Тектрониковский каскод - небывалое бывает

[shkal]

В этом посте https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...8&postcount=28 уважаемый Агеев дал ссылку на патент тексовских инженеров. (второе вложение). Я сегодня поставил его в макет вместо "улучшенного" каскода - добавляются 2 транзистора и 1 резистор. Результат - глазам своим не верю. Я на своей карточке (focusrite saffire) вааще померить ничего не могу. Это 60В пик-пик на 1 КГц.
Первая картинка - "улучшенный" каскод, или "Хаксфорд", вторая - тексовский. Нижний канал везде - вход-выход карты напрямую.
З.Ы. Это без ООС

[ИГВИН]

Игорь, а у тебя небольшая ошибка закралась, которая на результат не повлияла. Земли питания ВК нужно не на общую землю подключить на нагрузку (т.е. до источника помех).

Примерно так?
Результат тот же, ток нагрузки во втором случае искажен помехой.

[Nick]

Примерно так?

Ага. Вот ещё более приближённый к реальности вариант. Видно, что то что предложил я, даёт чуть меньше помех на выходе. Хотя как земли не разводи, именно этой проблеме это не поможет.

[shkal]

Я предполагал считать входным напряжением напряжение на входных зажимах усилителя. Если мы начинаем вводить в модель параметры межблочного кабеля, мы далеко залезем. В этом случае как минимум надо учитывать то, что ток, протекающий по земле кабеля, может давать магнитные наводки на сигнальный проводник, существует паразитная ёмкость между проводниками и т.д. и т.п. подробнее см ПДФ.

По схеме Nick*a из поста 121 хорошо видно, что при моей разводке земли (справа) для минимизации влияния источника помехи нужно уменьшать R10 ( т.е. заземлять резистор R5 как можно ближе к земле входного разъёма) и увеличивать R9, что часто и делают, вводя резистор в единицы-десятки ом между силовой и входной землёй. При заземлении по схеме слева это сделать нельзя.
Я не понимаю, почему помехи между землями вы считаете синфазными. По-моему, они дифференциальные.

ЗЫ У меня есть предположение, что половина эффектов, возникающих при замене межблочников, связаны как раз с перераспределением токов и потенциалов в земляных петлях.

[A.R.]

По схеме Nick*a из поста 121 хорошо видно, что при моей разводке земли (справа) для минимизации влияния источника помехи нужно уменьшать R10 ( т.е. заземлять резистор R5 как можно ближе к земле входного разъёма) и увеличивать R9, что часто и делают, вводя резистор в единицы-десятки ом между силовой и входной землёй. При заземлении по схеме слева это сделать нельзя.

+Адын по всем пунктам. Кроме того, если тянуть возвратный провод через землю преда, то расширяется площадь петли выходного тока и увеличивается индуктивность в петле питания. Безусловно, все эти эффекты подавляются ООС. Но без ООС фокус не пройдет.

[Nick]

Кроме того, если тянуть возвратный провод через землю преда, то расширяется площадь петли выходного тока и увеличивается индуктивность в петле питания.

Нет, это не совсем так.

Я предполагал считать входным напряжением напряжение на входных зажимах усилителя. Если мы начинаем вводить в модель параметры межблочного кабеля, мы далеко залезем.

Имеет смысл рассматривать всю цепь, иначе непонятно зачем это вообще делать.

В этом случае как минимум надо учитывать то, что ток, протекающий по земле кабеля, может давать магнитные наводки на сигнальный проводник, существует паразитная ёмкость между проводниками и т.д. и т.п. подробнее см ПДФ.

Это на практике, в правильно сделанном устройстве, роли большой не играет.

По схеме Nick*a из поста 121 хорошо видно, что при моей разводке земли (справа) для минимизации влияния источника помехи нужно уменьшать R10 ( т.е. заземлять резистор R5 как можно ближе к земле входного разъёма) и увеличивать R9, что часто и делают, вводя резистор в единицы-десятки ом между силовой и входной землёй. При заземлении по схеме слева это сделать нельзя.

Ну смотри чего ты предлагаешь. Не знаю кто так придумал резистором земли развязывать, но как ты думаешь оно не работает... :

[Александр Котов]

Да вообще все земли должны в одной точке сходиться, что за художества?

[shkal]

Ну смотри чего ты предлагаешь. Не знаю кто так придумал резистором земли развязывать, но как ты думаешь оно не работает...

Да работает, такое включение давит помехи между землями в Ку усилителя раз. Сделай Ку=20, а не 2, и увидишь.
Твоя последняя схема пост126 слева некорректна, ты поставил 1 ом последовательно с нагрузкой.
Кто придумал я не зная, в Уорвице-Хилле с первого издания есть.
Я абсолютно согласен с тем, что радикальное средство от таких проблем - дифференциальный вход-выход. Но! У меня, например, источник с несимметричным выходом и усилитель с несимметричным входом. Добавить и туда, и туда формирователь и дифф. приёмник - нажить себе пару - тройку ОУ последовательно на пустом месте. Стоит оно этого? Самое простое поставить на вход хороший развязывающий транс, но дорого.

