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]

Это одна из проблем таких УМЗЧ

Это одна из проблем во взглядах автора статьи и его (автора) представлениях о методах решения этой задачи.
Но известны и иные методы.
Они описаны.
Можно ознакомиться.


---------- Добавлено в 17:07 ---------- Предыдущее сообщение в 17:04 ----------

Так если переборщить с индуктивной коррекцией в первом каскаде,

А если "недоборщить", то что будет?
Одна болтовня.
Скучища!


---------- Добавлено в 17:09 ---------- Предыдущее сообщение в 17:07 ----------

Математически понятно, что для исключения перегрузки (вплоть до частоты замыкания), нужно наращивать быстродействие каскадов от входа к выходу.

Да нет в этом никакой необходимости!

[Mepavel]

Offтопик:

Одна болтовня.

Johny, прошу прощения, но сие действие пока мы наблюдаем с Вашей стороны.

Это одна из проблем во взглядах автора статьи и его (автора) представлениях о методах решения этой задачи.
Но известны и иные методы.
Они описаны.
Можно ознакомиться.

---------- Добавлено в 17:18 ---------- Предыдущее сообщение в 17:16 ----------

А если "недоборщить", то что будет?

То завалим на верху звукового диапазона глубину ООС.

---------- Добавлено в 17:21 ---------- Предыдущее сообщение в 17:18 ----------

Да нет в этом никакой необходимости!

Согласен. Нет необходимости, если быть точно уверенным, что на вход быстродействующего каскада не будет попадать сигнал с большими dv/dt.

[Johny]

Извините, пропустил.

Мы ознакомились с Вашим ...

или

"принятым в профессиональной среде понятием "TIM-distortion".

...Не вижу ничего в той статье, отличного от того, что пишет автор этой темы.

Статей об эту тему опубликовано очень много (известная мне библиография превышает 6 сотен).
Тема имеет развитие от 1957 года. Последние, известные мне исследования об эту тему, датированы 2003 г.
Можно ведь и не зацикливаться только на одной статье.
Дорогу осилит идущий!

---------- Добавлено в 17:24 ---------- Предыдущее сообщение в 17:22 ----------

если быть точно уверенным, что на вход быстродействующего каскада не будет попадать сигнал с большими dv/dt.

Да пусть попадает. Ничего страшного не произойдет, если коррекция правильно спроектирована.

[shkal]

Использование в выходном повторителе ВЧ транзисторов с малым током покоя есть прямой путь к тому, что

что на вход быстродействующего каскада будет попадать сигнал с большими dv/dt.

[Mepavel]

Использование в выходном повторителе ВЧ транзисторов с малым током покоя есть прямой путь к тому, что

Так для этого и должен стоять на входе медленный каскад, который прекрасно "проглатывает" большие dv/dt при этом не перегружаясь.

[shkal]

"Проглатывать" несколько не радиотехнический термин.
А исправлять нелинейность выхода кто будет?

[Mepavel]

А исправлять нелинейность выхода кто будет?

А зачем исправлять пикосекундные фрагменты сигнала?

[shkal]

С чего они вдруг пикосекундные? Это ж гармоники входного сигнала.

[Mepavel]

С чего они вдруг пикосекундные? Это ж гармоники входного сигнала.

Но Вы же сами имели ввиду, что при переключении ВЧ транзисторов могут возникнуть большие dV/dt. Так вот это сотни пикосекунд, в худшем случае единицы наносекунд. В остальном - это такие же транзисторы.
Вот взять к примеру тот же звуковой ОУ LM4562. Он построен на быстродействующих транзисторах в ВК. И ничего. Прекрасно звучит.
P.S. Правда другое дело, что такие времена переключения ВЧ транзисторов применительно в звуковом применении никогда не возникнут (если нет автогенерации). Так что они будут себя вести так же как и обычные транзисторы в этом отношении.

