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

[Teoretic]

Аудиофилам греет душу постоянство ФЧХ петлевого усиления на ЗЧ. Спрашивается, а зачем это надо? После охвата ООС ФЧХ будет очень ровной в любом случае.

Да и до охвата... Все ОУ с однополюсной коррекцией во всем рабочем диапазоне (кроме инфранизких) имеют постоянный фазовый сдвиг 90 градусов.
Видимо, чтобы душу грело.

[ViktKors]

Опять за рыбу гроши..

.. к примеру подали импульсный сигнал с шириной 1 мс и амплитудой 1 В и сигнал ООС уменьшает между входами + и - на синусе до 20 кГц скажем до 10 мкВ...

...Нет, разговор именно о задержках из-за полюсов

А НЧ полюс тут-то при каких делах?
Вот специальная картинка, АЧХ и ГВЗ двух случаев петлевого усиления:

Один случай - первый полюс на 500 Герц, другой - на 50 кГц. Полоса ООС идентична.
И что, у схемки с ультразвуковым полюсом на ультразвуке ГВЗ больше .

А на закуску - реакция в малых временах на перепад напряжения в один вольт (то, что приходит на вход "минус"). Эта реакция - идентична , поскольку определяется именно частотой единичного усиления.
Надеюсь, не нужно особо отмечать, что в реальности напряжение на минусе так быстро вверх не улетает. При замкнутой ООС, оно уже довольно быстро замедляется и так или иначе сравнивается с напряжением на "плюсе".

И где тут хваленое преимущество схем с ультразвуковым полюсом?:

Так множество факторов может играть, напр., малый и линейный ГВЗ, высокая скорость нарастания и др.

[viktor8m]

Зачем бедную LME49710 запихивать в УМ (у неё то питание +/-17 В)?!

Имелись ввиду многочисленные схемы УМ, где на входе ОУ (с питанием обычными +-15В), а далее транзисторная усилительная часть (без внутренней ООС, как в ВВ, или с внутренней ООС, как правило токовой).

А на закуску - реакция в малых временах на перепад напряжения в один вольт.

Это не имеет прямого отношения к усилению музыки (т.е. нестационарного импульсного сигнала, а у Вас стационарный меандр). Поэтому тесты на TIM не одним меандром.

[Mepavel]

Все ОУ с однополюсной коррекцией во всем рабочем диапазоне (кроме инфранизких) имеют постоянный фазовый сдвиг 90 градусов.

Ну если взять какие-нибудь радиочастотные ОУ (которые так любят "аудиофилы"), то у них часто частота первого полюса далеко за звуковым диапазоном. Например, на f1=100 кГц. Тогда до охвата ООС фазовый набег на 20 кГц будет равен ph=Arctan(20/100)= 11 градусов.

[ViktKors]

Это не имеет прямого отношения к усилении музыки (т.е. нестационарного импульсного сигнала, а у Вас стационарный меандр). Поэтому тесты на TIM не одним меандром.

где Вы там видите меандр? Хотите обрежу импульс длиной в 400 наносекунд - нечего не изменится-же. За то время, за которое сигнал ООС сравнивается с входным (начинает работать ООС) первый полюс вообще не успевает "выстрелить".

Или 400 наносекунд - недостаточно "импульсный" сигнал?

[Mepavel]

Имелись ввиду многочисленные схемы УМ, где на входе ОУ (с питанием обычными +-15В), а далее транзисторная усилительная часть (без внутренней ООС, как в ВВ, или с внутренней ООС, как правило токовой).

А такие схемы тоже разные бывают. И там не всегда нужны такие микросхемы как LME49710 с большим усилением. Например, в схеме ZD-50 неспроста стоит ОУ, у которого скорость нарастания больше 1 кВ/мкс. Там требования к ОУ другие, поэтому я вообще не рассматриваю такие схемы. Часто в таких схемах выгоднее ставить на вход какие-нибудь радиочастотные ОУ.

[viktor8m]

Один случай - герц 500, другой, 50 кГц.

И что, ГВЗ (т.е. задержка) одинаковые?

[ViktKors]

И что, ГВЗ (т.е. задержка) одинаковые?

