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]

Да Вам не про это говорят. Если у генератора вторая гармоника -100дб и имеет фазу 0, а у усилителя -100дб и 180, то они взаимно компенсируются, и при измерении у вас получиться абсолютно неискажающий усилитель. Поэтому для измерений нужен генератор с уровнем собственных гармоник хотя-бы на 10дб ниже, чем у измеряемого устройства.

Я вообще не знаю, о чем здесь говорят некоторые. Спектры в анализаторе отображаются независимо от того какая фаза на выходе испытуемого усилителя. А графики (рисунки) спектра ЗК получают отдельно, и уже потом просто накладывают один график на другой. Вот тогда становится видно, что спектры совпадают. Чего не понятно?
Если гармоники на спектре не изменились, что отражено в измерениях? Этак «криво» рассуждая, ни один анализатор спектра не подходит для измерений, ровно, как и аппаратные генераторы. Потом, у программных анализаторов спектра, гармоники отсутствуют как класс, гармоники есть только у аналоговой части ЗК.
Да любой генератор должен иметь ниже искажения, чем испытуемое устройство, только где же его взять, когда у испытуемого устройства речь идет о гармониках ниже Кг=0,000 06%. Тем более, современные аппаратные генераторы ниже Кг=0,01% не могут дать, а у программных он может быть ниже Кг=0,001%.

[shkal]

LabAT, Вам понятно, что гармоники усилителя могут вычитаться из гармоник входного сигнала, если они противофазны? Да или нет?

Если гармоники на спектре не изменились, что отражено в измерениях?

Отражено то, что измерительная установка непригодна для данного измерения.

ем более, современные аппаратные генераторы ниже Кг=0,01% не могут дать,

Всего 40 долларов, и золотой ключик у Вас в кармане http://www.ebay.com/itm/Ultra-low-di...item4abd883fc6

[LabAT]

LabAT, Вам понятно, что гармоники усилителя могут вычитаться из гармоник входного сигнала, если они противофазны? Да или нет?


Отражено то, что измерительная установка непригодна для данного измерения.

Всего 40 долларов, и золотой ключик у Вас в кармане http://www.ebay.com/itm/Ultra-low-di...item4abd883fc6

Нет, непонятно. Вам ведь непонятно, что в какой бы фазе с генератора не был бы подан сигнал, хоть с гармониками, хоть без них, усилитель просто усиливает сигнал, он или оставит их такими же, как есть, или развернет фазу всего сигнала вместе с гармониками. От этого спектр не изменится.
У Вас, что, новый метод выделения гармоник в генераторе? Тогда почему он не работает до сих пор в аппаратных приборах?

---------- Добавлено в 16:16 ---------- Предыдущее сообщение в 16:12 ----------

Буду иметь ввиду, что если развернуть фазу предварительного усилителя, то искажения УМ вычитаются. Зачем «городят огород» люди на этом форуме, столько тем разных, столько оригинальных усилителей. А все оказывается совсем просто.

---------- Добавлено в 16:24 ---------- Предыдущее сообщение в 16:16 ----------

То есть даже смысл, этой темы, некоторые коллеги не понимают.
Нельзя развернуть или даже просто подвинуть отдельно фазу гармоник, можно развернуть фазу сигнала вместе с гармониками. Но это не одно и тоже.

---------- Добавлено в 16:29 ---------- Предыдущее сообщение в 16:24 ----------

Почему нельзя. Потому что гармоники живут не сами по себе, они вмонтированы в сигнал. А спектр это математическое разложение сигнала на его математические составляющие.
Но ведь это не одно и тоже.

[Edgar]

Передаточная функция генератора Y1=X^2, передаточная функция усилителя Y2 = Y1^1/2. Общая передаточная функция Y = X^1. Т.е. линейная.... Где тут что вмонтировано?

[Turbo_man]

Общая передаточная функция Y = X^0.

По-видимому, имелось ввиду Y = X^1?