[shkal]

Mepavel, вы представляете, чем отличается спектр на выходе двухтактного повторителя в АБ на тр-рах с Ft=4MHz от такого-же на тр-рах с Ft=100MHz?
З.Ы не стоит валить в кучу интегральную и дискретную схемотехнику, ОУ и усилители мощности.

[Mepavel]

вы представляете, чем отличается спектр на выходе двухтактного повторителя в АБ на тр-рах с Ft=4MHz от такого-же на тр-рах с Ft=100MHz?

shkal, в рабочей полосе вплоть до частоты замыкания петли ООС практически ничем. Другими словами на ЗЧ спектры будут одинаковыми. Разница в спектрах может быть заметна, только если пытаться через усилитель гнать мегагерцы. Тогда у ВЧ транзистора спектр будет по шире. И то, если их использовать в классе С.
P.S. shkal, если честно не очень понимаю Вас. Можно на примере модели в МС показать?

---------- Добавлено в 19:14 ---------- Предыдущее сообщение в 19:12 ----------

не стоит валить в кучу интегральную и дискретную схемотехнику

А какая разница в данном вопросе?

[shkal]

Спектр будет значительно шире при любой входной частоте. Как и спектр токов, протекающих по шинам питания

в рабочей полосе вплоть до частоты замыкания петли ООС практически ничем

А что такое "частота замыкания петли ООС"?

[Mepavel]

Спектр будет значительно шире при любой входной частоте. Как и спектр токов, протекающих по шинам питания

shkal, что-то Вы не то пишите. Ясно, что ступенька, чисто теоретически, будет "острее" на ВЧ транзисторах. Да, безусловно спектр может быть шире. Но вопрос в какой области произойдёт расширение спектра (т.е. заметный рост гармоник)? Разумеется в спектре ВЧ частот (т.е. будут отличаться только стотысячные гармоники к примеру). А в окрестности звуковых частот спектры будут идентичны.

---------- Добавлено в 19:30 ---------- Предыдущее сообщение в 19:30 ----------

А что такое "частота замыкания петли ООС"?

Граничная частота петлевого усиления.

[теоретизирующий практик]

в рабочей полосе вплоть до частоты замыкания петли ООС практически ничем. Другими словами на ЗЧ спектры будут одинаковыми. Разница в спектрах может быть заметна, только если пытаться через усилитель гнать мегагерцы. Тогда у ВЧ транзистора спектр будет по шире. И то, если их использовать в классе С.

...Приехали. А концепции: чем ближе к концу УНЧ, тем более высокочастотнее транзиситоры это не противоречит? Возможно вопрос не в тему, ведь речь о ООС.

Mepavel, Извините, что встреваю просматривая тему "по вершкам" тем не менее некоторые моменты из обсуждения интересны. Может ошибочно, но создалось впечатление, что большинство пишущих с некоторыми Вашими выводами не согласны, и как Вы убедились их Вам не переубедить. В таких случаях хорошо расставляет точки над i опыт, причем по моему сермяжному понятию опыт не на симуляторе, а в железе. С постановкой опыта иногда меньше тратится времени, а все теории проверяются опытом. Другой вопрос, кто возмется проводить сравнительное конструирование. По мОему никто, к сожалению.

Анатолий.

Р.S/ Однако... более 400 высказываний за пару дней.

[Mepavel]

...Приехали. А концепции: чем ближе к концу УНЧ, тем более высокочастотнее транзиситоры это не противоречит? Возможно вопрос не в тему, ведь речь о ООС.

теоретизирующий практик, ничего не противоречит. Одним единственным способом увеличения глубины ООС для схем с однополюсной коррекцией - является увеличение граничной частоты петлевого усиления. А это означает, что надо сдвигать все полюсы элементов схемы по частоте вверх, разумеется кроме полюса УН, частота которого, по моему мнению (и мнению разработчиков National Semiconductor) должна быть инфразвуковой. Самой большой проблемой является выходной каскад и поэтому надо стремиться разгонять его быстродействие (об этом, например, Сухов писал). Скорее всего из-за этого тут речь и пошла о ВЧ транзисторах в ВК (хотя я лично не особо сторонник этой затеи, уж больно дорого и труднодоступно, да и комплементарных пар не так много). Поэтому пока имеем, что имеем. Я остановился на частоте в 2 МГц для чисто резистивной цепочки ООС, несмотря на то, что по симулятору можно догнать до 10 МГц. Считаю, что для начала это неплохо.

