Выбор выходного каскада.

[.Васильев]

Несмотря на сложившееся мнение по выбору ВК в усилителе решился на новое поднятие этой темы. Статью Н.Сухова читал, читал и С.Агеева и других авторов . При симуляции отдельных Выходных каскадов всё же вкрались сомнения. И хотелось бы услышать мнения более подготовленных товарищей, профи и любителей, которые собаку на этом съели. Вашему вниманию предлагаю 4 варианта выполнения Вк. Параллельник А.Агеева с вольтдобавкой ,стандартную тройку с межбазовыми конденсаторами, а также два варианта с Шинклаями, один стандартный ОЭ-ОЭ, второй с " композитными " транзисторами на выходе.Хотелось бы узнать поподробнее об плюсах и минусах каждого из вариантов. Схемы и модели в МС_9 в архивчике прилагаю.

[deemon]

Но желательно бы как то обеспечить беспереключательный режим работы выходных транзисторов.

Интересно , с чего это многие так фанатеют от этого беспереключательного режима , всех этих "экономичных А" , и прочего ? Ведь , ежели подумать , какая разница - если ток покоя каждого плеча , скажем , 100 ма , и ток одного из них уменьшится , скажем , до 30 ма , или до 0 , как в обычном АВ ? .... притом что ток второго в этот момент будет на порядок больше Ведь по-любому , "траектория переключения" в этих случаях будет отличаться не сильно ...... и надо заметить , что если ток нерабочего плеча не достигнет нуля - он будет вынужден "загнуться" даже ещё раньше ( крутизна спада тока будет больше , перед тем как он выйдет на "полку" ) , а значит - процент высших гармоник на среднем уровне сигнала может тут не уменьшиться , а даже увеличться против обычного АВ , из-за более резкого излома характристики .

То есть , плюсов особых я тут не вижу , а вот в минусах мы имеем - усложнение схемы , уменьшение КПД , возможное ухудшение поведения схемы на ВЧ .... моё ИМХО - все эти "супер А" решения просто не дают реальной прибавки качества .

[Shurik]

все эти "супер А" решения просто не дают реальной прибавки качества

Дают и она (прибавка) очень хорошо слышна на любом усилителе.

а значит - процент высших гармоник на среднем уровне сигнала может тут не уменьшиться , а даже увеличться против обычного АВ

Реально становится меньше. Измерено. Но все эти улучшения возможны только при корректной работе каскада ЭА, который надо правильно отладить, иначе пила переключения проникает в усиливаемый сигнал.

[sia_2]

Интересно , с чего это многие так фанатеют от этого беспереключательного режима , всех этих "экономичных А" , и прочего ? .....

То есть , плюсов особых я тут не вижу , а вот в минусах мы имеем - усложнение схемы , уменьшение КПД , возможное ухудшение поведения схемы на ВЧ .... моё ИМХО - все эти "супер А" решения просто не дают реальной прибавки качества .

Так оно и есть, но при одном условии - малость паразитных индуктивностей монтажа, а вот это-то условие далеко не всегда выполняется.
В часто встречающейся ситуации, когда изначально не обеспечены предельно малые индуктивности силовых цепей, вполне очевидно, что "растягивание" переключения транзисторов может несколько улучшить параметры (и звук в случае УМЗЧ). Но надо понимать, что это - паллиатив по сравнению с нормальным конструктивно-топологическим исполнением силовых цепей.

[deemon]

Так оно и есть, но при одном условии - малость паразитных индуктивностей монтажа, а вот это-то условие далеко не всегда выполняется.
В часто встречающейся ситуации, когда изначально не обеспечены предельно малые индуктивности силовых цепей, вполне очевидно, что "растягивание" переключения транзисторов может несколько улучшить параметры (и звук в случае УМЗЧ). Но надо понимать, что это - паллиатив по сравнению с нормальным конструктивно-топологическим исполнением силовых цепей.

Конечно , это совершенно логично .... ведь если какое-то сомнительное решение всё-таки даёт улучшение , то это может быть лишь тогда , когда до этого каскад был каким-то образом "ухудшен" Иначе говоря - одна кривизна частично компенсирует другую .

[anli]

sia_2, deemon, я ваш подход не разделяю На мой вкус, делать из звукового усилителя УКВ-устройство - это гораздо и несопостваимо большее усложнение (и вообще тупиковый путь, так как очень fragile), чем, например, просто заменить резисторы на диоды (мой старенький вариант реализации беспереключательного режима, когда я ходил во второй класс [1]) и перенести вообще всю кухню в звуковой диапазон (ну почти звуковой, если быть педантом).

