תגובות למאמר: משוב שלילי - מה זה ולמה זה כל כך חשוב במגברים?

[DigiSUN]

הקבל מוריד מלאכותית את ההגברה בתדרים הללו כדי למנוע אי יציבות.
ניסיון להגדלת הזרם במסלול הקבל יגרום להגדלת ה SR (כמו שרוצים) אבל כפועל יוצא יגרום גם להרחבת תחום התדרים שלו. הרחבת תחום התדרים עלול להכניס בחזרה את המגבר לאזור עבודה לא יציב (נדנודים). כדי לייצב אותו, נאלץ להקטין את תחום התדרים כלומר להגדיל את הקבל.
הגדלת הקבל תקלקל בחזרה את ה SR.

...

motico,
תודה על ההסבר. אבל נדמה לי שהוספת הקבל אינה יכולה להקרא "מלאכותית", כי היא לא סתם מקטינה את ההגבר אלא גורמת להזזת הקוטב-ממש.
מכל וכל, איני ממש מכיר את הבעייתיות הזאת-דווקא. אשמח אם גם יוסי יתייחס לדברים אלה (כמו-גם לבעיית זרמי ה- Bias שהזכרתי בתגובתי הקודמת).

[chalmh]

יהושע,

כתבת:

אין דין סימולציה כדין מעגל חי.
סימולציה היא כלי עזר בשלב תכנון מעגלים, אבל אף פעם היא לא מחליפה מדידות על מעגל בפועל.

...

אין לי אלא להצדיק אותך ולכן תתעלם מהתוצאות של הסימולציה גם אם הם יחמיאו לך.
ישנם אנשים שיש להם את כל הידע וישנם כאלה שחסרים אותו. אני נמנה עם הסוג השני ולכן כלי הסימולציה הם חיוניים. אתה אולי יודע לתכנן מעגלים וניסיונך הוא רב וכנראה סימולציה רק יכולה להזיק לתכנון. גם זו שיטה. על זה כבר אמרו חכמינו: "לא הביישן למד ולא הקפדן מלמד". אני יודע לאיזו קבוצה אני שייך ולא קשה לנחש.

[Joshua_G]

תשובתי התייחסה למשוב שלילי כולל (גלובלי).

...

מעולה. אז נראה לי שכולנו מסכימים. רק נשאר לברר כמה דרגות זה גלובלי וכמה זה לא.
ואם כבר, אז נשאלת השאלה המתבקשת: האם מספר הדרגות ה"לא גלובלי" זה מספר קבוע או תלוי גם בטיב תכנון המעגל?

...

משוב מקומי הוא משוב של דרגת הגברה אחת.
משוב כולל הוא משוב מהמוצא למבוא של המגבר.

[Joshua_G]

יהושע,

כתבת:

אין דין סימולציה כדין מעגל חי.
סימולציה היא כלי עזר בשלב תכנון מעגלים, אבל אף פעם היא לא מחליפה מדידות על מעגל בפועל.

...

אין לי אלא להצדיק אותך ולכן תתעלם מהתוצאות של הסימולציה גם אם הם יחמיאו לך.
ישנם אנשים שיש להם את כל הידע וישנם כאלה שחסרים אותו. אני נמנה עם הסוג השני ולכן כלי הסימולציה הם חיוניים. אתה אולי יודע לתכנן מעגלים וניסיונך הוא רב וכנראה סימולציה רק יכולה להזיק לתכנון. גם זו שיטה. על זה כבר אמרו חכמינו: "לא הביישן למד ולא הקפדן מלמד". אני יודע לאיזו קבוצה אני שייך ולא קשה לנחש.

...

סימולציה היא כלי עזר בשלב תכנון מעגלים.
היא אף פעם לא יכולה להחליף מדידות מעשיות על מעגל ממשי, פיסי.
סימולציה לא יכולה להוכיח שום דבר – רק לסייע למתכנן בשלבי התכנון.

[motico]

DigiSUN

הוספת הקבל מורידה מלאכותית את ההגברה כי זה מתחייב. המילה מלאכותית באה להראות שמקלקלים את תחום התדרים הגבוהים של המגבר במכוון.
כמו שכתבת, זה גם מזיז פאזה.

בוא נעשה סדר.
בלי הקבל המוסף, למגבר יש תגובת תדר מצוינת. הרבה יותר מ 1 מגה הרץ.

