Усилитель с отрицательным выходным сопротивлением...

[HardSword]

Решил сделать себе триампинг.
В НЧ секции хочу использовать УНЧ с отрицательным выходным сопротивлением.
Недавно попалась статья в журнале "Радио" №4 1987г стр. 31 "О демпфировании динамических головок" автор В. Жбанов. Вней в частности говорится:
"...Электрическое демпфирование не изменяет КПД головки. Снижение её отдачи на резонансной частоте достигается уменьшением амплитуды подводимого напряжения, что приводит к снижению рассеиваемой на звуковой катушке мощности, а значит, к расширению динамического диапазона головки и работающего с ней УМЗЧ. Демпфирование с помощью УМЗЧ с отрицательным выходным сопротивлением имеет еще одно важное преимущество. Дело в том что напряжение обратной связи (ОС), снимаемое с включенного на его выходе моста, несёт информацию об искажениях сигнала, возникающих из-за нелинейной зависимости деформации подвеса диффузора и центрирующей шайбы головки от приложенной силы, вклад которых в общие искажения излучаемого головкой сигнала, как указывалось в [4], может достигать 80%..."
и далее
"...Сдругой стороны, очень часто режим оптимального демпфирования (при котором АЧХ излучения АС на низших частотах имеет гладкую форму) достигается при глубине ОС, недостаточной для значительного уменьшения нелинейных искажений. При её увеличении головка начинает работать в режиме передемпфирования, и в УМЗЧ приходится вводить корректор, восстанавливающий уровень излучаемого головкой сигнала вблизи её резонансной частоты в оформлении..."
Далее в статье говорится о том, как рассчитать корректор и прочие параметры...
Но в тоже время, в том же журнале "Радио", но в №1 за 1981г. "ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление" автор О. Салтыков (последний абзац) говорится что
"...Для управления АЧХ громкоговорителя вблизи частоты резонанса лучше всего подходит усилитель с отрицательным сопротивлением. Нелинейные искажения громкоговорителя, естественно, и в этом случае НЕ СНИЖАЮТСЯ, но усилители с двумя дополнительными обратными связями позволяют избежать искажений АЧХ громкоговорителя на высоких частотах, а в области низших частот получить хорошо предсказуемые результаты..."
Так вот, хотелось бы узнать кому из авторов верить, снижаются нелинейные искажения или нет? стоит ли связываться с передемпфированием, да и вообще с такими усилителями? Руки у меня растут откуда надо, но в теории я не силен,самое большое достижение - расчет двухтактного УМ (курсовая работа 12 летназад в техникуме)...

[4] - Радио №7 1985 "И снова об ЭМОС"

[HardSword]

а Вы ушами "пощупайте"

Вот только на Вы не надо, на возраст мой посмотри...

[sw_filja]

только на Вы не надо

Я ж не против .

Offтопик:
Вот подумалось: а как вы (участники форума) запоминаете, с кем "на Вы", а с кем "на ты"?

И ещё вопрос к исследователям ЭМОС, раз уж вы здесь "засветились" . Так получилось, что отвлеклись немного от темы (да простит меня HardSword) Если возникают вопросы, где мне уместнее их задавать? Может, ветку "ЭМОС по скорости мостового типа" развивать? Потом из неё FAQ может получиться... Или в "для начинающих" лучше?

[HardSword]

Off:Вот подумалось: а как вы (участники форума) запоминаете, с кем "на Вы", а с кем "на ты"?

На бумажке записываем....

[Tonal]

Имеется динамик SPW-165/8 HiFi-Tiefmitteltoner 150WMAX, 60WRMS. Паспортные данные: Fs = 49 Hz, Qts=0.69, Vas=20 l, R0=5Ω, SPL=88dB(1W/1m), D=165mm.
Расчетный обьем от JBL Speaker Shop - закрытый ящик 92л, фазоинвертор 62л. Есть желание собрать на нем сабвуфер обьемом 20-30л.
Заинтересовался темой -R. Прочитав топик и материалы по теме остался невыясненым вопрос, применяется ли -R совместно с фазоинвертором?
Есть мнение что подавляя резонанс динамика ПОСТ будет усиливать резонанс фазоинвертора, тогда -R неприменимо?
Разьясните пожалуйста.

