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.

[Malinovsky D]

Дима, заметь, что когда ты подключаешь сопротивление на выход усилителя, ты получаешь другой усилитель.
Потом удивляешься, почему сопротивление отрицательное!

Кстати, да! Это действительно другой усилитель. С другой АФЧХ петлевого усиления. И даже, возможно, неустойчивый

Спасибо! Ценное замечание.

Так-то, для себя эту тему закрыл уже. С подачи коллег пораскинул мозгами, пересмотрел упомянутые формулы и имена... И пошел дальше по своим делам
Но было полезно.

[Petr-1951]

Дима, заметь, что когда ты подключаешь сопротивление на выход усилителя, ты получаешь другой усилитель.

действительно, частота первого полюса поднялась с нескольких Гц выше 1 кГц

[Валет]

когда ты подключаешь сопротивление на выход усилителя, ты получаешь другой усилитель.

действительно, частота первого полюса поднялась с нескольких Гц выше 1 кГц

Это же сколько усилителей работает одновременно при подключении реальной нагрузки??
Например, сопротивление S-90 составляет на разных частотах от 3,6 до 20 Ом.
Господа теоретики?

[BesPav]

Это же сколько усилителей работает одновременно при подключении реальной нагрузки??

Они про высокоомный выход УНа.

[Vitto]

Основы схемотехники не изменились ни на грош. У музыкантов не изменились ноты, если некоторое количество стали шпилиться в попу, это тоже ничего не изменило.

Offтопик:
Опять это упоротое "скрепоносное" создание тупит... Что же это изменилось, интересно, если СТАЛИ?.. "Жидо-масоны" изобрели гомосексуализм? И нашептали "некоторому количеству", что можно даже ВОТ ТАК?..
"Мудрость приходит с возрастом" (с) Однако, в его случае, возраст пришел один...

ИМХО, после всех мытарств, лучший ВК - комплементар. Если судить отдельно от УН. Потому что бывают прекрасно звучащие усилки с любым ВК.

[Teoretic]

Это же сколько усилителей работает одновременно при подключении реальной нагрузки??

Я не знал, что для тебя частотные характеристики являются откровением!

[Валет]

когда ты подключаешь сопротивление на выход усилителя, ты получаешь другой усилитель.

Я не знал, что для тебя частотные характеристики являются откровением!

Вот как раз это для меня не откровение. А вот то, что (теоретически?) усилитель при подключении нагрузки становится другим усилителем, действительно для меня откровение. Сказал бы, что допустил ляп - с кем не бывало? – вопросов бы к тебе не было. А так можно подумать, что ты просто самозванец.

[Petr-1951]

... у них опять все в головах поперепуталось...
Выход УНа - ток, на резисторе нагрузки УНа он преобразуется в напряжение...

Источник напряжения держит выходное напряжение до тех пор пока его выходное сопротивление много ниже нагрузки, до тех пор он и "наливает" по Вашеу выражению в нагрузку. Выше я показал что УН усилителя BC-1 может "налить" до 10 В даже на нагрузку 1 кОм. Посмотрим как это скажется при работе с выходной мощностью 1 Вт где требуется всего 4 В(пик).

надеюсь этого достаточно чтобы в головах наконец все стало на место

[BesPav]

надеюсь этого достаточно чтобы в головах наконец все стало на место

Хватит спорить вокруг очевидных вещей.
ООС там, где она есть, изменяет свойства каскада до неузнаваемости, в т.ч. поэтому оказываются возможными усилители типа Pass F5 или некоторых Yes, где выходники включены по схеме с общим истоком/эмиттером.
Но в этой теме разговор изначально был за работу в том диапазоне, где уже нет никакой ООС в 99,9% усилителей, отсюда и разногласия.

[ОРорин]

BesPav, если правильно понимаю для широкополосного тройного ВК нужно: распределение по плате конечной ступени ВК и ее драйвера, а также низкую емкость cb и большую емкость be у конечной ступени ВК. То почему нельзя: распределить только конечную ступень ВК на плате, а драйвер компактно расположить (на одной или двух парах транзисторов), при этом весь длинный путь сигнала управления последней ступени по ВЧ закоротить на выход емкостью искусственно около драйвера?

[ОРорин]

Не прав я. Этой добавочной емкостью только сдвигаем резонанс созданный с индуктивностью длинного базового проводника конечной ступени ВК. А значит либо распределение по плате с драйверными транзисторами, либо с базы драйверов RC на выход ВК нужно.

[BesPav]

BesPav, если правильно понимаю для широкополосного тройного ВК нужно:

В первую очередь обеспечить суммарную SOA драйверов порядка 1А/100В при fT под 80 Мег.
Реально на это способных одиночных транзисторов не имеется и сам драйверный каскад уже оказывается достаточно "разлапистым". В подобных условиях их приходится ещё и распределять по подошве радиатора чтобы не создавать очагов тепла и по-факту для одиночного драйвера получается именно так как вы и нарисовали.
Коллега dortonyan ранее по ветке отмечал, что наиболее существенное влияние оказывает индуктивность дорожек между эмиттерами драйверов и базо-эмиттерными цепями выходников. Да, это именно так и есть.
Реально выгоднее сначала локально поставить 2 или три пары 1 ступени чтобы не увиличивать паращитную ёмкость выхода УНа на землю. Потом от каждого преддрайвера провести сравнительно длинные дорожки к драйверам, а вот драйвера как можно локальнее прижать с парами выходников.
Т.е. структуры ВК получаются вида 1-2-4, 1-3-6, 2-4-8, 2-6-12 или 3-6-12. Преддрайверов может быть 1, 2 или 3, драйверов по 2 или 3 пары на преддрайвер, а вот выходников на драйвер ровно 2, условно справа и слева.

