Сверхлинейные композитные усилители.
- Автор темы Sagittarius
- Дата начала
Они многократно изложены практически везде и сводятся к требованию низкого импеданса рельс питалова в широком диапазоне частот. Импеданс состоит из:
резистивной составляющей - для её уменьшения шины питания должны быть толстыми и широкими,
ёмкостной составляющей - для её увеличения наращиваем ёмкость ЭК и керамики на шине, наряду с Low-ESR применяем ЭК с большим ESR (искусственные снаббер-элементы) и комбинируем их с керамикой так, чтобы получить минимум резонансов ЭК и керамики в диапазоне частот работы ООС,
индуктивной составляющей: для её уменьшения шины должны быть широкими, лежащими над земляным полигоном, шунтирование конденсаторами должно проводиться как можно ближе к ногам ИМС, чтобы укоротить дорогу "конденсатор - вывод ИМС".
резистивной составляющей - для её уменьшения шины питания должны быть толстыми и широкими,
ёмкостной составляющей - для её увеличения наращиваем ёмкость ЭК и керамики на шине, наряду с Low-ESR применяем ЭК с большим ESR (искусственные снаббер-элементы) и комбинируем их с керамикой так, чтобы получить минимум резонансов ЭК и керамики в диапазоне частот работы ООС,
индуктивной составляющей: для её уменьшения шины должны быть широкими, лежащими над земляным полигоном, шунтирование конденсаторами должно проводиться как можно ближе к ногам ИМС, чтобы укоротить дорогу "конденсатор - вывод ИМС".
В принципе, в блоке питания 2.000 мкФ в плечо вполне достаточно. Кроме того, надо разделить питание каскадов RC-звеньями фильтров, т.к. композит усиливает с высоким коэффициентом усиления не только полезный сигнал, но и помехи с питания первого ОУ.
Нормально. Первый ОУ - эталонный. Если он нахапает помех с питалова - соотношение сигнал/помеха уже никак не улучшится. Если помехи проникнут во второй ОУ, а оттуда - на выход, то первый подавит их на глубину своего усиления для данной частоты. Защищаем от помех ОУ1, может, и ИМС-стабами на 12 В, тогда для ОУ2 2000 мкФ в плечо - с головой, а больше ёмкости - по желанию.
Я так понимаю, первый ОУ в композите включен в инверте во избежание ухудшения характеристик из-за синфазного напряжения? Ведь инверт уменьшает входное сопротивлениевсе же. Виктор, можно чуть обоснование такой структуры композита, если не затруднит.
Да, в неинвертирующих усилителях за счёт синфазного сигнала 1,5...2 В Кг прибавляет примерно 0,000.1% к искажениям от нелинейности других каскадов. Композиты разрабатываются для получения на порядок меньших искажений, поэтому инверт тут самое правильное решение.
И по итогу проигрыш будет особенно заметен на ВЧ, где падает подавление синфазного сигнала ОУ и снижается общая глубина ООС, так? Просто меня заинтересовала тема композитов и я маленько подчитываю попадающиеся мне документы по ним и готовые конструкции рассматриваю. И откровенно многие не нравятся - начиная от потери петлевого, на которое вы обращали внимание, до непонятных конструкций с двумя неинвертами подряд. Кстати, отсюда вопрос еще один вытекает - каковы минусы использования следящего питания по выходу для первого ОУ, ведь оно снижает синфазное напряжение.
Да, конечно.fagos написал(а):
Один неинверт, второй, допустИм. Что он наискажает - то первый исправит. Но синфазные искажения у него будут малЫ, т.к. его входное синфазное напряжение будет равным Удифф2 = Увых/Ку2, где Увых = Увых усилителя, а Ку2 - усиление ОУ2, в звуковом диапазоне не менее 100....1000 раз. Если у нас Увых = 10 В, синфазное напряжение второго ОУ составит 10...100 мВ, а это не трагедия.fagos написал(а):
Тут ошибка. Мы применяем следящее питание, изменяющееся за потенциалом входа, для улучшения входных характеристик. Тогда на входе усилителя:fagos написал(а):
2 В, и питание ОУ тоже меняется на 2 В, входной каскад работает в неизменных условиях по напряжению "вход - шина питания". Если снимать следящий сигнал с инв.входа ОУ1 и в сохранности транслировать его на шину питания ОУ1, разница "вход - шина питания" по переменному току составит Удифф 2 мВ, и подавление входным дифкаскадом синфазного напряжения зависит от петлевого усиления усилителя. Из двух факторов искажений входного дифкаскада:
1. изменений тока эмиттеров/истоков
и
2. изменений коллекторного/стокового напряжения
второй отпадает, остаётся только первый.
