Jeszcze raz i mniej może emocjonalnie już.
Najpier cześć bardziej ogólna. Bo "lampizację" zamieszczę w drugim poście.
Układ TPA3116 i podobne do niego ma w sumie 4 kanały z wyjściem pólmostkowym. Można go skonfigurować do pracy jako 4 kanałowy wzmacniacz z wyjściami SE wymagającymi kondensatora połączonego w szereg z głośnikiem, jako dwuklanałowy (stereo) gdzie każdy kanał ma wyjście w topologii bridge i ma wejśćie różnicowe (podanie tego samego syngału na obydwa zaciski wejsćia różnicowego nie da żadnego sygnału na wyjściu). Trzecia opcja to połączenie równległe kanałów jak w ocpji dwukanałowej (i też z wejściem róznicowym)
Układy te mają w sowjej wewnętrznej sturkturze ujemne sprzężnie zwrotne, jednak nie obejmuje ono filtru wyjściowego. Czyli niestety ten filtr wyjściowy może nam zdegradować odtwarzany przebieg wzmacnianego sygnału. A tmy sie zajmiemy na końcu tej cześci.
Praca gdzie mamy wyjścia skonfigurowano jako bridge oznacza, że mamy tak po prawdzie wejście róznicowe sygnału. W tym przypadku redukujemy część znikształceń oraz redukujemy wrażliwość na zakłócenia oraz co wazniejsze ignorujemy wszelkie przesłuchy i zakłcenia na wejściu przedostające się poprzez masę. Tor różnicowy (począwszy tak po prawdzie już od wzmacniacza z wejściem asymetrycznym ale już stopniem wyjściowym przeciwsobnym) eliminuje przede wszystkim parzyste harmoniczne i niestety pozostawiając czyli preferując tym samym nieparzyste harmoniczne.
Układ TPA relanie nie jest do końca w pełni róznicowym torem z tego powodu gdyż nie ma tam precyzyjnego doboru rezystorów pętli ujemnego sprżęzenia zwrotnego. Tym bardziej, że tak po prawdzie to są przełączane rezystory w tych pętlach zależnie od wyboru wzmopnienia układu. Niestety tolerancje tych rezystoróww są spore - rzędu 20% wg karty katalogowej (ale tolerancje współzależności rezystancji będą niższe). Ba stopnie kluczy prądowych też nie są identyczne. Obicnanie będzie rózne dla każdej z połówek przebiegu. I tak jest - wystarczy podłączyć oscyloskop by się o tym przekonać.
Pomijając pracę impulsową stopni mocy to dla konfoguracji stereo jak i dwóch równolegle połączonych mostków mamy więc analog w pelni różnicowego wzmacniacza:
Dal pełnej symterii wymaga się jednakowości wartośi Rg oraz też dla Rf. Zresztą specalnie każdy dwóćh takich rezystorów oznaczono na powyższym rysunku tym samy, symbolem co sugeruje jdnoznacznie też jednakowość wartości rezystancji.
Proszę porównać to z podawanym przez producenta schematem blokowym wnetrza układów TPA:
https://diyaudio.pl/i/31810/f5b4738c...1670357201.jpg
I tu kończymy z postawioną tezą, że TPA nie ma USM. Ma, tylko niestety pre-filter.
Wejście rózniocwe można wysterować sygnałem asymetrycznym, czyli sygnał do jedngo z zacisków wejściowyc a drugi do masy. Ale potrzeba dwoukrotnie wyższej amplitudy niż dla sygnałów symetrycznych (dle różnicowego strownaia mamy 1V - -1V = 2V, zaś dla asymetrycznego 2V - 0V - 2V - to tak łopatologicznie). Pierwszy problem jaki napotkamy dla asmetrycznego zrola sgnał sygnału to fakt, ze niestety ale już jawnie i w pełni zbieramy do jedgo z pary wejść śmietnik (zakłocenia, przesłuchy) jaki mamy na masie. Drugi to fakt. że każde źrodło sygnału nie ma zerowej rezystancji czy też impedancji. Niestety psujemy zrównoważenia układu pracy wzmanciacza w pełni róznicowego. Przestaje on być niewrażliwym na zakócenia sygnału wspólnego na wejściach i niestety mamy oglnei wyższe zniekształćenia nieliniowe. Jeszcze jedna uwaga: układ pracy takiego wzmacniacza jak powyżej a dokładnie ta sieć rezystorów jest w sumie podobna do typowego mostka Wheatstona.
