Выходной каскад - Тройка эмиттерных повторителей

[BesPav]

Множественные обсуждения возбудов в усилителях и выходных каскадах заставили углубиться в тему.

Итак, пролог.
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=73242

Коллега, спасибо!

Далее.
Смотрим АЧХ Тройки ЭП без принятия специальных мер:

Ай-яй-яй. Взлетаем.

Ну, читаем классиков, ставим резисторы в базы второго каскада.
Ух.
Для окончательного выравнивания АЧХ требуется 4k7.
Грустно.

Причина возбуда в целом понятна из предыдущей темы - работа быстрого второго каскада повторителя на емкостную нагрузку в виде входа третьего каскада.

Варианта два - тормозим второй каскад Тройки либо устраняем входную емкость третьего каскада.
Пробуем тормозить.


Ровненько.
Но 10 нФ!

Ок.
Отделяем второй каскад ЭП от первого резистором и тормозим конденсатором.


Отлично.
100 Ом + 220 пФ.


Где-то к этому же приходят коллеги вот здесь:
http://www.synaesthesia.ca/YAPOPstage.html

50 Ом + 470 пФ.

Dennis Feucht - Why circuits oscillate spuriously
Dennis Feucht _ Why circuits oscillate spuriously.pdf

[-UST-]

А вот вопросик... на что влияют и для чего стоят резисторы параллельно УН на землю. Много где видел, но не могу понять, какую роль они выполняют, кроме уменьшения петлевого на НЧ и дополнительной нагрузки УН (т.е. одни минусы). В частности, хотелось бы услышать ув. sia2, как одного из наиболее компетентных для меня специалистов, и к тому же - в СЛ эти резисторы есть, ЕМНИП.

[sia_2]

Эти резисторы стоят в основном для обеспечения "привязки" потенциала на входе выходного каскада к "земле" во время включения/выключения питания.
Поэтому номинал их берут по возможности больше, чтобы влияние на работу в "нормальных" режимах было невелико. Совсем без них - легко получить почти полное питание постоянки на выходе при обесточивании УН, из-за токов утечки и разности базовых токов первой ступени ВК.

[BesPav]

Формально (ага, по симулятору) третий каскад сделает выходной импеданс "квадратно индуктивным" (рост с частотой вторым порядком), что даст генерацию даже на чисто активную нагрузку. Ну и опять-же, это указание на то, как снять эту зависимость - сделать нагрузку индуктивной (выходной фильтр).

Виктор, то есть, в терминах импедансов, очень желательно иметь "емкостной" характер импеданса источника на входе второго каскада?
Естественно, на достаточно высоких частотах, скажем выше 1 МГц.
Таким образом на выходе второго каскада повторителя получится "активный" импеданс, а на выходе третьего повторителя - "индуктивный" первого порядка.

Но в общем случае, это вроде как прописная истина, что в сколько-нибудь сложных случаях импеданс на входе ЭП стоит формировать (или как минимум проверять на приемлемость), а уже потом, если "втупую" не складывается (читать: если проблему не получилось исключить как вид), пытаться лечить "припарками".

То есть, как альтернативный вариант, на входе Тройки необходимо сформировать нечто, спадающее по импедансу с частотой вторым порядком?

Альтернативный вариант - поставить выходники с гораздо большей емкостью (и/или низкой ft, чтоб нагрузка всего УНЧ на ВЧ передавалась на вход второго каскада, на частоты, где его импеданс еще не индуктивный) - и исключить проблему

Медленные (сравнительно) 21193/21194 не такие уж и медленные.
Попробовал гораздо бОльшие емкости вокруг третьего каскада повторителя. Очень уж они нужны большие.
Не вариант.

Позволю себе изложить скромное замечание по вопросу возбудов в схемах:
на мой взгляд защищать от самовозбуждения желательно "любой отдельно взятый"(С) (Классик М-Л, не Марк Левинсон) транзистор в отдельности, т.к. из-за непредсказуемого поведения их реактивностей засвистеть может и одинокий элемент.

