Push-Pull Distorsion

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Du har rätt, jag är osäker på hur stor roll utgångstrafon spelar men jag tror det är en ganska stor roll.

Däremot är dess olinjäriteter konstant och alltid överdrivna, tycker jag (finns liksom t.ex feedback ;) ).

Men eftersom summeringen egentligen sker i trafon så borde den spela stor roll.

MVH/Roger
PS
Själv kör jag helt utan feedback i mina OPT-bestyckade PP rörslutsteg, underbart ljud :D
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Funderar på en annan approach, vad händer om man specar upp två "rör-linjer" och låter en arbetspunkt på en lastlinje mellan dessa två "rör-linjer" överstyras?

Rör-linjerna skulle kunna vara:

\(I_{1a}(t)=pU_a(t)^{3/2}...C\)

respektive

\(I_{2a}(t)=p(U_a(t)+200V)^{3/2}...E\)

Jag sätter +200V för annars krävs det stegfunktioner som inte går att analysera, att I/V-diagrammet blir "omvänt" tror jag inte spelar så stor roll. Spänningen (x-axeln) går alltså åt andra hållet (högst ström för E, minst för C).

Skillnaden i ström vid en speciell lastlinje är då

\(I_{2a}-I_{1a}=p[(U_a(t)+200V)^{3/2}-U_a(t)^{3/2}]\)

arbetspunkten ligger på halva denna differens, alltså och förenklat

\(i_q=(i_2-i_1)/2=((U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})/2\)

Här ska vi injicera en sinusial signal, men först måste vi definiera hur arbetspunkten rör sig.

Vi leker lite och provar sätta in lite värden,

Säg, U=50, 100, 200, 300, 400V

då får vi:

Iq(50V)=3599
Iq(100V)=4196
Iq(200V)=5171
Iq(300V)=5984
Iq(400V)=6696

Sticker inte iväg så farligt :)

Vi tar reda på hur Iq varierar med spänningen och deriverar istället :)

\(di_q/dU=1/R_L=3/4((U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2})\)

Jag misstänker dock att detta är transkonduktansen och att jag i så fall specificerat differensen av två transkonktanser :)

Faktum är att konstanten "200" är vald utifrån att "rör-linjen" skall böja högre upp i spänning (negativ x-riktning i mitt fall) och på så sätt ge en högre ström, så jag har en "lutning" i ström vs spänning, så det kanske är en last (RL) trots allt?

Så kanske jag nu har en last (RL):

\(R_L=4/3\frac{1}{(U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2}}\)

och en biasström (Iq):

\(i_q=((U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})/2\)

och därmed en spänning ut (RL*Iq):

\(Uo=4/3\frac{1}{(U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2}}*((U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})/2\)

Eller snarare variationer i Iq...

MVH/Roger
PS
Vänta lite, RL är inte beroende av tiden därför kanske dessa ekvationer är mer korrekta:

\(R_L=\frac{4/3}{(U_a+200)^{1/2}-U_a^{1/2}}\)

och en biasström (Iq):

\(i_q=((U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})/2\)

och därmed en spänning ut (RL*Iq):

\(Uo=\frac{4/3}{(U_a+200)^{1/2}-U_a^{1/2}}*((U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})/2\)

biasströmmen är dock beroende av tiden...
Användarvisningsbild
HUGGBÄVERN
Tidigare soundbrigade
Inlägg: 35154
Blev medlem: 23 augusti 2006, 22:44:11
Ort: Lilla Paris
Kontakt:

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av HUGGBÄVERN »

En angreppspunkt som kanske kan vara minst lika relevant är att utgå från den mängd av distortion av OLIKA slag som och fundera över varför somlig distortion faller ifrån. Glöm inte bort att i en PP-stärkare har du hög CMRR!
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Men det har vi redan gjort, dvs sett att enbart udda "komponenter" blir kvar men det har visat sig ej kunna kopplas till udda "toner", så den analysen går bort, men den visar ändå att enbart udda komponenter av en insignal blir kvar redan innan klippning (det känns som om detta är relevant ändå, fast jag begriper det inte).

Sen är det riktigt att PP-steg har hög CMRR, det är bl.a därför jag gillar dom (t.ex kan matningen rippla ganska kraftigt utan att det propagerar till högtalaren, ett SE-steg skulle kräva stor spole).

MVH/Roger
PS
Om man kunde koppla udda komponenter/exponenter till udda multiplar av wt (i sin(nwt), n godtyckligt udda heltal) så vore problemet löst för då har man ju alltid att det bara blir udda exponenter kvar tom efter klipp då inget annat kommer igenom.
Senast redigerad av Spisblinkaren 11 juni 2016, 16:53:50, redigerad totalt 1 gång.
superx
Inlägg: 1127
Blev medlem: 19 juni 2012, 23:28:16
Ort: Linköping

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av superx »

Jo då, det går. Jag får be att återkomma med den uträkningen bara.
Användarvisningsbild
HUGGBÄVERN
Tidigare soundbrigade
Inlägg: 35154
Blev medlem: 23 augusti 2006, 22:44:11
Ort: Lilla Paris
Kontakt:

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av HUGGBÄVERN »

Helt OT men bara nästan. På tal om vad transformatorer kan ställa till med kan jag rekommendera ett betraktande av denna udda konstruktion - http://diyparadise.com/Darling/matrix_darling.html
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Observera min ändring, superx ;)

Jag tror att din teori faktisk är rätta vägen.