Istotna poprawa symetrii ma miejsce dopiero przy bardzo nieskiej tolerancji wartości rezystnacji. Dla 1% tolerancji rezystorów uzykamy tylko masymlanie 40dB tłumienia sygnału współnego (zakłócenia ale także te wytworzone przez sam wmacniacz - to nic innego jak jego zniekształcenia wzmacniacznia jakie wnosi on do wzmacnianego sygnału - bo przedostają się one przez rezystory Rf do jego wejść- czyli jego zniekształceń). To mało. Rezystory wbudowane ten układ TPA nie mają takiej tolerancji. Czyli nawet napędzenie TPA sygnałem różnicowym nie stanowi recepty na znaczną redukcję znieksztaćłeń gdyż pomijajać symetrie rezystanci w pętla USZ to jeszcze symetria na obu wejśćiach sygnału różnicowego ma wpływ na osiaganą redukcję znieksztacłeń, tłumieni zakoćeń itd. Zeby sie zrozumieć, da poprawę ale częściową.
Niestety trzeba dodać wzmacniacze różnicowe przed TPA aby w pęłni wykorzystać zalety zbalansowanej topologii jaką oferuje TPA (pomijam tu pracę jako czerokanałowego SE). Jak jeszcze dopuścimy fakt nieidealnej symetri sygnałów przeciwfazoych, nieidealnej symetrii impedancji źródeł sygnałów to niestety trzeba odwołąć się do układów wzmacniaczy pomiarowych - przykład takowego zbudowanego na wzmanciaczach operacyjnych:
No jak zauważyliście ma on tylo jedno wyjście asymetryczne ale jak powielimy ten wyjściowy wzmacniacz operacyjny pacujący jako róznicowy i wysterujemy go z zamianą wejśc to uzyskamy taki wzmanciacz z dwoma wyjściamy smyetrycznymi, pracujaćymi dokładnie w przeciwfazie.Ten układ ma wiele zalet bowiem zapewni symetrię wyjść nawet przy niespełnieniu symetii sygnałów wejściowych. Nie tylko zyskamy jednkowe impedancje podpięte do zacisków wejsćowych ukąłdu TPA ale też zapewnimy identycznośc sygnałów gzie jedyna róznicą będzie przeciwfaza (celowo nie uzyłem termini przesunięcie w fazie o 180' bo nie ma tu opóźnienia czasowego!) .
I tu mógłby ktoś dać prztyczek producentowi. Bo przecież na wuj te SE, czemu nie zroboino podójnie zbalansowanego wejscia. NO K. PIerwszy problem to tolerancja rezystorów w strukturze. Aby ten układ był atrakcyjny na rynku konsumencki drogim byc nie może. Stosowanie zewnetrzny rezystorów to dla stero doatkowe 20 pinów scalaka. Aby w pełni wykorzystać zalety toru różnicowego to już sami musimy to oddać. Dwa poczwórne wzmanciacz operacyjne dla wzmanicacz stereo.
A teraz coś co niepotrzebnie wywołuje tę awanturę typu zły itd.
Otóż błędem jest zafiksowanie sie tylko na pogonii nad wartością ogólną THD+N. Ignorujemy widmo hamonicznych. Tor zbalansowany, symetryczny eliminuje parzyste harmoniczne a preferuje nieparzste. Trzeba się odwołać do cech naszego słuchu. PRzeciż inne zarzuty o filtr to przecież w sumie nagle zajumemcy się naszym zmysłśme słuchu. Wybióczość - nie kupuję tego bo to już niestety traći dogmatami. Silny przester czyi przebieg prostokątny to tylko same nieparzyste hamroniczne (w nieskończoność). Widmo o takim charakterze jest nieprzyjemnym drażliwym brzmieniem. Im mnieje harmonicznych tym lepiej a tym wiksza poprawa brzmienia jak szybko spada poziom każdego nastęepnego prążka harmonicznego w widmie THD. Szczegółnym przypadkiem jest druga harmoniczna. Nie odbiramy jej jako znieształcenie. Ba, nasz zmysłu słuchi w zasadzie "głupieje" na dwa dźwięki rózniące się o oktaw, czyli f i 2f To było powodem ze w dawnej elektronice (era lamp ale pi pierwszych trazystorów także) widmo zniekształćeń dla powszechnie stosowanych układów SE zawierało dość duży poziom drugiej hamronicznej, małe trzeciej i prawie znikomy poziom wyższych. Dla takiego rozkładu nasz słuch tolerował wyoską wartość THD rzędu 10%. Dla układów przeciwsovnych jednak starnao sie podawać moc maksymlaną dla nizszej wartości, jednak i tak duzej bowiem nierealnym było zapewnić jednakowość pary lamp, tranzystorów. Szczególnie dla lamp bo one się zauważalnie zużywały, ich prametry nie sa nigdy stałymi w czasie. (tranzystory też nie są długowieczne, dyfuzja zrobi swoje).
