Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[Meta|_]

Offтопик:

У него есть и про 18-слойные

Мы здесь только УМЗЧ обсуждаем. В УМЗЧ больше четырёх слоёв я ни разу не видел. Ну ладно, шесть ещё могу понять - ради любви к искусству (предельного снижения индуктивностей).

[deemon]

Не применять Шиклаи с медленными транзисторами.

Лучше вообще в классе АВ Шиклаи не применять ...

---------- Сообщение добавлено 16:08 ---------- Предыдущее сообщение было 15:56 ----------

2. В первую очередь формированием характеристик петлевого усиления, более приближенных к границам интегралов Боде, во вторую - коррекцией существенной комплексности коэффициента тока передачи выходного каскада, вплоть до компенсации появления отрицательной вещественной части как входного, так и выходного импеданса.

Это конечно можно , но это пусть к созданию неустойчивых схем Дело в том , что для компенсации чего-либо - надо точно знать компенсируемую величину , притом быть уверенным , что она будет и далее стабильной . А так как все эти комплексные параметры транзисторов всегда режимно-зависимые , то при достижении максимальной глубины ООС получится схема , у которой довольно узкий "коридор допусков" , и которая в реальности будет "свистеть" от любого чиха , так сказать ....

[Meta|_]

В мощное оборудование выше-бытовой надёжности SMD ставят неохотно, греющиеся детали постепенно расшатываются и отваливаются от припоя из-за тепловых циклов.

Мысль верная, но я немного дополню. Речь об SMD-мелочёвке (резисторах-конденсаторах), а также BGA, QFN и т. п. А корпуса, в которых присутствуют "проволочки" между корпусом микросхемы и платой (SOIC, TQFP и т. д.) используют, ИМХО, в т. ч. вояки.
И, кстати, дело не только в термоциклировании, но и в деформации ПП при механическом воздействии на изделие.

[BesPav]

дело не только в термоциклировании, но и

бессвинцовом припое.

[pyos]

Offтопик:

бессвинцовом припое.

А также его неправильном использовании - многие проблемы бессвинцовки были характерны для этапа его детских болезней, но сейчас многие из них побеждены.
Что, впрочем, не отменяет желательности использования выводных деталей в случае ударных и/или вибрационных нагрузок на плату.

[Валет]

Offтопик:

Зачем делать идеально прямой, когда можно сделать одинаково бесконечной?

Передаточная функция транзисторов это данность и ваше предложение сродни предложению положить траекторию пули в горизонтальную плоскость и стрелять из-за угла

Например, решено схемотехнически

Ну и что? Какое это имеет отношение к идеальному, не имеющему никаких искажений ВК в классе В?

...и с абсолютно одинаковой температурой выходных транзисторов ;)

Конечно, если считать, что параметры идеального (для класса В) транзистора зависят от температуры.

Это конечно можно , но это пусть к созданию неустойчивых схем Дело в том , что для компенсации чего-либо - надо точно знать компенсируемую величину , притом быть уверенным , что она будет и далее стабильной .

Не говоря уже о том, что не ясно, как практически можно скомпенсировать изломы функции.

[оператор]

При переключении плеч ВК коэффициент передачи ВК претерпевает два излома передаточной функции, первый при входе ВК в режим класса А, второй - при выходе. Передаточная функция такого каскада имеет линейно-кусочный вид и именно вследствие этого усиленный сигнал и приобретает широкий спектр гармоник. Усилитель, вследствие ограниченного быстродействия не может мгновенно среагировать на изменение коэффициента передачи ВК в момент излома, и эти выбросы, по сути, представляют собой переходный процесс при авторегулировании выходного напряжения. Для ускорения этого процесса и следует необходимость повышения быстродействия, т.е. скорости нарастания. Чем больше скорость нарастания, тем сильнее будет ограничении спектра искажения с низкочастотной стороны.

Личная точка зрения.
В общих чертах, проблема КИ описана верно.
Дополню от себя, что быстрые и "простые" схемотехнически усилители, как правило звучат чище, чем медленные, навороченные с кучей нолей КНИ после запятой.
И это наблюдение подтверждает в какой то степени вышесказанное.