Если применить слежение по выходному напряжению Увых1, то оно равно
Увых1=Увых/Ку2, для данного случая - 200 мВ, чего недостаточно. С уменьшением частоты сигнала Ку2 растёт, Увых1 падает, эффективность следящей обратной связи уменьшается. Поэтому напряжение для слежения надо брать или от входного сигнала, или с инв. входа усилителя, и подавать его только для одного ОУ1.
Да, я не совсем понятно и корректно выразился, следящее по входу получается. Я имел ввиду первый из описанных вами случаев, но и рассмотрение второго поучительно)
В инв.усилителях синфазное напряжение в интересующем нас смысле, как изменяющее напряжение база-коллектор или затвор-сток транзисторов входного дифкаскада, равно дифференциальному (разностному) напряжению усилителя, а оно определяется как
Uдифф=Uвых/Ку с разомкнутой ООС для данной частоты сигнала,
и ввиду большого исходного Ку его вообще можно не принимать во внимание: там будут десятки - сотни микровольт.
Недостатков у такого решения четыре: шумы и искажения, а также необходимость найти меж ними компромисс и контролировать его для любого источника, который будет доступен пользователю - а это уже невыполнимая задача.
1. Входной резистор из состава цепи ООС довольно большого сопротивления (для улучшения линейности источника сигнала) хорошо шумит.
2. Если выбрать этот резистор низкоомнее - иногда 1 кОм, то возрастёт токовая нагрузка на предыдущий каскад, который мы иногда в мечтах принимаем за идеально сверхлинейный, и он может начать вносить искажения:
при Uвх = 2 В и Rвх = 1 кОм от источника сигнала требуется отдать 2 мА тока сигнала с искажениями на 20 дБ меньше, чем у нашего усилителя. В источнике может быть установлен ОУ с током покоя 4 мА, током ВК 1 мА, и отдача 2 мА в нагрузку переведёт этот ВК в класс АВ с заходом в отсечку и соотв. искажениями. Ещё хуже будет, если у нас усилитель с Ку=-2 и нагрузка требует бОльшего выходного и входного напряжений. Выходные напряжение и ток источника закономерно придётся увеличить, а с ним - и искажения.
Но мы их не увидим, так как не рассчитывали на такие плохие источники сигнала и, как бы, не отвечаем за них: наш-то усилитель хороший. Поэтому для работы с инв. усилителями весть тракт должен быть проверен.
Uдифф=Uвых/Ку с разомкнутой ООС для данной частоты сигнала,
и ввиду большого исходного Ку его вообще можно не принимать во внимание: там будут десятки - сотни микровольт.
Недостатков у такого решения четыре: шумы и искажения, а также необходимость найти меж ними компромисс и контролировать его для любого источника, который будет доступен пользователю - а это уже невыполнимая задача.
1. Входной резистор из состава цепи ООС довольно большого сопротивления (для улучшения линейности источника сигнала) хорошо шумит.
2. Если выбрать этот резистор низкоомнее - иногда 1 кОм, то возрастёт токовая нагрузка на предыдущий каскад, который мы иногда в мечтах принимаем за идеально сверхлинейный, и он может начать вносить искажения:
при Uвх = 2 В и Rвх = 1 кОм от источника сигнала требуется отдать 2 мА тока сигнала с искажениями на 20 дБ меньше, чем у нашего усилителя. В источнике может быть установлен ОУ с током покоя 4 мА, током ВК 1 мА, и отдача 2 мА в нагрузку переведёт этот ВК в класс АВ с заходом в отсечку и соотв. искажениями. Ещё хуже будет, если у нас усилитель с Ку=-2 и нагрузка требует бОльшего выходного и входного напряжений. Выходные напряжение и ток источника закономерно придётся увеличить, а с ним - и искажения.
Но мы их не увидим, так как не рассчитывали на такие плохие источники сигнала и, как бы, не отвечаем за них: наш-то усилитель хороший. Поэтому для работы с инв. усилителями весть тракт должен быть проверен.
То есть, по-хорошему, нужен для минимизации последствий еще и буферный каскад перед самим композитом, да желательно с разгрузкой по току))
ну это уже сложный композит будет , а на него некоторые хаспада кипятком писают. Хотя лишь единицы схему прототипа виделиfagos написал(а):
Некоторые гаспада
, и
. Иногда мне сдаётся, что некоторые радиолюбительские форумы выполняют роль разделов "Почему это не работает" в книге Хила с Хоровицем, а их участники засланы рептилоидами с задачей отбросить нас в лютое средневековье.
