Однотактный ВК класс А вс двухтакт класса АВ: что линейнее?

Sagittarius

Старовер
Какой режим транзисторов ВК лучше с точки зрения линейности: класса А или АВ?
Любой нормальный человек на уровне рефлексов знает правильный ответ: каскад в классе А линейнее. И объяснит, почему: в классе АВ выходные транзисторы работают с заходом в отсечку тока, это должно вызывать коммутационные искажения, а в классе А ток через транзистор не прекращается никогда и каскад в таком режиме линейнее. Если нормального человека поставить перед выбором усилителя "в классе А" и "в классе АВ", он выберет класс А и отдаст за него свои гроши.

Но не всё так однозначно, как говорила одна крымская сестра. Для уяснения сути собираем схему примитивного телефонного усилителя с выходным каскадом в классе А, см. вложение 1. Выходной каскад работает в классе А и собран на мощных транзисторах Q1Q2. Для лучшей линейности ОУ У1 охватывает его глубокой ООС через резистор 4.

Что мы получаем за свой класс А и пудовые радиаторы?
Симулятор говорит, что при выходном напряжении 5 В сигнала частотой 20к на нагрузке 32 Ома и токе покоя 215 мА, чего с головой достаточно при токе нагрузки 160 мА,
на выходе будет Кг
Fourier components of V(out)
Total Harmonic Distortion: 0,000.934%


а выходной каскад имеет собственный Кг, точка "инпут":

Fourier components of V(input)
Total Harmonic Distortion: 0.142625%
.

Чо-то многовато того и другого для каскада в классе А. Чо-то как-то всё неоднозначнее и неоднозначнее. Сколько можно всё хорошие и хорошие усилители собирать. Кто-то и плохие должен слушать.

А как работает в этих условиях "заведомо нелинейный" каскад в классе АВ?

Собираем схему с двухтактным выходным каскадом в классе АВ, см. вложение 2.
Тот же ОУ, та же петля ООС. Точно такой же ВК, как в сверхлинейных телефонных усилителях МАСТЕР: http://rcl-electro.ru/index.php?topic=494.0 и УНИКУМ-2: http://rcl-electro.ru/index.php?topic=489.0

Ток покоя - 25 мА. Чо-то маловатый ток, подумает любой нормальный человек, верящий в чудотворные классы А.

На выходе видим Кг:
Fourier components of V(2)
Total Harmonic Distortion: 0,000.309%(0.000000%)

Что втрое лучше, чем для ВК в классе А. Или на 10 дБ линейнее.

Собственные искажения выходного каскада в классе АВ:
Fourier components of V(1)
Total Harmonic Distortion: 0.022072%

что лучше в 6,5 раза или на 16 дБ линейнее.

Что-то класс А не греет. То есть, он-то греет, как чайник, и конденсаторов в блок питания для сопоставимого с АВ-вариантом напряжения пульсаций просит почти в 10 раз более ёмких - почти 14.000 мкФ в плечо, 28.000 всего, и стабилизатор мощный, см. схему внизу. Но, как говорят рагули, он не мычит и не телится (линейностью). А ведь мы его только ради линейности током кормим: по счётчику он больше телевизора гребёт. Если включить.

И тут покупатель класса А вспоминает Пасса: на первом ватте класс А звучит лучше, чем класс АВ! Ушной усилитель в классе А на милливатте должен забороть класс АВ! Да на малой громкости класс А должен чудеса показывать! И оправдать-таки вложенные деньги.

