Амплитудные искажения гармонического спектра УМЗЧ, ООС и амплитудная характеристика.

[теоретизирующий практик]

более разбирающиеся в электронике утверждают, что ООС не может воздействовать на некоторые неидеальности первого каскада

Это утверждение уже звучало на этой ветке. Хотелось бы иметь ссылку на известных авторов. (новомодных эзотериков от маркетологов не стоит упоминать лучше кого-то из классиков)

Ну так в той же модели можно увеличить Ку выходного каскада, снизить исходые искажения в усилителе без ОООС до 0,01%, (за счёт снижения модуляции первого каскада), и опять охватить ОООС и посмотреть. Во сколько снизится?
Опять не то?
Тогда опишите - что будет то?

P.S. Понятно было бы если бы нелинейность появилась в цепи делителей напряжения ОООС. Тогда - да, тогда непреодолимый тупик.

[Teoretic]

тогда на выходе естественно получаем насыщение, т.е. практически напряжение питания (этот ОУ имеет Rail-to-Rail выход) 15 В. Теперь инв. вход отрываем от земли и подключаем к выходу, получая суперглубокую ООС глубиной в 5 миллионов. А теперь вопрос для Teoretic-а, какое напряжение будет на выходе?
, а я вот меряю и вижу 1.5 мВ. Как же так?

Offтопик:
Ну, теория не моя, не надо мне льстить. Я до таких высот не добирался.
Мне только непонятно, что Вы хотите выяснить на таких тривиальных примерах?
Вогнали ОУ без обратной связи в насыщение... Что там можно намерить, кроме питания?
Повторитель показал напряжение сдвига на входе.
Оно, умноженное на 5 миллионов, хотело бы появиться на выходе ОУ без ОС, но выход не позволил.

Вы узнали, что хотели узнать?

---------- Сообщение добавлено 22.22 ---------- Предыдущее сообщение было 22.13 ----------

а более разбирающиеся в электронике утверждают, что ООС не может воздействовать на некоторые неидеальности первого каскада,

ООС воздействует на все, что попало в ее петлю.
Единственный намек, что какие-то элементы могут не попасть в петлю ОС, высказал Nota Bene.
Осталось только выяснить, что это за элементы.
Nota Bene опять же намекает, что это один из двух входов ОУ, являющийся сумматором ОС.
К сожалению, он проигнорировал мой вопрос о выходном сигнале сумматора, который подается на вход усилителя, а следовательно, попадает в петлю ОС.

[dortonyan]

Offтопик:

Заметьте, я использовал Ваш же приём, ...

Прием подгона схемы под теорию.
Не, с такими приемами мы далеко не уедем, и "хай-эндъ не построим".

[Nota Bene]

что это один из двух входов ОУ, являющийся сумматором ОС.

Учтем, что оба входа ОУ равноправны в плане создания ошибки суммирования, в частном случае надо рассмотреть как они схемотехнически выполнены (что находится между ними).
Кстати, вспомнилась старая тема с подобными спорами - https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1161885

[Игорь Гапонов]

Идеальный элемент суммирования вообще должен иметь нулевое входное напряжение и ток, что наблюдалось бы при бесконечно большом усилении в петле ОООС. Но реально имеем то что имеем....

Ошибка сумматора ИЗМЕНЯЕТСЯ в K/1+BK раз (как и ошибка узла B). При стремлении K к бесконечности изменение стремится к 1/B, т.е. при "нормальном" B<1 ОШИБКА УВЕЛИЧИВАЕТСЯ относительно усилителя, работающего в режиме аттенюатора.

При этой "идеализации" на выходе сумматора ноль (бесконечно малая), но на его входах Uвых*B, т.е. сигнал гораздо больше нуля. Поэтому уровнем воздействия на входы сумматора нельзя пренебрегать даже в этом идеализированном случае и на постоянном токе в том числе.

Это в терминах теории ОС означает, что ПЕРЕХОД сумматора вход-выход по сигнальному каналу оказывается ВНЕ ОС.

