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.
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.
Последний раз редактировалось Konkere; 28.12.2020 в 14:57. Причина: Файлы удалены по требованию "правообладателя"
SIA_2 Хотел Вам задать несколько вопросов по быстродействию усилителя, и схемотехнике УН. С "недавних" пор проникнулся я в легендарную схему глубоким моделированием (этому способствовала статья С.Рубальского, где вдоль и в поперек объяснялось как можна просмотреть реальную линейность каждого узла по отдельности). Особый интерес для меня представил УН в виде симметричного сломаного каскода со всеми его тонкостями. Удивило то, что закорректированый УН имеет очень низкое собственное усиление по напряжению (не более 65 единиц), хотя в статье писалось(6й номер за 2000год) он должен быть в пределах 110-160. Еще ( перед сборкой этого усилителя ), я хотел методом моделирования пройти все этапы наладки описаные в этом же номере. Больше всего настораживает форма АЧХ усиления от баз VT5 VT7 до выхода. Она не соответствует той, что описана в Радио ( тоесть усиление после мегагерца незначительно выше на 2..3дб, а фаза градусов на 8...10 накручивается меньше )... Это все с учетом паразитной емкости 20ПФ параллельно R71C46, выброс на 16...18 мГц относительно 4х мГц в пределах 7..8дб Многовато!!! ( модель УН+ВК на 2n5401\5551,BD139\140(4шт) и Mjl21193\4 по 6 штук в плече). Вопросы
1) почему усиление (даже в самых правильных отдельных моделях УН) на 10 кГц гораздо меньше (60 ед против 160 о которых говорите Вы)?. Разкоректированный и ненагруженный УН показывает максимальное усиление 180ед. Кстати падение напряжения на тех резисторах в модели более 2.5 вольт как и было сказано
2)Вопрос теоретический... А желательно ли там усиление еще выше раз в 10? Коррекцией можна урезать любую нужную область, а вот в полосе до 20 кГц оно там теоретически желательно:?
3)И опять насчет падения напряжения на тех резисторах. Модель показывает, что усиление там не столько зависит от падения напряжения на них, сколько от тока покоя ВК. Чем он больше ( больше нагрузка на УН) тем у него ниже усиление, и опять в нормальных условиях усиление не выше 57. (падение напряжения на резисторах в эмитерах УН я подбирал увеличением напряжения стабилизации стабилитронов VD23\24. Модель кстати говорит, чтобы выполнить это условие Ucт их должно быть выше 3.9 вольт... Странно туда же 3х вольтовые стабилитроны должны подходить). Собственно какое должно быть усиление УН в полосе до 20 кГц? В каких пределах? и на что это влияет?
4)Какой узел определяет конечное быстродействие схемы? ( насколько я понимаю коефициент усиления УН здесь нестолько важен, сколько быстродействие ОУ. Скажем имея КУ УН не 160 а 75, напряжение на выходе ОУ от этого увеличится с 0.2мв до 0.4мв, что несильно скажется на его быстродействии.... А всетаки какая его величина допустима в рабочей полосе ( до 20 кГц )?
Спасибо. Не зная этих тонкостей вообще бесполезно что либо собирать... Если усилок "тормознет" какой то из каскадов, сразу теряется область устойчивости, а это очень неприятно.... я вот даже модель до ладу ели довожу, что уже говорить о реальном усилителе.
Вот результаты моего моделирования.КУ УН я получил методом деления выходного сигнала на выходной сигнал ОУ ( в отдельной модели УН+ВК без ООС график получился точно такой же ). Тудаже вложил АФЧХ усиления связки УН+ВК в децибелах.
Последний раз редактировалось Tetragramaton; 18.07.2006 в 23:18.
У меня была такая же проблемма, сейчас пользуюсь этим http://startcd.narod.ru . Конечно приходится сохранять большое кол-во страничек, но просматривать в этой программе их гораздо удобней чем в IE Explorer. Это конечно не совсем то, что Вы хотели, но может быть поможетСообщение от Tetragramaton
![]()
ммда... грустно... нету SIA, а сколько еще вопросов по конструкции
. кто-то вообще из присущих собирал(пытался собрать) этот усилитель???...У меня есть несколько вопросов по наладке, включительно сообщение #424. Наверное же кто-то подробно с ним возился?
