Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[sia_2]

объективными. Емкость переходов имеет свои графики зависимости, а вводится изначальная величина, что в области сверхвысоких частот и отражает всю картину неточности. Отсюдова вопросы......

Зависимость емкостей от напряжения SPICE отражает вполне адекватно, если правильны начальные значения и коэфициенты степеней зависимости от напряжения (это подбирается в Parts по экспериментально снятым вольт-фарадным характеристикам). Барьерные емкости от частоты не зависят. Проблема, как всегда, не в самом по себе инструменте, а в его "заточке". Точность на ВЧ действительно ухудшается, но по другим причинам - в первую очередь затруднительность полного учета конструктивных параметров (паразитных емкостей, индуктивностей и т.п. На частотах до 30-50 МГц в маломощных схемах и до примерно 10 МГц для мощных получаются точности порядка 1...2 дБ и 10-15 градусов. Для получения работоспособности этого достаточно, а дальнейшая доводка идет экспериментально.

Используя Ваши модели транзисторов я промоделировал еще и ко всему схему ВВ89. К сожалению при всем доверии к Вашим моделям, ВВ89 отказался с ними работать напрочь. Не выполнялись примитивные условия устойчивости. Тоесть фазовый сдвиг на частоте петлевого усиления с разомкнутой ООС был более 180 град. Возбуд очевиден. Модель генерила на синусе и на меандре( естественно она правильная, и модели подсунуты в прогу тоже были правильно).

Посмотри на ОУ. Часто модель ОУ - камень преткновения, в том смысле, что либо вообще неадекватна, либо ее частотные свойства соответствуют не тому режиму, в котором ОУ используется. А на 318-том без переделки всех коррекций УМЗЧВВ работать не будет - там изначально заложен ОУ с произведением усиления на полосу порядка 4-5 мегагерц, на порядок меньше (исходно стоит 574УД1 с дополнительной коррекцией, AD744 тоже используется не в раскорректированном виде).

[sia_2]

Вашим усилителем происходит все с точностью до наоборот. Первая моя модель его вообще отказывалась работать, а в этой Ачх / Фчх имеют что-то отдаленно-общее с указаными данными в статье. Я долго по мере своих скудных возможностей изучал литературу, и пытался всетаки выяснить основные критерии устойчивости схемы. Но нигде ( я ненашел ) не описывалась теория устойчивости с 2х полюсной и более коррекции.

Вопрос хороший. Исторически было так - наши "ученые" писали диссертации типа "о положении корней характеристических уравнений и алгебраических критериях устойчивости", а инженеры кляли эту писанину на чем свет стоит из-за того, что реальные схемы имеют не 2, не 3 и не 4 полюса, к тому же измерить необходимые для расчетов параметры оказывалось намного сложнее, чем просто снять АЧХ и ФЧХ. В результате "во времена СССР" коррекции обычно подбирали методом "тыка", как слепые котята, или же вынуждены были ставить "с запасом", недоиспользуя возможности элементной базы на порядок и более..
А практичные американцы сразу просекли, что аналитические изыскания не имеют большого смысла и сообразили критерий Найквиста.
Смысл его прост как репа: если на плоскости комплексного коэффициента передачи (ось координат, ось абцисс) нарисовать по точкам ход АФЧХ, так, что расстояние точки от начала координат равно модулю петлевого усиления (или его логарифму для компактности графика), а угол с осью х - фазе, то получившаяся после соединения точек кривая (ее называют годографом Найквиста), не должна охватывать точку (-1,0). При этом вокруг этой точки должна быть определенная "зона безопасности", обычно ее выбирали не менее 30 градусов по фазе и +/-6 дБ по амплитуде.
Для диаграммы Боде (график АЧХ и ФЧХ с одинаковым масштабом по частоте) этот же критерий звучит так: в области петлевого усиления от +6 до -6 дБ фаза петлевого усиления не должна быть больше 150 градусов. Что будет при больших и при меньших усилениях - на устойчивость "в малом" (т.е. когда нет ограничений сигнала и сильной динамической нелинейности) - практически не влияет.

[sia_2]

в Сверхлинейном усилителе, насколько понимаю я на устойчивость влияют 3 коррекции.
1) На опережение, это R42 C28 R43 C29 R37 C24 R39 C26. ЕЕ влияние можно рассматривать с отключеной ООС ( я смотрел выкорачивая резистор R20 R22 значительной емкостью.

