скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует

[as265]

существует такое повение, мол, скорость нарастания - это такая ужасная штука, и что если она не в хорошем запасе, то всему конец, при этом часто имеется в виду скорость нарастания на самом выходе усилителя

в этом примере хочу показать, что скорость нарастания на выходе не совсем то, что отражает качество работы УМЗЧ (кроме случая, когда синусоида реально в пилу вырождается)

сам пример несколько утрированный, в схеме усилителя выходной каскад на Дарлингтонах без какого-либо смещения, у него просто "дырка" 1,4 В на V/V хар-ке

традиционная коррекция "по миллеру" дает ограничение скорости нарастания на выходе УН, таким образом, есть некая ограниченная скорость сигнала на входе ВК, в течение которой будет "пролетаться" эта самая "дырка" вк

если данную коррекцию (по сути местную оос с дифференцированием сигнала оос) брать не с выхода УН, а с выхода всего усилителя, место ограничения скорости перенесется на выход ВК, а на выходе УН она будет ограничена собственными паразитами каскада УН и входной емкостью ВК

далее мы "добиваем паразитов", то есть в УН ставим высокочастотный транзистор, типа bc857c и каскодим его с каким-нибудь пофиг кем, хоть 2n5401, хоть bd140, чтобы каскад мог переварить много напряжения и был высокочастотен

как итог - сигнал с выхода УН "пролетает" ступеньку с очень большой скоростью, и даже без смещения ВК искажения усилителя вблизи 0 сигнала пренебрежимо малы

[as265]

на самом деле есть еще одно ограничение классического ВК на составных транзисторах, там есть хороший отпирающий ток с повторителя, но нету такого же запирающего тока, чтобы форсировать закрытие плеча, поэтому закрываемое плечо "сдергивается" вместо этого током другого плеча, и это дает дополнительные искажения

тем временем там можно извернуться таким способом:

диоды, шунтирующие Б-Э переходы, по аналогии с токовым зеркалом, это могут быть и транзисторы те же самые , замкнутые коллектор-база, и подобранные по Vbe

ток покоя двухтактных каскадов для раскачки выходных транзисторов может и отсутствовать вообще, главная суть в том, чтобы быстрее шевелить емкостями база-эмиттер выходных транзисторов, ведь "ступенька" в выходном каскаде B класса, работающем от предыдущего ИТУН каскада УН (с общим эмиттером или каскодного к тому же) зависит только от скорости перезарядки паразитных емкостей выходных транзисторов

условно говоря, можно взять каскад УН с ОЭ, выхкаскад, источник тока, выставить нуль на выходе, подать синус 1 килогерц и не обнаружить никакой ступеньки еще до ввода какой-либо оос, но чем больше частота, тем сильнее эта ступенька будет проявляться

а, и еще, наверное, стоит иметь в виду, что в симуляциях и в чип и дипе транзисторы не древние кт803, которым для того, чтобы они усиливали, надо ток коллектора дать побольше, а более современные, которые начинают усиливать по току при сравнительно малом токе коллектора, и их коэффициент передачи мерится даже мультиметром китайским за 300 рублей

+скорее всего, лучше работать будут выходные транзисторы, имеющие сравнительно большую граничную частоту в режимах небольших мощностей, что-то 30-мегагерцовое или типа того, но там для введения местной оос нужно трюкачить, а конкретно - нужно УН, который усиливает по току в коэфф передачи раз, заменить на УН, который имеет единичное усиление по току в широкой полосе, то есть в качестве УН будет токовое зеркало, работающее на каскад ОБ, и уже этот каскад ОБ качает дарлингтоны

[as265]

я вроде как в курсе, что если транзисторы залипают в насыщении, то это может вызвать проблемы, когда общее петлевое усиление достаточно большое, - и будет генерация, но я думал, тут мож проканает, но не проканало

каскад УН каскодный, ОЭ+ОБ, чтобы ОЭ поставить мелкий высокочастотный бц557ц и получить больше усиления и свести эффект Миллера к минимуму

побороть получилось диодиком 4148 и батарейкой последовательно ему, как только К-Э напряжение ОБ части становится ниже опред порога, батарейка через диодик дает запирающий ток в базу ОЭ, и верхняя полуволна срезается максимально лаконично, еще идеальнее, чем нижняя, а снизу в УН стоит гст на бд139, он видимо тоже насыщается, но видимо УН его "сдергивает" силой, поэтому там и без антинасыщения нету клиппинга, но вообще бы и там ввести, чтоб красиво

