 используется для правильного моделирования ФАЧХ TDA2050 и LM1875 - тк их модели в инете неправильные,
точность оцифровки даташитов -толщина линии +-2град по фазе на горизонтали.


тут неправильная модель LM3886 http://www.audio-perfection.com/foru...24975#pid24975

правильная модель LM3886_ED LM3886_ED.zip

принцип компенсации взят из
an67f.pdf

суть идеи - коррекция оу1 до 100кгц практически никак не влияет, но компенсирует фачх на высоких частотах,
для компенсации завала на 500кгц служит фильтр - не реализован пока.
В результате - до 100кгц глубина ооос ограничена только (практически 99.99%) усилением оу)

Приступим к расчету:
модель NE5532 - http://s-audio.systems/blog/spicemodels/, картинки убедили - http://s-audio.systems/blog/5534-measurement
- это график усиления-странный, но какой майкрокап показывает)
- это график производной усиления - спад, который должен быть 20Дб/декада)
- это график производной производной усиления
вот из него определяются частоты полюсов, необходимые для расчета.
NE5532 - имеет 1 полюс -20дб на НЧ, второй полюс -20дб на 283 кгц, и третий полюс, но не -, а +20дб на 1.5 Мгц, и 4-й -20дб на 10 Мгц.
OPA453 - имеет 1 полюс -20дб на НЧ, второй полюс -20дб на 2.27 Мгц, судя по оцифровке даташита, у TDA2030 там сразу 2 полюса -20дб.

[i.overko]

Пишите в Тексас инструментс, тьфу, я хотел сказать в спортлото!

[Wired]

Offтопик:

Классическая женская логика.

А их-то за что?

[Alex]

Offтопик:
"Наташа, неси дичь!" (с)

[Слава.С]

Композит "Бином финика" №1 04062021 20-12.
Классический двухкаскадный усилитель (композит) с вторым каскадом на ОУ с "ТОС", вложенной петлей ООС и двухполюсной ЧФК.
композит Бином финика №1 04062021 20-12.zip

[.Васильев]

Композит "Бином финика" №1 04062021 20-12.
Классический двухкаскадный усилитель (композит) с вторым каскадом на ОУ с "ТОС", вложенной петлей ООС и двухполюсной ЧФК.
композит Бином финика №1 04062021 20-12.zip

у автора топика нет вложенных оос.

[-UST-]

Ставил notch (не очень острый), потому как было удобно, знал зачем, куда и как.
Могу пояснить - чтоб поплотнее "облизать" переход с крутого спада петлевого на ступеньку.

Покажите, интересно.

В этой связи особенно "коварны" связки нулей недалеко от частоты единичного усиления в петле ОС - петлевое усиление небольшое, и они могут быть вполне заметны на переходной характеристике.

Вот здесь не понятно. Ну, допустим, это приведет к "затягиванию" некоторых нелинейностей (щас помидоры полетят), порождаемых этой причиной, но заметная спектральная плотность продуктов этих нелинейностей придется опять же на полосу выше звуковой, а в звуковой всё это давится петлевым. Ничего страшного, КМК.

[Слава.С]

у автора топика нет вложенных оос.

У автора, кроме совы и глобуса вообще нет ничего, и что?

[scrgmcdcs]

Первая версия, к которой прикручен фильтр, и удалось хоть какой-то прок с него вытянуть.
Следующий шаг добиться устойчивости без захода фазы за 180 град, придется заново коррекцию пересчитать
Параметры не очень, но и не в них дело.

[begemot61]

это приведет к "затягиванию" некоторых нелинейностей (щас помидоры полетят)

Полетят, полетят...Только не оттуда откуда ждёте.
Ну вот, если немного тупо подумать...
Чем опасны приключения в раёне частоты единичного усиления?

[ViktKors]

Покажите, интересно.

