К вопросу о сравнении выходных каскадов.

[BesPav]

В этом профильном разделе форума обсуждается огромное количество различных конструкций усилителей мощности и телефонных усилителей, между тем вопросы оптимизации различных составляющих их блоков остаются в тени цельных конструкций. С учетом этого обстоятельства авторы и комментаторы иногда пользуются отсутствием подробностей об особенностях работы конкретных реализаций выходных каскадов, а также вольно или невольно вводят форумчан в заблуждение.
Для наведения ясности в этом вопросе и предназначена эта пополняемая тема.
Итак, какие же параметры требуются от выходного каскада? Ответ на этот вопрос позволит нам сформировать различные рейтинги и разработчики при формировании своих усилителей получат достаточно удобный инструмент анализа и библиотеку типовых решений.
1. Так как выходной каскад непосредственно работает на достаточно низкоомную нагрузку от него требуется иметь низкое выходное сопротивление, доли Ома. Пока опустим тот момент, что выходное сопротивление снижается также и за счет действия ООС, оставим его для дальнейших рассуждений.
2. Так как выходной каскад в подавляющем большинстве случаев охвачен обратной связью, то от него требуется иметь полосу работы бОльшую, нежели полоса работы этой ООС. Здесь есть важная оговорка и важное следствие. Оговорка – так как выходной каскад непосредственно связан с нагрузкой, а нагрузка в общем случае неизвестна, то полоса работы выходного каскада учитывается для наихудшего случая. Следствие – полоса работы ВК не должна использоваться в схеме коррекции условно устойчивого усилителя так как нагрузка в общем случае неизвестна.
3. Область безопасных режимов, т.е. возможности конкретной реализации ВК отдавать в нагрузку соответствующую сигналу мощность и рассеивать выделяющееся при этом тепло.
4. Высокое (или, в более общем случае управляемое) входное сопротивление и по возможности малую (или опять управляемую) емкость. Этот параметр напрямую определяет особенности сопряжения ВК с предыдущим узлом типового усилителя – усилителем напряжения, УНом.
Для начала достаточно, а по ходу дискуссии и необходимости дополним.
Приступим, как наглядно оценить комплексную величину выходного сопротивления? В симуляторе – достаточно просто, подключаем к выходу выходного каскада идеальный источник тока и измеряем величину напряжения на выходе ВК. Если полученное напряжение разделить на ток подключенного источника тока и включить линейный режим отображения, то получим график непосредственно в Омах.
Пример:


Следующее, как наглядно оценить комплексную величину полосы работы ВК? И снова, в симуляторе – несложно, подключим на вход нашего ВК источник напряжения с паразитными параметрами порядка типовых величин нагрузки ВК (для примера 1 МегОм и 22 пФ) и посмотрим, что же у него получится на выходе.
Пример:



По результатам подобных вычислений весьма наглядно отображаются различия в работе выходных каскадов, вот например:

Думаю всем любопытствующим будет очевидны преимущества ВК с графиком зеленого цвета перед ВК с графиком красного цвета.

Замечания и комментарии приветствуются, первое сообщение будет дополняться по мере развития дискуссии и если тема окажется интересной для сообщества.

Крупное продолжение вот здесь.

[audiomun]

изменяет приходящий на выход УН сигнал.

Приходящий, на входе УМЗЧ, это очень наглядно видно в случае инвертирующего его варианта ...

[Валет]

Итак, какие же параметры требуются от выходного каскада? Ответ на этот вопрос позволит нам сформировать различные рейтинги и разработчики при формировании своих усилителей получат достаточно удобный инструмент анализа и библиотеку типовых решений.

Нет и не может быть однозначных требований и типовых (оптимальных) решений ВК, т.к. они определяются условиями его применения, т.е. свойствами других каскадов УМЗЧ, в т.ч. БП и даже особенностями конструктивных решений. .

4. Если стоит задача максимально точного усиления, то оптимальным будет применение в УМЗЧ двухтранзисторного ВК по схеме Шиклаи. Его применение позволяет минимизировать коммутационные искажения за счет:
- расширения диапазона токового управления ВК по сравнению с трехтранзисторным ВК.
- возможности уменьшить сопротивления эмиттерных резисторов с сохранением температурной и динамической стабильности тока покоя ВК по сравнению с дарлингтоном и параллельным усилителем.
5. Для других требований оптимальными могут быть другие ВК. Например, для УМЗЧ без ООС возможно лучше будет трехтранзисторный ВК при управлении от УН с низким (относительно входного сопротивления ВК) выходным сопротивлением т.к. он имеет более линейную АЧХ и меньший общий коэффициент гармоник по сравнению, например, с двухтранзисторным ВК, управляемым источником тока. https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1114878

ИМХО.

