Животворящая сила обратной связи

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Азы, часть третья: ОУ в инвертирующем включении:
1605642636729.png
Цепь ООС идентична таковой в неинверте:
1605642672034.png
поэтому коэффициент передачи цепи ООС B, петлевое усиление LG и передаточная функция ошибки ETF тоже точно такие же, как в неинверте:
1605642771936.png
1605642890454.png
1605643233245.png
Входной сигнал, в отличие от неинверта, приходит (1) на инвертирующий вход и (2) через делитель:
1605642830211.png
в связи с чем передаточная функция для полезного сигнала имеет дополнительный коэффициент:
1605643433879.png
и с ростом А стремится к -R2/R1.
 

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,645
Плюк
Что интересно, там примерно одинаковое петлевое во всей полосе:
Посмотреть вложение 40419
Бруно считает, что если петлевого усиления недостаточно, то более комфортное звучание получается при равномерном уровне искажений в звуковом диапазоне.

В случае, если у нас 100+дБ на 20к, рост петлевого вниз по диапазону звучание ухудшить уже никак не может.
 

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,645
Плюк
в связи с чем передаточная функция для полезного сигнала имеет дополнительный коэффициент:
1605643433879.png

и с ростом А стремится к -R2/R1.
Или я математику подзабыл, или эта функция стремится к (-R2/(R1+R2)) с ростом А. Что неверно в случае инвертирующего включения.
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Азы, часть четвертая: частотно-зависимое петлевое усиление

Физически невозможно создать усилитель с равномерным или растущим усилением в бесконечной полосе частот (для этого нужен источник энергии с бесконечной мощностью). Поэтому с ростом частоты, рано или поздно, усиление всегда снижается. Например, у большинства ОУ, разработанных за последние 50 лет, это происходит уже на частотах в десятки-сотни герц:
1605722800217.png
Одновременно со снижением усиления фаза выходного сигнала начинает отставать от фазы входного - АФЧХ усилителя имеет "полюс":
Screen Shot 2020-11-18 at 1.11.48 PM.png
С дальнейшим ростом частоты усиление продолжает падать в 10 раз (на 20дБ) с увеличением частоты в 10 раз (на декаду), а отставание фазы приближается к 90 градусам. (Если полюсов несколько, то каждый добавляет 20дБ/декаду к падению усиления и 90 градусов к отставанию фазы - но об этом позже.)

Если поместить такой ОУ в петлю ООС с коэффициентом передачи, к примеру, B=-1/10 (делитель из резисторов 9кОм и 1кОм с выхода ОУ на его инвертирующий вход), то получим вот что:
Screen Shot 2020-11-18 at 1.45.17 PM.png
На низких частотах петля ООС снижает усиление (синяя линия) до 1/B=10 (20дБ) и стабилизирует его - в этом примере полюс теперь не на 50Гц, а на 500кГц. Оставшееся усиление уходит на борьбу с искажениями ("линеаризацию").

Коэффициент передачи ошибки/искажений (красная линия) на частотах в десятки герц в этом примере составляет -80дБ, т.е. искажения выходного каскада ОУ ослабляются в 10000 раз. Если предположить, что выходной каскад без ООС генерирует 0.1% искажений на 20Гц, то ООС снизит их до 0.000 01%.

С ростом частоты усиление ОУ падает на 20дБ/декаду, и с ним снижается способность петли ООС линеаризовать ОУ. В этом примере, на 20кГц ошибка выходного каскада ОУ ослабляется всего на ~30дБ, или в 30 раз. Если предположить, что выходной каскад без ООС и на 20кГц генерирует 0.1% искажений, то ООС снизит их до 0.003%.

При большом петлевом усилении LG (голубая линия на графике), коэффициент передачи ошибки/искажений примерно равен -1/LG:
1605730470367.png
Поэтому, как правило, говорят оне о коэффициенте передачи искажений, а просто о петлевом усилении или "глубине обратной связи" как мериле способности ООС линеаризовать усилитель. Чем больше петлевого усиления в рабочей полосе частот, тем сильнее ООС ослабляет искажения.

Падение петлевого усиления с частотой приводит к росту искажений с частотой в усилителях с ООС (хотя есть и другие механизмы, ответственные за это) и смещает спектр искажений в ВЧ область спектра. При этом на НЧ искажений мало, что дает субъективный эффект четкого, мощного, глубокого баса (см. упомянутый выше мастер-класс Bruno Putzeys), который часто преподается как эффект от источника питания с большим запасом энергии и/или низкого выходного сопротивления усилителя, который способен контролировать акустику со сложным импедансом.

Как Рус отметил выше, есть мнение (Бруно, Шушурина/Ламма, Нельсона Пасса), что если петлевого усиления мало, то субъективно лучше иметь его (и уровень искажений) примерно одинаковым в рабочей полосе частот усилителя.
 

Вложения

Последнее редактирование:

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Физически невозможно создать усилитель с равномерным или растущим усилением в бесконечной полосе частот
С ростом частоты усиление ОУ падает на 20дБ/декаду, и с ним снижается способность петли ООС линеаризовать ОУ.
Как Рус упомянул выше, есть мнение (Бруно, Шушурина/Ламма, Нельсона Пасса), что если петлевого усиления мало, то субъективно лучше иметь его (и уровень искажений) примерно одинаковым в рабочей полосе частот усилителя.
что физически невозможно именно в силу показанных выше причин:
исходное усиление до охвата ООСью (Кухх) всегда падает к ВЧ, и равномерной глубины ООС нам не видеть никогда.

Другое дело, что Путцейс делает импульсные усилители с узкой полосой частот - до 250...500к, коррекции эти усилители могут не содержать: им меж импульсами буднуться
привычным для аналоговых усей образом
тупо некогда, и в этой полосе усиление может быть похожим на постоянное.

