Попытка анализа действия ОС в усилителях

[Владимир R-V-A]

В связи с тем, что за ООС в таких композитах отвечает базовый ОУ, то его качество критично по достижению качества звучания. 544УД2 далеко не лучший ОУ по звуку. Думаю, стоит выбрать более благозвучный ОУ.
Кстати схемы аналогичных композитов давно ходят в сети. И я даже слушал их. Композит с ЛМ3886 и быстрым корректирующим ОУ, не помню что там стояло, очень неплохо звучал, по крайней мере не хуже тех интегральников импортных, что продают сейчас за 200-300тр. Помню у него в архитектуре была фича, улучшающая построение коррекции, он корректировал не основной сигнал, а разностную ошибку.

спасибо маэстро за такой ответ, но тут пацаны ведливые, включая и меня - чуть детальней, если можно и графики желательны от них все просто тащутся.

Спасибо, что не игнорируете - просто радиолюбителей как мы в сети.ТЫ карабас - забеся в угол, я только могу говорить с Костей в уважительной форме, если что - не мешай...

И так, у нас есть входной сигна и выходной сгнал, вы это подТверждаете, это Константин?

чУВАК,МАГНАТ, ИЗВИНИ, ЧТО Я ТАК ПОСТУПИЛ С ТОБОЙ - ТИПА ТЫ СЛЕПОЙ))0

ЕСЛИ ОНИ И ТЕБЯ КИНУТ, ТО ИЗВИНИ - ПРОСТО УРОК ДЛЯ НОВЫХ УМНИКОВ...

[Владимир R-V-A]

В связи с тем, что за ООС в таких композитах отвечает базовый ОУ, то его качество критично по достижению качества звучания. 544УД2 далеко не лучший ОУ по звуку. Думаю, стоит выбрать более благозвучный ОУ.
Кстати схемы аналогичных композитов давно ходят в сети. И я даже слушал их. Композит с ЛМ3886 и быстрым корректирующим ОУ, не помню что там стояло, очень неплохо звучал, по крайней мере не хуже тех интегральников импортных, что продают сейчас за 200-300тр. Помню у него в архитектуре была фича, улучшающая построение коррекции, он корректировал не основной сигнал, а разностную ошибку.

Я тоже был удивлен, почему именно 544 ОУ. Но чуваки, которые глубоко погружены в эту тему уверяют, что и по шумам, устойчивости и по искажениям он для этой группы усилителей подходит лучше всего после перебора других ОУ.

Предыдущий комментарий лучше удалить - перезагорал вчера - был солнечный удар...голова и сейчас болит, Константин. С солнцем шутки плохи... очухаюсь, пойду в аптеку за рыбьим жиром и приму его внутрь по завету доктора Айболита.

А по теме УНЧ я склоняюсь примерно к такому вариантру схемотехники. Тут сразу как бы с десяток возможных вариантов для УНЧ, условно от усилка для наушников до мощного УНЧ - для эстрады с мощностью от 10 до 2000 Вт, если мостом. Искажения на 4 Ом порядка 0,0015 - 0,02% при разных мощностях и на разных частотах. На 8 Ом искажения примерно в два раза будут меньше.



Кстати, на канале 600+ было бы неплохо развернуть тему композитных УНЧ.

[Владимир R-V-A]

Я тоже был удивлен, почему именно 544 ОУ. Но чуваки, которые глубоко погружены в эту тему уверяют, что и по шумам, устойчивости и по искажениям он для этой группы усилителей подходит лучше всего после перебора других ОУ.

Предыдущий комментарий лучше удалить - перезагорал вчера - был солнечный удар...голова и сейчас болит, Константин. С солнцем шутки плохи... очухаюсь, пойду в аптеку за рыбьим жиром и приму его внутрь по завету доктора Айболита.

А по теме УНЧ я склоняюсь примерно к такому вариантру схемотехники. Тут сразу как бы с десяток возможных вариантов для УНЧ, условно от усилка для наушников до мощного УНЧ - для эстрады с мощностью от 10 до 2000 Вт, если мостом. Искажения на 4 Ом порядка 0,0015 - 0,02% при разных мощностях и на разных частотах. На 8 Ом искажения примерно в два раза будут меньше.



Кстати, на канале 600+ было бы неплохо развернуть тему композитных УНЧ.

