Говорят, что многопетлевая ООС, как минимум, не хуже одной общей петли в смысле линейности всего УМЗЧ.
Давайте попробуем проверить, так ли это на самом деле.
Берем схему УМ
"Ностальгия_v11" (Глубина ОООС равна 97дБ/20к)
Посмотреть вложение 9343
и охватываем второй ОУ+ВК местной петлей ООС (R13 обведен рамочкой):
Посмотреть вложение 9345
Ку этой части усилителя зададим равным 3 ((100+51)/51). Такое значение выбрано исходя из максимального выходного напряжения УМ и напряжения питания первого ОУ. Т.е. для того чтоб первый ОУ смог обеспечить сигнал, необходимый для раскачки остальной части уся. Диоды антиклипа пришлось временно отключить.
После введения местной петли ООС глубина общей ООС усилителя снижается до 54дБ/20к. Но зато линеаризуется ВК.
Сравниваем Кг обоих усилителей на частоте 20кГц: получаются примерно одинаковые значения порядка 13/57/87/100u% для уровней выходной мощности 1/10/25/40 ватт, соответственно.
В этот момент может возникнуть подозрение, что МПООС не так ужасна, как о ней который год подряд рассказывает некто
Sagittarius.
Однако, если в обеих моделях УМ заменить входной ОУ, и вместо абстрактной модели "LM318_LT" поставить нашу иерархическую модель "LM318N-66",
Посмотреть вложение 9346
то ситуация для многопетлевого УМ становится драматической: Кг возрастает до 191/648/1080/1489u% при тех же уровнях мощности, что и в первом тесте.
При этом, для усилителя с монопетлей ОООС искажения остаются практически на прежнем уровне (13/51/73/84u%):
Посмотреть вложение 9347
Полная модель ОУ более точно описывает поведение схемы при увеличении сигнала на входе, а абстрактная модель таких нюансов не понимает.
Полная модель ОУ показывает разницу в линейности для инвертирующего и неинвертирующего включения ОУ, а абстрактная - нет.
Вопрос: откуда появились искажения, если мы линеаризовали самую нелинейную часть уся - ВК - с помощью петли местной ООС?
Для понимания сути нужно сравнить уровень сигнала на входе (а заодно, и на выходе) первого ОУ для обоих вариантов схемы:
Посмотреть вложение 9348
Посмотреть вложение 9349
Смотрим: С монопетлей ООС амплитуда сигнала на входе первого ОУ составляет примерно 30мкВ, а с МПООС - 4,1мВ.
Т.е. при использовании вложенных петель ООС амплитуда на входе каскада сравнения выросла в 136 раз (42дБ)!!!
И искажения, вносимые входным каскадом ОУ, тоже заметно подросли (в 14-17 раз!!! или на 23-24дБ!!!)
Рост выходных напряжений и токов ОУ также не добавляет линейности схеме, но выход ОУ хотя бы находится под петлей ООС, в отличие от его входа.
Именно отсюда растут уши феномена различного звучания разных ОУ в мелкоООСных схемах. Петлевого усиления у схемы мало -> разностное на входе ОУ велико -> искажения первого каскада ОУ большие.
И все, что остается делать незадачливым конструкторам и тем, кто повторяет их конструкции - подбирать самые "приятно звучащие" ОУ из имеющихся.
А искажают - все. Например, очень хороший ОУ OPA627 сверхлинеен при Ку=1 (т.е. в режиме повторителя!) при выходном напряжении 10В, ЕМНИП. При Ку=2 он уже выходит за диапазон сверхлинейности.
Его Ку составляет примерно 60дБ. Т.о. сверхлинейно он может работать при разностном не более 10мВ и при глубине ООС порядка 60дБ!!!
При глубине ООС 40дБ разностное придется снизить примерно на порядок для получения прежней линейности, ну и т.д.
И это дорогой качественный ОУ. Большинство других до таких высот не дотягивают вовсе.
В сухом остатке имеем следующее:
- Sagittarius прав - величина разностного сигнала на входе УМ - фактор искажений.
- Уменьшение разностного сигнала на входе УМ, при прочих равных, возможно только за счет набора петлевого усиления
- Вложенные петли ООС уменьшают общее петлевое усиление схемы, увеличивают разностный сигнал на входе и, таким образом, приводят к росту искажений, т.е. МПОС = ИСКАЖЕНИЯ.