Усилитель своими руками

Евгений Добровольский.
 
Киса АГ Здесь разжевано доступно и с картинками, почему нелинейности входного каскада, находящегося в петле ООС, не подавляются этой общей ООС
http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199911/p13_16.html

Цитата оттуда
>>>>>>>>>>>>>>>>>>
Теперь о применении ООС для повышения линейности. Анализ схемотехники многих усилителей приводит к выводу, что большинство разработчиков, по всей видимости, не отдают себе отчета в том, что способность ООС исправлять искажения зависит не только от ее глубины, но и от места возникновения этих искажений.

Рассмотрим простейшую модель трехкаскадного усилителя с ООС (рис. 6), где сверху изображена его структурная схема с источниками ЭДС шумов (en) и искажений (ed) в каждом каскаде. Ниже приведена эквивалентная ей схема, где все источники шумов и искажений пересчитаны на вход (т. е. в суммирующую точку усилителя). При этом становится очевидным, что абсолютный уровень приведенных ко входу продуктов искажений при введении ООС в первом приближении остается неизменным, а степень ослабления искажений и шумов прямо пропорциональна усилению от суммирующей точки до места возникновения этих искажений и шумов. Снижение же относительного уровня искажений при введении ООС происходит за счет того, что общее ("внешнее") усиление системы снижается, и относительная доля шумов и искажений падает. Если искажения, вносимые выходным каскадом, имеющим единичное усиление, действительно ослабляются во столько раз, какова глубина ООС на частоте соответствующего продукта искажений, то искажения первого каскада, приведенные к его входу, не ослабляются совсем. Именно это обстоятельство вынуждает до предела повышать исходную линейность всех каскадов усилителя, охватываемого ООС....
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<.

Очень многое, написанное Агеевым является бредом. Главное заблуждение - попытка экстраполировать искажения в ОУ с ООС методами анализа шумов. Ключевые моменты (где делаются неверные выводы) я выделил болдом. Ну скажите, как "абсолютный уровень приведенных ко входу продуктов искажений" может быть неизменным??? Шум - да, шум это абсолютная величина. Искажения - ОТНОСИТЕЛЬНАЯ. Даже если считать, что % искажений не зависит от амплитуды, то все равно при снижении уровеня сигнала снизится абсолютный уровень искажений.

По поводу первого каскада. То же самое. Шум есть некоррелированный процесс. Нелинейные искажения коррелированы, причем чем выше идентичность входных транзисторов дифкаскада и чем выше Косс, тем выше степень корреляции. Именно поэтому делать входные дифкаскады не на сборках, а на дискретных транзисторах категорически не рекомендуется.

По поводу зависимости ослабления искажений от расстояния "от места возникновения до суммирующей точки". Нарисуйте окружность. Расстояние от любой его точки до самой себя по окружности будет одинаково. Так же и здесь. Усиление в петле всегда одинаково. Например, от выхода первого каскада петля пройдет по второму, третьему, ОС и придет на первый. Т.е. подавление ВСЕХ возмущений внутри петли будет ОДИНАКОВО.

А еще почитайте того, у кого Агеев СОДРАЛ свою схему, сдобрив наукообразными рассуждениями. Сухова. (Знаю, знаю, Сухов тоже не первоизобретатель этой схемы, но все же....)