Jednak tu pewna uwaga, układy SE w przpadku toru róznicowego może dojść nieidelaność stopni wyjśicowych. To da nam parzyste hamroniczne. Będzie to nie co inaczej brzmiało niż dla asymtrycznej nieliwość funkcji opisujaćej zależność Uwe od Uwe bowime mamy tu wpływ niedokładnego symetrycznego "obcinania" dla pełengo wysterowania.
A teraz inny aspekt. My słyszymy w ograniczonym pasmie częstotiwości i z niejednakową czołością w tym paśmie Nasze ochro to zbiór wielu włosków czuciowych o rożnych częstotiwościach własnego reoznansu. Co to znacza. Otóz ucho nic nie wie o wyoskich harmonicznych o ile już nie ma takich włosków czułych na tak wysokie cześottiwości. Idąc dalej orzyjimy nawet wyraźne grniace 16Hz i 20kHz jak u małęgo dzieciaka. Weźmy 100Hz, Ile harmonicznych ułśyszymy? w zasadzie 200. 200 * 100 Hz = 20 kHz ale już dla 110Hz to ostaenia 200-na harmoniczna się "nie załapie na słyszenie". A dla 1kHz - no 20. Dla 10kHz? tylko 2. A dla już 11kHz: No żadna harmoniczna nie załąpie się. Stąd stosowanie tego filtru, o ostrej chatkatrystyce tnącego sygnały powyżej 20kHz podcza pomiarów THD+N by otrzymać łądne wartości liczbowe. Dlacego? bo podając THD+N dla 5kHz to "wejdą" nam do pomiaru druga, trzecia i nawet z ledwośćią czwarta harmoniczna. Ale dle 6.67kHz to czwarta wyleci a trzecia na styk sie pojawi. Dla 10kHz to trzecia wyleci a druga i jużjedyna będzie na styk. W zasadzie powyżej 10kHz to nie zauważymy harmonicznych wynikajacych ze zniekształceń nieliniowych. Tyle że owszem czuośc ucha maleje ze wzrpstem częśtotliwości ale nie tak nagle jak te filtry stosowane podczas pomiarów.
Drugi problem z tej pogonii za zerami po przecinku to samo THD+N a nie N. Co to oznacza otóz my nie mierzymy tylko zniekształceń nieliniowych ale też i szumy. Niezależnie czy będziemy mierzyć metodą firowania i pomiaru napiecczy stosując FFT to nie rozróżnimy co jest szumem a co harmoniczną będącą efektem zniekształćeń. Aby to zrobić to potrzebuje zdjąć pomiar czy widmo dla samych szumów czyli bez podania sygnału a potem zastosować matematykę. I tu możan postawić zarzut dla tej pogonii za liczbą. Bowiem w tej liczbie THD+N mocno zredukowanych to istotną cześć będzie stanowić szum. Widać to na zależnościa THD+N od mocy wjyściowej. Poniżej pewnej mocy THD+N rosną, ale to rosną szumy.
