Посмотреть вложение 145965
Петлевое усиление и запас по фазе.
Как это сделано?
Посмотреть вложение 145966
Принципиальная схема.
Посмотреть вложение 145967
Можно сказать, что это - усилитель Локанти. Но есть пара нюансов.
Посмотреть вложение 145968
Режимы всех каскадов задаёт
генератор тока 2 мА. Он же и выключает усилитель в аварийном режиме, с замыканием транзисторного ключа в позиции, показанной стрелкой.
Посмотреть вложение 145969
Входной каскад.
Умеет делать массу невидимых подлянок.
1. Обычный входной диф создаёт неконтролируемые и не замечаемые никем искажения, возникающие, как просто падение напряжения от протекания искажённого тока базы по резисторам во входе и сопротивлению источника сигнала.
Например, вот усилитель, популярный года 53 тому назад:
Посмотреть вложение 145970 Посмотреть вложение 145971
Вот так реагирует ток базы его входного транзистора, белым, на искажения остальных каскадов - шестидесятикратным броском величины, со 1,7 мкА до 110 мкА. Об этом и речь: уже во входном токе первого каскада содержатся искажения последующих:
Посмотреть вложение 145972Посмотреть вложение 145973
Первая картинка - гармоники, вторая - как интермоды звукового диапазона плещутся морем практически у горла: -20 дБ.
Для уменьшения во входных цепях таких искажённых токов перед транзисторами дифа установлены повторители - и скажённые токи уменьшаются в h21э раз. Их эмиттерные резисторы оптимизированы по максимуму линейности.
2. Также входной диф подвержен синфазным искажениям, возникающим от изменения за период сигнала токов через транзисторы и напряжения на транзисторах входного дифа.
Например, в том же усилителе в эмиттерах входного дифа видим резистор. Можно сказать, входное напряжение приложено к нему, а изменения его тока - почти 0,2 мА.
В МАСТЕРЕ при амплитуде входного напряжения 2,4 В наивысших частот звукового диапазона переменная составляющая тока ГСТ - 8,7 мкА, отсюда импеданс генератора тока и схемы слежения на этих частотах - 270 кОм.
3. Во входном каскаде осталась разобрать предпоследнюю причину искажений: изменение тока коллекторов дифа от изменений напряжения на них. Казалось бы, напряжение на коллекторах дифа никто не меняет и оно равно питающему. Но вот напряжение баз и эмиттеров летает в такт сигналу и вычитается из напряжения питания усилителя.
Посмотреть вложение 145977Посмотреть вложение 145978
Транзисторы дифа идентичны, от схемы отключены, в эмиттерах дифа - абсолютный генератор тока, а вот в коллекторах видим искажённый ток.
Что делать? Следить.
Входные сигнальные напряжения дифа, следуя по стрелкам в эмиттеры дифа, в составной транзистор слежения, на базы ОБ каскодов дифа, а, затем, на их эмиттеры = коллекторы дифа, сохраняют их Укэ неизменным в течение всего периода сигнала - и устраняют искажения от изменений Укэ.
4. И последнее про линейность дифкаскада: изменение токов его транзисторов тоже приводит к искажениям.
Посмотреть вложение 145979
Во избежание искажений диф нагружен на синфазные генераторы тока, берущие смещение от эмиттеров второго дифкаскада, где напряжение переменной составляющей не содержит. Поэтому девиация тока дифа - 0,4 мкА из 1000 мкА. Каскад в глубоком классе А.
Посмотреть вложение 145983
Диф этого усилителя уже сам по себе вносит усиления, как ОУ. Данные относятся к предыдущей разработке, плюс 10 дБ в этом усилителе - непринципиально.
Дополнение, в ответ на пост
#8
Что и зачем изменено в дифе по сравнению со старыми МАСТЕРАМИ.
Кроме искажений, диф определяет аддитивы, такие же, как у ОУ, в которых тоже то же диф: напряжение смещений и ток смещения. А это очень важно.
Напряжение смещения усиливается в КуООС раз.
Ток смещения падает напряжением на входных резисторах и усиливается в КуООС раз.
А если напряжения этих адитивов ещё и сложатся?
Придётся как-то балансировать диф изменением соотношения токов транзисторов, а линеен он только при соотношении токов 1:1.
Полевики всем хороши, но относительно дороги, а в диф нужно покупать слишком много транзисторов для подбора - и куда девать остальные? - или брать подобранные пары - тоже по цене, как чугунное крыло от Боинга.
Полевики возможны, но отпадают.
Биполяры хороши низким напряжением смещения - малой разницей напряжений Убэ эмиттерных переходов, даже без подбора, и дёшевы. НО вот входной ток довольно велик. Но, так, как нам выгодно
резистор в +входе на общий выбрать кОм 100,
а резистор в -входе - 1 кОм, даже менее, учитывая параллельно включенные резисторы ООС,
уже входной ток в 1 мкА создаёт напряжение смещения
Усм = 1 мкА * 100кОм = 100 мВ
на +входе.