Неправильно. При этом ты смотришь не петлевое усиление, а просто коэффициент прямой передачи (без учета R25,C16, C17, C18, R26 и R23,24, а также паразитной емкости на входе DA3).
Правильный способ смотреть АЧХ и ФЧХ петлевого усиления - заземлить тот конец R20, что шел на выход DA1 ("занулить" входной сигнал), а в цепь ООС (сразу после выхода УМЗЧ) ввести RC-ФНЧ (размыкающий ООС по переменному току) с сопротивлением порядка 200 Ом и емкостью в, скажем, 100 фарад (в модели это сделать можно ). Сигнал (от идеального источника напряжения) нужно подать со стороны "нижней" обкладки этого кондера (подключить его не на "землю" а на этот источник ЭДС). Вот тогда и увидишь реальную АФЧХ петлевого усиления, с учетом R25,C16, C17, C18, R26 и R23,24, а также паразитной емкости на входе DA3, а "поиграв" номиналами, заметишь, что в варианте для публикации полоса была специально "подрезана" для увеличения запасов на "всякий пожарный".

2) коррекция на запаздывание, это R27 R28 C17 C18... Вот толком что она делает, я и не знаю, к сожалению хотел об этом у Вас подробно спросить. Теоретически я думаю, что эта цепочка для особо высоких частот увеличивает глубину ООС, но как привязать ее к теории устойчивости я не знаю ( возможно во многом не прав, прошу поправить)

Это как раз на опережение - она увеличивает коэффициет передачи по петле ООС на высоких частотах, внося положительный фазовый сдвиг.

3) Корекция нулем. Это R25 C16. Как она толком работает я не знаю. Мои предположения - эта цепочка для некоторых частот ( особо высоких) будет иметь определенно ( ограниченое резистором) низкое сопротивление. Она как бы "выкорачивает для них ООС" . Как привязать ее к теории устойчивости тоже не знаю.

Ее роль немного иная. На частотах порядка 150 кГц она начинает несколько снижать активное сопротивление (примерно вдвое, до примерно 1,4 кОм), шунтирующее паразитную емкость на входе DA3, тем самым снижая величину разностного сигнала на входе ОУ и глубину ООС выше 150 кГц с одновременным повышением частоты полюса, образованного паразитной емкостью на входе ОУ, с примерно 8 до примерно 16 МГц (и соответственно уменьшением практически вдвое фазового сдвига, им вносимого).

[Tetragramaton]

Долго разбирался в вышесказанном хотел бы уточнить еще несколько моментов.
1) АФЧХ петлевоо усиления с разомкнутой петлей нужно смотреть, если перед LR сразу с выхода усилителя поставить RC, а "генератор напряжения" всадить на нижнюю часть емкости последовательно С на землю???. Да картина весьма интересная... Но опять недобор по глубине ООС... Буду дальше думать.
2)К140уд1101 . Какого года они лучше всего?, есть ли какие то тонкости(буквенный индекс и т п), Иили может лучше всетаки попробовать найти 318p(пока что ниде его не видел)
3)Практичный вопрос. Схема компенсации сопротивления проводов... Для домашнего использования в каком случае ее лучше експлуатировать. в 3х проводной схеме или в 4х. ( всетаки меня смущает провод ООС, длинна которого равна длинне соединительного кабеля). Есть ли какие то тонкости?
4)Немного Звукотехник выложил на форуме документацию по версии 3.5( на 4 х TIP35 в плече). Документация полная, со всеми елементами. Хотелось бы почитать документацию к полной мощной версии. по известной причине пока, что не имею возможности приступить к сборке, заранее хотелось бы выучить схему на изусть.
5) в полной мощной версии используются санкеновские транзисторы в пластмассовых корпусах. А можна применить аналогичные по виду MJL21193\21194. Нужен пересчет коррекции?, есть ли в этом какой либо здравый смысл?

[sia_2]

Сорри, очень мало времени.
1. Да. Прямо с выхода. "недобор" по сравнению с реально замеренным вызван неучетом того, что усиление ОУ при повышенном питании и высокоомной нагрузке выше того, что в модели, к тому же реальная АЧХ выходного повторителя имеет подъем примерно на 6 дБ с конфигурацией, заметно отличающейся от модельной (горб значительно шире, а не острым пиком). Кроме того, я при публикации специально примерно в 1,5 раза загрубил полосу ООС и ее глубину на частотах выше 200 кГц по сравнению с той, которую можно обеспечить по условиям устойчивости.

Как будет чуть побольше времени, сделаю и выложу Spice-модель схемы в целом с комментариями. Но это будет текстовая модель (cir-файл).