Ну да, можно на ровном месте упереться в генератор Колпиттца.
;)

Это иллюстрация того, что выходная тройка - несколько сложнее, чем "давайте поставим три ЭП - получим зверское усиление по току и высокий входной импеданс"

Ну да, добиться от "тройки" надежной и стабильной работы, не вводя заметных по номиналу резисторов в базы выходных (которые, в частности, сильно ухудшают линейность при больших токах), не так-то просто.

Собственно ради публичного рассмотрения этого вопроса тема и открыта.

[sia_2]

Оно уже запоздало - выбор транзисторов для линейных усилителей сильно сузился, и, при желании сделать приличный выходной каскад, приходится кропотливо выжимать максимально достижимые в плане линейности/частотных характеристик свойства из того, что есть, а это требует хорошего приборного оснащения и определенной культуры проектирования конструктивного исполнения. Дальше с элементной базой для линейных усилителей будет только хуже, поэтому тратить время на них сейчас IMHO уже потеряло смысл. Тем более, учитывая "гонку низкоомности" в акустике, когда требования к току все растут, и ямы импеданса приблизились к 1 Ому, а то и ниже (встречалось даже 0.53), выходит, что с учетом этих тенденций в "колонкостроении" перспективнее улучшать ключевые - там меньше проблем с обеспечением больших токов. См. к примеру, ML 53, который играет лучше "линейного" 33.

[Валет]

Эти резисторы стоят в основном для обеспечения "привязки" потенциала на входе выходного каскада к "земле" во время включения/выключения питания.

Это может иметь значение для усилителей без ОООС и не только при включении/выключении, но и при нормальной работе.
В усилителях с ОООС их ставят для повышения частоты первого полюса усилителя до охвата его ОООС. Некоторые конструкторы УМЗЧ, имхо, считают что это улучшает звучание усилителя. Но на самом деле эти резисторы в усилителях класса АВ лишь способствуют расширению спектра нелинейных искажений УМЗЧ.

[mellowman]

перспективнее улучшать ключевые - там меньше проблем с обеспечением больших токов. .

А нет случайно в планах публикации примера как надо делать?

[sia_2]

Когда-нибудь потом возможно, но точно не сейчас.

[fakel]

Эти резисторы стоят в основном для обеспечения "привязки" потенциала на входе выходного каскада к "земле" во время включения/выключения питания.

Нигде не видел, чтобы они стояли между выходом УН и его входом или между выходом УН и входом ДК, как ставят конденсатор коррекции Скорр, там работает эффект умножения емкости, аналогично сработает и эффект умножения сопротивления, а ток, ответвляемый в это сопротивление, останется прежним, т.е. это сопротивление можно увеличить, уменьшив девиацию тока через УН, тем самым снизив его искажения еще до охвата ОООС. Почему так не делают? Или я не прав в своих рассуждениях?

[Teoretic]

А вот вопросик... на что влияют и для чего стоят резисторы параллельно УН на землю.

Эти резисторы стоят в основном для обеспечения "привязки" потенциала на входе выходного каскада к "земле" во время включения/выключения питания.

Еще их ставят, чтобы уменьшить влияние нелинейной проходной емкости УН и нелинейности нагрузки УН.

[BesPav]

Оно уже сильно запоздало - выбор транзисторов для линейных усилителей сильно сузился

Сергей Игоревич, бесспорно, «лучшие из лучших» 2SC3400/2SA1406 вместе с 2SC3955/2SA1540 практически недоступны.
Однако, 2SC3503/2SA1381 с индексом F ОнСеми (Фэйрчальдом) выпускаются и более-менее доступны за вменяемые деньги.
Тошибовские 2SC5171/2SA1930 и 2SC4793/2SA1837 легко заменяются KSC2690A/KSA1220A.
Выходников много разных, начиная со вполне доступных MJL/MJW/NJL/NJW и до экзотических в наших краях LAPT от Sanken типа 2SC2922/2SA1216.

Дальше только хуже - думаю всем понятно.

С ключевыми как-то неоднозначно. Вроде как все к этому идет и сомнений в Марках Левинсонах нет, а вот к простому народу оно опускается в виде TPA3116D2, что не особо-то и показательно.
В целом подходы понятны, увеличивать частоту и токовые возможности драйверного каскада, быстрый АЦП на выходе и замыкание петли обратной связи в цифровом виде.
Представляется реализация на уровне кристалла, максимально приближенного к собственно запитываемой катушке.
Тут же вспоминается и FDS от Clarion:
http://www.clarion.com/ru/ru/product...em/technology/

Вряд ли тут будет что-то для «делания своими руками», максимум - строительные модули по типу Hypex.

