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]

.Васильев,
Да, очень хороший усилитель.
Мощность 47W нагрузка 8Ом.
20кГц Кг=0,000 003% THD=0,000 007%
Технические характеристики отличные. Но и недостатки налицо. Схема слишком сложная, нет, конечно проще, чем «Натали», только мой усилитель выглядит в сравнении с вашими просто «детекторным приемником». Согласитесь, что это весомое преимущество.
Представьте «трудовые затраты», для себя можно сделать усилитель любой сложности, но даже мелкими сериями в рамках «Hi-End» такие усилители производить будет нерентабельно. Большими сериями будет даже прибыльно, но ни одна фирма не будет производить, опять из-за больших затрат, значит опять за «дорого», мелкими сериями, значит прибыли нет. Более простые и технологичные усилители с неплохими характеристиками будут более привлекательными для производителей. Фирмы зарабатывают на «простых» устройствах, а не на «дорогих». Дорогие усилители – это рекламная сторона этой медали.
Усилитель должен быть не сложнее уже имеющихся усилителей, а лучше проще, НО!!! с более высокими техническими характеристиками.
Усилители мощности ограничивают возможности данной топологии, а в других областях, где такая мощность не требуется, она наоборот расширяется. Я даже не знаю ее предел, впрочем, здесь уже вопрос рациональности.

---------- Добавлено в 14:39 ---------- Предыдущее сообщение в 14:27 ----------

Есть еще, на мой взгляд, важное преимущество моего усилителя. Это его чувствительность, Ку=30dB, а у вашего Ку=24dB, разница вдвое, причем у моего можно легко поднять еще выше (просто подстраивался под имеющиеся стандартные напряжения) незначительно проигрывая в искажениях. Например, Ку=40dB (такой тоже спроектирован, но сложнее схемотехника) даст выигрыш для самой конструкции, не нужны «лишние» каскады усиления, а ведь они тоже дают искажения. Вообще по данной топологии можно сконструировать усилитель в рамках «полного» усилителя без всяких предварительных усилителей с чувствительностью 160mV, да и выше.

[.Васильев]

Заманчиво .

[MiSol62]

LabAT, еще раз говорю - какой смысл в ваших высказываниях без конкретных схем? Посмотрите на сообщения .Васильев - если он , что-либо утверждает, то дает ссылку или схему...

[теоретизирующий практик]

Вот что дает мой вариант УМ с компенсатором искажений.
250кГц Кг=0,007% THD=0,025%
300кГц Кг=0,016% THD=0,05%

На средневолновый передатчик вполне потянет. . Несилён в МИКРОКАПЕ зто симулятор, или измерения железа?

Анатолий.

[.Васильев]

теоретизирующий практик, При учете паразитов данные в железе не отличаются от данных микрокапа. Кг усилителей линейки натали совпали на 95%. Если есть значительно больший разброс,то это свидетельствует о неправильно отстроенной модели усилителя инекачественном конструктиве.

[ViktKors]

Все интереснее и интереснее

Вот что дает мой вариант УМ с компенсатором искажений.
Мощность 42W, нагрузка 8Ом.
1Гц Кг=0,000 000 29% THD=0,000 000 3%
10Гц Кг=0,000 000 3% THD=0,000 000 35%
100Гц Кг=0,000 000 3% THD=0,000 000 3%

Схема из поста372 и без компенсации и вычитания имеет лучшие параметры на дешевых широкораспространненных оу

При учете паразитов данные в железе не отличаются от данных микрокапа.

0,000 000 3% ~= -170 дБ.

Можно поинтересоваться методикой измерения "данных в железе", позволяющей оценить такие нелинейности?
Про спектры, полагаю, можно не спрашивать.

Вот в самом деле, никто-же за язык не тянет, а степень правдоподобности видна ведь невооруженным взглядом..
Хотя, с другой стороны, до былинных -200 дБ не дотягивает, хотя казалось бы, чего стоило-бы еще один нолик дорисовать..

[.Васильев]

Я говорил осовпадении результатов моделирования усилителях линейки Натали. с результатами измерений в железе ,проведенными автором этой линейки. О иных я не говорил. А по моему файлы даны . Рад буду,если кто покажет на слабое звено в нем.