батарейка для теста, а так будет например светодиод, который будут растягивать 2 источника тока током чуть большим, чем максимальный отпирающий ток входной части, но, возможно, получится схзему оптимизировать, чтобы не было таких каракати

а так что могу сказать, level1 моделек транзисторов в микрокапе в принципе хватает, чтобы вообще запустить усилок и не получить в умеренных режимах, вдали от перегрузки проблем с устойчивостью, а вот насыщение транзисторов вообще нещадно врет, в реальности значительно дольше отлипает

и еще занятно то, что 100 дБ ООС на 20000 (но это вдали от ограничения, то есть когда усилок напрягается и выдает максимальный ток и напряжение в нагрузку, петлевое падает дБ на 10 в звуковой полосе) и красивый ровный клиппинг

[Муркиз]

Электрогитаристы тебе поставить памятник должны за разработки по теме "Как надёжней испортить естественный звук работой в запрещённой зоне усилителей".

[u37]

"Составной" - это не только ОК-ОЭ. Зачем вы тщательно строите стену чтобы героически ее пробивать?

[as265]

ближе к делу чтоли тогда... а то аналогиями расплывчатыми говорите, "стены строю"

Электрогитаристы тебе поставить памятник должны за разработки по теме "Как надёжней испортить естественный звук работой в запрещённой зоне усилителей".

усилитель по возможности должен быть дурако- и невнимателеустойчив, чтобы случайно его не бомбануть каким-нибудь безобидным действием, типа вхождения в клиппинг,

а то, что у звуковой карточки выходная амплитуда 2,83 Вольта в пике, и что в розетке в благополучных районах 230 Вольт +-1 вольт чаще всего, и что клиппинг ну вообще можно не допустить, это мы знаем

[Муркиз]

Ну так и разрааывайте приемы, не позволяющие входить усилителю/каскадам входить в режимы ограничения сигнала. И тем более, в клиппинг, в котором, в отличии первого, происходит залипание осояня, или даже тригерный режим.

[as265]

ну клиппинг это по-английски обрезка, ограничение амплитуды, то есть то же самое, а разница лишь в том, как именно он происходит, идет там насыщение транзисторов или нет

вот как показал макет, если сделать антинасыщение, то обрезка волны практически идеальная, и выход из ограничения амплитуды красивый

всё это только в контексте наверченного петлевого усиления, а если убрать все навороты, оставить дифкаскад с нагрузкой в виде резистора, УН на 1 транзисторе и ВК на Дарлингтонах, тоже, в общем-то, неплохо будет, и на насыщение по барабану будет, но спортивного интереса не будет, это и на авито можно пойти купить подержанное

[As]

Клиппинг становится сильно заметен, если сопровождается "вспышками" возбуждения на переходных режимах... У большинства усилителей "класса D", кстати, ограничение довольно "мягкое" и почти незаметно на слух...

[Муркиз]

Да они сами только на клиппенге и работают...

Я бы вообще дал им определение их классу, как усилители управляемого клиппинга.

[as265]

я понял, Муркиз не смог понять, какая чувствительность у усилителя, который ему попал в руки, и теперь рассказывает, мол, они все в клиппинге работают[uquote="As",url="/forum/viewtopic.php?p=4783352#p4783352"]Клиппинг становится сильно заметен, если сопровождается "вспышками" возбуждения на переходных режимах... У большинства усилителей "класса D", кстати, ограничение довольно "мягкое" и почти незаметно на слух... [/uquote]
ну так антинасыщение для того и вводят, чтобы при клиппинге не было такой хрени, потому что это можно услышать еще в виде звука взрывающихся транзисторов

[As]

...Это наподобие нашего "Корвет 50У-068"? Там отключаемый ограничитель уровня был предусмотрен...
...И что-то я больше ничего подобного не мог вспомнить, как ни старался...

