Амплитудные искажения гармонического спектра УМЗЧ, ООС и амплитудная характеристика.

[hippo64]

передаточная характеристика

Передаточная характеристика чего? Что является аргументом, а что функцией? Извините, но очень интересно. Может я занудлив, но нужно четко представлять о чем идет обсуждение, иначе попа.

Офф Белка

[Dillar]

Разберем работу следующей схемы:



Сначала удалим X1 из схемы, чтобы он никого не смущал (X1 не является частью узда сравнения).
Напряжение между точками AB (Uab) описывается следующим выражением:
Uab = K1 * V1 + K2 * Vout, где K1 и К2 константы. K1 = R3 / (R1 + R3); K2 = R1 / (R1 + R3)
Напряжение между точками AB есть сумма входного и выходного напряжения, взятых с некоторыми постоянными коэффициентами.


Правильность приведенных формул предлагаю проверить на калькуляторе. Для знающих ТОЭ они очевидны.
С сумированием напряжений на резисторах разобрались, переходим к сравнению, возвращаем в схему усилитель X1.
В инвертирующем усилителе U1 и Uout имеют разный знак, по этому фактически U1 и Uout в нашей схеме не складываются а вычитаются.
Причем, результат этого вычитания всегда 0 (или почти 0, если оперировать конечным усилением X1).

Пусть R3 будет 2 кОм, что бы не рассматривать частный случай K=-1.
И так имеем R1 = 1k, R2 = 2k и K = -2. Подаем на вход 1v, на выходе установившееся значение -2v. Теперь считаем по приведенным формулам напряжение Uab.
1v * 2k / (1k + 2k) - 2v * 1k / (1k + 2k) = 0.
Входное напряжение взятое с коэффициентом 2/3 сложили с выходным напряжением взятым с коэффициентом 1/3, и в результате получили 0.
Для других значений R1 R3 V1 все повторяется, результат всегда 0.
Как все это работает, при изменении V1 появляется сигнал ошибки Uab который усиливается и приводит к изменению Uвых, изменившееся Uвых попадает на схему сравнения R1, R3.
Uвых меняется до тех пор, пока Uab = K1 * V1 + K2 * Vout не станет равно нулю.


В реальности напряжение между точками AB немого отличается от нуля, и его можно сосчитать по следующей формуле Uвх = Uout / Kx1.
Например, если на выходе схемы -10v и Kx1 = -1000, то Uab = 10 mV. По мере увеличения Kx1 это напряжение стремиться к нулю.
По этому точку A называют виртуальным нулем.
Понятие виртуального нуля дает нам еще один способ анализа схемы.
Входное напряжение U1 создает ток через резистор R1, I1 = U1 / R1. Ток такой же величины протекает через резистор R3 (первый закон киргофа).
Значит установившееся выходное напряжение должно быть Uout = I1 * R3. Из чего следует, что K = Uout / U1; K = R3 / R1.

[hippo64]

Каждый элемент, что активный, что пассивный сильно отличается от сферического коня в вакууме, каждый элемент обладает своим реальным взглядом на жизнь, в топике поднята мысль попытаться формализовать реальные процессы в реальном механизме, закон ома давно доказан.

[viktor8m]

Имеем кривой первый каскад, искажения которого "неустранимы".

Сначало скажите, какие искажения первого каскада Вы имеете ввиду (у меня ощущение, что Вы валите всё в одну кучу). Если от нелинейности усиления, то можете не переживать, ООС её легко уменьшит, а вот если от погрешностей на входе (уже несколько раз объяснял их причины), то ООС на них не влияет напрямую, а только косвенно за счёт уменьшения входного напряжения и поэтому не пропорционально, как от нелинейности. Это я уже в десятый раз тут объясняю. Чтобы было проще понять проблему от погрешностей (а не от нелинейности), попробую так. Мы резисторами ООС выделили разностный сигнал и сравниваем с нулём, но представьте, что из-за погрешности мы сравниваем не с нулём, а с некоторой нелинейной непостоянной величиной, пусть и небольшой (скажем порядка 1 мВ) и выходной сигнал тогда привяжется не к чистому нулю, а к этой непостоянной величине, что фактически означает добавление дополнительных искажений к обычным искажениям от нелинейности усиления. Так понятней?

[hippo64]

Я пасс. Перехожу в режим режим созерцания юмористического произведения.

---------- Сообщение добавлено 21.52 ---------- Предыдущее сообщение было 21.51 ----------

Пардон,пас.

---------- Сообщение добавлено 21.52 ---------- Предыдущее сообщение было 21.52 ----------

Еще Пассом быть не хватало.

[viktor8m]

Uвх = Uout / Kx1

Вы действительно уверены в этой формуле? Возьмите скажем TL071, включите как Вы показали, подайте пост. напряжение 1 В, тогда на выходе будет 2 В, а Vав по Вашей формуле должно быть менее 100 мкВ (у TL071 усиление более 20000), а на самом деле, если Вы померите, там будет 3-5 мВ. Что-то Ваша формула не работает.

[AS79]

Если от нелинейности усиления, то можете не переживать, ООС её легко уменьшит

Дык вот некоторые и с этим не хотят согласится, статья о СЛ ввела в ступор

[Dillar]

Вы действительно уверены в этой формуле? Возьмите скажем TL071, включите как Вы показали, подайте пост. напряжение 1 В, тогда на выходе будет 2 В, а Vав по Вашей формуле должно быть менее 100 мкВ (у TL071 усиление более 20000), а на самом деле, если Вы померите, там будет 3-5 мВ. Что-то Ваша формула не работает.

