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

[viktor8m]

Весьма странное утверждение!

Странное в чём? В том, как работает ООС? Это стоит Вам почитать о физическом принципе работы ООС, прежде, чем совать где ни попало RC цепи.

Вы что, никогда инвертирующего усилителя с ООС не видели?

А на рисунке из поста 238 что, не инверт. усилитель?

Даже без всяких ОУ?

А при чём тут ОУ, любой усилитель можно представить, как и ОУ, чёрной коробкой с входами + и - (даже, если на входе только один транзистор с ОЭ, то база и эмиттер и есть эти входы), и любая ООС работает относительно этих входов (т.е. на выходе будет такое напряжение, когда потенциал между входами + и - будет равен некоторому начальному напряжению данной схемы, называемому напряжением смещения).

[Mepavel]

См. левый рисунок, т.е. без разницы где поставить RC ФНЧ (там все ОУ идеальные и общая АЧХ в петле от точки суммирования ООС до точки снятия ООС одинаковая)? Но на правом рисунке видна некоторая разница даже для идеальных ОУ.

viktor8m, оказывается от перемены множителей местами меняется произведение? Что же Вы буфер то после R4 не поставили? Схемы разные, вот и разные АЧХ .

Offтопик:
P.S. Какой ужас.

---------- Добавлено в 17:40 ---------- Предыдущее сообщение в 17:37 ----------

петлевое усиление маловато для уся с глубокой оос.

А я так не считаю. Плюс можно ещё раз в 5 поднять граничную частоту петлевого усиления (с 2 до 10 МГц).

Великолепная иллюстрация решения динамических искажений эо усилитель Ярослава Токарева. Ветка тут есть. Схема в ж.радио.

Ну вот! Кто бы спорил.

---------- Добавлено в 17:42 ---------- Предыдущее сообщение в 17:40 ----------

Странное в чём? В том, как работает ООС? Это стоит Вам почитать о физическом принципе работы ООС, прежде, чем совать где ни попало RC цепи.

viktor8m, Вы сильно заблуждаетесь.

---------- Добавлено в 17:43 ---------- Предыдущее сообщение в 17:42 ----------

т.е. на выходе будет такое напряжение, когда потенциал между входами + и - будет равен некоторому начальному напряжению данной схемы, называемому напряжением смещения

Ну напряжение смещения - это только на постоянном токе. А то тут некоторым не нравится "сигнал ошибки" на фронтах под 100 нс.

[viktor8m]

viktor8m, оказывается от перемены множителей местами меняется произведение?

Где я такое написАл? Наоборот, я подчеркнул, что АЧХ в петле не изменилась.

Что же Вы буфер то после R4 не поставили? Схемы разные, вот и разные АЧХ.

Это верно, но разве у автора на рис.4 есть буфер? Именно об этом я и толкую, о не корректности примеров.

[Mepavel]

Это верно, но разве у автора на рис.4 есть буфер? Именно об этом я и толкую, о не корректности примеров.

Ну не поставил он буфер. Действительно номиналы резисторов обратной связи по порядку величины совпадают с R в RC цепочке. Но в таком случае обратная связь просто является резистивной нагрузкой. Наверное, автор темы не стал рисовать буферы, чтобы не загромождать схему.

[Teoretic]

Ну не поставил он буфер. Действительно номиналы резисторов обратной связи по порядку величины совпадают с R в RC цепочке.

На схеме 4 статьи общая точка соединения резисторов R5, R6, R7 - является суммирующей точкой инвертирующего усилителя и имеет потенциал близкий к нулю (виртуальная земля). Поэтому неважно, какое после нее сопротивление стоит.

[viktor8m]

Ну напряжение смещения - это только на постоянном токе.

Разве? Переменный сигнал в любое мгновение можно представить, как постоянное значение, и точность ООС будет определяться тем же напряжением смещения. Но так как при усилении перем. напряжения нам важно лишь приращение, то, если напряжение смещения стабильно, оно не отражается на результате, а вот если не стабильно (меняется от самого сигнала из-за перегрузки, разной мгновенной температуры переходов входных транзисторов и т.д.), то оно будет влиять и на усиление перем. напряжения.

[Mepavel]

На схеме 4 статьи общая точка соединения резисторов R5, R6, R7 - является суммирующей точкой инвертирующего усилителя и имеет потенциал близкий к нулю (виртуальная земля). Поэтому неважно, какое после нее сопротивление стоит.

Согласен, если ОУ идеальный, то всё равно. Но в Ваших примерах используется ОУ level=3, а это уже неидеальный усилитель. Т.е. у него присутствует частотная зависимость усиления, есть ограничение по выходному напряжению и т.д.

---------- Добавлено в 18:28 ---------- Предыдущее сообщение в 18:26 ----------

---------- Добавлено в 18:31 ---------- Предыдущее сообщение в 18:28 ----------

Разве? Переменный сигнал в любое мгновение можно представить, как постоянное значение, и точность ООС будет определяться тем же напряжением смещения. Но так как при усилении перем. напряжения нам важно лишь приращение, то, если напряжение смещения стабильно, оно не отражается на результате, а вот если не стабильно (меняется от самого сигнала из-за перегрузки, разной мгновенной температуры переходов входных транзисторов и т.д.), то оно будет влиять и на усиление перем. напряжения.

viktor8m, я каждый раз просто удивляюсь. Ну предположим на меандре с фронтами 1 нс Ваше "мгновенное напряжение смещения" равно амплитуде меандра. И что Вы можете сказать по этому? Что усилитель кривой?
Термин "напряжение смещения" - подразумевается только для постоянного тока. И хватит выдумывать

[ViktKors]

Offтопик:
Какая веселая ветка, сколько всякого пропустил

На схеме 4 статьи общая точка соединения резисторов R5, R6, R7 - является суммирующей точкой инвертирующего усилителя и имеет потенциал близкий к нулю (виртуальная земля). Поэтому неважно, какое после нее сопротивление стоит.

Меняется глубина обратной связи. И все зависящие от нее параметры (вроде смещения нуля на выходе, подавления искажений и т.д. и т.п..

[viktor8m]

viktor8m, я каждый раз просто удивляюсь.

Прежде чем удивляться, стОит почитать серъёзную литературу.

Ну предположим на меандре с фронтами 1 нс Ваше "мгновенное напряжение смещения" равно амплитуде меандра. И что Вы можете сказать по этому?

Причём тут меандр и "мгновенное напряжение смещения", я про "мгновенное" в отношении напряжения смещения не говорил, напряжение смещения действует всегда и в идеальной схеме имеет постоянное значение, равное значению при отсутствии сигнала. Видимо стандартные учебники с идеальными формулами не позволяют понять то, что при усилении перем. напряжения никуда напряжение смещения не пропадает, просто при его постоянстве оно смещает выходное напряжение относительно нуля, не влияя на форму сигнала, а при непостоянстве влияет и на форму.

И хватит выдумывать

Хватит кичаться упрощёнными понятиями.

[Teoretic]

Согласен, если ОУ идеальный, то всё равно. Но в Ваших примерах используется ОУ level=3, а это уже неидеальный усилитель. Т.е. у него присутствует частотная зависимость усиления, есть ограничение по выходному напряжению и т.д.

Во-первых, там не совсем ОУ, а ОУ, на котором смоделирован безынерционный каскад, и для частот сигнала, используемых для иллюстрации это так и есть, Кu этого каскада равен 100 и не зависит от частоты. Я считал, что это очевидно.
Во-вторых, именно выход этого каскада в ограничение и позволяет продемонстрировать динамические искажения (но не в этой схеме, а в схеме рис.2).
В принципе, вместо ОУ там вообще можно было поставить каскад с ОЭ на одном транзисторе. Но мне схемы на ОУ кажутся более наглядными и простыми.

---------- Добавлено в 18:42 ---------- Предыдущее сообщение в 18:07 ----------

Offтопик:
Какая веселая ветка, сколько всякого пропустил

Меняется глубина обратной связи. И все зависящие от нее параметры (вроде смещения нуля на выходе, подавления искажений и т.д. и т.п..