Teraz wracamy do piewszego problemu. To że filtr wyjściowy LC jest poza pętlami USZ. Pierwszy problem nawet przy idelnej cewce to "dzwonienie" filtru. Tym silniejsze im większa rezystancja obciążenia. Celowo piszę rezystancja bowiem składowe rekatancyjne skomplikują sytuację Niestety nasze kolumny to impedancje.... To dzwonienie to okropniej wygląda niż się je słyszy ale te przetężenia / przepięcie to niestety już są problemem dla samego układu stopni mocy. Niestety możemy zniszczyć klucze prądowe. Tak wiem, że jakakolwiek indukcyjność w obciężeniu zapewni nam skończoną szybkość narastania natężenie prądu zwarciowego co daje szansę dla elektronicznych zabepizeczeń ale z drugiej strony niestety wygeneruje problem tych oscylacji. To szczególnie jest widoczne dla przebiegu prostokątnego. Na szczęście takiego przebiegu nie podajemy do wejścia wzmanicacz. Jednak jeszcze mamy kluczowanie a dla tego kluczowania też dzwoni ten filtr (tak że ścieżki na PCB ze swoimi indukcyjnościami i pojemnościami pasożytniczymi). Jednak można uzyć już snubberów RC przed samy filtrem wyjściowym. .
.
Także należy unikać podawania w sygnale wyjściowym częstotliwości bliskich częstotiwości rezonansowej tegoż filtru. Bo jak się nam wypnie obciażenie wzmacniacza to mamy problem. Już mamy więc ważną przesłąnkę że trzeba ograniczać od góry pasmo sgnału wejściowego. W erze cyfrowej i jeszcze jak to jest 44.1kHz... to nie jest to już probleme. Ale bawiąc się generatorem może spowodować odjazd w niebyt wzmacniacza klasy-D.
Zanmy już jedną wadę filtru LC na wyjśiu. Ale to nie wszystko druga to rdzeń cewki. Po pierwsze to petla histerezy, po drugie nasycenie rdzenia. Zaś trzeci problem to ignorowane (błędnie) prądy wirowe już w samy uzwojeniu. Te ostanie to nawet nieco nam pomagają ale za cenę strat mocy. Pozostając przy drugiej wadzie to o pętli histerezy decyduje materiał rdzenia. Niestety nanawt na tzw "czuja" wiadomo - im tańsza tym gorsza. Drugi problem to nasycenie rdzenia. To nasycenie będzie niestety nam podnosić wartość THD. Tu jednak można sobie już poradzić na etapie doboru elementów. Cewka tego filtru musi byc przeskalowana w górę. Znowu cena w górę ale też rosnie nam rozmiar PCB a co może być kluczową wadą (no i też podnosi cenę samego PCB).
Narzucającym się rozwiązaniem jest pętla USZ obejmująca ten filtr wyjściowy. Czyli coś co nazywamy postfilter feedback. Niestety sam układ TPA ma swoje USZ. I tu jedna uwaga skutecznieść pętli USZ w redukcji zniekształceń jest tym lepsza im większe wzmocnienie ma układ objęty pętla. A tu mamy kiepskawo. 20dB do 36dB. Zapasu dla dodatkowej pętli USZ nie mamy bowiem szybko dojdziemy do braku wzmocnienia napięciowego. Prosty wniosek wybierając dla układ TPA najwyższe wzmocnienie to stosując to dodatkowe US możemy liczyć na większą redukcję tego co nam psuje i filtr i sama cewka tego filtru. Oczywiście trzeba zastosować łącznie to dodatkowe USZ oraz lepszej jakości, bardziej przeskalowane w górę cewki.
Teraz na szybko i w uproszczeniu sam problem USZ. Niestety wzmacniacz ma skończoną szybkość. Jego impednacja wyjściowa ma składową inducyjną. Łatwo o niestabilność. Limitem szerokość pasma jest to częstotliwośc kluczowania. Dla typowo wybieranej 400KHz to pasmo pracy wzmacniacza bez USZ będzie wynosić umownie około 80kHz. Nestety to oznacza, że czestotiwośc reoznansowa filrru wyjśicoweog musi być niska. Blisko 20kHz. Tym bardziej krytycznym staje się ograniczenie pasma widma stgnału wejściowego. Wyższa częstotiwośc takwoanie daje na "więcej miejsca" w zakresie częstotiwości. Wyższe częstotoiwości takowania not tak ale ykraczamy poza ukłądy TPA a dla wieszej mocy to może być już osiaglane dzieki GaN. Dodatkowo weksza częstotiwość kluczowani dokłądniej odtworzy nam przebiegi o wysokich częstotliwościach. Koniec teoretyzowania są publikacje nt stabilności układów z USZ w tym wzmnicaczy klasy D.
Mamy wieć koniec pierwszej cześci. i pewne wnioski - symetryzacja wejść za pomocą dodatkowych wzmanicaczy operacyjnych oraz postfilter feedback.