[Tonal]

Для закрытого ящика в теории получается очень даже красиво)))
Замоделил кривую модель, можно попинать.
Максимальная глубина ПОСТ-30dB
Без корекции АЧХ: SPL, Output

с корекцией АЧХ: SPL, Output


Теперь вопрос в том как правильно в модель добавить фазоинвертор и где взять значение SPL.

[.Васильев]

А если тупо , как в первые времена , ввести ПОС по току , это ведь по действию будет сравнимо с отрицательным сопротивлением. искажений не снизит, но самый низ подымет. Вот к примеру в этом простеньком усе.(За основу взята обвязка усилителя Митрофанова) .Или плохая идея?

[Tonal]

Самый простой вариант уже собран вживую на TDA2050

с ним интересно играться, при передемпфировании динамик становится твердым)
Плохо то что в этой схеме изменение глубины ПОСТ влияет на общий Кус.
Поэтому в модели сигнал ОС снимается с дифф моста, и добавлен интегратор.

Открыт вопрос с фазоинвертором, в принципе понятно что это будет последовательный контур подключеный паралельно основному(динамику), непонятно как считать SPL

[ViktKors]

Для закрытого ящика в теории получается очень даже красиво)))
Замоделил кривую модель, можно попинать.

Э..
модель не то, чтобы кривая, просто малореальные номиналы там, плюс не учитывается механическая добротность динов.
У реально соответствующей динамикам модели индуктивность - раз в десять, а емкость - раз в сто выше раз в десять меньше.

Посмотреть модели и номиналы можно у той-же алдошиной.
Если проще - https://forum.vegalab.ru/showthread.php/37420-%D0%92%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%8B-%D0%B2%D0%B7%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F-%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F-%D1%81-%D0%B0%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B9-(%D0%B2%D1%8B%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BE-%D0%B8%D0%B7-%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B-%D0%94%D0%BB%D1%8F-%D0%97%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B2-%D0%B8-%D0%A4%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2-)/page6
пост 101.

SPL считать смысла особого нет. Достаточно сравнить с модельным давлением того-же дина подключенного обычным образом - постойте параллельно график и сравнивайте.


Только все это ни к чему.
Реальных проблем, которые делают это все малоосмысленным занятием (в типичном случае) - три:
1) Вы наверняка слышали об ИТУНе и самом принципе ООС с отрицательной обратной связью по току; грубо - она уменьшает искажения динамиков.
Отрицательное-же выходное сопротивление - это положительная ОС по току, соответственно она усиливает искажения динамика. Учитывая каковы искажения в интересующей частотной обости у низкочастотника сами по себе, дополнительно их усиливать имеет смысл только если динамику совсем уж плохо, куда разумнее обеспечить добротность конструктивно.
Кстати, влияние выходного сопротивления на искажения нетрудно промоделировать если симулятор позволяет вместо номинала прописывать функцию, например индуктивность в модели в зависимости от интеграла напряжения на ней (зависимость жесткости подвеса от хода диффузора), правда куда важнее в данном случае становится учет колебаний Bl;

2) У катушки динамика есть индуктивность, с понижением сопротивления усилителя ее вклад возрастает (постоянная времени возрастает) и вполне может оказаться критичным в основном диапазоне частот даже на НЧ.
Компенсировать катушку в мосте - затея не очень хорошая, потому, что ее индуктивность сильно зависит от Bl и следовательно от положения диффузора (и тока в катушке), что делает еще более непредсказуемым качество звука.

3) Ну и всякие "мелочи" типа ухода активного сопоротивления катушки с температурой (а ее колебания могут быть и сотня-другая градусов)..

Итог - отрицательное сопротивление имеет смысл, чтоб подстроить доротность в некоторых пределах, например при точной настройке ФИ. Но чтобы не нарваться - стоит сильно себя ограничивать: величина сопротивления имхо - максимум 1/3 от активного сопротивления дина, динамики - побольше и с большими катушками (ход диффузора маленький, прогрев незначительный) и т.д....