[shkal]

Нет, непонятно. Вам ведь непонятно, что в какой бы фазе с генератора не был бы подан сигнал, хоть с гармониками, хоть без них, усилитель просто усиливает сигнал, он или оставит их такими же, как есть, или развернет фазу всего сигнала вместе с гармониками. От этого спектр не изменится.

Да господи... На выходе усилителя есть гармоники генератора и собственные гармоники, созданные нелинейностью усилителя. Они если гармоники усилителя окажутся в противофазе с гармониками генератора, они вычтутся. Так понятно?

[Edgar]

По-видимому, имелось ввиду Y = X^1?

Угумс. Поправил.

[Валет]

Валет,
Вас неоднократно просили уточнить выведенные формулы в моём посте #283. Ваша квалификация не позволила Вам этого сделать. Придётся самому.

Я уже писал по поводу ваших формул

Бессмыслица, если только не описка. Глубина ООС определяется не для выходов А1 и А2, а для петли ООС. Поскольку Ваше доказательство основано на неправильном понимании работы ООС (или описки), обсуждение Вашего поста невозможно.

[viktor8m]

Это математическое представление, векторный метод отображения на комплексной плоскости и только для случая, когда ток или напряжение меняются по синусоидальному закону.

Так гармоники и есть синусоиды. Вы вообще знаете как работают програмные спектроанализаторы? Все они используют преобразования Фурье (вернее разные варианты быстрых преобразований, по английски FFT, которые по разному точны, поэтому есть программы точнее, а есть дерьмовые), согласно которым (видимо Вы не знаете) сигнал любой формы (а искажённые сигналы что на выходе "синусоидального" генератора, что на выходе усилителя, на вход которого подали даже идеальный синус, имеют форму уже не синуса) можно разделить на различные идеальные синусоиды, каждая из которых имеет свою амплитуду и свою фазу, и это и есть гармоники.

viktor8m, О каких фазовых отклонениях генератора Вы говорите. Фазовые отклонения оцениваются на выходе усилителя относительно входного сигнала, у генератора их просто быть не может. Относительно чего у генератора фазовые отклонения?

Нет, непонятно. Вам ведь непонятно, что в какой бы фазе с генератора не был бы подан сигнал, хоть с гармониками, хоть без них, усилитель просто усиливает сигнал, он или оставит их такими же, как есть, или развернет фазу всего сигнала вместе с гармониками. От этого спектр не изменится.

Странно что Вам не доходит, я (и не только) говорю не о фазе всего сигнала, а о фазах отдельных гармоник этого сигнала и эти фазы (как и амплитуды) у гармоник разные (см. ранее в начале этого поста о преобразовании Фурье).

Нельзя развернуть или даже просто подвинуть отдельно фазу гармоник, можно развернуть фазу сигнала вместе с гармониками. Но это не одно и тоже.

А это к чему? Понятно, что фазы гармоник есть постоянные величины относительно фазы всего сигнала (вернее "первой" гармоники), но Вы же отрицали вообще наличие разных фаз у гармоник.

Я вообще не знаю, о чем здесь говорят некоторые. Спектры в анализаторе отображаются независимо от того какая фаза на выходе испытуемого усилителя.

Опять, мы не говорим о фазе всего сигнала, а говорим о фазах отдельных гармоник, но проблема в том, что программа обработки спектроанализатора не может учесть одновременно фазы гармоник сигнала генератора и выхода усилителя, ведь на спектроанализатор мы подаём только один сигнал (или оба, но на разные не одинаковые входа), а визуально оценить также не возможно, т.к. мы видим на экране только информацию об амплитудах, а без знания фаз смешивать в уме информацию об амплитудах, как делаете Вы, нельзя (вообще-то многие способы FFT могут дать информацию об фазах, это надо смотреть в конкретных программах). Поэтому то что Вы пишете далее

А графики (рисунки) спектра ЗК получают отдельно, и уже потом просто накладывают один график на другой. Вот тогда становится видно, что спектры совпадают.

приводит к неверным результатам.

Если гармоники на спектре не изменились, что отражено в измерениях?

