Недавно я закончил разработку ультралинейного УН

[Uni&Vers]

недавно я закончил разработку ультралинейного УН. Усилитель имеет очень низкие искажения, характерные для систем с обратной связью, но построен он без обратных связей и кроме того в нем отсутствуют тепловые искажения. Полоса частот 2 Мгц. Выход -десятки вольт.
Тема измерений заинтересовала меня потому что при попытке измерять параметры усилителя искажения звуковой карты оказались сравнимы с искажениями усилителя и достоверные измерения просто не удается провести. Уровень искажений порядка -100дб, -90 дб. Особенно при больших напряжениях, 1 В с выхода карты и еще зависит от этого напряжения. На этом уровне карта вносит не меньше усилителя. Конечно можно заняться поисками очень хороших карт. Но это не вызывает большого энтузиазма, потому что на уровне -120 дб легко получить ошибку по причинам не связанным непосредственно с картой.
Проблему я решил с той картой которая есть, без применеия дополнительного железа, дополнительных элементов или фильтров.
Не хватает только некоторого софта. Костя Мусатов упоминал амплитуды и фазы,
может быть он и подскажет. Заранее спасибо за совет всем.
Нужен простой софт, который будет анализировать вав файл и как результат выдавать табличку со списком гармоник их амплитудами и обязательно фазами. Графический интерфейс не обязателен, но если это есть в каком-то пакете, то тоже можно. Обязательно нужны фазы кроме амплитуд.
Подскажите.

[TRANTOR]

В схему на рис. 11 (что на стр. 19) закралась ошибка. VT4 и VT6 должны быть NPN. Ы?

[ИГВИН]

В схему на рис. 11 (что на стр. 19) закралась ошибка. VT4 и VT6 должны быть NPN. Ы?

Ну да! Ясно без обсуждения...

[ankus]

... можно рассматривать как структуры двухканального усиления, когда быстродействующий канал компенсирует комплексную нелинейность, возникающую в основном канале усиления".
Быстродействие здесь, вообще говоря, не при чём .
Алексей

Должность здесь не при чем Ведь действительно смешно по поводу структуры пары транзисторов VT4,VT6: стрелки эмиттеров должны совпадать с направлением тока в источнике I4. Сложно не заметить .
А по поводу выделенного... Как отмечено в статье М. Кулиша, предложенные структуры уменьшают переходные искажения, возникающие при воздействии скачка (т.н. "единичной функции"). Эффект их уменьшения достигается укорочением группового времени задержки каскада за счет корректирующего канала, т.е. речь следует вести именно о быстродействии. ФЧХ, не создающая искажений формы сигнала, представляет собой линейную зависимость фазового угла от частоты: ф(w)= -tзw = -2пиftз, где tз - групповое время задержки. Широкополосные усилители не всегда быстродействующие. При значительных амплитудах импульсного тока транзистора параметры его сильно изменяются, прибор оказывается нелинейным элементом, для которого преобразование Лапласа неприменимо. Поэтому анализ переходных искажений корректно вести во временном масштабе. Корректирующий канал в меру своих энергетических возможностей передает на выход каскада высокочастотные гармоники, минимизирующие погрешность комплексного коэффициента усиления в основном канале.
Коррекцию, понижающую искажения на два порядка, целесообразнее назвать компенсацией (по меньшей мере - в области средних частот). Это еще одно отличие от упоминаемых J.Vanderkooy и Lipshitz терминов по коррекции .
За уточнение по строчному трансформатору отдельное спасибо
С уважением, Анатолий

[ankus]

Но все-таки при снижении усиления и увеличении запаздывания сигнала в основном канале уровень сигнала и собственные искажения в канале компенсации будут больше?

Уточню (более для начинающих), что временнОе запаздывание в основном канале одинаково для малых сигналов разных частот, но изменяется задержка по фазе. Однако в полном диапазоне амплитудной характеристики оно может существенно различаться. Подобные эффекты, выраженные в нарушении устойчивости охваченного обратной связью ОУ или УМЗЧ без соответствующей фазово-частотной коррекции, хорошо видны на осциллограммах в виде высокочастотной "бороды" на тех или иных участках синусоиды.
Еще к теме. В книге Б.Говорова "Особенности применения приемно-усилительных ламп" (М.: Сов.Радио, 1966) есть пара схем коррекции нелинейности лампового каскада усиления напряжения с помощью диодно-резисторного (нелинейного) делителя, включенного на входе каскада, в цепь управляющей сетки. Для достаточно большого уровня сигнала на средних частотах без коррекции содержание гармоник - 2,75, с коррекцией - 0,7%. На высоких частотах работает нелинейная емкость диода (диодов), а на низких оказывается нелинейной перезарядка разделительного конденсатора. Кроме того, на ВЧ динамическая емкость триода вместе с нелинейным делителем также способствует усилению паразитной обратной связи и, видимо, расширяет спектр гармоник. Поэтому реально увидеть подобную коррекцию вряд ли кому довелось .