Никто не знает где SIA? может поехал отдыхать?
Последний раз редактировалось Tetragramaton; 21.07.2006 в 21:17.
Значит, так. По "чистой емкости" на выходе я при расчете проверял только диапазон до 0,2 мкФ (большую чистую емкость кабелей и АС представить себе невозможно - это сотни метров), а экспериментально еще контролировался разностный сигнал при подключении 0,47 мкФ.Сообщение от Tetragramaton
Вспышек не было, я на этом успокоился. Просто было некогда - материал надо было сдавать.
Другой большой пост я видел, посмотрю подробнее, отвечу.
sia_2 добавил 02.08.2006 в 15:04
1. Усиление на на 5551/5401 у Вас в модели получается ниже из-за того, что в моделыях транзисторов занижено напряжение Эрли (параметр Va), кроме того, в реальности стоят 2SA1380/2SC3502. Для 5401 Va около 400 В, для 5551 - около 700...1000, для 1380 - более 1000, для 3502 - порядка 2000. Для MJL2193/194 оно очень велико (более 2000 В). Собственные емкости 5401/5551 также существенно выше, чем у 1380/3502. VA у BD139 - порядка 600-800В, у BD140 - порядка 300-400.
2. "горб" АЧХ составного эмиттерного повторителя при стандартном моделировании всегда получается более выраженным и более узким, чем на самом деле, а спад после этого горба - более резким. Причина - частотная зависимость Rб (с ростом частоты снижается), не учитываемая односекционной моделью транзистора. Использование 5-7 секционных моделей убирает эту проблему, но резко усложняет моделирование. Гораздо проще ввести поправку "в уме". Стандартная "наколка" для студентов - токовое зеркало Уилсона в SPICE может находиться на грани генерации, а в реальной жизни этого нет и в помине.
3. Большее усиление УН в данной конструкции особого смысла не имеет. Причина проста: увеличение петлевого усиления в области звуковых частот сверх 80-100 дБ при собственных искажениях менее 1% реального выигрыша не дает, т.к. уже при ООС 70-90 дБ начинают сказываться, а то и доминировать такие факторы, как неидеальность компонентов цепи ООС и наводка от полуплеч выходного каскада. Что же касается увеличения петлевого усиления - технически это вполне реализуемо, без ущерба для устойчивости за счет использования параллельного канала. Простейший вариант его организации - подключение цепи R71 C46 не к "земле", а к выходу ОУ.
4. Быстродействие (в смысле скорости нарастания) лимитировано в УН. Это сделано для того, чтобы у ОУ был большой запас линейности, благодаря этому ОУ (и УМЗЧ в целом) сохраняет высокую линейность вплоть до скоростей изменения выходного сигнала более 100 В/мкс, а вид переходного процесса при этом точно симметричен и не зависит от амплитуды сигнала (т.е. обеспечена динамическая линейность), пока требуемая скорость не превышает 80% максимальной.
Максимальная скорость нарастания (порядка 160 В/мкс) сознательно ограничена для обеспечения надежной работы выходных и предвыходных транзисторов.
Осциллограммы и АФЧХ сняты на экземпляре УМЗЧ с отечественными выходными транзисторами.