.
Najpier cześć bardziej ogólna. Bo "lampizację" zamieszczę w drugim poście.
Układ TPA3116 i podobne do niego ma w sumie 4 kanały z wyjściem pólmostkowym. Można go skonfigurować do pracy jako 4 kanałowy wzmacniacz z wyjściami SE wymagającymi kondensatora połączonego w szereg z głośnikiem, jako dwuklanałowy (stereo) gdzie każdy kanał ma wyjście w topologii bridge i ma wejśćie różnicowe (podanie tego samego syngału na obydwa zaciski wejsćia różnicowego nie da żadnego sygnału na wyjściu). Trzecia opcja to połączenie równległe kanałów jak w ocpji dwukanałowej (i też z wejściem róznicowym)
Układy te mają w sowjej wewnętrznej sturkturze ujemne sprzężnie zwrotne, jednak nie obejmuje ono filtru wyjściowego. Czyli niestety ten filtr wyjściowy może nam zdegradować odtwarzany przebieg wzmacnianego sygnału. A tmy sie zajmiemy na końcu tej cześci.
Praca gdzie mamy wyjścia skonfigurowano jako bridge oznacza, że mamy tak po prawdzie wejście róznicowe sygnału. W tym przypadku redukujemy część znikształceń oraz redukujemy wrażliwość na zakłócenia oraz co wazniejsze ignorujemy wszelkie przesłuchy i zakłcenia na wejściu przedostające się poprzez masę. Tor różnicowy (począwszy tak po prawdzie już od wzmacniacza z wejściem asymetrycznym ale już stopniem wyjściowym przeciwsobnym) eliminuje przede wszystkim parzyste harmoniczne i niestety pozostawiając czyli preferując tym samym nieparzyste harmoniczne.
Układ TPA relanie nie jest do końca w pełni róznicowym torem z tego powodu gdyż nie ma tam precyzyjnego doboru rezystorów pętli ujemnego sprżęzenia zwrotnego. Tym bardziej, że tak po prawdzie to są przełączane rezystory w tych pętlach zależnie od wyboru wzmopnienia układu. Niestety tolerancje tych rezystoróww są spore - rzędu 20% wg karty katalogowej (ale tolerancje współzależności rezystancji będą niższe). Ba stopnie kluczy prądowych też nie są identyczne. Obicnanie będzie rózne dla każdej z połówek przebiegu. I tak jest - wystarczy podłączyć oscyloskop by się o tym przekonać.
Pomijając pracę impulsową stopni mocy to dla konfoguracji stereo jak i dwóch równolegle połączonych mostków mamy więc analog w pelni różnicowego wzmacniacza:
Dal pełnej symterii wymaga się jednakowości wartośi Rg oraz też dla Rf. Zresztą specalnie każdy dwóćh takich rezystorów oznaczono na powyższym rysunku tym samy, symbolem co sugeruje jdnoznacznie też jednakowość wartości rezystancji.
Proszę porównać to z podawanym przez producenta schematem blokowym wnetrza układów TPA:
https://diyaudio.pl/i/31810/f5b4738c...1670357201.jpg
I tu kończymy z postawioną tezą, że TPA nie ma USM. Ma, tylko niestety pre-filter.
Wejście rózniocwe można wysterować sygnałem asymetrycznym, czyli sygnał do jedngo z zacisków wejściowyc a drugi do masy. Ale potrzeba dwoukrotnie wyższej amplitudy niż dla sygnałów symetrycznych (dle różnicowego strownaia mamy 1V - -1V = 2V, zaś dla asymetrycznego 2V - 0V - 2V - to tak łopatologicznie). Pierwszy problem jaki napotkamy dla asmetrycznego zrola sgnał sygnału to fakt, ze niestety ale już jawnie i w pełni zbieramy do jedgo z pary wejść śmietnik (zakłocenia, przesłuchy) jaki mamy na masie. Drugi to fakt. że każde źrodło sygnału nie ma zerowej rezystancji czy też impedancji. Niestety psujemy zrównoważenia układu pracy wzmanciacza w pełni róznicowego. Przestaje on być niewrażliwym na zakócenia sygnału wspólnego na wejściach i niestety mamy oglnei wyższe zniekształćenia nieliniowe. Jeszcze jedna uwaga: układ pracy takiego wzmacniacza jak powyżej a dokładnie ta sieć rezystorów jest w sumie podobna do typowego mostka Wheatstona.
