Усилитель Сергея Рубальского

[Olegyurich]

Опубликован в апрельском Радиохобби, я так понимаю только начало.
Статьи я не читал из-за отсутствия журнала, но на сайте РХ доступны МС файлы частей усилителя. Прилагаю их. Предлагаю обсудить, насколько актуально. Насколько я понимаю, заявлено высокое быстродействие и ультранизкие искажения. Лично мое мнение - вариация на тему УМЗЧ ВВ. единственное, что заинтересовало- подача напряжения в эмиттер второго транзистора каскода, насколько это оправдано?

P.S. Добавлена полная схема усилителя.

[kaskod]

Мнения разделились по всплеску на характеристике выходного сопротивления выходного каскада.

Сергей я бы таким тонким анализам в симмуляторе не доверял,я пытал практически все симмуляторы и множество моделей всё это даёт теоретизированные результаты зачастую отличающиеся от истинных.

[wert]

все симмуляторы и множество моделей всё это даёт теоретизированные результаты зачастую отличающиеся от истинных.

Исследуя переходные искажения при помощи диф. уравнений тоже наблюдаются всплески, амплитуда которых зависит от режимов выходного каскада (в режиме А всплески отсутствуют), характеристик усилителя с ОООС (способности компенсировать искажения), от характеристики нарастания и спада сигнала. Переходные искажения измеряемы, поддаются анализу и метод измерений дает повторяемость результатов.

[WP]

Результаты симулятора всегда отличаются от истинных, т.к. симулятор не учитывает влияния монтажа, да и зачастую изменения параметров активных элементов от токов и напряжений. Неоднократно замечено, что одна и та же схема выполненная по разной топологии по разному себя ведет в отношении искажений высших порядков и по склонности к генерации.

[wert]

Результаты симулятора всегда отличаются от истинных

Это понятно, вот только на сколько отличается, способен ли описать необходимые процессы и в каком приближении к реалии. К последнему всегда будут стремиться разработчики и вряд ли когда достигнут.

[Nick]

Мнения разделились по всплеску на характеристике выходного сопротивления выходного каскада.
Одни говорят не учитывать - погрешность измерения, вторые - задержка, связанная с влиянием емкостей переходов транзисторов, мое мнение - проявление искажений. Прикрепляю рис схему вых каскада и графики поведения всплеской выходного сопротивления в зависимости от токов покоя вых каскадов и нагрузок. Ваше мнение?

Вот как простой резистор "искажает" (смотрите на всплеск посередине). Это ошибка PSpice. Если добавить ёмкость или индуктивность, то это уже не столько будет ошибкой сколько правдой (всплеск будет сильнее и иначе выглядеть). Да это "искажения", но только линейные. Ток просто опережает (отстаёт) напряжение, но делает он это всегда, а не только в точке перегиба сигнала.

Кстати, я скачал Evaluation Version MC8, и могу с уверенностью сказать, что там модели 2SA1302/2SC3281 с ошибкой тоже (RE=1ом).

[wert]

А что вы имеете ввиду под трансляцией стандартной модели в текстовый файл (в LTSpice все модели в текстовом виде, насколько я понимаю это одинаково для всех PSpice пакетов)?

В МС схемы замещения биполярных транзисторов представлены в виде модели Гуммеля-Пуна (более 50 параметров) в формате SPICE, которая автоматически упрощается до простой модели Эберса-Молла при трансляции файла в текстовый формат (на 2 десятка параметров меньше). Стандартная модель МС имеет защиту, ее нельзя изменнить, можно изменить параметры модели в текущем схемном файле, но при открывании нового схемного файла параметры модели от производителя прогр. продукта.
МС явно лидирует перед PSpice - значения сопротивлений, емкостей, индуктивностей, диодов, параметров активных элементов могут быть числом или выражением. зависящих от времени, узловых потенциалов или токов ветвей, температуры и др. параметров ( в PSpice непосредственные зависимости параметров от времени не предусмотрены). По этой причине у нас могут быть разночтения в эмулировании сложных и не очень процессов.
По транзисторам 2SA1302, 2SC3281 перепроверил, стандартные модели в МС изменить невозможно, параметры обьемного сопротивления коллектора, базы и эиттера, коэф плавности переходов, токи начала спада BF и др. в разных версиях программы (разных лет) совпадают, нет оснований не доверять производителю программного продукта, т.к. если бы была ошибка, ее давно бы выловили с последствиями для разработчика.

