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:

[LabAT]

В этой теме еще несколько лет назад, Леонид Зуев правильно заметил зависимость результатов компенсации искажений от спектра гармоник исходного усилителя. Но! Это проблема не метода, а исходного усилителя. Никаких проблем не возникает, если спектр исходного усилителя быстроспадающий, и совсем необязательно чтобы он содержал только первые две гармоники, это просто невозможно, они все там есть в любом случае, вопрос только какие, какой у них характер спада. Беда усилителей с широким спектром не в звуковой области, а значительно выше нее. Обычно проверяют усилитель на «возбуд» до 2-3мГц, а что творится на 10мГц, уже никого не интересует, а там как раз разгадка неустойчивого поведения усилителя при работе с компенсатором, может быть. Например, некоторые усилители имели лавинный рост коэффициента гармоник и интермодуляции именно в полосе частот выше 5мГц при частоте сигнала 20кГц, с обычной общей ООС может ничего негативного и не вылезать, на слух. Этакий рисунок по синусоидальной огибающей спектра отдельно четных и нечетных гармоник с амплитудой до десятых процента в максимуме, а в суммарном коэффициенте гармоник, где основную роль играет интермодуляция так просто сплошная генерация с ростом амплитуд по частоте начиная с 2мГц до... Но многие ли УМ способны на этих частотах иметь сдвиг фазы в районе 1-5 градусов?
Требования к усилителю мощности, построенному по данной топологии – малое число каскадов усиления, высокая скорость, гладкая ФЧХ, быстроспадающий спектр гармоник, высокая нагрузочная способность.

[humbl]

Не слишком ли много требований?

[viktor8m]

Требования к усилителю мощности, построенному по данной топологии – малое число каскадов усиления, высокая скорость, гладкая ФЧХ, быстроспадающий спектр гармоник, высокая нагрузочная способность.

Не слишком ли много требований?

Не слишком, я, как и LabAT, тоже пришёл к такому выводу (хотя у меня и не вычитание искажений, а просто дополнительный усилитель ошибки работы ООС основного УМ, т.е. как в ZD-50, но требования везде получаются одинаковы, т.к. иначе невозможно добавить дополнительную сильную ООС, если нет запаса по фазе или скорости).

[теоретизирующий практик]

Требования к усилителю мощности, построенному по данной топологии – малое число каскадов усиления, высокая скорость, гладкая ФЧХ, быстроспадающий спектр гармоник, высокая нагрузочная способность.

Возможно, дык большинство предъявляемых условий взаимно выполняются, при соответствующем подходе.

Ещё одно требование, (может кто упоминал) высокая стабильность параметров, особенно коэффициента усиления, как во времени, так и при температурных колебаниях. Иначе усилия тщательно сбалансировать исходный сигнал с выходным будут тщетными, в соответствии с этим и эффект понизится.

Анатолий.

[теоретизирующий практик]

Отступая от темы.

При перечитывании статьи в журнале возникла ИдеЯ (может не новая). Осуществить компесацию искажений не методом обратной связи, а методом подачи сигнала "вперёд". Т.е. выделить сигнал ошибки, усилить его в необходимой пропорции и мощности и подать его в нагрузку последовательно с выходным сигналом в противофазе. Другими словами, основной усилитель 30В х 4А к одной клемме АС, компенсирующий усилитель 1В Х 4А - к другой клемме АС.

Так можно скомпенсировать искажения основного сигнала с амплитудой до 1 В.

Недостатки - 1.компенсирующий усилитель будет посложнее чем ОУ в заголовке темы. 2.при таком соотношении выходных напряжений основного и компенсирующего усилителей можно скомпенсировать всего 1В искажений, т. е исходный КНИ основного усилителя должен быть не более 0,1%. 3. поворот фазы в компенсирующем усилителе во всём звуковом диапазоне должен приближаться к нулю.Правда оклонение фазы на 1-2 град. не сильно скажется на общем % компенсации.

Преимущества - 1. Исключается вопрос нестабильности системы, так как компенсация происходит не вводом ОС, а производится регулированием "по отклонению вперёд". 2. Выбрав достаточно линейный компенсирующий усилитель можно гарантированно и существенно снизить общие искажения.

Анатолий.

PS Наверняка идея не нова, но возможно не мёртворождённая?

[fakel]

PS Наверняка идея не нова, но возможно не мёртворождённая?

Проблема в недо- перекомпенсации + временнАя нестабильность

---------- Добавлено в 15:45 ---------- Предыдущее сообщение в 15:44 ----------

Хорошев + Шадров.

---------- Добавлено в 15:47 ---------- Предыдущее сообщение в 15:45 ----------

Offтопик:
Ёмаё! Ходим кругами с периодичностью в 3 года! Каждый вновь преобщившийся неофит, взрослея, проходит все этапы, и этот тоже. А новых идей нет!

[viktor8m]

Offтопик:
А новых идей нет!

Offтопик:
И не будет, все возможные конфигурации ООС уже рассмотрены в прошлом веке, вопрос только в наилучшей реализации за счёт современных деталей с лучшими характеристиками, чем были тогда, ну и возможно ещё за счёт какого-нибудь схемотехнического ухищрения, и это всё.