2.Специально акцентировать не надо. Они практически все нормальные, если хочется отобрать - то собери схему усилителя на ОУ с усилением 500-1000 (резисторы 20 Ом и 10...20 кОм в цепи 0ОС), и потыкав разные экземпляры 140УД11, КР140УД1101, LM318 возьми тот, что даст большую полосу (она получается порядка 40-90 кГц). Можно также в подобной схеме проверить шум.
3. Дома ни четырехпроводное, ни трехпроводное подключение большого смысла не имеет. Проще взять кабель с сечением порядка 4-8 кв.мм из нормальной (неокисляющейся) меди, и при его длине не больше 3-4 м не будет никаких проблем.
4. Вот с этим я сейчас и вожусь урывками - делаю аналогичную доку на модернизированную мощную версию...
5. В мощной версии стоят строго MJL21193/194. И никаких гвоздей!

[sia_2]

1. Немного. Но без нарушения габаритных и посадочных размеров (обеспечение полной преемственности конструкции, чтобы "железо" не менять).
2. Куча "мелочей" - от более точного источника напряжения ограничения до второго наклона в характеристике защиты (более точное отслеживание ОБР). Выходные катушки будут печатными.
3. "Обрезание" будет с оговоркой, как "форсировать". Но реально в "форсаже" нет необходимости.
4. На мощном трансе 2 вторички, каждая с отводом от средней точки. По одной на канал.
P/S/
Что написано в #298, понятно, или нужно подробнее?

[Анатолий_В]

Теоретически судя по глубине ООС, режимам, в которых работают елементы, разводке платы, и общему подходу относительно конструктива. ...

Только если настроен будет грамотно.

Тут один человек написал, что в радиохобби супер дупер вариант будет напечатан. Цифири какие-то умопомрачительные просто. Меня уговаривал не спешить чего либо делать, чтоб его вариант собрал. Там выходной каскад хитрый и обсчитано все вдоль и поперек. Аж заинтриговал. Один нюанс... Он только в капе существует, тот усилитель! И не опробован и конструктива нет. Скоро ПК нам заменит все в мире

Собирайте Женя этот УНЧ, а я тот и мы их где нибудь на нейтральной територии столкнем

и когда это будет? Правда РХ не знаю даже где купить

Автор Сергей Рубальский. Он написал, что во втором Радиохобби. Не знаю почему втором. На сайте почитать можно как подписаться или купить старые. И можно диск заказать со всеми журналами. Баксов 12-15 кажется. Пока не собрался их купить. Мне Радио домурзилковское нравилось. Наверное сейчас оно не плохо если такие статьи как С.Агеева и Л.Зуева печатаются. Но всю подписку Радиохобби за $15 я куплю.

[Анатолий_В]

на фронте запираются транзисторы, между эмиттерами которых включена эта форсирующая емкость, разрывая прохождение сигнала и создавая кратковременный срыв слежения в петле ООС.

Я Вас правильно понял или Вы имели ввиду емкость в ВК? У меня один вариант с емкостями в ВК а в торой без. Почти одинаково Симметричность с емкостями повыше получилась. Никаких артефактов от них типа заикания не заметил (тут ранее писали).

Почему проявляется это только на нарастающем фронте и почему только под нагрузкой (причем любой и даже двухватный резистор на омм 30 такое дает в небольшой степени). Странно все это. Тысячи людей делали ВВ и у всех все было в порядке? Интересно они вообще осциллографом нормальным смотрели хотя бы на выходе? На сайте Радиохобби молчок.
Или с элементами имеющими индуктивность все прошло, а SMD плюс быстрые транзисторы и разгон выявили это?

[sia_2]

Я Вас правильно понял или Вы имели ввиду емкость в ВК? У меня один вариант с емкостями в ВК а в торой без. Почти одинаково Симметричность с емкостями повыше получилась. Никаких артефактов от них типа заикания не заметил (тут ранее писали).

Почему проявляется это только на нарастающем фронте и почему только под нагрузкой (причем любой и даже двухватный резистор на омм 30 такое дает в небольшой степени). Странно все это. Тысячи людей делали ВВ и у всех все было в порядке? Интересно они вообще осциллографом нормальным смотрели хотя бы на выходе? На сайте Радиохобби молчок.
Или с элементами имеющими индуктивность все прошло, а SMD плюс быстрые транзисторы и разгон выявили это?

Естественно, речь идет про транзисторы сразу после ОУ. Емкость в ВК почти всегда только в плюс.

А более определенно смогу что-то сказать, только увидев осциллограммы на выходе ОУ, на выходе УН и на выходе выходного каскада. Ясновидением, к сожалению, не обладаю.