[as265]

что-то на мотив

слева классическое антинасыщение на Шоттки, когда К-Э напряжение падает ниже порога, диод открывается и начинает отбирать ток от базы, тем самым транзистор призакрывается

справа то же самое, но для каскода и где питание почти не ограничено, а диод типа 4148 низкоемкостный

вместо батареечки светодиодик, который растянут источниками тока сверху и снизу, но тестировал тему (графики выше) именно с батарейкой CR2032

Добавлено after 27 minutes 18 seconds:
Re: скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует
думал в реальности примерно о таком, в контексте усилителя, где есть уже токовое зеркало, по сути светодиодик или стабилитрон, его подтянуть источником тока сверху непосредственно, а снизу через токовое зеркало, к тому же это узлы схемы, где нету переменного напряжения


Добавлено after 3 minutes 18 seconds:
Re: скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует
когда у схемы наступает порог срабатывания, светодиодик закрывается, и ток через D3 уходит в коллектор ОБ части

а подтяжка снизу остается и компенсирует ток, который выдает дифкаскад, и по сути эта схема стабилизирует порог ограничения

поэтому светодиод надо подтягивать током большим, чем ток гст дифкаскада

[as265]

в дифкаскаде проморгал место, где постоянный ток протекает, светодиод можно сунуть между выходом токового зеркала и коллектором транзистора дифкаскада, он всегда будет под парой мА тока, как раз будет около 2 Вольт падения для цепи антинасыщения

через диод антинасыщения идет паразитный "миллер", который сглаживает резонансные картинки внутрипетлевого (там, где местная оос сходит на нет, около 20000), и несколько растет нескомпенсированная разность напряжений на входах дифкаскада, но там она все равно какие-то копейки, схема с запасом на порчу характеристик, но поставил диод, который показывает меньше емкости, bav99 (модельку, которая не начинает жрать обратный ток как не в себя при обратном напряжении более 70 В, потому что там их несколько версий продается, одни на 70, другие на 100)

при открытии диода шунтируются цепи местной оос C-R-C (фвч второго порядка), у диода растет емкость и падает сопротивление, и он создает в УН 100% оос, тем самым не давая напряжению дальше изменяться

прилунил базу ОБ туда, где это ничего особо не портит и не улучшает в плане петлевого, но позволит отрубать всю схему разрывом одной подтяжки гст, что роняет ток потребления до менее 0,1 мА

-------------------------------------------------------------------------
еще пару слов хочу сказать про работу усилителей, когда у них ФЧХ внутри петли ООС пересекает 180 градусов в том месте, где еще децибел 20-30 петлевого или даже более: интересен тут тот факт, что в усилителях с ООС мы оперируем величиной ослабления разностного сигнала и сдвигом его фазы

то есть если рассмотреть инвертирующее включение, расклад такой:
1)входной резистор: 0 градусов
2)виртуальный 0: 180 градусов
3)выход: 180 минус 180 (инверсия) минус еще 180 (два интегрирования) = минус 180

то есть схема в инверте все так же усиливает (инвертирует сигнал), просто на виртуальном 0 разностное напряжение находится в противофазе с подаваемым на входной резистор, то есть Ку на несколько копеек выше единицы

с уменьшением запаса усиления в точке -180 ниже единичного усиление на этой частоте увеличивается, и чем меньше запас усиление, тем выше горб на АФЧХ с замкнутой петлей, поэтому если не хочется горбы и хочется идеальный малосигнальный отклик, в точках пересечения -180 должно быть либо много усиления, либо много ослабления, но более 30 дБ наверное нет смысла

что касается RC цепочки параллельно in+ in- входам ДК: она формирует у цепочки ООС шельф низкого порядка, и 5 пик дают некий небольшой подъем в конце шельфа (еще компенсация входной емкости ДК)

---------------------------------------------

по реальной конструкляции: главное было проверено на антинасыщении с батарейным смещением, а от оптимизации схемы принцип ее работы не меняется

пока что предстоит развести плату, но сначала нужно понять c нижним плечом, как сделать так же красиво, пока что в симуле погонял такой вариант, где доп каскад с ОБ начинает отпираться, когда на транзисторе источника тока остается милливольт 700, и приоткрывает транзистор УН


Добавлено after 16 minutes 55 seconds:
Re: скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует
смещение ВК похоже на то, что макетировалось в реале на tip35c inchange/bd139_16/140_16 китайских LGE с чипидипа, резисторы другие были чуток сопротивлением, а С16 47н параллельно R28 - штука, которая занимается улучшением переключательного процесса на ВЧ при максимальной выходной мощности, но это пока в симуляторе, в железе не подобрано, к тому же надо придумать, как по-хитрому подсосаться к in+ in-, чтобы позамерять разностное напряжение на реальной конструкции, в общем еще буду это собирать

термокомпенсация подбиралась с помощью нагрева радиатора феном для волос, и в плечах еличина тока покая устанавливается соотношением 2 резисторов, а если их оба увеличивать/уменьшать, у диодов меняется рабочий участок, и можно туда-сюда так рулить температурный коэфф и добиться малого дрейфа тока покоя при температуре радиатора от комнатной до 100 градусов