בתהליך הידוע אות הכניסה נכנס למגבר ומגיע ויציאה. עכשיו לוקחים חלק מהאות שביציאה ומחזירים אותו לכניסה בסטיית פאזה של 180 מעלות. זה למעשה המשוב השלילי. שני הוקטורים, אחד של אות הכניסה והשני של אות המשוב הפוכים בקוטביות ומתחסרים.
התאוריה יפה אבל למעשה זה לא בדיוק נכון. כאן צריך להיכנס לדקויות.

לכאורה אות הכניסה מתחיל ב 0 מעלות, מגיע ליציאה ב 0 מעלות וחוזר למשוב ב 180 מעלות. זה מה שהיינו רוצים, אבל בפועל החיים שונים.
כל רכיב הוא גם אוסף של קיבולים ולכן כל רכיב גורם לאות הכניסה לסטות קמעה בפאזה. כל דרגה נוספת בדרך גורמת להסטת פאזה נוספת. מה שמתרחש אמיתי זה שאות שנכנס למגבר ב 0 מעלות מגיע ליציאה בסטייה של כמה מעלות. אז השאלה כמה? התשובה כבר תלויה בתדר. ככל שהתדר יותר גבוה כך הסטייה יותר גדולה.

בא נניח שבתדר מסוים אות היציאה זז ב 20 מעלות יחסית לכניסה. כלומר כניסה 0 מעלות, יציאה 20 מעלות.
עכשיו מחזירים משוב ב 180 מעלות וקיבלנו סטייה בין הכניסה ליציאה בגודל של 200 מעלות. כל זמן שלא עברנו את ה 270 מעלות הכל בסדר.

להמשיך או שאני מעייף אותך?

[chalmh]

יהושע,

כדי שאפשר יהיה להתייחס ברצינות לידיעות המקיפות שלך בסימולציות ויכולת הניבוי שלהן, מתי לאחרונה עבדת עם סימולטור P-SPICE או כל סימולטור אחר ויישמת מעגל אחרי הסימולציה ואפילו באודיו? מתי בנית מודל של רכיב? תאר לעצמך שאינטל או כל חברת צ'יפים אחרת היו מחכים לתוצאות של הרכיבים שלהם ללא יכולת ניבוי מצוינת (והדגש על מצוינת גם אנלוגית ולא רק דיגיטלית) של כלי הסימולציה. יהושע, תתעורר - "אנחנו לא בתקופת האבן". רק לסבר לך את האוזן, הסימולטורים מנבאים ביצועי מעגלים באחוזים גבוהים מאוד וכדי להיות זהיר וסלחני זה מעל ל-90% בתדרי RF גבוה מאוד כך שיכולות הניבוי שלהם בתדרי אודיו הוא "בדיחה". ברוך השם יש מאחורי רקורד זעום של פיתוח מעגלים בעזרת סימולטור ואחוזי ההצלחה שלהם ועמידה בספציפיקציות הוא גבוה מאוד ומעבר למספר שציינתי למעלה.

לילה טוב ועכשיו אני מתפנה קצת למוזיקה טובה ברשותכם.

[Joshua_G]

יהושע,

כדי שאפשר יהיה להתייחס ברצינות לידיעות המקיפות שלך בסימולציות ויכולת הניבוי שלהן, מתי לאחרונה עבדת עם סימולטור P-SPICE או כל סימולטור אחר ויישמת מעגל אחרי הסימולציה ואפילו באודיו?

...

לפני 3 חודשים. קדם-מגבר מבוסס JFETs עם MOSFETs .

[yosihary]

DigiSUN

בהנחה שהמעגל מתוכנן אופטימלי, הגדלת הזרמים לא ממש תעזור ל SR.

ניסיון להגדלת הזרם במסלול הקבל יגרום להגדלת ה SR (כמו שרוצים) אבל כפועל יוצא יגרום גם להרחבת תחום התדרים שלו. הרחבת תחום התדרים עלול להכניס בחזרה את המגבר לאזור עבודה לא יציב (נדנודים). כדי לייצב אותו, נאלץ להקטין את תחום התדרים כלומר להגדיל את הקבל.
הגדלת הקבל תקלקל בחזרה את ה SR.

...

