无负反馈、浅大环负反馈、深度大环负反馈研究（多图）

kknd

最近研究放大器，顺便做了个无负反馈、浅大环负反馈、深度大环负反馈对比测试，测试的电路是两级渥尔曼差分，参考电路图如下：





首先将电路取消大环负反馈，使用各级电流负反馈来控制增益。

10K正弦波，上面是输入波形，下面是输出波形：







100K正弦：



1K方波：


100K方波：




100K方波对比，使用Y轴位移功能将输出波形叠加到输入，观察两者相似性。



可以看到，输入与输出相差较大，且有较大时延。

接下来是浅大环负反馈，保留第一级、第三级的电流负反馈，取消第二级的反馈，然后接上大环负反馈，这样由于开环增益不大，所以系统工作在浅大环负反馈下。由于无负反馈时正弦波已经很好了，所以之后就不再上正弦的图了，改为方波。

1K方波





图上输出波形可见似乎低频响应不好，这是由于反馈回路中为控制中点，接有10UF的直流反馈电容，10UF容量太小，导致低频响应不好，换个大电容就不存在问题了。

10K方波



100K方波：





100K方波对比：






与无负反馈时对比可见，波形有了很大改善，但肉眼还是可以看出存在差异。

最后是深度大环负反馈，取消各级的本级反馈，使用大环负反馈。

1K方波：



同样方波显示低频响应不好，不过比浅大环时好一点。

10K方波：





1K和10K方波略有过冲，不过很小，不注意难以发现。

100K方波：




100K方波对比：




输出与输入波形几乎完全重叠，肉眼无法分辨差异！

既然有过冲，那就专门来研究这个问题：




10K方波，可见对于35VPP的输出电压，过冲分量不过区区1V而已，我想这个程度应该是完全可以接受的吧？

最后是深度大环负反馈下的中点电压控制问题。电路中所有的晶体管都未经严格配对，只用数字表配了HFE（误差约20%），以及VBE（误差约1%）。

首先是刚通电时的中点：



通电1分钟后：



通电30分钟后：



这个电路可以输出35VPP的电压，使用时千万要小心，这是一只200欧，1/4的电阻，用来做负载，结果不小心输入信号过大，就成了这样：

kknd

下面是引用hotpoint于2005-07-03 17:49发表的:


RMAA那种软件只是给没有示波器，失真仪的人杂耍用的，其测试结果对于只能做定性分析的参考，更不要说定量分析。


.......

热烈欢迎，对于大环负反馈系统时延居然小于无反馈系统，真是怪事，我无法解释这个现象，请高手出招，呵呵． [s:2]

kknd

下面是引用科罗娜于2005-07-03 17:32发表的:
静态信号说明不了什么问题。
加入深度大环负反馈对THD+N失真，频带，s/n等常规静态指标都有好出是早有定论的。
但是对于音乐这个动态信号，音箱这个动态负载来说。这些指标都很苍白。
深度大环负反馈会加大瞬态互调失真，群时延特性也会变坏，等等。。。。。。

要是能够直接测量动态特性就好多了，我也很关心这个，但是我不知道该如何测量．对于瞬态互调失真，通常认为是由于系统时延导致负反馈不能及时导致系统在瞬间工作于无反馈状态，这样由于系统开环放大量很大出现过载所致，但是从这里１００Ｋ方波测试却显示深度反馈的时延居然比无反馈还小，这真是让人费解． [s:8]

kknd

下面是引用hotpoint于2005-07-03 18:42发表的:


大环反馈高频相移小于无大环这个问题影响因素比较多，但是我假设你的大环系统-3DB截频点是要高于无大环系统，这样实际上在带内某点仅仅以正弦观察相位失真确实会得到你这样的结果。

大环路瞬态互调失真导致各级输入瞬间过载，过载瞬间相当于系统开环，失真度和通频带都相当于开环。这也就是为什么大家都拼命调整自己放大器的开环特性，如果你的开环可以做到50KHZ，那么对于加上大环输入级过载的最坏情况，你的通频带仍然可以达到50KHZ。
.......

我也注意到这个问题，所以实际上我是用１００Ｋ方波来考察时延情况的，方波的另外一个好处是可以直观的看到系统群延迟特性，如果存在群延迟失真的话波形就会出现振铃，变形什么的．从测试的情况来看三个系统的群延迟都是合格的．而且方波的上上升沿也并没有发现严重的过冲，这是否说明瞬态互调失真并不严重呢？

kknd

谈谈我的看法：
我觉的方波本身就有一个阶跃过程，如果系统存在较大的瞬态失真，那么在这个阶跃过程就会出现问题，所以用示波器观察这个阶跃过程是可以定性的了解系统瞬态失真情况的．

kknd

贴一个ＳＧＳ－ＴＨＯＭＳＯＮ测试ＴＩＭ失真的方法：

kknd

科兄请看THOMSON测试TIM失真的方法如何？

kknd

科兄有无好的方法可以测试动态特性参数？包括TIM，群延迟什么的，不需要定量的，能定性分析就好的。

kknd

下面是引用zzzz于2005-07-07 16:35发表的:
这个实验很好的解释了负反馈的工作实质，是个很好的帖子，请注意高速运放都是工作在深度负反馈条件下的，它们是否存在瞬态失真？实际上瞬态失真的产生是有条件的，是在放大信号的幅度和频率高于一定条件才会产生的，运放的转换速率就是放大器的瞬态失真性能指标，可以转换为瞬态失真产生条件。转换速率是放大器响应速度的指标，如果该指标构高，就不会发生反馈信号速度不够的情况。应该注意瞬态失真没有直接测试方法与指标，要通过转换速率转换得到。 [s:7]

你的观点与THOMSON比较接近。

kknd

我有个想法请科兄看看是否可行：测量瞬态互调失真，在输入端施加两个不同频率的正弦脉冲串，输出端使用数字示波器采样，然后做FFT分析，如果出现很明显的瞬态互调失真那么就会出现比较大的其他频率分量，其幅度与基频的比率可视为失真的程度。