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

[Johny]

статья больше походит на отмазку, или работу по спецзаказу

Этой "отмазкой" все ведущие проектировщики усилителей в мире маялись до конца прошлого века!, чтобы гордо написать в спецификации: "TIM distortion - Below a limit-of-measurement value"

---------- Добавлено в 00:03 ---------- Предыдущее сообщение в 00:02 ----------

А сравнивать сверхлинейные усилители в клипе - это извращение.

Лучше не скажешь!

[Nick]

Отлично, сейчас разнесу одной картинкой в пух и прах все ваши представления.
Вот как работает усилитель на синусе 10 кГц! И это не меандр! Посмотрите как перегружается входной ОУ! И ФНЧ по входу здесь не поможет.

Какой сигнал в данном случае нипричём. Это перегрузка. Усиление в петле при перегрузке падает, у усилителей с многополюсной коррекцией теряется условие стабильности.
Выход из этого есть и это не очень сложно, но к для этого нужно выходной усилитель делать не на LM3886, потому как нужно подключаться внутрь её, а это по понятным причинам невозможно. Возможно как нибудь опубликую как это сделать...

[Mepavel]

Если только 40дБ/дек то больше 180грудусов небудет. Будет если 3 полюса (т.е. до 60дБ/дек).

В общем это так. Но если быть более придирчивым, то на частоте полюса набег +45 градусов. Таким образом, даже если идёт спад вторым порядком (от полюсов f1 и f2), то на частоте f1&f2 < f3 фазовый набег может превысить 180 градусов, хотя ещё ощутимого спада от третьего полюса нет. Когда говорят, спад идёт 20 дБ/дек выше частоты полюса f1, то это точно выполняется при частотах существенно больших чем частота этого полюса. Ведь функция 1/{[1+(f/f1)^2]^0.5] вырождается в гиперболу, только когда f >> f1. В окрестности частоты полюса, спад очень слабый и далёк от величины 20 дБ/дек (6 дБ/окт). Поэтому фазовый набег в реальной схеме от двух полюсов больше 180, потому что всегда есть полюсы высших порядков.

---------- Добавлено в 00:12 ---------- Предыдущее сообщение в 00:08 ----------

Эту проблему можно решить другим образом, например индикатором перегрузки. А сравнивать сверхлинейные усилители в клипе - это извращение.

А по моему индикатор перегрузки совершенно не решит проблему выбора потребителя.

---------- Добавлено в 00:14 ---------- Предыдущее сообщение в 00:12 ----------

Выход из этого есть и это не очень сложно, но к для этого нужно выходной усилитель делать не на LM3886, потому как нужно подключаться внутрь её, а это по понятным причинам невозможно.

Поэтому выхода нет.

[Johny]

А по моему индикатор перегрузки совершенно не решит проблему выбора потребителя.

А почему Вы так настойчиво предлагаете ориентироваться на странного "тупо-упертого" потребителя, который непременно "хочИт" от 100-ваттного усилителя выдрать ватт 150 или лучше еще больше?

[sia_2]

А почему Вы так настойчиво предлагаете ориентироваться на странного "тупо-упертого" потребителя, который непременно "хочИт" от 100-ваттного усилителя выдрать ватт 150 или лучше еще больше?

А потому, что это - реалии жизни у большого ряда граждан. Особенно при желании послушать хорошую оркестровую музыку, при том, что АС имеют реальную чувствительность в районе 80 дБ/Вт-м

Offтопик:
Никогда не понимал такого подхода...

[Nick]

В общем это так. Но если быть более придирчивым, то на частоте полюса набег +45 градусов. Таким образом, даже если идёт спад вторым порядком (от полюсов f1 и f2), то на частоте f1&f2 < f3 фазовый набег может превысить 180 градусов, хотя ещё ощутимого спада от третьего полюса нет. Когда говорят, спад идёт 20 дБ/дек выше частоты полюса f1, то это точно выполняется при частотах существенно больших чем частота этого полюса. Ведь функция 1/{[1+(f/f1)^2]^0.5] вырождается в гиперболу, только когда f >> f1. В окрестности частоты полюса, спад очень слабый и далёк от величины 20 дБ/дек (6 дБ/окт).