В безосом усилителе нет сумматора и нет узла B, и нет ошибки суммирования и канала B.

[Teoretic]

Игорь Гапонов, долго же Вы сидели в засаде.
Признаю. Многого еще не понимаю в ОС.
Посыпаю голову пеплом. Ушел переваривать сказанное...

[Игорь Гапонов]

...
Вы опять смешали частотный и временной домен.
...

Offтопик:
И вот ещё на посошок. ()

Это не мешает вычислить ФЧХ идеальной линии задержки или даже линии опережения.

Проведите касательную к выбранной точке на ФЧХ произвольного линейного девайса/узла (на Ваше усмотрение). Тангенс угла наклона к оси частот укажет Вам на так называемое групповое время запаздывания (опережения) для участка СПЕКТРОВ сигналов, проходящих через девайс и попадающих в окрестность этой частотной точки.

Проведите прямую из начала координат "частотного домена" к той же точке ФЧХ того же девайса. Тангенс угла наклона к оси частот укажет Вам на фазовое время задержки (опережения) спектральной компоненты того же сигнала.

Всех с Днём Радио имени Попова А.С.

[теоретизирующий практик]

Ошибка сумматора ИЗМЕНЯЕТСЯ

Понял, вольное с моей стороны трактование выражения "элемент суммирования". Под ним я имел в виду "нуль орган" или по другому входной каскад.

[viktor8m]

В инвертирующим усилителе - в упрощённом виде, "элемент сравнения" или "сумматор" состоит из 2х последовательно включенных резисторов

Совершенно не верно. Резисторы ООС в инв. включении действительно являются сумматором, но "элемент сравнения", как и в неинв. включении, осуществляет первый каскад, да и иначе быть не может, т.к. "элементом сравнения" может быть только активный элемент (диод, транзистор или лампа), но никак не резистор.

[Игорь Гапонов]

..т.к. "элементом сравнения" может быть только активный элемент (диод, транзистор или лампа), но никак не резистор.

Но тогда на самом деле и в цепи этих самых резисторов присутствуют усилительные элементы ("активные"). Например, по последней ссылке Nota Bene на рис.4 видно, что часть разностного тока проходит по петле выход-резисторы сумматора-источник-земля. И в любом случае в ветви B и на выходе сумматора как минимум присутствует сам главный герой ОС.

В своё время ковбойские манцы имени Блэка продолжились, когда и на источник петлю накинули

[bukvarev]

Ну вот, "напряженка" спала, потихоньку можно "заряжать" дальше .
До сих пор мы рассматривали аддитивные помехи, добавляемые к каскадам усилителя, охваченного ОООС.
Очевидно, что при линейном усилителе все эти помехи выводятся из под петли с соответствующими коэффициентами, причем, помеха первого каскада - с единичным.

Теперь перейдем к нелинейному первому каскаду (либо - нелинейному выходному). Нелинейность каскада, охваченного ОООС - это не совсем то же, что и аддитивная помеха. Более того, преобразование нелинейного искажения в виде эквивалентной аддитивной помехи здесь, пмсм, будет некорректным.

Зря Теоретик не пожелал воспользоваться разложением в ряд Тейлора ААХ каскада, ну да ладно..

Интуитивно, входной каскад линеаризуется в той мере, в которой размах разностного сигнала оказывается меньше выходного. В первом приближении (отбрасывание при разложении ААХ в ряд Тейлора членов больше первого порядка) можно считать, что разность после вычитателя ОООС усиливается с коэффициентом, в который входит значение производной ААХ первого каскада в его рабочей точке. С изменением мгновенного значения входного сигнала меняется производная ААХ, а значит, и эквивалентный коэффициент передачи всего звена, и глубина ОООС . В максимально строгом случае закономерно получаем нелинейное уравнение степени n вида: Y^n = А^n * F( poly(A), poly(Y) ), где Y - выходной сигнал, A - входной сигнал, n - максимальная степень ААХ, poly - некое полиномиальное выражение, содержащее степени A или Y до (n-1). И этот орешек так легко взмахом шашки алгебры курса средней школы не не кольнуть . Лучше позвать перцев Рунге с Куттом, ну или модельнуть самостоятельно.

