Адаптер следящего питания входного ОУ для линеаризации неинвертирующих усилителей.

[Rus2000]

Несколько вариантов организации следящего питания ОУ, стоящего на входе неинвертирующего усилителя обсуждалось в темах сверхлинейных буферов и регуляторов тембра. С виду получается заметное усложнение и схемы, и разводки печатной платы.

Однако, можно попробовать встроить следящее питание входного ОУ в любую схему неинвертирующего усилителя с помощью очень компактного адаптера с разъемами под DIP-8.

Схема адаптера:

Джампером J1 выбирается вход, который является инвертирующим в конкретной схеме усилителя.
Недостаток такой схемы - теряется треть напряжения питания и еще 0,65 вольта. Т.е. из исходных 15 вольт питания в каждом плече остается примерно 9,5 вольт.
Большинство ОУ такое снижение питания переваривает без проблем.
Варианты повышения выходного напряжения этой схемы:
- Увеличить исходное питание схемы до 18 вольт
- Увеличить номиналы резисторов R3 и R4 до 30-33кОм.

Платы адаптера:

Почему две платы?
Зеленая - основная. На ней расположены штырьки для установки адаптера в кроватку DIP-8 на плате УМ, с другой стороны стоит кроватка для самого ОУ. R1+ и R1- это резистор R1 в роли джампера J1, он устанавливается только на тот вход ОУ, который является инвертирующим в данной конкретной схеме УМ.
Под прямым углом к основной плате припаивается вторая плата (синяя, под СМД-монтаж), на которой распаяны узлы слежения. Такое расположение плат обеспечивает минимальную длину входных цепей линеаризуемого ОУ, а также минимальную площадь адаптера на плате УМ, т.к. установке широкого адаптера часто могут мешать элементы УМ, расположенные рядом с ОУ.
Габариты основной платы - 15,2х17,2 мм, дополнительной - 15,2х18 мм.

Платы односторонние, поэтому можно вторые стороны залить сплошным полигоном земли.

Симулятор одобряет установку такого адаптера в УМ/УТ, но во многих схемах сильно увеличивается время расчета...

 

[Rus2000]

Есть вариант плат и под выводные компоненты.
Но габариты немного больше:


Лэйка с обоими вариантами плат - в аттаче.

 

[Rus2000]

Немного теории, или для чего это все делается.

При неинвертирующем включении усилителя на входы его первого каскада (обычно это дифкаскад) попадает синфазный сигнал с амплитудой, равной амплитуде входного сигнала.
При этом возникают искажения, обусловленные изменением параметров транзисторов дифкаскада при изменении их напряжения коллектор-база.
Также происходит интенсивный перезаряд паразитной емкости коллекторного перехода, которая еще и зависит от приложенного к переходу напряжения.
Если отсутствует ГСТ в эмиттерах дифа, то ток покоя дифа тоже меняется в такт с сигналом.
Короче говоря, получается жутко нелинейная штука, причем ее нелинейность дополнительно растет с увеличением выходного сопротивления источника сигнала, например, при регулировании громкости обычным потенциометром.
Лестничные регуляторы, типа Никитинского, проблему не решают, а лишь фиксируют ее на некотором уровне. Т.е. искажения дифкаскада все-равно остаются, просто они не меняются или меняются незначительно при регулировании громкости.

В случае использования дискретной схемотехники, можно добавить ко входному каскаду цепи слежения, как это сделано в УМ Мастер.
Однако при использовании на входе УМ интегрального операционного усилителя у нас нет возможности открыть его корпус и доработать кристалл.
Но можно сделать так, чтобы напряжение питания ОУ изменялось синхронно со входным сигналом. Таким образом синфазная составляющая сигнала на входах ОУ (относительно его шин питания) становится равной нулю и искажения, вносимые его входным каскадом уменьшаются и становятся сравнимыми с искажениями, вносимыми этим каскадом при инвертирующем включении ОУ.

 

[Sagittarius]

Короче говоря,

Рус, сдавайс подавать полное переменное напряжение -входа на питалово, а оттуда - на +вход - дас ис нихт гут. Так и до возбуда через ёмкость ОУ С7-3, С4-3 на сопротивление источника/обвязки дожиться недолго, и хрен кто поймёт, откуда растут эти грязные ноги. Посему последовательно с С2С3 надо бы включить резисторы порядка 1 кОм.

 

[Rus2000]

Так и до возбуда через ёмкость ОУ С7-3 на сопротивление источника/обвязки дожиться недолго...