[Nick]

Твоя последняя схема пост126 слева некорректна, ты поставил 1 ом последовательно с нагрузкой.

Я поставил для демонстрации того, что там не критично сколько ом в плане помех. Естественно в реальности там будет просто сопротивление провода.

Да работает, такое включение давит помехи между землями в Ку усилителя раз.

Ну вот Kу=20. В моём варианте я поставил 0.1ом, типа это сопротивление провода, чтобы было корректно (хотя подавлять ОС будет и при 10ом). В твоём 10ом. Всё равно не работает как ты говоришь. Чем больше R9, тем будет хуже.

[Nick]

Самое простое поставить на вход хороший развязывающий транс, но дорого.

Самое простое это поставить нормальный транс на каждый канал усилителя, и синфазные тран-сы, для "нейтрализации" их ёмкости.

Добавлено через 20 минут

Кто придумал я не зная, в Уорвице-Хилле с первого издания есть.

Как нибудь гляну на досуге, но практически уверен, что там это относилось не к этому случаю.

[A.R.]

Ну вот Kу=20.

Коля, а у тебя на нагрузке напряжение меряется относительно нуля или холодного конца резистора 10Ом?

[Nick]

Коля, а у тебя на нагрузке напряжение меряется относительно нуля или холодного конца резистора 10Ом?

Меряется ток в нагрузке. Там ошибок нет.

[A.R.]

Меряется ток в нагрузке. Там ошибок нет.

Смотри. Вот две схемки, в том виде, в каком я их симулил. R1 - суммарное сопротивление провода источника и его выходное сопр., R2 - сопротивление земляного провода межблочника. R3 - входное сопр. на плате УМ, R7 - нагрузка, к ней привязана истинная земля. R4/R5 задают Ку, это понятно. V2 - напряжение помехи, допустим, наведенное на петлю. Если исключить R6 - напряжение помехи прикладывается на инв. вход полностью и усиливается в -R5/R4 раз. Если включить R6, напряжение помехи на выходе выделяется, но усиление близко к 0дБ. Т.е. R6 разрывает петлю в том смысле, что не дает помехе попасть в контур усиления.
P.S. Естественно, R6 должно быть на порядок больше R2.

[Nick]

Во первых у тебя не совсем те схемы, о которых мы говорим (у меня немного по другому). Во вторых поставь, последовательно с источником помех сопротивление, а оно там в реальности есть (эквивалентное), и не маленькое, гораздо больше R2, и пересимулируй.

Добавлено через 1 минуту

Т.е. R6 разрывает петлю в том смысле, что не дает помехе попасть в контур усиления.

R6 в твоём случае уменьшает ток в петле и это приводит в уменьшению падения на R2. То что падает на R2 усиливается в Ку усилителя раз, то что на R6 вообще не усиливаетя (он стоит последовательно с нагрузкой). Поэтому у тебя такой результат. Поставь в качестве источника помех источник тока, у тебя всё станет наоборот.

[A.R.]

Во вторых поставь, последовательно с источником помех сопротивление, а оно там в реальности есть (эквивалентное), и не маленькое, гораздо больше R2, и пересимулируй.

Забавно, но помеха при этом дополнительно снижается.
Встречный вопрос. Ведь у тебя ИТ помехи тоже не может быть идеальным. Ему надо параллельно включить эквивалентное сопротивление. Попробуй что-нибудь нe больше R2, ведь это на него наводится ток помехи

[Nick]

Ведь у тебя ИТ помехи тоже не может быть идеальным. Ему надо параллельно включить эквивалентное сопротивление. Попробуй что-нибудь нe больше R2, ведь это на него наводится ток помехи

Вообще в моих симуляциях применён источник напряжения с нулевым импедансом. Хотя импеданс в реальности больше R2. Это импеданс образованный межобмоточной ёмкостью и проводниками за пределами сигнальных соединений, и.т.п. И синфазными тр-ми его можно сделать ещё больше, на ВЧ, там где он снижается.

Кстати напомню, что разговор начался не с резисторов в земле, а о способе подключения земли. Т.е. по твоей схеме R6 присутсвует всегда, и при том одинаковый в обоих схемах , так как это сопротивление провода (здесь и далее все обозначения по твоей схеме, если не указано иначе).

Да, в схеме подключения как у shkal R6 может давать небольшой положительный еффект (в пределе с ним помехи на выходе могут стать меньше в Ку усилителя раз), но только при определённых, очень ограниченных условиях: импеданс источника помех и импеданс петли за пределами сигнальных земель должен быть меньше или хотя бы соизмерим с R2 и R6 должен быть в больше чем в Ку раз больше R2.
Такой же R6 будет давать в моём подключении ещё больший эффект, т.к. то что на нём падает будет исправлять ОС. Т.е. при равенстве R6 то, что предложил я, будет всегда лучше. Другое дело, что его (R6) нельзя поставить таким же большим как в схеме shkal, как он справедливо заметил, но даже при меньшем его значении в моей схеме он может давать больший эффект, это зависит от отношения R2/R6 (если источник помех с очень низким импедансом, то напряжение на R2 сильно зависит от значения R6). Это и видно по моим симуляциям, они сделаны с очень маленьким R2.

