На что влияет скорость нарастания.

[Alex]

К чему эти провокационные вопросы?

Чтобы наконец понял, что без прослушивания - всё это теоретизирование никому не нужно.

Я хоть и не слушал, но темой интересуюсь.

Моня напел?

[bukvarev]

Это у автора темы такая цель была - вычислить скорость нарастания по АЧХ и ФЧХ. И в принципе правильная тема. Главное, чтобы эта теоретическая скорость нарастания не превышала максимальную, которая определяется особенностями усилителя.

Если есть такие данные - то не проблема. Только не всегда в даташитах приводят графики для особо "умных". Такие зависимости всё равно получаются из критерия ограничения по максимальной скорости нарастания и максимальному выходному напряжению на постоянном токе.
Частотная зависимость на спадающем участке описывается формулой A(f)=SRmax/(2пи*f). Как говорится, проще не придумаешь.

После этого поста я был уверен, что все нормально... Ан нет! Что-то крутится в голове мысль, что я не прав, не все так просто и скорость нарастания имеет право на существование...
Сегодня вернулся с работы и достал из шкафа "Справочник по звуковой схемотехнике" Шкритека. Вчитался. Выкладываю выдержку, посвященную динамическим искажениям. В общем, все понятно.
Выдержка из Шкритека.pdf
Потом сделал некоторые выкладки (из-за наличия формул - в PDF):
Замечания и выводы.pdf

Вот выводы отдельно (кому неохота читать):
Вывод 1. От частоты полюса f0 скорость нарастания НЕ ЗАВИСИТ, т.к. при фиксации частоты единичного усиления fT и произвольном изменении частоты первого полюса f0, мы вынуждены соответствующим образом корректировать усиление остальных каскадов v2.

Вывод 2. Если у нас фиксирован максимальный выходной ток первого каскада, то можно добиться улучшения перегрузочной способности путем уменьшения усиления первого каскада, переложив основное усиление на величину v2, выполнив остальные каскады МАКСИМАЛЬНО ШИРОКОПОЛОСНЫМИ И С БОЛЬШИМ УСИЛЕНИЕМ (естественно, до восстановления точки единичного усиления на «родное место»).

Вывод 3. Даже при реализации «медленного» входного каскада, например, нагрузкой его коллекторных цепей на емкость или частотно-зависимый источник тока, мы не избавляемся от динамической перегрузки входных цепей б-э (см. Рекомендации 3.5.2) в момент запаздывания действия ОС при переходном процессе. ЭТО – ПЕРЕГРУЗКА ПО СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ. ОНА СУЩЕСТВУЕТ!!! В таком режиме эквивалентная схема каскада превращается в насыщающийся источник тока, нагруженный на емкость, и ничего тут не поделаешь , кроме фильтра на входе.

Вывод 4, главный :) Аналитическое представление «высокосигнальных» характеристик усилителя ТОЛЬКО НА ОСНОВАНИИ АФЧХ НЕВОЗМОЖНО, т.к. это – малосигнальная характеристика, не учитывающая АППАРАТНОЙ ОСОБЕННОСТИ МЕДЛЕННОГО КАСКАДА, А ИМЕННО - ЕГО НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. Иными словами, SR ЯВЛЯЕТСЯ БАЗОВЫМ ПАРАМЕТРОМ, связывающим перегрузочную способность входного каскада с частотой единичного усиления!!!


ЗЫ.

Линейным способом учесть нелинейность - это сложный путь (его используют от безисходности). Здесь можно применить методы линеаризации по первой гармонике, (даже подсчитав "АЧХ" нелинейной цепи, хотя формально этого параметра не существует, как "частоты" у меандра), разложения переходной характеристики в степенной ряд с подбором амплитудного коэффициента, НО НАФИГ ЭТОТ ГЕМОР??? К статье автора добавится огромный раздел с горой "беспросветной" математики.



ЗЗЫ-> главное

В общем, все выводы - в зачет Вам, Mepavel

[Teoretic]

Чтобы наконец понял, что без прослушивания - всё это теоретизирование никому не нужно.