[BesPav]

возможно лучше будет трехтранзисторный ВК при управлении от УН с низким

Валерий, ну разберись уже как работает повторитель, все уже устали объяснять.
От УНа с низким выходным сопротивлением (более того, даже от УНа с постоянным выходным резистивным ипедансом) трёхтранзисторный повторитель нестабилен даже на чисто резистивную нагрузку. Там идеальное место чтобы конденсатором в 22-33-47 пик сформировать ёмкостной характер импеданса с десятков килогерц одновременно и получив нужный полюс и обеспечив ёмкостной характер импеданса источника сигнала для последующего трёхкаскадного конвертера импедансов.

[Валет]

Валерий, ну разберись уже как работает повторитель, все уже устали объяснять.
От УНа с низким выходным сопротивлением (более того, даже от УНа с постоянным выходным резистивным ипедансом) трёхтранзисторный повторитель нестабилен даже на чисто резистивную нагрузку.

Научись думать самостоятельно

Для того, чтобы ВК не возбуждался, надо чтобы он имел однополюсную характеристику по крайней мере до частоты единичного усиления. Для этого достаточно, чтобы первые два каскада в тройке были бы значительно частотнее, чем выходной, самый низкочастотный.

В других случаях – коррекция.

[Petr-1951]

Петля ООС не изменяет выходное сопротивление УНа.
Петля изменяет приходящий на выход УН сигнал.

Так поставь в ОСном усилителе между УНом и ВК 1 МОм (подумаешь МОмом больше, МОмом меньше) и посмотри как он будет работать
Какое же тогда выходное сопротивление "двойки" от источника с выходным 1 МОм? даже если взять бета по 100 коэффициент передачи по току будет 10000. И какое будет выходное сопротивление "двойки"? 100 Ом?

[Malinovsky D]

BesPav,
Павел, молюсь за Вас.
Ибо, по неизвестной мне причине понимаю, о чем Вы пишите. И про выходное сопротивление УН-а, и про питание тройки каскадом с высоким выходным импедансом.
И почему в схеме сопротивление источника 1 МОм.

[BesPav]

Так поставь в ОСном усилителе между УНом и ВК 1 МОм (подумаешь МОмом больше, МОмом меньше) и посмотри как он будет работать

Нельзя так делать, плохо он будет работать.
Повторителю-Тройке очень желательно чтобы в районе мегагерц сопротивление источника сигнала уменьшалось первым порядком (было как у маленького конденсатора в десятки пик).

Какое же тогда выходное сопротивление "двойки" от источника с выходным 1 МОм?

А при чем тут двойка? Двойке нужно выходное УНа порядка десятка килоом.
И основные меры по стабилизации Двойки заключаются в выборе базового резистора первой ступени в диапазоне десятков Ом.

И какое будет выходное сопротивление "двойки"?

Ну уж если фантазии занесли нас в Двойки, то желательно уточнять - в ООСной схеме или безООСной?

Павел, молюсь за Вас.

Та лучше сразу за них!
Не на того они напали, всего меньше месяца весеннего обострения им осталось.

Ибо, по неизвестной мне причине понимаю, о чем Вы пишите.

Да по известной, известной.
Если одно и то же много-много раз повторить, то, вдруг, даже когда новенькими словами о том же самом написано - то вдруг осознаешь, что это оно же, родненькое!

И про выходное сопротивление УН-а, и про питание тройки каскадом с высоким выходным импедансом.

Ага! Им кажется, что это как-то так само получилось-нарисовалось.
А оно просто по-другому либо сразу сгорает, либо когда сигнала малёха наваливаешь.

И почему в схеме сопротивление источника 1 МОм.

Есть еще одна фишка как это красиво показать.
Попозже нарисую и выложу, покритикуете если будет свободная минутка.

как это красиво показать

Рисуем выходное сопротивление.



Зеленый каскад - правильный, скомпенсировано все, что только можно.
Синий каскад - выгорит через возбуд на ~25 Мег.
Знатно полыхнуть должно если кондеры не подведут.

[audiomun]

Какое же тогда выходное сопротивление "двойки" от источника с выходным 1 МОм? даже если взять бета по 100 коэффициент передачи по току будет 10000. И какое будет выходное сопротивление "двойки"? 100 Ом?