[shkal]

Uni&Vers,
Вы не могли бы сказать, с какими номиналами Rэ,R1,R2, I3, I4 моделировалась\макетировалась схема рис.11 и какие результаты получились?

[Л. Зуев]

временнОе запаздывание в основном канале одинаково для малых сигналов разных частот

Это не совсем то, о чем я спрашивал.
Если речь идет о компенсации высокочастотным каналом завала АЧХ (в данном случае крутизны преобразования) низкочастотного, то при той же самой амплитуде суммарного выходного тока выходной ток канала компенсации на ВЧ будет больше, чем на НЧ, а значит сильнее должна будет проявиться его собственная нелинейность. Коррекция каналом компенсации сдвига фазы, вносимого основным каналом, приведет к еще большему повышению амплитуды сигнала на его выходе. Поставлю вопрос по-другому: как зависит от частоты линейность системы с НЧ основным каналом и ВЧ каналом компенсации?

[Uni&Vers]

Для shkal

R1 - 100
R2 - 100
Re - 143
в омах

ток 6.5 ма, вторая гармоника -110 дб, третья -130 дб усиление 10.
Это в симуляторе. Схема на рис 7 мне кажется более гибкой, и для симметричного варианта тоже.

[ADDED=Uni&Vers]1136914877[/ADDED]
прочитал

"It is important to understand that only feedforward REMOVES distortion; feedback merely REDUCES it, but FFW is not well understood and seldom used. Of course, huge R&D has gone into reducing distortion to almost immeasureable levels, but the fact remains that to the human ear, such infinitesimal distortions as remain can be extremely damaging to the music."

01-07-2006
Hugh R. Dean
Melbourne, AUSTRALIA
www.aksaonline.com

как красиво излагает :
"Важно понять, что только [коррекция] вперед УСТРАНЯЕТ искажения; обратная связь всего лишь СНИЖАЕТ их, но FFW [коррекция вперед] не понята до конца и редко используется ."
Где-то он прав

Михаил, с гармониками ясно. Но все-таки при снижении усиления и увеличении запаздывания сигнала в основном канале уровень сигнала и собственные искажения в канале компенсации будут больше?

Если канал коррекции (=компенсации) линейный и быстрый, не важно что в основном канале, его можно отключить совсем Это, конечно, идеальная модель. Что бы к ней приблизиться в канал компенсации не должно "переливаться" слишком много из основного. Тогда он останется малосигнальным. Область малосигнальности - как синоним области малых искажений.

При значительных амплитудах импульсного тока транзистора параметры его сильно изменяются, прибор оказывается нелинейным элементом, для которого преобразование Лапласа неприменимо.

-это очень важный момент, изменение характеристик усилительного элемента, когда меняется сигнал. Для схемы с коррекцией это не имеет значения - она дополняет искаженный сигнал до необходимого неискаженного значения. В схемах с ОООС совсем не так.


Хотел бы обратиться с просьбой, особенно к тем, кто имеет такую возможность находясь в процессе дизайна и налаживания усилителей, мщности или любых других.
Итересуют файлы записанные звуковой картой, один канал подключеный ко входу, второй - к выходу. Выходной сигнал по уровню близкий ко входному, если он велик, то через делитель .
Сам сигнал любой, желательно шум, или музыкальный, файл длиной 300-500кб и для уточнения параметров записи второй файл с синусом 1кгц длиной где-то 100-200кб. Тем у кого измерения на ходу, записать фалы будет не сложно.
А я мог бы отранжировать их по степени *музыкальности* усилителей, не прибегая к прослушиванию и ничего не зная про усилитель, для объективности, если это конечно кому-нибудь интересно.

Заранее спасибо, мыло univer_собачка_inbox_ru

[klass A]

Михаил
Вы немогли бы подсказать какого номинала будут резисторы на рис,2-б в
статье.при усилении каскада 5.

[shkal]

ток 6.5 ма, вторая гармоника -110 дб, третья -130 дб усиление 10.

При каком входном напряжении?

[Uni&Vers]

При каком входном напряжении?

при 0.1 В. Точнее усиление 13, нагрузка 2 ком. При 0.5 В на входе и 6.7 на выходе H2 -80, H3 -100dB, дальше -140 dB.
В основном эти искажения - вклад от выходных VT11, VT12.

[Uni&Vers]

Михаил
Вы немогли бы подсказать какого номинала будут резисторы на рис,2-б в
статье.при усилении каскада 5.