Конечно, без теории, наобум строить усилители - гораздо увлекательнее!

[Alex]

Конечно, без теории, наобум строить усилители - гораздо увлекательнее!

Я разве такое говорил? Не надо мне всякий бред приписывать.
А вот без прослушивания, на голой теории, точно не надо их строить.
(скажу по секрету - у меня не все макетные усилители вообще до прослушивания доходят)

P.S. Влияние компонентов на звук увеличивается к концу тракта, поэтому рад бы ошибаться, но судя по твоему собственному описанию - делать и прослушивать усилители тебе не надо, есть более насущные вопросы.

[viktor8m]

От частоты полюса f0 скорость нарастания НЕ ЗАВИСИТ, т.к. при фиксации частоты единичного усиления fT и произвольном изменении частоты первого полюса f0, мы вынуждены соответствующим образом корректировать усиление остальных каскадов

Однозначно это верно только, если вплоть до частоты единичного усиления спад 6дБ\окт, при большем спаде это не однозначно.

[bukvarev]

днозначно это верно только, если вплоть до частоты единичного усиления спад 6дБ\окт, при большем спаде это не однозначно.

Скорее, да, Вы правы, хотя теоретически не проверял. Но, согласитесь, это - достаточно редкий случай. Во-первых, такие схемы нужно очень тщательно проектировать в смысле устойчивости. И во-вторых (в меньшей степени), сильная частотная зависимость глубины обратной связи черевата интермодуляцией.

[Mepavel]

После этого поста я был уверен, что все нормально... Ан нет!

bukvarev, а что не так в моём посте? Я вроде и писал, что максимальная скорость нарастания не связана с АЧХ и ФЧХ, которые снятые, разумеется, на малом сигнале. Выводы Ваши все правильные. Я это дней десять писал тут, чтобы некоторые поняли.

Вывод 1. От частоты полюса f0 скорость нарастания НЕ ЗАВИСИТ, т.к. при фиксации частоты единичного усиления fT и произвольном изменении частоты первого полюса f0, мы вынуждены соответствующим образом корректировать усиление остальных каскадов v2.

Слишком мутно. Чтобы изменять частоту первого полюса не меняя fT, достаточно просто поставить на выходе УН переменный резистор. Усиление на постоянном токе будет определяться этим резистором, а граничная частота преимущественно ёмкостью коррекции. Соответственно при изменении нагрузки УН будет меняться его усиление на постоянном токе A0, а fT будет стоять на месте. Первый полюс как раз и определяется усилением на постоянном токе и граничной частотой fT:
f1=fT/A0.
P.S. Всё сказанное справедливо только для схем с однополюсной коррекцией (спад АЧХ первым порядком - 6 дБ/окт), т.е. для большинства ОУ.

---------- Добавлено в 01:07 ---------- Предыдущее сообщение в 01:02 ----------

Но, согласитесь, это - достаточно редкий случай.

Если говорить об УМЗЧ, а не ОУ, то это далеко не редкий случай, а скорее наоборот.

[bukvarev]

bukvarev, а что не так в моём посте?

Просто, почему-то из цитирования вылетели и мои сообщения. Было так:
"Так все таки, зачем отдельно оперировать понятием "скорость нарастания" на этапе разработки усилителя, если есть исчерпывающие данные по АФЧХ?"
Ответ:
"Если есть такие данные - то не проблема. Только не всегда в даташитах приводят графики для особо "умных". Такие зависимости всё равно получаются из критерия ограничения по максимальной скорости нарастания и максимальному выходному напряжению на постоянном токе."
Вот я и успокоился.. ненадолго Подумал, что достаточно только АФЧХ и этого начального участка экспоненты на переходной функции.

Слишком мутно.