Хмм ... В данном случае нет понимания того, что при соединении УН с ВК нужно исходить из их параллельного, а не последовательного, включения Rвых УН и Rвх ВК импедансов ...

[Petr-1951]

Хмм ... В данном случае нет понимания того, что при соединении УН с ВК нужно исходить из их параллельного, а не последовательного, включения Rвых УН и Rвх ВК импедансов ...

это как?

[Malinovsky D]

Я чет не понял.
Мы что, пришли к месту, где нужно объяснять, как ОООС влияет на выходное сопротивление УМ?

Павел, я продолжаю неистово молиться за Вас.

[hippo64]

Мы что, пришли к месту, где нужно объяснять, как ОООС влияет на выходное сопротивление УМ?

Ага, особенно если УМ уже со 100% оос

[Petr-1951]

Я чет не понял.
Павел, я продолжаю неистово молиться за Вас.

молись лучше за себя, чтобы Бог дал мозгов для понимания

[Malinovsky D]

Ага, особенно если УМ уже со 100% оос

не надо плодить сущности.

Автор темы рассматривает ВК, условно говоря, до охвата ООС.
УН представлен в виде источника тока.

В итоге нас интересует общая ФЧХ системы до охвата ООС с целью получения устойчивости.

Лезть в дебри, и обнаруживать, что "ух ты! выходное сопротивление УН после охвата ОООС стало ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ!!!" очень интересно, конечно. Кому надо, пусть лезет.
Только речь не об этом.

[hippo64]

Только речь не об этом.

Ха два раза, а о чем речь? Ежели УТ уже рассматривается как трансформатор сопротивлений со 100% оос, чем от собственно и является.

---------- Сообщение добавлено 21:05 ---------- Предыдущее сообщение было 21:01 ----------

молись лучше за себя, чтобы Бог дал мозгов для понимания

Петр, так уж устроен мир, что за вас молиться не будет никто, даже если Дима будет не прав, а вы, возможно, правы. Так уж нас учили. - за своих ру
биться до последнего. Вы не свой. Тому есть причины.

[Malinovsky D]

Ха два раза, а о чем речь?

Речь о том, что есть некий четырехполюсник до охвата ООС.
Внутри него есть набор каскадов, которые дают некую АЧХ и ФЧХ системы.
Зная эти АЧХ и ФЧХ мы можем заранее сказать, будет ли этот четырехполюсник устойчив, или нет.

Каждый из этих каскадов имеет свою АЧХ и ФЧХ, перемножая которые, мы получаем итоговую АЧХ и ФЧХ.

При охвате ООС эти АЧХ и ФЧХ для дифференциального входного сигнала не меняются. А значит, попытка увидеть отрицательное выходное сопротивление УН, которое до охвата ООС было большим и положительным, не является корректным анализом системы.

---------- Сообщение добавлено 21:15 ---------- Предыдущее сообщение было 21:12 ----------

Offтопик:

даже если Дима будет не прав,

Когда Дима не прав, у него нет проблем признать свою неправоту.
См. спор с Евгением Букваревым по поводу положительной обратной связи, в которой я сам же развил мысль Евгения, добивающую мои утверждения по поводу наличия ПОС.

Только с подвижными мозгами можно что-то выдумать. Иначе кранты.

Если здесь дальше появится мысль, которая докажет, что после охвата ООС выходное сопротивление УН нужно рассматривать, как отрицательное, с удовольствием ее изучу. И с удовольствием перетряхну все свои стереотипы.

[hippo64]

Только с подвижными мозгами можно что-то выдумать. Иначе кранты.

Херушки, должна быть база.

[Malinovsky D]

Херушки, должна быть база.

Базу никто не отрицает.

Но знания в ней можно комбинировать по разному.

[Petr-1951]

Петля ООС не изменяет выходное сопротивление УНа.
Петля изменяет приходящий на выход УН сигнал.
Двойке нужно выходное УНа порядка десятка килоом.

к одному и тому же УНу в усилителе с ОООС часто подключают ВК и "двойку" и "тройку".
Видимо УН увидев что подключена "двойка" сразу с перепугу уменьшает свое выходное сопротивление до 10 кОм, так?

[BesPav]

В данном случае нет понимания того, что при соединении УН с ВК нужно исходить из их параллельного, а не последовательного, включения Rвых УН и Rвх ВК импедансов

Именно. Это у них опять все в головах поперепуталось.
Выход УНа - ток, на резисторе нагрузки УНа он преобразуется в напряжение, а ВК-повторитель это напряжение просто повторяет.

[hippo64]

а ВК-повторитель это напряжение просто повторяет.

да как же , повторяет