Посмотреть вложение 13225

Вот отсюда, видимо, и растут уши очень долгого расчета.
Но в случае медленного ОУ в позиции U2 все работало пристойно.

Вот такая схема пойдет:

?

 

[Sagittarius]

Вот такая схема пойдет?

Я, дас ис квадратиш, практиш, гут фантастиш. Но тогда ОУ работает через 1к на 10к//10к=5к, и на питалове получается 5/(5+1)=83% от выходного напряжения следящего ОУ. Лучше 220...330 Ом.

 

[Rus2000]

ок.
А мож лучше махонький ФНЧ на вход прикрутить?
Рядом с R1.
Нам слежение на мегагерцах не нужно. До 200к и хватит..

 

[Sagittarius]

А мож лучше махонький ФНЧ на вход прикрутить?

Будет на входной импеданс влиять, работу ППК портить. На практике проверим (доктор Боков), потом решим.

 

[Rus2000]

делитель 10к плюс несколько пФ.
на ППК влиять не будет...

 

[Rus2000]

Я, дас ис квадратиш, практиш, гут фантастиш. Но тогда ОУ работает через 1к на 10к//10к=5к, и на питалове получается 5/(5+1)=83% от выходного напряжения следящего ОУ. Лучше 220...330 Ом.

Вот так на питание ОУ приходит 96% сигнала:


Платы пока не исправлял...

 

[Sagittarius]

Платы пока не исправлял.

Считает резвее? Проверь на реальных моделях ОУ.

 

[dbokov]

А зачем перед повторителем резистор 1к?

 

[Rus2000]

А зачем перед повторителем резистор 1к?

Отвязывал емкость повторителя и его цепей от входа ОУ1. Этот R1 на плате стоит сразу возле разъема.

 

[Rus2000]

Я вот думаю:
Если у нас синфазка на входах ОУ, например, 2 вольта,
Мы ее компенсируем плавающим питанием с такой же амплитудой,
Разностный сигнал дифа, например, 20мкВ,
Сигнал на выходе ОУ, соответственно, 20мВ,
То получается, что теперь реальная амплитуда на выходе ОУ (относительно его шин питания) составляет 2 вольта.

Насколько это критично?
Или запас усиления в самом ОУ и его микроамперный выходной ток позволяют не беспокоиться о режимах работы выходных каскадов ОУ?
Симулятор говорит, что все хорошо, но может быть мы не видим каких-то подводных камней?

 

[Sagittarius]

Отвязывал емкость повторителя и его цепей от входа ОУ1

Кстати, страшный проё пусть следящий ОУ тоже попитается от своего выходного сигнала. Тогда у него и входной ёмкости не будет.

 

[Sagittarius]

Симулятор говорит, что все хорошо, но может быть мы не видим каких-то подводных камней?

Всё мы увидим, если возьмём полную модель ОУ и потыкаем там во все доступные узлы.

 

[Sagittarius]

То получается, что теперь реальная амплитуда на выходе ОУ (относительно его шин питания) составляет 2 вольта.

Если 2 В относительно плавающих шин, то мы и компенсировали входную синфазку, параметр входного дифа. Остаётся работа выходных каскадов ОУ: усиливать, что дали. Что мы тут можем сделать, так только закомпозитить его.

 

[Rus2000]

Всё мы увидим, если возьмём полную модель ОУ и потыкаем там во все доступные узлы.

Я этот адаптер прикручивал к неинвертирующей версии ВВЛП с нашей моделью ЛМ318 на входе.
Линейность растет в разы и десятки раз.

Если подавать сигнал напрямую с генератора, то эффект от адаптера - примерно 5 раз (15дБ), т.е. работает в основном эффект компенсации нелинейности транзисторов при изменении напряжения К-Б.
А вот если увеличивать выходное сопротивление генератора, то без адаптера усь очень быстро выходит из зоны сверхлинейности, т.е. искажения резко растут. При подключении адаптера они снижаются почти до значений, полученных при нулевом выходном сопротивлении генератора. Т.е. тут больше работает эффект отключения паразитных емкостей транзисторов входного дифа.

 

[Sagittarius]

Т.е. тут больше работает эффект отключения паразитных емкостей транзисторов входного дифа.

Да и всех проводимостей, в том числе - сопротивления коллектора.Это - как слежение в МАСТЕРе и УНИКУМе-2. Там выигрыш в линейности - до 36 дБ.

Вегаляпцы, не верьте. Это - пеар. Нет ламп - нету духовности, мёртвый звук, ога. Вы жы фкурси.

 

[Rus2000]

Согласен, паразитных импедансов в комплексе.