На что влияет скорость нарастания.

[Teoretic]

Вообще-то мы тут занимаемся звуком, а не передаточными функциями. Поэтому думаю вопросы Профетмастера вполне уместны.
И что ответа на них нет - достаточно показательно.

Извините. Мне показалось, что форум обсуждает и технические вопросы (применительно к усилителям, например). Исключительно о звуке мне говорить не интересно. Тут сколько людей - столько и мнений. Техника, теория и измерения - вещь объективная.
Против фактов не попрешь.

Удивляются в основном двум вещам:
1) оторванности выводов от обьяснений и теорий
2) отсутствием реальной связи "выводов" с тем, чем тут все занимаются - со звуком.

Да. Видимо я слишком перескакиваю. Буду пытаться формулировать более подробно и последовательно. Статья требует серьезной переработки.
А насчет отсустствия связи со звуком... Я применяю выводы теории непосредственно к усилителям. Имеющий глаза - увидит.

[Prophetmaster]

Вы считаете, что знание ответов на эти вопросы изменит ваше мнение по поводу результатов статьи?

Нет, я просто хочу знать - это теория ради теории или есть какая-то связь с реальной жизнью.

Я открыт для критики. Если вы видите ошибки в выкладках, давайте их исправим.

Честно говоря, нет ни времени ни желания разбираться с математическими выкладками статьи. Даже если там все идеально правильно, это ничего не меняет.
На этом форуме никого не удивишь формулами и дифференцальными уравнениями - инженеров полно (у меня тоже первое образование - МИРЭА), но подавляющее большинство участников форума разрабатывают и строят аудиокомпоненты, а не матанализом занимаются

[bukvarev]

Если глубина ООС увеличивается путём добавления дополнительных УН (т.е. вводом дополнительных полюсов и нулей), то это одно. Если речь об усилителе с однополюсной коррекцией (коими являются большинство ОУ), то при равенстве граничной частоты Ft, максимальной скорости нарастания SR и запаса по фазе Pm устойчивость системы вообще никак не зависит от частоты первого полюса.

- Если рассматривать идеальный однокаскадный усилитель с бесконечным усилением и единственным полюсом, то он всегда устойчив и его запас по фазе 90град. Заметим, что в такой схеме мы вправе выбрать частоту полюса, где пожелаем.
- Если рассматривать многокаскадный усилитель, то частота второго полюса (а это неизбежно) должна лежать по меньшей мере, на уровне -6дБ от точки единичного усиления на ЛАЧХ. При таком раскладе, смещение первого полюса вправо неизбежно потребует изменения максимального усиления в меньшую сторону, чтобы как раз выполнить требование равного запаса по фазе, о котором Вы пишете. Тоесть, связь полюса, усиления и запаса по фазе все-таки имеется! Более того, описанный сдвиг полюса приведет к уменьшению длительности переходного процесса при сохранении полосы единичного усиления. Получается, что мы имеем два усилителя с одинаковой частотой единичного усиления, но разной скоростью нарастания. Примерно так.

Теперь пример.
Пусть частота единичного усиления 1 МГц, тогда при максимальном усилении 60 дБ имеем первый полюс на частоте 1 КГц. Переход к частоте первого полюса 10 КГц приведет к необходимости уменьшения максимального усиления до 40 дБ. Теперь получаем переходные характеристики. Теоретически, должны получить разницу из за соответствующей ширины "прямоугольного" участка АФЧХ. На первом рисунке приведены результаты моделирования таких усилителей (нормированные переходные характеристики). Тут все очевидно.

На втором рисунке приведен начальный участок ненормированных переходных характеристик.

Из него видно, что максимальная скорость нарастания у обоих усилителей примерно одинакова, а на некотором участке МЕДЛЕННЫЙ КАСКАД ОБГОНЯЕТ БЫСТРЫЙ (из-за того, что переходные функции экспоненциальны). Т.е.
1. ПОНЯТИЕ "СКОРОСТЬ НАРАСТАНИЯ" можно трактовать совершенно по-разному и спорить - до бесконечности...
2. Более важным для разработчика, наверно, является правильный выбор диапазона входного сигнала и параметров ОС, что позволит избежать нелинейщины в том и другом случае. Иными словами, медленный каскад с большим усилением вполне способен достойно (в некотором диапазоне амплитуд даже лучше, чем "быстрый") справиться с отработкой сигнала ОС. И здесь, Mepavel, Вы абсолютно правы.