Другой вопрос, кто возмется проводить сравнительное конструирование. По мОему никто, к сожалению.

Да никто и не возьмётся. Я не навязываю никому своё мнение. Каждый на форуме высказывает свои "за" и "против". Ничего плохого в этом не вижу.

Может ошибочно, но создалось впечатление, что большинство пишущих с некоторыми Вашими выводами не согласны

Дело в том, что мои выводы основаны на личном опыте. Проанализировав и прослушав разные любительские и профессиональные решения, я пришёл к выводу, что та концепция, которая используется для построения УМЗЧ в промышленности, очень даже неплохая. Не удивительно, что этот факт встречает бурю негодования среди радиолюбителей. Ведь они считают, что всё что идёт в массы полная туфта. Поэтому такую схемотехнику вообще нельзя рассматривать, так как минимум это банально и неинтересно.

[variator]

Mepavel,

Offтопик:
я в этой теме - "не в теме", то есть просто зритель, но, вот такой вопрос... Микрокап позволяет смотреть интермодуляционные искажения ?

[Mepavel]

variator, конечно позволяет.

[variator]

Так почему же Вы не проведете сравнительный анализ разных усилителей. Совсем недалеко опять копья ломали какой Кг (зависимость) "лучше".

[Mepavel]

variator, уже давно сняты и промоделированы частотные зависимости Кг (THD) и интермодуляционных искажений IMD (по крайней мере по двух тоновому методу). Усилитель ZD-50 по-моему не исследовал на этот вопрос. Но думаю, что при такой глубине ООС IMD будут достаточно низкими, поскольку на звуковых частотах у него скорость нарастания приемлемая.

Совсем недалеко опять копья ломали какой Кг (зависимость) "лучше".

Да просто не все люди в теме вот и ерунду начали писать, как будто никогда зависимостей THD vs frequency не видели. Просто по резкому свалу частотной зависимости Кг (не соответствующему спаду глубины ООС) можно судить о том, что в усилителе имеются динамические искажения. Природа которых уже достаточно понятна. В моём примере усилителя THD спадает даже чуть меньше, чем глубина ООС.

[variator]

зависимостей THD vs frequency

Не, не так . В комплексе. И THD и IMD. Вы утверждаете, что более "правильный" усилитель с наименьшим Кг на низких и средних частотах и пусть далее Кг растет хоть в 10 раз, такой усилитель будет звучать лучше усилителя с незначительным ростом Кг от частоты, потому что в Вашем усилителе нет условий для перегрузки входных каскадов ( и далее по тексту, чем это "лучше").
Вам возражают, потому что, ну... ну статистика такая (для транзисторных с ОС), значительный рост Кг(F) почти всегда повышенные ИМИ...
Если Вы критикуете чей то усилитель, то логично предложить набор измерений своего УМ и выбранного для. НЕ THD&IMD(F) из даташитов микросхем, а своего усилителя, пусть и из симулятора. Потому что и тот усь, и другой, и третий люди собирают уже много лет и определенная культура прослушивания и статистика измерений есть. И если когда либо кто либо соберет Ваш вариант, то и сравнивать его будут с уже имеющимися и в одинаковых условиях.

Если THD растёт от минус 140 дБ до минус 90 дБ, то что здесь плохого? А если по Вашему, то хорошо когда THD равен минус 90 дБ во всей звуковой полосе? И что лучше?

Не знаю! Покажите IMD ! Много. На разных уровнях и комбинациях. Вот будет заметная разница с пояснениями, применительно к схемотехнике и коррекции, будет и диалог конструктивнее и по теме ветки.