Теперь о методах "борьбы".
Можно выделить три реально работающих методов снижения КИ.
Совершенно верно сказал Сергей Игоревич - зачем ломиться в открытую дверь?

Метод первый.
Назовем его СЛ. Использовать разброс характеристик выходных транзисторов.
Как работает?
Если все выходные транзисторы открываются/закрываются одновременно - имеем мощный одновременный излом с выбросом высокочастотных гармоник в узкой полосе частот, плюс колебательный процесс по всем шинам питания и земель, вплоть до БП. Как результат - паразитная АМ/ЧМ модуляция сигнала - грязь в звуке, при куче нолей КНИ!
- В случае разброса параметров выходных транзисторов точка излома "размазывается" по частоте, что приводит к расширению спектра КИ гармоник и уменьшается их амплитуда с соответствующим улучшением качества звучания. Т.Е. мы имеем не один мощный выброс, а много мелких, но меньшей амплитуды.
Я, предлагал назвать этот метод "рандомизацией" из теории ЦОС, поскольку эффект подобен, но тут на форуме было предложение "усреднение" из той же теории.

[BesPav]

Offтопик:
Передаточная функция транзисторов это данность

Вы или забыли, или не хотели указать каких именно транзисторов и в каком именно включении.
;)

[Валет]

В случае разброса параметров выходных транзисторов точка излома "размазывается" по частоте, что приводит к расширению спектра КИ гармоник и уменьшается их амплитуда

Скорость изменения сигнала в районе нуля максимальна, а разница в напряжениях открывания/закрывания транзисторов настолько мала (десятки мВ), что временная разница в отврывании/закрывании транзисторов ВК меньше длительности потери слежения. (Прикиньте время прохождения синусоидой 20кГц напряжения в несколько десятков мВ.) Параллельное включение транзисторов практически не уменьшает КИ, тем более, что эмиттерные резисторы дополнительно выравнивают режимы транзисторов ВК.

Вы или забыли, или не хотели указать каких именно транзисторов и в каком именно включении.
;)

Любых транзисторов в любом включении.

[оператор]

Скорость изменения сигнала в районе нуля максимальна, а разница в напряжениях открывания/закрывания транзисторов настолько мала (десятки мВ), что временная разница в отврывании/закрывании транзисторов ВК меньше длительности потери слежения. (Прикиньте время прохождения синусоидой 20кГц напряжения в несколько десятков мВ.) Параллельное включение транзисторов практически не уменьшает КИ, тем более, что эмиттерные резисторы дополнительно выравнивают режимы транзисторов ВК.

Спорное утверждение.
О потерях слежения я ничего не говорил. Это отдельный вопрос с ООС, думаю, рандомизация и там дает свое.
Говорить нужно не о 20 кГц, а о частотах самих КИ, которые могут достигать единиц или десятков МГц и о реакции ООС именно на них, а не на частоту сигнала.
Да, и разброс транзисторов обычное дело до сотен мВ.

Я, говорил о распределении токов, снижении мощности (соответственно) рандомизации кривой излома на большое к-во выходных транзисторов (например 12) ,и снижении амплитуды общего выброса высокочастотных гармоник. И соответственно спектре токов этих процессов по всей плате, жгутам и БП.

Поправьте - спектр коммутационных гармоник слабо зависит от спектра усиливаемого сигнала?
Вероятно, частота КИ определяется постоянными времени токов заряда и рассасывания выходных транзисторов, впрочем для современных транзисторов сложной структуры Мосфет и пр, это может оказаться и не так.
Подлежит исследованиям.

[anst]

to apple_r: вот такие lm318 у меня (качество фото не очень, но видать)

[Валет]

О потерях слежения я ничего не говорил. Это отдельный вопрос с ООС

Именно потеря слежения ООС является причиной КИ (Подробнее) и рассуждать о них вне свойств ООС нет смысла, поэтому дальше не смотрел.