К ЧЕМУ ЭТО Я ВСЕ ПРИВЕЛ ???
Думаю, что при разработке любой системы есть набор параметров, скажем так, первичных или базисных. Таких, изменение которых полностью характеризует систему. И разработчик всегда стремится их число минимизировать. А есть большой набор вторичных параметров, которые всегда можно получить из базисных. Приведение вторичных параметров в документации может быть полезным разработчику. Как раз базисным параметром считаю АФЧХ усилителя с разомкнутой ОС и АФЧХ самой ОС. Остальные (включая несчастную скорость нарастания) являются вторичными. Как-то так.

Кроме того, как я уже писал, для усилителя с низкочастотным полюсом способность бороться с низкочатсотными противоЭДС будет выше, т.к. выходное сопротивление усилителя ниже. А если спектр помех лежит выше частоты ультразвукового полюса, то для обоих усилителей эта самая способность к подавлению помех будет одинаковая. Т.е. никаких преимуществ завал усиления на низу и увеличение частоты первого полюса не имеет (в случае однополюсной коррекции, по крайней мере).

Для случая однополюсной коррекции, учитывая вышеописанный пример, с Вами согласен.
В общем виде, нужно в области действия помехи максимально увеличить глубину ООС.

А если спектр помех лежит в ВЧ диапазоне, то надо повышать Ft и SR, а не частоту первого полюса.

Опять же, учитывая вышеизложенное, предлагаю выкинуть из списка SR А дальше так.
Если есть требование получения равномерного выходного сопротивления в полосе действия помехи, то выхода нет - нужно двигать полюс.
Если важна только степень подавления низкочастотной помехи - то нужно максимально увеличивать усиление, понижая частоту первого полюса.
И, наконец, наилучшее - "и рыбку съесть и ..." повышать Ft до максимально возможной, а полюс выставлять, исходя из характеристик помехи.

[Mepavel]

- Если рассматривать многокаскадный усилитель, то частота второго полюса (а это неизбежно) должна лежать по меньшей мере, на уровне -6дБ от точки единичного усиления на ЛАЧХ. При таком раскладе, смещение первого полюса вправо неизбежно потребует изменения максимального усиления в меньшую сторону, чтобы как раз выполнить требование равного запаса по фазе, о котором Вы пишете. Тоесть, связь полюса, усиления и запаса по фазе все-таки имеется! Более того, описанный сдвиг полюса приведет к уменьшению длительности переходного процесса при сохранении полосы единичного усиления. Получается, что мы имеем два усилителя с одинаковой частотой единичного усиления, но разной скоростью нарастания. Примерно так.

bukvarev, Вы провели неверное моделирование. Надо было просто взять схему с низкочастотным полюсом, например на частоте 20 Гц и сравнивать её с той же схемой, но в которой на выходе УН стоит резистор. Т.е. искусственно завалив усиление на НЧ в УН в 1000 раз мы получаем автоматически более высокую частоту полюса в 20 кГц. При этом граничная частота и скорость нарастания остаются прежними. Тот Ваш пример, к сожалению, показывает работу абсолютно разных схем. Не исключено, что в какой-то схеме есть ФНЧ и т.п. Поэтому сравнение выполнено некорректно.
А лучше взять модель ОУ level=3 и задать в ней параметры скорости нарастания, граничной частоты и усиления на постоянном токе. Вот и всё, что от Вас требовалось. Если интересно, могу провести такое моделирование.

---------- Добавлено в 21:50 ---------- Предыдущее сообщение в 21:43 ----------

Из него видно, что максимальная скорость нарастания у обоих усилителей примерно одинакова, а на некотором участке МЕДЛЕННЫЙ КАСКАД ОБГОНЯЕТ БЫСТРЫЙ (из-за того, что переходные функции экспоненциальны).

Не знаю, может у Вас где-то перегрузка случилась. Не могу ничего сказать. Схемы не видно. И вообще что это за графики,на которых не указаны единицы физических величин.
P.S. Ладно сейчас промоделирую и покажу результаты.