Istotna poprawa symetrii ma miejsce dopiero przy bardzo nieskiej tolerancji wartości rezystnacji. Dla 1% tolerancji rezystorów uzykamy tylko masymlanie 40dB tłumienia sygnału współnego (zakłócenia ale także te wytworzone przez sam wmacniacz - to nic innego jak jego zniekształcenia wzmacniacznia jakie wnosi on do wzmacnianego sygnału - bo przedostają się one przez rezystory Rf do jego wejść- czyli jego zniekształceń). To mało. Rezystory wbudowane ten układ TPA nie mają takiej tolerancji. Czyli nawet napędzenie TPA sygnałem różnicowym nie stanowi recepty na znaczną redukcję znieksztaćłeń gdyż pomijajać symetrie rezystanci w pętla USZ to jeszcze symetria na obu wejśćiach sygnału różnicowego ma wpływ na osiaganą redukcję znieksztacłeń, tłumieni zakoćeń itd. Zeby sie zrozumieć, da poprawę ale częściową.
Niestety trzeba dodać wzmacniacze różnicowe przed TPA aby w pęłni wykorzystać zalety zbalansowanej topologii jaką oferuje TPA (pomijam tu pracę jako czerokanałowego SE). Jak jeszcze dopuścimy fakt nieidealnej symetri sygnałów przeciwfazoych, nieidealnej symetrii impedancji źródeł sygnałów to niestety trzeba odwołąć się do układów wzmacniaczy pomiarowych - przykład takowego zbudowanego na wzmanciaczach operacyjnych:
No jak zauważyliście ma on tylo jedno wyjście asymetryczne ale jak powielimy ten wyjściowy wzmacniacz operacyjny pacujący jako róznicowy i wysterujemy go z zamianą wejśc to uzyskamy taki wzmanciacz z dwoma wyjściamy smyetrycznymi, pracujaćymi dokładnie w przeciwfazie.Ten układ ma wiele zalet bowiem zapewni symetrię wyjść nawet przy niespełnieniu symetii sygnałów wejściowych. Nie tylko zyskamy jednkowe impedancje podpięte do zacisków wejsćowych ukąłdu TPA ale też zapewnimy identycznośc sygnałów gzie jedyna róznicą będzie przeciwfaza (celowo nie uzyłem termini przesunięcie w fazie o 180' bo nie ma tu opóźnienia czasowego!) .
I tu mógłby ktoś dać prztyczek producentowi. Bo przecież na wuj te SE, czemu nie zroboino podójnie zbalansowanego wejscia. NO K. PIerwszy problem to tolerancja rezystorów w strukturze. Aby ten układ był atrakcyjny na rynku konsumencki drogim byc nie może. Stosowanie zewnetrzny rezystorów to dla stero doatkowe 20 pinów scalaka. Aby w pełni wykorzystać zalety toru różnicowego to już sami musimy to oddać. Dwa poczwórne wzmanciacz operacyjne dla wzmanicacz stereo.
A teraz coś co niepotrzebnie wywołuje tę awanturę typu zły itd.
Otóż błędem jest zafiksowanie sie tylko na pogonii nad wartością ogólną THD+N. Ignorujemy widmo hamonicznych. Tor zbalansowany, symetryczny eliminuje parzyste harmoniczne a preferuje nieparzste. Trzeba się odwołać do cech naszego słuchu. PRzeciż inne zarzuty o filtr to przecież w sumie nagle zajumemcy się naszym zmysłśme słuchu. Wybióczość - nie kupuję tego bo to już niestety traći dogmatami. Silny przester czyi przebieg prostokątny to tylko same nieparzyste hamroniczne (w nieskończoność). Widmo o takim charakterze jest nieprzyjemnym drażliwym brzmieniem. Im mnieje harmonicznych tym lepiej a tym wiksza poprawa brzmienia jak szybko spada poziom każdego nastęepnego prążka harmonicznego w widmie THD. Szczegółnym przypadkiem jest druga harmoniczna. Nie odbiramy jej jako znieształcenie. Ba, nasz zmysłu słuchi w zasadzie "głupieje" na dwa dźwięki rózniące się o oktaw, czyli f i 2f To było powodem ze w dawnej elektronice (era lamp ale pi pierwszych trazystorów także) widmo zniekształćeń dla powszechnie stosowanych układów SE zawierało dość duży poziom drugiej hamronicznej, małe trzeciej i prawie znikomy poziom wyższych. Dla takiego rozkładu nasz słuch tolerował wyoską wartość THD rzędu 10%. Dla układów przeciwsovnych jednak starnao sie podawać moc maksymlaną dla nizszej wartości, jednak i tak duzej bowiem nierealnym było zapewnić jednakowość pary lamp, tranzystorów. Szczególnie dla lamp bo one się zauważalnie zużywały, ich prametry nie sa nigdy stałymi w czasie. (tranzystory też nie są długowieczne, dyfuzja zrobi swoje).