Что угодно (в том числе отличаться на два порядка и больше), а не тот однозначный вывод, который делаете Вы (надеюсь это понятно из сказанного Выше). Например, вполне возможен вариант при проверке усилителя подачей синуса с генератора, что фаза некоторой гармоники выходного сигнала этого усилителя (напомню, что это относительно фазы первой гармоники этого сигнала, а фактически это и фаза первой гармоники сигнала генератора ниже некоторой частоты, где ФЧХ усилителя практически 0), оказалась ровно -180 градусов от фазы гармоники с тем же номером в сигнале генератора, в итоге мы увидим значительно меньшую амплитуду этой гармоники (т.е. эффект компенсации двух нелинейностей), но на самом деле искажения усилителя значительные (кстати такой эффект компенсации объясняет иногда приятное воспроизведение искажённой музыки усилителями с большими собственными искажениями).

Этак «криво» рассуждая, ни один анализатор спектра не подходит для измерений, ровно, как и аппаратные генераторы. Потом, у программных анализаторов спектра, гармоники отсутствуют как класс, гармоники есть только у аналоговой части ЗК.
Да любой генератор должен иметь ниже искажения, чем испытуемое устройство, только где же его взять, когда у испытуемого устройства речь идет о гармониках ниже Кг=0,000 06%. Тем более, современные аппаратные генераторы ниже Кг=0,01% не могут дать, а у программных он может быть ниже Кг=0,001%.

Никаких проблем, всё известно уже давно, генератор на фиксированную частоту и сверхмалые искажения получают из сигнала любого качественного ЦАП (с искажениями не хуже -100дБ) с помощью полосового фильтра с нужными характеристиками, а что касается аналоговой части АЦП для регистрации сверхмалых искажений, то стандартным методом является применение Т-моста и дополнительное усиление гармоник (в интернете и статьях имеются так сделанные системы измерения искажений вплоть до -170дБ).

Чем он вам не нравится?

Если этот вопрос ко мне, то я никакой оценки не давал, т.к. не видел никакой схемы, покажите схему (можно условную без номиналов, только саму идею), тогда и оценим Ваш подход.

10пф маловато для звукового диапазона

зато устойчивость лучше. А хороших конденсаторов на 10пф найти несложно, на край стеклянные пойдут отлично.да и высокочастотных фарфоровых еще можно найти.Так что нифига страшного.

Мало найти качественный 10пФ, Вы не поняли видимо, что этот конденсатор 10-12пФ (С5 по схеме из поста 307) образует обычную коррекцию Миллера, т.е. ёмкость, которую видит схема на разных частотах, равна не этим 10-12пФ, а равна 10-12пФ умноженное на собственное суммарное усиление (согласно частоте) от базы Q1 до выхода усилителя (что и объясняет такую низкую частоту работы уже на 300 Гц), но т.к. это усиление не стабильно при усилении реального меняющегося сигнала (особенно за счёт ВК), то и коррекция не будет линейной.

[Vovk]

Всего 40 долларов, и золотой ключик у Вас в кармане http://www.ebay.com/itm/Ultra-low-di...item4abd883fc6

Да, автор данного "ключика" даже появлялся здесь на форуме. И показывал схему, уже не помню где - тут или на заграничном diy-audio.

[shkal]

Vicy его ник.

[клистрон]

Я уже писал по поводу ваших формул

Валет, я не просил Вас писать по поводу моих формул, я прсил Вас вывести свои правильные формулы без обсуждения моих и обсуждения моего поста (тем самым, я без Вас и без обсуждения с Вами "уточнил бы" мои "неправильные" формулы). Эта неоднократная просьба сформулирована в моих постах однозначно и понятно.

В ответ всякий раз Вы свою неспособность вывести эти формулы обсновываете нежеланием обсуждать мой пост, то есть передёргиваете, что не есть хорошо ("..Да у него гранаты не той системы").

Валет, забудте про мой пост, забудте про меня не понимающего работу ООС, и сами, без ссылок на кого-либо или на что-либо, выведите вместо болтовни следующие три формулы для усилителя на рис. 5:

величины собственных искажений схемы А1 на её выходе (первая формула) и на выходе услителя (вторая формула) при замкнутой ОС;
величину собственных искажений схемы А2 на её выходе, т.е. на выходе услителя, при замкнутой ОС (третья формула).