Опыт подсказывает, что мы не можем долго ждать разумного поведения от господ. Всем не угодишь.
У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация
У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация
Опыт подсказывает, что мы не можем долго ждать разумного поведения от господ. Всем не угодишь.
По советскому оттраслевому ОСТу
. Видимо, имелся в виду КД213. Они, а также (и особенно) КД2997 - отличный выбор для усилителя мощности.
У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация
У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация
Отличные корпуса диодов, осталось найти где там маркировка буквенная, как пишет автор))
Неуч, я уточню на всякий случай, что я имел ввиду не три ОУ в одной общей петле, а просто буфер и уже потом композит.
Неуч, я уточню на всякий случай, что я имел ввиду не три ОУ в одной общей петле, а просто буфер и уже потом композит.
Несмотря на распространение программ компьютерного моделирования, способы оптимизации частотной коррекции ещё не очевидны. Например, общая ошибка при проектировании композитов - использование местной петли ООС во втором каскаде, работающей в звуковом диапазоне частот, от постоянного тока. Тогда вместо предельной суммы даташитных усилений ОУ с разорванной петлёй ООС разработчик получает усиление Ку1(без ООС)+Ку2(ООС), довольно небольшое по сравнению с максимально возможным. Потери петлевого усиления могут достигать десятков децибел.
Здесь установка Сдоп разорвёт местную ООС и увеличит петлевое усиление.
Иногда меж ОУ композита ставится делитель сигнала, на котором мы теряем глубину ООС. Подобные схемы вызывают в организме такое волнение, что впору закурить от сотенной долларовой банкноты. Ведь делитель нам не нужен, лучше умножитель!
Например, имеем такую широко известную схему:
с делителем R6/R2 и таким графиком зависимости петлевого усиления от частоты:
и довольно хорошими параметрами.
Но и они могут стать лучше, если устранить работу делителя на звуковых частотах вставкой конденсатора С16:
Получаем такой график петлевого усиления:
а также заработанные непосильным трудом 26 дБ выигрыша в глубине ООС на частоте 20 кГц и 50 дБ - на 1 кГц.
Несмотря на то, что это немного противоречит идеям Пола Шанена:
и Джона Евена:
по которым был спроектирован этот усилитель, нужно иметь в виду, что работа этих делителей интересует нас лишь постольку, поскольку нам необходимо обеспечить правильное сопряжение АЧХ ОУ в районе частоты единичного усиления композита. Уменьшение величины коэффициента деления на интересующих нас звуковых частотах ни Евеном, ни Шаненом никоим образом не ограничено.
Мы обладаем вычислительной мощностью, в терминах Евена и Шанена определяемую примерно в шесть - восемь тон логарифмических линеек, которыми они в своё время пользовались, иможем обязаны уменьшить этот Кд установкой конденсаторов, выделенных на схемах красным цветом, чем получить более глубокую ООС и меньшие искажения в звуковом диапазоне и на ближнем ультразвуке, куда простираются гармоники частот ЗД. Чистый профит.
Здесь установка Сдоп разорвёт местную ООС и увеличит петлевое усиление.
Иногда меж ОУ композита ставится делитель сигнала, на котором мы теряем глубину ООС. Подобные схемы вызывают в организме такое волнение, что впору закурить от сотенной долларовой банкноты. Ведь делитель нам не нужен, лучше умножитель!
Например, имеем такую широко известную схему:
с делителем R6/R2 и таким графиком зависимости петлевого усиления от частоты:
и довольно хорошими параметрами.
Но и они могут стать лучше, если устранить работу делителя на звуковых частотах вставкой конденсатора С16:
Получаем такой график петлевого усиления:
а также заработанные непосильным трудом 26 дБ выигрыша в глубине ООС на частоте 20 кГц и 50 дБ - на 1 кГц.
Несмотря на то, что это немного противоречит идеям Пола Шанена:
и Джона Евена:
по которым был спроектирован этот усилитель, нужно иметь в виду, что работа этих делителей интересует нас лишь постольку, поскольку нам необходимо обеспечить правильное сопряжение АЧХ ОУ в районе частоты единичного усиления композита. Уменьшение величины коэффициента деления на интересующих нас звуковых частотах ни Евеном, ни Шаненом никоим образом не ограничено.
Мы обладаем вычислительной мощностью, в терминах Евена и Шанена определяемую примерно в шесть - восемь тон логарифмических линеек, которыми они в своё время пользовались, и
Можно и так сделать ,как давно на веге показано, да и везде .
Икто мне не скажет,что у меня типа трехполюсной коррекции применено
Икто мне не скажет,что у меня типа трехполюсной коррекции применено