[теоретизирующий практик]

теоретизирующий практик, При учете паразитов данные в железе не отличаются от данных микрокапа. Кг усилителей линейки натали совпали на 95%. Если есть значительно больший разброс,то это свидетельствует о неправильно отстроенной модели усилителя инекачественном конструктиве.

Я так понял МИКРОКАП это симулятор. Максим, без обиды, откровенно, не знал, (но догадывался ). Ну так Вы и высказали. то что я хотел сообщить LabAT. То что выдал симулятор - может быть весьма далеко от криво воплощённого железа, особенно при криво составленной модели. А криво , или не криво, могут показать только обмеры железа.

Анатолий.

[клистрон]

ООС и ПОС - искажения уничтожаются полностью. Но это в принципе .

Если Вы это написали по-приколу, то напрасно. Ведь найдутся кто зто примет всерьёз.
А если серьёзно, то тут, по-моему, уже упоминалось что ООС принципиально не позволяет сделать искажения нулевыми, в оличие от компенсатора, который такое позволяет. Этим принципиально и отличаются принцип ООС от принципа компенсации.

[.Васильев]

Я так понял МИКРОКАП это симулятор. Максим, без обиды, откровенно, не знал, (но догадывался ). Ну так Вы и высказали. то что я хотел сообщить LabAT. То что выдал симулятор - может быть весьма далеко от криво воплощённого железа, особенно при криво составленной модели. А криво , или не криво, могут показать только обмеры железа.

Анатолий.

А что обижаться. Я над моделями сижу бывает не один день.когда есть настроение. и особенности глюков насмотрелся. Можно элементарно в модели и меньше получить.но когда начнешь покаскадно смотреть и разбираться .то результаты сразу становятся более реальными.особенно если смотреть реакции на мендр в точках суммирования общей и местных оос.Да и запас устойчивости тоже надо иметь.везде компромис и от этого никуда не деться .И как результат те же 0,0002-0,0004% на 20кгц у последней безоптронной версии натали с режимом ЭА.

[теоретизирующий практик]

А если серьёзно, то тут, по-моему, уже упоминалось что ООС принципиально не позволяет сделать искажения нулевыми, в оличие от компенсатора, который такое позволяет. Этим принципиально и отличаются принцип ООС от принципа компенсации.

Следует отметить, однако, в данной теме с "вычитанием искажений" принцип вычитания тоже основан на ООС, и следовательно не может абсолютно устранить искажения. Но с другой стороны. кому нужен этот абсолют? Практически достаточно чтобы искажения не замечались на слух (этот форум по теме усилителей для звуковоспроизведения, а не усилителей для магистральных линий связи, где последовательно включены много усилителей. Не так ли?). Всем что нужно? Чтобы и качественно, и дёшево. Вот и изобретаются компромиссы.

Анатолий.

[SAPR]

Если Вы это написали по-приколу, то напрасно. Ведь найдутся кто зто примет всерьёз.

Почему по приколу? Я и тему по этому поводу открывал, "идеальный УМ" называется. Теоретически - нулевые искажения, практически - очень острая настройка - при малейшем отклонении - либо рост искажений, либо срыв в генерацию.
А по теме - вообще не понимаю проблемы (особенно радует таинственный УМ LabATа ).
В любой УМ можно ввести ОСВИ - простейшим способом, причем не трогая сам УМ - достаточно подать входной сигнал и в Ку ослабленный выходной на вход сумматора (вычитателя), а с него - на дополнительный УМ. При этом нагрузка включается в мост между основным и дополнительным УМ. Если дополнительный работает в реж. А (при низковольтном питании дополнительного УМ совсем несложно), то искажения можно снизить на 40 ... 80 дБ. Я для интересу безосник в А подключал к довольно посредственному но мощному осному АВшнику. Так тот соловьем петь начинал.

[Turbo_man]

Я для интересу безосник в А подключал к довольно посредственному но мощному осному АВшнику. Так тот соловьем петь начинал.

Подробнее и конкретнее можно?

[SAPR]

Подробнее и конкретнее можно?

Так вроде подробно и конкретно. Разве что схему выложить. Ну нарисую и выложу. Но не сейчас.

