Животворящая сила обратной связи

[Sagittarius]

Не тупые, просто очередной граммофон 30-летней давности. Тогда это было на переднем крае прогресса

Я немного недопояснил мысль свою неглубокую.
Купив С6-8 с разрешением 0,026%/20к, я допилил его до 0,005%
и собрал ВВС-2011 с Кг=0,000.5%/20к в полосе захвата гармоник 200к,
каковые мерил с повышением разрешения ИНИ 2Т-фильтром.

Имея прибор с разрешением в 10 раз лучше моего:



Селф собрал свой бламелесс с искажениями в 10...20 раз больше уровня разрешения
и в полосе захвата в 2,5 раза уже, чем 200к (80к):



У меня один вопрос: как ему это удалось?
На Миллера не ссылаться.

 

[alexcp]

Как обычно 50дБ петлевого на 20кГц:

Нужно отметить, что симулятор показывает ровно то, что можно посчитать по формулам из поста #169.

Считаем: ток ГСТ, как обычно у Селфа, 6мА, ток каждого эмиттера ДК 3мА, re=25мВ/3мА=8ом. Резисторы в эмиттерах ДК по 100 ом, так что gm=1/(100+8)=9мА/В. Делитель в обратной связи 12кОм/510ом с коэффициентом передачи B=0.04 (Ку уся=24.5). Оба конденсатора коррекции по 180пФ, резистор 2200ом. Подставляем в формулы, получаем Фед = 670кГц, ноль на частоте 200кГц. Прикидываем усиление справа налево: на частоте Фед 0дБ, со снижением частоты до 200кГц растет на 20дБ/декаду. Соотношение частот Фед и нуля 670/200=3.3, так что усиление на частоте 200кГц будет около 10дБ (это если АЧХ рисовать прямыми линиями; реально 13дБ). Далее усиление со снижением частоты растет на 40дБ/декаду. На 20кГц будет 10+40=50дБ петлевого. Далее петлевое растет, пока не упрется в Кухх по постоянному току - с такой схемотехникой, если верить Селфу, это 80-100дБ.

Смотрим в симулятор: петлевое нв 200кГц составляет 12дБ, на 20кГц - 50дБ (те самые 40дБ на декаду). В симуляторе также видно, что петлевое усиление падает с ростом частоты, начиная с 1-2кГц (там расположены оба полюса), что приводит к соответствующему росту искажений.

Кстати, 50дБ петлевого на 20кГц - это на 15-20дБ лучше, чем было в варианте с миллеровской коррекцией (один конденсатор 100пф в местной ООС), но снизить искажения на 15-20дБ автору не удалось. Зато с таким низким Фед повторяемость отличная

 

[Sagittarius]

Резисторы в эмиттерах ДК по 100 ом, так что gm=1/(100+8)=9мА/В.

Ну, вот. Я ж говорю: Селф - лузер и лошара. А уже из это непреложного факта такие вот значения и проистекают на самом деле. А вот при установлении факта лузерства такие формулы имеют большую доказательную силу.

Сколько он мог взять крутизны?
gm = 1/(100+8) = 125 мА/В
А сколько взял?
В 14 раз меньше.
Почему?
Потому, что ему пофиг на крутизну. Он тупо и бездумно вставил резисторы с красивым номиналом 100.
Почему 100, в не 110? 160?
- он не знает.
ИЧСХ, границы незнания Селфа нелинейны. Он понимает, что 10к или 100к там ставить низзя.
Почему?
Упадёт крутизна.

Ну, то ладно. Как НАМ взять эти 125 мА/В и не свалить усь в возбуд?
Надо применить детектор частоты сигнала. В звуковом диапазоне он должен делать gm 125 мА/В,
а выше - пусть будет 9.
Где его взять?
А где берут все заманчивые штуки, которые страна,
благодаря правлению эффективных менеджеров и мудрого наногения (вариант: жыдовского клована),
сама произвести больше не в состоянии?
На Али-экспрессе, йо!