Если же импеданс источника помех относительно большой (гораздо больше R2+R6, что в общем ближе к реальности), то мой вариант будет всегда лучше, так как напряжение на R2 практически не будет уменьшаться при увеличении R6.

R2 по твоей схеме это R8 и R10 в моей, и R6 по твоей это R7 и R9 в моей.
По моей схеме, напряжение помех на выходе равно:
Unick = UнаR8*Kу + UнаR7/Глубину ОС
Ushkal = UнаR10*Ky + UнаR9
С другой стороны: падение напряжения на R8(R10) + R7(R9) + эквивалентном импедансе источника помех = напряжению источника помех.
Отсюда делаем выводы.

[A.R.]

Отсюда делаем выводы.

Делаем:
1. Если все-таки говорить о борьбе с помехами, наведенными на петлю земель межблочников, R6 (пусть будет по моей схеме) полезен как при твоем варианте подключения, так и при, назовем его, стандартном. В первом случае он увеличивает подавление помех ООС, во втором -- хотя бы не даст ей усилиться в Ку раз.
2. Убедил, так подключать землю нагрузки, в двухплатной топологии -- лучше.
3. Но если немного отойти от топика, и вернуться к одноплатной, то, оказывается, не такая уж глупая идея -- поставить разделяющий слабосигнальную и сильноточную земли резистор. Не всегда можно сделать двойное моно, например в ушном усилителе. Тогда остается комплекс мер: синфазники, экранирование и вот такое разделение земель.

[Nick]

2. Убедил, так подключать землю нагрузки, в двухплатной топологии -- лучше.
3. Но если немного отойти от топика, и вернуться к одноплатной, то, оказывается, не такая уж глупая идея -- поставить разделяющий слабосигнальную и сильноточную земли резистор. Не всегда можно сделать двойное моно, например в ушном усилителе. Тогда остается комплекс мер: синфазники, экранирование и вот такое разделение земель.

Вопрос помех из-за петли, далеко не главный в плане почему лучше делать как предложил я. И вообще его нужно решать, как я уже говорил, другим способом (синфазниками и нормальным трансом).
Главное преимущество, это больший иммунитет к наводкам от ВК и соответсвенно достижимые искажения.
Если нельзя сделать 2-ное моно, то мой метод тоже будет лучше, только его надо правильно конструктивано сделать (правильно организовать общую точку для двух каналов).

Добавлено через 4 минуты

1. Если все-таки говорить о борьбе с помехами, наведенными на петлю земель межблочников, R6 (пусть будет по моей схеме) полезен как при твоем варианте подключения, так и при, назовем его, стандартном. В первом случае он увеличивает подавление помех ООС, во втором -- хотя бы не даст ей усилиться в Ку раз.

При большом импедансе источника помех, практически без разницы, есть R6 или нет (если R6 заметно меньше этого импеданса).

[A.R.]

И вообще его решать, как я уже говорил, другим способом.

Да-да. Делать истинно дифференциальный вход. Это тоже согласен, но не всегда практично.

Если нельзя сделать 2-ное моно, то мой метод тоже будет лучше, только его надо правильно конструктивано сделать.

Ну смотри: если все происходит на одной плате, то твой метод выливается во введение сопротивления между землей нагрузки каждого канала и общей землей БП. Это хорошо, но происходит и так, если тянуть питание к платам усилителей от БП разными проводами. С другой стороны, в ушном усилителе (извини, что привязался, просто сейчас плату развожу ) так землю нагрузки расщепить нельзя.

Добавлено через 2 минуты

При большом импедансе источника помех, практически без разницы, есть R6 или нет (если R6 заметно меньше этого импеданса).

Это да. Но мы все-таки не определились, где возникает помеха. Если наводится на провод, то выходной импеданс эквивалентного источника помехи равен импедансу провода.

[Nick]

если все происходит на одной плате, то твой метод выливается во введение сопротивления между землей нагрузки каждого канала и общей землей БП. Это хорошо, но происходит и так, если тянуть питание к платам усилителей от БП разными проводами. С другой стороны, в ушном усилителе (извини, что привязался, просто сейчас плату развожу ) так землю нагрузки расщепить нельзя.

Честно говоря не понял. Может нарисуешь ?

Добавлено через 9 минут

Это да. Но мы все-таки не определились, где возникает помеха.

Грубо говоря она наводится образованный контур и близлежащие проводники. Но в тех местах, где земля идёт без сигнального проводника, это играет основную роль, потому как помеха не "компенсируется". Поэтому нужно придерживаться разводки печатки, так чтобы сигнальный провод всегда был рядом с возвратным земляным. Главный источник помех более правильно представлять как я нарисовал (хотя были варианты и с источниками помех в соединительном кабеле, можно добавить и в силовую землю, но роли это большой не будет играть).

[A.R.]

Честно говоря не понял. Может нарисуешь ?

Вот как-то так. Поправь меня, если я неправильно понял твой метод.