Глубокая ООС и динамические искажения в УМЗЧ

[Teoretic]

Динамические искажения.pdfНаверное, это надо было сделать намного раньше, но лучше поздно, чем никогда.
Надеюсь, эта тема внесет некоторую ясность в вопрос о глубокой ООС.

Сама заметка:
http://minus.com/lbwxxedETMAj0

Выкладываю в pdf, там формулы и рисунки.

Модели в MicroCap8:
http://minus.com/lbuW9uqjOJEmpQ
http://minus.com/lba5ivZ94guuqV

Вот плод коллективных трудов, исправленная заметка и модели.
tim2.cir
tim1.cir
Динамические искажения.pdf

[Mepavel]

Offтопик:

если заход "кривой" - в некоторых случаях с УМ и дым пойти может.

Это вообще запросто.

Могу еще доводы привести, но это уже будет полный OFF.

Например, представляю ситуацию. Сравнивается два сверхлинейных усилителя: один с мягким клиппингом, другой - нет. При прослушивании на средних уровнях громкости разницу в звучании уловить не получается. Но ведь никто не застрахован, что обычному пользователю иногда захочется "навалить" по больше. Так что на больших уровнях громкости может случиться большой сюрприз. Johny, и какому усилителю потребитель отдаст своё предпочтение?

[korolkov24]

хоть на примере усилителя Nick*a ZD-50

что первый каскад делают на быстродействующем ОУ, а чуть ли не вторым каскадом выполняют коррекцию

Если речь о этой схеме, то обвёл красным.

[korolkov24]

2.Класс Д(НЕ UCD) с ООС до фильтра. Т.к. каждый момент времени открыт какой-либо ключ, сигнал реакции нагрузки шунтируется на питание через миллиомы ключа и в петлю ОС пройти не может.

Проходит, за счёт динамического импеданса ВК, обусловленного Rds и DT, но незначительно, да и не имеет это значения в классе D с ОС до фильтра и одним интегратором.
Не страдает болезнью первого поста и усилители D, ОС после фильтра, в виду алгоритма работы усилителя, а усилители с задающим генератором имеют малую глубину ОС, и даже могут совсем без неё обходиться.

[Mepavel]

Если речь о этой схеме, то обвёл красным.

Да речь именно об этой схеме. Не понял в чём придирки?
Вот модель этой схемы в MC9.
На переходных процессах видно, что первый ОУ надёжно перегружается. О чём собственно и речь.

[Teoretic]

При условии более корректного рассмотрения даже 2-х каскадного усилителя!
Динамические искажения возникают, в том числе, в однокаскадных повторителях напряжения и на БТ, и на ПТ.
Выводы в Вашей статье не совсем правильно описывают пути решения задачи.

Мне непонятно, что именно Вы считаете динамическими искажениями, если из заметки ясно, что в однокаскадных схемах они в принципе невозможны?
Какие именно выводы не совсем правильны?

А слабое представление о механизме динамических искажений и мистический страх перед глубокой ООС я встречаю и поныне. Вот, например:
https://www.vegalab.ru/content/view/167/52/
- общие рассуждения и расплывчатые рекомендации в части, касающейся динамических искажений.

[теоретизирующий практик]

По вопросу подачи меандра 20 кГц. на вход следует отметить, что реальный музыкальный сигнал имеет полосу пропускания порядка 20 кГц. Подавая меандр 20 кГц нормальный усилитель можно поставить в искусственный заход в условия перегрузки, так как усь не расчитан на спектр меандра.

Не стоит заниматься спектрофилией. Пишется студиями звук со спектром около 20 кГц, для исключения всяких меандров (например от помех, или от рьяного исследователя) поставь на входе нормальный ФНЧ отрезающий всё, что больше, например 30 кГц, и всё будет ОК. Хоть подайте на вход меандр 20 кГц, после ФНЧ он преобразуется в плавную синусоиду 20 кГц, котрая совершенно без динамических искажений попадёт на выход уся. А записанный Т.Н. импульсного характера музыкальный звук по определению " записанный" уже срезан свыше спектра 20 кГц.

Анатолий.

[Mepavel]

По вопросу подачи меандра 20 кГц. на вход следует отметить, что реальный музыкальный сигнал имеет полосу пропускания порядка 20 кГц. Подавая меандр 20 кГц нормальный усилитель можно поставить в искусственный заход в условия перегрузки, так как усь не расчитан на спектр меандра.

Хорошо - подаётся меандр 10 кГц (частота как бы не причём). Подачей меандра с частотой 20 кГц нормальный усилитель нельзя перегрузить, а вот "неправильный" легко! Причём при работе усилителя на клиппинге, при переключательных искажениях возможен выброс высокочастотных гармоник, которые могут серьёзно перегрузить первый каскад усилителя. Об этом вроде неоднократно писалось в разной литературе.