[Tonal]

У реально соответствующей динамикам модели индуктивность - раз в десять, а емкость - раз в сто выше.

Не берусь утверждать какие они должны быть на самом деле - значения среднепотолочные, но порядок величин у меня верный - вполне соответствует с данными Алдошиной.

SPL считать смысла особого нет. Достаточно сравнить с модельным давлением того-же дина подключенного обычным образом - постойте параллельно график и сравнивайте.

SPL нужен(не конкретные числа), это же ожидаемый результат, отражает поведение системы.

Только все это ни к чему. Реальных проблем, которые делают это все малоосмысленным занятием (в типичном случае) - три: 1) Вы наверняка слышали об ИТУНе и самом принципе ООС с отрицательной обратной связью по току; грубо - она уменьшает искажения динамиков. Отрицательное-же выходное сопротивление - это положительная ОС по току, соответственно она усиливает искажения динамика.

Думаю, если не баловатся с передемпфированием то искажения не усилятся. Но передемпфирование все равно интересно даже само по себе.

2) У катушки динамика есть индуктивность, с понижением сопротивления усилителя ее вклад возрастает (постоянная времени возрастает) и вполне может оказаться критичным в основном диапазоне частот даже на НЧ. Компенсировать катушку в мосте - затея не очень хорошая, потому, что ее индуктивность сильно зависит от Bl и следовательно от положения диффузора (и тока в катушке), что делает еще более непредсказуемым качество звука.

Как(на каком графике) это можно увидеть?

А разогрев/разбаланс, проблема, да.

---------- Добавлено в 16:34 ---------- Предыдущее сообщение в 16:19 ----------

Вот например в схеме https://forum.vegalab.ru/attachment....9&d=1275405158 как посмотреть АЧХ по SPL.

[ViktKors]

Да зачем-же "порядок верный" если можно посчитать до процентов?
Ну посмотрите формулы в моей ветке про турбулентный порт, если из алдошиной только "по порядку" получается
А приведенные величины - типичны для пищалки отличаются на порядок от привычных мне, но, возможно, это уже вопрос выбора динамика

SPL на частотах отстоящих от резонанса на декаду никак от демпфирования не зависит. Асимптотически эффективность динамика (что у УНЧ с отрицательным сопротивлением, что у обычного) никак не изменится на этих частотах. Ну совместите чувствительности на 500 Гц и сравнивайте то что получится на НЧ (разницу SPL хоть до десятой децибелла).

"Думаю, если не баловатся с передемпфированием то искажения не усилятся. Но передемпфирование все равно интересно даже само по себе."
Ну если вопрос гуманитарного толка, когда конкретные оценки не важны, а все упирается в "интерес сам по себе" и в вопросы веры ("думаю.."), то я самоустраняюсь. Там где можно прямо посчитать/прикинуть, "думать" (имхо) - слишком расточительная трата времени .

"Как(на каком графике) это можно увидеть?" -просто добавить в модель индуктивность дина.

---------- Добавлено в 15:44 ---------- Предыдущее сообщение в 15:38 ----------

Вот например в схеме https://forum.vegalab.ru/attachment....9&d=1275405158 как посмотреть АЧХ по SPL.

Все было в ветке про турбулентность (в пдф-е) на которую я и там ссылался - просто продифференцировать напряжение на Lb.
Соответственно там можно и прикинуть, что чтобы посмотреть подавление (ИТУН) или повышение (отрицательное сопротивление) искажений, напрмер, от нелинейности подвеса, нужно поставить индуктивность Ld в зависимость от интеграла напряжения на ней.

[Tonal]

Да зачем-же "порядок верный" если можно посчитать до процентов? Ну посмотрите формулы в моей ветке про турбулентный порт, если из алдошиной только "по порядку" получается А приведенные величины - типичны для пищалки

Ничего не понял... У меня на схеме значение индуктивности в миллиГенри, емкость миллифарады - это пищалка?