Mepavel пожалуйста не пытайся выдумывать галиматью, чтобы оправдять глупости которые ты пишешь. В минимально фазовых сиситемах (коими являются наши усилители/модели), АЧХ и ФЧХ однозначно связаны (преобразования Гильберта). Если нигде на АФЧХ нет наклона больше 40дб/дек. то больше 180 градусов не будет. Если больше 180, значит где-то больше 40дБ/дек.

[Johny]

...Особенно при желании послушать хорошую оркестровую музыку...

можно прикупить и усилитель, и акустику получше.
И нет проблемы!
"...как это просто, Ватсон..."

[sia_2]

Offтопик:

А вот смотрим как Ваш усилитель реагирует на синус 10 кГц!

А мне понятно "как 2*2", что Ваша модифицированная схема Ника очень криво работает.
korolkov24, если что в OPA134 на входе стоят JFET, которые прекрасно проглатывают очень короткие импульсы и при этом зачатую даже не происходит перегрузки диф.каскада, про остальную часть ОУ вообще молчу.
korolkov24, вы совершенно не учитываете частотную зависимость коэффициента усиления ОУ. На частоте скажем 10 МГц амплитуда на дифференциальных входах в 1 В вообще не приведёт к перегрузке ОУ как по входу так и по выходу.

OOOhhh! You make my day!!

[Mepavel]

Mepavel пожалуйста не пытайся выдумывать галиматью, чтобы оправдять глупости которые ты пишешь. В минимально фазовых сиситемах (коими являются наши усилители/модели), АЧХ и ФЧХ однозначно связаны (преобразования Гильберта). Если нигде на АФЧХ нет наклона больше 40дб/дек. то больше 180 градусов не будет. Если больше 180, значит где-то больше 40дБ/дек.

Nick, Вы сами то хоть понимаете откуда берётся 20дБ/дек? Я привёл точную формулу. Если что у большинства усилителей первый полюс до замыкания петли ООС, а последующие выше неё. И потому получается набег в среднем 120 градусов на fгр (а не 90), хотя участок спада даже вблизи замыкания петли ООС близок к 20 дБ/дек (разумеется чуть больше этого значения но ещё ОЧЕНЬ далёк до 40 дБ/дек, потому что только начинается плавный спад от следующего полюса).

[Nick]

А по моему индикатор перегрузки совершенно не решит проблему выбора потребителя.

А как же он будет знать что усилитель линеен при прослушивании ?

[Mepavel]

А как же он будет знать что усилитель линеен при прослушивании ?

А ему зачастую этого знать не надо, ему хочется обычно навалить по больше. Причём это действительно так. И "линейность" усилителя может быть неправильно оценена по реакции его на перегрузку. Потому как два усилителя равной мощности могут играть не одинаково при перегрузке. В чём я неоднократно убеждаюсь.

[Nick]

Если что у большинства усилителей первый полюс до замыкания петли ООС, а последующие выше неё. И потому получается набег в среднем 120 градусов на fгр (а не 90), хотя участок спада даже вблизи замыкания петли ООС близок к 20 дБ/дек (разумеется чуть больше этого значения но ещё ОЧЕНЬ далёк до 40 дБ/дек, потому что только начинается плавный спад от следующего полюса).

Так чуть больше 20дБ/дек или не больше ?

[Teoretic]

Monitor-Proc. IREE, vol. 37, pp. 53-59 (Mar. 1976).
Начало этих исследований проф. M. Otala - 1968-1969 гг.
В СССР первые публикации относятся к 1957 году.

Про продолжение вы ничего не сказали. Почему-то они еще не пришли к выводам, которые получены в воспроизведенной в топике статье.

[Mepavel]

Так чуть больше 20дБ/дек или не больше ?

Чуть. Можно даже точно прикинуть (взять производную).

[sia_2]

Про продолжение вы ничего не сказали. Почему-то они еще не пришли к выводам, которые получены в воспроизведенной в топике статье.