Графики ГВЗ там приведены в середине. У схемы с ультразвуковым полюсом ГВЗ петлевого усиления больше на частотах от 6 кГц и выше (ага "задержка" на ВЧ, где страшный TIM).

А "скорость реакции" у таких схем идентична, поскольку зависит не от первого полюса, а от полосы ООС .

[viktor8m]

За то время, за которое сигнал ООС сравнивается с входным (начинает работать ООС) первый полюс вообще не успевает "выстрелить".

Вы не то смотрите. Мы рассматриваем непрерывное усиление нестационарного сигнала, сигнал ООС тоже непрерывен, просто из-за задержки не соответствует данному мгновению входного сигнала (т.к. сейчас пришла реакция ООС от некоторого предыдущего значения входного сигнала) и может случиться перегрузка входного сигнала. Кстати, именно из-за неминуемой задержки сигнала ООС с помощью ООС невозможно добиться нулевых искажений. А реальная задержка для импульсного сигнала составляет микросекунды даже для полюса в десятки кГц.

[Nikolav]

Почему на форуме встречаются часто лозунги, что первый полюс надо выносить за пределы звуковых частот. Хотя догадываюсь - С. Агеев это рекламировал в своей статье про СЛУМЗЧ, причём без толкового обоснования.

Ложь Где?

[Mepavel]

Ложь

Значит в другой статье. Сейчас её надо найти.

Например, при фазовом угле петлевого усиления, близком к ±90°, ±270°, амплитудные нелинейности исходного усилителя практически полностью конвертируются в фазовые (т. е. в паразитную фазовую модуляцию, пусть и ослабленную в |βк| раз). При этом паразитная модуляция амплитуды практически исчезает, и получаемые результаты измерений интермодуляционных искажений могут быть на 20...30 дБ более оптимистичными, чем на самом деле покажет анализатор спектра (и слух в случае УМЗЧ). К сожалению, именно так и обстоят дела с большинством ОУ и многими УМЗЧ.

Ссылка на статью - https://www.vegalab.ru/content/view/45/52/
Намёк более очевиден - разработчики большинства ОУ и многих УМЗЧ делают всё неправильно!

[ViktKors]

Вы не то смотрите. Мы рассматриваем непрерывное усиление нестационарного сигнала, сигнал ООС тоже непрерывен, просто из-за задержки не соответствует данному мгновению входного сигнала (т.к. сейчас пришла реакция ООС от некоторого предыдущего значения входного сигнала) ..
.. А реальная задержка составляет микросекунды для полюса в десятки кГц и выше для полюсов ниже..

Ну уж нет.
Что значит "сейчас пришла реакция ООС от некоторого предыдущего значения входного сигнала"?
Я вижу, что уже спустя 150 наносекунд (это достаточно быстро?) сигнал ООС достигает половины сигнала поданного на "плюс" ОУ, то есть ООС уполовинивает входной сигнал усилителя.
Независимо от частоты первого полюса.

И это так-же справедливо для при замкнутой ООС. В области малых времен (тут же вроде про страшные перегрузки импульсами) ООС "выправляет" входное напряжение со скоростью зависящей от ширины полосы ООС, а совсем не от первого полюса (который бесспорно важен, поскольку соотносится с глубиной ООС на звуковых частотах, и, как следствие, влияет на качественные показатели усилителя).


И что значит "реальная задержка составляет микросекунды для полюса в десятки кГц и выше для полюсов ниже". Я некорректно нарисовал график реакции ООС?
То есть на самом деле (реально ) сигнал бродит где-то еще целых насколько микросекунд?? Где?




П.С. Никак не удается понять, что же мешает просто оценить напряжение на входе УНЧ (а равно и в любой другой его точке) просто исходя из глубины ООС в данной точке усилителя и спектрального состава и уровня входного/выходного сигналов.

---------- Добавлено в 20:53 ---------- Предыдущее сообщение в 20:44 ----------

Offтопик:

Намёк более очевиден ...