SPL на частотах отстоящих от резонанса на декаду никак от демпфирования не зависит. Асимптотически эффективность динамика (что у УНЧ с отрицательным сопротивлением, что у обычного) никак не изменится на этих частотах. Ну совместите чувствительности на 500 Гц и сравнивайте то что получится на НЧ (разницу SPL хоть до десятой децибелла).

Отлично! Мне не нужен SPL на частотах отстоящих от резонанса на декаду, нужна вся АЧХ(для системы с фазоинвертором).

---------- Добавлено в 17:04 ---------- Предыдущее сообщение в 17:02 ----------

просто продифференцировать напряжение на Lb.

а проще?

[ViktKors]

У меня на схеме значение индуктивности в миллиГенри, емкость миллифарады - это пищалка?

Я одел очки и несколько поправил, приношу извинения.
Хотя все равно отличие раз в десять мне кажется странноватым..
И почему это, например (зависит от мех/электрических добротностей) не 19,6 mHn, 539 uF, 24/5 Ohm не понимаю..

Отлично! Мне не нужен SPL на частотах отстоящих от резонанса на декаду, нужна вся АЧХ(для системы с фазоинвертором).

А, я понял, у Вас нет данных/Вы не доверяете данным производителя насчет чувствительности?
Выход прост. Поскольку какие-то параметры все равно нужны, их придется померить. Из Т-С параметров элементарно определяется эффективность дина (формула у алдошиной, сильно нужно - я Вам ее найду, к сожалению, прямо сейчас не полчится) логарифм этой эффективности (как обычно - 10lg*+const) и пропорционален SPL. Нужно только найти эту const, не уверен, есть-ли она у алдошиной (какую я применял - смогу посмотреть только позже), но ее элементарно оценить из данных на динамики нормальных производителей. Просто подсчитайте какая чувствительность выходит из Т-С, и сколько они заявляют, если это не альфад и врут не сильно, то константа у всех одна () и определяется быстро..

а проще?

Шутить изволите?
Куда уж проще, неужели есть симуляторы в которых нет такого макроса?? - ну тогда рисовать интегратор руками

Ну или забить на ФИ и оставаться в рамках ЗЯ, тогда нетрудно заметить, что напряжения на индуктивности и на емкости равны, а дифференцированием такого напряжения мы как раз и получаем ток через кондесатор Cd (с учетом его емкости)..впрочем, немного поизвращавшись можно и в ФИ так подсчитать..

[Tramper]

Такая формула попадалась недавно - SPL=112.1+10log10no

[Tonal]

Я одел очки и несколько поправил, приношу извинения. Хотя все равно отличие раз в десять мне кажется странноватым.. И почему это, например (зависит от мех/электрических добротностей) не 19,6 mHn, 539 uF, 24/5 Ohm не понимаю..

Даже порядка разницы нет, максимум в два раза, для "среденепотолочного" как раз норма, я подбирал эти значения ориентируясь на частоту резонанса из графика(66Гц).
Вот здесь к примеру используются подобные значения http://reanimator-h.narod.ru/emos_gn.htm

А, я понял, у Вас нет данных/Вы не доверяете данным производителя насчет чувствительности? Выход прост. Поскольку какие-то параметры все равно нужны, их придется померить. Из Т-С параметров элементарно определяется эффективность дина (формула у алдошиной, сильно нужно - я Вам ее найду, к сожалению, прямо сейчас не полчится) логарифм этой эффективности (как обычно - 10lg*+const) и пропорционален SPL. Нужно только найти эту const, не уверен, есть-ли она у алдошиной (какую я применял - смогу посмотреть только позже), но ее элементарно оценить из данных на динамики нормальных производителей. Просто подсчитайте какая чувствительность выходит из Т-С, и сколько они заявляют, если это не альфад и врут не сильно, то константа у всех одна () и определяется быстро..