Эти формулы актуальны, Вы сами ставили вопрос об искажениях А1 и А2, так и выведите формулы их расчёта вместо повторения малоинтересных ссылок на чъю-то некомпетентность.

Если вместо указанных формул Вы напишете очередное бла, бла, бла - Вы себя дискредетируете окончательно.

[.Васильев]

Offтопик:
Ясно. лично мне все ясно.

Вообще то тут и двухполюсная коррекция работает отлично.
http://s020.radikal.ru/i709/1301/88/91148fcd8cb8.jpg

Offтопик:
Вместо одного конденсатора 20пфставится два емкостью 30пф и 62пф-75пф и между ними резистор 6-10ком на землю. И 120дб усиления.на 20кгц как с куста. Частота получившего полюса 10кгцперегиб частот на 13кгц
А так даже тот же линн имеет вложенную местную ос по коррекции.Это все хитрости терминалогии

.

[LabAT]

shkal,
viktor8m,
Полезный сигнал – это последовательное изменение напряжения во времени, закон изменения может быть произвольным, поэтому сложный сигнал можно разложить на составляющие, но это все один сигнал. Гармоники усилителя не имеют сдвига по фазе, даже говорить об этом уже бред, у них разные частоты. Можно говорить о временном сдвиге относительно основной частоты, но о фазе???
Нет, это Вы «не догоняете». Давно не читал что-то эзотерическое.
Вы не понимаете, как работает спектроанализатор. И прежде чем писать что-то несуразное, поинтересовались бы принципом его работы сначала. Но, учиться никогда не поздно.
Анализатор спектра позволяет определить амплитуду и частоту.
Истинный анализ спектра, анализатор может дать только тогда, когда анализируемое колебание x(t) периодичное или находится в рамках периода Т. При анализе длительностей процессов, анализатор дает не истинный спектр
,

а его оценку
,

зависящую от времени t1 и времени анализа Т. Это текущий спектр, потому что спектр может изменяться во времени, т.е. это мгновенное значение спектра в рамках некоторого «окна» (интеграл по бесконечности ряда Фурье не берется, поэтому ограничиваются некоторыми рамками в интересующем диапазоне)
.



Разрешающая способность анализатора зависит от наименьшего интервала по частоте df между двумя спектральными линиями, которые еще могут разделяться анализатором.
Анализаторы параллельного типа, имеют ряд узкополосных фильтров, каждый из которых настроен на определенную частоту. При одновременной подаче исследуемого сигнала на все фильтры, каждый выделяет только свою составляющую спектра (спектральную линию), т.е. это напряжение – относительная амплитуда сигнала в рамках селекции конкретного фильтра, которое потом и отображается на экране анализатора.
Анализаторы последовательного типа, сканируют полосу частот перестраиваемым гетеродином, а составляющие спектра последовательно переносятся на промежуточную частоту. Селективный УПЧ (усилитель промежуточной частоты) последовательно выделяет составляющие спектра, а синхронная развертка последовательно выводит спектральные линии на экран.
Цифровые анализаторы последовательного типа так же сканируют полосу частот гетеродином, а затем АЦП оцифровывает сигналы, потом все обрабатывается цифровыми методами.
Цифровые анализаторы параллельного типа работают на аналогичном принципе параллельного анализа, только фильтры цифровые, а преобразование можно осуществить математически. Напрямую преобразования Фурье нет возможности использовать, потому что очень большое количество вычислений займет много времени, вот и придумали метод сократить количество вычислений и назвали этот метод – БПФ (быстрое преобразование Фурье), который позволяет резко сократить количество формул, а значит и дорогое время на вычисления.
Программные анализаторы заменяют реальные фильтры программными.
Другими словами анализатор спектра выделяет напряжения конкретных спектральных линий из исследуемого сигнала и выводит эти результаты на экран. Это частоты и амплитуды, никаких фаз, потому что измерение происходит не за один период сигнала.
Сегодня появились анализаторы спектра которые могут и фазу отследить, но это совершенно иной случай. Такими анализаторами еще никто не пользовался, скорее всего, и я тоже не использовал такой анализатор.
Поэтому вся эта «ахинея», которую раздули из ничего, никакого отношения к данному случаю не имеет.
Не расстраивайтесь, у всех бывает «сдвиг по фазе».