И особо отметить мою схемотехнику, которая не так критична к подбору элементов и их размещению на печатных платах, как у аналогов - глубокоосников , при всем при этом - на слух - то и не отличить...тыкать можно любые ОУ на свой слух и страх даже ведущему телепередачи 600+ - перед сном для его аудитории - вымирающих мамонтов качественного звука и техники - с абсолютными нулями в плане искажений с их колокольни мироздания (почти забесплатно)))...

[Карабас]

Помню у него в архитектуре была фича, улучшающая построение коррекции, он корректировал не основной сигнал, а разностную ошибку.

А в серию усилитель пошел, или это был только макет?

[Мусатов Константин]

А в серию усилитель пошел, или это был только макет?

Этот усилитель обсуждали на Вегалабе достаточно давно. Была длинная ветка и я слушал вариант один из последних в ней. Так что серийность могла быть только самостройная. Хотя не знаю, кто-нибудь мог и начать его производить, но я не в курсе

[Владимир R-V-A]

Этот усилитель обсуждали на Вегалабе достаточно давно. Была длинная ветка и я слушал вариант один из последних в ней. Так что серийность могла быть только самостройная. Хотя не знаю, кто-нибудь мог и начать его производить, но я не в курсе

А как думаете, в каком варианте построения УНЧ будут меньше ИНИ? В виде объединенных в одну общую ООС двух микросхем (композитный усилитель) или при раздельных ООС для каждой микросхемы (условно назовем - составной или гибридный вариант)?

[Мусатов Константин]

С учётом высокой глубины оос в корректирующей части, именно она будет больше отвечать за ини.

[Владимир R-V-A]

С учётом высокой глубины оос в корректирующей части, именно она будет больше отвечать за ини.

То есть в композитном УНЧ - за счет того, что входные транзисторы диф. каскада будут работать в существенно отличающихся режимах по переменному сигналу и будут греться по разному во времни из-за глубокой ООС, и задержки в петле ООС?

[Мусатов Константин]

То есть в композитном УНЧ - за счет того, что входные транзисторы диф. каскада будут работать в существенно отличающихся режимах по переменному сигналу и будут греться по разному во-времни из-за глубокой ООС, и задержки в петле ООС?

Глубина ООС никак не влияет на уровень ИНИ. В этом то и отличие от НИ, у которых с увеличением глубины ООС снижает НИ.

[Владимир R-V-A]

Глубина ООС никак не влияет на уровень ИНИ. В этом то и отличие от НИ, у которых с увеличением глубины ООС снижает НИ.

Это так для стационарных сигналов типа синуса, а для импульсных сигналов, как в музыке, глубина ООС и быстродействие УНЧ могут порождать особые виды искажений (динамические) и влиять, на мой взгляд, на очень небольших временных отрезках - на фронтах сигналов, на текущий уровень нелинейных искажений этих сигналов. В эти моменты времени, на мой взгляд, и могут формироваться большие нелинейные искажения быстроизменяющихся сигналов за счет задержек сигнала в УНЧ, о которых тут давно говорит Карабас на примере искажений формы пачек синусов в УНЧ. За счет задержки сигнала в петле ООС могут появляться искажений в виде бурстов. Возможно, что искажения подобного рода могут возникать и за счет разных тепловых режимов работы транзисторов в эти отрезки времени (в основном в дифкаскаде). Эти искажения также можно отнести к ИНИ, поскольку тут искажения будут уже зависеть от формы сигналов во времени. И самыми сложными для УНЧ, в плане тест-сигналов, похожих на реальную музыку (например, на забойный рок - как самый сложный вид музыкальных сигналов именно для его точного повторения на выходе УНЧ) можно считать такие пачки широкополосных сигналов.

Но, я могу и ошибаться.

Я не настаиваю, но мне кажется именно на тест - сигналах типа пачек, наприимер меандров разных частот от НЧ до ВЧ или других сигналов с широким спектром, например, типа пилы, с разной частотой и уровнями сигналов в пачках, и надо пытаться анализировать УНЧ на предмет влияния ИНИ. Сравнивая разные УНЧ на таких тест - сигналах и анализируя форму сигналов на входе и на выходе, а также спектры этих сигналов, можно попытаться установить корреляцию на разное восприятие слушателя звуков от разных УНЧ практически с одинаковыми линейными или нелинейными искажениями, измеренными на стационарных или очень медленно меняющихся свип-сигналах.

Других методик для измерения ИНИ я пока не могу придумать.

