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

[AS79]

Бытует мнение, что скорость нарастания должна выбираться с десятикратным запасом.

И усилители испытываться импульсами с 100ns фронтами

[Edgar]

Вы прочли мой пост 570? Возьмите любой симмулятор, смешайте с десяток синусоид с разными частотами скажем от 1 кГц и до 10 кГц (реальные частоты многих инструментов) и посмотрите на результирующую кривую на участке 100 мкс от любого изменения направления.

Смешал вплоть до 20 кГц синусы. Не получается скорость нарастания больше, чем у синусоиды той же амплитуды в 20кГц. Может, руки не оттуда растут....

Той же амплитуды, это значит, что 10 синусов в 1В, а 20кГц - 10В

[Mepavel]

Вы прочли мой пост 570? Возьмите любой симмулятор, смешайте с десяток синусоид с частотами скажем 1 кГц, 5 кГц и 10 кГц

Интересная задачка. Как известно скорость нарастания это производная dV/dt. Если смешать сигналы разных частот, то нужно вычислять производную от нескольких синусоидальных сигналов. Разумеется, если взять амплитуду сигнала для каждой синусоиды равной максимальной, то результирующая скорость нарастания будет больше 2*pi*A*(f1+f2+...), чем для одной синусоиды 2*pi*A*f. Но надо отметить, что если смешивать синусоидальные сигналы не кратной частоты с максимальной амплитудой, то результирующей амплитудой будет сумма амплитуд... Так что возникнет просто перегрузка УМ.

[Nick]

Смешал вплоть до 20 кГц синусы. Не получается скорость нарастания больше, чем у синусоиды той же амплитуды в 20кГц. Может, руки не оттуда растут....

Той же амплитуды, это значит, что 10 синусов в 1В, а 20кГц - 10В

Дак и не будет больше. Самая большая будет у 20кГц 10В амплитуды, и равна 1.25664 V/uS.

---------- Добавлено в 07:33 ---------- Предыдущее сообщение в 07:32 ----------

Разумеется, если взять амплитуду сигнала для каждой синусоиды равной максимальной, то результирующая скорость нарастания будет больше 2*pi*A*(f1+f2+...), чем для одной синусоиды 2*pi*A*f.

Неверно. Амплитуда для всех в сумме не должна превышать амплитуды одной и не должна превышать макс. напряжения с усилителя.

[Mepavel]

Формально да, но в реалии это практически не играет никакой роли

Практически это играет как раз-таки большую роль, когда рассматривается такие вещи, как перегрузка каскадов. В частности в той схеме можно перегрузить отдельно входной ДК, не перегружая второго каскада с ОБ.

---------- Добавлено в 15:36 ---------- Предыдущее сообщение в 15:35 ----------

Неверно. Амплидута для всех в сумме не должна превышать амплитуды одной и не должна превышать макс. напряжения с усилителя.

Так на что я и намекал. Что так делать нельзя.

[Nick]

Практически это играет как раз-таки большую роль, когда рассматривается такие вещи, как перегрузка каскадов.

Практически никакой в данном случае.

[Edgar]

Практически это играет как раз-таки большую роль, когда рассматривается такие вещи, как перегрузка каскадов. В частности в той схеме можно перегрузить отдельно входной ДК, не перегружая второго каскада с ОБ.

---------- Добавлено в 15:36 ---------- Предыдущее сообщение в 15:35 ----------


Так на что я и намекал. Что так делать нельзя.

Вот теперь я знаю, кажется, как математически доказать, что скорость нарастания синусоиды данной амплитуды A всегда больше или равна скорости нарастания синусоид с меньшей частотой и суммарной амплитудой не превышающей A.

[Nick]

Вот теперь я знаю, кажется, как математически доказать, что скорость нарастания синусоиды данной амплитуды A всегда больше или равна скорости нарастания синусоид с меньшей частотой и суммарной амплитудой не превышающей A.

Если знаешь производные и неравенства, то не сложно.

---------- Добавлено в 07:42 ---------- Предыдущее сообщение в 07:41 ----------

В частности в той схеме можно перегрузить отдельно входной ДК, не перегружая второго каскада с ОБ.

Покажи как и какое к этому имеет отношение его усиление по напряжению.

[Mepavel]

Практически никакой в данном случае.

Nick, вообще там спор начинался с минимизации каскадов, в которых возможна перегрузка. С этой точки зрения этот УН надо рассматривать как два каскада. Потому что с одной стороны скорость нарастания ограничена током ИТ ДК, а с другой током ИТ (в данной схеме вместо ИТ резисторы) каскада с ОБ. Так что разница есть между действительно одним каскадом с ОБ или таким включением.

[Edgar]

A1*v1+A2*v2+....An*vn <= (A1+A2+...An)*vmax при v1,v2...vn <= vmax
v - скорости нарастания каждой из синусоид
A - их амплитуды
vmax - скорость нарастания "образцовой" синусоиды

[Mepavel]

Покажи как и какое к этому имеет отношение его усиление по напряжению.

