Вариант идеального усилителя мощности для средних частот

[misha88]

Эта тема является продолжением моих двух предыдущих тем, но если те темы были общие, то эта тема связана с конкретной схемой, и эту тему и схему я посвящаю моему отцу, который умер месяц назад. Эта тема только для тех, кому важен звук, а не экономия транзисторов.

Целью схемы было получение пренебрежимо малых искажений без потерь в быстродействии и без кривой исходной ФЧХ. Если посмотреть на исходную ФЧХ усилителей с большой глубиной ООС в единственной или главной (при нескольких петлях) петле ООС, то видим её резкое изменение в самой важной части звукового диапазона с дальнейшим заходом за 180 градусов (особенно этим отличился Жуковский и его компания). Обойти это можно только применяя несколько петель ООС, но обычные методы (это видно по множеству схем за последние лет 50) не на много уменьшают искажения выше нескольких кГц и зачастую ухудшают быстродействие. Но есть метод (Nested Miller Compensation, патент US4243943, см. первый рисунок), который позволяет решить все проблемы. В предыдущих темах я приводил схему своего усилителя для твиттера по данному методу (преобразователь напряжение-ток, нагруженный на мощный интегратор) с постоянной 90 дБ глубиной ООС вплоть до 20 кГц и очень малой задержкой (70 нс) в петле ООС. Но данный метод, как видно из рисунка, позволяет наращивать количество преобразователей напряжение-ток и интеграторов, при этом, что интересно, устойчивость мало страдает, а значит и быстродействие падает не намного.

Итак, в схему от твиттера (на горизонтальных мосфетах) были введены ещё один каскад (см. второй рисунок, в середине полевик J8 и дальнейшие транзисторы) и ещё одна петля ООС (конденсатор С6), в итоге задержка в петле ООС увеличилась всего в 2 раза (до 130 нс) из-за увеличения коррекции, но глубина ООС с 90 дБ увеличилась до 130 дБ и постоянна до 10 кГц (см. третий рисунок), при этом исходная ФЧХ (см. 4-й рисунок) в главной петле ООС постоянна. Если сложить ФЧХ всех 3-х петель ООС, то суммарная ФЧХ будет с заходом за 180 градусов, ведь законы физики не обойти при такой глубине ООС, но фокус в том, что внутри каждой петли ФЧХ соответствует ФЧХ цепи со спадом -6 дБ/октава, в этом и достоинство деления одной глубокой петли на несколько меньших. На пятом рисунке показаны гармонические искажения.

[misha88]

Чем ограничивается у вас полоса усиления низкочастотной областью ЗЧ?

Не понял о каком ограничении речь (о каких конкретно числах речь)? Я разделяю усилители не по частоте (у любых усилителей с ООС частотка получается до мегагерц), а по быстродействию. Мой и не только мой опыт показывает, что для твиттера нужен усилитель с ГВЗ менее 100 нс и без реактивностей в цепи ООС, с увеличением же петель ООС быстродействие неумолимо уменьшается, если конечно не допускать колебательных процессов, т.е. не превышать общую добротность системы величиной 0.5 (это условие наилучших фазовых характеристик и постоянства ГВЗ, например, аппроксимация Бесселя), поэтому и применил разные схемы для разных полос колонок, для твиттера только две петли, но зато ГВЗ порядка 70 нс, а для СЧ три петли, но и ГВЗ получается как минимум в 2 раза хуже, но везде ГВЗ без подъёмов вплоть до единичного усиления и реакция ООС без колебаний, это очень важно. Кстати, добротности и динамиков не должны превышать 0.5, иначе придётся их как-то демпфировать. А также добротность фильтрации после ЦАП. Только тогда вся система заиграет как надо, без отсебятины.

[BesPav]

Да. При этом АЧХ зависит только от этой петли и не зависит от параметров транзисторов внутри и от нагрузки на выходе. Именно поэтому мой усь без проблем с устойчивостью может работать даже на чистую емкость номинального сопротивления. Для частоты 20 кГц это 2,2 μF.

Ну прикрутите своему усю на выход Тройку и посмотрите что будет.
Ведь от её транзисторов уже ничего не зависит.

[Валет]

Не понял о каком ограничении речь (о каких конкретно числах речь)?

Вы определили свой усилитель как усилитель для средних частот. Каковы у него верхняя и нижняя границы усиления (конкретно в числах - Гц или кГц)? Какими элементами схемы они определяются? Как изменить эти границы применительно к конкретным (не вашим) условиям?

Мой и не только мой опыт показывает, что для твиттера нужен усилитель с ГВЗ менее 100 нс <...> для СЧ три петли, но и ГВЗ получается как минимум в 2 раза хуже

Возникает масса вопросов:
1. Где можно ознакомиться с вашим и не только опытом?
2. Как измерить ГВЗ в собранном УМЗЧ, хотя бы для того, чтобы убедиться в соответствии его заявленной величине?
3. Как влияет ГВЗ на измеряемые параметры УМЗЧ (по любым используемым стандартам)?
4. Если это влияние не определено, то в чем его смысл для УМЗЧ?