[Nick]

В МС схемы замещения биполярных транзисторов представлены в виде модели Гуммеля-Пуна (более 50 параметров) в формате SPICE, которая автоматически упрощается до простой модели Эберса-Молла при трансляции файла в текстовый формат (на 2 десятка параметров меньше). Стандартная модель МС имеет защиту, ее нельзя изменнить, можно изменить параметры модели в текущем схемном файле, но при открывании нового схемного файла параметры модели от производителя прогр. продукта.
МС явно лидирует перед PSpice - значения сопротивлений, емкостей, индуктивностей, диодов, параметров активных элементов могут быть числом или выражением. зависящих от времени, узловых потенциалов или токов ветвей, температуры и др. параметров ( в PSpice непосредственные зависимости параметров от времени не предусмотрены). По этой причине у нас могут быть разночтения в эмулировании сложных и не очень процессов.
По транзисторам 2SA1302, 2SC3281 перепроверил, стандартные модели в МС изменить невозможно, параметры обьемного сопротивления коллектора, базы и эиттера, коэф плавности переходов, токи начала спада BF и др. в разных версиях программы (разных лет) совпадают, нет оснований не доверять производителю программного продукта, т.к. если бы была ошибка, ее давно бы выловили с последствиями для разработчика.

Вы думаете, что там не люди работают, и они ошибок не делают . Я им завтра попробую позвонить. Сообщу, что они мне ответят, если у них саппорт нормальный.

[wert]

Вот как простой резистор "искажает" (смотрите на всплеск посередине). Это ошибка PSpice. Если добавить ёмкость или индуктивность, то это уже не столько будет ошибкой сколько правдой (всплеск будет сильнее и иначе выглядеть). Да это "искажения",

Возможно мы с Вами исследуем процесс при помощи разных функций.
В МС
DD(y) - производная y по времени T при анализе переходных процессов.
DEL(y) - приращение процесса y(t) относительно предыдущей точки при расчете переходных процессов.
DDT(y) - производная процесса y(t) относительно времени T.
Я использую DEL(y).
В линеной системе ошибку можно минимизировать разным временем Time Step. В прикрепленных рис реакция линейной системы на пилу. По шкале Y десять знаков после запятой. При Time Step = 0.1 u выброс на перегибе пилы отсутствует, при 1u выброс появляется, но определить его мизерную величину затруднительно. В нелинейных системах величина выброса в единицах Ом. Поэтому я с Вами согласен - это искажения, которые можно анализировать и предпринимать меры по их устранению в схемах на стадии эмулирования.

[Nota Bene]

В линеной системе ошибку можно минимизировать разным временем Time Step

Этот параметр задает только максимальный временной интервал для симуляции. Если в процессе симуляции матрица схемы становится сингулярной (неопределенной) происходит автоматическое уменьшение временного шага, до тех пор, пока не будут получен значимый результат. После прохождения критической точки опять восстанавливается заданный Time Step.

[wert]

Этот параметр задает только максимальный временной интервал для симуляции. Если в процессе симуляции матрица схемы становится сингулярной (неопределенной) происходит автоматическое уменьшение временного шага, до тех пор, пока не будут получен значимый результат. После прохождения критической точки опять восстанавливается заданный Time Step.

Наверняка процессы несколько сложнее, так как при заданном Time Step = 10u и более всплески не наблюдаются. Возможно уменьшение временного интервала происходит в заданных пределах зависящих от максимального Time Step.

[Nota Bene]

Наверняка процессы несколько сложнее, так как при заданном Time Step = 10u и более всплески не наблюдаются.

Не надо забывать про максимальную точность вычислений и ошибки округления

[Nick]

Вы думаете, что там не люди работают, и они ошибок не делают . Я им завтра попробую позвонить. Сообщу, что они мне ответят, если у них саппорт нормальный.

Не дожижаясь завтра, я коечто сделал сегодня
Во первых RE то, что он показывает в модели тр-ра похоже неиспользуется для реальных вычислений вообще, меняй не меняй результат один, но более менее правильный.
Во вторых если вы думаете, что в MC моделях хорошо отражена зависимость беты, то это не так, можете сравнить.

[Nick]

Возможно мы с Вами исследуем процесс при помощи разных функций.
В МС
DD(y) - производная y по времени T при анализе переходных процессов.
DEL(y) - приращение процесса y(t) относительно предыдущей точки при расчете переходных процессов.
DDT(y) - производная процесса y(t) относительно времени T.
Я использую DEL(y).
В линеной системе ошибку можно минимизировать разным временем Time Step. В прикрепленных рис реакция линейной системы на пилу. По шкале Y десять знаков после запятой. При Time Step = 0.1 u выброс на перегибе пилы отсутствует, при 1u выброс появляется, но определить его мизерную величину затруднительно. В нелинейных системах величина выброса в единицах Ом. Поэтому я с Вами согласен - это искажения, которые можно анализировать и предпринимать меры по их устранению в схемах на стадии эмулирования.

