Глубокая ООС и динамические искажения в УМЗЧ

[Teoretic]

Динамические искажения.pdfНаверное, это надо было сделать намного раньше, но лучше поздно, чем никогда.
Надеюсь, эта тема внесет некоторую ясность в вопрос о глубокой ООС.

Сама заметка:
http://minus.com/lbwxxedETMAj0

Выкладываю в pdf, там формулы и рисунки.

Модели в MicroCap8:
http://minus.com/lbuW9uqjOJEmpQ
http://minus.com/lba5ivZ94guuqV

Вот плод коллективных трудов, исправленная заметка и модели.
tim2.cir
tim1.cir
Динамические искажения.pdf

[Mepavel]

И это маленькие

Разумеется да! Вам что-то не нравится?

[audiomun]

усилитель с малыми динамическими искажениями

И с большими нелинейными (при глубине ООС всего 10 дБ на 20 кГц). Вячеслав

[Mepavel]

И с большими нелинейными (при глубине ООС всего 10 дБ на 20 кГц). Вячеслав

audiomun, ну Вы опять за старое. Глубина ООС на 20 кГц порядка 40 дБ (см. графики петлевого усиления). Нелинейные искажения достаточно малы.

[audiomun]

Глубина ООС на 20 кГц порядка 40 дБ

Согласен, сработала инертность мышления - 40 дБ вижу, вычел из них 30 дБ Ку, а совсем выскочило из головы, что сейчас сразу график петлевого усиления используется. Щелкнул кнопкой, и тут дошло, что лоханулся, хотел сразу исправить, да ты уже опередил - да, признаю свою поспешность Все равно - и 40 дБ глубины ООС на 20 кГц маловато, согласись. Вячеслав

[Mepavel]

Все равно - и 40 дБ глубины ООС на 20 кГц маловато, согласись. Вячеслав

Можно увеличить глубину ООС, всё упирается в быстродействие ВК и требуемого запаса по фазе. Я просто ограничился на таком значении, считаю что этого достаточно. К примеру в новом усилителе Зуева глубина ООС примерно 50 дБ на ЗЧ и он заявляет, что у него в последней версии на 20 кГц THD и IMD под минус 100 дБ. А в мною предложенной схеме на более низких частотах глубина ООС существенно больше, что можно считать большим плюсом (площадь усиления тоже имеет значение).

[AS79]

Вам что-то не нравится?

Напряжение Vbe входного тр-ра, он теперь Q7.

[Mepavel]

Напряжение Vbe входного тр-ра, он теперь Q7.

AS79, я вижу прекрасную реакцию усилителя без ФНЧ по входу (в т.ч. и напряжения Vbe) на меандр со сверхбольшой скоростью нарастания на фронтах.

[audiomun]

Еще сильно коробит(меня, во всяком случае) в этой схеме - использование IRF с их большой входной емкостью, о чем выше пытались(не обо всем, а только о причинах возникновения динамических искажений) обсуждать - пустил побоку? Такая-то нагрузка на выходной каскад УН - не смущает? Вячеслав

[Mepavel]

использование IRF с их большой входной емкостью

audiomun, эквивалентная входная ёмкость IRF в схеме истокового повторителя намного меньше, чем у звуковых биполярников аналогичной мощности. Это легко промоделировать, включив последовательно по входу истокового повторителя резистор споротивлением R. Далее измерить частоту среза fср по уровню 3 дБ (или по ФЧХ на 45 градусах). Тогда входная ёмкость будет равна Свх=1/(2*pi*R*fср).
Для справки IRF5xx по частотным свойствам эквиваленты биполярникам с fгр равной 300-500 МГц. При сравнительно больших сопротивлениях нагрузки (как в данном случае) входная ёмкость истокового повторителя равна проходной ёмкости транзистора + чуток выходной. Проходная ёмкость у VDMOS транзисторов существенно меньше, чем ёмкость коллекторного перехода у биполярных транзисторов.

