Comments 42
Замечательная публикация! Насчёт ламп я, правда, не совсем согласен, даже 50 немаркетинговых ватт на лампах это очень дорого, смысла для большинства нет. Также не затронута тема быстродействия транзисторов выходного каскада и укорачивания тракта (это мелкие придирки :))
Спасибо.
Очень много чего не затронуто, статья не претендует на всеобъемлимость. Из-за ограниченного размера статьи практически всех тем пришлось коснуться вскользь. Целью было постараться объяснить физическую сущность процесса появления интермодуляционных колебаний.
Тема ламп может быть очень интересной.
Лампа как усилительный прибор — весьма интересная штука, хотя точно не панацея от всех бед. Кроме того, скопилось огромное количество мифов которые поддерживают и углубляют как производители Hi — End аппаратуры, так и любители с порой оч умелыми ручками, но слабо помнящие даже школьный курс физики и закон ома.
Очень много чего не затронуто, статья не претендует на всеобъемлимость. Из-за ограниченного размера статьи практически всех тем пришлось коснуться вскользь. Целью было постараться объяснить физическую сущность процесса появления интермодуляционных колебаний.
Тема ламп может быть очень интересной.
Лампа как усилительный прибор — весьма интересная штука, хотя точно не панацея от всех бед. Кроме того, скопилось огромное количество мифов которые поддерживают и углубляют как производители Hi — End аппаратуры, так и любители с порой оч умелыми ручками, но слабо помнящие даже школьный курс физики и закон ома.
Позвольте не согласиться: ОУ используется всё же для увеличения глубины ООС, усилитель напряжения это следующий каскад. Конечно, существуют схемы усилителей, в которых ОУ управляет непосредственно выходным каскадом, но в аппаратуре этого класса интермодуляционные искажения не измеряются :)
Отвечу на последнее только на последнее утверждение, так как с остальными не поспоришь.
Не будет.
Просто лампы более линейные приборы, усилители на них имеют другую схемотехнику и общая ООС вообще крайне редко используется, да и местную часто пытаются сильно ограничивать.
Не будет.
Просто лампы более линейные приборы, усилители на них имеют другую схемотехнику и общая ООС вообще крайне редко используется, да и местную часто пытаются сильно ограничивать.
Схемотехника практически везде одна и та же — маломощный входной каскад усиления по напряжению, мощный выходной.
Ну если описывать такими категориями схемотехнику, то она безусловно везде полностью одинакова
Лампы имеют встроенный микрофонный эффект, зато меньше детектируют вездесущее СВЧ.
Проблемы ВЧ наводок были решены в твердотельных усилителях лет 20 назад:
http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=3273
Я не предлагал тестировать усилители класса Hi End 16 битной звуковой картой. Однако большинство любительских усилителей даже на слух толком не тестируется, а настраивается с помощью китайского мультиметра.
У меня есть смутные сомнения что в большинстве случаев что-то подобное происходит и с настройкой аудиофильских усилителей. Режимы выставляются вольтметром, скорее всего приличным но вряд ли поверенным, а тонкая подстройка идйт на слух. Возможно при разработке новых устройств применяются более серьёзные приборы.
К тому же в оч умелых руках даже поверенные суперприборы собранные в стенд могут выдавать результаты далёкие от ожиданий.
У меня есть смутные сомнения что в большинстве случаев что-то подобное происходит и с настройкой аудиофильских усилителей. Режимы выставляются вольтметром, скорее всего приличным но вряд ли поверенным, а тонкая подстройка идйт на слух. Возможно при разработке новых устройств применяются более серьёзные приборы.
К тому же в оч умелых руках даже поверенные суперприборы собранные в стенд могут выдавать результаты далёкие от ожиданий.
Согласен, даже на биполярных можно, Агеев и Сухов это доказали.
В ТАУ это обзывают «системы с перерегулированием» — но такие системы отрабатывают быстрее, чем системы без пререгулирования (где ступенька на входе приводит к плавному подтягиванию выходного сигнала).