В линейных системах величина выброса может быть какой угодно, это зависит от параметров системы (ёмкости, сопротивления...) и ничем вы её не минимизируете. Поэтому этот выброс не говорит совершенно, что система нелинейна.
Как пример линейной системы, которая будет давать страшные результаты в вашем методе измерения, может являтся входной фильтр в УМЗЧ. Но это же не значит, что он плохой

Nick добавил 02.08.2006 в 14:49

Не дожижаясь завтра, я коечто сделал сегодня
Во первых RE то, что он показывает в модели тр-ра похоже неиспользуется для реальных вычислений вообще, меняй не меняй результат один, но более менее правильный.
Во вторых если вы думаете, что в MC моделях хорошо отражена зависимость беты, то это не так, можете сравнить.

Вообще это смешно, у 2N3055A сопротивление эмитера 0.09ома а у 2SC3281 1ом. Это они для чего интересно эти модели хранят, если он всё равно их не используют?

[Л. Зуев]

Вот, кстати, как выглядит график функции: f(t)=sin(t-k)/sin(t) при k=10 градусов.

[wert]

В линейных системах величина выброса может быть какой угодно, это зависит от параметров системы (ёмкости, сопротивления...) и ничем вы её не минимизируете. Поэтому этот выброс не говорит совершенно, что система нелинейна.

Если мы говорили об ошибке, то я надеялся на Ваше понимание по поводу отсутствия реактивностей в линейной системе.

[Nick]

Если мы говорили об ошибке, то я надеялся на Ваше понимание по поводу отсутствия реактивностей.

Отсутствие реактивностей - понятие относительное, ваш метод очень чувствителен к ним, какие нибудь 1000пФ и вы уже видите выброс.

Вот к стати графики зависимости Vbe от тока коллектора. Сравните - МС совершенно непохож на оригинал.

[wert]

Вот к стати графики зависимости Vbe от тока коллектора. Сравните - МС совершенно непохож на оригинал.

У Вас небольшая механическая ошибка, Вы сравнили разные транзисторы MJL3281 и 2SC3281, ранее мы говорили о несовпадении параметров этих транзисторов.

[kaskod]

Кстати, я скачал Evaluation Version MC8, и могу с уверенностью сказать, что там модели 2SA1302/2SC3281 с ошибкой тоже (RE=1ом).

Возможно это и не ошибка,см. при каких условиях была описана модель.Возмём всеми любимый МС8 там в описании многих моделей бета может быть 2К и более при 130 скажем,но в схеме это всё чудесным образом программа пересчитывает и даёт нормальный результат,кстати бета в моделях вводится без учёта потерь,а уж потом вводятся всякие потери в других параметрах или прога на основании данных сама считает.Вообще тут много тёмного лесу,почему и предлагал народу делиться проверенными моделями,кстати я многие проверял,но муторно,считал калькулятором ,симмулировал,и дабы убедиться окончательно макетировал.С маломощными ещё более менее в норме про мощные такого сказать немогу,производители разные,разбросы,описания неизвестного происхождения,посему пользуюсь исключительно описаниями моделей от Мотороллы,остальным доверять нужно с опаской,почему и писал не уповать на симмуляторы при тоньких анализах.

[Nick]

У Вас небольшая механическая ошибка, Вы сравнили разные транзисторы MJL3281 и 2SC3281, ранее мы говорили о несовпадении параметров этих транзисторов.

Ок. Держите с даташита на 2SC3281 и MC8. Вид сбоку, теже ....
Последний - модель моторолы, сравнивайте с тем, что в предыдущем посте. У неё хоть както похоже на её даташит, даже можно сказать с поправкой на худшее. А у MC8 просто модель идеального тр-ра какая то
Мне здаётся, что это рекламный трюк MC, что у них модели лучше, их видимо можно сделать лучше, но похоже они не сильно старались. И для этого не обязательно вводить поддержку сложных моделей, irf например subcircuit использует, было бы желание.
Я уже наверное скоро смогу написать статью - " как проверять тр-ры в симуляторе "

[Nick]

Возможно это и не ошибка,см. при каких условиях была описана модель.Возмём всеми любимый МС8 там в описании многих моделей бета может быть 2К и более при 130 скажем,но в схеме это всё чудесным образом программа пересчитывает и даёт нормальный результат,кстати бета в моделях вводится без учёта потерь,а уж потом вводятся всякие потери в других параметрах или прога на основании данных сама считает.Вообще тут много тёмного лесу,почему и предлагал народу делиться проверенными моделями,кстати я многие проверял,но муторно,считал калькулятором ,симмулировал,и дабы убедиться окончательно макетировал.С маломощными ещё более менее в норме про мощные такого сказать немогу,производители разные,разбросы,описания неизвестного происхождения,посему пользуюсь исключительно описаниями моделей от Мотороллы,остальным доверять нужно с опаской,почему и писал не уповать на симмуляторы при тоньких анализах.

В МС8 действительно каким-то чудесным образом те модели, что он показывает (я не проверял правда все параметры) не имеют отношения к тому, что он считает