Jump to content
Nem0

Усилители С Тос

Recommended Posts

Что-то в последнее время не о чем поговорить тут, на форуме, вот решил поднять тему, которая в последнее время меня сильно заинтересовала, а именно - усилители с ТОС. К подобным усилитям относится - Линкс, Зуев и другие.

Зачем тема? Тут я бы хотел поделится своими наблюдениями относительно данного вопроса, обсудить плюсы/минусы, услышать мнение других участников и самое для меня главное - обсудить схемотехнику усилителей с подобной топологией.

Прошу не путать этот тип усилителей с усилителями с токовой обратной связью (ИТУН) - это не одно и тоже. В усилителях ТОС, ООС по напряжению!.

Начнем. Плюсы которые были выявлены мной:

1. Просто фантастическая быстродействие (десятки тысяч вольт в микросекунду)

2. Столь фантастическая же устойчивость при таких скростях недостижиая для Линовской топологии.

3. Широкий частотный диапазон (при необходимости до нескольких гигагерц)

4. Относительная простота схемотехники (необходимо заметно меньше деталей чем в Линовских усилках)

5. КНИ не зависит от частоты

6. Софт-клиппинг

А теперь минусы:

1. Низкоомная цепь ООС

2. Повышенный шум

3. Плохое подавлени пульсаций питания

4. Дрейф нуля

5. Как ни странно, но плохо уживается с емкостной нагрузкой.

6. Высокая критичность к точности номиналов. (изменение номинала на 5% может привести к увеличению КНИ в несколько раз, правда не везде)

7. Сильная зависимость параметров от напряжения питания

8. Плохой коэффициент использования напряжения питания.

Хочу заметить, что все эти недостатки либо не сложно устроняются, либо не имеют большого значения для конечного результата - усиления сигнала.

post-8869-1281093116,68_thumb.jpg

Edited by Nem0

Share this post


Link to post
Share on other sites

Илья, Зуев лишь внешне похож на ТОСник, но это обманчиво. Там обычная ООС по напряжению.

По пунктам (контраргументы):

Плюсы

1) ТОСные ОУ имеют скорость до 3500 В\мкСек. В дискрете такого добиться не удастся.

2)Это да, они устойчивее-каскадов усиления напряжения два, один из них корректируемый.

3) +1

4) Не согласен. Модель Лина (работоспособная притом) требует 5 транзисторов.

5) Зависит. Раз есть коррекция и ёмкости переходов, то - зависит.

6) Клипуют точно так же, как и любые другие уси.

Минусы:

1) В усилителях с обычной ООС также стремятся снизить номиналы резисторов ООС, считается, что это улучшает звучание и снижает КНИ.

2) Не факт. Шумят точно так же, всё зависит от первого каскада усиления напряжения и повторителя перед ним.

3) Не факт.

4) Да, но для этого и ставят интегратор, притом его часто ставят вообщ везде.

5) Много усилителей не любят ёмкостную нагрузку, не только ТОСные. Лучше всего с ней работают уси без ООС вообще.

6) Почти все уси (и с ООС, и с ТОС) благоприятно реагируют на повышение питания УНа. "На пальцах" - УНу есть где разогнаться.

7) Не факт. Точно такой же, как и в обычном усилителе.

ЗЫ Топология ТОС активно эксплуатируется в усилителях фирмы Accuphase. "Линкс" - лишь один из последователей этой ветки усилителестроения.

Edited by waso

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пойдем по пунктам.

1. До 1000В/мкС на дескрете не проблема, больше даже при киловатных мощностях не надо.

2. Тут все понятно

3. Тут тоже

4. Да, согласен, но при этом характеристики будут не гуд. А вот ТОС можно организовать на 8 транзисторах притом что х-ки будут на порядок лучше. (но это фиг с ним, хочешь качества - транзисторы считать не будешь)

5. Да зависит, но по сравненю с лином можно считать что не зависит. Пример: Лин 1кгц - 0,01%, 20кгц - 0,05%. ТОС 1кгц - 0,017% 50кгц - 0,02%.

