СМЕРШ
2 ранг
- Регистрация
- 30 Янв 2024
- Сообщения
- 1,524
- Реакции
- 1,438
- Репутация
- 56
- Страна
- Poland
- Город
- Stargard
- Предупреждений
- 13
Так вот, дети, глянем сегодня пристально на скорость, понимаете ли, нарастания. Чо они об ней такое гугнявят, как будто это чудотворный параметр и всё покрывает.
Вообще, что это?
Скорость нарастания - наивысшая скорость изменения напряжения на выходе усилителя. Гидравлический аналог скорости нарастания: скорость заполнения ёмкости током жидкостью. Электрический аналог - тот же самый: есть некий ток, он заряжает или разряжает некую ёмкость: обычно, паразитную межэлектродную транзистора или ещё корректирующую, на которой и меняется напряжение.
Вычисляется скорость так:
V = I / C,
где ток - в мА, ёмкость - в нанофарадах, результат - в вольтах на микросекунду.
Для чего она?
Скорость нарастания нужна для линейности. Никакого иного применения или оправдания применения быть не может.
Изначально, при изготовлении УМ, встала задача минимизировать массу радиаторов и повысить экономичность девайса. Для этого ток покоя ВК занижался до 5...10 мА, в классе АВ, а то и до нуля - в классе В.
Белый - вход, зелёный - выход.
Показанные искажения типа "ступенька" создавали хорошо слышимые шумовые интермоды.
Их так и назвали - "транзисторными шумами", путая хорошие усилительные элементы со схемотехническими ошибками. Не зная истории, некоторые недалёкие радиолюбители до сих пор не любят двухтактные выходные каскады, ошибочно полагая, что уж они-то имеют меньше искажений.
Если взять ООС с выхода уся, легко можно видеть, как она со "ступеньками" борется:
Зелёный - выход усилителя, белый - вход ВК в классе В.
Вот здесь и нужна была высокая скорость нарастания, быстро проскочить зону неуправляемости ВК.
Дальше нам понадобится более натуральная модель усилителя, так как речь пойдёт о весьма тонких эффектах, о которых вам крайне полезно иметь представление:
ОУ 741. ВК переведён в класс В замыканием баз накоротко.
Мы подали на вход сигнал зелёный, а получили белое недоразумение.
Почему?
Всему виной миллеровская однополюсная коррекция:
Местная частотнозависимая ООС через С1 подключена меж двумя высокоомными точками УН: выходом и входом каскада с ОК Т16-ОЭ Т15. Так как к верхнему выводу С1 приложен в несколько тысяч раз больший сигнал, чем к нижнему, его ток определяется напряжением на выходе Т15, а оно инвертировано по отношению к напряжения на базе Т16 и выходе входного дифа - коллекторах Т5Т8.
Чисто энергетически слабый входной каскад не может выдать ток, сильнее тока С1, и его транзисторы входят в отсечку:
Синим - напряжение на выходе ОУ, белым - ток одного из плеч дифа.
Вы видите классические искажения в силу ограничения скорости нарастания.
Чем они характерны?
Но в отсечку влетают оба плеча дифкаскада. Вот отсечка токов какого-либо каскада усилителя напряжения - это и есть фирменный почерк ТИМ-искажений.
Зная ток дифкаскада, заряжающий С1, мы можем вычислить скорость нарастания - явно недостаточную здесь для неискажённого усиления сигнала 20 кГц.
V = 18 мкА / 30 пФ = 0,018 мА / 0,03 нФ = 0,6 В/мкс.
Итак,
1. Скорость нужна для быстрого проскока зоны неуправляемости ВК в классе В.
2. Эта скорость вычисляема простой моделью: V = I / C.
3. Признаками ТИМ-искажений, найденных Оталой, являются отсечки транзисторов дифа или другого каскада УН.
Для Оталы было ясно, что провоцирует эти отсечки ООС, ведь ничто другое о состоянии выхода входным каскадам сообщить не может. Чем меньше глубина ООС, и чем больше перегрузочная способность каскадов: входное напряжение, не приводящее к отсечке, тем меньше ТИМ-искажения, - увидел Отала осциллографом.
При этом повышение перегрузочной способности каскада достигается установкой резисторов в эмиттеры:
Сопротивления резисторов можно выбирать научным способом "от фонаря".
