Усилитель Микаэля Видерхольда, или сверхлинейник 1977-го года

Статус
В этой теме нельзя размещать новые ответы.

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
10,782
3,736
Плюк
Тема временно закрыта от комментариев.

Усилители Микаэля Видерхольда. 1977-й год.

По многочисленным просьбам участников форума, для того, чтоб этот вопрос не потерялся среди других материалов, было принято решение вынести обсуждение схемотехники Микаэля Видерхолда в отдельную тему.

Многие наивно полагают, что усилитель Видерхольда, это такая маленькая невнятная публикация в журнале Радио за 1978 год с двойкой на выходе и без подробностей.
На самом деле это не совсем так. А, скорее, совсем не так.

Сначала в ГДР-овском журнале Radio Fernsehen Elektronik, №14 за 1977-й год:
rfe1477.jpg
появилась статья "Neuartige Konzeption fur einen HiFi-Leistungsverstarker":
Скан статьи - в аттаче этого сообщения.

В Радио-78 была выложена первая, самая простая, маломощная и наименее линейная из всех схем исходной публикации:
1622851862442.png

Но лучшая схема в этой статье - последняя, с квазикомплементарной тройкой на выходе:
1622851912541.png

Схема проста, как и все гениальное - ОУ + УН (ОК-ОБ-ОБ) + ВК.
К сожалению, именно эта схема в журнал "Радио" не попала и долгое время была недоступна широкому кругу радиолюбителей.

Некоторые считают, что Видерхольд дубля не отбивал в частотной коррекции усилителей, но я постараюсь показать, что это не так.
Усилитель был тщательно рассчитан, причем без всяких симуляторов.
 

Вложения

Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
10,782
3,736
Плюк
Рассмотрим модель ВВ-77:
VV-77_SHM.gif
Особенности модели:
- На входе применена наша иерархическая модель К153УД1 (153УД1 - отечественный аналог примененного Микаэлем ОУ А109). Ее основные параметры соответствуют документации производителя (ниже рассмотрим эту модель отдельно).
- В УН использованы качественные модели современных транзисторов. Дополнительные паразитные емкости добавлены искусственно (Cpar на схеме). Для оценки АЧХ каскадов этого достаточно.
Примерными аналогами SF129 являются отечественные КТ630 (Скб=15пФ) и КТ503 (Скб=20-50пФ).
Примерными аналогами ВС640 являются отечественные КТ684 (Скб=50пФ) и КТ502 (Скб=20-50пФ).
Поэтому суммарная паразитная емкость одной пары транзисторов принята равной 50пФ. Для двух пар, соответственно, 100пФ.
В ВК применены модели современных транзисторов.

Петлевое усиление этой схемы имеет вот такой вид:
VV-77_AFC.gif

Этот график является геометрической суммой трех других графиков:
VV-77_AFC_summ.gif
АЧХ ОУ, АЧХ УН+ВК и АЧХ петли ООС.

Смотрим, как меняется АЧХ УН+ВК при изменении "паразитной" емкости (Cpar):
VV-77_AFC_Cpar2.gif
Емкость на каждом из четырех шагов равна 33, 68, 120 и 220 пФ, соответственно.
Такие АЧХ можно легко построить по трем точкам для каждого графика, т.к. наклон в каждой точке известен.

Смотрим, как меняется АЧХ ОУ при изменении емкости его коррекции (C5):
VV-77_AFC_Ccorr.gif
Емкость на каждом из четырех шагов равна 220, 470, 1000 и 2000 пФ, соответственно.
АЧХ можно построить по четырем точкам, хотя для расчета УМ достаточно и первых трех.

Что примечательно, подстройкой всего одного конденсатора в коррекции ОУ можно скорректировать усилитель под практически любую разумную емкость нагрузки транзисторов УН, будь она хоть паразитной, хоть добавленной искусственно.
Т.е. по мере развития технологий изготовления транзисторов этот усилитель может становиться все лучше и лучше вообще без каких-либо изменений схемы. Ну, разве что тройку заменить на комплементарную от Локанти.
Это гениальное решение!
 
Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
10,782
3,736
Плюк
Отдавая дань Герою Социалистического Труда Микаэлю Видерхольду, попробуем сделать сегодня усилитель строго по его схеме, только лишь с использованием современных транзисторов и заменой ВК на более линейный:
VV-77_v05_03_SHM.gif
Параметры на картинке.
Немного уточнены режимы и номиналы родной коррекции.
Применяемые ОУ - К153УД1А или К553УД1А.

Петлевое усиление - 77дБ/20к:
VV-77_v05_03_Loop.gif

Интермоды:
VV-77_v05_03_IMD.gif

Клип:
VV-77_v05_03_CLIP.gif


А эта схема - попытка выжать максимум из исходной топологии Микаэля, но с минимальными изменениями относительно исходной матрицы коррекции:
 
Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
10,782
3,736
Плюк
Как вы думаете, чем простая схема Видерхольда, опубликованная в 1977-м году, принципиально лучше схемы киносипедиста велорежиссера Сухова, опубликованной в 1989-м году (т.е. через 12 лет)?
У нее в десятки раз больше петлевого усиления, чем у компиляции 89-го года.
Почему?
Потому что Сухов использовал "свои конденсаторчики" :)
Он добавил всего два "конденсаторчика" и с их помощью увеличил искажения примерно на порядок, по сравнению с исходной схемой Микаэля Видерхольда.
Первый "конденсаторчик", это 330пФ в нагрузке УН (С11 по схеме в Радио). Этот "конденсаторчик" дает на 20к импеданс, равный 24кОма.
Т.е. усиление транзисторной части УН улетает в трубу на ровном месте.
А если добавить емкости прилегающих коллекторов и термодатчика, то ситуация становится просто драматической.
У Видерхольда такого разбазаривания усиления не было.
Второй "конденсаторчик", это 10пФ (C4) внешней коррекции ОУ DA1. Этот конденсаторчик резко снижает усиление неплохого, в целом, ОУ (К574УД1).
 
Последнее редактирование:
Статус
В этой теме нельзя размещать новые ответы.

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