[1] http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...hematics41.png

[Валет]

Это какбы так , но и все недостатки Шиклаи тут в наличии ....

Эту схему я привел только для того, чтобы показать ошибочность утверждения, что «линейную схему стабилизации тока покоя, гарантированно работающую без термодатчиков при любом виде усиливаемого сигнала и нагрузки для выходного каскада усилителя в классе AB сделать нельзя в принципе».

Особенности (недостатки, как Вы пишете) каскадов ОК должны учитываться при проектировании. В частности при заданной нестабильности начального тока ОК в динамике, ОК Шиклаи позволяет использовать эмиттерные резисторы меньшего сопротивления, и это тоже особенность Шиклаи. А при уменьшении сопротивления этих резисторов уменьшаются коммутационные искажения, если ОК в классе АВ. Кроме того в ОК Шиклаи температура выходного транзистора очень слабо влияет на начальный ток ОК, что позволяет улучшить температурную стабильность начального тока ОК.

Эти особенности ОК Шиклаи позволяют улучшить параметры УМЗЧ. Естественно имеется в виду практическая схема ОК Шиклаи, с резисторами база-эмиттер.

[deemon]

sia_2, deemon, я ваш подход не разделяю На мой вкус, делать из звукового усилителя УКВ-устройство - это гораздо и несопостваимо большее усложнение (и вообще тупиковый путь, так как очень fragile),

УКВ устройство делать не надо , да это и невозможно , так как транзисторы там в лучшем случае КВ .... а вот что нужно реально - так это монтировать выходной каскад так , как это делается для мощных импульсных источников питания . Это , какбы , к теме ближе - выходной каскад как мощный полумостовой инвертор . То есть - широкие дорожки , минимум длины , обязательно слой фольги для "земли" по всей ширине платы , обязательно минимизировать площадь контуров с током , если питание подано через провода - провода свивать . Ну и кондёры блокировочные в цепях коллекторов плеч каскада - прямо на земляной полигон . Если всё это правильно делать - то никаких проблем с переключением нет , и не надо сильно напрягаться по этому поводу

[anli]

УКВ устройство делать не надо , да это и невозможно , так как транзисторы там в лучшем случае КВ ....

Не сечёшь ты в поэзии, Димон, в метафорах и утрировании...

а вот что нужно реально - так это монтировать выходной каскад так , как это делается для мощных импульсных источников питания

Как раз тут и идёт речь о разном вкусе. Можно допускать импульсы, а потом с ними бороться. А можно просто не иметь импульсов

Offтопик:
Поверь, я не спорю. Одному нравятся блондинки, другому - брюнетки, а третьему - которая даст.

[misha88]

просто заменить резисторы на диоды

Вот варианты незакрывающегося режима за счёт диодов и генераторов тока из патента US4160216 (хотя на мой взгляд эти идеи хорошо работают только в идеально симметричном ВК). Хотя последний рисунок (это где FIG. 3C) заслуживает внимания.

[SAPR]

misha88, все это напоминает - вытащили уши - увяз хвост. Ну перестали закрываться мощные транзисторы - стали закрываться мощные диоды (по 1 - й картинке). Что улучшилось?

[misha88]

misha88, все это напоминает - вытащили уши - увяз хвост. Ну перестали закрываться мощные транзисторы - стали закрываться мощные диоды (по 1 - й картинке). Что улучшилось?

Ну диоды можно поставить и шоттки. А патент выложил просто так, случайно увидел этот патент у себя на компе (когда-то в патентной базе я сделал поиск на слова amplifier, bias, biasing, push-pull и тупо сохранил, всё что нашёл, понятно, что большинство патентов не для реальных реализаций или хороши только для микросхем).

[anli]

Всё это имеет смысл, если реализовано просто. И исключение переключений, и вообще любая идея.

[krulfa]

Вот пример выходного каскада Super A, по мотивам какого-то древнего патента.

Коммутацию половинок сигнала делают диоды Шоттки D2, D3.

Токовые зеркала Q11, Q12 и Q13, Q14 обеспечивают ток удержания выходных транзисторов 10...40 мА на нерабочей полуволне сигнала. Ток подбирается подстроечными резисторами R23 и R28. Зеркала сбалансированы по току и при наличии теплового контакта между парами транзисторами ток удержания приемлемо стабилен как от температуры, так и от тока источников 40 и 45 мА. Еще можно с диодами поиграть последовательно с R23, R24 чтобы снизить дрейф от температуры.