при этом весь длинный путь сигнала управления последней ступени по ВЧ закоротить на выход емкостью искусственно около драйвера?

В этом случае сравнительно большие базоэмиттерные емкости пары локально прижатых к драйверам выходников как раз локально и закорачивают эмиттер драйверов на выход с необходимой и легко управляемой величиной необходимого резистора - порядка единиц Ом в базах выходников. Остаётся только использовать в эмиттерах выходников малоиндуктивные резисторы.

Одно из важных достоинст подобного выполнения ВК заключается в одинаковом потенциале всей этой распределенной структуры по переменному напряжению. Т.е. всякие паразитные ёмкости между дорожками преддрайверов/драйверов/выходников не оказывают драматического негативного влияния.

Не прав я. Этой добавочной емкостью только сдвигаем резонанс созданный с индуктивностью длинного базового проводника конечной ступени ВК.

Ну у вас сначала базовый резюк, а потом конденсатор, а ведь можно и наоборот.

Но следующее по важности здесь - это индуктивность цепей питания.
И это тянет за собой "локальные" группы вида (драйвер-пара выходников-один/два ~небольших кондёра/малоиндуктивный выходной полигон) которые связаны в единое целое сравнительно тонкими или длинными цепями подачи сигнала и питания.

[ОРорин]

В первую очередь обеспечить суммарную SOA драйверов порядка 1А/100В при fT под 80 Мег.
Реально на это способных одиночных транзисторов не имеется

чипдип вроде еще продает 2sa968/2sc2238. Соответствуют ли даташит. При +-50В думаю нужно по 4 в плече. Этож 8 шт не слабых выходников на плечо, чего они не потянут. Для дома можно и 2+4+4.

[BesPav]

чипдип вроде еще продает 2sa968/2sc2238. Соответствуют ли даташит.

Это абсолютно правильный вопрос.

Этож 8 шт не слабых выходников

Драйверов. Для выходников они слишком а)слабые и б)быстрые

чего они не потянут

Нагрузку.

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2292761

[ОРорин]

Этож 8 шт не слабых выходников на плечо, чего они не потянут. Для дома можно и 2+4+4.

BesPav, вы не поняли. 8 шт не слабых 21193/94, конечно о них говорил.

а вот выходников на драйвер ровно 2, условно справа и слева

---------- Сообщение добавлено 07:16 ---------- Предыдущее сообщение было 06:58 ----------

2sa968/2sc2238. Соответствуют ли даташит.

Как в домашних условиях проверить?

[BesPav]

8 шт не слабых 21193/94, конечно о них говорил.

Я ж не волшебник, ок, теперь понятно.
2-4-4 думаю будет очень тяжёлой для драйверов.

Как в домашних условиях проверить?

Вынужден предполагать, что там кристаллы от 2n5551/5401.
В домашних условиях в первую очередь и с учетом их будущего тяжелого режима - проверять ОБР.
Крепите транзистор на крупный радиатор, берете питальник на ~48 Вольт, ну и начиная со ~100-150 мА добавляете по ~20-30 мА. Продолжительность каждой "сессии" ~5-10 минут, желательно контролировать температуру радиатора вблизи транзистора. В какой-то момент транзистор сгорит. Вот ток при котором он погорел делите сразу пополам (ещё лучше на 3) - это и будет +- ток покоя на пару. Набираете пар на ~1 А, ну а далее уже с количеством выходников определитесь.
Естественно это всё делается, если у полученных транзисторов ёмкость коллектор-база при 0 Вольт смещения будет не больше ~30 пФ. Иначе - сразу подарите пионерам на опыты.

[ИГВИН]

если у полученных транзисторов ёмкость коллектор-база при 0 Вольт смещения будет не больше ~30 пФ. Иначе - сразу подарите пионерам на опыты.

На какой частоте измерения?

[BesPav]

На какой частоте измерения?

Игорь, да какой там "на какой частоте"... Ещё предложи при смещении 100 Вольт.
Наоборот, только наичернушнейший дешман, только всетемнейший хардкор в стиле "как мы любим" (©)(™) восточно-азиатским транзистор-тестером.

[ИГВИН]

Игорь, да какой там "на какой частоте"...

С тем же успехом можно палец послюнявить.
Это качество звука я могу оценить ушами, при известных заранее факторах.
А емкость, ну никак.

Конкретно, при нулевом смещении даже на 10 кГц, обычный ВС550 мерятся 18 pF, и это ОЧЕНЬ много.
А на килогерце уже совершенно бредовая емкость в 700 pF.
Приборчик BR2822. Четырехпроводная схема измерения.

всетемнейший хардкор в стиле "как мы любим" (©)(™) восточно-азиатским транзистор-тестером.

Вряд ли там больше килогерца. Это значит, что слюнявим палец и меряем? ))

Ладно бы смещение, но частота измерения играет ключевую роль.

[BesPav]

Приборчик BR2822

Ну ладно, ладно, большинство любителей его только по твоей ссылке видело.
Вот:
https://sl.aliexpress.ru/p?key=f0AUZAz
И подобные.

Результаты измерения ёмкости коллектор-база при свободном эмиттере +-соответствуют даташитным цифрам при 0 Вольт для подавляющего большинства оригиналов, у которых в даташитах приводится такой график.
Для BC550/560 проверю на днях.