Ну прикрутите своему усю на выход Тройку и посмотрите что будет.
Ведь от её транзисторов уже ничего не зависит.

Для всего есть разумные границы. В частности, ваше предложение изменит петлевое усиление и добавит еще один полюс. Это потребует коренной переработки схемы.

[misha88]

Вы определили свой усилитель как усилитель для средних частот.

Это моя разработка для СЧ динамика, поэтому так и определил. Было несколько просьб описАть мою звуковую многополосную систему, я разделил по темам, ранее в другой теме показывал схему усилителя для твиттера, а в этой теме усилитель для СЧ динамика.

Каковы у него верхняя и нижняя границы усиления (конкретно в числах - Гц или кГц)?

Нижняя ноль, верхняя близко к мегагерцу, можете сами оценить по файлу cir, который я выкладывал.

Какими элементами схемы они определяются? Как изменить эти границы применительно к конкретным (не вашим) условиям?

Схема приведена, она по структуре очень проста, любой разбирающийся в электронике может внести свои изменения.

Где можно ознакомиться с вашим и не только опытом?

С моим опытом я ознакомил в посте 101, про опыт других ищите в разных форумах, я не сохраняю ссылки на различные сообщения.

Как измерить ГВЗ в собранном УМЗЧ, хотя бы для того, чтобы убедиться в соответствии его заявленной величине?

Любым векторным анализатором цепей, странно, что Вы не знаете.

по любым используемым стандартам

Какие ещё стандарты, если уши у меня и у других свои. Дикость полная использовать какие-то стандарты для собственных целей, они установлены исключительно для производителей. Вы когда себе готовите еду, тоже смотрите на стандарты для пищевой промышленности и кладёте в еду всю ту гадость, которые эти стандарты разрешают? Или всё же хотите получить более вкусную и натуральную еду?

Если это влияние не определено, то в чем его смысл для УМЗЧ?

Выше объяснил. Кстати, а зачем Вы использовали многопетлевую ООС в своём усилителе, если стандартами установлен предел искажений в сотые или даже десятичные доли искажений. И с чего Вы взяли, что стандарты должны вообще определять то, что делает человек для себя. Эти стандарты создаются с сознательными ограничениями, чтобы не повредить бизнесам компаний, никакого отношения к качеству звука или к вкусу еды они не имеют. Да и не всё эти стандарты отражают. Мало ли кто их пишет (сомневаюсь, что особые гении) и что туда вносит, странная вообще мысль ими пользоваться для домашнего творчества. А ещё смешнее думать, что если чего нет в стандартах, то этого и не надо учитывать.

Для всего есть разумные границы.

Глупость полная, какие ещё границы для собственного творчества, кто их устанавливает?

[Валет]

Нижняя ноль, верхняя близко к мегагерцу

Это единственное, что прояснилось относительно вашего «усилителя мощности для средних частот». Что касается остального, то

уши у меня и у других свои. Дикость полная использовать какие-то стандарты для собственных целей, они установлены исключительно для производителей. Вы когда себе готовите еду, тоже смотрите на стандарты для пищевой промышленности и кладёте в еду всю ту гадость, которые эти стандарты разрешают? Или всё же хотите получить более вкусную и натуральную еду?

То есть усилитель предназначен для ваших ушей, вы хотите получить еду более вкусную и натуральную.У других уши (и еда) свои. И ……………….. нах.

какие ещё границы для собственного творчества, кто их устанавливает

Нет никаких границ для собственного творчества, за исключением преступного.

[BesPav]

Валера, не первый раз ловлю тебя на переобувании в прыжке, вот очередной характерный случай:

Да. При этом АЧХ зависит только от этой петли и не зависит от параметров транзисторов внутри и от нагрузки на выходе.

Не прошло и пары дней:

В частности, ваше предложение изменит петлевое усиление и добавит еще один полюс. Это потребует коренной переработки схемы.

Таки определись, не зависит или требует коренной переработки.
Здесь не ixbt, здесь надо отвечать за базар.

[ДимычСф]

Offтопик:
Кто-то тут недавно в теме про АС:"В каждой теме должен быть свой momitko"(с)

[Валет]

Валера, не первый раз ловлю тебя на переобувании в прыжке
…Таки определись, не зависит или требует коренной переработки.

До чего же ты настырный, однако!
Еще раз: твое предложение существенно меняет свойства усилителя, т.к. в нем появляется еще один полюс и изменяется усиление в петле. Для обеспечения устойчивости при этом потребуется переработка усилителя.
В исходном состоянии устойчивость усилителя не зависит от изменения нагрузки в широких предела.
Помогут тебе разобраться в этом учебные материалы по усилителям с обратной связью.

[misha88]

Прошу писать только по теме, иначе мне придётся эту тему закрыть.

[ДимычСф]

Offтопик:

мне придётся эту тему закрыть.

тема ценная. Просто иные в ней Валетом мусор раскладывают, после того, как их в других темах послали в пеший эротический поход и их Валетанутый мусор вымели сраным веником