Основное смещение должно быть задано таким, чтобы ток покоя гарантированно превышал ток удержания, задаваемый зеркалами, например, 120-150 мА. Тогда в покое оба диода D2 и D3 будут открыты.

Никакие транзисторы в отсечку или насыщение не уходят. Открываются и закрываются только диоды.

Долго моделировал схему, паял, и даже включал и настраивал, но в конце концов выкинул все, так как более тщательное моделирование не выявило какого-либо значимого преимущества перед тройкой Дарлингтона, если ее сделать правильно.

[deemon]

Не сечёшь ты в поэзии, Димон, в метафорах и утрировании...

Так я же смайл там поставил

Как раз тут и идёт речь о разном вкусе. Можно допускать импульсы, а потом с ними бороться. А можно просто не иметь импульсов

Так ведь , чтобы не иметь импульсов - надо переходить в класс А А в классе АВ импульсы по любому будут , только их верхушки можно "скруглить" ..... но заметь , что отсутствие выключения транзистора тут вовсе не основная задача - главное тут отсутствие резких изломов . Но более плавное запирание можно получить и в классическом АВ , если не ставить резисторы в эмиттеры для термостабилизации , плюс хороший монтаж - и дело в шляпе . Вот я и пошёл в этом направлении ..... а все придуманные мной схемы "супер А" , вроде тех , что тут были в патентах ( а я придумал их не меньше десятка ) - пошли отдыхать .

---------- Добавлено в 16:30 ---------- Предыдущее сообщение в 16:26 ----------

Всё это имеет смысл, если реализовано просто. И исключение переключений, и вообще любая идея.

Вот это верно !

[anli]

главное тут отсутствие резких изломов

Точно! Я про это говорю "нужно, чтобы схема была круглая". Это, в частности, и означает, что вся кухня у нас остаётся в (над)звуковом диапазоне. ab-dynamic - тоже в своём роде супер-А (ну или просто супер). В тот момент (когда спаял ab-dynamic) у меня уже была написана программа, рисующая АЧХ гармоник. Они в звуковом диапазоне у этого усилителя постоянны. Не примерно постоянны. А абсолютно. Почти Это, несомненно, и есть следствие "круглости".

[anli]

Если продолжим о простоте. Вот вариант динамической нагрузки по мотивам ab-dynamic, только проще. Это просто эскиз, не лизанный по поводу термодел и т.п. На графиках - токи через мосфеты. Снизу, где истоковый повторитель, понятно, может быть что угодно. Думаю, это всё будет также прекрасно работать, если заменить верхний мосфет на Дарлингтон. Можно и с ОООС использовать, можно и без. В том виде, как нарисовано, спектр ниже -55db и постоянен в звуковом диапазоне. Ну и УПТ.

[krulfa]

Если продолжим о простоте. Вот вариант динамической нагрузки по мотивам ab-dynamic, только проще. Это просто эскиз, не лизанный по поводу термодел и т.п. На графиках - токи через мосфеты. Снизу, где истоковый повторитель, понятно, может быть что угодно. Думаю, это всё будет также прекрасно работать, если заменить верхний мосфет на Дарлингтон. Можно и с ОООС использовать, можно и без. В том виде, как нарисовано, спектр ниже -55db и постоянен в звуковом диапазоне. Ну и УПТ.

При максимуме выходного тока x3 относительно тока покоя любой каскад будет выглядеть неплохо. А вот при x10 или x20 - будет уже не так интересно.

[SAPR]

При максимуме выходного тока x3 относительно тока покоя любой каскад будет выглядеть неплохо. А вот при x10 или x20 - будет уже не так интересно.

+++
(вся битва и идет за эти самые х20 ... 100)

[anli]

При максимуме выходного тока x3 относительно тока покоя любой каскад будет выглядеть неплохо. А вот при x10 или x20 - будет уже не так интересно.

Там, скорее, x4. Вот x10 (ток покоя 130mA). Обрати внимание, на верхнем графике, помимо тока через верхний мосфет, нарисовано его затворное напряжение. Это напряжение - чистый, считай, синус. Это к тому, о чём выше было в разговоре с deemon-ом - смысл не в том, чтобы какой-то элемент никогда не закрывался, а чтобы "кругло" всё было. Ну и на величину девиации обрати внимание - 380mV от пика до пика.

[anli]

(вся битва и идет за эти самые х20 ... 100)

Ну это ты загнул Драйвер больше кушать будет.