Вот рисуночки красивые, полученные при подаче линейного воздействия на два модельных усилителя с единичным коэффициентом усиления (100% ОООС):


Нелинейность ААХ не превышала 5 степени.
При выводе результатов использовалось дискретное преобразование Лежандра. У второго графика все ясно - чистая пропорциональность глубине ОООС, т.к. выходное напряжение от глубины ОООС практически не зависит. А вот нелинейность входного каскада "давится" в значительно бОльшей мере, чем глубина ОООС. А почему - вроде как объяснил выше .

Это была "чистая нелинейность", а теперь осталось добавить аддитивную помеху, и получится усилитель "близко к тексту".. Примерно так.

[Игорь Гапонов]

В нашем случае "трёх ясень-сосень" (заданная топология операций) - сумматор C, связь B, усилитель K - общее выражение выглядит так (буква блока соответствует математической функции-операции по аргументу его входов, аргументы в фигурных скобках, как и принято в операционном исчислении):

Y{U}=K{C{U,B{Y{U}}}; U=x/Y*{x=0}.

U - линейная замена переменной, учитывающая изменение масштаба по входу (дифференциального усиления как первой производной Y) в окрестности нулевого входного сигнала при введении ОС - нач.условие по равенству малого сигнала на выходе при сравнении результатов введения ОС.

Собственно, конечными полиномами тут не отделаться даже в случае полиномиальной K и линейных C и B. Уже во втором порядке K в Y-ке корень квадратный появляется, что приводит к "размножению" порядка нелинейности.

На графиках Евгения это явление отражено в 6-м порядке (как принято в классической вычислительной математике- типа, "и так далее ..."), которого не было в исходнике.

Но интересно, что эти все сжатия и повороты исходной плоскости оператора Y (преобразование координат ААХ) не меняют суммарного порядка ААХ. В том же случае "параболы по K" мы получим повёрнутую и сжатую-растянутую или параболу или гиперболу или эллипс.

[Teoretic]

До сих пор мы рассматривали аддитивные помехи, добавляемые к каскадам усилителя, охваченного ОООС.
Очевидно, что при линейном усилителе все эти помехи выводятся из под петли с соответствующими коэффициентами, причем, помеха первого каскада - с единичным.

Это, конечно, очевидно. Только надо помнить, что генератор напряжения помехи представляет собой результат нелинейности исходного усилителя. Поэтому уменьшение обратной связью напряжения этой помехи на выходе (независимо от места, куда вы его перенесли) означает уменьшение нелинейности, а не уменьшение амплитуды генератора, которого в реальности не существует.
(Мало правильно проделать анализ, надо его еще и правильно интерпретировать.)

[viktor8m]

Только надо помнить, что генератор напряжения помехи представляет собой результат нелинейности исходного усилителя.

Оставайтесь и дальше на своей ошибочной позиции (уже всем надоело Вам объяснять основы ООС), но Вам не удастся на этом форуме продать её как правильную, сколько бы Вы не повторяли эту глупость. Слово "помеха" и означает, что это что-то вне петли ООС (и не обязательно от излучений, но и, как уже не раз объяснял Вам, от специфики первого каскада) и к нелинейности усиления не имеет отношения (последняя симулируется не генераторами помех).

(Мало правильно проделать анализ, надо его еще и правильно интерпретировать.)

Именно у Вас с этим проблема.

[bukvarev]

Собственно, конечными полиномами тут не отделаться даже в случае полиномиальной K и линейных C и B. Уже во втором порядке K в Y-ке корень квадратный появляется, что приводит к "размножению" порядка нелинейности.

Именно! Так как в процессе численного решения степенного уравнения неизбежно появится множество членов при степенях верхних порядков.
"На пальцах" это можно интерпретировать таким образом, что ОООС синтезирует корректирующую функцию, близкую к "обратной" для ААХ.