[Карабас]

То есть в композитном УНЧ - за счет того, что входные транзисторы диф. каскада будут работать в существенно отличающихся режимах по переменному сигналу и будут греться по разному во времени из-за глубокой ООС, и задержки в петле ООС?

В схеме с раздельной ОС для каждого усилителя инерционные искажения должны вносить оба усилителя. В композитном, видимо, в большей мере первый усилитель, если в нем не приняты специальные меры для уменьшения ИНИ. Они возникают тогда, когда меняются режимы транзисторов дифкаскада. У одного рассеиваемая мощность растет у другого, соответственно, падает. Я думал над этой проблемой и нашел, по крайней мере частичное ее решение. У меня в усилителе ток обоих транзисторов дифкаскада одновременно уменьшается или увеличивается, а напряжение коллектор-эмиттер постоянно. Так, что разность температур кристаллов в течение периода входного сигнала не меняется.
Длинная петля ОС мне еще тем не нравится, что она увеличивает задержку (временной сдвиг) сигнала в этой петле.

[Владимир R-V-A]

В схеме с раздельной ОС для каждого усилителя инерционные искажения должны вносить оба усилителя. В композитном, видимо, в большей мере первый усилитель, если в нем не приняты специальные меры для уменьшения ИНИ. Они возникают тогда, когда меняются режимы транзисторов дифкаскада. У одного рассеиваемая мощность растет у другого, соответственно, падает. Я думал над этой проблемой и нашел, по крайней мере частичное ее решение. У меня в усилителе ток обоих транзисторов дифкаскада одновременно уменьшается или увеличивается, а напряжение коллектор-эмиттер постоянно. Так, что разность температур кристаллов в течение периода входного сигнала не меняется.
Длинная петля ОС мне еще тем не нравится, что она увеличивает задержку (временной сдвиг) сигнала в этой петле.

Вы согласны с гипотезой, что основные искажения, которые улавливает слух могут быть именно на фронтах сигналов. Условно в виде сильных бурстов (как вспышки звуковой грязи), которые как бы сильно искажают фронты сигналов, добавляя им короткие во времени спектры гармоник с высоким уровнем, по которым человек и судит о натуральности и четкости звука. Причем, чтобы на слух уловить именно нелинейные искажения, они должны быть достаточно большими, в моменте, не меньше 3-5-10%.

[Карабас]

Вы согласны с гипотезой, что основные искажения, которые улавливает слух могут быть именно на фронтах сигналов

Уже давно были проведены исследования, которые показали, что наиболее заметны искажения муз. сигналов в момент "атаки" , т.е. нарастания интенсивности звуковых колебаний, так что ваше утверждение в принципе верно.

[Мусатов Константин]

Скорость нарастания сигнала в записи музыки ограничена амплитудой и полосой записи. Мало того, анализ реальных HiRes записей с более широкой частотой дискретизации, так же показывает отсутствие участков со скоростью нарастания выше определяемого полосой в 20 кГц. Таким образом не бывает исходных сигналов, способных вызвать динамические искажения в маломальски корректно спроектированных усилителях. Когда проектируете усилитель, то можно выяснить какая скорость нарастания сигнала неспособна еще вызвать разрыв в цепи ООС или выход из линейного ее режима. После чего ставите на входе пассивный фильтр, ограничивающий полосу входного сигнала и даже подача полноразмерного меандра не приведет к динамическим искажениям.

[Владимир R-V-A]

Скорость нарастания сигнала в записи музыки ограничена амплитудой и полосой записи. Мало того, анализ реальных HiRes записей с более широкой частотой дискретизации, так же показывает отсутствие участков со скоростью нарастания выше определяемого полосой в 20 кГц. Таким образом не бывает исходных сигналов, способных вызвать динамические искажения в маломальски корректно спроектированных усилителях. Когда проектируете усилитель, то можно выяснить какая скорость нарастания сигнала неспособна еще вызвать разрыв в цепи ООС или выход из линейного ее режима. После чего ставите на входе пассивный фильтр, ограничивающий полосу входного сигнала и даже подача полноразмерного меандра не приведет к динамическим искажениям.

