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]

Offтопик:

На мой взгляд усилитель с малыми динамическими искажениями должен выглядеть примерно так (просто и со вкусом).

Прежде, чем так себя позиционировать

audiomun, а я никому и не навязываю такую схемотехнику. Я же написал, что это на "мой взгляд". Причём здесь себя позиционировать? Те кому нравится THD в минус 180 дБ в симуляторе и неизмеримый THD в реальноcти, пусть собирают другие схемы.

---------- Добавлено в 14:05 ---------- Предыдущее сообщение в 14:04 ----------

Я бы сказал рост искажений, опережающий уменьшение глубины ООС.

Совершенно верно.

[shkal]

Вся ветка - сумерки разума и борьба с ветряными мельницами. Почитайте лучше https://www.vegalab.ru/content/view/45/52/

[viktor8m]

В противном случае, при появлении входного сигнала стандартной амплитуды, но за пределами полосы пропускания усилителя в целом, он также будет перегружен. Таким сигналом, например, является идеальный меандр, которым многие любят "пытать" усилители. А не надо.

Конечно подавать меандр (в том числе в симмуляторе) на вход усилителя надо, не отключая имеющийся на входе ФНЧ (тем более, что при парал. ООС он ещё и часть коррекции), а вот для проверки реакции ООС на возмущение со стороны нагрузки надо подавать на выход как есть (см. https://forum.vegalab.ru/showthread....E3%ED%E0%EB%E0 , посты 1 и 5).

Крутизну вообще то надо учитывать.

Так там (в схеме из поста 218) мосфеты это повторители, так что с IRF610\9610 глубина ООС уменьшится всего на пару процентов, зато уменьшение величины нелинейной ёмкости, нагружающей УН, более важно. Да и вообще, с таким ВК возможны большие сквозные токи из-за медленной разрядки выходных транзисторов Q5\6.

Большая глубина на НЧ нужна хотя бы для того, чтобы давить помехи по питанию

Вообще-то PSRR напрямую не зависит от глубины ООС, а больше от схемотехники каскадов (их личных PSRR).

[Mepavel]

Конечно подавать меандр (в том числе в симмуляторе) на вход усилителя надо, не отключая имеющийся на входе ФНЧ (тем более, что при парал. ООС он ещё и часть коррекции), а вот для проверки реакции ООС на возмущение со стороны нагрузки надо подавать на выход как есть (см. https://forum.vegalab.ru/showthre...E3%ED%E0%EB%E0 , посты 1 и 5).

Согласен. Если на входе поставить слишком "мощный" ФНЧ, то по ПХ устойчивость в принципе определить не получится.

Offтопик:

Так там (в схеме из поста 218) мосфеты это повторители, так что с IRF610\9610 глубина ООС уменьшится всего на пару процентов, зато уменьшение величины нелинейной ёмкости, нагружающей УН, более важно.

Насчёт уменьшения глубины ООС на пару процентов не знаю. А вот нелинейность входной ёмкости истокового повторителя проявляется лишь при очень малых напряжениях сток-исток (чего в этой схеме не получается). Кроме того, на звуковых частотах нелинейность этой ёмкости можно заметить, только на уровне THD, наверное, меньших минус 140 дБ. Даже если с IRF610\9610 входная ёмкость истокового повторителя получиться меньше (хотя это не факт), то его выходное сопротивление получится точно больше Rвых (за счёт меньшей крутизны). А это куда важнее и вплане искажений и фазового набега за счёт увеличения постоянной времени Rвых*С_вхВК.

Да и вообще, с таким ВК возможны большие сквозные токи из-за медленной разрядки выходных транзисторов Q5\6.

Невозможны, потому то исключена работа ВК в режиме насыщения (ВК сам себя закрывает - это же БТ).

Вообще-то PSRR напрямую не зависит от глубины ООС, а больше от схемотехники каскадов (их личных PSRR).

Для конкретной схемы (из большинства решений УМЗЧ) PSRR именно впрямую зависит от глубины ООС. Разумеется если менять схемотехнику каскадов, то PSRR может быть разным, даже при сохранении постоянства глубины ООС.

