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

[BesPav]

Получится выходной импеданс?

Так точно! Но нас преимущественно будет интересовать не модуль, сколько-то Ом там к мегагерцам точно набежит, а фаза. И вот фазу желательно удержать в диапазоне +-90 градусов, т.е. обеспечить изменение модуля первым порядком.

если учесть то, что и ёмкость последней ступени ВК также будет меняться от амплитуды сигнала (а это нагрузка второй ступени)

Не будет.
Там придется поставить что-то типа единицы Ом - десятки нФ.

А предложенный метод оценки как раз не учитывает изменения Uк-б.

Несложно учесть, для этого достаточно написать AC 10.
Немного сложнее учесть реактивность нагрузки.

[Антиламповик]

Если ещё и к последней ступени добавить "единицы Ом - десятки нФ" - то получится совсем медленно, думаю всё-таки логичнее тормозить только первую/вторую ступень. Или двойка и УН помощнее.

[MAXIM_A]

А, если использовать первые ступени с низкой частотой, то никаких проблем не будет!

[BesPav]

А, если использовать первые ступени с низкой частотой, то никаких проблем не будет!

Первая ступень с низкой частотой будет иметь изменяющиеся от напряжения емкости порядка 50-70-100 пФ, что создаст полюс с изменяющейся частотой в одной из самых высокоомных точек усилителя - выходе УНа.
Отсюда простой вывод - первый каскад повторителя должен иметь минимальные паразитные емкости, читай - высокочастотный.

После первого повторителя ставим RC-фильтр с частотой среза порядка 2-5 МГц (в зависимости от необходимой частоты полюса в петле).
Этот фильтр:
а) должен иметь резистор, достаточный для отвязки первого повторителя от последующий емкости
б) не очень большой номинал резистора, чтобы не терять много напряжения смещения за счет протекающего через него тока (это убережет от перехода транзисторов выходного каскада в режим с отсечкой)
в) емкость этого фильтра на ВЧ создает емкостной характер импеданса источника для второго каскада повторителя, что резко облегчает стабилизацию ВК в целом

Если ещё и к последней ступени добавить "единицы Ом - десятки нФ" - то получится совсем медленно

Это если смотреть в мегагерцах - то кажется медленно, а если рассматривать в терминах полюсов-нулей, то как раз здесь можно сделать следующее:
а) сравнительно уменьшить резисторы в базах третьего каскада, это удержит от захода в отсечку на больших токах нагрузки
б) сформировать, по желанию и/или при необходимости, на 2 и 3 каскадах один или два разнесенных по частоте полюсов, обеспечивающих корректное замыкание петлевой характеристики.
в) уменьшить выходное сопротивление на ВЧ, а особенно в области частоты единичного усиления.

[BesPav]

Сколько же всего будет полюсов?

Четыре.
Пять.
Самый первый забыл.

[BesPav]

Сколько полюсов будут нестабильными (плавающими)?

Один, крайний, обеспечивающий возможно быстрое замыкание петли.
Двигаться будет в пределах половины октавы или чуть меньше.

[Антиламповик]

Я за быстрый первый каскад, который тормозится ёмкостью на выходе УН (для стабильности первого полюса), потом "успокаивающие" резисторы и медленный второй каскад без дополнительных ёмкостей и третий каскад, согласно требуемой ОБР (тут без значительных ёмкостей даже без довешивания не получится). Как-то так

[BesPav]

Это который?

Имеющий наибольшую частоту.

Новое слово в теории ООС!

Рисуем пример не по-Боде, а по-Найквисту.

Обсуждаемый полюс будет обеспечивать заход в точку [0;0] по красной траектории, а не по синей.
«Плавание» крайнего полюса будет приводить к искривлениям в этой области, но заход в начало отсчета системы координат должен быть из первого квадранта асимптотически по нормали к оси абсцисс, а предыдущее пересечение с осью абсцисс в области [-0,3;0] должно оставаться стабильным.