Вот тут то и подвох.
Вы предлагаете подать на вход УНЧ меандр и в установившемся режиме сравнить сигнал на входе УНЧ и на его выходе (после ФНЧ).
Я то предлагаю другой способ тестирования. Мы подает (также через ФНЧ) не меандр, а пачки меандров с частотой повторения этих пачек, допустим 0,5-0,05 Гц. И сравнивать мы будем не просто меандры в установившемся режиме, как это делали раньше, а именно пачки меандров. И анализируем их форму, в основном, на участке времени длительности фронтов этих пачек. Вот в чем ноу-хау моей рацухи. Естественно можно в общем тест сигнале варьировать и частоту повторения пачек и их скважность и частоты и уровни сигналов заполняющих эти пачки (например меандры на частотах 33,5 ; 56; 89; 156; 345; 578; 1560; 3290; 4567; 8754; 1703; 1998 Гц и с уровнями, например от 0,01 до 1,01 В с шагом в 0,1В). Возможны еще более сложные тест-сигналы, где меандры представлены, например в виде суммы меандров с указанными частотами сразу в каждой пачке, чтобы таким образом сгенерить как можно больше частот гармоник от каждого из меандров на разных, не кратных частотах. А точность работы по такому тест - сигналу, того или иного УНЧ, можно потом рассчитать в виде СКО или по упрощенной методике - путем вычитания сигналов на входе и выходе УНЧ после энергетической нормировки сигналов.





Тут сразу будут исследования и переходных процессов и АЧХ и нелинейных искажений и интермодуляционных искажений во времени у УНЧ или любого другого линейного усилителя, например ОУ.

Главное отличие теста в виде пачек сигналов от просто меандра или синуса в том, что в паузах между пачками транзисторы остывают, а потом резко нагреваются, проверяя таким образом способность УНЧ вносить все возможные искажения при перепадах температуры во времени, то есть анализируя как раз вклад ИНИ в общие нелинейные и интермодуляционные искажения на звукоподобных сигналах.

Не исключаю, что тут можно уловить нелинейные искажения в виде аномальных, непродолжительных выбросов на фронтах сигналов, которые существенно изменяют форму фронтов и, которые собственно и слышат люди в виде разной окраски или разных искажений УНЧ. Картинки могут быть примерно такими, но не с такими уж аномально большими искажениями, как это делает КП на коротких НЧ импульсах.



- - - Добавлено - - -

Уже давно были проведены исследования, которые показали, что наиболее заметны искажения муз. сигналов в момент "атаки" , т.е. нарастания интенсивности звуковых колебаний, так что ваше утверждение в принципе верно.

В том то и дело. А тестов для анализа искажений УНЧ во время атаки кроме обычных меандров я не встречал.

[Мусатов Константин]

Исследование с использованием меандра и его сборок заранее обречено. Спектрально исходный сигнал очень зашумлен гармониками. На поведение будет оказывать большое влияние цифровой фильтр ЦАП и АЦП.

[Владимир R-V-A]

Исследование с использованием меандра и его сборок заранее обречено. Спектрально исходный сигнал очень зашумлен гармониками. На поведение будет оказывать большое влияние цифровой фильтр ЦАП и АЦП.

Мы будем подавать не идеальный меандр, условно с полосой гармоник до 1 ГГц, а меандры после ФНЧ, с полосой по -3 дБ, допустим в 50-100 кГц. Как раз, именно, после ФНЧ нужно брать пачки меандров в качестве входного сигнала для УНЧ в симуляторах, с которыми работает Карабас. И потом сравнивать их с сигналами на выходе той или иной схемы УНЧ. Карабас бы мог на симуляторе проверить и форму и спектры таких сигналов на тех УНЧ, которые у него уже есть в библиотеке, исследованных им усилителей (или посмотреть эти тест-сигналы на разных моделях ОУ). Такие сигналы современные АЦП и ЦАП обрабатывают без проблем с Д.Д до 110- 130 дБ. А искажения или импульсные помехи, которые мы пытаемся обнаружить, и слышимые ухом, должны быть, по идеи, не ниже -30-50 дБ относительно максимально громкой компоненты. Так, что пачки меандров, на мой взгляд, лучше всего подходят как тест - сигналы - импульсных, звукоподобных сигналов с широким спектром для выявления всех возможных видов искажений в УНЧ.

[Владимир R-V-A]

Лично у меня Геннадий вызывает большое уважение. Человек занимается тем, что ему интересно, причем делает это неплохо.

