УМЗЧ с ОС по вычитанию искажений

[Yauhen]

Уважаемые господа,
Как-то в №3 «Радио» за 1997г. обнаружил статью О.Русси «УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений». Тема заинтересовала своей революционностью. Однако в Интернете практически нет её обуждений. Нашёл здесь, у Konkere, ветку двухлетней давности, да и та короткая, и состоит из высказываний двух-трёх человек. Странно, ведь похоже, О.Русси дело говорит.
Если кто-то всерьёз отрабатывал этот усилитель или хотя бы идею, огласите результаты, плиз. Также буду рад любым высказанным мнениям на эту тему.
Теория в изложении автора здесь: http://russi.boom.ru/Osfi.htm
Статья об усилителе здесь:

[ViktKors]

Я уже сказал не только «А», но и «Б», то есть разжевал и в рот положил, осталось только проглотить, а вы и этого сделать не хотите. Думайте, мне приоритет не нужен.

Все делалось многократно уже.
Самый "откровенный" пример из свежайших - никовский zd50. При его разработке автор отталкивался от статьи Yewen-a, которая явно старше той, что в "Радио". Хотя, честно говоря, несложно предположить, что идея каскадировать усилители куда старше, да и в книжках (весьма старых) есть масса примеров того, как это делать правильно. Вопрос только в том, чтоб получившаяся конструкция, помимо ожидаемых отличных параметров в рабочем диапазоне частот, была еще и работоспособна, как минимум - устойчива.

Это не очень сложное условие (помимо zd50 тут на форуме еще и для наушников что-то "коммерческое" пробегало), но чтоб его выполнить, требуется некое минимальное понимание работы ООС. Видимо именно в этом и заключается причина "нереализованности" Вашей идеи - те кто ее применяют, меньше всего задумываются о том, что ее кто-то когда-то "изобрел" и определенным образом "поименовал"

Кстати, по факту, хотя ООС и оказывается "ужасно глубокой" определенные пределы у нее все-же есть (см, например программку). Хотя, с другой стороны, бесспорно, применяя такую глубокую ООС вполне возможно вырваться из схемотехнических ограничений (упершись в прочие - тот-же конструктив)

---------- Добавлено в 16:01 ---------- Предыдущее сообщение в 15:50 ----------

Более того, математика показывает незначительное влияние соединения резистора R3 с инв. входом А2, ликвидация этого соединения и зануление инв. входа А2 практически не изменяет свойств устройства.

ИМХО, Свойства могут меняться за пределами области рабочих частот, подобные модификации могут быть полезны для обеспечения требуемого петлевого усиления.

[AS79]

Всё это в теории, а как согласовать основной усилитель и дополнительный по времени\фазе, чтобы действительно искажения компенсировались?

И что бы все это не плыло от времени и температуры, лет 10 назад я много экспериментировал с такими усилителями, итог- проще сделать обычный УМ с -100 дб искажениями и слушать музыку. Ну и как сейчас это модно- конструктив это всё

[viktor8m]

Все делалось многократно уже.

И я делал в железе вот по этой теме https://forum.vegalab.ru/showthread....%E9-%E2-%D3%CC , конечно это видимо не совсем, что предлагает LabAT, а как в ZD-50, но прекрасно работает (искажения определяет в основном дополнительный ОУ, в окончательном варианте видимо будет LME49990) и не требует согласование по времени для работы.

[ViktKors]

И я делал в железе вот по этой..

Да вариантов перепробовано - масса. Я на макетках игрался с таким вот (недавно нашел у себя на древних винтах), тоже было прикольно.
Собирался даже как-то на форуме показать (собственно, тут с ООС все куда проще, чем в обсуждаемых вариантах, но разделение основного сигнала/искажений используется).

AMP_old.pdf

[Валет]

ИМХО, Свойства могут меняться за пределами области рабочих частот, подобные модификации могут быть полезны для обеспечения требуемого петлевого усиления.

В предложенных схемах ОСВИ не упоминаются вопросы устойчивости, а только искажений. Но вообще вы правы: ликвидация связи R3 с инв. входом А2 изменяет АЧХ устройства вблизи частоты единичного усиления А1 и выше. Это может как повысить устойчивость устройства, так и привести к его самовозбуждению. Нужно смотреть в конкретной реализации.