Прежде чем писать ерунду, потрудитесь хотя бы формулы привести.
Для иллюстрации в статье, кстати, все, что вы тут упомянули, вообще не имеет значения

[Mepavel]

Offтопик:

Видимо стандартные учебники с идеальными формулами не позволяют понять то, что при усилении перем. напряжения никуда напряжение смещения не пропадает, просто при его постоянстве оно смещает выходное напряжение относительно нуля, не влияя на форму сигнала, а при непостоянстве влияет и на форму.

Прежде чем удивляться, стОит почитать серъёзную литературу.

Для того, чтобы это понять, не надо читать серьёзную литературу. Вроде шла речь о другом. Ладно, проехали.

[Johny]

там не совсем ОУ, а ОУ, на котором смоделирован безынерционный каскад, и для частот сигнала, используемых для иллюстрации это так и есть, Кu этого каскада равен 100 и не зависит от частоты.

Чтобы совсем избавиться от проблем при моделировании таких процессов, проще и нагляднее использовать ИНУН - это просто идеализированный элемент без частотных свойств, а все необходимые частотные свойства ввести на пассивных элементах.

[Mepavel]

Во-первых, там не совсем ОУ, а ОУ, на котором смоделирован безынерционный каскад, и для частот сигнала, используемых для иллюстрации это так и есть, Кu этого каскада равен 100 и не зависит от частоты. Я считал, что это очевидно.

Да мне то это очевидно. Просто здесь люди придирчивые и для каждого идеальность ОУ выражается по своему. К примеру, если у ОУ Кu=100, то ни о какой виртуальной земле не может быть и речи. У самого идеального ОУ коэффициент усиления бесконечен. Вот о чём я хотел сказать.

[.Васильев]

Робяты, как ваши слова кореллируются с утверждениями Майорова, сделанными по изучению усилителя Оталлы.Радио5/77год.

[Mepavel]

Teoretic, коль уж речь зашла о формулах, то можно узнать у Вас формулу для коэффициента усиления ОУ с ООС в инвертирующем включении.
Для определённости обозначим собственный коэффициент усиления ОУ буквой А, коэффициент ослабления ООС B=R1/(R1+R2). Вот интересно узнать аналитическое выражение для Ku=f(A, B)=v(OUT)/v(IN).

[ViktKors]

Прежде чем писать ерунду, потрудитесь хотя бы формулы привести.

Offтопик:
Прежде чем писать в таком тоне, потрудитесь..

Повторно вбивать формулы времени нет (уже было на форуме, искать лень. Позже, если нужно - напишу). Но неэквивалентность схем - очевидна.
Вот картинка

Надеюсь эта "ерундовое" расхождение схем найдет очевидное объяснение, которое заодно и прояснит как так оказывается, что подключение резистора к инвертирующему входу ОУ в инвертирующей схеме "ничего не меняет" (пусть и при большом Ку).

Кстати, попутно можно прояснить и роль последовательных RC цепочек на инв. входах в никовском усе. Уж это точно "имеет отношение к теме"

Offтопик:
Надеюсь, мне удалось придерживаться заданной Вами стилистики речи.

[audiomun]

узнать, что входная ёмкость истокового повторителя не равна входной ёмкости транзистора?

Как-бы об этом мне было известно чуть-чуть задолго до этой работы, к КП902, например, в этой части вопросов нет.

Как видите схема прекрасно работает

Более-менее прилично работает, согласен, но насчёт прекрасно - например, работала бы гораздо лучше с банальной тройкой ЭП выходного каскада.

я забыл, что Вы жутко не доверяете компьютерным симуляторам.

Память у тебя хорошая - зачем на себя наговариваешь, а симуляторам действительно не доверяю - есть для этого основания, только считаю, что лучше не доверять, чем доверять фанатично - так недолго и думать разучиться в принципе(что понемногу и происходит).

только что утверждали что мол у полевиков типа IRF510 входная ёмкость огромная

Ох, и любишь передергивать - я сказал большая, а не огромная.

пишите, что от ёмкостей fгр транзистора не напрямую зависит.

