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

[Mepavel]

Так в том то и дело, что динам. искажения во много раз заметней на слух (на реальной музыке), чем гармонические искажения (которых ниже 0.001% никто и не заметит, а этому удовлетворяют многие ОУ).

Выходит по Вашему динамические искажения нельзя заметить на анализаторе спектра? Тогда что это такое?

[viktor8m]

Выходит по Вашему динамические искажения нельзя заметить на анализаторе спектра? Тогда что это такое?

Некоторые можно (есть проверки типа DIM30\100), некоторые только на слух (как TIM), хотя и для них пытаются найти проверки. А вообще насчёт динам. искажений уже отвечал, это не что-то одно, а разные вещи под одним названием.

[Shaq]

Я же твержу о распространении разностного сигнала (который и формирует ООС) внутри усилителя (т.е. как будто усилитель без ООС). Если не понятно, то и не знаю как объяснить.

Чудненько Учитывая что ОУ усиливает только разноснтный сигнал. Получается выход уже установился, а разнзностный сигнал еще не прошел "внутри" усилителя

[viktor8m]

Получается выход уже установился, а разнзностный сигнал еще не прошел "внутри" усилителя

А Вы обиделись, что я прошёлся насчёт непонимания прочитанного. Ещё раз, разговор не про вообще разностный сигнал (кроме начального случая он есть всегда), а про разностный сигнал, соответствующий (т.е. образованный от него) какому-то мгновению входного сигнала (а в это же мгновение разностный сигнал получается вычитанием сигнала ООС, порождённого каким-то предыдущим мгновением входного сигнала с другим сигналом ООС и т.д., т.е. из-за задержки невозможно идеально передать форму исходного сигнала, но это не страшно, просто надо всё расчитать по максимально допустимому конструктором искажению этой формы, которые у музыкального сигнала сложные, поэтому надо брать с запасом и проверять на слух).

[Mepavel]

А Вы обиделись, что я прошёлся насчёт непонимания прочитанного. Ещё раз, разговор не про вообще разностный сигнал (кроме начального случая он есть всегда), а про разностный сигнал, соответствующий (т.е. образованный от него) какому-то мгновению входного сигнала (а в это же мгновение разностный сигнал получается вычитанием сигнала ООС, порождённого каким-то предыдущим мгновением входного сигнала с другим сигналом ООС и т.д., т.е. из-за задержки невозможно идеально передать форму исходного сигнала, но это не страшно, просто надо всё расчитать по максимально допустимому конструктором искажению этой форму, а формы у музыкального сигнала сложные, поэтому надо брать с запасом и проверять на слух).

viktor8m, суть в том, что если брать и сравнивать мгновенные значения входного и выходного сигнала в конкретный момент времени, то для ОУ с инфразвуковым полюсом это соответствие будет более точным, чем для ОУ с ультразвуковым полюсом (при равенстве Ft и SR).
А раз выходной сигнал точно соответствуют входному, что никаких искажений нет? Не правда ли?! Зачем выдумывать и писать не пойми что?

[Shaq]

но это не страшно, просто надо всё расчитать по максимально допустимому конструктором искажению этой форму

Ну раз вы так уверены в этом, покажите пожалуста как усилитель с более высокочастотным полюсом (при одинаковой частоте еденичного усиления) искажает меньше этот "сигнал сложной формы" чем однотипный же с более низкочастотным полюсом.
Я работал и аналоговым дизайнером, и characterization engineer (тот кто непосредсвенно проводит обмеры образцов микросхем) и simulation engineer, намерял своими руками всякого, но никогда не видел ничего подобного о чем вы говорите. Не видели этого и другие инженеры, не побоюсь этого слова, по всему миру.
Если вы покажете как это происходит то это будет крайне интересно и познавательно для всех.

Помоему вы думаете что ГВЗ и абсолютная задержка это абсолютно одно и то же. А это в корне не верно.

[PMCF]

Речь идёт о том, что ОУ с инфразвуковым полюсом вносят малые и линейные искажения в т.ч.!

Бог с ним с ОУ, усилитель в целом должен быть быстрым чтобы не размазывать звуковое поле за счет линейных искажений.

[viktor8m]

Ну раз вы так уверены в этом, покажите пожалуста как усилитель с более высокочастотным полюсом (при одинаковой частоте еденичного усиления) искажает меньше этот "сигнал сложной формы" чем однотипный же с более низкочастотным полюсом.

Так об этом пишут во многих статьях (в том числе российских) о TIM (и некоторые авторы с мировыми именами), и то же утверждают многие на форумах по результатам тестов.

Я работал и аналоговым дизайнером, и characterization engineer (тот кто непосредсвенно проводит обмеры образцов микросхем) и simulation engineer, намерял своими руками всякого, но никогда не видел ничего подобного о чем вы говорите.

И какие тесты Вы использовали, чтобы удостовериться, что у этих микросхем нет динам. искажений? Если не затруднит, приведите название такой микросхемы.