הנה למה:
אמרת שהקבל מקטין את ההגברה אכן כך בדיוק לפי הנוסחא הבאה:

G=gm/(2*pi*freq*C3 זה מוליכות חלקי מכפלת התדר באומגה.

ככל שהתדר גדל המכנה גדל וההגבר יורד. אם קבענו את C הגורם היחידי שישנה את תחום התדרים יהיה gm.

gm נקבע במעגל הזה על ידי ערכי R2 and R3 כל אחד מייצר gm לטרנזיסטור שלו בערך ששוה ל אחד חלקי gm

החלוקה תתן 10 מ"א לוולט לטרנזיסטור וראי הזרם מסכם את זה ל- 20. זהו ה- gm שנקבע במדויק על ידי נגד, וכך קבע בצורה מוצקה את ההגבר.

R4 קובע את הזרם בדרגה הדיפרנציאלית, ו- R13 קובע את הזרם בדרגת ההגברה TR4
וניתן לשנותם באופן חופשי ללא ההשפעה שחשבת, פרט למקרה שאם תוריד את הזרם בדרגה הדיפרנציאלית לערכים קטנים החל מפי 5 בערך ה- gm יתחיל לרדת באופן משמעותי.

[yosihary]

יוסי,
מה שאתה אומר זה שהגדלת הזרם בראי הזרם של דרגת ההפרש - יכולה לשפר (או לתקן) את ה- SR, שהרי ה- SR הוא ביחס ישר לזרם זה (וביחס הפוך לקיבוליות).
האם הבנתי אותך נכון?[/quote

ראה תשובה קודמת עם הנוסחאות.

...

[DigiSUN]

יוסי, על השאלה הזאת כבר ענית לי
מה שאמרתי בהמשך, זה שיש גם להגדלת הזרם מחיר: זה ישפר את ה- SR אבל יגרום גם להגדלת זרם ה- Bias של המגבר.

אם, נניח, נרצה לעשות קיזוז קוטב דומיננטי, ונראה שעלינו להגדיל את הקיבוליות בשני סדרי גודל. כתוצאה מכך, נצטרך להגדיל גם את הזרם בשני סדרי גודל על-מנת לשמור על ה-SR, אבל אז זרם ה- Bias יגדל גם הוא - בשני סדרי גודל - שזה משמעותי.

[yosihary]

יוסי, על השאלה הזאת כבר ענית לי
מה שאמרתי בהמשך, זה שיש גם להגדלת הזרם מחיר: זה ישפר את ה- SR אבל יגרום גם להגדלת זרם ה- Bias של המגבר.

אם, נניח, נרצה לעשות קיזוז קוטב דומיננטי, ונראה שעלינו להגדיל את הקיבוליות בשני סדרי גודל. כתוצאה מכך, נצטרך להגדיל גם את הזרם בשני סדרי גודל על-מנת לשמור על ה-SR, אבל אז זרם ה- Bias יגדל גם הוא - בשני סדרי גודל - שזה משמעותי.

...

ניקח דוגמא את המגבר הזה:
http://www.dself.dsl.pipex.com/ampins/dipa/dipa.htm#6

פרק 6 ציור 33.

הקבל C3 בערכו הנוכחי מגדיר קוטב דומיננטי ביותר, לכן אין צורך למגבר קיזוז נוסף.
בציור 1 תראה מגבר סטנדרטי פשוט שבו הקבל הוא 47. למרות הגדלה קיצונית של הזרמים, הוספת R2 ו- R3
החזירה את ההגברה למצב דומה. מעגל ראי הזרם מכפיל את ההגברה, אז הקבל הוגדל ל- 100.

לכל השינויים הללו אין שום קשר לזרם Bias. זרם זה מכיילים באמצעות PR1 (כתוב גם Set Bias)

בגרסאות אחרות חדשות הוגדלו זרמי שתי הדרגות הראשונות ל 12 ו- 10, מבלי שזה ישפיע על שום דבר אחר פרט להגדלת פוטנציאל ה- SR שיכול בתכן הזה להגיע ל- 60 וולט למיקרו ויותר.

[ziv_r]

כל התרגומים ש Joshua_G הציג קיבלו חיים משלהם בשרשור ייעודי.