[Анатолий_В]

Естественно, речь идет про транзисторы сразу после ОУ.

Спасибо! Пока не пробовал что-то делать с цепью коррекции на опережение. Надо будет взять у когого-то фотик и сфотать осциллограммы.

[sia_2]

Сергей, подскажите пожалуйста назначение цепочки RD2, CD2 параллельной диоду VD17. Почему применен SMD резистор (уменьшение собств. индуктивности)?

Нужна для подавления ВЧ самовозбуждения транзисторов VT8 из-за емкости коллектор-эмиттер при большом Rб и высокой Fт, например, при применении КТ9143. При использовании 632/638 и подобных - не нужна.

sia_2 добавил 28.04.2006 в 16:07
По анализу устойчивости, изложенному достаточно доходчивым языком, из не очень старых книг могу порекомендовать переведенную в совке книгу У.М. Сиберт, Цепи, Сигналы, системы. Она в двух тоненьких томах. Мир, 1988 или 89 год, в библиотеках вузов должна была сохраниться..

[Анатолий_В]

У.М. Сиберт, Цепи, Сигналы, системы.

У меня есть. Надо посмотреть. Она немного непривычна для изучавших по Гоноровскому или Баскакову цепи и сигналы.

[Анатолий_В]

Сайт работеат по прежнему со сбоями. Писал и все пропало. Напишу короче Отсканирую несколько листов и вышлю на мыло. Если уровень изложения покажется приемлемым сделаю все. Там много и уровень изложения достаточно высок. Но тут ничего не попишешь - MTI однако.

А более определенно смогу что-то сказать, только увидев осциллограммы на выходе ОУ, на выходе УН и на выходе выходного каскада.

Выяснил, что искажение нарастающего фронта происходит при подключении цепи Цобеля. Сейчас подключил ее после индуктивности в 3мкгн. Искажения стали намного меньше. Как Вы считаете что это может быть.

Рассматривал некоторые топологии плат известных усилителей. Практически у всех них имеются контура по переменному току из за наличия нескольких "земель". Сигналы между каскадами передаются через БП и идут через земляные шины в точку основной звезды (или дополнительной звезды). В Вашем усилителе мне кажется такие петли будут иметь намного меньшие размеры благодаря специальному способу организации "земли". Это была одной из причин организации земли в виде одного слоя фольги? Почему ник-то (практически ник-то) не обращает на это внимание? Это не важно или я что-то напутал? И те контура не страшны? Меня учили - сигнал проходит через БП (блокирующие емкости). -Всегда ищи путь прохождения сигнала. Я на днях поискал и был крайне удивлен!

[sia_2]

А можете мне выслать, или где то выложить???. Там описана теория устойчивости?

Tetragramaton добавил 01.05.2006 в 12:19
SIA_2 Хотел задать несколько вопросов
1) В мощной версии какое предусмотренно подключение компенсации сопротивления проводов? (4х проводное, 3х, выборочное, или его там нет?)
2)Вы говорили, что перебираете платы, будут ли какие либо изменения в мягком ограничителе?
3)Какая полочилась частота ед петлевого усиления?
4)Когда выйдет документация...
Спасибо

1. Сохранено выборочное.
2. Да. Мягкий ограничитель стал точнее и следит именно за той половиной питания, которая ограничивается (при большом питании и заметной его просадке они в динамике начинают немного отличаться)
3. Зависит от запасов "дубовости", штатно я закладываю около 5 МГц - но без потери глубины ООС до 50 кГц.
4. Готовлю платы, их нужно запустить 10-го. Документация - потом, пока будут делать платы.

Ответы (Ваши вопросы с круглой скобкой, мои ответы без скобок):
Да, по пунктику 325 есть вопросы.. как же не быть (боюсь сильно отвлекать Вас от важной работы....Ведь ее результаты в "определенной" области меня очень сильно интерисуют. Начну с простых, что остались.
1) "Обрезание будет с оговоркой как форсировать,но реально в форсаже нет необходимости": написали Вы. Хотелось бы подробнее.... Получается как бы этот вариант можна делать на определенную мощность с полноценной глубиной и широкополосностью ООС, а при "форсаже" нужно будет урезать корекцию... я правильно понимаю???(или форсаж - это наоборот, увеличение частоты ед усиления, и глубины ООС на высоких частотах?) Хотелось бы подробнее знать предположительные характеристики этой версии до форсажа и после, чтобы знать зачем это???, и нужно ли вообще. (прошу уточнить частоту петлевого усиления для форс\нефорс, глубину ООС на частоте 20 кГц и 200 кГц, и конечно мощность....) Для форса нужно будет поднимать питание, или оно заведомо выбрано как Вы писали 72\88 в?