А пока так:
постоянного петлевого усиления
в аналоговых усилителях
быть не может,
но высокое - запросто.
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
что физически невозможно именно в силу показанных выше причин
Зависит от того, где первый полюс:
1605733322839.png
НЯП, в этом как раз и заключается притягательность безООСных и мелкООСных усилителей - недостаток линейности в них восполняется правильной психоакустикой.
 

Вложения

Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,645
Плюк
что физически невозможно именно в силу показанных выше причин:
исходное усиление до охвата ООСью (Кухх) всегда падает к ВЧ, и равномерной глубины ООС нам не видеть никогда.
Как же так невозможно?
Первый полюс делаем на 20кГц и улыбаемся.

Другое дело, что если уж получили 100+дБ петлевого на 20к, то его рост вниз по диапазону уже не оказывает субъективного влияния на звук. Хотя объективно линейность на НЧ будет на порядки выше...
 

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Зависит от того, где первый полюс
В 2004-м было практически измерено, что первый полюс ООСного уся не может быть выше 13...16к без резисторов подгрузки УН, увеличивающих размахи токов транзисторов, заставляющих рабочие точки транзисторов мотаться на более широких (и потому нелинейных) участках ВАХ эмиттерного перехода и ухудшающих линейность усилителя.
НЯП, в этом как раз и заключается притягательность безООСных и мелкООСных усилителей.
Нет. Их притягательность - в гармоничном сочетании
тупости разрабов и детских впечатлений слухачей о звуке децтва золотого с большими искажениями.

Я слышал то, что меломаны называют "мягком звуком".
Это - сплошные сибилянты: германиевое "тш-тш" вместо чистых высоких.
Форма выходного сигнала склонялась к пиле.
Усь (винтажный забугорный, марку не помню, что-то типа "хрюндик" 69-го или тамошних годов) специально был измерен ИНИ: 1,5% искажений на 20к 10 Вт 8 Ом.
То есть, лютый мрак, черви и деманы.
Это - германий.
Меломаны от него тащились, как сосиски по щебёнке.
Это говорит о меломанах всё, что мне нужно было знать.
 

Вложения

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Первый полюс делаем на 20кГц и улыбаемся.
Что у тя с когнитивом? Последний (в любом смысле слова) усь,
в котором удалось подгрузочными резисторами УН
натянуть 20к фср1
был зуевик с 5000 раз усиления и 50 дБ из них работали в ООС.
Линейности там было тысячная процента - и всё.

Больше меня так не весели, кишки порвутся, а мне ещё в них борщ кушать.
 

Вложения

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
если уж получили 100+дБ петлевого на 20к, то его рост вниз по диапазону уже не оказывает субъективного влияния на звук.
Это говорит лишь о том, что мы не привыкли к сверхлинейникам, ну, и линейности там, конечно, море непривычное,
а сопоставимых по качеству источников сигнала нету.

Ну, и потом. Говорилось не о наших впечатлениях, а о равномерном петлевом в звуковом диапазоне.
Это, конечно, бред.
Вот, выше, зуевик: петлевое - равномерное, линейности нету. Чем он борется с низко- и среднечастотными интермодами, не говоря уж о высоко-, уму непостижимо.

1605735801411.png

ЛТС - такой симулятор, что мои усилители приукрашивает, а чужие - позорит.
Причём, позорит при выходном напряжении 30 В:

1605735878292.png
 
Последнее редактирование:

alexcp

Ну, что у нас плохого?
импульсные усилители с узкой полосой частот - до 250...500к
в этой полосе усиление может быть похожим на постоянное.
Здесь премудрость. НЯП, модулятор усилителя класса Д вносит задержку, но задержка эта не зависит от частоты усиливаемого сигнала. Поэтому усилитель класса Д без ООС не похож на ОУ без ООС (т.е. на ФНЧ или интегратор) и не имеет полюсов, по крайней мере, до выходного LC фильтра, полоса пропускания которого, обычно, 40-60 кГц.
 

Lenin

Володя
17 Июл 2019
1,056
797
37
Здесь премудрость. НЯП, модулятор усилителя класса Д вносит задержку, но задержка эта не зависит от частоты усиливаемого сигнала. Поэтому усилитель класса Д без ООС не похож на ОУ без ООС (т.е. на ФНЧ или интегратор) и не имеет полюсов, по крайней мере, до выходного LC фильтра, полоса пропускания которого, обычно, 40-60 кГц.
Алекс, Вы не хотите открыть такую же тему по классу Д? Скажу честно, предлагаю, т.к. многого не понимаю в таких схемах. Говорят: объясни человеку простые вещи, сложные он поймет сам. Так вот детального понимания базовых вещей у меня нет.
Например, вот Вы нарисовали петлевое. Но у нас есть теорема Котельникова, по которой выше Fs/2 ничего нет. Т.е. частота замыкания петли должна быть гарантированно ниже Fs/2 ? И это будет корректно практически?
В общем, такие дела :)
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Алекс, Вы не хотите открыть такую же тему по классу Д?
Благодарю за доверие, но в классе Д я понимаю еще меньше :( НЯП там математика (а) дискретная и (б) заметно сложнее, тут КМК нужны эксперты.

Кстати, последние достижения Бруно в - 75дБ петлевого в рабочей полосе частот.
 

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Так у них там рекорды... 75 дБ глубины ООС.
Это вдвое меньше наших достижений:

150 дБ наших
:
75 дБ ихниных
=
2
 

О Нас

  • Наше сообщество существует уже много лет и гордится тем, что предлагает беспристрастные и критические обсуждения среди любителей радиоэлектроники. Мы каждый день работаем над тем, чтобы быть лучше.

Быстрая Навигация

Пользовательское Меню