Конденсатор C3 в таких схемах формирует 100% ООС по постоянному току для поддержания нуля на выходе, ну и попутно определяет низкочастотную границу усиливаемых частот.
Ну и как то тема устойчивости многокаскадных усилителей охваченных ООС не раскрыта. Приведенная вами схема вполне может засвистеть на частоте полюса выходного повторителя.
Ну и как то тема устойчивости многокаскадных усилителей охваченных ООС не раскрыта. Приведенная вами схема вполне может засвистеть на частоте полюса выходного повторителя.
Ну и как то тема устойчивости многокаскадных усилителей охваченных ООС не раскрыта.
Очень много чего не раскрыто. И моё время и объём статьи ограничен. Однако я надеюсь продолжить этот цикл.
Конденсатор C3 в таких схемах формирует 100% ООС по постоянному токуну не стопроцентную
Кондесатор С3 изолирует инвертирующий вход ОУ от общего провода по постоянному току, так что да, ООС по постоянному току 100%. Входным сопротивлением ОУ можно в случае правильной схемотехники пренебречь. А вообще, неинвертирующее включение ОУ есть адъ.
Я так понимаю её применяют из за высокого входного сопротивления.
Нет, там всё немного сложнее: при инвертирующем включении и открытом входе глубина ООС и по постоянному, и по переменному току будет стопроцентной, усилитель самовозбудится. Если, к примеру, УМЗЧ постоянно соединён с предусилителем или темброблоком, то проблема не возникает, т.к. вход всегда закрыт низким выходным сопротивлением предыдущего устройства.
Хорошо, попробую поподробнее, если кому то эта тема интересна.
Вы совершенно правы что в данном случае одна из целей ОУ — удержание средней точки.
Так как его неинвертирующий вход по постоянному току практически заземлён, а в случае наличия обратной связи можно грубо считать напряжение на обоих входах ОУ практически равным, он будет стараться удерживать на выходе ноль по любому.
Но в данном случае благодаря цепям R5,C3 и R14,C8 глубина обратной связи для постоянной составляющей много больше чем для синусоидального сигнала(зачастую номиналы конденсаторов бывают весьма большими). В этом смысле действительно можно считать что основное предназначение данного усилителя — симетрирование выходного каскада по постоянному напряжению, ну например для исключения влияния неравномерности теплового нагрева выходных транзисторов.
Вы совершенно правы что в данном случае одна из целей ОУ — удержание средней точки.
Так как его неинвертирующий вход по постоянному току практически заземлён, а в случае наличия обратной связи можно грубо считать напряжение на обоих входах ОУ практически равным, он будет стараться удерживать на выходе ноль по любому.
Но в данном случае благодаря цепям R5,C3 и R14,C8 глубина обратной связи для постоянной составляющей много больше чем для синусоидального сигнала(зачастую номиналы конденсаторов бывают весьма большими). В этом смысле действительно можно считать что основное предназначение данного усилителя — симетрирование выходного каскада по постоянному напряжению, ну например для исключения влияния неравномерности теплового нагрева выходных транзисторов.
Простите, попридираюсь. R14,C8 не оказывает никакого влияния для постоянной составляющей. Да и назначение цепи Цобеля, скорее повышение устойчивости выходного каскада при работе на комплексную нагрузку, в какой то мере фильтрация внешних наводок на длинный кабель до колонок. На АЧХ она конечно влияет но в гораздо меньшей степени (обычно на частотах где работает эта цепь усиление уже мало за счет коррекции в УН).
Словосочетание "линейный режим" для транзистора- это вообще оксюморон, просто "более линейного" у полупроводника уже не бывает и быть не может.
Причина нелинейности в полупроводнике- тепловая, и об этом автор умолчал. Т.е. полупроводник нелинеен в принципе и всегда.
Все остальное- костыли.