Да то, что я просил привести пример каскада ОБ, у которого коэффициент усиления равен 120-140 дБ. А мне привели несколько другое. И потом доказывали, что это одно и тоже. И что реально только в одном каскаде с ОБ можно получить 150-160 дБ.

[Edgar]

Если считать один каскад-один транзистор, то даже 120 дБ как-то нереально.... А если транзисторов два, то один из них может перегрузиться и создать динамические искажения

[Mepavel]

A1*v1+A2*v2+....An*vn <= (A1+A2+...An)*vmax при v1,v2...vn <= vmax
v - скорости нарастания каждой из синусоид
A - их амплитуды
vmax - скорость нарастания "образцовой" синусоиды

Всё правильно, вспоминаю доказательства про суммы степенных рядов.

[viktor8m]

Edgar, в большинстве случает на вход усилителей поступает сигнал с ограниченной скоростью изменения (хотя бы из-за ограничении при записи), а вот по цепи ООС на тот же вход ничем не ограниченно и определяется сложной реакцией нагрузки (колонки и колоночный кабель). Вот здесь https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1554012 я поднимал эту тему.

[Mepavel]

а вот по цепи ООС ничем не ограниченно и определяется сложной реакцией нагрузки (колонки и колоночный кабель).

Вот это правильно. Потому что спектр искажений от АС (разумеется плохих), может распространяться куда более высокочастотную область. Но правда и на выходе УНЧ обычно ставят ФНЧ. Мне кажется более существенная проблема - это ВЧ всплески от ВК, которые вынужден компенсировать усилитель через обратную связь. Насколько эта проблема актуальна, так просто сказать нельзя. Но я считаю, что УМЗЧ должен адекватно реагировать на большие скорости нарастания, приходящие с его выхода через ООС.

[Nick]

A1*v1+A2*v2+....An*vn <= (A1+A2+...An)*vmax при v1,v2...vn <= vmax
v - скорости нарастания каждой из синусоид
A - их амплитуды
vmax - скорость нарастания "образцовой" синусоиды

Упрощённо, но в принципе верно. Более показательно выводится из производной суммы A1*Sin(2PI*f1*t) + A2*Sin(2PI*f2*t) +....An*Sin(2PI*fn*t)

[Mepavel]

Nick, интересно посмотреть на частотную зависимость IMD усилителя ZD-50?

[Nick]

Nick, интересно посмотреть на частотную зависимость IMD усилителя ZD-50?

Разностный тон вплодь до 19+20кГц (1кГц) не меряется (меньше или равен ~ -130дБ).

[Edgar]

Edgar, в большинстве случает на вход усилителей поступает сигнал с ограниченной скоростью изменения (хотя бы из-за ограничении при записи), а вот по цепи ООС на тот же вход ничем не ограниченно и определяется сложной реакцией нагрузки (колонки и колоночный кабель). Вот здесь https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1554012 я поднимал эту тему.

Нелинейность нагрузки не очень велика и вряд ли громкоговорители способны дать гармоники больше 0,1 от амплитуды полезного сигнала (реально я намерЯл 0,1% а не 10%). А линейная часть нагрузки ВЧ гармоники не даст.... Уже хоть за что-то можно зацепиться.... Ещё, наверное, по питанию что-то лезет с мостов.... вот это я не представляю как учесть количественно... Если нелинейность на проводах АС я ещё как-то мерил, то тут для меня темный лес....

[audiomun]

всезнаек на свете не существует

Похоже - в этой части я был неправ, признаю это.

Ёмкость коррекции в 100 мкФ для достижения инфразвукового полюса - это Ваша глупость.

Это был просто вопрос, осмысливай то, о чем задан вопрос, когда читаешь.

Что Вам ещё надо, чтобы понять, что в одном транзисторе не может усиливаться напряжение на 140-160 дБ?

Покажи, где я такое сказал? Про 100 дБ говорил - не отрицаю, могу еще раз это сказать, не нужно передергивать. Далее - аналогично.

Ещё один человек в защиту симулятора.

А вот это уже интереснее, что нам скажут на это любители стимуляторов, и почему я им не доверяю: смотрим на примере той-же схемы усилителя Орлова - в цепи ООС конденсатор емкостью 100мкФ от резистора на землю - задаем частоту сигнала 20 Гц, амплитуда на выходе 20 Вольт под нагрузкой, измеряем Кг. Далее - проделываем такую-же процедуру, изменяя номинал этого конденсатора, для понимания вопроса достаточно двух измерений, одно - с номиналом его в 150 мкФ, второе - с номиналом в 20 мкФ(увеличив для этого случая на 10% амплитуду входного сигнала для корректности измерения) - сопоставляем измеренные значения Кг, и видим - для этих трех случаев максимальный Кг имеем при 150 мкФ в цепи ООС, минимальный -для 20 мкФ. Главное - отношение Кмакс/Кмин результатов измерения Кг в 1000 раз(!). Не хочу утомлять уважаемую аудиторию - вот вам типичный глюк(глючок!!!), и таковых немало на практике. Что могут сказать на это в защиту симулятора оппоненты? Вячеслав