Бросайте привычку приписывать свои домыслы другим.
А то выглядит это, как у молодой жены в анекдоте:
"Муж: рыбка моя..
Жена: рыбка - значит акула, акула - значит с зубами, с зубами - это как у собаки... Ой!!, Мама, он меня сукой обозвал

[viktor8m]

Я вижу, что уже спустя 150 наносекунд (это достаточно быстро?) сигнал ООС достигает половины сигнала

А чтобы не было перегрузки, сигнал ООС должен достичь 99.999...% от входного (зависит от усиления без ООС).

То есть на самом деле сигнал бродит где-то еще целых насколько микросекунд?

Странно, что Вам не доходит. Сигнал ООС не "бродит" где-то, он непрерывен, но для данного момента (выборки) входного сигнала соответствующий ему сигнал ООС появится только спустя скажем несколько микросекунд, а в тот же момент сигнал ООС не соответствует ему, а соответствует какому-то предыдущему моменту входного сигнала. Что тут не понятно?

[Mepavel]

Offтопик:

Бросайте привычку приписывать свои домыслы другим.
А выглядит это, как у молодой жены в анекдоте про "рыбка моя" (мама, он меня сукой обозвал)

ViktKors, хорошо. Просто лишний раз подчеркнул, что C. Агеев часто в своих статьях пишет, что мол у большинства чего-то там, есть большие проблемы в там-то там. И в общем-то он прав, что большинство УМЗЧ не могут показать IMD=0,01% на 500 кГц, кто бы спорил. Но читателю то надо понимать, что автор статьи просто поставил перед собой такую задачу, которую он в общем-то и решил, забыв про другие важные параметры УМЗЧ.

[Nikolav]

Offтопик:

Намёк более очевиден - разработки большинства ОУ и многих УМЗЧ делают всё неправильно!

Тогда сам Агеев делает свои же усилители неправильно.
Пост исправил, извини.

[Shaq]

http://electronicdesign.com/article/...how-part-19365 - relevant
http://electronicdesign.com/article/...ff-anyhow-part
(http://www.ti.com/lit/an/snoa471a/snoa471a.pdf - она же, с картинками)

[AS79]

Ну, Вы увидели множество частот, и как определить величину TIM?

Формула (3). Берутся 9 интермод от частот меандра и синуса.

[PMCF]

А чтобы не было перегрузки, сигнал ООС должен достичь 99.999...% от входного (зависит от усиления без ООС).
Странно, что Вам не доходит. Сигнал ООС не "бродит" где-то, он непрерывен, но для данного момента (выборки) входного сигнала соответствующий ему сигнал ООС появится только спустя скажем несколько микросекунд, а в тот же момент сигнал ООС не соответствует ему, а соответствует какому-то предыдущему моменту входного сигнала. Что тут не понятно?

http://www.avguide.com/blog/best-amp...-710-amplifier
http://www.avguide.com/blog/high-end...echnical-brain

Полностью поддерживаю этот взгляд на вещи. Кто собирал ОООСные и безОООС усилители и сравнивал звучание в КАЧЕСТВЕННОЙ системе, чисто из практики получает уверенность в правильности этой картинки. Чем быстрее работает петля ОООС, тем лучше звук.
Приведенные выше ссылки относятся к серии публикаций об усилителях с наилучшим звучанием. Если эти усилители ОООСные, то всегда "фишкой" разработчиков является максимально достижимая скорость в петле ОООС, на грани устойчивости. Разработчик Soulution говорил о временах задержки 14ns.
В моих самоделках обычно получаю 28-36ns (просто на 2-лучевом осциллографе нужно подогнать по амплитуде выходной и входной сигналы).
На стационарных сигналах типа синуса большие времена сдвига выходного сигнала относительно входного например 1500ns не мешают, можно получить 0% THD. На нестационарном сигнале ситуация другая. Нужно вводить в LTSpice нестационарные сэмплы и сравнивать выходной и входной сигналы во временном представлении (зачем трансформировать в частотное представление?)

[Shaq]

36нС это почти 40 градусов лага на ФЧХ для 3 МГц.

[audiomun]

Чем быстрее работает петля ОООС, тем лучше звук.

+100! Истина!

Если эти усилители ОООСные, то всегда "фишкой" разработчиков является максимально достижимая скорость в петле ОООС, на грани устойчивости.

+100! Аналогично! Два грамотных вывода в одном сообщении - не все потеряно..... Вячеслав