ООС и искажения первого каскада

[Tetragramaton]

Портос гораздо грубее и больше дарьаньяна

[Teoretic]

Сформулируйте сперва ваши тезисы внятно, по порядку, от исходных положений в сторону усложнения

1. Имеем усилитель с усилением К и нелинейными искажениями Кни меньше 5%.
2. Вводим в усилитель глубокую ( >> 1) общую обратную связь.
3. Полученный усилитель имеет Кни* = Кни / (1 + b * K), где b - коэффициент передачи цепи обратной связи.

Простыми словами: введение в усилитель глубокой общей обратной связи уменьшает его искажения на глубину ОС (в 1 + bK раз).

От номера каскада усилителя результат не зависит.

[Nick]

Это очень упрощённо, считая что Кни величина постоянная. А на самом деле она зависит от уровня усиливаемого сигнала.

[Teoretic]

Давайте на максимальном измерять. Или на уровне максимальных искажений.

[begemot]

Надо смотреть на нелинейные:

От номера каскада усилителя результат не зависит

Ещё как зависит. Просто большая часть искажений обычно возникает в каскадах работающих с большими амплитудами токов и напряжений, т.е. расположенными близко к выходу.
Всё это выводится простейшим образом чиркнув пару формул. Как это промоделировать для входного каскада я показал. Разницы между искажениями, ошибкой и шумами нет.
Если это адекватно отнормировать. Просто приведение шумов ко входу-стандартная общепринятая процедура. И шумы в первом приближении не зависят от сигнала.
Искажения зависят от сигнала. Поэтому их надо адекватно нормировать. Т.е. сравнивать надо каскады в случае одинакового напряжения на входе искажающего элемента.
В случае когда на входе меньший сигнал, относительные искажения самого каскада будут меньше (по крайней мере так работают большинство приходящих в голову каскадов).
Но это свойство усилительного каскада а не ОС. Более глубокая ОС уменьшает это напряжение. Но это уже второе правило, первое остаётся неизменным и корректным.

[begemot]

Но вообще я вполне понимаю возражения Теоретика о практической ценности первого правила

   

Код:

Fourier components of V(out_a)
DC component:1.10248e-012

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.980e+01    1.000e+00      180.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.701e-10    2.706e-12      179.45°       -0.55°
    3       3.000e+03    6.011e-06    6.023e-08     -179.91°     -359.91°
    4       4.000e+03    5.399e-10    5.410e-12      179.78°       -0.22°
    5       5.000e+03    3.307e-07    3.313e-09        0.04°     -179.96°
    6       6.000e+03    8.100e-10    8.116e-12      179.89°       -0.11°
    7       7.000e+03    1.005e-08    1.007e-10     -179.96°     -359.96°
    8       8.000e+03    1.080e-09    1.082e-11      179.96°       -0.04°
    9       9.000e+03    1.066e-09    1.069e-11      179.99°       -0.01°
Total Harmonic Distortion: 0.000006%(0.000000%)

N-Period=1
Fourier components of V(out_b)
DC component:1.48887e-013

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.804e+00    1.000e+00      180.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.653e-11    2.706e-12      179.40°       -0.60°
    3       3.000e+03    5.542e-06    5.653e-07     -179.91°     -359.91°
    4       4.000e+03    5.305e-11    5.411e-12      179.75°       -0.25°
    5       5.000e+03    2.956e-07    3.015e-08        0.04°     -179.96°
    6       6.000e+03    7.958e-11    8.117e-12      179.88°       -0.12°
    7       7.000e+03    7.950e-09    8.109e-10     -179.95°     -359.95°
    8       8.000e+03    1.061e-10    1.082e-11      179.96°       -0.04°
    9       9.000e+03    4.626e-12    4.719e-13        1.72°     -178.28°
Total Harmonic Distortion: 0.000057%(0.000000%)