Но такое же самое напряжение усилитель поддерживает и на -входе, но там оно приложено к резистору 1 кОм и по резисторам ООС - примерно 15 кОм - течёт ток ...100 мкА, отчего к выходу входные 100 мВ увеличиваются до 1,5 В.
Отсюда вывод: без интегратора усилитель работать будет плохо.
Применение входных повторителей уменьшает ток до 0,25 мкА со средненькими 3904 с бетой 200 - на выходе 450 мВ, и до 0,15 мкА с высокобетистыми ВС547С - на выходе 250 мВ, что уже легче для интегратора.
В общем: лучшим выбором и по аддитивам тоже пока считаю показанную схему дифа с повторителями на входе, собранными на транзисторах с максимально доступным усилением по току.
Второй каскад УМ
Посмотреть вложение 145980
Представляет собой очень линейное сочетание дифкаскада и токового зеркала. Но, какой бы ни была линейной схемотехника, эффект модуляции ширины базы её может ухудшить изменением крутизны преобразование транзистором напряжения в ток: большой при больших напряжениях Укэ, малой - при малых. Слежение тут не сработает, в бой с искажениями идёт двойка Баксандала. Что она даёт:
Посмотреть вложение 145981
Каскад с общим эмиттером слева, баксандал - справа. Указанный генератор меняет им Укэ, а резистор с конденсатором имитируют паразитные параметры транзисторов. Через который транзистор ток меньше, тот и лучше:
Посмотреть вложение 145982
....а для нас - линейнее: Кг тока коллектора Т3 - 1,8%, а для Т2 - 0,5%. Выигрыш составляет практически те же самые 10 дБ, что и в переменной составляющей тока коллектора Т2 для рисунка выше.
Как это работает?
Переменная составляющая токов Скб, rc и R7С1 (в последней модели) создаёт на базе Т2 падение переменного напряжения. Это напряжение прикладывается и к эмиттеру Т1. Т1 включен для напряжения на базе Т2 по схеме с ОБ. Переменный ток эмиттера Т1, который вычислен как ток R4, и ток коллектора Т2 (через R3) равны до частоты 150 МГц, где меж ними проявляется разница в 3 дБ. До этой частоты ток коллектора Т1, вычитаясь из тока эмиттера Т2, компенсирует линейную и нелинейную переменные паразитные составляющие тока коллектора Т2, отличающиеся по форме от заданного на базе Т1 напряжения.
В общем, эмиттер первого транзистора баксандала получает ток всех паразитов и транслирует их в эмиттер второго транзистора, где они заранее вычитаются из тока его эмиттера.
Посмотреть вложение 145984
Такой диф из баксандалов вносит 0,6% искажений на частоте 20 кГц и размахе выходного напряжения до 100 вольт.
ВК рассматривать нету большого смысла, читайте Агеева на ночь и во время приёма пищи.
Где-то до Рвых=5 Вт он должен работать в классе А, тушите ваши лампадки.
Коррекция МАСТЕРА, в принципе, несложная и работает прямо из симулятора:
Посмотреть вложение 145985
И заточена она под сохранение линейности во всём диапазоне возможных форм и частот сигналов.
Ну, например, выдумайте мне самый страшный сигнал?
.....
Конечно, это
меандр.
МАСТЕРА уже много лет усиливают меандр без захода токов каскадов в отсечку.
Посмотреть вложение 145986 Посмотреть вложение 145987
В чём суть этой особенности, зачем она нужна?
Вы можете рассчитывать на линейность МАСТЕРА в условиях не только предельного количества всяких инструментов и создаваемых ими частотных составляющих звукового диапазона, но и под действием неких адских ультразвуковых помех, создающих на выходе до 12 В напряжения. Каскады сохранят линейность. Может, вы и не заметите ничего.
В тесте
500+520 кГц с замкнутой выходной катушкой и отключенным цобелем
Посмотреть вложение 145988
...имеем такие характеристики:
Посмотреть вложение 145990
Разностная интермода 20 кГц, приходящаяся на край звукового диапазона, где меньше всего петлевого усиления находится на уровне -96 дБ. Это значит, её не будет слышно даже при воспроизведении компакт-диска с аналогичным уровнем шумов дискретизации.
Небольшой хинт для Петрова: до охвата ООС на частоте 500 кГц сдвиг фазы составляет 100 градусов, а вот после охвата - 2,5 градуса:
Посмотреть вложение 145994
Никто не знает, почему. Мексика поёт, пляшет и закусывает текилу халапеньо.
Предыдущие версии МАСТЕРА
Посмотреть вложение 145995 Посмотреть вложение 145996 Посмотреть вложение 145997
:
