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.

[Валет]

Более принципиальный вопрос - то, что у всех каскадов после охвата ООС можно обнаружить отрицательное выходное сопротивление, поскольку приращение выходного тока вызывает увеличение выходного напряжения.
Вот этот момент смущает.

Это не отрицательное сопротивление, а результат работы ООС, направленной на поддержание напряжения на выходе УМЗЧ.
При подключении дополнительной нагрузки на выход УН никакого увеличения напряжения не происходит, но та же ООС придает УН свойства источника напряжения. Без ООС УН обычный источник тока.

[Malinovsky D]

Это не отрицательное сопротивление, а результат работы ООС, направленной на поддержание напряжения на выходе УМЗЧ.

Да, понимаю.

Интересный вопрос поднят. И для прояснения ситуации весьма полезен.

Выскажу свою точку зрения на этот вопрос.

Итак. Имеем некий УМ, устойчивый. С замкнутой ОООС.

В нем есть УН, представляющий собой управляемый источник тока. Как правило, в таком режиме у него высокое выходное сопротивление.

Есть некий ВК. Пусть будет двойка с ОК.

Измеряем напряжение на выходе УН на холостом ходу.
Подключаем нагрузку к ВК. И видим, что напряжение на выходе УН несколько увеличилось. Потому что на переходах БЭ в ВК падение напряжения увеличилось, и ООС компенсирует это падение, увеличивая напряжение УН.

Если считать в лоб, то это отрицательное выходное сопротивление. Ток вырос, а выходное напряжение тоже выросло....

Что здесь не так?

А вот что.
Измерять нужно петлевое усиление.

И если мы увидели, что при подключении нагрузки петлевое усиление снизилось, например, на 10 дБ, это означает, что именно эти децибеллы и были потеряны в УН, который наиболее чувствителен к выходному току.
То есть, нужно смотреть не на ту дельту, на которое выросло выходное напряжение УН при подключении нагрузки. Нужно считать, что при такой-то нагрузке, выход УН ослабился на 10 дБ (примерно. Есть потери и в предыдущих каскадах).

И теперь, зная приращение тока, отбираемого от УН, можно посчитать его выходное сопротивление. И оно получится весьма высоким. И от замыкания ОООС оно не становится меньше.

Но мне нужно переварить то, что написал Евгений

[misha88]

но та же ООС придает УН свойства источника напряжения. Без ООС УН обычный источник тока.

Вы не правы. Как уже ранее правильно отмечали, ООС никак не может поменять свойства каскадов, и если каскад изначально генератор тока, то и при охвате ООС он таким остаётся. ООС в процессе работы только меняет режимы работы (токи и напряжения в узлах) управляемых каскадов. С другой стороны, все каскады всегда нагружены какими-то импедансами, поэтому условно каскады образуют источник напряжения, если следующий каскад имеет больше собственное входное сопротивление, чем все импедансы (не учитывая собственное входное сопротивление следующего каскада) на выходе источника, и соответственно образуют генератор тока, если следующий каскад имеет меньше собственное входное сопротивление. При коррекции возможен случай, когда один и тот же каскад на одних частотах источник тока, а на других источник напряжения.

[hippo64]

ООС в процессе работы только меняет режимы работы

ООС даже этого не делает , она не может. Зачем нам пытаются впарить фуфло, я не знаю. Просто не знаю.

[misha88]

ООС даже этого не делает

А как же тогда по Вашему меняется сигнал без изменения токов и напряжений каскадов?

[hippo64]

А как же тогда по Вашему меняется сигнал без изменения токов и напряжений каскадов?

а что, складываться и вычитаться сигнал уже не умеет? А умеет изменять параметры элементов схемы?

[misha88]

При работе ООС меняется входное диф. напряжение на входе первого каскада, которое меняет режимы в этом и последующих каскадах. Если в петле ООС нет хоть одного каскада, который меняет режимы в зависимости от его входного сигнала, то ООС не будет работать.

[hippo64]

то ООС не будет работать.

нЕ НАДО ГНАТЬ ФУФЛО, ВЫДАВАЯ ЕГО ЗА ИСТИНУ, ООС бывает по переменному току, в т.ч. , дальше продолжать? Более того, посмотрите на название темы, все наши, типа мэтры брехать начали, сивый мерин нервно курит в сторонке. Как ООС может поменять выходной каскад? Особенно если речь идет о тривиальных УТ?

[misha88]

Как ООС может поменять выходной каскад? Особенно если речь идет о тривиальных УТ?

Тогда не понял в чём ошибки в моих постах, если я выше тоже самое отмечал?

ООС не меняет режимы , она добавляет корректирующий сигнал ошибки

Полное непонимание принципа работы ООС, с таким невежеством даже спорить не буду, только замечу, что добавляют корректирующий сигнал ошибки совсем другие схемы, к ООС не относящиеся, почитайте учебники по ТАУ.

По вашему, процесс усиления- изменение режимов, в соответствии с формой сигнала

Интересно, а как по Вашему без изменения режимов каскада (без изменения тока) происходит изменение сигнала на выходе этого каскада, если этот сигнал подать на его вход?

[hippo64]

почитайте учебники по ТАУ.

В ТАУ усилитель рассматривается как прямоугольник с входом и выходом.
Коллеги, в т.ч. и наши т.н. мэтры, скажу грубо - не можете срать, не мучайте жопу. Я понимаю, очень хочется войти в аналы, но у вас не получается.