Причина нелинейности в полупроводнике- тепловая, и об этом автор умолчал.Это смешное своей категоричностью утверждение просто нет смысла комментировать, если бы автор комментария, как автор статьи пару лет прослушал бы курс физики полупроводниковых приборов вряд ли он стал бы писать что то подобное.
Если бы всё было так просто!
Хорошо, предлагаю согласиться на "… в том числе тепловая (термическая)".
Кстати, о курсе физики полупроводниковых приборов.
К.м.к. достаточно большая проблема в образовании наших электронщиков — не совсем верный перевод с английского. Ну ведь большинство учебников электроники, увы, англоязычные.
Тот же якобы «линейный режим» — Linear, имеет значение «подобный линии», не более того. Но у пользующегося термином «линейный» возникает ассоциация с тем, что этот режим якобы действительно линеен. Или включение в режиме «повторителя» в английском это Follower — «последователь» более близок к действительности, потому как повторитель повторяет не 100% сигнал.
И.т.д.
Кстати, о курсе физики полупроводниковых приборов.
К.м.к. достаточно большая проблема в образовании наших электронщиков — не совсем верный перевод с английского. Ну ведь большинство учебников электроники, увы, англоязычные.
Тот же якобы «линейный режим» — Linear, имеет значение «подобный линии», не более того. Но у пользующегося термином «линейный» возникает ассоциация с тем, что этот режим якобы действительно линеен. Или включение в режиме «повторителя» в английском это Follower — «последователь» более близок к действительности, потому как повторитель повторяет не 100% сигнал.
И.т.д.
С этим полностью согласен.
Но тогда и вы согласитесь, что я умолчал не полностью, а в одной строчке про это всё таки упомянул.
Я вообще привёл эту схему транзисторного усилителя исключительно для того, чтобы в статье была хоть какая то связь с реальностью. Рассказывать про конкретные причины возникновения искажений в транзисторных усилителях можно очень и очень долго. Возможно я напишу про это отдельную статью.
Что касается переводов терминов… В советские времена у нас была неплохая школа как радиотехники, так и физики, но термины были теме же. Я ещё успел поизучать электронную начинку общевойсковой ПВО преимущественно состоящей из аналоговых элементов, там были очень красивые решения, уверяю вас. К сожалению в бытовуху в СССР мозги не вкладывали. В конце концов это сыграло злую шутку. К сожалению есть все признаки того, что сегодня эта история повторяется в виде фарса и действительно без англоязычных источников уже никуда.
Но тогда и вы согласитесь, что я умолчал не полностью, а в одной строчке про это всё таки упомянул.
Я вообще привёл эту схему транзисторного усилителя исключительно для того, чтобы в статье была хоть какая то связь с реальностью. Рассказывать про конкретные причины возникновения искажений в транзисторных усилителях можно очень и очень долго. Возможно я напишу про это отдельную статью.
Тот же якобы «линейный режим» — Linear, имеет значение «подобный линии», не более того.— он линейный но для определённых приближений. В малосигнальном режиме усиления и определённом диапазоне частот. Ну и естественно линейный с некоей погрешностью, но это характерно для всех усилительных приборов. Ничего идеального нет.
Что касается переводов терминов… В советские времена у нас была неплохая школа как радиотехники, так и физики, но термины были теме же. Я ещё успел поизучать электронную начинку общевойсковой ПВО преимущественно состоящей из аналоговых элементов, там были очень красивые решения, уверяю вас. К сожалению в бытовуху в СССР мозги не вкладывали. В конце концов это сыграло злую шутку. К сожалению есть все признаки того, что сегодня эта история повторяется в виде фарса и действительно без англоязычных источников уже никуда.
Спасибо за замечательный цикл статей. Удивительно, что раньше ваших статей не видел (а думал, что читаю почти всё на GT).
Не понимаю магию включения ОУ с ООС. Лет 10 уже пытаюсь понять, даже книгу читал американских авторов, которые, как я понял, стояли у истоков схемотехники ОУ, и всё без толку.