Все дело в том, что среди радиоинженеров принято считать, что напряжение на выходе усилителя рассчитывается по формуле Uвых = K * Uвх. Отсюда, путем математических преобразований получаем: Uвх = Uвых / K.
PS: в посте #1682 нет ни одной моей собственной мысли, только общеизвестная теория.

[dekko]

Дык вот некоторые и с этим не хотят согласится, статья о СЛ ввела в ступор

всё зависит от степени восприятия упрощений и интерпритации прочитанного, или упрощённо - каждый видит то, что хочет видеть.

[korolkov24]

Все дело в том, что среди радиоинженеров принято считать

Это упрощённо, когда вы сознательно пренебрегаете некоторыми величинами, но всегда нужно помнить, что это выражение верно как допущение.

[AS79]

всё зависит от степени восприятия упрощений и интерпритации прочитанного, или упрощённо - каждый видит то, что хочет видеть.

Вынужден согласиться, увы
А всем

Offтопик:
Сегодня на улице полный кайф, жерех(это рыба такая) скотина прямо напротив дома гуляет, а у нас запрет на ловлю и карают жестоко

[shura1959]

Сообщение от belka
Во втором случае искажения будут меньшими (случай с абсолютно линейным первым каскадом), если вы за искажения говорите. Причём, существенно меньшими.
Не верю. В этом меня может убедить или практический опыт, или грамотное моделирование

Такую пару можно обсчитать даже на промокашке

(Боже упаси!) Никоим образом не претендую на грамотное моделирование. Грамотными были Герг Ом, Густав Кирхгоф, Джеймс Максвелл. Поскольку авторитеты в нынешнем контексте недоступны, можно обратится к 4-му по значимости авторитету ТОЭ – симулятору (промокашки с облегчением забросил когда появился P-Spice). Использована бесплатная версия TinaTI, особых претензий к которой давно не наблюдается (имеется на сайте Texac Instruments http://www.ti.com/tool/tina-ti). ВСЕ элементы на схеме считаются условно идеальными (симулятор плохо «понимает» ноль и бесконечность, посему манипулирует с О-О-Очень большими, или о-о-о-чень маленькими значениями).
Схема представляет из себя инвертирующий усилитель с Ку=10 и резистивным сумматором, и составлена из двух каскадов - На ОУ с Ку=10, и на источнике напряжения , управляемом напряжением (хотя можно было для наглядности, наверно и идеальный ОУ использовать). Помеха VG2 введена как аддитивная через резистивный сумматор R3 R4 R6.
VCVS1 – Voltage Control Voltage Source, Напряжением Управляемый Напряжения Источник), коэффициент усиления указан рядом с обозначением, и в первых двух примерах составляет минус 1000.
VG1- Источник напряжения 1Вольт, 1000Гц.
VG2 – Источник помехи треугольный сигнал 20Вольт.
IOP1 – Идеальный ОУ.
- В первом варианте каскад с источником помехи расположен на выходе Кг=0,3%.
- Во втором - на входе, Кг=3,4%.
Искажения видны внизу на вкладке Фурье.
Кстати, сам я не большой любитель «гхлыбокой» ООС в аудио, хотя по работе (как всегда по закону подолости) сталкивался бывало.
Если нужны схемы в Тине, могу покласть, хотя и так всё вводится за 5 минут.
P.S. Извиняюсь, кто успел прочитать - третий вариант пока убрал там "малость" лажанул я...

[hippo64]

Offтопик:

Offтопик:
Сегодня на улице полный кайф, жерех(это рыба такая) скотина прямо напротив дома гуляет, а у нас запрет на ловлю и карают жестоко

ловить невзирая на гармонические искажения

[korolkov24]

и в первых двух примерах составляет минус 1000

Сделайте минус единицу.

[shura1959]

Сделайте минус единицу.

Сделал. В первом варианте (ист. помехи на выходе) Кг=330%, во втором (ист помехи на входе) Кг= 3400%. На мой взгляд ничего не изменилось, принцип поджтверждается: чем линейнее первый каскад, тем меньше искажения всего усилителя.

[Dillar]

Это упрощённо, когда вы сознательно пренебрегаете некоторыми величинами, но всегда нужно помнить, что это выражение верно как допущение.

Да, математическая модель это всегда некоторое приближение. Однако, для рассматриваемого случая (скажем TL071) Uвых = K * Uвх достаточно точная модель. Если вы хотите ее уточнить, предлагайте, обсудим.

[dekko]

чем линейнее первый каскад, тем меньше искажения всего усилителя

были сомнения?

[belka]

чем линейнее первый каскад, тем меньше искажения всего усилителя.

Да, и никак иначе.

Может что-нибудь спроектируем уже, вдруг спереть что-нибудь у кого-нибудь получится шибко грамотное.

[shura1959]

Offтопик:

были сомнения?

Честно говоря, я и не размышлял на эту тему до чтения данной дискуссии. Кстати, не всё мы усваиваем с молоком матери. И путь электроники (да и жизни человеческой тоже) как правило путь сомнений и разочарований, "думаешь оно вот так должно быть!, а оно вон как на самом деле."

[AS79]

чем линейнее первый каскад, тем меньше искажения всего усилителя.

Вы не поверите, но то-же самое можно сказать и о всех других каскадах.