1. Под "форсажем" я подразумевал увеличение быстродействия и частоты единичного усиления (ценой снижения надежности и повышения рассеиваемой в покое мощности). Однако "закорректирование" делается так, чтобы на глубину ООС ниже 25 кГц и уровень разностных компонентов интермодуляционных искажений это снижение быстродействия почти не влияло. Мощность и напряжение питания в обоих случаях одинаковы.

2) а теперь целый ряд по пункту 325......Я имею представление ( разбирался долго) но не полное. Годограф Найквиста, насколько я видел выглядит так... это "крест" из двух осей, вокруг которых нарисована окружность (это я насколько понял и есть АФЧХ петлевого усиления). По оси Х участок от нуля до точки +1 это и есть область петлевого усиления, а точка +1 это точка, где оно равно единице....(хм интересно я хоть правильно все это понял??).

2.1. К сожалению, неправильно. Крест из двух осей - это принадлежность координатной плоскости (практически - листа бумаги или экрана компьютера). А годограф - это фигура, описываемая векторным коэффициентом петлевого усиления при изменении частоты сигнала (формально от 0 до бесконечности). Это путь, проходимый на координатной плоскости концом вектора, откладываемого из начала координат (точки пересечения осей), длина которого пропорциональна модулю петлевого усиления или, чаще, его логарифму, а угол с осью Х (горизонтальной) равен фазе петлевого усиления ("+" - против часовой стрелки, "-" - по часовой стрелке).
Практически годограф строится для всего диапазона частот, где петлевое усиление более 0,1 (-20 дБ). Логарифмическая разметка осей делается для того, чтобы на одном графике можно было отразить весь диапазон петлевых усилений - и около 1, и более 10000.
Фактически это тот же график АЧХ и ФЧХ, только в полярных координатах.

2)Собственно что такое толком точка единичного петлевого усиления??? когда петлевое усиление равно единице?(Я думаю это частота ,когда усиление с разомкнутой ООС, равно усилению с подключеной петлей. Точка пересечения... ( тоесть в первом случае к примеру 25 дб и во втором... делим и получаем единицу...) правильно???

2.2. Точка единичного петлевого усиления соответствует частоте, на которой петлевое усиление равно единице. Для годографа петлевого усиления - это место пересечения им окружности с центром в начале координат, радиус которой соответствует в выбранном масштабе единичному коэффициенту передачи.

3)для выполнения условия устойчивости годограф недолжен обхватывать участок 0.....1, это все с замкнутой или разомкнутой ООС???, ведь в первом и втором случае АФЧХ даже в этой области радикально отличаются друг от друга.

3. Годограф петлевого усиления не должен охватывать не участок 0...1, а область вокруг точки, соответствующей единичному модулю и фазе -180 градусов, то есть область вокруг точки (-1,0). Величина этой области определяет запас устойчивости.

4)И всетаки еще много непонятного, например о петлевом усилении...что именно это такое??(понимаете, ну нигде толком этого неописано, от туда и вопросы глупые). Как понимаю я, это усиление внутри петли.. т.е область глубины ООС (для определенной частоты равно усилению без ООС - усиление с замкнутой ООС). А вот насколько это правильно знать немогу...

4. Петлевым усилением и ФЧХ называются усиление и ФЧХ, измеряемые путем разрыва соединения цепи ООС с выходом устройства и подаче испытательного сигнала на вход цепи ООС. Естественно, необходимо обеспечить сохранение номинальных режимов работы устройства (правильные режимы по постоянному току и отсутствие внутренних перегрузок по переменному).

5)График Боде мне понятен более менее,(это же типичное моделирование микрокепом для Ачх и Фчх с включеной и разомкнутой ООС). Но и здесь непонятны мне критерии для многополюсной корекции, ведь с разомкнутой ООС 3 - йполюс вообще заваливает 180 градусов, еще на частотах порядка 200 кГц или чтото до мегагерца в лучшем случае. Как тогда может быть устойчив усилитель с единичным усилением в петле на частоте 2...6 мГц???

5. Число полюсов (и нулей) само по себе не имеет практического значения. Практическое значение имеет вид АЧХ и ФЧХ в окрестностях единичного усиления по петле ООС. Даже при заходе ФЧХ за -180 градусов, при достаточном запасе по модулю усиления и достаточно малой чистой задержке всегда можно обеспечить обратный "отгиб" ФЧХ в нужной области частот, вводя цепи коррекции на опережение.

