Как улучшить линейность Bene Gesserit в 25 раз, или о способе аккуратной коррекции CFB-усилителя

[Electrovoicer]

Продолжаю тему популяризации некоторых, не привычных для аудио-тематики, решений.
Спасибо Denisius-у (Денису), он, кажется, первый в рунете, доступно, просто и удачно реализовал на практике "композит" на базе очень интересной микросхемы TPA6120 (она же THS6012). Вот что значит прирожденная инженерная интуиция - хорошие решения всегда просты и лежат на поверхности. Надеюсь, не захвалил.

Однако, я как всегда затеял что-то улучшить.
Эти улучшения можно произвести в рамках распространяемой Denisius-ом конструкции.

Идея состоит в замене усилителя ошибки на более линейный усилитель ADA4898-2, увеличении коэффициента усиления внутреннего бустера и последующей более тонкой частотной коррекции всей схемы, учитывающей величину основных "паразитных" элементов топологии Bene Gesserit.

Главный "ход конем" - индуктивная коррекция операционного усилителя с токовой обратной связью (CFB), позволяющая заметно увеличить коэффициент усиления "внутреннего" бустера без опасения ухудшить устойчивость всей схемы.
Честно скажу, в литературе подобный простейший и элементарнейший, лежащий на поверхности, способ частотной коррекции CFB OA не встречал, скорее всего, из-за того, что от CFB, как правило, требуется именно предельное быстродействие. Также не буду лишний раз объяснять, почему CFB-усилители нельзя корректировать с помощью конденсаторов в цепи ООС - эту информацию вы без труда найдете в различных инструкциях по применению CFB-усилителей. Буду признателен за ссылки на соответствующую литературу, если таковая найдется. Этот прием особенно актуален в композитных усилителях с CFB-бустером, где требуется немного уменьшить скорость нарастания сигнала на высоких частотах в угоду устойчивости и линейности.

схема x25 Improved Bene Gesserit.pdf
Не повторяет полностью изделие Дениса, но без труда позволит его, при желании, улучшить. Подразумевается, местами, комбинированный (полунавесной, "домиком") монтаж SMD-элементов.

[viktor8m]

Скажите мне господа ,зачем в первый оу введена коррекция с входа оу на его выход? Это часом не признак неустойчивости данного решения?

Всё зависит от дополнительного набега фазы и выбранного усиления (коэф. деления ООС) и, если надо получить небольшое результирующее усиление, то ОУ с внутренней коррекцией могут стать неустойчивыми при введении между их выходом и точкой съёма ООС дополнительных каскадов, причём многие ВЧ ОУ могут возбуждаться даже в случае добавления просто повторителя. Практически во всех усилителях с двухпетлевой ООС используется такая коррекция (кстати, а почему это Вам мешает, ведь эта дополнительная коррекция начинает работать на частотах в десятки раз больших, чем 20 кГц?). Что касается усилителей Агеева и ВВ, то там использованы ОУ с внешней коррекцией, с помощью которой и обеспечена устойчивость.

[.Васильев]

viktor8m, зачем ставить очень быстрый оу и тут же его тормозить ,причем довольно сильно?Резон то в чем?

[Mepavel]

viktor8m, зачем ставить очень быстрый оу и тут же его тормозить ,причем довольно сильно?Резон то в чем?

.Васильев, ну нравятся человеку очень быстрые ОУ и всё тут!..

[viktor8m]

viktor8m, зачем ставить очень быстрый оу и тут же его тормозить ,причем довольно сильно?Резон то в чем?

Я вижу резон в высокой частоте (порядка 10 кГц) первой частоты среза ОУ, многие утверждают, что это приятней на слух. Но это не про ADA4898-2 (очень напоминает LME49990 и др. этой серии).

