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

[viktor8m]

И усилители испытываться импульсами с 100ns фронтами

Это чтобы проверить правильность коррекции и вообще каскадов по частотке.

я просил привести пример каскада ОБ, у которого коэффициент усиления равен 120-140 дБ.

120 дБ в принципе (в симмуляторе) можно, при нагрузке 0.5-1 МОм (больше не выйдет из-за эффекта Эрли) и сравнительно мощном (чтобы Rб был малым) и большим током (скажем 50 мА) получается 120 дБ.

Нелинейность нагрузки не очень велика

При чём тут нелинейность, я говорил про реакцию (изменение сопротивления и создание противоэдс), а т.к. ООС стремится стабилизировать выходное напряжение, то в петле ООС возникнет скоростной сигнал ошибки.

[Mepavel]

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

Очень странно, привожу частотную зависимость IMD (f1-f2=1 кГц, Pвых.по=50 Вт) для схемы, где модель LM3886 практически идеальная (Временной шаг достаточно мал 5n, выборка FFT 512k ).

[Mepavel]

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

audiomun, а Вы не пробовали измерения проводить после установления переходных процессов? А так же не забываем делать временной шаг по меньше и больше выборку FFT. Что-то я не замечаю таких глюков, уж извините.

---------- Добавлено в 16:56 ---------- Предыдущее сообщение в 16:55 ----------

120 дБ в принципе (в симмуляторе) можно, при нагрузке 0.5-1 МОм (больше не выйдет из-за эффекта Эрли) и сравнительно мощном (чтобы Rб был малым) и большим током (скажем 50 мА) получается 120 дБ.

Ну да, если с Эрли подшаманить модель и вывести транзистор на бешенный ток, то можно.

[Nick]

Очень странно, привожу частотную зависимость IMD (f1-f2=1 кГц, Pвых.по=50 Вт) для схемы, где модель LM3886 практически идеальная (Временной шаг достаточно мал 5n, выборка FFT 512k ).

Что значит практически? Если у тебя линейные модели ОУ, то искажений вообще не должно быть (если на выходе у них сигнал меньше питания).

[Edgar]

При чём тут нелинейность, я говорил про реакцию (изменение сопротивления и создание противоэдс), а т.к. ООС стремится стабилизировать выходное напряжение, то в петле ООС возникнет скоростной сигнал ошибки.

А какова реакция на воздействие, спадающее или нарастающее с определенной скоростью? Будет ли она быстрее? И какова добротность резонансов АС?

[Mepavel]

Что значит практически? Если у тебя линейные модели ОУ, то искажений вообще не должно быть (если на выходе у них сигнал меньше питания).

Модель LT1363 нелинейная . У LM3886 линейный выход, но нелинейный вход (стандартная модель ОУ level=3).

[Nick]

Модель LT1363 нелинейная . У LM3886 линейный выход, но нелинейный вход (стандартная модель ОУ level=3).

Поставь все линейные и посмотри.
Я вообще думаю 5n много, я пользую до 0.1n, если на ВЧ. Поэтому я интермоды и не симулирую, долго очень. ZD-50 я мерял в реальности (и не только я).

[Mepavel]

Поставь все линейные и посмотри.

Ok. Поставлю все идеальные.

---------- Добавлено в 17:20 ---------- Предыдущее сообщение в 17:19 ----------

Я вообще думаю 5n мало, я пользовую до 0.1n, если на ВЧ

Я уменьшал шаг, но меньше 20 n даже не было смысла.

[Nick]

Я уменьшал шаг, но меньше 20 n даже не было смысла.

И окно больше тоже смысла не было?

[viktor8m]

А какова реакция на воздействие, спадающее или нарастающее с определенной скоростью? Будет ли она быстрее? И какова добротность резонансов АС?

Быстрее входного сигнала (даже при подаче одного синуса сигнал ошибки более сложной формы), да и резонансы есть резонансы (кстати не только от АС, но и колоночного кабеля длиной в метры со всякими ёмкостями, как своими, так и с концов) плюс нелинейное изменение сопротивления катушек динамиков из-за движения дифузоров, поэтому тут надо учесть наихудший вариант. Кстати, есть ещё один источник быстрых сигналов в ООС, это сигнал ошибки от склейки плеч в двухтактных ВК (особенно в классе В и АВ), т.к. они не идеально одинаковы, да и из-за разных ёмкостей переходов меняют сигнал с некоторой задержкой относительно друг друга.

[Mepavel]

И окно больше тоже смысла не было?

Не понял, какое окно? Сейчас попробовал с линейными моделями с тем же шагом на до 20 кГц совпадает, а потом идёт по пунктирной линии (т.е. на ЗЧ, нужно было шаг уменьшать, на ВЧ нет смысла). Т.е. где-то с 40 кГц реальная модель начинает упираться.

[Nick]

Не понял, какое окно? Сейчас попробовал с линейными моделями с тем же шагом на до 20 кГц совпадает, а потом идёт по пунктирной линии (т.е. на ЗЧ, нужно было шаг уменьшать, на ВЧ нет смысла). Т.е. где-то с 40 кГц реальная модель начинает упираться.

Окно FFT. На выше 50кГц и максимальной амплитуде искажения могут быть выше, если в ОУ LM3886 есть ограничение по скорости нарастания.

[Mepavel]

Окно FFT.

Увеличил до 1024к. В общем на ЗЧ получил 127-130 дБ. Выше 40 кГц усилитель упирается. На 80 кГц уже совсем дела плохи.

---------- Добавлено в 18:12 ---------- Предыдущее сообщение в 18:11 ----------

На выше 50кГц и максимальной амплитуды искажения могут быть выше, если в ОУ LM3886 есть ограничение по скорости нарастания.

Они есть, строго по даташиту.

[Nick]

Или ты как то меряешь по другому. Ты чего подаёшь и чего смотришь (1кГц)?

[Mepavel]

Ты чего подаёшь и чего смотришь

два сигнала с амплитудой 0,5 В и разносом частот на 1 кГц.

[Nick]

два сигнала с амплитудой 0,5 В и разносом частот на 1 кГц.

И учитываешь на FFT только 1кГц? Или все, кроме основных?

[Mepavel]

И учитываешь на FFT только 1кГц?

Вот как измерения проводятся #462. Результат снимается только после второго прохода.

[Nick]

Какое у тебя напряжение на выходе входного ОУ, когда меряешь выше 40кГц?

---------- Добавлено в 10:26 ---------- Предыдущее сообщение в 10:23 ----------

Вот как измерения проводятся #462. Результат снимается только после второго прохода.

Ну я так и не понял, ты из FFT берёшь только уровень 1кГЦ?

[Mepavel]

Какое у тебя напряжение на выходе входного ОУ, когда меряешь выше 40кГц?

0,7 В на 40 кГц,
1,5 В - 80 кГц,
13,5 В - 150 кГц.

[Nick]

0,7 В на 40 кГц,
1,5 В - 80 кГц,
13,5 В - 150 кГц.

А выходное напряжение со всего усилителя ?