[bukvarev]

bukvarev, Вы провели неверное моделирование. Надо было просто взять схему с низкочастотным полюсом, например на частоте 20 Гц и сравнивать её с той же схемой, но в которой на выходе УН стоит резистор. Т.е. искусственно завалив усиление на НЧ в УН в 1000 раз мы получаем автоматически более высокую частоту полюса в 20 кГц. При этом граничная частота и скорость нарастания остаются прежними. Тот Ваш пример, к сожалению, показывает работу абсолютно разных схем. Не исключено, что в какой-то схеме есть ФНЧ и т.п. Поэтому сравнение выполнено некорректно.
А лучше взять модель ОУ level=3 и задать в ней параметры скорости нарастания, граничной частоты и усиления на постоянном токе. Вот и всё, что от Вас требовалось. Если интересно, могу провести такое моделирование.

---------- Добавлено в 21:50 ---------- Предыдущее сообщение в 21:43 ----------


Не знаю, может у Вас где-то перегрузка случилась. Не могу ничего сказать. Схемы не видно. И вообще что это за графики,на которых не указаны единицы физических величин.
P.S. Ладно сейчас промоделирую и покажу результаты.

В модели - два идеальных фильтра первого порядка с указанными частотами сраза и усилением на постоянном токе 1000 и 100 соответственно. Перегрузки быть не могло, т.к. фильтры - идеальные. Обе системы, понятно, без ООС По оси Y - условные единицы (считай - В), по оси X - секунды. Модель считалась на частоте дискретизации 10 МГц. На вход подавался положительный перепад с уровнем равным 1.

По поводу максимальной скорости нарастания (на начальном участке ненормированных графиков), она действительно получилась одинаковая, я тоже об этом написал.
Так что дополнительного доказательства это как раз не требует.

В общем, смысл то как раз в том, что "1. ПОНЯТИЕ "СКОРОСТЬ НАРАСТАНИЯ" можно трактовать и.т.д.", т.е. ЭТО - НЕОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ ПАРАМЕТР. Достаточно знания АФЧХ.

---------- Добавлено в 22:05 ---------- Предыдущее сообщение в 22:02 ----------

Offтопик:
При попытке запостить сообщение, каждый раз запрашивается имя пользователя. При этом, в соседнем окне браузера открыт личный кабинет. Так и должно быть, или я что-то неправильно делаю?

[Mepavel]

В модели - два идеальных фильтра первого порядка с указанными частотами сраза и усилением на постоянном токе 1000 и 100 соответственно. Перегрузки быть не могло, т.к. фильтры - идеальные. Обе системы, понятно, без ООС По оси Y - условные единицы (считай - В), по оси X - секунды. Модель считалась на частоте дискретизации 10 МГц. На вход подавался положительный перепад с уровнем равным 1.

Так речь-то шла о том, как ведёт себя усилитель с ООС! Сейчас приведу пример.
Испытываются два ОУ с граничной частотой Ft=20 МГц, скорость нарастания SR=10 В/мкс, разными частотами полюса 20 Гц и 20 кГц.
Вот схема:

Для ясности привожу параметры модели ОУ:

ОУ с f1=20 Гц:

.MODEL F20HZ OPA (LEVEL=3 A=1000K GBW=20MEG IOSC=1 PD=1000m ROUTAC=0.2
+ ROUTDC=0.3 SRN=10MEG SRP=10MEG)

ОУ с f1=20 кГц:

.MODEL F20KHZ OPA (LEVEL=3 A=1000 GBW=20MEG IOSC=1 PD=1000m ROUTAC=0.2
+ ROUTDC=0.3 SRN=10MEG SRP=10MEG)

Теперь АЧХ коэффициента собственного усиления этих двух ОУ соответственно с частотой первого полюса 20 Гц и 20 кГц:

Смотрим АЧХ и ФЧХ усиления этих ОУ охваченных ООС по напряжению Ku=20 дБ.

Как видно из частотного анализа, ОУ с низкочастотным полюсом имеет более широкую полосу и меньший набег по фазе. Т.е. даже на НЧ фаза воспроизводится точнее именно с низкочастотным полюсом.

Теперь смотрим реакцию на меандр c полками +1 /-1 В.