А также применением ПТ, с более низкой крутизной, чем у БТ
То и другое снижает глубину ООС - что полностью устраивало Оталу, но повышало искажений на выходе УМ - что не устраивало слушателей.
Вообще, что это?
Скорость нарастания - наивысшая скорость изменения напряжения на выходе усилителя. Гидравлический аналог скорости нарастания: скорость заполнения ёмкости током жидкостью. Электрический аналог - тот же самый: есть некий ток, он заряжает или разряжает некую ёмкость: обычно, паразитную межэлектродную транзистора или ещё корректирующую, на которой и меняется напряжение.
Вычисляется скорость так:
V = I / C,
где ток - в мА, ёмкость - в нанофарадах, результат - в вольтах на микросекунду.
Для чего она?
Скорость нарастания нужна для линейности. Никакого иного применения или оправдания применения быть не может.
Изначально, при изготовлении УМ, встала задача минимизировать массу радиаторов и повысить экономичность девайса. Для этого ток покоя ВК занижался до 5...10 мА, в классе АВ, а то и до нуля - в классе В.
Белый - вход, зелёный - выход.
Показанные искажения типа "ступенька" создавали хорошо слышимые шумовые интермоды.
Их так и назвали - "транзисторными шумами", путая хорошие усилительные элементы со схемотехническими ошибками. Не зная истории, некоторые недалёкие радиолюбители до сих пор не любят двухтактные выходные каскады, ошибочно полагая, что уж они-то имеют меньше искажений.
Если взять ООС с выхода уся, легко можно видеть, как она со "ступеньками" борется:
Зелёный - выход усилителя, белый - вход ВК в классе В.
Вот здесь и нужна была высокая скорость нарастания, быстро проскочить зону неуправляемости ВК.
Дальше нам понадобится более натуральная модель усилителя, так как речь пойдёт о весьма тонких эффектах, о которых вам крайне полезно иметь представление:
ОУ 741. ВК переведён в класс В замыканием баз накоротко.
Мы подали на вход сигнал зелёный, а получили белое недоразумение.
Почему?
Всему виной миллеровская однополюсная коррекция:
Местная частотнозависимая ООС через С1 подключена меж двумя высокоомными точками УН: выходом и входом каскада с ОК Т16-ОЭ Т15. Так как к верхнему выводу С1 приложен в несколько тысяч раз больший сигнал, чем к нижнему, его ток определяется напряжением на выходе Т15, а оно инвертировано по отношению к напряжения на базе Т16 и выходе входного дифа - коллекторах Т5Т8.
Чисто энергетически слабый входной каскад не может выдать ток, сильнее тока С1, и его транзисторы входят в отсечку:
Синим - напряжение на выходе ОУ, белым - ток одного из плеч дифа.
Вы видите классические искажения в силу ограничения скорости нарастания.
Чем они характерны?
Но в отсечку влетают оба плеча дифкаскада. Вот отсечка токов какого-либо каскада усилителя напряжения - это и есть фирменный почерк ТИМ-искажений.
Зная ток дифкаскада, заряжающий С1, мы можем вычислить скорость нарастания - явно недостаточную здесь для неискажённого усиления сигнала 20 кГц.
V = 18 мкА / 30 пФ = 0,018 мА / 0,03 нФ = 0,6 В/мкс.
Итак,
1. Скорость нужна для быстрого проскока зоны неуправляемости ВК в классе В.
2. Эта скорость вычисляема простой моделью: V = I / C.
3. Признаками ТИМ-искажений, найденных Оталой, являются отсечки транзисторов дифа или другого каскада УН.
Для Оталы было ясно, что провоцирует эти отсечки ООС, ведь ничто другое о состоянии выхода входным каскадам сообщить не может. Чем меньше глубина ООС, и чем больше перегрузочная способность каскадов: входное напряжение, не приводящее к отсечке, тем меньше ТИМ-искажения, - увидел Отала осциллографом.
При этом повышение перегрузочной способности каскада достигается установкой резисторов в эмиттеры:
Сопротивления резисторов можно выбирать научным способом "от фонаря".
А также применением ПТ, с более низкой крутизной, чем у БТ
То и другое снижает глубину ООС - что полностью устраивало Оталу, но повышало искажений на выходе УМ - что не устраивало слушателей.