[теоретизирующий практик]

неофит, взрослея, проходит все этапы, и этот тоже. А новых идей нет!

Материться не надо! .

Недо и перекомпенсация - это та же суть временной нестабильности. Всётаки главный недостаток - повышенная сложность второго уся. Вся конструкция приближается к мостовой схеме. Проще сделать хороший усилитель без экзотики. моё личное мнение.

Анатолий.

[.Васильев]

Лучше всего снижения искажений добиться в глубокооснике ,когда на ун дополнительно подаешь частотозависимую оос. Ну как я в композитных оу делал. Если глянуть с другого угла. то там есть и компенсация искажений. Скорее всего именно так и есть..Иначе одной глубокой ООС не объяснишь такой минимальный Кг .

[ViktKors]

главный недостаток - повышенная сложность второго уся. Вся конструкция приближается к мостовой схеме.

Совсем не обязательно. В этой-же ветке выкладывал описание с применением одного и того-же (единственного) выходного каскада совместно с "плавающим" источником питания.

[Nikolav]

Например, некоторые усилители имели лавинный рост коэффициента гармоник и интермодуляции именно в полосе частот выше 5мГц при частоте сигнала 20кГц, с обычной общей ООС может ничего негативного и не вылезать, на слух. Этакий рисунок по синусоидальной огибающей спектра отдельно четных и нечетных гармоник с амплитудой до десятых процента в максимуме, а в суммарном коэффициенте гармоник, где основную роль играет интермодуляция так просто сплошная генерация с ростом амплитуд по частоте начиная с 2мГц до...

Что-то ты ужасы какие-то рассказываешь.

Предположим так и есть. И что?
Допустим имеем УМ имеющий продукты нелинейности на 20 кГц ниже -110дб и где-то там, выше 5 МГц, какие-то продукты интермодуляции. И?
Я наверно индивид, акустика моя эти частоты не воспроизводит, да и 5МГц вряд ли входит в мой звуковой диапазон воспринимаемых частот.
Прошу понять меня правильно, хочу понять, почему так важно смотреть интермодуляцию выше 5 МГц, если в звуковом диапазоне все виды нелинейностей лежат, скажем, ниже уровня -110 дБ?

[Валет]

Цепь ОООС в любом УМЗЧ и так является цепью выделения искажений. Только в обычном усе (без ОСВИ) к искажениям добавляется небольшое напряжение усиливаемого сигнала. Первый каскад после сумматора, что с ОСВИ, что без, работает в режиме малого сигнала.
Поэтому можно сделать следующие выводы:

1. В двухкаскадных усилителях на А1 и А2 без ОСВИ напряжение сигнала на выходе А1 в КуА2 раз меньше выходного напряжения устройства и в большинстве подобных схем А1 работает в режиме малого сигнала. Введение ОСВИ как на рис.1 в «Радио» (А1 в этом случае будет работать в режиме еще более малого сигнала) даст незначительный эффект в уменьшении искажений устройства, практически неощутимый. Т.к. А2 работает в режиме большого сигнала на выходе, то основные искажения создаются именно в А2, а не в А1.

2. Режим частичной или полной компенсации будет необходим, когда А1 не может обеспечить необходимого выходного напряжения для раскачки А2. Примером такого случая является ZD-50, в котором выходное напряжение А1 (U2) ослабляется делителем напряжения в 23 раза, в результате чего требуемое от U2 выходное напряжение (если без ОСВИ) в 2 раза превышает напряжение ее питания.

3. Режим компенсации усиливаемого напряжения также будет полезен, когда КуА2 мал, а А1 имеет искажения большие, чем А2. Но на практике такой случай маловероятен, если только специально не постараться.

Пункты 2 и 3 можно, в принципе, объединить, если считать клиппинг искажением усиливаемого сигнала.

ИМХО. Поправки или дополнения будут?

хочу понять, почему так важно смотреть интермодуляцию выше 5 МГц, если в звуковом диапазоне все виды нелинейностей лежат, скажем, ниже уровня -110 дБ?

Интермодуляцию надо смотреть на всех частотах, где есть сигнал, т.к. продукты интермодуляции могут попасть в звуковой диапазон. Но в большинстве УМЗЧ это не имеет значения, столь высокие частоты отфильтровываются на входе УМЗЧ.

[viktor8m]

хочу понять, почему так важно смотреть интермодуляцию выше 5 МГц, если в звуковом диапазоне все виды нелинейностей лежат, скажем, ниже уровня -110 дБ?

И не только интермодуляцию, любые ВЧ частоты (мегагерцы где-то до 10-30 в большинстве звуковых схем), попавшие на вход осной схемы (или собственная генерация на этих частотах), из-за детектирования меняют несколько напряжение смещения, а значит и модулируют выходной сигнал и искажения при этом звуковых частот резко (как минимум на порядок) растут (давно известный факт, даже в Радио в советское время было несколько статей по этому поводу).