Ser fram emot den matematiska kopplingen mellan komponenterna i dina polynom och toner.

MVH/Roger
ghu
Inlägg: 707
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av ghu »

Antag att karakteristiken för en förstärkare (samband mellan t ex inspänning och utspänning) är en udda funktion. Detta innebär att karakteristiken är speglad i origo i ett koordinatsystem med t ex utspänning ritad som funktion av inspänning.
Detta medför att positiv halvperiod och negativ halvperiod på en sinusformat insignal kommer att påverkas på samma sätt.
Man får vad man brukar kalla halvvågssymmetri hos utsignalen d v s u(t)=-u(t+T/2) där T är signalens periodtid.

I följande länk är det visat både matematiskt och intuitivt att detta bara ger udda övertoner:
http://elektronikforumet.com/forum/view ... 2&start=30
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag bygger vidare på det här (borde väl egentligen ändra bara):

-------------------------------------------------------------

Funderar på en annan approach, vad händer om man specar upp två "rör-linjer" och låter en arbetspunkt på en lastlinje mellan dessa två "rör-linjer" överstyras?

Rör-linjerna skulle kunna vara:

\(I_{1a}(t)=pU_a(t)^{3/2}...C\)

respektive

\(I_{2a}(t)=p(U_a(t)+200V)^{3/2}...E\)

Jag sätter +200V för annars krävs det stegfunktioner som inte går att analysera, att I/V-diagrammet blir "omvänt" tror jag inte spelar så stor roll. Spänningen (x-axeln) går alltså åt andra hållet (E börjar alltså vid -200V och vi måste över noll volt för att båda formlerna skall gälla samtidigt).

Skillnaden i ström vid en speciell lastlinje är då

\(I_{2a}-I_{1a}=p[(U_a(t)+200V)^{3/2}-U_a(t)^{3/2}]\)

arbetspunkten ligger på halva denna differens, alltså och förenklat

\(i_q=(i_2-i_1)/2=p[(U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2}]/2\)

Här ska vi injicera en sinusial signal, men först måste vi definiera hur arbetspunkten rör sig.

Vi leker lite och provar sätta in lite värden,

Säg, U=50, 100, 200, 300, 400V

då får vi:

Iq(50V)=3599
Iq(100V)=4196
Iq(200V)=5171
Iq(300V)=5984
Iq(400V)=6696

Sticker inte iväg så farligt :)

Vi tar reda på hur Iq varierar med spänningen och deriverar istället :)

\(di_q/dU=1/R_L=3p/4[(U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2}]\)

Jag misstänker dock att detta är transkonduktansen och att jag i så fall specificerat differensen av två transkonktanser :)

Faktum är att konstanten "200" är vald utifrån att "rör-linjen" skall böja högre upp i spänning (negativ x-riktning i mitt fall) och på så sätt ge en högre ström, så jag har en "lutning" i ström vs spänning, så det kanske är en last (RL) trots allt?

Så kanske jag nu har en last (RL):

\(R_L=4/3\frac{1}{p[(U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2}]}\)

och en biasström (Iq):

\(i_q=p[(U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})]/2\)

och därmed en spänning ut (RL*Iq):

\(Uo=4/3\frac{1}{p[(U(t)+200)^{1/2}-U(t)^{1/2}]}*[(U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2}]/2\)

Eller snarare variationer i Iq...

MVH/Roger
PS
Vänta lite, RL är inte beroende av tiden därför kanske dessa ekvationer är mer korrekta:

\(R_L=\frac{4/3}{p[(U_a+200)^{1/2}-U_a^{1/2}]}\)

och en biasström (Iq):

\(i_q=p[(U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2})]/2\)

och därmed en spänning ut (RL*Iq):

\(Uo=\frac{4/6}{(U_a+200)^{1/2}-U_a^{1/2}}*[(U(t)+200)^{3/2}-U(t)^{3/2}]\)

biasströmmen är dock beroende av tiden...(p försvann :D).

-------------------------------------------

Detta kan skrivas om enligt

\(Uo\propto \frac{(U_a(t)+200)^{3/2}-U_a(t)^{3/2}}{(U_a+200)^{1/2}-U_a^{1/2}}\)

Ser lite rätt ut, faktiskt ty vi har en förstärkningsfaktor av spänningen som sätts via arbetspunkt (fast spänning) i nämnaren och variationen i täljaren.