[LabAT]

Если этот вопрос ко мне, то я никакой оценки не давал, т.к. не видел никакой схемы, покажите схему (можно условную без номиналов, только саму идею), тогда и оценим Ваш подход.

Да нет, это именно Вы сказали, что мой усилитель «генератор», после того как я выложил графики его АЧХ и ФЧХ, только не объяснили, почему он для Вас «генератор».
Принцип в теме уже изложен, а как реализовать этот принцип думайте сами. Лучше я покажу вам графики последнего варианта, которые показывают, что именно можно получить данным методом.


Впрочем, ведь в симуляторе тоже есть генератор, вдруг и здесь что-то не то вычитается.

[viktor8m]

Вы не понимаете, как работает спектроанализатор. И прежде чем писать что-то несуразное, поинтересовались бы принципом его работы сначала. Но, учиться никогда не поздно.

Не расстраивайтесь, у всех бывает «сдвиг по фазе».

Я уже подумал, что всё предельно просто объяснил, но Вам всё ещё не доходит, о чём идёт речь, и Вас всё время заносит всё время в другую сторону. Попробую ещё раз.

Гармоники усилителя не имеют сдвига по фазе, даже говорить об этом уже бред, у них разные частоты.

Вы что не врубились в мои слова? Я всё время говорю о недопустимости прямого суммирования амплитуд гармоник одного номера, т.е. одинаковой частоты сигналов генератора и выходного сигнала усилителя (а на самом деле есть ещё и немаленькие гармоники АЦП ЗК, особенно у ширпотребных ЗК, но не хочу Вас совсем запутывать), т.к. у них разные фазы относительно первой гармоники.

Можно говорить о временном сдвиге относительно основной частоты, но о фазе???

Вы давно тригонометрию перечитывали? Если взять два синуса одной частоты (в нашем случае это гармоники одного номера, но от разных мест измерительного тракта), но с разными фазами, то это равнозначно их сдвигам по времени относительно друг друга (можете посмотреть в симуляторе).

Анализаторы параллельного типа, имеют ряд узкополосных фильтров, каждый из которых настроен на определенную частоту. При одновременной подаче исследуемого сигнала на все фильтры, каждый выделяет только свою составляющую спектра (спектральную линию), т.е. это напряжение – относительная амплитуда сигнала в рамках селекции конкретного фильтра, которое потом и отображается на экране анализатора.
Анализаторы последовательного типа, сканируют полосу частот перестраиваемым гетеродином, а составляющие спектра последовательно переносятся на промежуточную частоту. Селективный УПЧ (усилитель промежуточной частоты) последовательно выделяет составляющие спектра, а синхронная развертка последовательно выводит спектральные линии на экран.
Цифровые анализаторы последовательного типа так же сканируют полосу частот гетеродином, а затем АЦП оцифровывает сигналы, потом все обрабатывается цифровыми методами.
Цифровые анализаторы параллельного типа работают на аналогичном принципе параллельного анализа, только фильтры цифровые, а преобразование можно осуществить математически.

И для кого это Вы написАли, если весь наш разговор ведётся о применении ЗК в качестве измерителя (в ответ на Ваш пост 287), где не используются никакие фильтры (ни аналоговые ни цифровые), а спектр создаётся програмно (т.е. математически) исключительно за счёт каких-то методов FFT\БПФ, не всегда качественных (типа как в RMAA), и если Вы почитаете о преобразовании Фурье, то узнаете, что чисто програмным (математическим) методом можно любой сигнал разложить на синусы, которые кроме своих амплитуд будут иметь и свои фазы (иначе это не правильное, т.е. не соответствующее на 100% исходному сигналу, разложение), но быстрые методы бывают и не самые точные, поэтому надо пользоваться качественными программами.