Забиваем в поиск:
детектор частоты большая крутизна на звуке нет gm частота единичного усиления
две СИМ-карты + фонарик.



Дешёвенькие, между прочим. Слева - всего-то 70 евроцентов, справа - 1,07 евро.

Я не знаю пока, как ими пользоваться, но эффект оглушительный: 14 раз роста усиления в звуковом диапазоне за одно евро. Гендальф-6609 говорит, что радиосигнала сотовых телефонов детектор не ловит.

Кто знает, как это работает? Кто-то покупал такие? Чем дорогие лучше дешёвых?

 

[alexcp]

Сколько витков мотать? Для оглушительного эффекта?

 

[Sagittarius]

Сколько витков мотать? Для оглушительного эффекта?

Правильные вопросы, но не по адресу. Их в ЛТС надо заряжать.

 

[GecAS]

Сколько витков мотать? Для оглушительного эффекта?

20 мкГн вместо резисторов попробуй.

 

[alexcp]

 

[Sagittarius]

20 мкГн вместо резисторов попробуй.

Не. Методика такая: выбираем катушку индуктивностью 100 мкГн. Обычно частота формируемого в эмиттерах/истоках входного дифа RL-полюса такова, что этой индуктивности достаточно для получения вменяемых номиналов эмиттерных/истоковых резисторов. Резисторы подбираются по исчезновению бугра/пика возбуда на ВЧ.

 

[Rus2000]

20 мкГн вместо резисторов попробуй.

Для понимания собирается простейшая модель:


Смотрим то, что нас интересует, т.е. ток R2:


Выбором значения индуктивности можно сделать так, что и в звуковом диапазоне добавится усиляжу, и вблизи Фед ход АЧХ (т.е. устойчивость) не изменится, или изменится незначительно.

В принципе, это и в столбик считается. Без симулятора. Просто с симулятором нагляднее, можно сделать несколько шагов с разным значением L и выбрать оптимальное:

 

[alexcp]

20 мкГн вместо резисторов попробуй.

Замена резисторов на индуктивности (синяя линия), конечно, повысит усиление на НЧ и снизит усиление на ВЧ по сравнению с резисторами (зеленая линия). Проблема в том, что со снижением усиления будет расти отставание по фазе - они неразрывно связаны. (для минимальнофазовых систем) Лишнее отставание по фазе уменьшит запас по фазе в окрестности Фед, что повлияет на стабильность. Поэтому параллельно индуктивности нужен резистор, как у тов. Берия. На частотах, где модуль импеданса индуктивности приближается к сопротивлению резистора, резистор "разгибает" АФЧХ (добавляет ноль) и возвращает запас по фазе (красная линия).
А вот и схема:

 

[Sagittarius]

На частотах, где модуль импеданса индуктивности приближается к сопротивлению резистора, резистор "разгибает" АФЧХ (добавляет ноль) и возвращает запас по фазе (красная линия).

И вот сюда бы схемку изменений с петлевым: было - стало.
А то привыкли мы схемы буквами рисовать.

 

[Rus2000]

Поэтому параллельно индуктивности нужен резистор, как у тов. Берия.

Эмиттерные резисторы дифа задают его gm на ВЧ. Там, где модуль импеданса катушки становится больше этих самых резисторов.

Индуктивность, с опциональным последовательным резистором - определяет gm дифа на НЧ.
Часть этого резистора уже сидит в эмиттерах транзисторов дифа.
Она ограничивает влияние индуктивности на НЧ.

 

[alexcp]

Тогда давайте уж доведем тему до логического завершения.

Часто встречающийся вариант включения индуктивности в эмиттеры ДК (в т.ч. в Симметроне) выглядит вот так:

Резистор R может быть собственным паразитным сопротивлением индуктивности L, но может быть и добавлен отдельно. Другие схемы могут быть преобразованы в эквивалентную схему выше.