[tomtit]

Все "мудреные" способы ОС с компенсацией искажений для линейных систем математически тождественны Обыкновенной Обшей ОС.
Пора завязывать с пустопорожними дискуссиями. Интерес может представлять только конкретная реализация, преследующая точно очерченные цели.
Например ZD50 - там структура позволяет легко реализовать необходимые нули
ЛАХ возвратного отношения для достижения устойчивости в системе ~ 3-4го порядка.
СЛА - пример подобной же систены, сделанной без "выкрутасов", где коррекция распределена по каскадам усиления.
Многопетлевые системы тоже обычно хуже одной обшей ОС, так как неминимально фазовый сдвиг у них всегда больше,
а эквивалентное петлевое усиление не выше.

[Vovk]

Все "мудреные" способы ОС с компенсацией искажений для линейных систем математически тождественны Обыкновенной Обшей ОС. .... Интерес может представлять только конкретная реализация, преследующая точно очерченные цели.

+1.

[Валет]

Многопетлевые системы тоже обычно хуже одной обшей ОС

Это так пока речь не идет об очень глубокой ООС. Технически невозможно (имхо) осуществить воспроизводимый УМЗЧ с глубиной ОООС в 80 дБ. А вот с двумя петлями по 40 дБ – достаточно просто.

[viktor8m]

Интерес может представлять только конкретная реализация

Совершенно верно, и я пришёл к выводу, что отдельное усиление ошибки (как в ZD-50) может иметь преимущество в смысле реакции и устойчивости на срыв петли ООС, чем если усилитель ошибки включить в одну петлю (т.е. стандартно ОУ на входе и далее ещё каскад усиления), несмотря на то, что глубина ООС и условия устойчивости к генерации тождественны.

[tomtit]

Да, именно так. Самое нужное использование дополнительной ОС по сигналу ошибки - это детектирование перегрузoк.
На это время ОС по ошибке выключают или ограничивают на низком уровне.
При этом порядок передаточной функции временно cнижается и срыва в генерацию не происходит. Так устроен nCore Putzeys*а и множество других,
устойчивых по найквисту САР. Ума не приложу, как некоторым гг. удается запатентовать вещи, предложенные еще Хенриком Боде.

[клистрон]

[R1K(Uвх+Uг)/(R1+R2)] – Uвх=Uг
Вот этот сигнал и вычитается в «основном» усилителе из «чистого» входного сигнала

В основном усилителе (А2 на рассматриваемой Вами схеме 5) из входного сигнала вычитается не "этот сигнал", то есть не Uг, а его произведение на коэфф. усиления А1 (Ка1), а именно сигнал UгКа1.
При этом принцип работы рассматриваемой Вами схемы на рис. 5 вообще врядли корректно называть компенсацией искажений.
По принципу действия это банальная следящая система, то есть работающая по принципу ОС, уменьшающая сигнал ошибки, в данном случае это выделенные искажения, в соответствии с глубиной этой ОС (при чём здесь компенсация?).

[LabAT]

Все правильно.
Uвых=K(Uвх+Uг)=K(Uвх – {[R1K(Uвх+Uг)/(R1+R2)] – Uвх})
Во-первых, К – это коэффициент усиления всего усилителя с ООС (с компенсатором), а не основного А2 на рис.5 в статье. Бог его знает, что там исходный усиливает. Поэтому, уже должно быть видно, что формулы отличаются от обычных и нет здесь никакой 100% ОС, ее, можно сказать, вообще нет, почти нет. Чтобы из разностного сигнала остались только искажения, сигнал ООС должен быть равен R1K(Uвх+Uг)/(R1+R2)=Uвх+Uг это означает, что то, что называют петлевым усилением равно 1.
R1K/(R1+R2)=1
Вот тогда формулу можно переписать так:
K(Uвх+Uг)=K(Uвх – {[R1K(Uвх+Uг)/(R1+R2)] – Uвх})
(Uвх+Uг)=Uвх – (Uвх+Uг) + Uвх
Uвх+Uг=Uвх
Uг=Uвх – Uвх=0
Но и это еще не все, реальный компенсатор активный, сам имеет свое Кк – коэффициент усиления компенсатора (на рис.5 показан А1 с К=1), а для того чтобы выделенные искажения были в правильном соотношении с входным сигналом, на выходе они должны быть тоже нормированы. То есть на инвертирующий вход УМ поступает совсем маленький сигнал, значительно меньший, чем сигнал ООС обычного усилителя и все расчеты будут уже совсем другими.
Любая обратная связь – это следящая система, так что здесь можно назвать как угодно, я назвал компенсатор искажений. Предложите что-то другое, но назвать надо как-нибудь, чтобы было понятно о чем речь сразу без объяснений.
Если нет ООС, фактически ее нет, то и генерации не должно быть. Вот вопрос состоит в том, что происходит, если генерация появляется, иногда, но тем не менее появляется. Что не так у конкретного исходного усилителя? Или у вспомогательного.

