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

[audiomun]

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

Спасибо, взаимно! Вячеслав

[Mepavel]

К - усиление без обратной связи

Усиление чего? ОУ?

У вас какие-то проблемы.

Допустим, Вам разве трудно конечную формулу записать?

[Teoretic]

162087[/ATTACH]
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"

Я тут подумал, подумал. Может, вы просто очень непонятно для меня изъясняетесь?
Конечно, при перестановке каскадов схемы будут не идентичны. Но у них весьма близкие передаточные характеристики (я правда не понимаю, что нарисовано на ваших примерах), совпадающие в рамках иллюстрации искажений.
Ну, уж если вы такой приверженец идентичности, развяжите RC-цепочку повторителем, и убедитесь, что это не влияет на результат.

---------- Добавлено 07.08.2012 в 00:05 ---------- Предыдущее сообщение 06.08.2012 в 23:12 ----------

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

Хоть ссылочку дайте. Я нить потерял.

[AS79]

Покажите мне УМЗЧ мощностью в районе 100 Вт, который по Вашему мнению имеет малый сигнал ошибки на фронтах в 100 нс.

ZD50, модель от Вас. 600mv и 6mv есть разница.

[audiomun]

AS79, я вижу прекрасную реакцию усилителя без ФНЧ по входу (в т.ч. и напряжения Vbe) на меандр со сверхбольшой скоростью нарастания на фронтах.

Я тоже ее вижу, AS79, еще раз повнимательнее прочтите, что Павел вам ответил, и поймите - для реакции усилителя на меандр гораздо важнее качественная характеристика в виде отсутствия колебательного процесса(апериодичности затухания выброса на ПХ), чем количественная. И еще раз - его схема без ФНЧ на входе - поставьте его, и посмотрите. Вячеслав

[korolkov24]

Offтопик:
Столько постов уже ни о чём, и не разберёшь про какие схемы разговор и о чём спор.

[Johny]

для реакции усилителя на меандр гораздо важнее качественная характеристика в виде отсутствия колебательного процесса(апериодичности затухания выброса на ПХ), чем количественная.

С точки зрения начинающего усилителестроителя, конечно так!
Обратите внимание на название темы:"...и динамические искажения в УМЗЧ" - которое накладывает несколько более высокие требования к переходному процессу в усилителе, кроме отсутствия колебательности.

[Nick]

Я тоже ее вижу, AS79, еще раз повнимательнее прочтите, что Павел вам ответил, и поймите - для реакции усилителя на меандр гораздо важнее качественная характеристика в виде отсутствия колебательного процесса(апериодичности затухания выброса на ПХ), чем количественная.

Если принять/сделать АФЧХ усилителей с замкнутой ОС одинаковой, то всё с точностью до наоборот. Чем меньше по амплитуде сигнал в разностной точке, тем больше усиление в петле, тем лучше. Чтобы сделать очень большое усилиение надо делать многополюсную коррекцию. Если при этом усилитель имеет аперидическую ПХ на выходе усилителя, то его разностный сигнал будет и должен иметь "несколько выбросов/колебаний", в зависмости от количества/положения полюсов/нулей, ведь он равен выходному сигналу делённому на "АЧХ" усилителя без ОС. Т.е. по этим выбросам можно определить АФЧХ усилителя без ОС и наоборот, по АФЧХ определить какой будет выброс. Больше это не о чем, в том числе плохом не говорит. Другое дело, когда разностный сигнал имеет колебания которые не соответсвуют "расчётным".

[AS79]

его схема без ФНЧ на входе

Упс, на схеме Ника ФНЧ не заметил

[audiomun]

С точки зрения начинающего усилителестроителя, конечно так!

Начинающие и про синусоиду то далеко не все слышали, во загнул

Обратите внимание на название темы:"...и динамические искажения в УМЗЧ" - которое накладывает несколько более высокие требования к переходному процессу в усилителе, кроме отсутствия колебательности.

Любопытно - какие? Вячеслав

[.Васильев]

Если принять/сделать АФЧХ усилителей с замкнутой ОС одинаковой, то всё с точностью до наоборот. Чем меньше по амплитуде сигнал в разностной точке, тем больше усиление в петле, тем лучше. Чтобы сделать очень большое усилиение надо делать многополюсную коррекцию. Если при этом усилитель имеет аперидическую ПХ на выходе усилителя, то его разностный сигнал будет и должен иметь "выбросы/колебания", ведь он равен выходному сигналу делённому на АЧХ усилителя без ОС. Т.е. по этим выбросам можно определить АФЧХ усилителя без ОС и наоборот, по АФЧХ определить какой будет выброс. Больше это не о чем, в том числе плохом не говорит. Другое дело, когда разностный сигнал имеет колебания которые не соответсвуют "расчётным".