[Edgar]

Вообще-то PSRR напрямую не зависит от глубины ООС, а больше от схемотехники каскадов (их личных PSRR).

Хм...как это не зависит?

[Mepavel]

Вся ветка - сумерки разума и борьба с ветряными мельницами. Почитайте лучше https://www.vegalab.ru/content/view/45/52/

Почитал, много написанного в той статье совпадает с моими постами в этой теме. Жалко, что в статье не очень подробно рассмотрен вопрос о возникновении фазовых искажений, когда первый полюс находится в рабочей полосе.

[viktor8m]

Хм...как это не зависит?

Я не писАл, что не зависит, а о том, что в меньшей степени, чем схемотехника (т.е. один усилитель по одной схемотехнике может иметь больший PSRR при меньшей глубине ООС, чем другой), а т.к. глубина ООС упирается в вопросы устойчивости и реакции ООС, то выгоднее большой PSRR получать схемотехнически.

[Johny]

...уровень начинающего у разработчиков LM3886, LM4562, LM49810...

Не надо путать "божий дар с яичницей".
Указанные изделия предназначены для установки в массовую аппаратуру среднего класса, в которой не задаются требования высокоточного звуковоспроизведения, тем более TIM-искажения в них не проверяются.

[shkal]

Почитал, много написанного в той статье совпадает с моими постами в этой теме.

Твои посты свидетельствуют ровно об обратном.
Ты уже подал на ОРА134 1В дифференциального на 10МГц или всё собираешься?

[Mepavel]

Ты уже подал на ОРА134 1В дифференциального на 10МГц или всё собираешься?

shkal, а что LM318 рулит?
P.S. Я же не написал, что всё совпадает. А поводу 1 В на 10 МГц для OPA134 - это надо изучить. Судя по типичной схемотехнике таких ИМС ничего ей от этого не будет.

---------- Добавлено в 15:41 ---------- Предыдущее сообщение в 15:39 ----------

Не надо путать "божий дар с яичницей".
Указанные изделия предназначены для установки в массовую аппаратуру среднего класса, в которой не задаются требования высокоточного звуковоспроизведения, тем более TIM-искажения в них не проверяются.

Особенно LM4562.

[Johny]

А те, кто знают не всегда об этом говорят.

Да много уже раз говорил, а толку что?
Любое упоминание о TIM-проблемах в УЗЧ очень быстро подменяется обсуждением чего угодно, например, заходом и выходом усилителя из насыщения, и т. д.
С упорством, наверно, достойным лучшего применения, Mepavel знай гоняет по кругу одно и тоже на банальнейшей схемке (просто и со вкусом) даже не потрудившись ознакомиться с принятым в профессиональной среде понятием "TIM-distortion".

[Mepavel]

Johny, ничего я не гоняю по кругу. Зато в Ваших сообщениях ничего полезного не прослеживается.
Одно и тоже по кругу:

даже не потрудившись ознакомиться с принятым в профессиональной среде понятием "TIM-distortion".

[Edgar]

Я не писАл, что не зависит, а о том, что в меньшей степени, чем схемотехника (т.е. один усилитель по одной схемотехнике может иметь больший PSRR при меньшей глубине ООС, чем другой), а т.к. глубина ООС упирается в вопросы устойчивости и реакции ООС, то выгоднее большой PSRR получать схемотехнически.

Мне кажется, PSRR ровно так же, как и THD зависит от глубины ООС и схемотехники - низкие значения THD ведь тоже можно получать не только ООС, но и другими путями. Одно другому не мешает, а только помогает.

P.S. В свете темы топика, помехи по питанию тоже могут давать "динамические искажения" в особо "удачных" условиях.

[.Васильев]

Робяты . Может вернемся к динамическим искажениям. Способы коррекции,позводляющие уйти эт этой проблемы и выбор режимов каскадов. А то все куда то в сторону уходите. Еще раз повторюсь на примере именно глубокоосника .