Чтобы узнать, как индуктивность влияет на крутизну характеристики ДК, нужно посмотреть на эквивалентную схему эмиттерных цепей:

Здесь - внутреннее сопротивление эмиттера, VT=25мВ.
Крутизна характеристики такого ДК:
,
.

Полюс находится на частоте
,
а ноль - на

На частотах ниже частоты полюса получаем
,
т.е. резистор R включен параллельно эмиттерным резисторам Re, уменьшает их влияние и тем самым увеличивает крутизну.

На частотах выше частоты нуля получаем

как в обычном ДК.

Как правило, в ДК ток ГСТ = 1..10 мА, поэтому re = 5..50 ом, а Re = 50..500 ом. С предложенной тов. Кришной индуктивностью в 100мкГн получаем полюс на частоте 15..150кГц (это верхняя граница диапазона частот, где gm повышается) и ноль - на частоте 150кГц..1.5МГц (т.е. ниже Фед).

Например, в Симметроне ток ГСТ = 2мА, re = 25 ом, Re = 220 ом. Индуктивность L = 100мкГн добавляет усиления на частотах ниже полюса (70кГц) и практически не влияет на частотах выше нуля (700кГц).

КМК есть две потенциальные проблемы с таким использованием индуктора: (1) он снижает перегрузочную способность ДК на НЧ и (2) может наловить помех. С первой нужно бороться, используя добавку крутизны по назначению, т.е. для увеличения петлевого усиления, которое уменьшает Udiff на входе ДК. Для борьбы со второй можно использовать экранированные катушки и (или) пары катушек, включенные встречно-последовательно, и, конечно, конструктив.

 

[alexcp]

Исследовав роль индуктивности в цепи эмиттера ДК, нельзя пройти мимо емкости в цепи коллектора
Выглядит это примерно так:

Интуитивно легко понять, как это работает. На "низких" частотах конденсатор Cn - это просто разомкнутая цепь, нагрузка для ДК равна Rk, а усиление, соответственно, равно gm*Rk. На "высоких" частотах Cn - это короткое замыкание, нагрузка для ДК равна (Rk||Rn), а усиление, соответственно, равно gm*(Rk||Rn), что меньше, чем на низких частотах.

Чтобы понять, где заканчиваются "низкие" частоты (это полюс) и где начинаются "высокие" (это ноль), нужно посчитать импеданс нагрузки ДК:

Сразу видно, что постоянная времени полюса , его частота , а частота нуля .

Например, для Симметрона:

Fp = 68.5кГц, Fz = 1.4МГц. Между этими частотами усиление падает со скоростью 20дБ/декаду. Симулятор согласен (обращаю внимание, что по вертикали шкала линейная, один вольт соответствует одному ому импеданса):

В связи с этим, правильный ответ на вопрос

Сколько "потеряно"? В децибелах.

- жалкие доли децибела.

Такая же коррекция применяется и в ДК, нагруженных на токовое зеркало, только в роли Rk выступают соединенные параллельно выходные сопротивления ДК и токового зеркала и входное сопротивление следующего каскада. В связи с этим положение полюса может быть (а) разным и (б) нестабильным.

В заключение позволю себе процитировать ViktKors'а:

Честно говоря, ценность подобной формализации чисто методическая - помогает лучше понимать, как конструируется петлевое, где, что и куда стоит "потянуть" при оптимизации.
Но вообще говоря, вид самой кривой АЧХ достаточно информативен, чтоб не заморачиваться подобными цифрами и анализом.

 

[Rus2000]

положение полюса может быть (а) разным и (б) нестабильным.

Но в наших силах зафиксировать его.
Пусть даже с некоторой потерей усиления.

 

[Rus2000]

жалкие доли децибела

Собсна, поэтому и кавычки вокруг "потеряно"...

 

[Sagittarius]

Fp = 68.5кГц, Fz = 1.4МГц. Между этими частотами усиление падает со скоростью 20дБ/декаду.