Последний раз редактировалось sia_2; 07.08.2006 в 17:06. Причина: Добавлено сообщение
Ясненько, спасибо. Про усиление УН я спрашивал, потому, что его быстродействие можна увеличить путем введения генераторов тока(ГТ) в цепь смещения каскодных транзисторов (в базы VT6 VT8), есть еще один способ... Вместо тех 150 Омных емитерных резисторов ввести ГТ, но Вы говорили о паразитных резонансах, мало того, такое решение весьма сомнительно (тоесть транзисторы, на которых реализуются генераторы тока будут работать практически в насыщении, например, как в усилителе С. Рубальского) Хотел задать еще несколько вопросов по ВК (переходные искажения)
1)Почему этот вид искажений слабо "давится" ООС? Мое мнение по этому поводу... Они имеют форму "пилообразного" всплеска при переходе через ноль, этот всплеск слишком резкий, и ООС за ним просто неуспевает. Так ли это?( я говорил про метод вычитания входного напряжения из выходного, выходное умножено на коефициент передачи ВК)
2)А что, если в Вашем ВК ввести узел согласования сопротивления плеч, тоесть местной ООС удерживать ток отсечки верхнего и нижнего плеча от перехода через ноль? Предлагается использовать в таком случае симметричный аттнюатор (идея позаимствована из статьи Рубальского)
3)Какого рода переходные искажения в ВК Вашего усилителя?, еффективно ли они исправляются ООС
4)Какое выходное сопротивление (без ООС) ВК в Вашем усилителе, насколько изменяется в течении периода сигнала...
Большое спасибо.
Последний раз редактировалось Tetragramaton; 02.08.2006 в 20:33.
Тема уже обсасывалась на аудиоворлде. Коротко повторю.
Т.н. "переходные искажения второго рода" в ВК класса AB - это миф!
В действительности "иголки" возникают следствие неправильного конструктивного исполнения (большой паразитной индуктивности цепей питания, не позволяющей вовремя включиться транзисторам соответствующего плеча) или недостаточной мощности предвыходного каскада (который обязательно должен работать в классе А). Еще одна причина - введение схем для "мягкого" переключения плеч. На деле они всегда увеличивают нелинейность на ВЧ просто потому, что любая дополнительная "навешенная" на выходной транзистор схема - неважно, ПОС это или местная ООС - неизбежно добавляет задержку реакции. А ООС в этой ситуации почти ничего не может сделать, так как нарушаются условия ее применимости - практически исчезает однозначная (пусть и нелинейная) связь вход-выход.
Собственно же нелинейность в момент перехода через "0" выходного тока даже при ВК с общим током покоя порядка 150 мА на нагрузку 4 Ома не превышает 0,2% при правильном выборе эмиттерных резисторов (падение порядка 25-30 мВ). Это элементарно проверяется в SPICE.
Кроме того, при правильно рассчитанной конструкции эти "искажения в малом" с ростом частоты, наоборот, исчезают даже при работе выходных транзисторов практически без начального тока (за счет прохождения сигнала через емкость база - эмиттер).
В рассматриваемом УМЗЧ режим класса А сохраняется до как минимум, 5...8 Вт в нагрузке, а полное изменение Rвых не превышает примерно 30 миллиом (т.е.+/-15 миллиом) в наихудшем случае. Соответственно, дифференциальная нелинейность не превышает 0,6%, интегральная - порядка 0,07%.
Таким образом, "схемотехническая" линейность аккуратно спроектированного классического выходного повторителя на самом деле оказывается выше, чем у УН. Именно поэтому столько внимания и было уделено оптимизации УН и конструкции ВК.
По той же причине - нормальный выбор режимов - тема "переходных" искажений в ВК интегральных ОУ полностью закрыта уже 20 лет назад, после появления достаточно комплементарных транзисторов или качественных (но довольно сложных) квазикомплементарных схем.
Последний раз редактировалось sia_2; 07.08.2006 в 17:07.
Вы наверное хотели сказать не переходные, а переключательные (из-за отсечки)? Потому, что переходные происходят из-за изменеия Ку в районе совместной работы тр-ров верхнего и нижнего плеча и иголок не дают. Переходные вообщем исправляются, в какой-то мере, паралелиньем тр-ров.Сообщение от sia_2
Последний раз редактировалось Nick; 04.08.2006 в 00:59.
при каком выходном напряжении нужно оптимизировать ток покоя? Я попробовал в МС8, и оптимальный ток покоя получился разным для разных выходных напряжений. Икажения при переходе тока через 0 - имеется ввиду на комплексную нагрузку? как это мерить?Сообщение от sia_2
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
Еще один интересный вопрос. Ваша цель была получить максимальную глубину ООС в звуковом диапазоне, при максимальной широкополосности. На счет нужности первого сомнений нет, а второе насколько понимаю я способствует уменьшению вероятности возникновения динамических искажений. Вопрос:
А почему Вы не применили способ исключить динамические искажения полностью. Тоесть согласовать частоту пересечения АЧХ с замкнутой\разомкнутой ООС выражением ее через максимальную скорость нарастания?