[Edgar]

Поигрался сейчас в мелкокапе с моделькой моего усилителя (он и в реале есть, спаянный https://forum.vegalab.ru/showthread....D0%BD%D0%B0%29). Подавал на вход меандр с синусом 100кГц, чтоб размах был максимальным без ограничения. Как и следовало ожидать, меандр перегружает входной дифусилитель, что прекрасно видно на резисторах в эмиттерах токового зеркала дифусилителя. Как и следовало ожидать, фильтр по входу с полосой среза 40кГц полностью убрал проблему перегрузки на фронтах. Никаких аномалий, связанных с якобы ВЧ составляющими от переключений выходного каскада не обнаружил. Т.е. момент переключения явно виден на тех же эмиттерных резисторах, но по амплитуде в разы меньше сигнала и очень далеко от ограничения. Итого: перегрузка видна только при отсутствии входного фильтра и только на фронтах!

[Mepavel]

Edgar, Вы вряд ли в своей модели учитывали паразитные индуктивности, поэтому трансформации по напряжению у этих выбросов совсем нет. Разумеется никакой перегрузки входного каскада не будет. Да и нагружали Вы свою модель в микрокапе на обычную активную нагрузку.

[Edgar]

Edgar, Вы вряд ли в своей модели учитывали паразитные индуктивности, поэтому трансформации по напряжению у этих выбросов совсем нет. Разумеется никакой перегрузки входного каскада не будет. Да и нагружали Вы свою модель в микрокапе на обычную активную нагрузку.

Ну, могу и индуктивно-емкостный эквивалент нагрузки с резонансом на 40Гц пририсовать. И индуктивности в эмиттерные резисторы...

Так, 50нГн последовательно с эмиттерными резисторами выходников не дали ничего... Да и не дадут... я на другой модели проверял и с нагрузкой и с индуктивностями и в питании и в эмиттерах... Только давно уже, затерял ту модель где-то... Там даже сопротивления проводов и паразитные емкости пытался рисовать...

[Mepavel]

Ну, могу и индуктивно-емкостный эквивалент нагрузки с резонансом на 40Гц пририсовать.

Да боюсь реальная АС с кабелем может иметь резонансы и на десятках кГц.

Так, 50нГн последовательно с эмиттерными резисторами выходников не дали ничего... Да и не дадут... я на другой модели проверял и с нагрузкой и с индуктивностями и в питании и в эмиттерах... Только давно уже, затерял ту модель где-то... Там даже сопротивления проводов и паразитные емкости пытался рисовать...

Да они и не должны давать полной перегрузки входного ДК до ограничения источником тока. С. Агеев пытался донести, что и до явной перегрузки ДК нелинейность в нем растёт с увеличением дифференциального напряжения. Выбросы от ВК модулируют проводимость ДК вот так и получаются искажения.
P.S. Edgar, я сам не утверждаю, что в простом классическом УМЗЧ с однополюсной коррекцией могут возникать серьёзные искажения из-за ВЧ гармоник от ВК. А вот в через чур глубокоосном УМ типа ZD-50 и т.п. уже могут быть проблемы с перегрузкой по выходу первого ОУ. И это надо учитывать, при проектировании УМ. А не тупо по АЧХ и ФЧХ петлевого усиления всего усилителя наращивать глубину ООС до бесконечности.

[samodelkin]

вот такой случай - в студии на синтезаторе нажимал сколько нот уместилось под локтями усилок yamaha - в колонках безобразие, переключил на Alesis + те же колонки - такая же грень.
А вот переключил на самодельный квод - еще солнцевский - та же хрень но явно мелодичнее и не слушается какофонией. В секвенсор мой "аккорд" записали и несколько раз проверяли, у меня в тот же день усилок мой выкупили.

[Edgar]

Да боюсь реальная АС с кабелем может иметь резонансы и на десятках кГц.

Это всё тоже можно смоделировать. Волновое сопротивление кабеля учесть, элементы фильтра и прочее. Не так всё плохо на самом деле...

[Mepavel]

Это всё тоже можно смоделировать. Волновое сопротивление кабеля учесть, элементы фильтра и прочее. Не так всё плохо на самом деле...

А кто спорит. С. Агеев и Л. Зуев вообще объясняют наличие искажений электромагнитными наводками от нелинейных токов шин питания ВК.

усилок yamaha - в колонках безобразие

Что за модель усилителя? Может его просто перегрузили? Звук подавался в обход предварительных усилителей, т.е. при нажатой кнопке "Pure Direct"? А в наушниках от синтезатора приятный звук?

[sia_2]

P.S. Edgar, я сам не утверждаю, что в простом классическом УМЗЧ с однополюсной коррекцией могут возникать серьёзные искажения из-за ВЧ гармоник от ВК. А вот в через чур глубокоосном УМ типа ZD-50 и т.п. уже могут быть проблемы с перегрузкой по выходу первого ОУ. И это надо учитывать, при проектировании УМ.

