Быстродействующий усилитель со сверхнизкими искажениями

// // Интересное в сети //

Автором современными средствами моделирования - программой Micro-Cap 7 (далее МС7) проанализированы варианты основных узлов УМЗЧ - усилителя напряжения (далее УН) и выходного каскада (далее ВК), предложена новая схемотехника и на ее основе разработан УМЗЧ с характеристиками, близкими к предельно достижимым на современной элементной базе.

Сейчас такие устройства уже не используются в ноутбуках, в то время как раньше подобные усилители были основной всех персональных компьютеров. Линейность усилителя характеризуется параметрами искажений: чем ниже искажения, тем выше линейность. Искажения бывают линейными и нелинейными. К линейным относятся амплитудные, фазовые, к нелинейным - гармонические, интермодуляционные, динамические и переходные. Кроме того, для ВК имеют существенное значение линейность выходного сопротивления в диапазоне частот, линейность передаточной характеристики при прохождении сигнала через ноль и амплитудные значения, для фиксации которой предлагается использовать динамическую передаточную характеристику. Перечисленные виды искажений УМЗЧ поддаются оценке при помощи МС7 и советы, как это реализовать, будут даны ниже.

Реальное качество усилителя в первую очередь определяется параметрами линейности УМЗЧ (каждого отдельного каскада и усилителя в целом), глубина же общей ООС имеет второстепенное значение (в смысле - не является самоцелью).

Существующие стандартные способы оценки характеристик УМЗЧ с общей ООС при помощи синусоидального сигнала недостаточно информативны. Это объясняется тем, что УМЗЧ с большим петлевым усилением за счет ООС успешно исправляет монотонные, малодинамичные искажения синуса и, как правило, не справляется с потоками импульсных сигналов и возникающих при этом потоками ошибок. Как известно, усиливаемые сигналы представляют собой сложные импульсные потоки информации с уровнями всего динамического диапазона УМЗЧ. В то же время, способность усилителя безошибочно воспроизводить сложные сигналы и исправлять ошибки, пропорциональна быстродействию, широкополосности УМЗЧ и обратно пропорциональна потоку ошибок, приходящему с выхода УМЗЧ по цепи ООС на входной сумматор. В свою очередь, уровень и плотность потока ошибок определяется параметрами линейности усилителя («петля качества» УМЗЧ «замкнулась» на параметрах линейности). Если усилитель ломается, не пытайтесь починить его самостоятельно. Ремонт усилителя - сложная задача, которую надо доверить профессионалам.

При разработке усилителя предлагается использовать устройства для петлевого усиления, которые, как правило, не приводят к желаемым результатам. Эффективнее для конечного результата - достоверно усиленного звукового сигнала, на мой взгляд, покаскадное улучшение линейности и быстродействия любым доступным способом. Для определения действительных характеристик линейности предлагается рассматривать отдельные каскады УМЗЧ, не охваченные общей ООС, что поможет устранить эффект «маскирования» искажений и облегчит объективную оценку качественных характеристик каскадов при модификации их схемотехники.