6. Не так же. Опять же пример, Uвх/КНИ: Лин - 1.1В/0,006%, 1.12В/0,1%, 1.15В/0,7%, 1.18В/2%. ТОС - 1.6В/0,015%, 1.63/0,1% 1.66В/0,4%, 1.68В/0,7%, 1.7В/0,9%. Из этого видно, что в ТОС КНИ при клиппинге расстет чуть медленее.

1. Стремятся и это помогает, но не до сотен ом. Такие низкие номиналы сопротивлений выделяют много тепла из-за которого плавает Ку и растут тепловые искажения.

2. Как правило шумят сильнее.

3. Вот это 100% факт. Так как ДК давит пульсации вообще наповал, в ТОС обычно ДК нету, поэтому польсации в УНе куда выше.

4. Ноу коментс

5. Потом выложу картинки. Все усилители не любят, но что бы так....

6. -

7. Да, благоприятно на повышение, но при понижении у ТОС КНИ начинает резко увеличиватся (у Лина не так резко).

8. Не такой же. Из Лина при 45В можно выжать 27В на выходе при этом КНИ 1%, из ТОСа при этом выжимается только 24В при КНИ 1%.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Литиевые батарейки Fanso для систем телеметрии и дистанционного контроля

Системы телеметрии находят все более широкое применение во многих отраслях на промышленных и коммунальных объектах. Требования, предъявляемые к условиям эксплуатации приборов телеметрии и, как следствие, источников питания для них, могут быть довольно жесткими. Fanso предоставляет широкую линейку продукции, рассчитанной на различные условия эксплуатации, что позволяет подобрать батарейку для каждого конкретного применения, в том числе и для устройств телеметрии.

Подробнее

Это все уже обсуждали не раз, Nemo, где предложения по схемотехнике с ТОС? Переливанием из пустого в порожнее сыт не будешь. :D

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Приглашаем на вебинар Решения для построения ультразвуковых счетчиков жидкостей и газов на базе MSP430

Компэл совместно с Texas Instruments 23 октября 2019 приглашают на вебинар, посвященный системам-на-кристалле для построения ультразвуковых расходомеров жидкостей и газов на базе ядра MSP430. Вебинар проводит Йоханн Ципперер – эксперт по ультразвуковым технологиям, непосредственно участвовавший в создании данного решения. На вебинаре компания Texas Instruments представит однокристальное решение, позволяющее создавать точные недорогие счетчики жидкостей и газов.

Подробнее...

Дык, уже не одного ТОСника построил, все, правда давно в корзине. Нет в них теплого кабинетного звука, резкие они. Некоторые варианты схем.

post-69184-1281121512,2_thumb.jpg

post-69184-1281121526,82_thumb.gif

post-69184-1281121548,95_thumb.jpg

post-69184-1281121566,11_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

2. Как правило шумят сильнее.

3. Вот это 100% факт. Так как ДК давит пульсации вообще наповал, в ТОС обычно ДК нету, поэтому польсации в УНе куда выше.

5. Потом выложу картинки. Все усилители не любят, но что бы так....

8. Не такой же. Из Лина при 45В можно выжать 27В на выходе при этом КНИ 1%, из ТОСа при этом выжимается только 24В при КНИ 1%.

2. По дискретникам не скажу, но по ТОСным ОУ - у Тексаса очень много моделей таких ОУ, для которых заявлены шумы сильно ниже, чем у распространённых J-FET операционников, типа ОРА134 и даже ОРА627. Так что вопрос шума - это конкретная реализация, а не тенденция архитектуры.

3. Роль дифкаскада как сравнивающего устройства играют переходы БЭ транзисторов, на которые заходит и входной сигнал, и ООС. Т.к. ток коллектора у них обычно стабилизирован источниками тока, то этой проблемы тоже не возникает. В противном случае вопрос к реализации источника тока данного узла.

5. У v2, кстати, этот симптом тоже есть, ёмкостную нагрузку не переносит. Композит-он и есть композит. Гармоники убивает наповал, но некоторые свойства остаются и от обычного глубокоООСника, и от ТОСного усилителя.