[small]Чему ж на этот раз учит ламеров журнал "Радио" в статье Агеева? Оказывается, по Агееву общая ООС в трехкаскадном усилке ослабляет в полной мере (т.е. в глубину ООС раз) нелинейность только последнего каскада, а (цитирую в кавычках) "искажения первого каскада, приведенные к его входу, не ослабляются совсем". Поскольку такой псевдореволюционный вывод делается непосредственно после упоминания шумовой модели многокаскадного усилка с общей ООС, можно предположить, что ребята опять смешали в одну кучу мухи с котлетами.
Дабы предотвратить попытки наезда на меня мурзилочным флеймом с пагуожского бронетемкина-поносца, я позволю остановиться подробнее и заострить внимание во избежание обвинений в голословстве.
Итак, имеется 3-каскадный усилок с каскадами, имеющими соответственно собственые коэффициенты усиления К1, К2, К3 и приведенные ко входам каскадов некоррелированные шумы Eш1, Eш2, Eш3. Шумы нас интересуют со стороны входа по отношению к номинальному уровню сигнала (так легче оперировать расчетами с/ш, поскольку входной сигнал тогда не привязан к коэффициенту усиления усилка), посему вполне справедливо заменить реальный усилок идеальным нешумящим, ко входу которого прикручены 3 некоррелированных генератора шума Eш1, Eш2/К1 и Eш3/(К1К2), общий уровень можно определить как корень квадратный из суммы их квадратов (суммарная мощность равна сумме мощностей, а мощность пропорциональна квадрату напряжения). Тут действительно шумы третьего каскада при приведении их ко входу делятся на коэффициенты усиления первых двух каскадов, а шумы первого каскада не делятся ни на что, поскольку вход первого каскада одновременно и есть вход всего усилка. Ничегошеньки (в шумовом смысле) не меняется и при охвате такого усилка общей ООС произвольной (в разумных пределах, конечно, - чтоб не завозбудился невзначай) глубины: ООС уменьшает общее усиление как для сигнала, так и для шумов, и приведенное ко входу напряжение шумов остается точно таким же, что и без ООС (шумы на выходе уменьшаются в глубину ООС раз, но во столько же раз уменьшается и усиление, поэтому деление первых на второе не зависит от глубины ООС).
Но нельзя же из этого механически делать вывод о том, что нелинейность третьего каскада при приведении ее ко входу усилка делится на К1К2К3, а нелинейность первого - только на К1. Ведь нелинейные искажения - величина _относительная_ и ее приведение ни к входу, ни к выходу смысла не имеет (совсем _другое_ дело, что искажения, в отличие от шумов, обычно _привязывают_ к номинальному _выходному_ напряжению или мощности). Если третий каскад генерит третью гармонику в 1% при выходном напряжении 10 В (т.е. напряжение гармоники 100 мВ), то поделив как гармонику, так и сигнал в любое количество раз, например 1000, мы получим сигнал 10 мВ и гармонику 0,1 мВ, т.е. тот же самый 1% относительного уровня. И обратная связь, какой бы она ни была, тоже не нарушит это соотношение - во сколько раз подавим сигнал, точно во столько же подавим и гармоники, причем гармоники _всех_ каскадов, охваченных общей ООС, подавятся абсолютно в _одинаковой_ степени, а именно в глубину ООС раз (где бы их не измерять внутри петли - на выходе ли первого каскада, или на выходе последнего). Общая ООС ни на йоту не изменяет нелинейность отдельно взятого каскада (если брать во внимание только вход и выход этого каскада). Коэффициент гармоник усилка в целом при этом уменьшится только потому, что для восстановления прежнего _выходного_ напряжения мы вынуждены увеличить _входное_ в глубину ООС раз. То есть ООС подавила гармоники и сигнал, но сигнал мы потом снаружи добавили, вот относительный уровень гармоник и уменьшился.
Так что напрасно ребята смешали в одну кучу приводимые ко входу абсолютные шумы и привязанные к выходу относительные искажения и пудрят мозги ламерам, утверждая, что "способность ООС исправлять искажения зависит не только от ее глубины, но и от места возникновения этих искажений". На самом деле общей ООС абсолютно побарабану, где возникают искажения, главное, чтобы они были _внутри_ ее удавки-петли. А если базарить о динамических интермодуляционных искажениях, то нефиг диаграммы и формулы для шумов и статических искажений за уши притягивать. Детальный матанализ _динамических_ искажений дан, например, в книге "Техника высококачественного звуковоспроизведения" (Сухов, Бать, Колосов, Чупаков - Киев, "Тэхника", 1985 и второе издание 1992) - мной во второй главе (стр.36-39) применительно к корректирующим усилкам с произвольной АЧХ и Батем в третьей главе (стр.117-120) применительно к усилкам мощности. Тут главное обеспечить не какую-то сверхультралинейность первого каскада по дифференциальному входному напряжению (на его выходе напряжение все равно точно такое же, что и без ООС, т.е. Uвых/(К2К3), и не надо пугать перегрузками - это доли вольт на выходе ОУ при выходе усилка плюс/минус 50 В), а достаточно лишь (примерно в глубину ООС раз) бОльшего диапазона входного синфазного напряжения (по сравнению с безООСным вариантом)[/small]...

Оригинал здесь: http://adsh.ukrweb.net/radiohobby/viewtopic.php?id=28, длинное сообщение внизу.

Alex Nikitin.

Строго говоря, дифкаскад является суммирующим элементом и как таковой, находится "вне" петли ООС.
Нелинейная часть ошибки сравнения и есть искажения дифкаскада.

Вот именно, что сравнения. Не каждого транзистора, а возникающая из-за их различия. Полностью идентичные транзисторы ошибки не дадут совсем. Так кто заставляет ставить дискреты? Ставьте сборку или используйте нормальный ОУ. И потом, при каких аплитудах работает дифкаскад? Десятки-сотни микровольт? Искажения? Ну-ну...

И потом, базар-то не про это был, а про разное подавление искажений внутри петли ООС.