думаю источник тока нижний для УН сделать на базе TL432, чтобы он был термостабилен, а далее уже возиться с температурной компенсацией тока покоя ВК

Добавлено after 5 minutes 14 seconds:
Re: скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует
вот я понаписал, потом заметил, что в схеме есть еще что причесать, вон тот шоттки в коллекторах токового зеркала уже не нужен, и у ОБ Q22 коллектор бы зацепил ниже светодиода, на базу q20/коллектор q17

Добавлено after 4 hours 9 minutes 18 seconds:
Re: скорость нарастания, "миллер" и всё такое, что так волнует
при работе от бп 50-герцового очень важный момент - если питание пред части сглажено,типа как нарисовано, 330 мкф и 22 ом, то на 100 Гц пульсации можно поймать момент, когда питание на ВК просажено в короткий период сильнее, чем на предварительной части, и в таком случае насытится ВК, а УН вжарит тока, и может случиться волшебный дым

самое простое решение этой проблемы - это ставить не 330 мкф, а этак раз в 10 меньше, а еще сами банки по 10000мкф в плечо хотя бы, тогда график пульсаций после 22 ом резисторов лежит ниже (по модулю), чем график на силовых шинах

предварительная часть требует кой-какой фильтрации питания только по причине, что там есть "миллер" коррекция (второго порядка еще), которая одним концом на питании, и, начиная с сотни-другой кГц, с плюсовой шины на выход начинает проникать оч хорошо, поэтому при фильтрации предварительной части достаточно захватить часть звукового диапазона, мож даже тогда не 33 мкф ставить, а 10

[Silicoid]

del

Хотел предложить плату беоматстера, которую делал летом для доработки (они похожи), но потом открыл и понял, что там проще с нуля все растащить.
моя плата под smd и достаточно плотно набита.

[as265]

мне бы самому над этим поработать, тем более хотел бы по максимуму шизово сделать, транзисторы выходные поставить валетом, чтобы там силовой контур по питанию был минимальных размеров

еще интересное наблюдение для ВК с недостаточным смещением: если в квази вк не ставить резисторы, шунтирующие Б-Э переходы выходных транзисторов, то до отпирания ВК условие стабильности будет нарушено, и в пределах "дырки" на V/V будет подобная генерация

синее на входе вк, желтенькое на выходе

то есть вместо "перескакивания" оно будто пытается "шимить"

если же эти резисторы будут стоять, то картинка будет больше похожа на симуляторную с поправкой на то, что на левел 1 моделях не симулируются шумы

и вот по большому счету вот эти колебашки происходят внутри схемы, "сидят дома и никого не трогают", и я думаю этот момент исследовать подробнее, уже с точки зрения спектров искажений, - что предпочтительнее - когда перещелкивает резко или когда туда сюда вот так шурх-шурх

также этот график был снят, когда звуковая карточка давала полную амплитуду, а сигнал с ее выхода был ослаблен делителем, то есть шум не подмешивался, но если подмешать шум на вход, потеряется условие для возникновения гармонических колебаний, ибо шум столкнется с экстремальной нелинейностью Б-Э перехода

то есть как бы можно говорить о том, что делается dither

что касается перцептивного вопроса, то там можно просто сравнить шумы в 0 сигнала (когда они бьются о порог открытия ВК) и шумы, когда выход смещен по DC, и открыто одно плечо

и еще, может быть, добавить в саму схему УМЗЧ источник шума и заставить оос его подавлять

[as265]

добавил выходникам в квази вк резисторы 510 Ом на база-эмиттер, теперь подвозбуды на запертых транзисторах ушли, потому что с пред-вк на bd139/140 сигнал напрямую на выход проходит через эти 510 ом

более наглядно выглядит. как оос правит ступеньку

2 скриншота, на одном совсем малый выходной сигнал, на втором побольше

синенькое выход, желтенькое вход ВК

на усилитель сигнал через делитель 1,1к+11 ом, потому что шумы asus xonar dx тоже мешают замерить все это, и еще третий щуп с большой синусоидой (со второго канала звуковой карты) на EXT вход осцилла для синхронизации

и усреднения 8192, чтобы убрать лишние шумы и помехи
здесь синий 10 мВ/дел

здесь синий 200 мВ/дел, как и желтый