Как видно из анализа переходных процессов, ОУ с низкочастотным полюсом имеет меньшее время установления.
P.S. ОУ с НЧ полюсом при охвате ООС имеет полное преимущество над ОУ с ВЧ полюсом при равных Ft, SR и запасе по фазе. О чём можно дальше говорить?

[Teoretic]

Teoretic, Скажите, а Вы слышали как звучат усилители с ООС, у которых сильно отличаются скоростные параметры? На порядок, на два порядка?

Пока еще не слышал. Только считаю, что сама по себе скорость усилителя еще ни о чем не говорит.

На чем Вы сами музыку слушаете (состав Вашей аудиосистемы)

Не думаю, что моя аудиосистема представляет какой-то интерес.
Стереоусилитель собственной конструкции. Сборная солянка из разных статей ж.Радио. Предусилитель, активный регулятор громкости с тонкомпенсацией, простой активный регулятор тембра, все на 157уд2 (все можно спрямитькнопочками).
Разделительные фильтры второго порядка, активные, на 157уд2, частота раздела 80 Гц с сумматором каналов для сабвуфера (фильтр дополнительной функции), на тех же ОУ.
Три канала усилителей мощности (два - стерео, один - сабвуфер) ватт по 75. На выходе пассивный декодер советской системы АВС.
Усилители мощности вначале были собственной конструкции, супер-А. Оказались очень капризными, выгорали выходные транзисторы. Неудача. Позже заменил на 7294.
Громкоговорители, фронтальные BEAG неизвестного происхождения, база АВС - Radiotehnika S-50B, сабвуфер самодельный фазоинвертор 95л на 75ГДН, в которой до сих пор торчит пьезоэлектический дачик ЭМОС. С ЭМОС в то время не заладилось, а когда сделал фазоинвертор, понял, что это не мое. Думаю, когда появится время, вернуться к ЭМОС (похоже, это будет еще не скоро).
Единственный достойный источник звука - CD проигрыватель Sony X505ES.
До него слушал виниловый проигрыватель на базе польской UNITRA и катушечную приставку НОТА-203-Стерео.
Винил явно предпочитаю ленте. Хотя и то и другое уже давно не слушал.

и какие УМ слышали из общеизвестных конструкций, какие предпочитаете?

Да что я слышал? Ничего я не слышал (если знать, где прожил большую часть сознательной жизни, то будет понятно, что и не мог слышать).
Считаю, хороший усилитель не должен быть слышен.

Проверяли ли Вы когда-либо свои идеи на макете или в готовой конструкции?

Очень много макетов, очень мало законченных конструкций. Из звука, наверное, только то, что описано выше.

[bukvarev]

Так речь-то шла, о том как ведёт себя усилитель с ООС!
P.S. ОУ с НЧ полюсом при охвате ООС имеет полное преимущество, над ОУ с ВЧ полюсом, при равных Ft, SR и запасе по фазе. О чём можно дальше говорить?

Так это же полностью совпадает с тем, о чем я и говорил
("МЕДЛЕННЫЙ КАСКАД ОБГОНЯЕТ БЫСТРЫЙ ..."). И охват ООС этот вывод не опровергает и при условии сохранения линейности всегда преимущества в точности и скорости установления дает схема с бОльшим запасом по усилению.
Все правильно. Что не так то??

Зато при реакции на меандр переходные процессы получились разные, хотя SR исходных усилителей, как я понимаю, была одинаковая.
Как раз, показать, какие будут переходные характеристики, можно, оперируя ТОЛЬКО ИСХОДНОЙ АФЧХ и ПАРАМЕТРАМИ ООС.

[Nota Bene]

На что влияет скорость нарастания.

Может копья ломать и не стоит? Достаточно взглянуть на графики (или измерить, ограничив критерием заданного КНИ) "MAXIMUM PEAK OUTPUT VOLTAGE vs FREQUENCY"?
К примеру - http://www.catagle.com/24-5/ADTL082_084.htm (fig. 5, 6, 7)
Если (абстрактно) усилитель (УМЗЧ) обеспечивает полную мощность во всей полосе (или больше) звуковых частот, то он уже устраивает нас по скорости нарастания. ФНЧ по входу должен обрезать внеполосный мусор, естественно.
Вот, ИМХО, грамотный инженерный подход -

Малосигнальная АЧХ имеет завал на 3 дБ примерно на 50 кГц в результате применения входного ФНЧ. Скорость нарастания выходного напряжения не меньше 30-35 В/мкс, то есть полоса полной мощности, ограниченная этим, где-то 200 кГц. Это обеспечивает достаточный запас.