Часто для синтеза обратных функций удобно использовать метод обратной связи. Однако, есть ограничение на монотонность преобразовываемой функции.

Offтопик:
Добавлю, для тех, кто помоложе и не знаком с аналоговыми вычислительными блоками. Например, как с помощью аналогового квадратора получить извлечение квадратного корня? Для этого нам понадобится: умножитель (1 штука), ОУ (1 штука), резисторы (2 штуки). Нелинейная ОООС позволяет вычислить корень из функции входного сигнала ОУ: Y=КОРЕНЬ(Uвх*R1/R2). Также можно реализовать делитель двух функций, и.т.д .

[bukvarev]

Это, конечно, очевидно. Только надо помнить, что генератор напряжения помехи представляет собой результат нелинейности исходного усилителя. Поэтому уменьшение обратной связью напряжения этой помехи на выходе (независимо от места, куда вы его перенесли) означает уменьшение нелинейности, а не уменьшение амплитуды генератора, которого в реальности не существует.

Охо хо . Чем писать "философию" о диалектике ОООС и борьбе существующего с несуществующим, давно бы уже взяли листочек бумаги и рассмотрели простейшую входную нелинейность:
Y = K*(A-bY)^2, где K - коэффициент усиления b - "бетта" обратной связи, А - входной сигнал. (1)

А потом - выходную нелинейность:
Y = (K*A - K*B)^2; B = bY . (2).

И пользуясь стариной Ньютоном, представили бы (A-bY)^2 = A^2 + (bY)^2 - 2bAY. Ну, и дальше... Это - без всяких Тейлоров, "в лоб".

Получился бы замечательный "листок Теоретика", с наглядными выводами. Хотя бы с порядком отличия результатов (1) и (2).

[теоретизирующий практик]

Offтопик:
Букварёв, Теоретик, Игорь Гапонов.
Чесслово, вы где дебатируете? Ну очень похоже что на Учёном Совете "Советского НИИ" при защите диссертации.
Неинтересно, однако. Может только мне неинтересно

[bukvarev]

Offтопик:
Странна позиция Ваша. В общем-то в этой ветке пытаются решить тему топика, "Амплитудные искажения гармонического спектра УМЗЧ, ООС и амплитудная характеристика", а не Вас развлечь . Да, без математики и моделирования здесь - никак . Решаем, как умеем..
Есть другие темы, с захватывающими схемами, плясками вокруг конструктива и умопомрачительными спектрами, вполне себе интересные и непохожие на дебаты ученого совета "Советского НИИ" .

[Teoretic]

давно бы уже взяли листочек бумаги и рассмотрели простейшую входную нелинейность:

Offтопик:
А почему Вы думаете, что я этого не делал?
Как раз-таки делал. Поэтому и знаю, что вид получаемых формул никак не зависит от того, на входе ли, на выходе ли, или вообще где-то внутри эта несчастная нелинейность. Все равно выход представляет из себя полином от входа.

У Вас, кстати, (1) и (2) имеют совершенно одинаковый вид (отличаются только константой К). Отличий не будет. Может, это ошибка?

Offтопик:

Я вообще подозреваю, что спор возникает из-за неправильно понимаемой терминологии. Я пользуюсь терминами из учебников, а здесь сформировались какие-то свои, местные и не общепринятые термины. Вот и взаимное непонимание.

[bukvarev]

Offтопик:

Как раз-таки делал. Поэтому и знаю, что вид получаемых формул никак не зависит от того, на входе ли, на выходе ли, или вообще где-то внутри эта несчастная нелинейность. Все равно выход представляет из себя полином от входа.

Ну так покажите этот свой полином, проблем-то.. Всего-то ссылка на картинку. К тому же, если делали.

У Вас, кстати, (1) и (2) имеют совершенно одинаковый вид (отличаются только константой К). Отличий не будет. Может, это ошибка?

Да нет, ошибки нет .