Да, у меня ошибка. должно быть f1 = f0*v0, SR = 2pi*fo*vo*Udm = 2pi*ft*Udm.
Для бОльшего порядка связь f1 и f0 будет нелинейной.
Сплю на ходу уже

[Teoretic]

Замечания по поводу поста уважаемого bukvarev.
Далее все пункты ссылаются на книгу "Шкритек П. Справочник по звуковой схемотехнике, 1991", выдержки из которой нам предоставил bukvarev.

В параграфе 3.4 рассматриваются те же самые динамические искажения, что и в топике.

Пробежимся по основным положениям 3.4.1. (я сокращу выкладки, у Шкритека они немного запутанно изложены, но результат не изменится).

В этом разделе Шкритек рассматривает усилитель без ООС, с одним полюсом в АЧХ:
K = K0 / (1 + p/w0), где К0 - коэффициент передачи на низкой частоте, w0 - частота среза (первого полюса).
Для частот выше частоты среза можно написать
K ~ K0*w0/w, где w - круговая частота сигнала. То есть имеем спад амплитуды выходного гармонического сигнала со скоростью 6 дБ/окт.

Из-за этого спада скорость нарастания выходного синусоидального сигнала (при постоянной амплитуде на входе) постоянна. Это легко видеть:
Входной сигнал Uвх = А*sin(wt), А - амплитуда входного сигнала.
Выходной сигнал Uвых = Uвх * К = K0*w0*A*sin(wt)/w.
Берем производную, получаем скорость выходного сигнала:
Vвых(t) = K0*A*w0*cos(wt).
Амплитуда скорости - величина постоянная:
Vвых = K0*A*w0.

Для неискаженной работы амплитуда входного сигнала не должна превышать максимально допустимой для входного каскада Udmax. Поэтому получаем, что максимальная скорость нарастания выхода
SR = K0*w0*Udmax, то есть условие (3.4.7), в котором 2*pi*ft = K0*w0.

Это условие эквивалентно условию равенства входной амплитуды максимально допустимой амплитуде входа.
Это есть основной результат пункта 3.4.1. То есть, нельзя перегружать входной каскад по амплитуде, и, если не перегружать, то максимальная скорость нарастания выхода не превысит SR.


Пункт 3.4.2.

Коэффициент передачи напряжения на вход усилителя с ОС дается выражением (3.4.10), что в точности соответствует результату (3) статьи топика.
Выводы из этого выражения таковы, что в усилителях со структурой рис. 3.4.1
возможны, и скорее всего появятся динамические искажения.
Далее обсуждаются методы, позволяющие как-то снизить динамические искажения, опять же для усилителей с упомянутой структурой.

Но мы в статье топика идем дальше, и говорим, что в усилителях с другой структурой можно полностью избежать динамических искажений.

Теперь по поводу выводов, которые сделал из Шкритека bukvarev.

Вывод 1 очень странный, так как из (3.4.7) (результат воспроизведен мною без всяких предположений о внутренней структуре усилителя) следует, что SR прямо пропорционально f0.

Вывод 2 непонятно откуда следует, оставим его на совести автора.
Похоже, он целиком основывается на рассматриваемой структуре усилителя.
А ведь возможны и другие структуры.

Вывод 3 немного некорректен. То есть, если частотную коррекцию первого каскада выполнить таким образом, что корректирующая цепь подключена непосредственно ко входу, то перегрузки не будет.
Опять же, ясно, что мы везде рассматриваем динамические искажения, зачем вводить еще запутывающие термины перегрузка по скорости нарастания? Ведь мы еще в конце пункта 3.4.1. выяснили, что это - перегрузка по амплитуде входного сигнала.

Вывод 4 полностью противоречит проделанному у Шкритека и повторенному выше линейному анализу, сделанному на основании передаточной функции, то есть АЧХ.

Если внимательно читать, то видно, что везде базовый параметр - это Udmax и f0 (ft). SR вводится лишь как удобный способ говорить о спаде амплитуды синусоидального сигнала.

[bukvarev]

Вывод 1 очень странный, так как из (3.4.7) (результат воспроизведен мною без всяких предположений о внутренней структуре усилителя) следует, что SR прямо пропорционально f0

Вывод верный. Я рассматриваю случай однополюсный, с фиксированной частотой единичного усиления поэтому K0*w0=const. Просто Вы неверно сформировали граничные условия.