[DigiSUN]

לכל השינויים הללו אין שום קשר לזרם Bias. זרם זה מכיילים באמצעות PR1 (כתוב גם Set Bias)

...

יוסי, ברשותך אני מבקש לחדד פה נקודה מסוימת:
האם "אין קשר בין השינויים לזרם Bias", כדבריך, או שכן ישנה השפעה על זרם ה-Bias אבל ניתן לתקנו ע"י כיול באמצעות PR1?

הרי באופן כללי, ה- SR פרופורציוני לזרם באמיטר של דרגת ההפרש. הגדלת זרם זה כדי לשפר את ה-SR - גורמת להגדלת זרמי הבסיס של טרנזיסטורי הדרגה ההפרשית - מה שמשפיע על זרמי ה- Bias של המגבר. לפני שנעבור לפתור בעייתיות "חדשה" זו, האם אתה מסכים עם זה עקרונית?

[robo7]

.*

[DigiSUN]

יוסי,
אגש לפואנטה שרציתי לומר.

ברשותך, אשמש רגע סנגור לאודיופילים שמצדדים בטענות שמקורן בדמגוגיה / בורות.
אלה טוענים, בין השאר, טענה לפיה השימוש במשוב שלילי מקלקל את ה-SR. במאמרך אתה שולל טענה זו, ועל-כך זכית לביקורת נוקבת (אך בלתי-מנומקת בעליל) מצד יהושע.

עכשיו, אתה אומר שטענה זו "פשוט לא נכונה", אולם מתשובותיך לשאלותיי (פיצוי על שינוי הקיבוליות בהעלאת זרם, כדי לקזז קטבים - דבר הקיים רק בתצורות משוב) אתה למעשה מסכים (לכאורה) שהבעייתיות הזאת כן קיימת, אך מסביר שיש יש לה פתרון פשוט.

אני חסיד השיטה המדעית וההנדסית, כבר זכיתי למחמאות בסגנון "טכנוקרט" / "טכנופיל". למרות זאת - קצת מפריע לי שאתה קובע שהטענה ש"משוב שלילי מקלקל את ה-SR" אינה נכונה, בעוד שמהסבריך משתמע שהיא אמנם נכונה למרות שקיימות דרכים הנדסיות לתקנה (העלאת ה-SR חזרה ע"י העלאת הזרם). נראה לי שיותר נכון לומר ש"קיים פתרון הנדסי לתופעה" מאשר "הטענה לא נכונה".

שים לב, תוקפים סובייקטיביסטיים "אופייניים" מצדדים בטענת קלקול ה-SR בדוגמתיות מבלי שהם יכולים להסבירה. אני מבקש הסבר מבחינה טכנית-לוגית בלבד. בלימודי מעגלים אנלוגיים למדתי שבאופן כללי במגבר שרת, ה- SR פרופורציוני ליחס בין זרם האמיטר שבראי הזרם התחתון של הדרגה הראשונה, לבין הקיבוליות הקיימת בין הדרגה הראשונה לשניה (הנוסחא מופיעה גם בערך בויקיפדיה (לינק)). אם יש לבצע קיזוז בשיטת הקוטב הדומיננטי, הדבר אמור להזיק ל-SR. אכן, קיימים פתרונות לכך והם מיושמים בהצלחה, אך לעניות דעתי יש להדגיש זאת במקום לסתור את התופעה בכללותה.

[ariane]

היום מתפרסמת באתר STEREOPHILE ביקורת שנושאה המגבר המשולב של חברת היוקרה השוויצרית darTZeel מדגם CTH-8550. המגבר, שמחירו $20,300, נאמן לגישת הפשטות של המתכנן ונמנע משימוש בלולאת משוב. הסוקר נהנה מהתוצאה. John Atkinson , שבדק במעבדה את המגברים של החברה, אהב את התוצאות הרבה פחות.
קישור לביקורת ולמדידות : http://www.stereophile.com/integratedam ... index.html

[Joshua_G]

נדרשת מיומנות ברמה הגבוהה ביותר כדי לתכנן מגבר הספק מצב מוצק ללא משוב שלילי כולל שגם יימדד בסדר וגם יישמע טוב.

[yosihary]

יוסי,

ברשותך, אשמש רגע סנגור לאודיופילים:
אלה טוענים, בין השאר, טענה לפיה השימוש במשוב שלילי מקלקל את ה-SR. במאמרך אתה שולל טענה זו, ועל-כך זכית לביקורת נוקבת (אך בלתי-מנומקת בעליל) מצד יהושע.

