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

[КСИВ]

Синус был безупречен!

Как можно оценить безупречность синуса без измерений. Неужели на слух?

[SemenS]

безупречность синуса без измерений.

А осцил для чего ? Я же смотрел, поэтому и говорю что синус был безупречен + мерял "гормошки" + смотрел продукты искажений. На нагрузке больше 8 ом Кг был не более 0,003% на 20 кГц. Искажения были чисто переключательные, т.е. ВК. На выходе стандартная двойка ЭП. Совсем не плохо для усила на 8-и доступных и дешёвых транзисторах.

[dekko]

Совсем не плохо для усила на 8-и доступных и дешёвых транзисторах

а глянуть на схему?

[SemenS]

а глянуть на схему?

Покажу как только нарисую.

[SemenS]

dekko, не могу найти старую тетрадь где схема. На днях нарисую по памяти, сейчас чертовски занят.

[dekko]

SemenS, "будем ждать" (с)

[SemenS]

"будем ждать"

Стоило ли? Схема моя совсем не ноу-хау Ещё и обманул, транзисторов 10 а не 8.



Транзисторы ДК КТ972А, УН КТ626А и КТ961В. Предвыход КТ816Г, КТ817Г, оконечники КТ819,818Г.
Измерения проводились по методике в статье
Митрофанов Ю. Экономичный режим А в усилителе мощности 34. — Радио, 1986, №5, с. 40.
Всё транзисторы драйвера слегка тёплые, поэтому нужны им небольшие радиаторы.
Не смотря на то что оконечники очень низкочастотные 100 ватт на 200 кГц он таки выдавал, правда не долго. На схеме отсутсвует схема защиты усила и акустики
Пока готовился к ответу вот что нашёл, очень понравилось да и параметры очень даже

Offтопик:
Первый раз рисовал в сплане, так что не ругайте

[audiomun]

Так открой тему, кстати - вполне актуально, аналогично баловался подобной топологией лет тридцать назад, для такой простоты схемотехники звучит здорово.

Схема моя совсем не ноу-хау

А и не важно - простая, быстрая схема, а для режима А вообще будет хороша.

Транзисторы ДК КТ972А, УН КТ626А и КТ961В

Транзисторы для ДК и УН "великоваты", в этой позиции(ДК), да и вообще - лучше работают составные на отдельных транзисторах. Да и вроде бы надобности здесь в составных на входе особой нет, оно было бы оправдано для большого Rвх.

Предвыход КТ816Г, КТ817Г, оконечники КТ819,818Г.

Как ни странно, да - вполне "вытягивают" синус в 200кГц, тоже был весьма удивлен такому. Транзисторы КТ814/815 получше работают(200кГц), чем КТ816/817.

транзисторы драйвера слегка тёплые, поэтому нужны им небольшие радиаторы.

Не вижу криминала - ну и пусть теплые, даже если и не слегка.

Схема моя совсем не ноу-хау

А Петров считает иначе.

[SemenS]

Транзисторы для ДК и УН "великоваты"

Есть маленько . Просто заказ был на максимально надёжный усил вот и.. По этой же причине в усилителе нет никаких "крутилок", т.е. подстроечных резисторов.

Offтопик:
Усилители были предназначены для пионерских лагерей и маленьких баз отдыха. Всего было сделано порядка 30 шт. До сих пор ни один не сломался. Сделаны в 1998 году.

[LabAT]

Начну с того, что «динамические искажения», это не новый вид искажений, а условия построения топологии, которая вызывает рост интермодуляции. То же самое можно сказать и о «коммутационных искажениях», поэтому причину нужно искать в самой топологии и в физике работы полупроводников.
В рассуждениях некоторых форумчан, есть фундаментальная ошибка, вы все пытаетесь оценить динамические искажения на уже хорошо работающих усилителях, но в этом случае уже не очевидна причина интермодуляции, это могут быть динамические, а могут быть коммутационные причины. Оценить по ограничению сигнала, клиппинг, да он и в Африке «клиппинг», что там можно оценить. Меандр, практически тоже самое, реакция системы аналогичная. Базы забиты зарядами, которым нужно время, чтобы рассосаться, значит, будут коммутационные искажения. Нас же не клиппинг интересует, а чистый сигнал. Если проверять то по импульсу, такому импульсу, длительность которого равна времени «запаздывания» общей ООС. Почему интермодуляцию оценивают по нескольким частотам, да чтобы спровоцировать систему на рост разностных частот, вот и здесь надо спровоцировать систему на рост динамических и коммутационных причин. Коммутационные искажения возникают в основном в ВК на высоких частотах, нравится широкий спектр, не ставим емкость в базы, не нравится широкий спектр, ставим, величину подбираем по характеру спектра на малой мощности на высокой частоте, все видно и не сложно. Динамические искажения так просто не «подловишь».
Интермодуляция может проявляться самым неожиданным образом, так что для частоты 20кГц оценить искажения в рамках до 200кГц недостаточно. Программа «Micro-Cap» способна оценить интермодуляцию и коэффициент гармоник в 500 раз более широкой полосе, чем частота полезного сигнала. Другими словами при частоте полезного сигнала 20кГц надо просматривать полосу до 10МГц не менее и появятся удивительные вещи, о которых можно даже не догадываться.
Вот пример:

Это не клиппинг, и первые 11 гармоник «ниже плинтуса», но очевидно, что рост интермодуляции продолжится и на более высоких частотах, по крайней мере, до какой-то очень высокой частоты. На входе 20кГц, это тоже самое, если там на входе и ФНЧ стоит, значит фильтр по входу ничего не изменит, вся эта ситуация возникает внутри схемы и общая ООС не помогает, она просто не работает на этих частотах. Что там, на инвертирующем входе, можно догадаться, перегрузка и как следствие рост коммутационных искажений.
Совсем другое дело, когда интермодуляция не растет до бесконечных частот. Например, вот так:

График интермодуляции совершенно линеен на всех частотах, с ростом частоты искажения не растут. Интересно, что в этом случае уровни THD практически равны IMD.
Вот что делает спектр.
Были возражения, по поводу того, что 3-й сверху график отображает не интермодуляцию, вот поэтому я начал с характеристики динамических и коммутационных искажений, основную роль на 3-м графике, играет именно интермодуляция. Рост общих искажений обусловлен ростом гармоник на высоких частотах и как следствие биением соседних частот.
Еще не дочитал до конца эту ветку, только 10 страниц, не знаю осилю всю или нет.

[Johny]

Нас же не клиппинг интересует, а чистый сигнал. Если проверять то по импульсу, такому импульсу, длительность которого равна времени «запаздывания» общей ООС.

Напишите передаточную функцию для

...уже хорошо работающего усилителя...

с заданным временем запаздывания в явной форме.
Это точно будет "новое слово" в теории линейных усилителей.

[Edgar]

Почему интермодуляцию оценивают по нескольким частотам, да чтобы спровоцировать систему на рост разностных частот, вот и здесь надо спровоцировать систему на рост динамических и коммутационных причин.

Интермодуляционные искажения - по определению искажения, возникающие при усилении двух и более частот. На самом деле интермодуляционный тест вполне можно исключить из рассмотрения и обойтись только измерением гармонических искажений. Но для этого надо гармонические искажения измерять не только по всей сетке частот, но и при разных амплитудах тестового синуса. Изменение коэффициента гармоник при изменении амплитуды основной гармоники даст дополнительную прибавку интермод по сравнению с со случаем отсутствия зависимости гармоник от амплитуды.

Далее, то что приведено на графиках не то чтобы не имеет отношения интермодуляционным искажениям, но это всё же не график интермодуляционных искажений. Это именно суммарные гармоники в полосе частот и полностью определить по этой зависимости характер и величину интермодуляционных искажений не выйдет, т.к. опять же отстутствует развертка по амплитуде входного тестового синуса.

[Johny]

по сравнению с со случаем отсутствия зависимости гармоник от амплитуды.

Такого не бывает.
При заданной передаточной функции (и, естественно, содержащей элементы нелинейности) всегда амплитуда гармоник будет зависеть от амплитуды входного воздействия.

[Edgar]

Такого не бывает.
При заданной передаточной функции (и, естественно, содержащей элементы нелинейности) всегда амплитуда гармоник будет зависеть от амплитуды входного воздействия.

Вовсе не обязательно.... % гармоник может сохраняться.... В реальности такого, конечно, не добиться, но приблизиться можно.

[Johny]

В реальности такого, конечно, не добиться, но приблизиться можно.

Зачем?

[Edgar]

Чтобы уменьшить интермодуляционные искажения.

[AS79]

Вовсе не обязательно.... % гармоник может сохраняться..

Пример такой функции можно?

[Johny]

Чтобы уменьшить интермодуляционные искажения.

Которые нормированы к входному сигналу или по абсолютной величине?

[LabAT]

Я не говорил, что график отображает интермодуляцию, я сказал, что основной вклад на графике носит интермодуляция, хотя бы потому, что иных искажений не существует в современном понимании нелинейности. А частот (гармоник) гармонических искажений там явно больше двух, вот они и создают биения соседних частот, т.е. интермодуляцию. И если амплитуды гармоник понижаются с ростом частоты, то интермодуляция может возрастать с ростом частоты, все зависит от ширины спектра гармонических искажений.
Обычно гармонические искажения измеряют на максимальной мощности (Кг=10%) и на номинальной при уровне сигнала в 2^(1/2) меньшем максимального, т.е. на половине мощности, для того, чтобы оценить искажения в пиках музыкального сигнала (речь все-таки о музыке, куда без нее). При меньшем уровне полезного сигнала падает и уровень гармоник, значит и интермодуляция тоже будет уменьшаться. Некоторые промышленные производители усилителей дают значения Кг% для конкретной мощности на конкретной нагрузке, например на 10W, просто так у них все более красиво выглядит, но на более высокой мощности, скорее всего искажения очень быстро растут, растет и интермодуляция.
Так вот возвращаясь к «динамическим искажениям», для их возникновения на таких больших частотах больших амплитуд уже не нужно, достаточно вот такой интермодуляции и она начинает еще больше увеличиваться, лавинный рост, цепная реакция.

[Johny]

Поток сознания!
Круто бессвязный!