Вывод 2 непонятно откуда следует, оставим его на совести автора.
Похоже, он целиком основывается на рассматриваемой структуре усилителя.
А ведь возможны и другие структуры.

Вывод основан на следующем соотношении: SR = WT*Udmax = V0*W0*Udmax, а учитывая, что V0=gm*V2*RL мы видим, что для сохранения значения частоты первого полюса у нас есть степень свободы по крутизне входного каскада и усилению выходного (ну, не трогаем мы резюк!). Уменьшили крутизну - увеличили усиление. А с учетом того, что Udmax = imax/gm мы ПРИ ТОЙ ЖЕ АФЧХ получаем бОльшую перегрузочную способность (и, кстати, SR-тоже ). Все очевидно.

Вывод 3 немного некорректен. То есть, если частотную коррекцию первого каскада выполнить таким образом, что корректирующая цепь подключена непосредственно ко входу, то перегрузки не будет.

Думаю, перегрузка останется, но в выходном каскаде. Хотя, это позволит упростить расчет SR спектральным методом, поскольку можно задаться граничным условием - макс. вых напряжением (если остальные каскады выполнены хорошо). О такой структуре усилителя думал еще вчера, она может оказаться не плоха...

Опять же, ясно, что мы везде рассматриваем динамические искажения, зачем вводить еще запутывающие термины перегрузка по скорости нарастания? Ведь мы еще в конце пункта 3.4.1. выяснили, что это - перегрузка по амплитуде входного сигнала.

Видимо, имеется ввиду то, что эта перегрузка одновременно и амплитудно и частотно-зависимая. У Шкритека приведены соотв. зависимости. Мне самому терминология не по душе, но факт имеет место быть, т.к. нужно нормировать именно значение производной сигнала на входе усилителя. Видимо, исторически сложилась терминология не очень информативная.

Вывод 4 полностью противоречит проделанному у Шкритека и повторенному выше линейному анализу, сделанному на основании передаточной функции, то есть АЧХ.

На мой взгляд, вывод 4 - верный. У Шкритека линейный анализ используется абсолютно корректно при граничных условиях - максимум тока imax.
А у Вас? как по виду АФЧХ можно получить Udmax в общем виде? НИКАК! В этом как раз все противоречие. Пока нет данных о динам. диапазоне элементов усилителя, ничего по АФЧХ сказать нельзя.
А если будет несколько мест возможной нелинейности?

Формально, если усилитель выполнен точно, и нелинейность можно сосредоточить ввиде единственного граничного условия, то можно применить теорему о спектре производной сигнала, и решить спектральным методом задачу в общем виде: найти максимум производной сигнала на выходе при произвольной АФЧХ и самом сигнале. НО ТОЛЬКО С ТОЧНОСТЬЮ ДО ПОСТОЯННОГО МНОЖИТЕЛЯ, определяемого границей перегрузки "слабого" звена усилителя.

ЗЫ.
Честно говоря, мне кажется, что вопрос обсужден очень подробно, по меньшей мере, я лично убедился, что SR имеет право быть. Может, ну его, пусть останется, а? Если бы я сразу прочитал литературу, то скорее всего, не встрял бы в обсуждение такой "деликатной" темы. Думаю, что реализация теоретических выкладок такого плана вряд ли сильно поможет на практике, и уж точно, революции в терминологии не сделает (пока не изобретут "супертранзистор" ).

[Johny]

Видимо, имеется ввиду то, что эта перегрузка одновременно и амплитудно и частотно-зависимая.

TIMD возникают во время переходного процесса при импульсном сигнале, а не на стационарной синусоиде.

У Шкритека приведены соотв. зависимости. Мне самому терминология не по душе, но факт имеет место быть,

Книга плохо переведена, поэтому и терминология страдает.

нужно нормировать именно значение производной сигнала на входе усилителя.