Поэтому вся эта «ахинея», которую раздули из ничего, никакого отношения к данному случаю не имеет.

Так что ахинею несёте Вы.

Да нет, это именно Вы сказали, что мой усилитель «генератор», после того как я выложил графики его АЧХ и ФЧХ, только не объяснили, почему он для Вас «генератор».

Дайте ссылку (или номер) на этот мой пост.

А так даже тот же линн имеет вложенную местную ос по коррекции.Это все хитрости терминалогии

У усилителей и ОУ по топологии Линна коррекцией Миллера охвачен только выходной каскад УН, что так же не самый лучший вариант (коррекцию Миллера вообще лучше избегать), но всё же его усиление стабильней, чем то что у Вас (внутри коррекции Миллера два каскада усиления и ВК).

[shkal]

LabAT, вас с какого курса отчислили?

Попытаюсь ещё проще:
Генератор имеет на выходе сигнал вида sin(w*t)+0.01*sin(2*w*t).
Усилитель при подаче на него сигнала sin(w*t) имеет на выходе sin(w*t)-0.01*sin(2w*t)
Отбрасывая гармоники выше второй, при подаче сигнала с нашего генератора на наш усилитель на выходе усилителя будем иметь sin(w*t)+0.01*sin(2*w*t)-0.01sin(2*w*t) = sin(w*t)
т.е. спектроанализатор, подключенный на выход, покажет полное отсутствие 2-ой гармоники.

Гармоники усилителя не имеют сдвига по фазе, даже говорить об этом уже бред, у них разные частоты. Можно говорить о временном сдвиге относительно основной частоты, но о фазе???
Нет, это Вы «не догоняете». Давно не читал что-то эзотерическое.

Плакал. Т.е с Вашей точки зрения при разложениий сигнала в ряд фурье все гармоники имеют вид A*sin(n*w*t), а А*sin(n*w*t+phi) быть не может?

Такими анализаторами еще никто не пользовался, скорее всего,

Вновь Вас ждут чудесные открытия. Запустите spectralab\spectraplus и идите в меню view-phase.

[ViktKors]

Да нет, это именно Вы сказали, что мой усилитель «генератор», после того как я выложил графики его АЧХ и ФЧХ, только не объяснили, почему он для Вас «генератор»

Это сказал я.
Смотрим на графики:

Видим, что до 7 МГц ООс пытается удержать амплитуду постоянной, а потом АЧХ резко (очень резко!) обрывается вниз со скоростью ~30 дБ/октава (глаза сломаешь), как у ФНЧ 5-го (!!) порядка. Фаза при этом за 180 градусов, что тоже вполне укладывается в рамки такого фильтра.
Учитывая, что усилитель представляет собой цепь с общей ОС, я не очень-то могу себе представить, как в случае довольно простой конструкции можно реализовать такие характеристики и сохранить устойчивость. При этом-же, отлично представляю себе, что цепи с подобными параметрами обычно получаются когда усилитель, имеющий характеристики как у ФНЧ высокого порядка, дополнительно охватывают ООС. Условия устойчивости при этом обычно не выполняются, усилитель великолепно генерит, а симулятор прилежно рисует "красивую" картинку АЧХ.

Потому и попросил графики петлевого усиления, по которым устойчивость (пусть и в частном случае) можно оценить напрямую (кстати, если Ваша задача - именно сделать усилитель, нужно это, в первую очередь Вам). Но было отвечено, что это дело будущего. Ну что-ж, подождем.

[Nota Bene]

Вновь Вас ждут чудесные открытия.

Пусть полюбуется - может навеет что-то

[.Васильев]

У усилителей и ОУ по топологии Линна коррекцией Миллера охвачен только выходной каскад УН, что так же не самый лучший вариант (коррекцию Миллера вообще лучше избегать), но всё же его усиление стабильней, чем то что у Вас (внутри коррекции Миллера два каскада усиления и ВК

По ссылке усь с двухполюсной коррекцией .Влияние коррекции Миллера снивелировано.