6) да... вот... если все это относится к замкнутой петле, чтоже, Тогда в случае срыва в слежении неизбежна генерация???...

6. Генерация при срыве слежения в петле ООС возникает за счет нелинейностей, увеличивающих набег фазы выше 180 градусов, к примеру, при насыщении усилительных каскадов или центральной отсечке. Большинство нелинейностей (особенно динамических), приводит к увеличению эффективного запаздывания по фазе на высоких частотах. В то же время возможно получение нелинейности, обеспечивающей обратное действие - уменьшение фазового сдвига при ограничении. К примеру, введение ограничивающих диодов в каскад с резистивной нагрузкой обеспечивает снижение фазового сдвига при ограничении за счет уменьшения эффективного сопротивления нагрузки и соответственно, постоянных времени, образуемых с емкостями. Эффекты типа центральной отсечки для высоких частот блокируются обходными емкостями, для низких - индуктивностями.

Тщательное проектирование и принятие подобных мер позволяет успешно эксплуатировать устройства, ФЧХ петлевого усиления которых на участке спада АЧХ заходит далеко за 180 градусов. Примером могут служить усилительные ячейки систем на 90000 каналов, петлевое усиление в которых составляло около 60 дБ на 350 МГц при частоте единичного усиления 1,3...1,5 ГГц с фазовым запасом 20-25 градусов, при этом фаза петлевого усиления в диапазоне частот 400-700 МГц превышала 330 градусов. Годограф при этом имеет форму этакого "сцепного крюка", зато уровень продуктов нелинейности намного ниже уровня шумов.

[sia_2]

Сайт работеат по прежнему со сбоями. Писал и все пропало. Напишу короче Отсканирую несколько листов и вышлю на мыло. Если уровень изложения покажется приемлемым сделаю все. Там много и уровень изложения достаточно высок. Но тут ничего не попишешь - MTI однако.



Выяснил, что искажение нарастающего фронта происходит при подключении цепи Цобеля. Сейчас подключил ее после индуктивности в 3мкгн. Искажения стали намного меньше. Как Вы считаете что это может быть.

Рассматривал некоторые топологии плат известных усилителей. Практически у всех них имеются контура по переменному току из за наличия нескольких "земель". Сигналы между каскадами передаются через БП и идут через земляные шины в точку основной звезды (или дополнительной звезды). В Вашем усилителе мне кажется такие петли будут иметь намного меньшие размеры благодаря специальному способу организации "земли". Это была одной из причин организации земли в виде одного слоя фольги? Почему ник-то (практически ник-то) не обращает на это внимание? Это не важно или я что-то напутал? И те контура не страшны? Меня учили - сигнал проходит через БП (блокирующие емкости). -Всегда ищи путь прохождения сигнала. Я на днях поискал и был крайне удивлен!

1. RC-цепь и надо ставить за катушкой, не прямо на выход ЭП. Что касается поведения - то это может быть динамическая нелинейность выходного повторителя при работе на емкостную нагрузку. Основные причины - большая индуктивность монтажа (особенно цепей питания) и малые режимные токи предвыходных каскадов. Это не только затягивает переключение плеч, но и делает его как бы скачкообразным.

2. Что касается конструктивного исполнения - да, это ключ к получению реально высоких характеристик. При глубине ООС выше примерно 60-70 дБ и нормальной схемотехнике реальный уровень искажений и векторной точности начинает определяться конструктивом (излучение полуплеч выходного каскада). Почему на это не обращают внимание - не знаю. Я об этом писал неоднократно. Кстати плата УМ сделана только двухслойной, несмотря на усложнение разводки в основном потому, что надежность контакта к внутренним слоям у многослойных плат в условиях термоциклирования и механических воздействий не очень велика. Кроме того, внутренняя фольга редко бывает толще 35 мкм. Потому и пришлось продумать топологию, которая на двухслойной плате дает практически ничем не худшие (а по паразитным емкостям - даже намного лучшие) результаты, чем на многослойке.