Посути Николай вы точным техническим языком сказали то, о чем я сразу спрашивал.Что мы должны видеть в точке суммирования. Какова форма сигнала там.Ну еще один дилетанский вопрос. Для снижения искажений динамики желательна работа входного каскада в малосигнальном режиме или нет?И необходимо вводить специальную коррекцию в первый каскад для снижения перегрузки или достаточно стандартной коррекции? Можно на примере ЗД-50 объяснить.

[Nick]

Для снижения искажений динамики желательна работа входного каскада в малосигнальном режиме или нет?

Да, важна. Вообще для этого важно, чтобы на любом возможном в эксплуатации входном/выходном сигнале не было нигде внутри усилителя во всех каскадах ограничений по току/напряжению и они работали в своих линейных режимах.

И необходимо вводить специальную коррекцию в первый каскад для снижения перегрузки или достаточно стандартной коррекции?

Нужно проектировать/распределять коррекцию таким образом, чтобы было так, как я написал строчкой выше. Естественно, чем ближе ко входу ставить коррекцию, тем меньше по уровню сигнал надо будет усиливать, будет "проще" каскадам. Но при этом например часто увеличивается вероятность плохого выхода из ограничения.

[Audiomaniac]

Вообще проблема выхода из ограничения надуманна во многом и ее можно исключить в принципе: уровень 99% источников стандартный, известный, 2.12VRMS, так что мешает в создаваемом аппарате так согласовать напряжение питания и Ку, чтобы при 0дб на выходе источника и РГ на максимум не было клипа? Ничего.

[audiomun]

Чем меньше по амплитуде сигнал в разностной точке, тем больше усиление в петле, тем лучше.

При сохранении устойчивости - да.

Чтобы сделать очень большое усилиение надо делать многополюсную коррекцию.

Приходится ее делать.

то его разностный сигнал будет и должен иметь "несколько выбросов/колебаний", в зависмости от количества полюсов/нулей,

Только тогда не выбросов/колебаний, а плавных изломов, я бы так сказал, а колебания всегда свидетельствуют о неустойчивости схемы.

ведь он равен выходному сигналу делённому на "АЧХ" усилителя без ОС.

Упрощенно - да.

Т.е. по этим выбросам можно определить АФЧХ усилителя без ОС

При хорошей квалификации - да Вячеслав

---------- Добавлено в 09:54 ---------- Предыдущее сообщение в 09:46 ----------

Вообще проблема выхода из ограничения надуманна во многом и ее можно исключить в принципе:

+100! Истина, а на клипе музыку слушают только обкуренные или обколотые дебилы, для которых критерий качества звука - вибрация от него всех внутренностей. Вячеслав

[Nick]

Только тогда не выбросов/колебаний, а плавных изломов, я бы так сказал, а колебания всегда свидетельствуют о неустойчивости схемы.

Колебания на выходе - с большой вероятностью да. В реальности зависит от цепей ОС, если они частотозависимы, то может быть всё нормально с устойчивостью и будут переколебания на выходе.
А вот в точке суммирования и с многополюсной они даже с частотнолинейными цепями ОС могут быть (чем больше полюсов, тем больше) и к устойчивости это не будет иметь отношения.

[audiomun]

А вот в точке суммирования и с многополюсной они могут выглядят как переколебания (чем больше полюсов, тем больше) и к устойчивости это не будет иметь отношения.

Здесь еще трудность в том, что будет вносить свое влияние и измерительная цепь - в этой части согласен, поэтому грамотнее оценивать ПХ на выходе. Вячеслав

[Johny]

Вообще проблема выхода из ограничения надуманна во многом и ее можно исключить в принципе

---------- Добавлено в 10:24 ---------- Предыдущее сообщение в 10:17 ----------

Естественно, чем ближе ко входу ставить коррекцию, тем меньше по уровню сигнал надо будет усиливать, будет "проще" каскадам

А еще лучше вынести её за пределы усилителя, т.е. поместить на входе (в точке суммирования).
Кроме того всегда можно организовать однополюсную передаточную функцию с идеальной переходной характеристикой без снижения глубины ООС.