8. Это зависит от того, как именно реализованы усилители. ТОС проигрывает из-за каскодирования УНа и тройки в ВК, в основном.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Это зависит от того, как именно реализованы усилители. ТОС проигрывает из-за каскодирования УНа и тройки в ВК, в основном.

Ну вот например такая реализация, без каскодов, но правда с тройкой, у нее 24В на выходе при 45 питании, против Лина с 27В на выходе (тоже с тройкой).

post-8869-1281125164,71_thumb.gif

Edited by Nem0

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну вот например такая реализация, без каскодов, но правда с тройкой, у нее 24В на выходе при 45 питании, против Лина с 27В на выходе (тоже с тройкой).

Убери из модели диоды антинасыщения. Реального толку от них в таком включении мало. Проще и надёжнее ограничивать входное напряжение, как в "Натали". Либо сделай токовое зеркало. Резисторы R8, R11 возьми поменьше, у тебя только на них теряется по 4,5В с каждой стороны. Это же какой ток покоя УНа будет? :blink:

Edited by waso

Share this post


Link to post
Share on other sites
И чем эта схема отличается от Аккуфейса?

Тем что "эта" схема - моя.

Это же какой ток покоя УНа будет?

Весь УН кушает 77мА на каждое плече из них 70мА КУН. Да многовато, при этом рассеивает 2Вт на плече.

Резисторы R8, R11 возьми поменьше, у тебя только на них теряется по 4,5В с каждой стороны.

Поставил 2200 Ом. Как не странно, но терятся стало еще больше. С 4.7к 1% был при Uвх=1.7В, а с 2.2к уже при 1.5В.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Чего-то у тебя не то получается. Сделай режимные токи для первых четырёх транзисторов миллиампера по три, для УНа- миллиампер 20. Вместо составного транзистора - токовое зеркало с Ку=20\3. Шеститранзисторный буфер от моего ПУ мерится с КНИ=0,001% на 1 кГц :blink:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ладно с этим мы разбиремся, позже покавыряюсь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Есть неплохая, хоть и старенькая статья от Аналог девайс (AN211). В переводе.

В свое время я хотел повторить конструкцию.

Все недостатки схемы подробно описаны здесь:Усилитель с ТОС

Share this post


Link to post
Share on other sites

NemO. По поводу напряжения. На форуме обсуждался усилитель Олега Юрьевича в классе А. У него напряжение питания очень маленькое. На память не помню, но где-то вольт 24. И выходное напряжение не намного меньше.

Shurika. А для чего в схеме Аккуфейс в предвыходном каскаде стоят полевики (если я правильно понял обозначение), а в выходном - биполяры (а не наоборот)?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Shurika. А для чего в схеме Аккуфейс в предвыходном каскаде стоят полевики (если я правильно понял обозначение), а в выходном - биполяры (а не наоборот)?

Чтобы разгрузить УН по току.

Share this post


Link to post
Share on other sites
NemO. По поводу напряжения. На форуме обсуждался усилитель Олега Юрьевича в классе А. У него напряжение питания очень маленькое. На память не помню, но где-то вольт 24. И выходное напряжение не намного меньше.

Не намного это насколько меньше?

Чтобы разгрузить УН по току.

Входное сопротивление то выше, но и емкость тоже намного выше чем у биполяров. По току КУН разгружается, но падает быстродействие причем значительно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Звучат эти полевички хорошо

Ушничок на них делал.

А УН от Линкс-17 отлично работает и без ООС, ввиду высокой начальной линейности

Edited by Ulis

Share this post


Link to post
Share on other sites
Не намного это насколько меньше?