Для схемы 2 б:
R2=k*R3=1660 ом
R4=k*(R1+4 ом)=520 ом
k=5
Для более точной подгонки резистора 520 ом надо составить из 510 ом и переменного примерно в 50 ом. Вместо источника Ue включить один виток от трансформатора с сигналом 10-50 мв на этом витке. Наблюдая сигнал в точке Вых 2, установить в ней минимум сигнала переменным резистором. Это будет лучшее значение R4. Вход схемы должен быть подключен к реальному источнику сигнала (но без входного сигнала).

[klass A]

Спасибо
Буду разбираться.

[PSV]

Uni&Vers,спасибо и респект за статью! Вчера прочитал её с большим интересом.Просто и красиво,особенно в первых двух схемах.

Offтопик:
Земляк оказывается

[Л. Зуев]

Если канал коррекции (=компенсации) линейный и быстрый, не важно что в основном канале, его можно отключить совсем Это, конечно, идеальная модель. Что бы к ней приблизиться в канал компенсации не должно "переливаться" слишком много из основного. Тогда он останется малосигнальным. Область малосигнальности - как синоним области малых искажений.

Михаил, спасибо. В реальности экспериментов не проводили по оценке частотной зависимости уровня нелинейных искажений?

[PSV]

Измерения параметров построены на основе измерения передаточной (амплитудной) характкристики. Само измерение амплитудной хар-ки подробно не описано, хотя очень интересно.

Михаил,можно несколько строк о методике измерения передаточной характеристики?

[Nota Bene]

А я мог бы отранжировать их по степени *музыкальности* усилителей, не прибегая к прослушиванию

У Вас есть методика как, например, эта - http://www.gedlee.com/distortion_perception.htm ,
или только какие-то критерии?
Поясню. В свое время на хайфае.ру обсуждался вопрос критериев оценки качества усилителей (здесь - http://dom.hi-fi.ru/forum/16/38739/4). Greengo Gossamer там, кстати, тоже сторонник метода компенсации искажений . Почитайте обсуждение. Не все так просто...

[TRANTOR]

Набросал в Оркаде (10.5) схемку из рис 2 б (картинка прилагается) с предлагаемыми выше номиналами резисторов. Первый узел - просто дарлингтон, второй - по методике. При анализе получается где-то так:

**** FOURIER ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C
*******************
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(OUTPOS,OUTNEG)

DC COMPONENT = -7.167067E+00

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 1.000E+03 6.105E-01 1.000E+00 -1.606E-02 0.000E+00
2 2.000E+03 2.081E-03 3.409E-03 -9.170E+01 -9.166E+01
3 3.000E+03 8.569E-05 1.404E-04 2.426E+00 2.475E+00
4 4.000E+03 2.505E-05 4.103E-05 9.105E+01 9.111E+01
5 5.000E+03 6.452E-06 1.057E-05 -4.570E+01 -4.562E+01
6 6.000E+03 1.342E-05 2.199E-05 -1.427E+02 -1.427E+02
7 7.000E+03 1.105E-05 1.811E-05 1.488E+02 1.489E+02
8 8.000E+03 4.591E-06 7.520E-06 6.134E+01 6.147E+01
9 9.000E+03 5.532E-06 9.062E-06 -1.022E+02 -1.021E+02
10 1.000E+04 8.026E-06 1.315E-05 -1.748E+02 -1.746E+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 3.411824E-01 PERCENT

*******************
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(OUTPOS2,OUTNEG2)

DC COMPONENT = -7.743709E+00

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 1.000E+03 4.793E-01 1.000E+00 -1.550E-02 0.000E+00
2 2.000E+03 1.017E-03 2.123E-03 -9.270E+01 -9.266E+01
3 3.000E+03 2.951E-05 6.157E-05 5.426E+00 5.472E+00
4 4.000E+03 1.717E-05 3.582E-05 9.130E+01 9.136E+01
5 5.000E+03 5.136E-06 1.071E-05 -4.531E+01 -4.523E+01
6 6.000E+03 1.048E-05 2.185E-05 -1.429E+02 -1.428E+02
7 7.000E+03 8.627E-06 1.800E-05 1.485E+02 1.487E+02
8 8.000E+03 3.562E-06 7.431E-06 6.174E+01 6.186E+01
9 9.000E+03 4.334E-06 9.041E-06 -1.029E+02 -1.028E+02
10 1.000E+04 6.264E-06 1.307E-05 -1.748E+02 -1.747E+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 2.124081E-01 PERCENT

*******************

Видно, что второй узел, который с коррекцией, дает искажения всего на 0.128% меньше. Что я не так делаю? Почему оно не корректирует?