[AS79]

AS79, я вижу прекрасную реакцию усилителя без ФНЧ по входу (в т.ч. и напряжения Vbe) на меандр со сверхбольшой скоростью нарастания на фронтах.

На моих графиках 100ns фронты и Вас не смущает 600mv сигнала ошибки на переходе.

[viktor8m]

Что не так? Схема автора из первого поста.

А Вы считаете корректным считать, что схемы на рис.2 и 4 у автора темы являются аналогами схем УМ с ООС, учитывая, что ООС работает по балансу входов + и -, а у автора темы между точкой суммирования ООС и входом ОУ есть дополнительные элементы?

Для справки IRF5xx по частотным свойствам эквиваленты биполярникам с fгр равной 300-500 МГц.

А у пары IRF610\9610 ёмкости ещё меньше, почему именно 510\9510?

[audiomun]

эквивалентная входная ёмкость IRF в схеме истокового повторителя

Извини, все-же кое-какой небольшой опыт в этой области и у меня имеется - 5 лет работы на заводе по выпуску профессиональных усилителей и акустики, в том числе и по разработка схем усилителей мощности, и с выходными каскадами на IRF в частности.

намного меньше, чем у звуковых биполярников аналогичной мощности.

Вот именно - аналогичной - я же имел ввиду как нагрузку на выходной каскад УН вообще, то есть - высокоомную и с низкой входной емкостью, если-бы так было все хорошо - первые каскады ВК только на IRF-ках давно бы все и делали.

по частотным свойствам эквиваленты биполярникам с fгр равной 300-500 МГц.

Вроде бы fгр и емкости переходов напрямую не всегда связаны. Вячеслав

[теоретизирующий практик]

Вроде бы fгр и емкости переходов напрямую не всегда связаны. Вячеслав

Не надо забывать про антизвонный резистор в затворной цепи, при необходимости постановки которого о частотных свойствах ПТ уже не приходится так оптимистично упоминать.

Анатолий.

[audiomun]

Вам что-то не нравится?

Самое схемотехнически слабое место этой схемы - второй дифференциальный каскад на Х9 и Х14 - вся перегрузка будет происходить именно в нем. Вячеслав

[Mepavel]

На моих графиках 100ns фронты и Вас не смущает 600mv сигнала ошибки на переходе.

AS79, ну Вы бы ещё пикосекундные фронты заложили. Вы совершенно не то измеряете. Здесь сигнал ошибки надо измерять во временной области. Мне вообще не понятно, что Вас смущает. Покажите мне УМЗЧ мощностью в районе 100 Вт, который по Вашему мнению имеет малый сигнал ошибки на фронтах в 100 нс.
Как видно у моего усилителя скорость нарастания выходного напряжения порядка 50-60 В/мкс. Конечно её можно увеличить, ограничив больший ток, но я считаю, что для УМЗЧ мощностью 100 Вт на 4 Ома этого достаточно.

---------- Добавлено в 16:11 ---------- Предыдущее сообщение в 16:04 ----------

А Вы считаете корректным считать, что схемы на рис.2 и 4 у автора темы являются аналогами схем УМ с ООС, учитывая, что ООС работает по балансу входов + и -, а у автора темы между точкой суммирования ООС и входом ОУ есть дополнительные элементы?

Ничего не понял. Считаю схемы автора в первом посте в той или иной мере корректными. И в данной теме не вижу прямой связи с тем, где Ваша так называемая "точка суммирования" каких-то (местных, общих ) ООС.

А у пары IRF610\9610 ёмкости ещё меньше, почему именно 510\9510?

Крутизну вообще то надо учитывать.

[.Васильев]

а что вы рассматриваете не на глубокооснике то динамику?

[Mepavel]

Не надо забывать про антизвонный резистор в затворной цепи, при необходимости постановки которого о частотных свойствах ПТ уже не приходится так оптимистично упоминать.