Ну вот смотрите, вот на картинке ЛАЧХ петлевого

Чтоб усиление взлетало, не так сильно корежа фазу возле частота единичного усиления, предусмотрены "ступеньки" - области усиления, назависящего от частоты.
В принципе, можно и волну сделать (так, например у меня в I-V каскаде цапа).
Но если попытаться построить по этим точкам реальную АЧХ обычными RC-цепями (с чисто действительными коэффциентами), как это обычно и делается, разглядеть "ступеньку" будет порой непросто, даже если знать, что она там заложена.
Вот здесь такой случай - синяя кривая:

На 20 кГц "нормальные" (как для полосы петлевого 1 МГц) 60-70 дБ.
А вот чтоб отрисовать ступеньку чуть более явно, нужны быстрые изломы АЧХ, для реализации которых нужны ФВЧ/ФНЧ с высокой добротностью, нотчи и т.п. Общеизвестный пример использования подобного - так называемый "корректор Линквитца" (подъем НЧ и подавление добротности основного резонанса НЧ динамика).

Ну и на картинке зеленая кривая как раз и построена исходя из того-же практического запаса по фазе (30° в диапазоне усиления +/- 10 дБ), но с более добротными цепями.
Выигрыш очевиден.

Но есть и обратная сторона, О чем и говорилось здесь в явном виде:
"С добротностью комплексносопряженных пар можно играться, но конечно стоит принимать во внимание, что усиление охваченного ОС усилителя содержит в себе все особенности усиления до охвата ОС, в том числе и всякие "колебательности", пусть и придушенные в "глубину ОС раз". В этой связи особенно "коварны" связки нулей недалеко от частоты единичного усиления в петле ОС - петлевое усиление небольшое, и они могут быть вполне заметны на переходной характеристике."
Какими-то другими словами мне это описать едва-ли удастся.
Ну смысл в том, что звено с добротностью выше 0.5 всегда сколько-то звенит, и неглубокая ООС не очень-то может это поправить.

Вот так-же и усилитель будет звенеть, если ему дать шанс.
Плохо это или нет и насколько - вопрос дискуссионный. Но большинству, например, не очень нравится неровный меандр.

**
Правда есть забавный трюк. Если у усилителя есть дополнительный вход (например перед ВК), и если на этот вход подать нечто, то это "нечто" будет задавлено глубокой ООС в рабочем диапазоне, но возле частоты единичного усиления такое нечто будет (как и любая помеха) тупо пролазить на выход.
Ну отсюда один шаг до решения задачки. В эту точку нужно подать входной сигнал еще раз. На звуковой частоте он не будет путаться под ногами, зато на верху диапазона он "переборет" колебательный процесс, который попытается организовать ООС. Так сказать, "железной рукой" отрисует красивый меандр.

В принципе, описания данного метода я в литературе не встречал (хотя где я, а где литература ), что, впрочем, не означает, что этот прием не используется (пусть и не очень явно).

это приведет к "затягиванию" некоторых нелинейностей (щас помидоры полетят)

Ой, я так далеко не думаю.

..заметная спектральная плотность продуктов этих нелинейностей придется опять же на полосу выше звуковой, а в звуковой всё это давится петлевым. Ничего страшного, КМК.

А Вы попробуете послушать подобный усилитель - в котором ООС на звуковых частотах запредельна и типа интермодуляционная срань подавлена с запасом.
Такие эксцессы (где-то что-то упустил/неправильно впаял/был пьян и т.п.) время от времени случаются при отладке усилителей с глубокой ООС. Так вот, глубокая ООС помогает слабо - получается грязь.
У меня самый "выпуклый" случай был как-то при случайном занижении рабочего тока какого-то из каскадов. Все вроде как было ОК. Пока не включил DSD. Вот его ультразвуковой шум (хотя там фильтрации сколько-то было) наинтермодулировал в звуковой диапазон столько, что на слух это было совсем не смешно - DSD звучал до предела "аналогово" - как запиленный винил.

[tomtit]

В эту точку нужно подать входной сигнал еще раз. На звуковой частоте он не будет путаться под ногами, зато на верху диапазона он "переборет" колебательный процесс, который попытается организовать ООС. Так сказать, "железной рукой" отрисует красивый меандр.