[.Васильев]

заинтриговали меня. Только я у Акулиничева не видел наработок по ОСВИ,хотя его шунт по сути частично выполняет такую роль,если ввести отслеживание тока эмиттерных резисторов при запаралеливании выходников.

[LabAT]

Вот именно. Именно Акулиничев был первым кто сказал «А», я лишь добавил «Б». В соседней ветке тоже вспоминали его по аналогичному поводу, но тоже так и не связали вместе «выделение искажений» для измерений (как у Акулиничева), а значит и для чего угодно (это уже мое «Б»), и топологию построения усилителя. Я так и не понял, почему он сам этого не сделал, за столько лет. Он не однократно возвращался к своему «селектору искажений». Несколько лет назад хотел написать ему, но было уже поздно.

[.Васильев]

Виктор88 тут пробивал схожую идею. Заманчиво в инвертирующем усилителе ввести.. но надо это прожевать сначала.осознать.

[81bas]

Но и это еще не все, реальный компенсатор активный, сам имеет свое Кк – коэффициент усиления компенсатора (на рис.5 показан А1 с К=1), а для того чтобы выделенные искажения были в правильном соотношении с входным сигналом, на выходе они должны быть тоже нормированы.

Если на Рис. 5 блок A1 будет иметь усиление K=1, то искажения усилителя A2 он будет ослаблять не более чем в 2 раза, т.к. ослабляя искажения на выходе A2, в тот же момент будет ослаблен выделенный сигнал ошибки...

Рис. 5:

[Turbo_man]

А не пора ли уже предложить вариант доработки какого-нибудь готового (заводского) средненького усилителя, и обмерить его до и после модификации?

[LabAT]

.Васильев,
Насколько я понял, у него все получилось.
Другое дело, нет (пока нет) общей методики настройки данной топологии и требований к исходному усилителю.
Во-первых, первым к исходному усилителю должно быть требование к его ФЧХ, иначе не будет «вычитания» искажений, будет не полное, а вот какая у исходного усилителя АЧХ, так это по «барабану». Конечно все это не до бесконечности, есть рамки, которые и надо определить.
Это графики усилителя для наушников на частоте 20кГц при амплитуде сигнала на нагрузке 32 Ома 10Vam.
Это его ФЧХ.

Это спектр искажений.

Варианты с УМ я только начинаю «пробовать», но результат на лицо. В 100W усилителе на 8 Омах (это 40Vam) искажения ниже Кг=0,000 2% (2-х десятитысячных процента) на частоте 20кГц, такие искажения для АС с чувствительностью 87dB/W уже неслышны в принципе, они в пиках ниже порога слышимости. На меньшей мощности они еще меньше, разумеется. На частоте 1кГц, это можно даже не упоминать, несколько миллионных процента.

81bas,
У Вас «заклинило». Вычитаем и умножаем на единицу.
1*[(Uвх+Uг) – Uвх]=Uг
Это и подается на инвертирующий вход А2.

[Turbo_man]

LabAT, На этой схеме А1 - это дифференциальный усилитель?

[LabAT]

81bas,
Выделенный сигнал ошибки, ослабляется до уровня в точности пропорционального входному сигналу.
Еще раз, если пропустили.
Uг – это сигнал приведенный ко входу, т.е. ослабленный выходной сигнал искажений ровно в К раз.

---------- Добавлено в 14:51 ---------- Предыдущее сообщение в 14:51 ----------

Turbo_man,
А самим как, лень. Берете селектор Акулиничева и подключаете его не к осциллографу, а к усилителю вместо общей ООС.
Можно дифференциальный.