[MikeF]

1. RC-цепь и надо ставить за катушкой, не прямо на выход ЭП.

А почему? Где-то читал, что это некий элемент коррекции усилителя, не приводящий к потере глубины ООС в звуковом диапазоне. Да и большинстве схем в лит-ре и интернете так сделаны

[sia_2]

А почему? Где-то читал, что это некий элемент коррекции усилителя, не приводящий к потере глубины ООС в звуковом диапазоне. Да и большинстве схем в лит-ре и интернете так сделаны

Эта RC-цепь есть дополнительная нагрузка выходного каскада на высоких частотах. Ни линейность, ни быстродействие это не улучшает. А что касается "коррекции", так это из разряда лечения перхоти пусть не гильотиной, но ежедневным бритьем. Просто обеспечивать устойчивость надо рациональным конструированием и расчетом, а не налепливанием в последний момент конденсаторов куда ни попадя (Например, в даташите на одну очень приличную микросхему видел даже кондер МЕЖДУ ВХОДАМИ дифференциального усилителя, БЕЗ резистора для формирования нуля). И что, так надо ??
Проще надо к этому относиться - народ расслабляется.. Как говорил Талейран, "по любому существенному вопросу большинство заведомо не право" .

[Анатолий_В]

Без цепи RC выход из переходного процесса имеет слегка колебательный характер. Некая волнистость в сотню милливольт на вершине. Подключение АС делает ПХ чистой. Решил поставить эту цепь после индуктивности 3мкгн. (параллельно ней двухватник С2-10 14Ом). Так у Токарева сделано. Токи в ВК у меня 8мА, 50мА, и 150мА. Индуктивности и контура хотелось бы поменьше. Когда делал не задумывался, а переделывать пока лень. Разве что для интереса попробовать ужесточить конструктив. Все таки сколько проблем решает грамотная разводка платы от профи!

Кстати в Линксах по разному нарисована RC цепь. Думаю они менее чувствительны к ней. Кстати как называется эта цепь? Называют кто цепью Цобеля, кто Бушеро...

[sia_2]

1. Мелкая волнистость на ПХ усилителя, если только это не результат низкой устойчивости "за полосой ООС" (см. мою статью о проектировании усилителей с ООС в 2004 году) не имеет практически никакого значения - "звон" ВЧ головок гораздо сильнее и продолжительнее.

2. На самом деле эта цепь сама по себе вообще не нужна. Ее ставят больше по привычке, и лишь изредка - для подавления резонанса контура из выходной катушки и емкости нагрузки (или резонанса кабеля).

3. Чем меньше полоса действия ООС, тем при прочих равных условиях, меньше влияние всего того, что сидит на выходе. Полоса ООС в большинстве хороших УМЗЧ не превышает 1...2 МГц, в моем "монстре" - в зависимости от версии, от 5 до 10 МГц. Теоретически можно поднять еще, но не вижу в этом ни малейшего практического смысла.

[sia_2]

Спасибо. Я тут попробовал написать попонятнее.
1) Исходя из Ваших слов петлевое усиление равно единице когда
Uвых=Uвх с разомкнутой петлей? я правильно понял?.... а как
называется точка пересечения АЧХ c замкнутой\разомкнутой петлей?

Если сигнал подан на вход петли ООС, то да. Есть частота единичного
усиления по петле ООС (и именно она важна для анализа ОС), а есть
частота единичного усиления самой схемы, без учета цепей ООС.
Последний параметр легко получается при моделировании, но имеет смысл
только для проверки достаточности быстродействия/полосы активной
части системы с ООС (т.е. хватит полосы и/или усиления). Обычно
ограничивающим фактором расширения полосы действия ООС становится
чрезмерный набег фазы или сильная зависимость АЧХ/ФЧХ от режима и
мгновенного значения сигнала.


2) Еще один практический вопрос по анализу схемы с ООС. Чтобы
рисовать годограф или строить графики Боде насколько понимаю я
"выкорачивать" ООС емкостью на землю ( или в случае ИНВ входа
коротить резистор делителя) недостаточно. Вы говорили, что нужно
сигнал подавать на вход ООС, и даже объяснили как это делать. В ЭТОМ
случае годограф отразит частотнозависимые области ООС (цепи R28 R27
C17 C18 R25 C16).... Также цепи местной ООС в УН (R42 R43 C28 C29 R37
R39 C34 C26) ???

Естественно, поскольку когда мы рассматриваем вопросы устойчивости,
то говорим именно о петлевом усилении. Ведь коэффициент передачи цепи
ООС совершенно не обязательно является частотно-независимым. Более
того, сплошь и рядом ООС используется для управления изначально
неустойчивыми процессами, например, глубиной хода подводной лодки
(когда лодка имеет нулевую плавучесть, ее дополнительное погружение
приводит к обжиму и появлению отрицательной плавучести, а подвсплытие
- к расширению и появлению плавучести).

3)Вы очень часто говорите о "произведении на полосу" (например когда
объясняли чем хорош в Вашей схеме LM318). Что Вы имели в виду? ( мои
догадки - это площадь усиления в диапазоне частот до частоты
единичного усиления по петле, и чем она больше, тем выше произведение
на полосу) правильно?