För hög spänning, säg >100V får vi

\(Uo\propto \frac{(U_a(t)+200)^{3/2}}{(U_a+200)^{1/2}}\)

eller

\(Uo\propto \frac{(U_a(t)+200)^{3/2}}{(100+200)^{1/2}}=\frac{(U_a(t)+200)^{3/2}}{17}...F\)

Tror det är enklare att säga att

\(Uo\propto U_a(t)^{3/2}\)

fast jag trodde det var strömmen som var det, dessutom innebär detta kraftig olinjäritet. Med andra ord stämmer inte min analys :D

Vi tar några punkter hos F:

Ua(10V): 179V, Av=17,9
Ua(20V): 192V, Av=9,6
Ua(30V): 205V, Av=6,8
Ua(40V): 219V, Av=5,5
Ua(50V): 233V, Av=4,7
Ua(100V): 305V, Av=3,1

Vilket är så långt ifrån linjärt man kan komma :D

Jag är en sopa, det vart ju helt fel alltihopa :(
Senast redigerad av Spisblinkaren 11 juni 2016, 18:29:39, redigerad totalt 1 gång.
ghu
Inlägg: 707
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av ghu »

Kanske lite off-topic men kanske ändå av intresse.
Det är en vanligt utbredd missuppfattning att bara för att man använder bipolära transistorer så blir klippningen "hård" då man överstyr förstärkaren.
Detta är inte sant. Det går alldeles utmärkt att konstruera transistorförstärkare med mjuk klippning.
Se t ex bifogad konstruktion.
Mjukklippning.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag börjar fatta hur man ska attackera det här problemet.

Först, superx har rätt för det är med hans metod enkelt att se att det bara blir udda "komponenter" över.

Den beskrivningen är klockren, då alla (momentanvärden) hos godtyckliga funktioner kan Taylor-utveckas i polynom.

Det intressanta är sedan vad som händer vid klippning, men varför är det intressant?

Superx har ju visat att det bara är udda komponeter som kan propagera genom ett PP-steg och då spelar det ju ingen roll hur det klipps, eller hur?

Vad som däremot spelar roll är kopplingen mellan dessa udda komponenter och udda toner.

Detta, mina damer och herrar, är "bara" vad som återstår att bevisas.

Väntar med spänning på superx's förklaring.

MVH/Roger
superx
Inlägg: 1127
Blev medlem: 19 juni 2012, 23:28:16
Ort: Linköping

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av superx »

Jag är ute och reser och inte så sugen på Latex-joxande från telefonen. Men här kommer lite intressant läsning som relaterar till ämnet. Nämligen om Chebychev-polynom och koppling mellan polynom och övertoner.

http://music.columbia.edu/cmc/MusicAndC ... /04_06.php
ghu
Inlägg: 707
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av ghu »

Förslag till matematisk lösning.
Gör en serieutveckling för förstärkarens karakteristik. u inspänning och uut utspänning i bild nedan.
Antag inspänning u=sin t
Sätt in inspänningen i serieutvecklingen.
Använd trigonometriska produkt till summaformler. Har gjort nedan för de första termerna i serieutvecklingen. Gör resten själv
Resultat: Udda potenser i serieutvecklingen ger udda deltoner i övertonsspektrum.
Harmonics.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Så vad jag har missat att fatta, min dumme jävel, är att helt enkelt byta ut x mot sin(wt)? :D

Fast det blir ändå skumt för vi har Maclaurin-utvecklat (MU) en funktions momentana värde [f(x)] mha ett momentanvärde (x) kring ett ansatsvärde (a=0).

Och plötsligt säger ni att man bara kan stoppa in x=sin(wt) i den funktionen, dvs vi har inget momentanvärde (x) längre utan en periodisk funktion.

Jag är skeptisk, för själva MU utgår från en mycket bestämd funktion dvs era ide'er innebär att man har stoppat in en funktion [sin(wt)] i en funktion som kanske inte ens har med den funktion man MU:ade att göra.

I det här fallet har jag ju själv MU:at sin(x) och fått enbart udda termer, i t.ex den utvecklingen trycker man alltså sedan in sin(wt) som x så att man i realiteten får sin(sin(wt)), samtidigt är MU ett momentant funktionsvärde av ett momentanvärde...

Jag vet faktiskt inte om jag köper det här, men intressant är det :)

MVH/Roger
PS
Om det är riktigt skäms jag för att jag aldrig ens tänkte tanken :D
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Push-Pull Distorsion

Inlägg av Spisblinkaren »

Samtidigt vet jag ju från superx's ursprungliga fina uträkning att PP-scenariot (f(x)-f(-x)) enbart ger udda termer.

Och då spelar ju själva funktionen ingen roll, det enda som spelar roll är halten udda termer (för det är de enda som propagerar, ÄVEN vid klippning).

Och om man då har A1x+A3x^3... så är det väl bara att köra, dvs stoppa in x=sin(wt) och trigonometrisk lösa ut vad det blir som du, ghu, gjort.

Intressant det här, vad som är särskilt anmärkningsvärt är att halten udda toner är viktig dvs ett par transistorer i PP kommer förmodligen inte låta lika bra för de har helt andra halter udda toner i sitt klipp, vilken skillnaden är låter jag vara osagt.

MVH/Roger
PS
Jag har dock själv byggt ett JFET PP-steg med egenlindad utgångstrafo (4W).

Jag är ändå lite skeptisk till att bara byta ut x mot sin(wt) i godtyckligt (udda) polynom.
Skriv svar