[sia_2]

По "линейным" предвыходным транзисторам - очень часто современные кристаллы имеют существенно худшие частотные свойства и емкости по сравнению с теми, что под этими же названиями было раньше. Причем, речь именно о заведомо оригинальных продуктах - это последствия перевода в изолированный корпус (с худшим теплоотводом) при необходимости сохранения ОБР.
У "полностью цифровых" усилителей (FDA) - самое узкое место именно АЦП для ООС, уж очень специфические к нему требования в отношении сочетания быстродействия, отношения сигнал/шум и линейности, причем в присутствии ВЧ.

[-UST-]

Поведение усилителя в области малых времен существенно улучшается! Линейность на "большом" сигнале также возрастает.

Абсолютно бездоказательно. Все процессы в номинальном режиме остаются такими же, как и без резисторов, значит линейность только ухудшается с их установкой. Это элементарная физика.
Я не зря побеспокоил этим простым вопросом Сергея Игоревича, как обладающего достаточным авторитетом. Много раз меня пытались убедить, что эти резисторы что-то линеаризуют в динамике или помогают сбросу базового заряда, и т.д. т.п.
Спасибо, Сергей Игоревич!

[Валет]

Абсолютно бездоказательно. Все процессы в номинальном режиме остаются такими же, как и без резисторов, значит линейность только ухудшается с их установкой. Это элементарная физика.

Это не относится к УМЗЧ без ОООС. В них связка УН-ВК является главным ограничителем полосы усиления. Чтобы не было завала АЧХ на частоте 20 кГц, необходимо, чтобы частота первого полюса УМЗЧ была в несколько раз выше этой частоты. Это достигается (в числе прочих способов) включением резисторов на выходе УН.

[-UST-]

Это не относится к УМЗЧ без ОООС

Само собой, спасибо за уточнение - я упустил обозначить, что все сказанное относится к УМ с достаточной глубиной ОООС. Безооснику эти резисторы необходимы априори, поскольку задают Ку/полосу.

[Антиламповик]

Если подытожить: нет смысла ставить в тройку быстрый второй каскад с минимальными ёмкостями - придётся "довешивать" несколько сотен пик. Поэтому если нужен "быстрый" ВК - нужна двойка и УН с током покоя миллиампер 30

[fakel]

Если подытожить: нет смысла ставить в тройку быстрый второй каскад с минимальными ёмкостями - придётся "довешивать" несколько сотен пик.

Довешиваемая емкость - линейна, внутренняя Скб - нет

[Антиламповик]

В шапке "успокаивают" тройку ВК дополнительными резисторами по 100 Ом и конденсаторами в 220 пик на плечо. Я об этом.

[BesPav]

нет смысла ставить в тройку быстрый второй каскад с минимальными ёмкостями

А тут все зависит от поставленных целей.
Если пытаться сделать «хорошо» - то это один из немногих вариантов более-менее надежно успокоить Тройку.

Поставленная емкость в 470 пФ хоть и незначительно изменяется от приложенного к ней напряжения, но делает это в существенно меньших пределах, нежели емкость коллекторного перехода низкочастотных транзисторов.

Вот, для сравнения транзисторная Cob:


А вот от одного из конденсаторов Yageo:


Вот один из простых вариантов оценки стабильности выходного каскада:


Рисуем график V(out) и смотрим.

[Ломатель]

Рисуем график V(out) и смотрим.

Получится выходной импеданс?

[Антиламповик]

Я согласен с тем, что дополнительная ёмкость будет линейна, но если учесть то, что и ёмкость последней ступени ВК также будет меняться от амплитуды сигнала (а это нагрузка второй ступени) - то может получиться правильнее при нелинейной ёмкости второй ступени (то есть при росте амплитуды одновременнно растут ёмкости всех ступенек).
А предложенный метод оценки как раз не учитывает изменения Uк-б.