Данные есть(паспортные), производителю доверяю(динамик не копеечный, но и не дорогой ), хотя реальные значения могут отличатся.
И какое это имеет значение, если я динамик заведомо ставлю в 3-раза меньший обьем, и хочу коррекцией "загнать его в ящик"?
Я хочу увидеть(и понять) картину происходящего, а для фазоинвертора таких графиков пока построить не выходит.
Под SPL я имел ввиду не чуствительность(число) а частотную характеристику звукового давления(график).

Шутить изволите? Куда уж проще, неужели есть симуляторы в которых нет такого макроса?? - ну тогда рисовать интегратор руками Ну или забить на ФИ и оставаться в рамках ЗЯ, тогда нетрудно заметить, что напряжения
на индуктивности и на емкости равны, а дифференцированием такого напряжения мы как раз и получаем ток через кондесатор Cd (с учетом его емкости)..впрочем, немного поизвращавшись можно и в ФИ так подсчитать..

Без шуток))) А если считать общую отдачу как сумму от динамика и фазоинвертора, то можна сложить токи текущие через соответствующие конденсаторы?

---------- Добавлено в 23:26 ---------- Предыдущее сообщение в 23:13 ----------

Лирическое отступление
О передемпфировании, искажениях, и гуманитарности вопроса.
Передемпфирование интересно тем что дает контроль за положением дифузора(с искажениями), интересно для электропривода, аналог векторного управления.
Если реализовать всю систему в цифре искажения можно корректировать, я делал микропроцессорный частотный привод(с микрошаговым режимом) в котором была такая коррекция(правда калибровка была трудоемкой).

[ViktKors]

Понимаете-ли, с подобом тут связан принципиальный момент - в зависимости от соотношения L и C (при идентичной резонансной) меняется добротность, а именно ее Вы и собираетесь оптимизировать.
Именно потому "подбирать" - это принципиально порочный путь.
А суть проста - есть RrLC контур с определенной добротностью, причем r и R - известны (активное сопротивление дина его механические потери, причем они однозначно связаны через электрическую и механическую добротности), а LC нужно просто посчитать, чтоб они попадали в резонанс и обеспечивалм нужные добротности.

"Я хочу увидеть(и понять) картину происходящего, а для фазоинвертора таких графиков пока построить не выходит"
ну почему-же не выходит - просто стройте АЧХ как зависимость дифференциала напряжения на емкостях (индивидуально для дина и порта) или как зависимость дифференциала напряжения на индуктивности Lb (их сумма дина и порта с учетом фазы). Просто не поверю, что у Вас в симуляторе нельзя продифференцировать сигнал (это позволял даже веркбенч в 95 году).

"А если считать общую отдачу как сумму от динамика и фазоинвертора, то можна сложить токи текущие через соответствующие конденсаторы? " ну это чуть гиморнее, а значит легче допустить ошибку. Просто нужно посмотреть в книжке как производная напряжения на конденсаторе зависит от тока через него (через емкость). И соответственно учесть емкости конденсаторов соответствующих дину и тоннелю.
Проблема тут в том, что каждый раз поменяв параметры придется перезабивать учет этих емкостей - слишком громоздко..

Передемпфирование интересно тем что дает контроль за положением дифузора(с искажениями), интересно для электропривода, аналог векторного управления.
Если реализовать всю систему в цифре искажения можно корректировать, я делал микропроцессорный частотный привод(с микрошаговым режимом) в котором была такая коррекция(правда калибровка была трудоемкой).

Передемпфирование (возьмем пограничный случай, сопротивление выхода = -активное сопротивление дина), по сути, просто исключает активную компоненту из привода дина. То есть скорость движения диффузора около резонанса (частотный диапазон в несколько октав, можно посчитать и точнее) определяется не столько инерцией массы диффузора или давлением в ящике, а главным образом тем, насколько эффективно он тормозится в магнитном поле динамика. Вот тут и начинаются проблемы.

Интенсивность приводящей силы ~Bl, а интенсивность "тормозящей" - ~"Bl в квадрате". А Bl от чего только не зависит, например падает до десятка процентов в зависимости от смещения диффузора даже в пределах его линейного хода, и, пожалуй, не меньше от того, что магнитное поле катушки модулирует магнитный поток магнитной системы. Потому и получается, что суммарная сила действующая на диффузор тоже получается настолько-же нелинейной.