А по теме - вообще

Все таки это не по теме - это не ОСВИ а просто вычитание искажений

[Turbo_man]

Так вроде подробно и конкретно.

Да можно и на словах пока. Усил такой-то, безосник такой-то итп.

[клистрон]

в данной теме с "вычитанием искажений" принцип вычитания тоже основан на ООС

В ТАР известны три принципа управления:
разомкнутого управления (т.е. по программе);
обратной связи;
компенсации.
Если Вы сумеете обосновать выдвинутый Вами новый принцип "вычитания" - это, как минимум, докторская (кандидатская проще, - обоснование метода, способа).

кому нужен этот абсолют?

Применительно к практике в данном случае теория важна для правильного анализа схем и правилных выводов об их возможностях.
В обсуждаемой статье некорректно применены два термина - компенсация и вычитание.
О том что здесь нет компенсации, а только ООС, я уже запарился тут писать.
Термин "вычитание" неудачен, поскольку это только один стандартный элемент обработки сигнала (в данном случае искажений) в контуре ОС. Там есть ещё такие не менее важные элементы, как усиление выделенных искажений в А1 и А2, подача с выхода А2 сигнала в цепь ОС (делитель) и т.п. Оснований выпячивать "вычитание" нет.
В результате из-за созданной такой терминологией путанницы, обсуждение темы раздуто, на ровном месте ищутся глубокие смыслы, которых нет.

Единственное, что тут можно ещё добавить, раз этот вопрос затрагивался, - о роли собсткенных искажений А1 и А2.
Глубина ОС на этапе обработки сигнала (выделенных искажений) в А1 меньше, чем на этапе обработки в А2. Соответственно и степень подавления собственных искажений А1 меньше, чем собственных искажений А2. Но сдругой стороны и сами искажения А1, как менее мощного, меньше собственных искажений А2. В итоге, какие искажения А1 или А2 будут превалировать неизвестно, но их несложно подсчитать, опираясь на корректную теорию без туманных ОСВИ.

[viktor8m]

0,000 000 3% ~= -170 дБ.

Понятно, что это будет только в симуляторе, ведь это без учёта входного шума (как входного каскада основного усилителя или, если есть, шума ОУ ошибки, так и шумов резисторов ООС), искажений резисторов ООС (а резисторы 0.25 Вт и меньше имеют искажения не лучше -130дБ, а -150дБ и лучше имеют только некоторые серии, и то с мощностью не менее 0.5 Вт), синфазные помехи (если посл. ООС), влияние наведённых помех и т.д. даже без обсуждения корректности моделей (особенно ОУ, большинство моделей которых используют не полную их схему, а всякие заменители каскадов, зачастую идеальные). Да и приводил пример измерения в симуляторе искажений полосового фильтра, при изменении параметра кол-ва циклов симуляции в два раза искажения меняются на 3 (!) порядка, и чему верить?

А по моему файлы даны. Рад буду,если кто покажет на слабое звено в нем.

Дело не в слабом звене, а в том, что я написАл здесь выше.

Я говорил осовпадении результатов моделирования усилителях линейки Натали с результатами измерений в железе, проведенными автором этой линейки.

И как результат те же 0,0002-0,0004% на 20кгц у последней безоптронной версии натали с режимом ЭА.

Вот такие порядки (выше 0,0001%) симулятор ещё может оценить близко к реальности (если конечно не угробить некачественными пассивными деталями и неправильной конструкцией).

достаточно подать входной сигнал и в Ку ослабленный выходной на вход сумматора (вычитателя), а с него - на дополнительный УМ. При этом нагрузка включается в мост между основным и дополнительным УМ. Если дополнительный работает в реж. А (при низковольтном питании дополнительного УМ совсем несложно), то искажения можно снизить на 40 ... 80 дБ.

Тоже можно, и это известный давно приём.

[Валет]

Глубина ОС на этапе обработки сигнала (выделенных искажений) в А1 меньше, чем на этапе обработки в А2.

В петле ООС выделенные в сумматоре искажения подаются на вход А1 как с ОСВИ, так и без нее. Поэтому глубина ООС в обоих случаях определяется петлевым усилением А1, А2 и цепи ООС, т.е. одинакова. Разница лишь в том, что в случае ОСВИ в А1 отсутствует напряжение усиливаемого сигнала. Или я что-то не понимаю?