Пример... Имеем скорость 160...200в\мКс. Из формулы V>2пFmUm находим максимальную граничную частоту... Получаем 700...800 кГц. Если закоректировать частоту среза ООС на этой частоте, динамические искажения исключаются полностью.... Я понимаю, что это метод для других схем.. Например в усилителе Сухова это бы никоим образом не помешало ... На счет Вашего усилителя незнаю, но идея остается в силе.
SIA, если можно еще один простенький вопросик... Вы точно знаете на него ответ...
2) Из каких условий выбираются номиналы резисторов основного делителя ООС для инв включения ОУ? Входное сопротивление я насколько понимаю далеко не первостепенный фактор... Тут главное наверно точность ООС... Маломальская часть тока всеравно ведь ответвляется в сторону входа ОУ... Тогда насколько я понимаю чем более низкоомная эта цепь тем лучше?
Спасибо
Последний раз редактировалось Tetragramaton; 04.08.2006 в 15:53.
ток тут не совсем главное, т.к. сопротивление входов ОУ с VFB достаточно велико, а для ОУ с ТОС в даташитах приведены рекомендации по выбору резисторов. Самое главное емкость входов (при больших номиналах цепи может быть возбуждение) и естественно шумы, порождаемые как самими резисторами, так и шумовым током ОУ, который вызывает падение на этих резисторах ЭДС шума.Сообщение от Tetragramaton
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
По первому вопросу (совпадение малосигнальной и полносигнальной полосы) - для УМЗЧ в этом просто нет нужды. ФНЧ на входе ограничивает потребную скорость с запасом в несколько раз. По второму вопросу - MikeF ответил почти полностью. Одно "НО:" слишком маленькими по номиналу эти резисторы делать тоже не следует - большая нагрузка на предыдущие каскады и повышение влияния тепловых эффектов из-за разогрева этих резисторов сигналом. Тут нужен компромисс. Для "штыревых" резисторов в цепи ООС УМЗЧ это от единиц до десятков килоом, на практике приходится идти по нижнему краю для уменьшения влияния паразитных емкостей и шума..
sia_2 добавил 07.08.2006 в 16:57
Да, речь шла о "переключательных" или "переходных искажениях второго рода". Именно они - результат упущений при проектировании, а не имманентное свойство двухтактных каскадов. Кстати, в ламповых двухтактниках аналогичный эффект создает недостаточно тесная связь половинок анодной обмотки выходного трансформатора, так что эта проблема не нова).
Последний раз редактировалось sia_2; 07.08.2006 в 16:57. Причина: Добавлено сообщение
Сергей, ваши высказывания по поводу оптимальных резисторов в эмиттерах и тока покоя - результат собственных исследований или можно где почитать?
Последний раз редактировалось sia_2; 20.10.2009 в 03:57.
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
sia_2 добавил 08.08.2006 в 17:06
Ошибка вот в чем.Сообщение от Tetragramaton
Амплитуда наводок - КОНЕЧНА.
Соответственно это - НЕ полный сигнал.
Скорость же нужна для того, чтобы увеличить допустимую амплитуду "идеального скачка" после ФНЧ. У данного УМЗЧ это более 1В . А наводка такой величины - вещь невозможная при мало-мальски сносном конструктиве.
Далее, входной ФНЧ - второго (а не первого) порядка, и при этом сделан так, что его перегрузочная способность РАСТЕТ с частотой, уже на частотах в сотни кГц допустимый входной сигнал выше, чем напряжение питания ОУ!
Поэтому проблемы и нет - перегружающей помехе ни внутри взяться неоткуда, ни со входа не пролезть..
sia_2 добавил 08.08.2006 в 17:10
Я знаю только одну старую статью в IEEE JSSС, но все, что там выведено, легко получить самостоятельно, проанализировав ВАХ выходного каскада (достаточно на уровне модели Эберса-Молла). Собственно, сначала я это вывел сам, а потом нашел статью.Сообщение от MikeF
Последний раз редактировалось sia_2; 20.10.2009 в 03:58. Причина: Добавлено сообщение
ну а всё-таки при каком выходном напряжении стоит оптимизировать ток покоя?