Для точки, отмеченной зеленым Х, можете предложить любое другое удобное для вас название. В данном контексте нам было удобно называть ее точкой замыкания петли.

[BesPav]

В каком каскаде?

Давайте отвечу на вопрос таким образом, чтобы и вы приоткрыли завесу над имеющимися компетенциями.

Самый высокочастотный полюс будет у каскада, находящегося ближе всего относительно нагрузки.

Одновременно и ноль/нули, находящийся/еся в этом же (и/или этом и предыдущем каскадах) требует/ют самого бережного отношения.
;)
Как правило, мы находимся ориентировочно на октаву, а то и две, выше частоты единичного усиления и ничто кроме локальной коррекции не способно влиять на режим работы каскада.


Одновременно пара графиков:


Вам какой больше нравится?

[BesPav]

Если бы знать "о чем слушок"?

О выходном сопротивлении повторителя, конечно же.

Наивный чукотский парень будет считать

А вдруг оно от сохи-то виднее?
;)

Offтопик:

Не уверен, что вернусь обратно.

Ай-яй-яй.
Познакомиться не успели, а уже шантаж...

Ок.
Будем писать список полюсов типового усилителя с подобной коррекцией?

[BesPav]

Опишите "подобную" коррекцию, будет повод для ....

Да мусолили уже с полгода назад.


Пять полюсов, два нуля.

Варианты реализации разные, начиная со слаботочных моделей здесь:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2394501
И вплоть до:
http://forum.rcl-radio.ru/index.php?topic=483.0


В данной теме разбираем нехорошие горбинки в районе 20 МГц с этого и подобных графиков:

[BesPav]

Не интересны звуковые усилители с первым полюсом <40...50 кГц.

Расположение полюсов в целом определяется тремя основными факторами, из них:
1. Доминирует первый фактор - полоса пропускания выходного каскада, т.е. частота его собственного полюса (там перед полюсом еще нолик будет, но не суть).
2. Взаимосвязаны два остальных - собственные искажения выходного каскада и желаемый уровень искажений в звуковом диапазоне, что вместе определяет расчетную глубину ООС.

Исходя из расположения первого полюса в районе 40-50 кГц и полюса ВК в районе пары МГц получается либо скромная глубина ООС (есть и такой усилитель, полюс на ~80 кГц и глубина ООС ~35 дБ), либо коррекция с >3 нулями.

[BesPav]

10...15 МГц - это вполне реально и значительно лучше

Ну так показывал картинки с выходным сопротивлением при MJL3281 на выходе.
Без принятия специальных мер там два полюса в районе 6-8 МГц.
На графиках Ft/Ic из даташита, к сожалению, другие частоты (это как китайские Ватты), полюса находятся гораздо ниже.

45...60 дБ вполне достижимо

Да, вполне, но конкретно в том усилителе вообще миллеровская коррекция и нагрузка УНа всего 4 кОма.

Огласите желаемое

Ну желаемое - порядка 1 ppm (0,0001%) THD на ~20 k при ~10-15% мощности (при расчетной порядка 200-300 Ватт).
Тут собственно не в THD дело, нолики дело наживное.
Вторая часть желаемого - что-то порядка -100 dbV (10 мкВ) шума на выходе в полосе ~80 кГц (нижние 20 Гц готов простить, а выше все-равно подчистит выходной фильтр).

[-UST-]

Offтопик:
Видимо, Johny хочет раскрыть обществу какой-то секрет, но не решается из-за неуверенности: не слишком ли рано это будет для столь консервативно настроенных (в большинстве своем) его членов. Не решается, так сказать, нарушать стройность сформированных к настоящему времени догм, поскольку такое нарушение ведет к отторжению нарушителя
А кроме вышеобозначенного: Johny, я с интересом слежу за тезисами, которые Вы периодически высказываете. Я так понял, что Вы предлагаете привлечь линейные характеристики тракта к оценке удобоваримости передачи фонограммы. В этом есть зерно, но почему Вы действуете недомолвками и оговорками? А впрочем дело Ваше, я только хотел спросить: нет ли где более подробного раскрытия Ваших утверждений?