Тут мы вас и поправим, коллега. С одной стороны - таки да, если б эта цепь была в усилителе одна.
Но, так как на тех же частотах работает и коррекция на выходе УН, то в указанном диапазоне падение АЧХ идёт с двойной натуральной скоростью.

Такая же коррекция применяется и в ДК, нагруженных на токовое зеркало, только в роли Rk выступают соединенные параллельно выходные сопротивления ДК и токового зеркала и входное сопротивление следующего каскада. В связи с этим положение полюса может быть (а) разным и (б) нестабильным.

А глубокий пофиг. Эти изменения происходят за счёт высокоомных сопротивлений коллекторов rc, на низких частотах, где у нас петлевого гуталина - просто завались. У меня дядя на фабрике петлевого усиления работает. Нам главное - стабильность нуля, и то - на каждое усиление/АЧХ его частота должна быть разной.

Зелёный злостно привирает перед партией нащот своего любительского статуса.
Владение математическим аппаратом - просто феноменальное. На тупого сборщика с вопросом: а можно мне поменять 0,33 мкФ в питалове ОУ на 1 мкФ? - он ну никак не смахивает, даже при взгляде с Донбасса.
Пацана не скрыть за широкими штанами.

 

[Sagittarius]

Корсакова, опять же, в оригинале читает. А Корсаков - не зелёный пацан, стоит ему немного раззнакомиться с симулятором, нашими методами и взглядами на ООС и многопетлёвость - и нашей монополии на сверхлинейность будет положен позорный край.

 

[Sagittarius]

КМК есть две потенциальные проблемы с таким использованием индуктора: (1) он снижает перегрузочную способность ДК на НЧ и (2) может наловить помех.

Перегрузочная способность каскада обратна его усилению. Тут уж или шашечки, или пешком.
Почему ПС на НЧ несущественна?
Дык, там есть три основных режимных случая:
а) в активном режиме на малый Udiff работает всё усиление холостого хода: Udiff = Uout / Кухх.
Малое разностное напряжение - нет перегрузки, напротив:
при заданном выходном напряжении и стремящемся к бесконечности усилении
разностное стремится к обнулению и
б) меандр, НЧ-составляющие коего отрабатываются ООСно, а ВЧ-фронты - с повышенной, за счёт импеданса катушки, перегрузочной способностью дифа.

Куды бечь, на што смотреть:


При петлевом свыше 110 дБ/20к вид меандра - как у вусмерть закорректированного миллером Линна и полностью совпадает с расчётной формой на графиках ниже.


Конечно же, надо смотреть на девиацию токов каскадов, основной фактор искажений и возбудов:
а не обнуляются ли они, часом, на меандре,
заскакивая без спросу и разрешения в искажающую отсечку? По модели видно, что - нет, тем более, они никогда не отсекутся при любых НЧ-сигналах, кроме:
в) большого входного напряжения, доводящего усь до клипа.
Ну, клип - дело святое: перегружают - перегружайся, главное - не буднись и не выйди из строя.

2. Ловля помех на эмиттерную катушку в домашних условиях. Телефонный вызов на катушку не ловится. Непонятно, почему, просто констатируем факт. Проверялось, см. тему МАСТЕР.
Там же есть данные, что на НЧ она может ловить наводки транса, во избежание надо использовать две катушки и соотв. их ориентировать, то есть - непонятно, как: фоточек там нету.
Кроме того, в теоретическом разделе имеется целая тема мер по всяческому уменьшению внешних полей катушки,
там давно расписано, что делать.

 

[Sagittarius]

Но в наших силах зафиксировать его.
Пусть даже с некоторой потерей усиления.

Никак, это выходит за рамки наших полномочий. Поставил транзистор с другим VAF-ом - и полюс убежал. А и не царское дело - за полюсами гоняться. Прикажу Панину - пойма и вые... Упс, не то окно.
На НЧ у нас мало 160 дБ петлевого, пущай побегает: помрёт уставшим.