[Mepavel]

ZD50, модель от Вас. 600mv и 6mv есть разница.

AS79, если честно я Вас совсем не понимаю. Ну чего Вы хотите показать? В ZD-50 стоит сложный ФНЧ по входу, плюс есть цепочка обратной связи С1С3 которая глушит амплитуду выбросов. И тем не менее для быстродействующего ОУ (который стоит первым в схеме ZD-50) короткие выбросы в десятки милливольт могут привести к его перегрузке по выходу. В моей же схеме при воздействии на вход большими dv/dt усилитель становится на ограничение по току (как бы натягивается по струнке) и мгновенно выходит из него по прекращению воздействия. Т.е. усилитель просто проглатывает короткие видеоимпульсы и при этом не происходит перегрузки его каскадов! В схеме ZD-50 наглухо перегруженный по выходу первый ОУ ещё некоторое время выходит из этого состояния, плюс большая инерционность выходного каскада всё это усугубляет. От того усилители такого класса критичны к ЭМ ВЧ наводкам и резким dv/dt приходящим от ВК через цепь общей ООС.
P.S. Никто не мешает поставить и в "моей" схеме ФНЧ по входу, но это уже будет скорее стандартная мера, а не необходимость.

---------- Добавлено в 10:38 ---------- Предыдущее сообщение в 10:34 ----------

С точки зрения начинающего усилителестроителя, конечно так!
Обратите внимание на название темы:"...и динамические искажения в УМЗЧ" - которое накладывает несколько более высокие требования к переходному процессу в усилителе, кроме отсутствия колебательности.

Ну так надо смотреть что на выходе УМЗЧ, а не сигнал разницы где-то внутри схемы между + и - какого-то ОУ. Тогда уж, если по честному то в схеме ZD-50 надо смотреть разницу между входным сигналом и выходным, поделенным на Ku усилителя.

---------- Добавлено в 10:40 ---------- Предыдущее сообщение в 10:38 ----------

Другое дело, когда разностный сигнал имеет колебания которые не соответсвуют "расчётным".

Вот о чём и речь.

[Mepavel]

Для снижения искажений динамики желательна работа входного каскада в малосигнальном режиме или нет?И необходимо вводить специальную коррекцию в первый каскад для снижения перегрузки или достаточно стандартной коррекции?

Да, важна. Вообще для этого важно, чтобы на любом возможном в эксплуатации входном/выходном сигнале не было нигде внутри усилителя во всех каскадах ограничений по току/напряжению и они работали в своих линейных режимах.

Как красиво пишите. В реальности это нельзя нормально реализовать. Для того чтобы входной каскад работал в малосигнальном режиме нужно, чтобы выходной каскад имел значительный Ku по напряжению. А на практике невозможно сделать безынерционный каскад с большим Ku. Так что вот и получаем, то что имеем.

[Mepavel]

Вообще проблема выхода из ограничения надуманна во многом и ее можно исключить в принципе: уровень 99% источников стандартный, известный, 2.12VRMS, так что мешает в создаваемом аппарате так согласовать напряжение питания и Ку, чтобы при 0дб на выходе источника и РГ на максимум не было клипа? Ничего.

Мешает. Во первых, тогда нужно использовать стабилизированное питание ВК (напряжение то в сети меняется). Во вторых, не все слушают через УМЗЧ, что-то типа танцевальной музыки, где сигнал и так в жуткой компрессии.

Истина, а на клипе музыку слушают только обкуренные или обколотые дебилы, для которых критерий качества звука - вибрация от него всех внутренностей. Вячеслав

В третьих, для того чтобы слушать оркестровую музыку или смотреть фильмы без естественного клиппинга усилителя нужен значительный запас по мощности. Вы хотите сказать, что у ZD-50 такая большая выходная мощность, что покрывает эти проблемы?
В четверых, и не все потребители "обкуренные или обколотые дебилы" и не все в состоянии переплачивать в 2-5 раз за более мощный усилитель.
В пятых, более мощный усилитель может угробить АС. Мало ли какие случаи бывают?
P.S. Audiomaniac, и если что, многие слушают усилитель через регулятор тембра. Или Вы предлагаете изменять тембр в цифре?