И насчет резисторов, параллельных УН - не снизойдете ли до опровержения их бесполезности (относительно "звучания" устройства), Вы же так хорошо начали?

[BesPav]

Смысл и цель достижения такого значения THD можете объяснить?

Да ровно за тем же, что и

Не интересны звуковые усилители с первым полюсом <40...50 кГц.

Чтобы перед мужиками было не стыдно?

-100 dbV - это не очень большая проблема.

А мне хочется непременно в инверте и чтобы входное сопротивление не менее 1-2 кОм. И желательно, чтобы без жидкого азота.

Но зачем до ~80 кГц? У Вас действительно такой уникальный слух?

См. п.1.
В полосе работы усилителя.
А то как-то странно получается, особо ни на что не влияющие полюса в петле нам хочется на 40-50 кГц, однако же внеООСный сильноточный выходной фильтр с +- теми же частотами полюса незаслуженно забыт.

[Andrey Orloff]

Люди добрые, есть вот такие комплиментарные пары от ON-Semi MJL21193/MJL21194 и MJL21195/MJL21196. Кто реально работал и с теми и с другими, подскажите пожалуйста, в чем отличие данных транзисторных пар друг от друга?
В датащите что то особых отличий не заметил, а в том же диджикее первые несколько дороже вторых стоят.
Планирую закупку для мостовых сабовых УМ (партия по 24...32 штуки каждого) и разница в сумме набегает приличная.
Какие из этих приборов лучше отработают в наиболее нагруженном по мощности режиме (на грани выхода за ОБР)?

[sia_2]

По ОБР однозначно 21193/94. 21195/196 - "бюджетная версия", но дешевле они не настолько, насколько хуже по токам.
Денег можно немного сэкономить, взяв их не в TO-264, а в TO-3P, называются они в нем MJW(NJW)21193/194. Кстати, в их описаниях приведены более подробные графики ОБР.

[Andrey Orloff]

sia_2, спасибо за информацию, буду думать-выбирать..
Сергей, такой вопрос: а есть еще какие либо транзисторы для линейного режима, которые по ОБР превосходят 21193/21194, или это предел для кристаллов, упакованных в ТО-264?

[sia_2]

А зачем сабовый мостовой усь делать линейным ? Ключевой туда гораздо уместнее. Или хотя бы класс H на чем-то типа TIP35/36, как меньше подверженных квазинасыщению (т.е. лучше использующие напряжение питания).
MAG6332/9412 - самое мощное, что есть в TO-264. В TO-3P - MAG6331/9411. И да, проблема с предвыходными.
Но повторяю, линейный усилитель для НЧ звена - сейчас уже полный анахронизм во всех отношениях. Если для полнополосного усилителя предельного качества ещё может иметь смысл его делать линейным, то для НЧ - давно уже нет.

[Andrey Orloff]

А зачем сабовый мостовой усь делать линейным ?

У меня в домашней активной АС на каждый канал субНЧ стоит по два 15"-динамика , к каждому прикручена ситстема ЭАОС, а динамики запитаны от мостовых ИТУН 300...500Вт на 8-Ом. Почему именно ИТУН - с ИТУН система ЭАОС более устойчивая получается..
Я тут в результате своих экспериментов с ЭАОС спалил за эту неделю из 4-х три мостовых сабовых УМ (были сделаны на 5200/1943, хилые они оказались, не для сабов).
Пришла пора новые УМ для НЧ-каналов делать, про цифру думал, но её тогда надо синхронизовать от единого генератора иначе огребешь помех - а это гемор, таскать туда-сюда провода, в общем мне проще линейные УМ-ИТУН сделать на нормальной комплектухе.
Питание там +-50В ну и кондеры тоже на 50В, если уходить на другое питание, то потянет смену всех электролитов, а это не дешего выходит..