Offтопик:
Подача сигнала по параллельному каналу - это всегда добавление нулей. Со всеми вытекающими последствиями.

[scrgmcdcs]

Кто нибудь использовал для расчета обратных связей аналитический софт типа Maple, Mathematica, Matlab?

[belka]

Кто нибудь использовал для расчета обратных связей аналитический софт типа Maple, Mathematica, Matlab?

Мы по-простому, прозвонку используем

[ViktKors]

Подача сигнала по параллельному каналу - это всегда добавление нулей. Со всеми вытекающими последствиями.

Так именно этими нулями и "облизывается" ступенька.


Примеры из того, что есть на форуме
1. мой I-V. Там нет прохода со входа на выход, но есть обход транзистора в повторителе
2. zd50, в котором правда "ступеньки" нет, но куда она элементарно вводится без нехороших последствий, именно если использовать подобный трюк.

[tomtit]

Так именно этими нулями и "облизывается" ступенька.

Мне эти ступеньки уже всю плешь проели.

Однако не взлетел "динозаврик".

[ViktKors]

Мне эти ступеньки уже всю плешь проели.

А зачем такие острые пики? Или это просто, чтоб не усложнять математику (это ведь цифра?)?

В таком виде, честно говоря, я не очень понимаю, что делать с тем, что нотч "проклевывает" горизонталь единичного усиления.

В УНЧ подобное "проклевывание" может иметь место из-за паразитного резонанса при работе на емкостную нагрузку. Обезобиживается увеличением петлевого на частоте "клевка" и ограничением добротности (при наличии усиления в петле хватает активного сопротивления проводников/катушки).


**
На всякий случай (если кто еще читает), с параллельным каналом очень легко нарваться на случай неминимальнофазовости. Т.е. одной АЧХ недостаточно, обязательно нужно контролировать и ФЧХ.
Тривиальный пример:

Аналогично работает фазовращатель
Ну или УН с "миллером"

[Слава.С]

Кто нибудь использовал для расчета обратных связей аналитический софт типа Maple, Mathematica, Matlab?

Этот будет попроще указанных выше пакетов.

[alexcp]

Если у усилителя есть дополнительный вход (например перед ВК), и если на этот вход подать нечто, то это "нечто" будет задавлено глубокой ООС в рабочем диапазоне, но возле частоты единичного усиления такое нечто будет (как и любая помеха) тупо пролазить на выход.

Так именно этими нулями и "облизывается" ступенька

John Yewen использовал тот же трюк?

[ViktKors]

John Yewen использовал тот же трюк?

В его подходе можно вообще не заморачиваться всякими ступеньками и прочими АЧХ/ФЧХ.

АЧХ/ФЧХ - это удобный способ добиться устойчивости путем измерений (ну или моделирования). Т.е. сделать нечто и посмотреть (например на реальной схеме уже в железе).
Всплывшие в этом разговоре полюса/ноли - это не принципиальный момент, хотя конечно они однозначно определяют вид АЧХ/ФЧХ петлевого усиление схемы. И конечно, зная полюса/нули анализировать петелевое усиление иногда удобнее.

Но зная полюса/ноли схемы с уже замкнутой петлей ООС, или умея их просчитать для конкретной схемы, не обязательно заморачиваться поиском АЧХ/ФЧХ петлевого усиления. Существуют алгебраические критерии устойчивости таких систем. Вот один их таких критериев (Гурвица) и предложил использовать Евен (кроме того, он упоминал Баттерфорта).
Для Евеновского включения ОУ несложно просчитать алгебраическое выражение передаточной функции, а затем, путем небольшой манипуляции коэффициентами, подогнать схему под критерии устойчивости.

[-UST-]

интермодуляционная срань подавлена с запасом.

Я не про это... а именно про колебательности обособленно. Что, с идеальным прямоугольником интермоды куда-то деваются?
Про интермоды это понятно, что надо смотреть, что охватывается ООС, где оно-спереди или сзади, и как оно пережует чуток спектральных неожиданностей.

За показ спасибо, понятно.