Думаю, когда появится время, вернуться к ЭМОС (похоже, это будет еще не скоро).

Нет предела совершенству (С)
https://forum.vegalab.ru/showthread....80%D0%B8%D1%8F

[Mepavel]

Зато при реакции на меандр переходные процессы получились разные, хотя SR исходных усилителей, как я понимаю, была одинаковая.

Разные переходные процессы получились, потому что АЧХ и ФЧХ разные. Т.е. небольшая разница во времени нарастания вызвана разными АЧХ и ФЧХ. Если уменьшить ослабление обратной связи, т.е. грубо говоря сделать повторитель. То разница будет ещё меньше. Всё будет ограничиваться только максимальной скоростью нарастания.

Так это же полностью совпадает с тем, о чем я и говорил
("МЕДЛЕННЫЙ КАСКАД ОБГОНЯЕТ БЫСТРЫЙ ..."). И охват ООС этот вывод не опровергает и при условии сохранения линейности всегда преимущества в точности и скорости установления дает схема с бОльшим запасом по усилению.

Ну вот и хорошо. Только Вы вроде писали, что при прочих равных Ft и SR НЧ полюс может навредить. Если мыслить математически, то непонятно, чем Вам так НЧ полюс не понравился.

[Alex]

Извините. Мне показалось, что форум обсуждает и технические вопросы (применительно к усилителям, например). Исключительно о звуке мне говорить не интересно.

Но здесь обсуждаются не просто "усилители" а конкретно усилители для звука. Если тебе о звуке говорить не интересно - то ты форумом сильно ошибся.
Для "общей электроники" есть например http://electronix.ru/forum

Предусилитель, активный регулятор громкости с тонкомпенсацией, простой активный регулятор тембра, все на 157уд2 (все можно спрямитькнопочками).

Дальше можно не продолжать.

Да что я слышал? Ничего я не слышал

[bukvarev]

Ну вот и хорошо. Только Вы вроде писали, что при прочих равных Ft и SR НЧ полюс может навредить. Если мыслить математически, то непонятно, чем Вам так НЧ полюс не понравился.

Так я имел ввиду возможные нехорошести ввиде перегрузки. Т.е. либо ставим на вход ФНЧ, либо делаем медленным первый каскад, либо - вводим местную ООС в критическом каскаде, смещая вправо первый полюс. Правда, несколько перебрал с возможностями противоэдс динамиков на ультразвуке
Система с НЧ полюсом и большим усилением может оказаться хуже на мощных переходных процессах. Пока же перегрузки медленного каскада нет, и сигналы рассогласования малы, такой каскад их быстрее "отработает".
Просто тут смешались в кучу и скорости и динамические искажения и противоэдс.
Изначально же было так:
"Если же такое ограничение полосы (значением 30-50 КГц), по мнению слушателя, оказывает недопустимое влияние на звук усилителя, а также в акустических системах используются динамические головки, способные формировать мощную импульсную противоЭДС, нарушающую норм. функционирование ООС, то единственным способом обеспечить требуемые параметры является максимально возможное увеличение частоты первого полюса АЧХ, желательно за пределы звукового диапазона, о чем здесь тоже упоминалось. Кстати, проектирование таких усилителей как раз вызывает необходимость применения местных ОС и FET на выходе."

Другой вопрос, наверно, субъективный (может, это личные заблуждения, т.к. опыта мало). Дело в том, что как мне кажется, выполнение требований прямоугольности исходной АЧХ в воспроизводимой полосе создает равные условия для всех частот при охвате ООС, делает частотно-независимый выходной импеданс, позволяет сократить время выхода и улучшить характер выхода из перегрузки, и, наконец, приближает звучание охваченного ООС усилителя к звучанию усилителя без общей ООС.