[krulfa]

Мощность 42W, нагрузка 8Ом.
1Гц Кг=0,000 000 29% THD=0,000 000 3%
10Гц Кг=0,000 000 3% THD=0,000 000 35%
100Гц Кг=0,000 000 3% THD=0,000 000 3%
1кГц Кг=0,000 000 67% THD=0,000 000 8%
10кГц Кг=0,000 006% THD=0,000 011%
20кГц Кг=0,000 014% THD=0,000 056%
50кГц Кг=0,000 15% THD=0,000 56%
100кГц Кг=0,000 75% THD=0,002 77%
150кГц Кг=0,001 8% THD=0,007 7%
200кГц Кг=0,003 6% THD=0,015%
250кГц Кг=0,007% THD=0,025%
300кГц Кг=0,016% THD=0,05%
350кГц Кг=0,25% THD=0,55%

Столь низкие величины уже не вызывают доверия - сказываются погрешности вычислительного метода. Поскольку у любой схемы есть ограничения полосы пропускания - естественные или искусственно заданные, интересно оценить АЧХ, как она видится здесь, исходя из крутизны спада искажений:

1Гц Кг=0,000 000 29% Горизонтальная АЧХ
10Гц Кг=0,000 000 3% Горизонтальная АЧХ
100Гц Кг=0,000 000 3% Горизонтальная АЧХ
1кГц Кг=0,000 000 67% Пройден первый полюс всей-этой-конструкции
10кГц Кг=0,000 006% 5 Дб/Окт
20кГц Кг=0,000 014% 14 Дб/окт
50кГц Кг=0,000 15% 15 Дб/окт
100кГц Кг=0,000 75% 14 Дб/окт
150кГц Кг=0,001 8% 13 Дб/окт
200кГц Кг=0,003 6% 14 Дб/окт
250кГц Кг=0,007% 18 Дб/окт
300кГц Кг=0,016% 27 Дб/окт
350кГц Кг=0,25% 100 дб/окт

Резкий поворот в области 250...350 кГц может означать всплеск АЧХ на этих частотах. В обычных усилителях с ОООС такого не допускают.

В пользу этого еще говорит нехорошее соотношение Кг и THD. На 50 кГц THD в 4 раза больше, чем Кг. Поскольку гармоники складываются среднеквадратически, то чтобы получить такой прирост THD над Кг, нужно взять гармоник в квадрате, т.е. не менее 16 штук.

Т.е. вся схема отличается широким спектром гармоник на ультразвуковых частотах, что косвенно говорит о возможности динамических и фазовых искажений. Поэтому нет уверенности, что это будет хорошо звучать.

[клистрон]

Для Валет.
Далее всё для схемы на рис. 5, в которой контур ООС по выделенным искажениям трактуется как обычная следящая система.
При этом точкой суммирования сигнала с его заданным значением можно считать входы А1 ( где сигнал - выделенные искажения, а его заданное значение - ноль).

Тогда приведённые к выходу А1 его собственные искажения Еа1 будут уменьшены в соответствии с глубиной ОС на выходе А1
и составят Еа1/(Ка1бетта).
Такое же значение собственных искажений А1 будет и на выходе А2 (всего усилителя), так как после выхода А1 одновременно в Ка2 раз усиливаются собственные искажения А1 и востолько же раз возрастает и глубина ОС для этих искажений.

Это же можно получить и по другому. Приведённые к выходу А2 собственные искажения А1, с учётом их усиления в Ка2 раза, составят Еа1Ка2.
Глубина ОС на выходе А2 равна Ка1Ка2бетта. Тогда собственные искажения А1 на выходе А2 составят, как и выше,
Еа1Ка2/(Ка1Ка2бетта)=Еа1/(Ка1бетта).

Аналогично приведенные к выходу А2 его собственные искажения Еа2 будут уменьшены в соответствии с глубиной ОС для этих искажений (те с глубиной ОС на выходе А2)
и составят Еа2/(Ка1Ка2бетта).

Выше везде бетта - коэфф передачи цепи ОС с выхода А2 на вход А1.
Вроде всё.