---------- Сообщение добавлено 14:47 ---------- Предыдущее сообщение было 14:46 ----------

Интересно, а как по Вашему без изменения режимов каскада (без изменения тока) происходит изменение сигнала на выходе этого каскада, если этот сигнал подать на его вход?

Гляди, как вертится, нахал (С)

[misha88]

Для особо одарённых, верящих, что ООС создаёт сигнал ошибки. Вот на рисунке охваченный ООС инв. усилитель с коэф. усиления по модулю К, например 1000, на некоторой частоте. Подаём такой сигнал данной частоты, чтобы на выходе было, скажем, 1 Вэфф. Сколько при этом будет в точке А (вход усилительной части)? А будет 1 В/1000=1 мВ. Теперь убираем резисторы ООС и подаём в точку А сигнал данной частоты, чтобы на выходе было опять 1 Вэфф. Какой для этого нужен сигнал в точке А? Опять 1 мВ. То есть, что с ООС, что без ООС, в точке А должен быть входной сигнал 1 мВ, чтобы на выходе было 1 В. А где же какой-то дополнительный сигнал ошибки, о котором некоторые грезят?

[hippo64]

Миша, вы идиот или прикидываетесь?

[misha88]

вы идиот или прикидываетесь?

Тот же вопрос к Вам, но в отличие от Вас, выше объяснил, почему подозреваю Вас в этом.

[deemon]

Для особо одарённых, верящих, что ООС создаёт сигнал ошибки. Вот на рисунке охваченный ООС инв. усилитель с коэф. усиления по модулю К, например 1000, на некоторой частоте. Подаём такой сигнал данной частоты, чтобы на выходе было, скажем, 1 Вэфф. Сколько при этом будет в точке А (вход усилительной части)? А будет 1 В/1000=1 мВ. Теперь убираем резисторы ООС и подаём в точку А сигнал данной частоты, чтобы на выходе было опять 1 Вэфф. Какой для этого нужен сигнал в точке А? Опять 1 мВ. То есть, что с ООС, что без ООС, в точке А должен быть входной сигнал 1 мВ, чтобы на выходе было 1 В. А где же какой-то дополнительный сигнал ошибки, о котором некоторые грезят?

Но тут же надо понимать , что вот этот "милливольт" на входе усилителя в этих двух случаях разный Во втором случае это просто входной сигнал , который усиливается , и на выходе мы имеем 1 вольт сигнала+искажения , так ведь ? А в первом случае - на выходе тот же вольт сигнала , только искажения уменьшились во много раз ... ну так значит , на вход в этом случае кроме входного сигнала пришло ещё "что-то" , что уменьшило искажения на выходе . И это , очевидно , те же искажения , только в противофазе ( иначе как бы они уменьшились ? ) ... ну а значит , вот это и есть тот самый "сигнал ошибки" , только и всего .

[misha88]

И это , очевидно , те же искажения , только в противофазе ( иначе как бы они уменьшились ? ) ... ну а значит , вот это и есть тот самый "сигнал ошибки" , только и всего

Но раз при этом на выходе нет искажений или они очень малы, а сигнал в точке А всегда равен выходному сигналу, делённому на усиление внутри петли ООС, и раз это усиление, как некоторые выше утверждают, не меняется, т.к. ООС не меняет режимы каскадов, а лишь подмешивает сигнал ошибки ко входу, то выходит, что и в точке А не должно быть противоискажений. На самом деле ООС действительно устанавливает некоторый сигнал в точке А, но который именно меняет режимы каскадов (что я выше и утверждал) и соответственно коэф. усиления, чтобы на выходе уменьшить искажения, т.е. сигнал в точке А это не какой-то сигнал ошибки, выделенный из выходного и смешанный со входным без изменения режимов усилительной части, как ранее пытались навязать, а даже не знаю как назвать, некоторый управляющий сигнал, который нужным образом меняет коэф. усиления. Кстати, это подтверждает и спектроанализатор, если смотреть в точке А. Если бы усиление не менялось, то в точке А искажения были бы очень малы и незаметны (из-за большого усиления надо было бы добавить очень малые, меньше 1 нВ, противоискажения), но на самом деле там видны намного большие искажения синуса именно из-за изменения усиления.

[hippo64]

выше объяснил, почему подозреваю Вас в этом.

Миша, а может вы считаете, что колесо из пенопласта, погруженное на четверть в воду должно вращаться? Ведь приложение силы полностью повторяет электричество по входу в вашем примере.

[belka]

сигнал в точке А всегда равен выходному сигналу, делённому на усиление внутри петли ООС

Нет там больше сигнала в обычном понимании. Там кривулька странной формы, которая будет усилена в 1000 раз и при этом искажена усилителем, что на выходе и даст нам неискажённый сигнал. Я почитал немного, тут писец Хошимину (

[-UST-]

Может, на рисунке не хватает кое-чего?

[misha88]

Там кривулька странной формы, которая будет усилена в 1000 раз и при этом искажена усилителем, что на выходе и даст нам неискажённый сигнал.

Так и я это отметил в предыдущем посте. То есть при работе ООС всегда происходит операция умножения (я много раз на это указывал), а не суммирования/вычитания, как некоторые утверждают, об этом спор (хотя понимаю надо прекращать спорить, каждый имеет право на свои заблуждения).

[hippo64]

(я много раз на это указывал

Я - последняя буква алфавита, указатель вы наш