Ну зачем же так сразу приходить к простым вещам, очевидным еще во времена Боде и Найквиста до второй мировой ?
И о чем тогда, спрашивается, "науку" писать, выбивать гранты "на исследования" и "совершать революции в технике" ?!

[Nick]

Чуть. Можно даже точно прикинуть (взять производную).

Ну так и когда больше 180гр будет "чуть больше" 40дБ/дек, не правда ли?

[Johny]

И "линейность" усилителя может быть неправильно оценена по реакции его на перегрузку. Потому как два усилителя равной мощности могут играть не одинаково при перегрузке.

Перегрузка усилителя (эксплуатация за пределами технических характеристик) никакого отношения к настоящей теме не имеет.
Хотите обсуждать вопросы работы усилителя при перегрузке - открывайте свою тему.
Надоело читать Ваш бред.

[Mepavel]

Offтопик:

Ну так и когда больше 180гр будет "чуть больше" 40дБ/дек, не правда ли?

К сожалению фаза набегает намного быстрее, чем спад усиления, т.е. по функции ArcTan(f/f1). К примеру на 20 градусах спад усиления за счёт полюса будет равен всего то минус 0,5 дБ, а такой существенный набег будет происходить на частоте почти в 3 раза меньшей, частоты полюса. Отсюда делайте выводы. Хотя я думаю спор бессмысленный. Признаю, что и при фазовом набеге несколько меньше 180 градусов, но больше 150-160 спад будет примерно равен 40 дБ/окт. Так что тут с какой стороны посмотреть.

---------- Добавлено в 01:31 ---------- Предыдущее сообщение в 01:28 ----------

Перегрузка усилителя (эксплуатация за пределами технических характеристик) никакого отношения к настоящей теме не имеет.

Ну во первых, это далеко не "эксплуатация за пределами технических характеристик". Технические характеристики промышленных УМЗЧ думаю приводить не стоит.

Хотите обсуждать вопросы работы усилителя при перегрузке - открывайте свою тему.
Надоело читать Ваш бред.

во-вторых, ничего против Вашего мнения не имею.

[Nick]

Offтопик:

Offтопик:

К сожалению фаза набегает намного быстрее, чем спад усиления, т.е. по функции ArcTan(f/f1). К примеру на 20 градусах спад усиления за счёт полюса будет равен всего то минус 0,5 дБ, а такой существенный набег будет происходить на частоте почти в 3 раза меньшей, частоты полюса.

Если будет 20градусов, то значит будет не меньше 5-6дБ спада где-то дальше по частоте.

Offтопик:

Offтопик:
Хотя я думаю спор бессмысленный. Признаю, что и при фазовом набеге меньше 180 градусов спад будет примерно равен 40 дБ/окт. ...

Ты писал про ZD-50. Там есть наклон 50дБ/дек. если смотреть на диапазон 200-20кГц. Если смотреть на более коротком участке, то ещё больше. Иначе то смысла делать доп. полюса нету.

[Mepavel]

Offтопик:

Ты писал про ZD-50. Там есть наклон 50дБ/дек. если смотреть на диапазон 200-20кГц. Если смотреть на более коротком участке, то ещё больше. Иначе то смысла делать доп. полюса нету.

Я бы сказал в частности о ZD-50. Честно говоря, не хотел писать про спады третьим порядком, поскольку это уж совсем экзотические случаи, как у ZD-50.

По теме очевидно одно, что качество звучания усилителя с ООС ограничивается его быстродействием и в частности величиной граничной частоты fгр петлевого усиления в цепи ООС-усилитель. Однако подход с инерционным выходным каскадом позволяет существенно увеличить глубину ООС на ЗЧ при тех же затратах на достижение заданной fгр, которая ограничена конструкцией и стоимостью применяемых радиоэлектронных компонентов. А раз так, то выходит, что если использовать инерционный выходной каскад, то можно при смешных затратах получить существенный выигрыш в глубине ООС и, вроде как, в качестве звучания. Но тогда непонятно, почему серьёзные производители звукоусилительной аппаратуры не хотят идти по этому пути?