И тот факт, что всевозможные механические "препятствия" на пути движения диффузора (например, нелинейность подвеса или давления в ящике) уже "не в силах" его затормозить, и то, что эта составляющая искажений действительно падает при передемпфировании, все это не может изменить того факта, что возникают ненужные проблемы с нели нелинейностью "мотора". Думаю () в Вашем случае с векторным управлением мотор был получше чем (увы) то, что применяется даже в хороших динамиках..

Нелинейность "мотора" - это и есть принципиальная проблема с отрицательным выходным сопротивлением дина.


Впрочем, я вполне допускаю, что для определенного класса динамиков (с сильно нелинейным подвесом) может существовать некий оптимум, когда подавление искажений от нелинейности подвеса уже работает, а привнесенные искажения от нелинейности "мотора" еще не очень критичны.

[Nota Bene]

Именно потому "подбирать" - это принципиально порочный путь.

Можно и посчитать по замерам дина в ЗЯ. Почитайте тут ( https://forum.vegalab.ru/showthread....E%D0%A1/page17 ) с поста #337. Там есть ссылка на exel*овский файл с сайта Линквитца...

Все просто : открываем Excel файл закладку "Spec*s", вбиваем туда параметры головы и ЗЯ (выделены жирным шрифтом), и любуемся там же готовыми параметрами модели ДГ: "4 - Driver in box model" . И всем остальным в придачу.
Ссылку на файл http://www.linkwitzlab.com/closed-box1.xls я приводил здесь: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=253.
ЗЫ: Только недавно допер зачем там эти циферки...

[ViktKors]

Можно и посчитать по замерам дина в ЗЯ.

Если позволите, два вопроса:
а) Чтоб не возникло путаницы, эти номиналы рассчитываются для "эквивалентной акустической схемы АС" или для "эквивалентной электрической схемы АС" ?
Просто традиционно применяется первая, в то время как с фильтрами удобнее сшивать как раз вторую. А номиналы получаются разные..

б) выглядит так, что в том файле там изначально требуется забить полный комплект параметров, что явно избыточно. Как пример набор re, Vas, Q, Fs вполне дублируется набором Bl, Cms, Rms, Mms, Sd.
То есть фактически нужно только что-то одно, учтено ли это там? Есть ли возможность "пересчета"?, проверка "достоверности" данных, что происходит, если они "не коммутируют" (а нестыковка в 5% - рядовое явление).

[Nota Bene]

Чтоб не возникло путаницы, эти номиналы рассчитываются для "эквивалентной акустической схемы АС" или для "эквивалентной электрической схемы АС" ?

Похоже, в окошке "4 - Driver in box model" - получаются параметры для импедансной (электрической) схемы АС.

[Tonal]

Нелинейность "мотора" - это и есть принципиальная проблема с отрицательным выходным сопротивлением дина. Впрочем, я вполне допускаю, что для определенного класса динамиков (с сильно нелинейным подвесом) может существовать некий оптимум, когда подавление искажений от нелинейности подвеса уже работает, а привнесенные искажения от нелинейности "мотора" еще не очень критичны.

Точно, причем нелинейность мотора тоже можно компенсировать, в моем случае было отклонение напряженности поля в зазоре между полюсами от теоретически синусоидального до почти прямоугольной трапеции - что приводило к неравномерности микрошагов, после калибровки(лазерной указкой) и создания поправочной таблицы микрашаги стали равномерны, для разных типов двигателей была своя калибровка.

[ViktKors]

Похоже, в окошке "4 - Driver in box model" - получаются параметры для импедансной (электрической) схемы АС.

Спасибо.

Второй вопрос, похоже отменяется. Там явно в качестве основных выбран "механический" набор параметров.
Реально замеряемые (Q, Vas, fs, re) нужно пересчитывать к "механическим" по формулам. Не очень удобно..