עכשיו, אתה אומר שטענה זו "פשוט לא נכונה", אולם מתשובותיך לשאלותיי (פיצוי על שינוי הקיבוליות בהעלאת זרם, כדי לקזז קטבים - דבר הקיים רק בתצורות משוב) אתה למעשה מסכים (לכאורה) שהבעייתיות הזאת כן קיימת, אך מסביר שיש יש לה פתרון פשוט.

...

למשוב השלילי אין השפעה על ה- SR.

מי שמוריד את ה- SR זה מערכת הקיזוז. אני נתתי דוגמא של קבל Cdom (קבל בודד). כמובן ישנם גם מגברים יותר מורכבים, שבהם יש יותר מקיזוז אחד.
במצב זה אני יכול לחבר את המשוב או לא, או לשנות אותו, וזה לא ישנה את ה- SR.
אז האמת היא שהקיזוז משפיע על ה- SR. ולא המשוב. כמובן שיש כאן קשר, אבל שוב כמו שזה נזרק, זה לא נכון.

בדוגמא של המגבר שהבאתי, ה- SR נקבע על ידי היכולת לטעון ולפרק את הקבל. אם היתה בעיתיותף הבעיה נפתרה לפני 30 שנה.

כל הטיעון של TIM מתבסס על מגבר עם SR איטי שלא מסוגל לעקוב אחרי טרנזיינטים מהירים באות השמע.

מגבר של 100 ואט למשל, שיש לו לפחות 40 וולט למיקרושניה, יעקוב אחרי כל טרנזיינט שיכול להתקבל מאות מוסיקה הכי מורכב.

[Joshua_G]

כל הטיעון של TIM מתבסס על מגבר עם SR איטי שלא מסוגל לעקוב אחרי טרנזיינטים מהירים באות השמע.

מגבר של 100 ואט למשל, שיש לו לפחות 40 וולט למיקרושניה, יעקוב אחרי כל טרנזיינט שיכול להתקבל מאות מוסיקה הכי מורכב.

...

האם בדקת TIM במגבר כלשהו, או שזה רק בתיאוריה?

[yosihary]

לכל השינויים הללו אין שום קשר לזרם Bias. זרם זה מכיילים באמצעות PR1 (כתוב גם Set Bias)

...

יוסי, ברשותך אני מבקש לחדד פה נקודה מסוימת:
האם "אין קשר בין השינויים לזרם Bias", כדבריך, או שכן ישנה השפעה על זרם ה-Bias אבל ניתן לתקנו ע"י כיול באמצעות PR1?

הרי באופן כללי, ה- SR פרופורציוני לזרם באמיטר של דרגת ההפרש. הגדלת זרם זה כדי לשפר את ה-SR - גורמת להגדלת זרמי הבסיס של טרנזיסטורי הדרגה ההפרשית - מה שמשפיע על זרמי ה- Bias של המגבר. לפני שנעבור לפתור בעייתיות "חדשה" זו, האם אתה מסכים עם זה עקרונית?

...

כאשר מדברים על Bias במגברים, אזי בדרך כלל נהוג לחשוב אוטומטית על הממתח שקובע את הזרם בדרגה הסופית. ואותו מכיילים על ידי PR.
זרמי הבסיס של דרגת ההפרש אכן יגדלו, ואין לכך קשר עם מה שנקרא BIAS של המגבר -זרם המנוחה בדרגה הסופית.
זרמי הבסיס הם גודל שתלוי בכל מיני גורמים, ובשביל לנטרל אותם נוקטים כמה פעולות:
א. קובעים שההתנגדות DC שרואה כל בסיס בדרגת ההפרש היא זהה.
על Rf1 ו- R4 להיות בערך שווה (כמו במגבר המתקדם ציור 33). כדאי גם לבחור ערכי התנגדות קטנים .
ב. טרנזיסטורים עם בטא גבוה.
ג. אם אפשר במא דומה בשניהם, ועוד גם Vbe דומה.

אי הקפדה על העקרונות הללו תגרום להופעת מתח DC שיורי ביציאה של המגבר, כאשר הוא חייב להיות קטן או אפס.