Jednak tu pewna uwaga, układy SE w przpadku toru róznicowego może dojść nieidelaność stopni wyjśicowych. To da nam parzyste hamroniczne. Będzie to nie co inaczej brzmiało niż dla asymtrycznej nieliwość funkcji opisujaćej zależność Uwe od Uwe bowime mamy tu wpływ niedokładnego symetrycznego "obcinania" dla pełengo wysterowania.
A teraz inny aspekt. My słyszymy w ograniczonym pasmie częstotiwości i z niejednakową czołością w tym paśmie Nasze ochro to zbiór wielu włosków czuciowych o rożnych częstotiwościach własnego reoznansu. Co to znacza. Otóz ucho nic nie wie o wyoskich harmonicznych o ile już nie ma takich włosków czułych na tak wysokie cześottiwości. Idąc dalej orzyjimy nawet wyraźne grniace 16Hz i 20kHz jak u małęgo dzieciaka. Weźmy 100Hz, Ile harmonicznych ułśyszymy? w zasadzie 200. 200 * 100 Hz = 20 kHz ale już dla 110Hz to ostaenia 200-na harmoniczna się "nie załapie na słyszenie". A dla 1kHz - no 20. Dla 10kHz? tylko 2. A dla już 11kHz: No żadna harmoniczna nie załąpie się. Stąd stosowanie tego filtru, o ostrej chatkatrystyce tnącego sygnały powyżej 20kHz podcza pomiarów THD+N by otrzymać łądne wartości liczbowe. Dlacego? bo podając THD+N dla 5kHz to "wejdą" nam do pomiaru druga, trzecia i nawet z ledwośćią czwarta harmoniczna. Ale dle 6.67kHz to czwarta wyleci a trzecia na styk sie pojawi. Dla 10kHz to trzecia wyleci a druga i jużjedyna będzie na styk. W zasadzie powyżej 10kHz to nie zauważymy harmonicznych wynikajacych ze zniekształceń nieliniowych. Tyle że owszem czuośc ucha maleje ze wzrpstem częśtotliwości ale nie tak nagle jak te filtry stosowane podczas pomiarów.
Drugi problem z tej pogonii za zerami po przecinku to samo THD+N a nie N. Co to oznacza otóz my nie mierzymy tylko zniekształceń nieliniowych ale też i szumy. Niezależnie czy będziemy mierzyć metodą firowania i pomiaru napiecczy stosując FFT to nie rozróżnimy co jest szumem a co harmoniczną będącą efektem zniekształćeń. Aby to zrobić to potrzebuje zdjąć pomiar czy widmo dla samych szumów czyli bez podania sygnału a potem zastosować matematykę. I tu możan postawić zarzut dla tej pogonii za liczbą. Bowiem w tej liczbie THD+N mocno zredukowanych to istotną cześć będzie stanowić szum. Widać to na zależnościa THD+N od mocy wjyściowej. Poniżej pewnej mocy THD+N rosną, ale to rosną szumy.
Teraz wracamy do piewszego problemu. To że filtr wyjściowy LC jest poza pętlami USZ. Pierwszy problem nawet przy idelnej cewce to "dzwonienie" filtru. Tym silniejsze im większa rezystancja obciążenia. Celowo piszę rezystancja bowiem składowe rekatancyjne skomplikują sytuację Niestety nasze kolumny to impedancje.... To dzwonienie to okropniej wygląda niż się je słyszy ale te przetężenia / przepięcie to niestety już są problemem dla samego układu stopni mocy. Niestety możemy zniszczyć klucze prądowe. Tak wiem, że jakakolwiek indukcyjność w obciężeniu zapewni nam skończoną szybkość narastania natężenie prądu zwarciowego co daje szansę dla elektronicznych zabepizeczeń ale z drugiej strony niestety wygeneruje problem tych oscylacji. To szczególnie jest widoczne dla przebiegu prostokątnego. Na szczęście takiego przebiegu nie podajemy do wejścia wzmanicacz. Jednak jeszcze mamy kluczowanie a dla tego kluczowania też dzwoni ten filtr (tak że ścieżki na PCB ze swoimi indukcyjnościami i pojemnościami pasożytniczymi). Jednak można uzyć już snubberów RC przed samy filtrem wyjściowym. .