[SAPR]

нормальный ФНЧ отрезающий всё, что больше, например 30 кГц,

ФНЧ обязателен. Но не 30 кГц. Иначе и ВЧ подрезать легко. Я использую как минимум 150 - 200 кГц

[теоретизирующий практик]

Хорошо - подаётся меандр 10 кГц (частота как бы не причём).

Да хоть меандр 100 Гц, его спектр простирается выше условленных 20 кГц. Просто энергия спектра в УВЧ будет ниже.

Анатолий

[Mepavel]

Да хоть меандр 100 Гц, его спектр простирается выше условленных 20 кГц. Просто энергия спектра в УВЧ будет ниже.

Анатолий

теоретизирующий практик, длительность перегрузки зависит от фронтов нарастания и спада меандра. И уход в 100 Гц ничего не изменит, спектр УВЧ здесь не причём.

[теоретизирующий практик]

фронтов нарастания и спада меандра

По определению: фронт нарастания и спада меандра стремится к нулю.

Анатолий.

[Mepavel]

По определению: фронт нарастания и спада меандра стремится к нулю.

Вот о чём и речь Так что частота здесь не играет роли, разумеется пока длительность перегрузки не станет сравнима с периодом меандра.

[.Васильев]

Mepavel, --Пост 24 переходные в нижнем графике о чем говорят? Схожая форма сигнала во всех глубокоосниках.Во всех.

[теоретизирующий практик]

Более того, имеет право на существование мысль поставить ФНЧ и на выходе УМ. Кто возразит, что это снизит гармоники в ВЧ диапазоне УНЧ? Ну появится небольшая интермодуляционная составляющая. Может при перегрузке это не так резать ухо будет. Ещё эффективнее эта мера проявилась бы в многополосной системе усиления, в простейшем случае в биампинге. В технике голосовой радиосвязи такое применяется.

Не бейте сильно, это сказка.... .

Анатолий

[Mepavel]

А слабое представление о механизме динамических искажений и мистический страх перед глубокой ООС я встречаю и поныне. Вот, например:
https://www.vegalab.ru/content/view/167/52/
- общие рассуждения и расплывчатые рекомендации в части, касающейся динамических искажений.

Teoretic, предлагая свои конструкции, многие авторы статей популярных журналов радиоэлектроники выставляют их лучшими в свете своих представлений. И их не смущает, что большинство зарубежных разработчиков (чья квалификация уж явно по выше) придерживаются совершенно других технических решений.

[.Васильев]

А ограничить диапазон по верху не проще? Сделав дополнительную частотозависимую оос .И еще вопрос. Какова форма сигнала в точке суммирования оос и сигнала на меандре в симуляторах.

[Mepavel]

Mepavel, --Пост 24 переходные в нижнем графике о чем говорят? Схожая форма сигнала во всех глубокоосниках.Во всех.

.Васильев, ничего подобного. Такая форма сигнала жутко перегруженного входного ОУ, в частности и Ваших усилителях. Но это не означает, что она во всех глубокоосниках.
Прикрепил пример правильного композитного усилителя. Можете промоделировать, там никакой перегрузки входного ОУ не будет.

[.Васильев]

Mepavel, Неправда . Это реакция симулятора на глубокую оос . О какой перегрузке того же композита можно вести речь.когда первый оу работает в малосигнальном режиме. Ну особенности симулятора таковы. Вы начните уменьшать глубину оос и в тоже время наблюдайте изменения формы сигнала. Почему в схеме Профитмастера на входе первого оу,куда оос подается сигнал есть прямоугольник, а в моем композите там иная форма.Почему? Не связано ли это с глубиной оос.У меня петлевое усиление под 100дб на 20кгц, а у него с намного более скоростными оу всего 70дб. Не это ли есть причина?

[DmitryU]

Да речь именно об этой схеме. Не понял в чём придирки?
Вот модель этой схемы в MC9.
На переходных процессах видно, что первый ОУ надёжно перегружается. О чём собственно и речь.

Насколько я помню, на входе Zd50 еще и ФНЧ стоит. Есть смысл смоделировать работу схемы с ним, думаю, картинка сильно изменится. По поводу какой из каскадов должен быть быстрее, а какой медленней - мне кажется, это от лукавого. В правильно спроектированном устройстве не должно возникать условий, вызывающих перегрузку в оговоренных условиях. Т.е. заявлен, например, диапазон воспроизводимых частот от 5 до 50000 Гц, в этом диапазоне все должно работать идеально, а остальное можно (и нужно) отрезать фильтрами.

[korolkov24]

Не понял в чём придирки?

На ОУ есть коррекция, чтобы он не был быстрее УМ.

На переходных процессах видно, что первый ОУ надёжно перегружается. О чём собственно и речь.

Он перегружается на не реальной скорости нарастания (нереальных частотах), сделайте реальные фронты меандра - всё будет нормально.