Я не помню. Но у меня на работе на компьютере есть авторская микрокаповская модель усилителя Олега Юрьевича. Будет интересно посмотреть, насколько для этого усилителя выполняются тезисы из первого поста (но это после праздника). Что касается зависимости искажений от частоты, то в том усилителе искажения действительно не растут с частотой. Это потому, что частота первого полюса очень высока. А высока она потому что усиление усилителя (по разомкнутому контуру) и уровень обратной связи малы. Отсюда высокое быстродействие. Частотный диапазон (частота единичного усиления) там где-то 30 мегагерц. Что касается шумов и пульсаций, то на левую часть усилителя можно сделать стабилизированое питание. Что касается уживания усилителя со сложной нагрузкой, то там на выходе двойка. В этом смысле на выход лучше ставить тройку. А что касается напряжения питания, то у Андронникова в Lynxe оно достаточно большое. Наверное в этом есть смысл. А без ОС Lynx работает хорошо (судя по отзывам) с полевиками на выходе и достаточным током покоя. Я где-то прочитал такую идею, что можно охватывать обратной связью первые два каскада, а выходной оставить без ОС и получить тот же кайф. Вчера прочёл на форуме Вегалаба отчёт о тестировании нового усилителя Олега Юрьевича. Там всего три транзистора и скорее всего безосый. Lynxy этот усилитель не проиграл.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Посмотрел усилитель Олега Юрьевича с ветки "Простой симметричный усилитель класса А". Но не схему с первого поста, а где-то из середины ветки. По топологии схема похожа на схему NemO. Но там двойка на выходе и класс А. Выходной каскад питается от 18в. Остальное от 24в. Ток покоя КУН - 20мв. Резисторы в эммитерах у него - 20 ом. В результате на них падает минимум 4в и усилитель выше 20 вольт не выдаёт (даже при увеличении напряжения питания на выходном каскаде). В усилителе NemO на эммитерном резисторе падает напряжение 70ma * 37 om, что больше 20 вольт. Токи покоя надо сделать меньше (уже писалось). В усилителе Олега Юрьевича действительно КНИ не увеличивается с частотой. Но у него первый полюс на частоте 120 кгц. Попалась на вид статья Лозицкого. Он там подробно расписал достоинства усилителей с ТОС. Интересно, его усилитель кто-нибудь делал и какие отзывы? Также интересно, что у него гармоники почти не растут с частотой и достаточно малы (0.002%).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Действительно, как тут говорилось, усилители с ТОС плохо реагируют на сложную нагрузку. Возможно из-за низкоомного входа для обратной связи. Возможно поэтому у Shurika с ними ничего не получилось. Промоделировал в Микрокапе с нагрузкой как в книге Шкритека. Сразу возросли искажения. И, главное, ряд гармоник не уменьшался до нуля, а на каком-то (хоть и низком) уровне простирался до многих мегагерц, ну очень медленно уменьшаясь. Однако же у Андронникова один из лучших усей.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Промоделировал в Микрокапе с нагрузкой как в книге Шкритека. Сразу возросли искажения. И, главное, ряд гармоник не уменьшался до нуля, а на каком-то (хоть и низком) уровне простирался до многих мегагерц, ну очень медленно уменьшаясь.

Вот и у меня такие же результаты. При появлении емкостной составляющей в нагрузке искажения мнговенно возрастают.

Однако же у Андронникова один из лучших усей.

Линкс 14 я тестил, но помоему у него такой проблеммы не было или она была выражена слабо

Share this post


Link to post
Share on other sites

Появилась идея усилителя, который совместил в себе преимущества усилителей с ТОС и ОС по напряжению. Взял (пока модель) простейший усилитель с ТОС типа как у Олега Юрьевича (см. также этот усилитель. Т.е. параллельный повторитель + двухтактный общий эммитер. Спереди к нему поставил ОУ. Обратных связей сделал две. Одну - по напряжению - на инв. вход ОУ, вторую - токовую - на инв. вход собственно усилителя. Получились очень хорошие характеристики. Меандр рисуется красивый. Сегодня решил просмотреть тему про усилитель Nataly. Смотрю, там практически тоже самое. Там, правда, вторая обратная связь ближе к ОС по напряжению (т.е. величины сопротивлений больше). Решил почитать все ветки про этот усилитель.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можно сделать еще хитрей, уже есть идеи. Использовать ОУ, снимать сигнал по плюсу и минусу (аля стоун), инв вход использовать в качестве ООС по напруге, а выход оу для токовой ос.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...