¿Cómo amortigua la distorsión un BJT cruzado con ayuda de realimentación resistiva negativa en un amplificador de audio analógico?

Question

He encontrado una expresión que explica cómo un circuito con op-amp responde a una distorsión:

$$y = \frac{1}{\beta}x + \frac{\delta}{A\beta} $$

Ahora considera el circuito:

Aquí, las ondas verde, azul y roja representan la entrada, la tensión de salida del amplificador óptico y la tensión de salida, respectivamente.

Lo sé, los transistores de cruce introducen distorsión, equivalente a la \$\delta\$ en mi expresión. Espero obtener como tensión máxima alrededor de 5.7 voltios en la salida (nodo N1), pero observo el voltaje máximo de exactamente 5 voltios. Así que no hay distorsión en la salida en absoluto. Y no puedo explicarlo. Quiero decir que el voltaje en N1 es equivalente al voltaje y en mi circuito inicial, y y incluye la distorsión, sin embargo ese no es el caso en el segundo circuito.

Answer 1

De hecho, no hay (casi) distorsión en la salida, ya que se suprime por la loopgain . Sí se ve distorsión (en realidad, predistorsión) en la salida del amplificador óptico. El amplificador está compensando la distorsión de la etapa de salida.

No está claro qué tan grande es la ganancia de su opamp (modelo), pero mi conjetura es que es muy alta (> 1000) que se traduce en una alta loopgain y por lo tanto una alta supresión de la distorsión.

Así que baja la ganancia del opamp a 10 o 100 y mira a ver qué pasa.

Consejo profesional: No utilice una onda triangular como señal de entrada, sino una onda senoidal a continuación, traza el espectro (utiliza la función FFT) de las señales. De este modo, podrá obtener cifras más precisas y precisas de la distorsión y también "ver" valores de distorsión más bajos. Por ejemplo, el 1% de THD es imposible de ver en un gráfico de tiempo, pero aparece en un gráfico espectral como picos de hasta -40 dBc.

Answer 2

El amplificador de audio clásico de zona muerta grande, que utiliza dos bipolares de polaridad NPN y PNP con las bases unidas y a la salida del servoamplificador (amplificador de realimentación negativa), presenta una zona muerta de 2 * Veb = 2 * 0,7 voltios o 2 * 0,8 voltios. El amplificador UA741 por defecto tiene una velocidad de giro de 0,5 voltios/microsegundo; para girar esas bases sobre la zona muerta de 1,6 voltios se necesitan más de 3 microsegundos.

Este tiempo de giro, cuando el opamp es sólo SLEWING y no es capaz de responder a ningún error de entrada-salida, es la duración de la función de impulso que su diagrama muestra inyectada en la salida.

Como sugiere bimpelrekkie, cambia la señal de entrada. Te sugiero que utilices una sinusoide de 20.000 hercios de amplitud 20 voltios pico-pico. Con un periodo de 50 uSeg, y una zona muerta de 3uSeg y 2 zonas muertas por ciclo, deberías poder notar visualmente la distorsión.

Tu pregunta se refiere a cómo los transistores "amortiguan" la distorsión. En realidad, el bucle está haciendo su trabajo, el bucle de realimentación negativa está haciendo su trabajo.

Aumenta la frecuencia a 50.000 Hz o 100.000 Hz.

E inyectar alguna "música" interesante, como violines en masa, con todas esas cuerdas afinadas por los oídos de los músicos. Inyecta 1.000 Hz y 1.010 Hz y 1.020 Hz al mismo tiempo, y examina la FFT. Recoge 500 milisegundos de muestras, lo que proporciona una separación de frecuencias de 2 hercios, así verás claramente la intermodulación.

La irritación de la zona muerta durante los eventos de cruce proviene de la naturaleza de banda ancha del IMPULSO modelo de función (muy estrecha en el tiempo) de cruce. El oído escucha picos en la música, picos que no están en el material original del programa, picos que dependen del momento en que varias sinusoides interactúan para generar un cruce por cero.

¿Por qué la THD no capta este fenómeno? Porque al utilizar una prueba de un solo tono, los picos de error de cruce se producen sólo en los cruces por cero, y toda la energía es armónicamente relacionados con el tono único.

Las pruebas multitono sacan a la luz los picos de hash (cronometrados aleatoriamente) no relacionados armónicamente.