[Mepavel]

Робяты . Может вернемся к динамическим искажениям. Способы коррекции,позводляющие уйти эт этой проблемы и выбор режимов каскадов. А то все куда то в сторону уходите. Еще раз повторюсь на примере именно глубокоосника .

Так нет таких способов коррекции. Просто надо умеренно увеличивать глубину ООС, так чтобы при заданных значениях диапазона частот и амплитуд входного сигнала не происходило перегрузки каскадов УМЗЧ.

Любое упоминание о TIM-проблемах в УЗЧ очень быстро подменяется обсуждением чего угодно, например, заходом и выходом усилителя из насыщения, и т. д.

Это одна из проблем таких УМЗЧ (см. статью https://www.vegalab.ru/content/view/45/52/)

Для увеличения глубины ООС в рабочей полосе частот целесообразно введение в АЧХ петлевого усиления участка с крутизной около 12 дБ на октаву. Еще лучше сформировать АЧХ петлевого усиления типа среза Боде или устойчивую по Найквисту (с заходом фазы за 180°), однако их корректная реализация довольно сложна и потому далеко не всегда оправдана. Именно поэтому УМЗЧ с АЧХ петлевого усиления "по Найквисту", насколько известно, серийно не производятся. Описанные же в литературе конструкции имеют существенные эксплуатационные ограничения (в частности, недопустимость попадания на вход высокочастотных сигналов, плохой выход из "клиппирования" по выходному напряжению). Устранение указанных ограничений возможно, но громоздко.

Mepavel знай гоняет по кругу одно и тоже на банальнейшей схемке (просто и со вкусом) даже не потрудившись ознакомиться с принятым в профессиональной среде понятием "TIM-distortion".

Так Вы же сами давали ссылку

Вообще-то, Ваша статья - это малая часть давно выполненных исследований (http://zverevaudio.narod.ru/articles/TIM/TIM.html - это только начало большого цикла исследований). Может имеет смысл ознакомиться?

Мы ознакомились с Вашим "принятым в профессиональной среде понятием "TIM-distortion". Не вижу ничего в той статье, отличного от того, что пишет автор этой темы. Главная проблема понятна - овердрайв входных каскадов после охвата общей ООС при определённых частотах и амплитудах входного сигнала.

[.Васильев]

Как это нету ? А как же усилитель Оталлы/Астахова в русской редакции с его бешенной по тем временам скоростью? А индуктивнорезистивная коррекция в первом каскаде? а работа первого каскада в малосигнальном режиме? Давайте ка по теме говорить.

[Johny]

Особенно LM4562

Да ничего особенного за ~$5

[Mepavel]

Как это нету ? А как же усилитель Оталлы/Астахова в русской редакции с его бешенной по тем временам скоростью? А индуктивнорезистивная коррекция в первом каскаде? а работа первого каскада в малосигнальном режиме? Давайте ка по теме говорить.

Так если переборщить с индуктивной коррекцией в первом каскаде, то получим тоже самое! Динамические искажения.

Offтопик:

Да ничего особенного за ~$5

Понятно. Если бы кристалл этой микросхемы установили в металлостеклянный корпус для военного применения и цена бы возросла до нескольких сотен $, то тогда можно было поговорить о качестве звука этой ИМС.

[.Васильев]

Offтопик:

слова слова

[Mepavel]

.Васильев, увеличивая индуктивность - уменьшаем скорость нарастания. Можете поиграться в модельке, сами убедитесь. Каким бы методом коррекции не пользовались (индуктивным, ёмкостным), конечным результатом будет та или иная АЧХ каждого каскада усиления. И ничего изменить нельзя. Важно лишь понимать, что диапазон выходных напряжений и токов ограничен. Поэтому надо так строить коррекцию, чтобы каскады не уходили в ограничение, по крайней мере, на звуком сигнале. Примеры таких усилителей с многополюсной коррекцией - ZD-50, УМЗЧ ВВ и т.д. Математически понятно, что для исключения перегрузки (вплоть до частоты замыкания), нужно наращивать быстродействие каскадов от входа к выходу.