Полная ерунда, т.к. производная сигнала и SR не одно и то же!

[Teoretic]

Вывод верный. Я рассматриваю случай однополюсный, с фиксированной частотой единичного усиления поэтому K0*w0=const. Просто Вы неверно сформировали граничные условия.

Знаете, хоть меняйте K0*w0, хоть не меняйте, пропорциональности это не отменит.
Вы не меняете, я поменяю.

Думаю, перегрузка останется, но в выходном каскаде.

Перегрузка выходного каскада не страшна. Это клиппинг, все его знают.

Хотя, это позволит упростить расчет SR спектральным методом,

Вот что вы здесь под SR понимаете? (ну совершенно бестолковый термин!)
И зачем его считать, если он вычисляется по частоте среза и максимальному входному напряжению?
Эти два параметра очень просто измерить.

Видимо, имеется ввиду то, что эта перегрузка одновременно и амплитудно и частотно-зависимая. У Шкритека приведены соотв. зависимости. Мне самому терминология не по душе, но факт имеет место быть, т.к. нужно нормировать именно значение производной сигнала на входе усилителя. Видимо, исторически сложилась терминология не очень информативная.

Вот я написал: основной вывод пункта 3.4.1 - не надо перегружать входной каскад по амплитуде.
Формула для SR говорит то же самое, только имеет в виду, каким будет при этом выходной сигнал.
Можно так изменить структуру усилителя, что динамических искажений не будет. И считать не надо.

На мой взгляд, вывод 4 - верный. У Шкритека линейный анализ используется абсолютно корректно при граничных условиях - максимум тока imax.
А у Вас? как по виду АФЧХ можно получить Udmax в общем виде?

Это по-вашему, в общем виде? Одну неизвестную величину заменили на другую, да еще в очень частном случае.
Ничего себе, общий вид!
В любом случае, на практике нужны измерения Udmax.

НИКАК! В этом как раз все противоречие. Пока нет данных о динам. диапазоне элементов усилителя, ничего по АФЧХ сказать нельзя.
А если будет несколько мест возможной нелинейности?

А тупо подать синус и посмотреть? Вы же эти динамические искажения на синусе просто осциллографом увидите!
Что мешает-то?

Формально, если усилитель выполнен точно, и нелинейность можно сосредоточить ввиде единственного граничного

Да не надо для нелинейности считать. Весь расчет ведется в линейном режиме, и выясняются границы этой линейности.
А как только возникли динамические искажения, усилитель можно на помойку выкидывать.

Честно говоря, мне кажется, что вопрос обсужден очень подробно, по меньшей мере, я лично убедился, что SR имеет право быть. Может, ну его, пусть останется, а? Если бы я сразу прочитал литературу, то скорее всего, не встрял бы в обсуждение такой "деликатной" темы. Думаю, что реализация теоретических выкладок такого плана вряд ли сильно поможет на практике, и уж точно, революции в терминологии не сделает (пока не изобретут "супертранзистор" ).

Терминологию изменить, мы не в силах. Но хотя бы понимать, что она не совсем корректна, надо.

Вот рассуждая с точки зрения динамических искажений, мне этот SR ни разу не понадобился.

---------- Добавлено в 20:20 ---------- Предыдущее сообщение в 20:16 ----------

Полная ерунда, т.к. производная сигнала и SR не одно и то же!

А у Шкритека это она и есть (формула 3.4.5)!

[bukvarev]

TIMD возникают во время переходного процесса при импульсном сигнале, а не на стационарной синусоиде

Искажения можно получить на любом сигнале, как импульсном, так и гармоническом. Условия можно создать.

Полная ерунда, т.к. производная сигнала и SR не одно и то же!

Я нигде не сказал, что производная входного сигнала и SR - одно и то же.
Имелось ввиду, что перегрузить усилитель можно либо сигналом с пологим фронтом большей амплитуды, либо с более резким фронтом, но амплитудой поменьше. Производная у них будет одинакова. И усилитель либо воспроизведет и тот и другой сигнал, либо исказит оба.
Но чтобы дальше придирок по вопросу "как перегрузить" усилитель не было давайте посчитаем, что этого поста не было

Вы не меняете, я поменяю.