Здесь я имею ввиду как-раз наоборот, что транзисторы с бОльшими емкостями переходов могут вполне иметь более высокое значение fгр. Павел, чем воевать со всеми, открой лучше тему со своей схемой - обсудим Вячеслав

[Teoretic]

К примеру, если у ОУ Кu=100, то ни о какой виртуальной земле не может быть и речи. У самого идеального ОУ коэффициент усиления бесконечен. Вот о чём я хотел сказать.

Ох, да что же мне тут всю элементарщину разжевывать?
То, что находится в прямоугольнике с названием "безынерционный каскад" - это вовсе не ОУ, это модель каскада с К = 100, собранная на ОУ. Ее с таким же успехом и на транзисторе можно собрать.

---------- Добавлено в 22:20 ---------- Предыдущее сообщение в 22:14 ----------

Робяты, как ваши слова кореллируются с утверждениями Майорова, сделанными по изучению усилителя Оталлы.Радио5/77год.

По-моему, замечательно коррелирует, с учетом того, что Майоров, по-видимому не знал результатов статьи топика.

---------- Добавлено в 22:26 ---------- Предыдущее сообщение в 22:20 ----------

Teoretic, коль уж речь зашла о формулах, то можно узнать у Вас формулу для коэффициента усиления ОУ с ООС в инвертирующем включении.
Для определённости обозначим собственный коэффициент усиления ОУ буквой А, коэффициент ослабления ООС B=R1/(R1+R2). Вот интересно узнать аналитическое выражение для Ku=f(A, B)=v(OUT)/v(IN).

Я что-то не пойму? Проверка на вшивость? Вы это как таблицу умножения знать должны.
Общая формула для усилителя с исходным усилением К, охваченного ООС с коэффициентом передачи beta:

Kос = K / (1 + beta * K)

Специально уточняю, что знак плюс в знаменателе - это уже учтено, что ОС - отрицательная, в общем случае любой (и положительной ОС) там стоит минус.
Дальше сами подставите?

---------- Добавлено в 22:29 ---------- Предыдущее сообщение в 22:26 ----------

Но неэквивалентность схем - очевидна.
Вот картинка

Надеюсь эта "ерундовое" расхождение схем найдет очевидное объяснение, которое заодно и прояснит как так оказывается, что подключение резистора к инвертирующему входу ОУ в инвертирующей схеме "ничего не меняет" (пусть и при большом Ку).

Кстати, попутно можно прояснить и роль последовательных RC цепочек на инв. входах в никовском усе. Уж это точно "имеет отношение к теме"

Offтопик:
Надеюсь, мне удалось придерживаться заданной Вами стилистики речи.

Уж извините, но я не вижу ничего общего между схемами в статье, и вашими примерами.

[Mepavel]

Offтопик:
audiomun, ну раскритиковали-то. Ну нет слов!

Я что-то не пойму? Проверка на вшивость? Вы это как таблицу умножения знать должны.
Общая формула для усилителя с исходным усилением К, охваченного ООС с коэффициентом передачи beta:

Kос = K / (1 + beta * K)

Специально уточняю, что знак плюс в знаменателе - это уже учтено, что ОС - отрицательная, в общем случае любой (и положительной ОС) там стоит минус.
Дальше сами подставите?

Нет, мне интересно, чтобы Вы подставили в вашу формулу собственный коэффициент усиления ОУ A и коэффициент ослабления ООС B для той схемы, которую я привёл. Кстати, коэффициент B можете взять произвольным, но выраженный через R1 и R2 (если хотите Z1 и Z2). Считаем, что ОУ имеет бесконечное входное сопротивление.
P.S. Хотя для начала, а что есть K и beta в Вашей формуле?

Проверка на вшивость?

Проверка на "поверхностность" Ваших представлений.

[Teoretic]

Нет, мне интересно, чтобы Вы подставили в вашу формулу собственный коэффициент усиления ОУ A и коэффициент ослабления ООС B для той схемы, которую я привёл. Кстати, коэффициент B можете взять произвольным, но выраженный через R1 и R2 (если хотите Z1 и Z2). Считаем, что ОУ имеет бесконечное входное сопротивление.
P.S. Хотя для начала, а что есть K и beta в Вашей формуле?

Ну так подставьте, говорю же.
К - усиление без обратной связи, beta - коэффициент передачи обратной связи.
У вас какие-то проблемы.