[dekko]

Offтопик:
день сурка

[Валет]

В первую очередь формированием характеристик петлевого усиления, более приближенных к границам интегралов Боде

В русскоязычном сегменте интернета я не нашел ничего по маске «Интеграл Боде». Широта Ваших познаний известна, не могли бы Вы разъяснить менее образованным, что означает это новое (или малоизвестное) понятие. Без этого трудно понять Ваш пост.

[BesPav]

"Интеграл Боде"
не могли бы Вы разъяснить менее образованным, что означает это новое (или малоизвестное) понятие.

Здесь скорее всего имеется в виду способ получения максимальной площади усиления при заданной частоте единичного усиления и соблюдением условий устойчивости устройства с ООС.

Любых транзисторов в любом включении.

Ну напишите нам, что ли, передаточную функцию истокового повторителя по току...

[sia_2]

Offтопик:
Это диаграмма Боде-Найквиста, интегралы Боде - это немного другое. Из русскоязычного - см. Боде, теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью, переведена в 1948 году. Сорри, в конце недели постараюсь немного написать "на пальцах", до пятницы цейтнот.

[BesPav]

https://www.dropbox.com/s/b1nt4odehi...Bode.djvu?dl=0

[Валет]

Offтопик:

Ну напишите нам, что ли, передаточную функцию истокового повторителя по току...

Для истокового повторителя смысл имеет функция не по току, а по напряжению, т.е. коэффициент передачи напряжения К = ΔUвых / ΔUвх. Легко вычисляется по справочным данным с применение формулы для выходного сопротивления истокового повторителя Rвых = 1 / S. Думаю, не составит труда.

[BesPav]

Offтопик:
Для истокового повторителя смысл имеет функция не по току, а по напряжению

Ну вот вы опять увиливать начинаете. На хоботе уже все ветки забили своими коммутациями с сопутствующими софистикой, схоластикой и демагогией, теперь здесь начинается.

Offтопик:

т.е. коэффициент передачи напряжения К = ΔUвых / ΔUвх.

Нет, без дельты, Uвых/Uвх и будет тут что-то немногим меньше единицы.
И совсем не как вы написали, а для однотактного повторителя вот так:
Gm*Rs/(Gm*Rs+1), где Gm - это крутизна, а Rs сопротивление нагрузки.

Теперь добавляем комплементарный транзистор, каскад становится двухтактным.
Неактивное плечо будет большим сопротивлением нагрузки Rs>>Gm и коэффициент передачи по напряжению будет тоже считай единицей.

Когда оба плеча активны - они являются источниками тока друг для друга, можете помоделировать, можете посчитать, но и там получится ~1, можете поверить.

Offтопик:

Легко вычисляется по справочным данным с применение формулы для выходного сопротивления истокового повторителя Rвых = 1 / S.

Выходное сопротивление правильнее считать как:
Rs/(Gm*Rs+1), но если вы этого не знаете, то пусть будет приблизительно 1/Gm.

Теперь к вашим любимым коммутациям плеч.

Вот случай класса Ц:

Излом, все как положено, верим, сочувствуем.

А вот АБ, со средним током покоя типа 200 мА:


И я не поленился, сделал картинку подробнее, чтобы вы могли взять paint и нарисовать для всеобщего обозрения ваши любимые коммутационные искажения:


Или вот здесь, при меньшем токе покоя:


Схема простейшая, чтобы не создавать лишних сущностей:


И забудьте вы уже биполярные транзисторы, падение беты, рассасывание неосновных носителей, speedup-конденсаторы и сквозные токи.

dV/dt современных полевиков безнадежно превысить в звуковом УМЗЧ, там что-то порядка единиц Вольт за наносекунду.
Остается входная емкость, но она несложно bootstrap/каскодится.

[Валет]

Offтопик:

Нет, без дельты,

Я не собираюсь вас учить или с вами спорить, прочитайте сами: Истоковый повторитель. Там не практические формулы, а строго теоретические.

Теперь к вашим любимым коммутациям плеч.

Вы много написали, но не привели ничего такого, чтобы опровергало бы описание физических процессов при работе ВК, которые приводят к возникновению КИ. Прочитайте еще раз. Вот это и опровергайте.