Да я то против чтоли, меняйте! Не забудьте охватить ООС и сравнить оба усилителя в работе!

Вот что вы здесь под SR понимаете

Максимальное значение производной произвольного выходного сигнала, которое способен выдать усилитель (В/мкс).

В любом случае, на практике нужны измерения Udmax.

Вот именно, а в Вашей статье ничего подобного нет. Есть банальная связь АЧХ и ПХ в режиме малого сигнала. Поэтому и говорю: Вам будет недостаточно информации для расчета.

А тупо подать синус и посмотреть? Вы же эти динамические искажения на синусе просто осциллографом увидите!
Что мешает-то?

Попробуйте проанализировать несколько точек внутри ОУ с помощью осциллографа...

Можно так изменить структуру усилителя, что динамических искажений не будет. И считать не надо.

Я вот я не поленился, смоделировал каскады, убедился, что ошибался. Mepavel показал на другой модели поведение усилителя с ООС на динамике.

Пожалуйста, сделайте доброе дело, приведите структурную схему и модель теоретически созданного неискажающего усилителя, проверим и оценим его переходные процессы.
А то как-то беспредметно у нас разговор продолжается (точнее, буксует).

ЗЫ. Я уехал до четверга, поэтому принять участие в дискуссии пока не смогу

[Teoretic]

Пожалуйста, сделайте доброе дело, приведите структурную схему и модель теоретически созданного неискажающего усилителя, проверим и оценим его переходные процессы.
А то как-то беспредметно у нас разговор продолжается (точнее, буксует).

Меня терзают смутные сомнения. А Вы читали статью о динамических искажениях и ООС? В ней приведена модель усилителя, свободная от ДИ.

Попробуйте проанализировать несколько точек внутри ОУ с помощью осциллографа...

Ну а это зачем? Достаточно на выходе смотреть. Не заметить нелинейные искажения от ограничения синусоиды - это надо постараться.

Вот именно, а в Вашей статье ничего подобного нет. Есть банальная связь АЧХ и ПХ в режиме малого сигнала. Поэтому и говорю: Вам будет недостаточно информации для расчета.

Для анализа механизма возникновения ДИ - вполне достаточно. Как и для рекомендаций, как их полностью избежать.

---------- Добавлено в 06:02 ---------- Предыдущее сообщение в 05:56 ----------

TIMD возникают во время переходного процесса при импульсном сигнале, а не на стационарной синусоиде.

Я думаю, Вы знаете, почему везде пользуются синусоидой?
И это правильно.

[Johny]

Я думаю, Вы знаете, почему везде пользуются синусоидой?

...везде?...

[Teoretic]

Я нигде не сказал, что производная входного сигнала и SR - одно и то же.
Имелось ввиду, что перегрузить усилитель можно либо сигналом с пологим фронтом большей амплитуды, либо с более резким фронтом, но амплитудой поменьше. Производная у них будет одинакова. И усилитель либо воспроизведет и тот и другой сигнал, либо исказит оба.

Вы здесь очень сильно ошибаетесь. От производной ничего не зависит. Все дело в амплитуде входного сигнала. (смотрите выводы пункта 3.4.1 поста 169)

---------- Добавлено в 06:07 ---------- Предыдущее сообщение в 06:06 ----------

...везде?...

Для анализа - конечно. Просто этого достаточно. Синусоида является собственной функцией всех линейных преобразований, и из нее можно построить сигналы любой формы.

[Johny]

Маловато будет синусоиды.

[Teoretic]

Маловато будет синусоиды.

Возьмите комплексную экспоненту.
А Вам что больше нравится?

[Johny]

Возьмите комплексную экспоненту.

А чё это?

[Teoretic]

А чё это?

Функция, инвариантная относительно линейных преобразований, применяемых в теории линейных систем.