.
Także należy unikać podawania w sygnale wyjściowym częstotliwości bliskich częstotiwości rezonansowej tegoż filtru. Bo jak się nam wypnie obciażenie wzmacniacza to mamy problem. Już mamy więc ważną przesłąnkę że trzeba ograniczać od góry pasmo sgnału wejściowego. W erze cyfrowej i jeszcze jak to jest 44.1kHz... to nie jest to już probleme. Ale bawiąc się generatorem może spowodować odjazd w niebyt wzmacniacza klasy-D.
Zanmy już jedną wadę filtru LC na wyjśiu. Ale to nie wszystko druga to rdzeń cewki. Po pierwsze to petla histerezy, po drugie nasycenie rdzenia. Zaś trzeci problem to ignorowane (błędnie) prądy wirowe już w samy uzwojeniu. Te ostanie to nawet nieco nam pomagają ale za cenę strat mocy. Pozostając przy drugiej wadzie to o pętli histerezy decyduje materiał rdzenia. Niestety nanawt na tzw "czuja" wiadomo - im tańsza tym gorsza. Drugi problem to nasycenie rdzenia. To nasycenie będzie niestety nam podnosić wartość THD. Tu jednak można sobie już poradzić na etapie doboru elementów. Cewka tego filtru musi byc przeskalowana w górę. Znowu cena w górę ale też rosnie nam rozmiar PCB a co może być kluczową wadą (no i też podnosi cenę samego PCB).
Narzucającym się rozwiązaniem jest pętla USZ obejmująca ten filtr wyjściowy. Czyli coś co nazywamy postfilter feedback. Niestety sam układ TPA ma swoje USZ. I tu jedna uwaga skutecznieść pętli USZ w redukcji zniekształceń jest tym lepsza im większe wzmocnienie ma układ objęty pętla. A tu mamy kiepskawo. 20dB do 36dB. Zapasu dla dodatkowej pętli USZ nie mamy bowiem szybko dojdziemy do braku wzmocnienia napięciowego. Prosty wniosek wybierając dla układ TPA najwyższe wzmocnienie to stosując to dodatkowe US możemy liczyć na większą redukcję tego co nam psuje i filtr i sama cewka tego filtru. Oczywiście trzeba zastosować łącznie to dodatkowe USZ oraz lepszej jakości, bardziej przeskalowane w górę cewki.
Teraz na szybko i w uproszczeniu sam problem USZ. Niestety wzmacniacz ma skończoną szybkość. Jego impednacja wyjściowa ma składową inducyjną. Łatwo o niestabilność. Limitem szerokość pasma jest to częstotliwośc kluczowania. Dla typowo wybieranej 400KHz to pasmo pracy wzmacniacza bez USZ będzie wynosić umownie około 80kHz. Nestety to oznacza, że czestotiwośc reoznansowa filrru wyjśicoweog musi być niska. Blisko 20kHz. Tym bardziej krytycznym staje się ograniczenie pasma widma stgnału wejściowego. Wyższa częstotiwośc takwoanie daje na "więcej miejsca" w zakresie częstotiwości. Wyższe częstotoiwości takowania not tak ale ykraczamy poza ukłądy TPA a dla wieszej mocy to może być już osiaglane dzieki GaN. Dodatkowo weksza częstotiwość kluczowani dokłądniej odtworzy nam przebiegi o wysokich częstotliwościach. Koniec teoretyzowania są publikacje nt stabilności układów z USZ w tym wzmnicaczy klasy D.
Mamy wieć koniec pierwszej cześci. i pewne wnioski - symetryzacja wejść za pomocą dodatkowych wzmanicaczy operacyjnych oraz postfilter feedback.
.
Skomentuj