Offтопик:
Конкретно в случае с LM3886 этой проблемы нет. Дело в том, что конденсатор Миллеровской коррекции УН (второго каскада) в этой микросхеме подключен не к выходу УН, а к выходу выходного каскада (и микросхемы в целом), то есть выходной каскад находится в петле достаточно глубокой и весьма широкополосной местной ООС. Единственная реальная проблема с 3886 - низкий PSRR на ВЧ, особенно по "-" питания, соответственно "пролаз" на выход всплесков на шинах питания, вызываемых их конструктивной индуктивностью, от протекания выходного тока.

[Edgar]

В любом случае, если есть запоминающий осциллограф, можно просто взять и посмотреть на то, что получается на выходе того же дифкаскада на реальном музыкальном сигнале... Собственно, нечто подобное делал автор ZD-50. Только сравнивал выход со входом.... но тоже на реальном сигнале. Да и до него много таких опытов было...

[Shaq]

Вы их всех умнее.Ведь Вы

Если не перестаните по хамски разговаривать, я не буду отвечать на ваши вопросы.

Если не затруднит, приведите название такой микросхемы.

Я работал в компании разрабатывающе ASICы, а не продукцией для открытого рынка. Все что мы делали - все для каких-то конретных заказчиков. Я вам могу сказать порядковые номера проэктоа (хотя на 100% не уверен что стоит это делать с юридической точки зрения) но это будет ни о чем не говорящий набор букв и цифр.

Так об этом пишут во многих статьях (в том числе российских) о TIM (и некоторые авторы с мировыми именами), и то же утверждают многие на форумах по результатам тестов (надеюсь Вы сможете сами воспользоваться гуголем и удостовериться).

Я на самом деле читал статьи многих ведущих инженеров, таких как тот же Bob Pease, Walter Jung, Bob Cordell. И знаете что, все что они пишут, совпадает между собой, и подтвеждает мою позицию.
В то же время на просторах интернета огромное количество технически малограмотных статей, и если им всем верить, и не проверять материалы с помощью анализа и на практике, то можно попасть в такую ситуаци в которой вы находитесь.

И какие тесты Вы использовали, чтобы удостовериться, что у этих микросхем нет динам. искажений? Если не затруднит, приведите название такой микросхемы.

Вы не представляете себе масштабы этих IC. Отдельные ОУ там занимали в лучшем случае одну десятитысчную всей площади. Эвалюировать в них отдельный ОУ зачастую нет никакой возможности. В то же время как человек интересующийся аудио я делал для себя некоторые измерения не связаные с работой. Брал ради интереса срийные ОУ от тех же NS и TI, и исследовал их в том числе на неповторяющемся и сложном сигнале, как вы выражаетесь. Имея под рукой функциональный генератор с полосой в сотню МГц это не сложно сделать. Тоже самое не сложно проделать с помощью звуковой карты и подходящего ПО. Nick проводил подобные измерения про помощи ПК. Если интересуют результаты, то они должны быть где-то в ветке про ZD-50

Вопрос который тут затронут неудобно обмерять на готовом ОУ, нет контроля над положением первого полюса. Для этого я использовал ОУ собраный на дискретных компонентах, где была возможность этими параметрами управлять. Чуда не произошло, результаты измерений, насколько точно их можно было произвести, подтверждали теорию и результаты симуляций. ОУ с большим усилением но той же еденичной частотой, устанавливался точнее, и делал это не медленее чем его коллега с более высокочастотным первым полюсом.

Если вам таки хочется почитать полезные материалы по этой теме, то загляните сюда http://www.cordellaudio.com/papers/

[viktor8m]

Ну, могу и индуктивно-емкостный эквивалент нагрузки с резонансом на 40Гц пририсовать.

Реальную нагрузку в симуляторе не сделать из-за нелинейно изменяющейся индуктивности катушек под действием сигнала и противодействия дифузора. А что касается полюсов, ещё раз хочу прояснить, искажения типа TIM возникают от целого ряда одновременных условий (т.е. они не постоянны и не обязательны всё время), поэтому одним полюсом дело не решить, и один усилитель может давать слышимые TIM на том же участке фонограмы с полюсом 500 Гц, а в другом с полюсом 10 Гц не слышны, т.к. есть ещё схемотехника, но с полюсом более 300 Гц видимо проще добиться, чтобы не слышать TIM (чтобы TIM вообще не возникали, надо ограничить частотно входной сигнал, и тем больше, чем хуже в этом отношении усилитель, но считается, что ниже 100 кГц уже слышно).

Если не перестаните по хамски разговаривать, я не буду отвечать на ваши вопросы.

Поправил свой предыдущий пост.

[Shaq]

sia_2,

Offтопик:
Вам сообщение не отправляется, говорит ящик переполнен.