[Teoretic]

Но здесь обсуждаются не просто "усилители" а конкретно усилители для звука. Если тебе о звуке говорить не интересно - то ты форумом сильно ошибся.

Можно, я сам сориентирусь? Спасибо.
Я не против обсуждения и звука тоже. Только считаю, что обсуждать нужно только то, что подтверждается измерениями. Обсуждение разных "красивостей, прозрачностей, дыхания" и т.д. - мне неинтересно. Такое ни измерять ни сравнивать невозможно. Надо просто слушать.

Дальше можно не продолжать.

Значит, я не тебе писал.

[Mepavel]

Другой вопрос, наверно, субъективный (может, это личные заблуждения, т.к. опыта мало). Дело в том, что как мне кажется, выполнение требований прямоугольности исходной АЧХ в воспроизводимой полосе создает равные условия для всех частот при охвате ООС, делает частотно-независимый выходной импеданс, позволяет сократить время выхода и улучшить характер выхода из перегрузки, и, наконец, приближает звучание охваченного ООС усилителя к звучанию усилителя без общей ООС.

bukvarev, Ваше мнение ошибочно. Дело в том, что выход из перегрузки - это сравнительно короткий процесс и к инфразвуковому полюсу он отношения не имеет, а значит в этом случае "работает" высокочастотная область АЧХ и ФЧХ, которая для двух случаев идентична.
Что касается перегрузки при неправильном распределения быстродействия по каскадам - то это уже проблема того, кто так разработал усилитель. При правильном проектировании усилителя проблем с НЧ полюсом не возникает, если основное усиление по напряжению концентрируется в одном - входном каскаде.

[Alex]

Можно, я сам сориентирусь? Спасибо.

Пожалуйста. Только пока это у тебя не очень хорошо получается

Значит, я не тебе писал.

А также и не большинству присутствющих на форуме.

Которым после слов:

Исключительно о звуке мне говорить не интересно.

и

Да что я слышал? Ничего я не слышал

наверное в этой теме желать нечего. Разве что в "перлах" обсудить. (это один из разделов форума, который тебе пока невидим).

Адьос.

[Mepavel]

Обсуждение разных "красивостей, прозрачностей, дыхания" и т.д. - мне неинтересно. Такое ни измерять ни сравнивать невозможно. Надо просто слушать.

Почему же - измеряется на анализаторе спектра и довольно точно.

[bukvarev]

Так все таки, зачем отдельно оперировать понятием "скорость нарастания" на этапе разработки усилителя, если есть исчерпывающие данные по АФЧХ?
Думаю, что это - просто удобная техническая характеристика готового звукового или импульсного усилителя, наравне с диапазоном частот, временем установления, и.т.д.
Пока что во всех рассуждениях и выкладках, "скорость нарастания" возникала как результат, а не исходная величина!

ЗЫ.
А есть ли на этом форуме темы, посвещенные самодельным усилителям, спроектированным по структуре "низкочастотный FET каскад - преобразование уровня - быстрый усилитель напряжения - FET выходной каскад", а то слишком много разной информации, найти нужное достаточно трудно.

[Mepavel]

Пока что во всех рассуждениях и выкладках, "скорость нарастания" возникала как результат, а не исходная величина!

Это у автора темы такая цель была - вычислить скорость нарастания по АЧХ и ФЧХ. И в принципе правильная тема. Главное, чтобы эта теоретическая скорость нарастания не превышала максимальную, которая определяется особенностями усилителя.

Так все таки, зачем отдельно оперировать понятием "скорость нарастания" на этапе разработки усилителя, если есть исчерпывающие данные по АФЧХ?

Если есть такие данные - то не проблема. Только не всегда в даташитах приводят графики для особо "умных". Такие зависимости всё равно получаются из критерия ограничения по максимальной скорости нарастания и максимальному выходному напряжению на постоянном токе.
Частотная зависимость на спадающем участке описывается формулой A(f)=SRmax/(2пи*f). Как говорится, проще не придумаешь.

[bukvarev]

Похоже, все встало на свои места, что не может не радовать.
Спасибо!

[Mepavel]

Offтопик:

Похоже, все встало на свои места, что не может не радовать.

Ага. Учитывая, что тему запихнули в раздел "Разное". Т.е. от глаз по дальше.