Если совсем строго, то есть понятие интеграла АЧХ по частоте (первый
интеграл Боде). Но на практике пользуются тем, что скат АЧХ
ОУ-подобных схем имеет протяженные участки со скоростью спада 6
дБ/октава. Тогда в пределах каждого такого участка произведение
полосы с ООС и глубины общей ООС остается примерно постоянным при
изменении усиления. Особенность LM318 в том, что у него без внешних
корректирующих цепей два таких участка - от примерно 500 Гц до 100
кГц, где произведение усиления на полосу составляет около 40 МГц, и
от 800 кГц до 20 МГц, где произведение усиления на полосу составляет
около 15 МГц. Участок от 100 кГц до 800 кГц имеет наклон больше, чем
6 дБ на октаву. Из-за этого в реакции на скачок (с ООС) появляется
относительно "медленный" апериодический выброс, который можно
скомпенсировать дополнительной RC-цепью в петле ООС. В УМЗЧ это
неважно. Произведение усиления на полосу в 40 МГц означает, что на
частоте 4 кГц - усиление 10000, на частоте 40 кГц - 1000.

Кстати, есть существенная разница между произведением усиления на
полосу и произведением глубины ООС на полосу. Наиболее наглядно это
видно на примере ОУ с так называемой ОС по току (AD811, EL2020 и
т.п.).

Обычно про них говорят, что они имеют постоянную полосу при изменении
глубины ООС, то есть произведение усиления на полосу у них как бы
растет вместе с усилением.

В действительности же они имеют примерно постоянное произведение
суммарной глубины ООС (включая местную ООС в первом каскаде) на
полосу. А "удержание" полосы с ООС при увеличении усиления у них
происходит за счет снижения глубины местной ООС в первом каскаде. Там
по сути происходит то же самое, что в обычном ОУ с эмиттерными
резисторами в дифкаскаде: по мере увеличения усиления с ООС их можно
уменьшать, "раскорректируя" ОУ, не теряя устойчивости. Поэтому
линейность ОУ с ОС по току по мере увеличения усиления закономерно
падает. Реально в неинвертирующем включении у ОУ с ТОС есть оптимум
усиления, т.к. у них довольно велика нелинейность КОСС "по входу", и
при больших входных сигналах она становится существенной.

Еще один момент - за линейность (естественно, в первом приближении)
отвечает суммарная глубина ООС, и если спад АЧХ усилителя сформирован
местными ООС, то суммарная глубина ООС может на порядки превышать
"видимую" из анализа петлевого усиления по петле общей ООС.
"Внутренние" местные ООС в LM318 довольно глубоки и достаточно удачно
распределены. Последнее является большой редкостью, в этом и состоит
секрет его хорошей динамической линейности.

4.1) Вы написали, что даже при заходе ФЧХ за - 180 градусов при
достаточном запасе по модулю усиления, и достаточно малой чистой
задержке всегда можна обеспечить отгиб в нужной области введением
цепей коррекции на опережение. Точней это возможно при достаточной
глубине ООС в этой области частот?, а что произойдет, если петлевого
усиления недостаточно для "отгиба"?

Если усиления не хватает, то не получится "отогнуть", вот и все

4.2) За счет чего нелинейная область ФЧХ с разомкнутой петлей
линеризируется ООС? ( во что конвертируются фазовые искажения, и куда
они деваются?)

Механизм очень простой: при введении ООС доля "кривого" сигнала
уменьшается в глубину ООС раз, причем вся арифметика - _векторная_.
Допустим, ООС на некоторой частоте имеет глубину 30 раз, а фаза без
ООС - 90 градусов (как в ОУ). Тогда при замыкании петли ООС доля
сдвинутого на 90 градусов сигнала (на этой частоте) составит около
1/30, что соответствует фазовому сдвигу около 1/30 радиана, то есть
менее 2 градусов. Интереснее всего здесь то, что погрешность АЧХ
из-за конечной глубины ООС при фазовом сдвиге в петле ООС 90 и 270
градусов обращается практически в нуль (вектор "ошибки" практически
перпендикулярен), именно поэтому у ОУ с ООС получается столь плоская
АЧХ - все погрешности влияют в основном на фазу, а не на амплитуду..

Ключ к пониманию этих процессов - рассмотрение по правилам векторной
арифметики (т.е. арифметики комплексных чисел). Отдельные АЧХ и ФЧХ
значительно менее наглядны.