[Uni&Vers]

для TRANTOR

R12 R15 замените на 100 ом (в статье именно 100 ом)
Voff поставьте 4 V
R13 подберите по минимуму искажений

Можно выбрать другие номиналы по принципу изложенному в статье.

[TRANTOR]

R12 R15 замените на 100 ом (в статье именно 100 ом)
Voff поставьте 4 V

Поставил, заменил. Получается такая картина:

***********************************
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(OUTPOS,OUTNEG)

DC COMPONENT = -3.380397E+00

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 1.000E+03 9.457E-02 1.000E+00 1.800E+02 0.000E+00
2 2.000E+03 1.026E-04 1.085E-03 8.478E+01 -2.752E+02
3 3.000E+03 2.126E-06 2.248E-05 -1.390E+01 -5.539E+02
4 4.000E+03 2.808E-06 2.969E-05 -8.851E+01 -8.085E+02
5 5.000E+03 1.015E-06 1.074E-05 1.375E+02 -7.624E+02
6 6.000E+03 2.063E-06 2.182E-05 3.705E+01 -1.043E+03
7 7.000E+03 1.687E-06 1.784E-05 -3.029E+01 -1.290E+03
8 8.000E+03 7.043E-07 7.447E-06 -1.189E+02 -1.559E+03
9 9.000E+03 8.257E-07 8.731E-06 7.715E+01 -1.543E+03
10 1.000E+04 1.239E-06 1.310E-05 5.202E+00 -1.795E+03

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.085937E-01 PERCENT

***********************************
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(OUTPOS2,OUTNEG2)

DC COMPONENT = -3.386565E+00

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 1.000E+03 9.510E-02 1.000E+00 1.800E+02 0.000E+00
2 2.000E+03 1.011E-04 1.063E-03 8.468E+01 -2.753E+02
3 3.000E+03 2.155E-06 2.266E-05 -1.374E+01 -5.537E+02
4 4.000E+03 2.826E-06 2.971E-05 -8.846E+01 -8.084E+02
5 5.000E+03 1.020E-06 1.072E-05 1.373E+02 -7.626E+02
6 6.000E+03 2.075E-06 2.182E-05 3.701E+01 -1.043E+03
7 7.000E+03 1.697E-06 1.785E-05 -3.031E+01 -1.290E+03
8 8.000E+03 7.088E-07 7.454E-06 -1.186E+02 -1.559E+03
9 9.000E+03 8.278E-07 8.705E-06 7.723E+01 -1.543E+03
10 1.000E+04 1.245E-06 1.310E-05 5.176E+00 -1.795E+03

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.064433E-01 PERCENT

**********************************
Т.е. разница еще больше нивелировалась...

R13 подберите по минимуму искажений

А по какой формуле?

Можно выбрать другие номиналы по принципу изложенному в статье.

Пробовал, но что-то не получилось. Принцип пока еще, так сказать, ниасилил. :)

[Uni&Vers]

Для RANTOR пример на зеленой картинке, 1 В на входе, усиление 5
посмотрите по постоянке, хватает ли напряжения плюсового источника?

[ADDED=Uni&Vers]1137022834[/ADDED]

Михаил, спасибо. В реальности экспериментов не проводили по оценке частотной зависимости уровня нелинейных искажений?

Нет, кроме проверки на широкополосном меандре.

Uni&Vers,спасибо и респект за статью! Вчера прочитал её с большим интересом.Просто и красиво,особенно в первых двух схемах.

Offтопик:
Земляк оказывается

Спасибо, вторая из трех кажется наиболее универсальной. Да, где-то мы близко

Михаил,можно несколько строк о методике измерения передаточной характеристики?

Коротко не смогу, я не против изложить, но надо развернуто и последовательно. Я использовал звуковую карту и свой софт.

У Вас есть методика как, например, эта - http://www.gedlee.com/distortion_perception.htm ,
или только какие-то критерии?
Поясню. В свое время на хайфае.ру обсуждался вопрос критериев оценки качества усилителей (здесь - http://dom.hi-fi.ru/forum/16/38739/4). Greengo Gossamer там, кстати, тоже сторонник метода компенсации искажений . Почитайте обсуждение. Не все так просто...

Прочитал, спасибо. Ged Lee - тормозят очень сильно. Внизу - сравнение с аналогом 1950 года и комментарий из книги Соловьева 1959 г, который наверняка это читал. Так все и осталось. А на самом деле и за прошедший год написано много статей по теме. Даже ясно прмерно кто и где вдруг обнаружит что нужно для характеристики звучания (не представители AES). Но это как бы не мое дело.
А вот такую несложную оценку качества вполне можно и сейчас. Понятно что и как, но надо связать с простым измерением. Для объективности лучше обкатать на чужих файлах. Скажем лампового усилителя у меня нет, было бы очень ценно