И он показывает чудеса, но не оправдывает инвестиций.
Проверяем. Уменьшаем входное напряжение обоих усилителей до 50 мВ и получаем на выходе 100 мВ. Результаты:

Для А:

Circuit: * D:\1 - ЭЛЕКТРОН\1A - ОПЕРАТИВНАЯ\~ Оперативные расчёты\Сравнение линейности каскадов\ТФ усилитель назара.asc

Собсвенные искажения ВК в классе А:
Fourier components of V(input)
Total Harmonic Distortion: 0.001848%


Выход ушника с ВК в классе А:
Fourier components of V(out)
Total Harmonic Distortion: 0.000006%


Для АВ:

Circuit: * D:\1 - ЭЛЕКТРОН\1A - ОПЕРАТИВНАЯ\~ Оперативные расчёты\Сравнение линейности каскадов\ОУ с ВК в классе АВ.asc

Выход ушника с ВК в классе АВ:
Fourier components of V(2)
Total Harmonic Distortion: 0.000006%


Собственные искажения ВК в классе АВ:
Fourier components of V(1)
Total Harmonic Distortion: 0.000290%


Искажения на выходе во внимание можно не принимать: симулятор не считает корректно такие уровни. А вот соотношение искажений ВК показательно: оно как было, так и осталось 16 дБ.

Дальше можно не рассказывать. Как говорили древние римляне: сик транзит глория мунди, что в переводе значит: разумному достаточно, а дураку хоть кол на голове теши - он своих два ставит.
 

Вложения

Sagittarius

Старовер
Тут надо пояснить ещё один не очевидный из темы момент.
Мы сравниваем ВК: однотактный повторитель в классе А и двухтакт в классе АВ.

Разница в собственных искажениях - 16 дБ в пользу двухтакта. Нелинейность ВК призван исправлять усилитель напряжения - УН конкретного усилителя, с которым работает данный ВК - силой глубины ООС.

Однотакт линеаризируется ОУ LME49710 с полосой фед 55 МГц и Ку20к (глубина ООС 20 кГц) до 70 дБ,
двухтактом занимается транзисторный УН УНИКУМа-2 с Ку20к 117 дБ.

То есть, меж усилителями разница не только в линейности ВК - 16 дБ в пользу двухтакта в АВ, но и 47 дБ в петлевом усилении - в пользу УНИКУМа-2 с этим двухтактом на борту.
 

S-word

СТАРОВЕР
В классе АВ всегда имеются коммутационные искажения, полностью они не устраняются, подробнее. Поэтому АВ не может иметь меньшие искажения, чем А, если без косяков, при прочих равных условиях.
(С) Валет
Один Валет, зато козырный.
 

Sagittarius

Старовер
TDA2030,2050,LM1875
Что с ними можно этакого извращенного сделать? =)
Казалось бы, перевести в класс А - идея, близкая любому аудиофилу, но беглый гуглеж почему-то ничего не нашел. Странно. Забрасываю простейшую идею на обсуждение - добавить в параллель нижнему плечу источник тока, тот же LM317 нагруженный на резистор вполне сойдет. Цель - поднять ток покоя мощного ОУ до 300-400 мА для работы на низкоомные (16-32 Ом) наушники.
(с) http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=81451&p=2468556&viewfull=1#post2468556

Понимают! :)
 

Вложения

YuriyB

Горняк
Что они там курят? Им, что свежую траву завезли.(риторическое)
 

Phantomas

Старожил
S-word написал(а):
В классе АВ всегда имеются коммутационные искажения, полностью они не устраняются, подробнее. Поэтому АВ не может иметь меньшие искажения, чем А, если без косяков, при прочих равных условиях.
(С) Валет
Один Валет, зато козырный.
Понравился конструктив усилителя Валета. https://yadi.sk/d/K8R95lWTqrxqg
 

Sagittarius

Старовер
4620

Однотактный ВК в классе А с током покоя 213 мА
сливает
двухтактному ВК в классе АВ с током покоя 25 мА
чисто по схемотехнике.
Для понимания этого нужно сравнить Кг на входах ВК:
THD(input)=0,235.926% и THD(3)=0,003.576%,
что даёт понимание порядков исходной линейности ВК,
а также на выходах ВК:
THD(Out)=0,001.362% и THD(4)=0,000.333%,
что даёт понимание линейности результирующей.

Ссылка на ржаку по ВК нозара.
 

Вложения

Сверху Снизу