Базовая формула работы ОУ понятна — (V+ — V-)*k. Теперь рассмотрим вашу самую первую схему с ООС. Пусть S — амплитуда синусоидального сигнала на входе, k — собственные коэффициент усиления ОУ на частоте сигнала S, тогда амплитуда на выходе О = (S — k*S*0.5)*k? Я не уверен, что это корректно, потому что схема аналоговая, она не работает по тактам, из-за этого я не понимаю, как её в уме смоделировать. Но если так, то O = S*(k — 0.5k^2), что совсем непохоже на 2*S.
Я попробовал численно промоделировать процесс дальше, то есть берём новое значение на выходе, пускаем через обратную связь, и так далее — идёт вразнос. Если ограничить напряжением питания, колеблется между VCC и -VCC.
Не понимаю магию включения ОУ с ООС. Лет 10 уже пытаюсь понять, даже книгу читал американских авторов, которые, как я понял, стояли у истоков схемотехники ОУ, и всё без толку.
Базовая формула работы ОУ понятна — (V+ — V-)*k. Теперь рассмотрим вашу самую первую схему с ООС. Пусть S — амплитуда синусоидального сигнала на входе, k — собственные коэффициент усиления ОУ на частоте сигнала S, тогда амплитуда на выходе О = (S — k*S*0.5)*k? Я не уверен, что это корректно, потому что схема аналоговая, она не работает по тактам, из-за этого я не понимаю, как её в уме смоделировать. Но если так, то O = S*(k — 0.5k^2), что совсем непохоже на 2*S.
Я попробовал численно промоделировать процесс дальше, то есть берём новое значение на выходе, пускаем через обратную связь, и так далее — идёт вразнос. Если ограничить напряжением питания, колеблется между VCC и -VCC.
ОУ берёт разницу напряжений на входах, умножает её в сотни тысяч раз и результат выдаёт на выход. Вместо формул можно просто представить схему с медленным ОУ, на вход которой подаётся какое-то постоянное напряжение. Если обратная связь отрицательная, то появление разницы на входах приводит к тому, что напряжение на выходе ОУ начинает отклоняться так, что эта разница на входах начинает уменьшаться. И так до тех пор, пока состояние схемы не придёт в равновесие.
В той же википедии подробно разрисовано с формулами: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
А вот в численном (дискретном) моделировании «последующий цикл» aka задержка — это уже ООС с задержкой. Конечно в аналоге как бы электрический ток распространяется тоже не мгновенно, но и следует учитывать что и коэффициент усиления усилителя уменьшается с ростом частоты.
А вот в численном (дискретном) моделировании «последующий цикл» aka задержка — это уже ООС с задержкой. Конечно в аналоге как бы электрический ток распространяется тоже не мгновенно, но и следует учитывать что и коэффициент усиления усилителя уменьшается с ростом частоты.
Интермодуляционные искажения не являются каким-то отдельным видом нелинейных искажений и ничем не отличаются от гармонических. Просто когда мы подаём на вход синусоиду, то из-за нелинейности на выходе мы имеем гармонический ряд из кратных частот. А если мы подаём на вход две синусоиды, то на выходе мы видим ещё и биение этих двух частот. Это вызвано ровно той же самой нелинейностью, просто это иначе выглядит на экране осциллографа. Та же самая форма искажения сигнала, абсолютно ничего нового не привнесено. Это чисто математика. Просто в разных ситуациях по разному выглядит. Грамотные специалисты знают об этом.
Отсюда несколько следствий:
Нет такого отдельного вида искажений, как интермодуляционные искажения. И такой параметр обычно не указывается в качестве тех.характеристик усилителя.
Не имеет смысла говорить о какой-либо большей заметности интермодуляционных искажений на слух в сравнении с гармоническими, т.к. это одно и то же, лишь в разных ситуациях по-разному выглядящее на осциллографе.
Sign up to leave a comment.
Интермодуляционные искажения в усилителях звуковой частоты и ООС — осторожно, опасные связи