теоретизирующий практик, я то как раз про него про него и не забываю. Как говорится, хочешь поставить более быстрый транзистор - будь добр позаботиться, чтобы каскад не уходил в автогенерацию при любых постоянных смещениях и импедансах, приводимых к транзистору. "Антизвонный" резистор - это лишь самая простая и малоэффективная мера. Но даже с ним частотные свойства получаются заметно лучше.

---------- Добавлено в 16:19 ---------- Предыдущее сообщение в 16:14 ----------

Извини, все-же кое-какой небольшой опыт в этой области и у меня имеется - 5 лет работы на заводе по выпуску профессиональных усилителей и акустики, в том числе и по разработка схем усилителей мощности, и с выходными каскадами на IRF в частности.

Прекрасно. И что разве на этой работе Вам не посчастливилось узнать, что входная ёмкость истокового повторителя не равна входной ёмкости транзистора?

Вот именно - аналогичной - я же имел ввиду как нагрузку на выходной каскад УН вообще, то есть - высокоомную и с низкой входной емкостью, если-бы так было все хорошо - первые каскады ВК только на IRF-ках давно бы все и делали.

Вот я как раз про это и имел ввиду. Как видите схема прекрасно работает. Хотя я забыл, что Вы жутко не доверяете компьютерным симуляторам.

Вроде бы fгр и емкости переходов напрямую не всегда связаны. Вячеслав

Разумеется на частотные свойства транзистора помимо ёмкостей влияют активные составляющие входного и выходного импеданса, а также проходная ёмкость, индуктивность истока и крутизна. Если честно, лень приводить формулы для граничной частоты усиления транзистора. В общем скажу одно, что входная ёмкость полевика - это вообще не показатель.
Вы же сами себе противоречите, только что утверждали что мол у полевиков типа IRF510 входная ёмкость огромная и она всё завалит? Теперь уже пишите, что от ёмкостей fгр транзистора не напрямую зависит.

---------- Добавлено в 16:28 ---------- Предыдущее сообщение в 16:19 ----------

Самое схемотехнически слабое место этой схемы - второй дифференциальный каскад на Х9 и Х14 - вся перегрузка будет происходить именно в нем. Вячеслав

Совершенно верно, так оно и задумывалось! Только перегруз будет правильный. Каскад просто упрётся в ограничение по току при больших скоростях нарастания входного напряжения. И, следовательно, из такой перегрузки усилитель выходит практически моментально по прекращению воздействия большими dv/dt. А неправильный усилитель уйдёт в ограничение по напряжению - и какой выход из этого ограничения мы уже видели на примере ZD-50.

---------- Добавлено в 16:29 ---------- Предыдущее сообщение в 16:28 ----------

а что вы рассматриваете не на глубокооснике то динамику?

А почему Вы не относите "мой" усилитель к глубокооснику?

[viktor8m]

Ничего не понял. Считаю схемы автора в первом посте в той или иной мере корректными. И в данной теме не вижу прямой связи с тем, где Ваша так называемая "точка суммирования"

См. левый рисунок, т.е. без разницы где поставить RC ФНЧ (там все ОУ идеальные и общая АЧХ в петле от точки суммирования ООС до точки снятия ООС одинаковая)? Но на правом рисунке видна некоторая разница даже для идеальных ОУ. Кстати, что касается темы, то то, что в петле ООС быстродействие каскадов должно расти по направлению от входа до выхода усилителя, даже я лично писАл где-то год назад, не вижу ничего нового.

[Teoretic]

А Вы считаете корректным считать, что схемы на рис.2 и 4 у автора темы являются аналогами схем УМ с ООС, учитывая, что ООС работает по балансу входов + и -, а у автора темы между точкой суммирования ООС и входом ОУ есть дополнительные элементы?

Весьма странное утверждение!
Вы что, никогда инвертирующего усилителя с ООС не видели?
Даже без всяких ОУ?

[.Васильев]

почему Вы не относите "мой" усилитель к глубокооснику?

петлевое усиление маловато для уся с глубокой оос.Великолепная иллюстрация решения динамических искажений эо усилитель Ярослава Токарева. Ветка тут есть. Схема в ж.радио.