[Mepavel]

первый шаг - добавить паразитные элементы, связанные с реальной конструкцией. особенно это касается устройств на базе быстродействующих ОУ
- основные параметры печатной платы - емкость, индуктивность

Ничего себе... А как же диэлектрическая проницаемость, тангенс дельта основания платы? А полосковые линии, скорость электромагнитной волны? Не проще ли анализировать устойчивость в специальных программах (которые кстати имеют встроенные электромагнитные симуляторы). Например, AWR Design Environment.
В этой программной среде проектирования ВЧ и СВЧ устройств достаточно просто нарисовать плату с элементами Линейный AC анализ идёт точно также как в MicroCap, только паразиты учитываются с высокой точностью (и не просто как ёмкость или индуктивность).

[.Васильев]

Поставил я в эту,белкину , схему АДА 4899,выигрыша по сравнению с АД744 и АД845 по скорости нет .Ну нету и все . Но устойчивость меньше.

[viktor8m]

Mepavel, применённый здесь ADA4898-2 не относится к классу ВЧ ОУ, имеет низкое дифф. входное сопротивление, сомневаюсь, что требуются расчёты, как СВЧ устройств.

Поставил я в эту,белкину , схему АДА 4899,выигрыша по сравнению с АД744 и АД845 по скорости нет .Ну нету и все . Но устойчивость меньше.

Всё логично, но есть ли изменение в звучании (всё таки частота среза у 4899 примерно 20 кГц)? Кстати, у 4899 очень низкое дифф. входное сопротивление, надо уменьшать сопротивление резисторов ООС в отличие от АД744 и АД845 с полевиками на входе.

[viktor8m]

20кгц.Чет на АЧХ я этого не заметил

На АЧХ где, в даташите на 4899 (см. график 15) или всего усилителя?

[.Васильев]

Вру ,частота среза40кгц , но надо учесть,что второй оу у Вадима АД811, а не АД8065.Хотя понять характер можно и с ним.

[Mepavel]

Mepavel, применённый здесь ADA4898-2 не относится к классу ВЧ ОУ ... сомневаюсь, что требуются расчёты, как СВЧ устройств.

К классу ВЧ ОУ может ADA4898-2 и не относится, зато свистит легко и непринуждённо в ВЧ диапазоне (см. граничную частоту). Потому надо учитывать набеги фаз по плате. Хотя там вообще речь шла об УМЗЧ, который предлагал .Васильев. Разумеется, там без учёта паразитов вообще никак. Конструкция то не со спичечный коробок и к тому же в ней присутствуют низкоомные цепи.

имеет низкое дифф. входное сопротивление

Так тем более!

[.Васильев]

К классу ВЧ ОУ может он и не относится, зато свистит легко и непринуждённо в ВЧ диапазоне. Потому надо учитывать набеги фаз по плате. Хотя там вообще речь шла об УМЗЧ, который предлагал .Васильев. Разумеется, там без учёта паразитов вообще никак. Конструкция то не со спичечный коробок, и, к тому же, в ней присутствуют низкоомные цепи.

Так тем более!

Offтопик:
При чем тут мой композит? Это совершенно разные вещи.Я не собираюсь тут его и обсуждать.Это во первых неэтично ,во вторых смысла нет.

---------- Добавлено в 23:12 ---------- Предыдущее сообщение в 23:10 ----------

40кгц мне очень импонирует.

[viktor8m]

Так тем более!

Почему? Паразитные ёмкости при таком входном сопротивлении добавят полюс значительно выше его (4898) единичной частоты среза (65 МГц). Или имеются ввиду паразитные ёмкости не относительно входов ОУ?

40кгц мне очень импонирует.

Но у 4899 макс. питание +-5 В, для композита это не мешает, а для многопетлевой ООС может не хватать (в большинстве случает более 10 усиление дополнительной части не выйдет сделать из-за проблем с устойчивостью).

[Mepavel]

Почему? Паразитные ёмкости при таком входном сопротивлении добавят полюс значительно выше его (4898) единичной частоты среза (65 МГц). Или имеются ввиду паразитные ёмкости не относительно входов ОУ?