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
Это только если выходное сопротивление драйверного каскада будет достаточно низким, чтобы перезарядить проходную емкость с требуемой скоростью требуемым током.Сообщение от Tetragramaton
1. Математический меандр НЕ перегрузит УМ, если рассчитанная из условий малосигнальной АЧХ требуемая скорость нарастания (а она зависит от от амплитуды этого меандра) не превышает максимальной скорости нарастания, при которой УМ остается в линейном режиме.Сообщение от Tetragramaton
2. Это предел для конкретных транзисторов. Но при необходимости можно его повысить ценой резкого роста рассеиваемой мощности в предвыходном каскаде, который должен "прокачивать" проходные емкости выходных. Далее - умощнение пред-предвыходного... Можно, но затратно.
3. Фазовый угол нагрузки - сдвиг фаз между напряжением и током. Причина - фильтры в АС, а на низких частотах - резонанс ГГ или акустического оформления.
По поводу вновь проскочившей темы переходных искажений. Симулировал в MC8 тройку эмиттерных повторителей (прилагаю файл). исследовался разностный сигнал между входом и выходом(смасштабированный с учетом коэффициента усиления повторителя) и искажения при различных токах покоя. минимум переходных искажений наблюдался при токе покоя 27ма (резисторы 0,22ом, без оных переходные были меньше ток покоя около 17ма). Минимум гармонических искажений был при 43ма 0,22Ом. Отсутствие эмиттерных резисторов особо на искажених при том же токе не сказалось. И как всё это трактовать? Я про разные оптимальные токи покоя для минимума гармонических и переходных искажений первого рода и также про падение напряжения в 20-25мв на эмиттерных резисторах.
Вопрос к sia_2 . В соседней ветке https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=6838 С.Рубальский говорит, что переходные искажения в его схеме гораздо меньше чем в классических ЭП( в том числе и вашем) примерно в 12раз, однако глубина местной оос у него примерно те же самые 12 раз. Так всё-таки какой выходной каскад лучше?
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
Симулятор не учитывает тот факт , как это всё у тебя
выглядит в железе. А в реальном железе даже
неоптимальная разводка даёт повышение искажений,
или ещё хуже , возбуд. Да ты и сам должен это
прекрасно понимать, чай не чайник...
Последний раз редактировалось Стрелец; 14.08.2006 в 13:12. Причина: Добавлено сообщение
Вы это смотрели на мощностях, близких к максимальным? А посмотрите на уровне -10 дБ, -20 дБ, -30 дБ, -40 дБ, у меня лично что бы искажения хотя бы не росли при уменьшении амплитуды приходилось ток покоя не менее 100 мА брать.Сообщение от MikeF
APlayer - Tascam US1x2 - PALABS AE25 - PALABS ACE3
avtech@palabs.ru
боюсь здесь немного не тот случай, при грамотном исполнении результаты железной конструкции и симуляции должны совпадать особенно по переходным искажениям первого рода (вот второго это да) да и по гармоникам также. По поводу возбуда согласен (какими бы причинами это не было вызвано (неучет симулятором или симулянтом
паразитных факторов, неправильный расчет АФЧХ).
MikeF добавил 14.08.2006 в 13:21
по мощности или напряжениюСообщение от Olegyurich
? сейчас гляну
MikeF добавил 14.08.2006 в 13:34
там уже два минимума, второй при больших токах покоя, когда выход полностью в А, а перед ним (еще в АВ) есть еще при 145ма, падение где-то 30 мв...однако такой ток для бОльших выходных напряжений уже не является оптимальнымя поэтому и спрашивал выше у Сергея при каком напряжении мерить надо...
Последний раз редактировалось MikeF; 14.08.2006 в 13:36. Причина: Добавлено сообщение
Для связи: Skype и почта на моём сайте в профиле.
С уважением,
Михаил.
Социальные закладки