N-Period=1
Fourier components of V(a)
DC component:-1.18029e-015

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.982e-02    1.000e+00        0.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.704e-13    2.709e-12       -0.46°       -0.46°
    3       3.000e+03    3.006e-06    3.011e-05     -179.91°     -179.91°
    4       4.000e+03    5.401e-13    5.411e-12       -0.20°       -0.20°
    5       5.000e+03    1.657e-07    1.660e-06        0.04°        0.04°
    6       6.000e+03    8.101e-13    8.115e-12       -0.10°       -0.10°
    7       7.000e+03    4.553e-09    4.562e-08     -179.95°     -179.95°
    8       8.000e+03    1.080e-12    1.082e-11       -0.03°       -0.03°
    9       9.000e+03    7.566e-11    7.580e-10        0.06°        0.06°
Total Harmonic Distortion: 0.003016%(0.003014%)

N-Period=1
Fourier components of V(b)
DC component:-1.44387e-015

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.806e-02    1.000e+00        0.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.651e-13    2.703e-12       -0.41°       -0.41°
    3       3.000e+03    2.771e-06    2.826e-05     -179.91°     -179.91°
    4       4.000e+03    5.306e-13    5.411e-12       -0.22°       -0.22°
    5       5.000e+03    1.479e-07    1.508e-06        0.04°        0.03°
    6       6.000e+03    7.958e-13    8.116e-12       -0.07°       -0.07°
    7       7.000e+03    3.927e-09    4.005e-08     -179.95°     -179.95°
    8       8.000e+03    1.061e-12    1.082e-11       -0.04°       -0.04°
    9       9.000e+03    6.320e-11    6.445e-10        0.06°        0.06°
Total Harmonic Distortion: 0.002830%(0.002828%)

N-Period=1
Fourier components of V(c)
DC component:-1.55399e-015

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.980e-02    1.000e+00       -0.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.699e-13    2.705e-12       -0.55°       -0.55°
    3       3.000e+03    6.011e-09    6.023e-08        0.09°        0.09°
    4       4.000e+03    5.401e-13    5.412e-12       -0.22°       -0.22°
    5       5.000e+03    3.307e-10    3.313e-09     -179.96°     -179.96°
    6       6.000e+03    8.100e-13    8.117e-12       -0.12°       -0.12°
    7       7.000e+03    1.005e-11    1.007e-10        0.04°        0.04°
    8       8.000e+03    1.080e-12    1.082e-11       -0.04°       -0.04°
    9       9.000e+03    1.066e-12    1.069e-11       -0.02°       -0.02°
Total Harmonic Distortion: 0.000006%(0.000000%)

N-Period=1
Fourier components of V(d)
DC component:-1.56352e-015

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    9.804e-02    1.000e+00       -0.00°        0.00°
    2       2.000e+03    2.653e-13    2.706e-12       -0.54°       -0.54°
    3       3.000e+03    5.542e-08    5.653e-07        0.09°        0.09°
    4       4.000e+03    5.305e-13    5.411e-12       -0.25°       -0.25°
    5       5.000e+03    2.956e-09    3.015e-08     -179.96°     -179.96°
    6       6.000e+03    7.958e-13    8.117e-12       -0.12°       -0.12°
    7       7.000e+03    7.950e-11    8.109e-10        0.05°        0.05°
    8       8.000e+03    1.061e-12    1.082e-11       -0.05°       -0.05°
    9       9.000e+03    4.627e-14    4.719e-13     -178.21°     -178.21°
Total Harmonic Distortion: 0.000057%(0.000000%)

[mellowman]

Но вообще я вполне понимаю возражения Теоретика о практической ценности первого правила

Это даже скорее были не возражения, а спор в стиле "стакан на половину пустой" — "да нет, же он на половину полный" :)

[Портос де ля Фер]

...и мутный.

[mellowman]

...и мутный.

Запотел!

[Teoretic]

Более глубокая ОС уменьшает это напряжение.

А мы его снова поднимаем, увеличивая входной сигнал, чтобы получить на выходе номинал.
begemot, прокомментируйте вашу симуляцию, у меня LTspice в Линуксе выделывается, а я в нем совсем никак, привык уже к МикроКап.

[begemot]

А мы его снова поднимаем

Тем самым меняя условия нормировки. Абсолютное значение искажений останется то-же, а относительное-улучшится

[Teoretic]

Давайте, чтобы разговор был предметным, зафиксируем базу. Логично это сделать для выходного уровня (напряжения). Все сравнения делаем для фиксированного (номинального) выходного напряжения.
Иначе только путаница, и ничего более.