[fakel]

И не только интермодуляцию, любые ВЧ частоты (мегагерцы где-то до 10-30 в большинстве звуковых схем), попавшие на вход осной схемы (или собственная генерация на этих частотах), из-за детектирования меняют несколько напряжение смещения, а значит и модулируют выходной сигнал и искажения при этом звуковых частот резко (как минимум на порядок) растут (давно известный факт, даже в Радио в советское время было несколько статей по этому поводу).

Только если схема изначально настолько нелинейна, что детектирует милливольты ВЧ. Имхо, сотовые станции дают на порядок больше наводок

---------- Добавлено в 09:21 ---------- Предыдущее сообщение в 09:19 ----------

Первый каскад после сумматора, что с ОСВИ, что без, работает в режиме малого сигнала.

Только в инвертах

[Валет]

Только в инвертах

Если Вы имеете в виду наличие синфазного напряжения на входе в неинв. схемах , то это не играет большой роли. В схеме на рис.5 из «Радио» наличие синфазного напряжения на входах каскада выделения искажений не мешает его работе. Под режимом малого сигнала я подразумевал малый (значительно меньше уровня ограничения) уровень сигнала на выходе А1.

[LabAT]

Что-то ты ужасы какие-то рассказываешь.

Предположим так и есть. И что?
Допустим имеем УМ имеющий продукты нелинейности на 20 кГц ниже -110дб и где-то там, выше 5 МГц, какие-то продукты интермодуляции. И?
Я наверно индивид, акустика моя эти частоты не воспроизводит, да и 5МГц вряд ли входит в мой звуковой диапазон воспринимаемых частот.
Прошу понять меня правильно, хочу понять, почему так важно смотреть интермодуляцию выше 5 МГц, если в звуковом диапазоне все виды нелинейностей лежат, скажем, ниже уровня -110 дБ?

Тогда и генерация на ВЧ тоже не помеха, ее акустика не воспроизводит. Вот только усилитель может в «разнос» пойти.
https://forum.vegalab.ru/showthread....-в-УМЗЧ/page73
В соседнее ветке, показал графики одного «неудачного» варианта усилителя. В симуляторе «уже стоит ФНЧ», а частоты выше основной усиливаемой, тем не менее, все равно на выходе усилителя присутствуют, т.е. ФНЧ на входе такому усилителю не поможет. Фазовый сдвиг основного УНЧ на таких больших частотах только усугубит ситуацию, компенсатор искажений будет не уменьшать искажения, а увеличивать опасность возникновения генерации и лавинный рост искажений. Ведь ООС будет уже ПОС.

[Валет]

в правильно спроектированном усилителе и ВЧ самовозбуждение ...не помеха.

Правильно спроектированный усилитель и ВЧ самовозбуждение - взаимно исключающие понятия.

[viktor8m]

в правильно спроектированном усилителе и ВЧ самовозбуждение и ВЧ интермодуляция не помеха.

То что усилитель надо проектировать так, чтобы ВЧ интермодуляция (и ВЧ наводки) не влияли, это понятно, но оставлять ВЧ генерацию никак нельзя, она всегда себя проявляет в звуке, просто это могут быть и отдельные моменты, не всегда сразу заметно.

И играет получше многих усилителей в режиме А.

Это кто ж такие усилки клепает? Или это про всякую хрень на трёх-пяти транзисторах, коих много в интернете?

[Andrey Orloff]

Я просто пошутил. Но в каждой шутке есть доля правды.

Offтопик:
Подтверждаю, и это не шутка. За день собранный UcD (на рассыпухе спаяный на обычной макетке) влёгкую переиграл ВСЕ мои микросхемные творения, типа TDA2030, 7293, LM3886, причем не оставил им никакого шанса

[теоретизирующий практик]

1. В двухкаскадных усилителях на А1 и А2 без ОСВИ напряжение сигнала на выходе А1 в КуА2 раз меньше выходного напряжения устройства и в большинстве подобных схем А1 работает в режиме малого сигнала. Введение ОСВИ как на рис.1 в «Радио» (А1 в этом случае будет работать в режиме еще более малого сигнала) даст незначительный эффект в уменьшении искажений устройства, практически неощутимый. Т.к. А2 работает в режиме большого сигнала на выходе, то основные искажения создаются именно в А2, а не в А1.

Странное заявление. Ну да, А1 работает в режиме малого выходного сигнала, а что, нужен большой сигнал, чтобы скомпенсировать нелинейность уся А2 , скажем, в 0,1%.
Соответственно в эти сотни раз меньше и нужно компенсирующее напряжение, чтобы убрать эти 0,1%, и довести их, скажем до 0,001%. Именно в этом суть предложения - снизить КНИ с 0,1% до 0,001%. Ну не клиппинг же исправлять микроскопом?

Анатолий

---------- Добавлено в 17:16 ---------- Предыдущее сообщение в 17:10 ----------

3. Режим компенсации усиливаемого напряжения также будет полезен, когда КуА2 мал, а А1 имеет искажения большие, чем А2. Но на практике такой случай маловероятен, если только специально не постараться.

Странное заявление. С чего бы большие искажения А1 были бы полезны в этой конструкции?

Анатолий.