Согласен, чувак упорный... почти как я.

https://dzen.ru/video/watch/6892e93d267f636280ade97f

[Карабас]

Как раз, именно, после ФНЧ нужно брать пачки меандров в качестве входного сигнала для УНЧ в симуляторах

Что будет с пачками меандров после ФНЧ не совсем понятно. Я почти не работаю в симуляторах и, честно говоря, с другими симуляторами, кроме Микрокапа, не знаком. Возможно там есть возможности для работы с такими сигналами, в Микрокапе их нет. Я понимаю ваше желание тестировать звуковые тракты сложными сигналами. Но как в этом случае оценить качество усилителя. Метод СКО тут тут наверно не даст точной картины из-за фазовых сдвигов. В свою очередь предлагаю использовать для тестирования звуки реальных инструментов - рояля, скрипки, барабана и т.д. Записать такой звук в момент атаки и с помощью редактора сделать его периодическим. Далее сравнивать выходной сигнал с входным любым известным методом.

[Владимир R-V-A]

Что будет с пачками меандров после ФНЧ не совсем понятно. Я почти не работаю в симуляторах и, честно говоря, с другими симуляторами, кроме Микрокапа, не знаком. Возможно там есть возможности для работы с такими сигналами, в Микрокапе их нет. Я понимаю ваше желание тестировать звуковые тракты сложными сигналами. Но как в этом случае оценить качество усилителя. Метод СКО тут тут наверно не даст точной картины из-за фазовых сдвигов. В свою очередь предлагаю использовать для тестирования звуки реальных инструментов - рояля, скрипки, барабана и т.д. Записать такой звук в момент атаки и с помощью редактора сделать его периодическим. Далее сравнивать выходной сигнал с входным любым известным методом.

Костя тут рулит - забесплатно как и я и не из США
)))

[Владимир R-V-A]

Интересно узнать, что Вы думаете про реальные проблемы Hi-End. У меня определенного мнения нет.

Главная проблема, это призвуки КП. А решение простое - нужно делать системы ближнего поля - расстояние от ушей до АС должно быть не больше 0,3-0,5м. Тогда можно получить АЧХ почти не зависящую от КП при динамическом диапазоне даже на дешевых (но правильно выбранных) динамиках порядка 50 - 100 дБ и при искажениях на уровне 0,3-0,02%. с 30 мин. https://dzen.ru/video/watch/63ae57ba05642311ae4d6d2b



И при этом вы не будете мешать соседям громким звуком.

[Владимир R-V-A]

Что будет с пачками меандров после ФНЧ не совсем понятно. Я почти не работаю в симуляторах и, честно говоря, с другими симуляторами, кроме Микрокапа, не знаком. Возможно там есть возможности для работы с такими сигналами, в Микрокапе их нет. Я понимаю ваше желание тестировать звуковые тракты сложными сигналами. Но как в этом случае оценить качество усилителя. Метод СКО тут тут наверно не даст точной картины из-за фазовых сдвигов. В свою очередь предлагаю использовать для тестирования звуки реальных инструментов - рояля, скрипки, барабана и т.д. Записать такой звук в момент атаки и с помощью редактора сделать его периодическим. Далее сравнивать выходной сигнал с входным любым известным методом.

Меандры превратятся в трапеции со скругленными углами. Примерно так.

[Карабас]

Меандры превратятся в трапеции со скругленными углами

И как по ним оценить качество тракта в адекватных величинах - процентах, дБ или др.?

[Владимир R-V-A]

И как по ним оценить качество тракта в адекватных величинах - процентах, дБ или др.?

Если по методу вычитания сигналов - измеряете энергию ошибки (площадь разностного сигнала за время анализа) и энергию входного сигнала за время анализа. Делите одно на другое и получаете число (некоторый аналог СКО). Если умножите его на 100% получите искажения (ошибку) в процентах.

[Владимир R-V-A]

А вычислять энергию просто - после детектирования усиленного сигнала на двух полярном детекторе, на его выходе ставите интегратор с постоянной времени для периодически повторяющихся тест-сигналов, допустим в 0,5-2 сек. При этом длительность тест-сигнала (пачек меандров) также должна быть не меньше 2 сек. Квадрат напряжение на выходе интегратора будет пропорционален мощности или энергии сигнала и ошибки. Длительность тест-сигналов должна быть одинаковой для всех сигналов и разных УНЧ . Уровень входных сигналов также должен быть одинаковым ( допустим 1 В). Схема может быть такой (без входного ФНЧ для меандра со срезом по -3 дБ, допустим 100 кГц.)