Имелось ввиду то, что в сложном звуком усилителе, охваченного общей ООС сигнал проходит расстояние, несколько превышающее размеры этого ОУ. Причём набега фаз из-за этого может достаточно, чтобы возникла генерация на частотах ниже граничной для этого ОУ. А если ещё учесть звенья нежелательных RLC цепей, то вообще страшно становится.

[viktor8m]

Имелось ввиду то, что в сложном звуком усилителе, охваченного общей ООС сигнал проходит расстояние, несколько превышающее размеры этого ОУ. Причём набега фаз из-за этого может достаточно, чтобы возникла генерация на частотах ниже граничной для этого ОУ.

Именно для этого и делают местную коррекцию (ООС) на ВЧ, и, если частота начала её работы не выше 1 МГц, надо постараться (т.е. специально раскидать элементы), чтобы появлялись заметные набеги фаз из-за дорожек.

[Mepavel]

Именно для этого и делают местную коррекцию (ООС) на ВЧ, и, если она не выше 1 МГц

Именно поэтому Вы получаете настроенный усилитель только в идеальной модели. А в реальности мучаетесь от возбудов. Потому надо правильно подбирать ОУ и не гадить местной ООС в общую.

если она не выше 1 МГц

То можно использовать готовые ОУ с малыми граничными частотами и не выделываться.

[.Васильев]

Сообщение от .Васильев
40кгц мне очень импонирует.
Но у 4899 макс. питание +-5 В, для композита это не мешает, а для многопетлевой ООС может не хватать (в большинстве случает более 10 усиление дополнительной части не выйдет сделать из-за проблем с устойчивостью).

Угу ,одно из преимуществ композита. Но тут всеже телефонник . Прокатит

[Mepavel]

надо постараться (т.е. специально раскидать элементы), чтобы появлялись заметные набеги фаз из-за дорожек.

Т.е. по Вашему в моделях паразиты не стоит учитывать? Тогда странно, почему многие схемы в MC, кстати с правильными моделями, имеют превосходную устойчивость при высокой граничной частоте в петле? А в реальных конструкциях потом эти частоты приходится снижать в разы?

Offтопик:
viktor8m, ну хоть бы прикинули в МС как влияет индуктивности выводов и т.п. А потом уж делали громкие заявления. Если уж по простым формулам прикинуть не хотите.

[.Васильев]

Единственно что могу точно сказать,на коленке да с хреновыми комплектующими такие вещи делать смысла нет. все блин упирается в конструктив и качественные детали. А так очень неплохая конструкция . Блин 41кгц на дороге не валяется

[Mepavel]

Блин 41кгц на дороге не валяется

И что хорошего?

[viktor8m]

и не гадить местной ООС в общую.

Вот мой вариант независимой местной коррекции https://forum.vegalab.ru/attachment....2&d=1312652961

Тогда странно, почему многие схемы в MC, кстати с правильными моделями, имеют превосходную устойчивость при высокой граничной частоте в петле? А в реальных конструкциях потом эти частоты приходится снижать в разы?

Зависит от конкретного ОУ и обвязки по питанию (в МС же считается, что она идеальна).

Offтопик:
viktor8m, ну хоть бы прикинули хоть в МС как влияет индуктивности выводов и т.п. А потом уж делали громкие заявления. Если уж по простым формулам прикинуть не хотите.

Выводов чего? Входов, питания, вывода ОУ? Мы же говорим про адекватный монтаж с максимальным приближением резисторов ООС к входам, ВЧ конденсаторов к выводам питания, правильной земли (т.е. ноль сигнала, резистор ООС, ВЧ конденсаторы от выводов питания соединяются в одной точке или рядом на одном полигоне) и т.д. Да и незачем делать глубину ООС (т.е. уменьшать усиление) близко к граничной.