[begemot]

Так путаница будет по любому, что не фиксируй. И что сопсно мы будем пытаться установить?
И кроме того, в варианте с транзистором, как Вы собиратесь разделить входную и выходную нелинейности?
Ну зафиксировали мы выход, но вход в этом случае зафиксировать не можем.
А главное-для чего?

[Портос де ля Фер]

Так путаница будет по любому, что не фиксируй.

Эт точно.

[Портос де ля Фер]

Вы собиратесь разделить входную и выходную нелинейности?

Выходная нелинейность (от изменения коллекторного напряжения) мало того, что в 8.000 раз меньше входной (от нелинейности эмиттерного перехода с изменением его тока) и меняется от типа транзистора - так, что Шкритек даже не внёс формулу для её вычисления в приложение, но и может для входного каскада вообще не учитываться в связи с малым изменением коллекторного напряжения, не влияющим на точность вычисления.

[Teoretic]

Так путаница будет по любому, что не фиксируй.

Путать здесь великие мастера. Мне нужно хоть на что-то опереться.

как Вы собиратесь разделить входную и выходную нелинейности?

Я не собираюсь их разделять. Сами разделите, если желание появится. Обратная связь их не разделяет (собственно, как и помехи, и шумы).

Ну зафиксировали мы выход, но вход в этом случае зафиксировать не можем.

Я рассматриваю один исходный усилитель. Вначале без обратной связи, потом - с обратной связью.
http://www.audio-perfection.com/forum/sh...2#pid22352
В нем зафиксировать можно.
Когда проясним этот простой случай, и он не будет создавать недоразумений, рассмотрим более сложные, на которых и возникает путаница.

[Rico]

От номера каскада усилителя результат не зависит.

Не совсем понятно. Как связан номер каскада с формульными соотношениями по обсуждаемой теме.

Поскольку:

   

1. Ошибка e1 (при е2=е3=0) усилена полным коэффициентом усиления при разомкнутой петле усилителя. V out = e1A1A2. С обратной связью:

Vout = e1/(β + 1/A1A2)= e1/β при A1A2>> 1.


Ошибка e1 делится на β, т. е., будет усилена с усилением равным усилению усилителя с обратной связью.

2. Ошибка e2 усилена только A2. Отключив обратную связь, установив е1=е3=0, получим V out = e2A2. С обратной связью:

Vout = e2/(A1β + 1/A2)= e2/A1β при A2>>1.


Ошибка e2 делится на A1β.

3. Ошибка e3 с усилением = 1. Отключив обратную связь, установив е1=е2=0, получаем Vout = e3. С обратной связью,

Vout= e3/(1+A1A2β) При A1A2>> 1.

Ошибка e3 делится на A1A2β.

[Teoretic]

С формулами все в порядке. Ошибки в интерпретации этих формул. Некоторые делают из них весьма странные выводы об обратной связи:
http://www.audio-perfection.com/forum/sh...hp?tid=284

[Willy]

Запиливаем в симуляторе два усилителя. Базовая схема обоих идентичны, отличаются они лишь величиной входного напряжения и глубиной ООС.

Неудачный пример для иллюстрации действия ОС. Или бездействия, кому как нравится. Выделите-ка в схеме сумматор и каскад усиления, как это обычно в модели изображается, да и номиналами можно поиграться, много интересного посмотреть. А то вааще шедеврально получается - на входе каскада 0,017% на выходе 0,0013%. Если уж транзистор о наличии ОС не подозревает, то как он догадался о правильной форме сигнала?
Дорогой Портос, пока с исходными данными непонятки, все дальнейшие рассуждения это графоманство, так вы никого ни в чем не убедите и каждый будет гастролировать со своей программой.

[Портос де ля Фер]

шедеврально получается - на входе каскада 0,017% на выходе 0,0013%

Могу много шедеврального порассказать. Например, в хвалёной модели 5534 на базе ОК третьего каскада УН Кг=27%, на на выходе - меньше тысячной. Надо знать, почему так. Вот так же и здесь, в нарисованном примере: на входе больше искажений, чем на выходе. Причина ведь на виду лежит.
Именно такая конфигурация каскада взята потому, что такую применил Теоретик, зная эту особенность каскада с ОЭ.