motkoppling

[jeppe]

jag vill prata om motkoppling i förstärkare

Det talas en hel del på många fora om hur illa det låter med "för mycket" motkoppling i transistorförstärkare, men det sägs inget om på vilket sätt det låter fult.

Hur ligger det till egentligen, kvaddas signalen med hög motkoppling?
Är inte ett dugg elektronikkunnig, men nyfiken

JR

[Jax]

Signalen kvaddas inte alls om konstruktören gjort rätt och förstärkaren inte körs bortom sin förmåga.

Det finns många åsikter om motkoppling och den vanligaste är väl myten om att motkoppling begränsar dynamiken.

[Nattlorden]

Jag tror de flesta som har något emot det har det av emotionella anledningar för att tanken på att återkoppla bär emot, eftersom det måste ske en påverkan av vad som kommer senare. Det kan i sammanhanget funderar mindre över är med vilken hastighet det kan ske.... trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s, vilket medför att återkopplingen på det hela taget är att betrakta som omedelbar. Sen kan man ju som vanligt alltid vara jätteduktig, duktig, medelmåttig eller dålig på vad man gör som kretsdesigner...

[Svante]

Motkoppling sänker en från början låg distorsion, men kan inte göra att förstärkaren presterar bortom sina begränsningar. Som min reglerlärare sa, man kan inte få ett ånglok att göra 0-100 på en sekund.

En förstärkare sedd utan motkoppling har flera fel. Här är några:

1. Den har en tonkurva som inte är rak. Tonkurva är en småsignalegenskap.

2. Den är olinjär. Exempel: Om förstärkningen är ungefär 1000 ggr så ger 1 mV (likspänning) 1 V ut. Men 2 mV in kanske ger 1,95 V ut. Ritar man upp en linje för överföringsfunktionen så är den krokig. Olinjäriteten kan vara svag (som ovan) men den kan också vara...

3. ... betydligt värre, tex om förstärkaren klipper. Utspänningen begränsas då till ett maxvärde som mäts i Volt.

4. Den kan ha slew rate-begränsningar. Det betyder att utspänningen från förstärkaren inte kan ändras hur fort som helst. Det finns en begränsning som mäts i V/µs. Slew ratebegränsningar kan uppstå om en (tidig) del av förstärkarkopplingen klipper och att det sitter en integrator (=bandbegränsning) efter den.

Motkoppling förbättrar egenskaperna i 1 och 2 men inte i 3 och 4. En förstärkare som drivs inom sitt normala arbetsområde, och inte bortom klippning eller slewratebegränsning blir alltså bättre av motkoppling. Problemet som kan uppstå, som nog har gett upphov till myten att motkoppling är dåligt, är när man tar en förstärkare som är för dålig framför allt map 4 och försöker "fixa" den med motkoppling. Det går inte, men ger tydligt bättre tonkurva och distorsion för små signaler. Vid stora signaler blir det dock elak dist med ett övertonsspektrum som innehåller otrevliga distprodukter. Detta eftersom förstärkaren drivs till klippning internt.

Typ.

[Bill50x]

Och vari ligger fördelarna med att inte använda motkoppling?

/ B

[Naqref]

...trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s...

Man får skilja på hastigheten för det elektriska fältet och hastigheten på laddningsbärarna. De senares hastighet beror på strömtätheten. Den förras beror på materialegenskaper och är konstant (mer eller mindre).

[Harryup]

Går det ens att bygga en transistorförstärkare utan ett visst mått av lokal motkoppling uppstår?

mvh/Harry

[Svante]

Jag tror de flesta som har något emot det har det av emotionella anledningar för att tanken på att återkoppla bär emot, eftersom det måste ske en påverkan av vad som kommer senare.

Ja, och där kan man göra en retorisk analogi för att troliggöra att det inte är så farligt. Om man ser spisplatta - kastrull - vattenbubbel - människa - spisreglage som ett reglersystem (dvs ett system med mitkoppling) så tror jag även att motkopplingsmotståndare vrider på full sprutt när det ska koka upp ris. Senare, när det börjar bubbla så drar man ner till ettan vilket räcker för lagom småputtring. Utan motkoppling skulle man vrida spisen till ettan från början och vänta lääänge.

Men det är en analogi som inte är helt relevant, den som vill kan hitta brister i den.

Detta är fö också ett exempel på slew ratebegränsning.

[Objektivisten]

...även att motkopplingsmotståndare vrider på full sprutt när det ska koka upp ris. Senare, när det börjar bubbla så drar man ner till ettan vilket räcker för lagom småputtring. Utan motkoppling skulle man vrida spisen till ettan från början och vänta lääänge.

Men riset smakar otvivelaktligen bättre.

[Naqref]

Går det ens att bygga en transistorförstärkare utan ett visst mått av lokal motkoppling uppstår?

mvh/Harry

Nej det går inte.

[Almen]

trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s

Nja, själva elektronrörelsen är väl endast ett fåtal m/s? Signalen rör sig rätt så mycket snabbare, men...

[Nattlorden]

trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s

Nja, själva elektronrörelsen är väl endast ett fåtal m/s? Signalen rör sig rätt så mycket snabbare, men...

Jaså? Vilken klockfrekvens på en CPU skulle du maxa ut på då?

[Svante]

Går det ens att bygga en transistorförstärkare utan ett visst mått av lokal motkoppling uppstår?

mvh/Harry

Nej och det går inte med rör heller.

[Svante]

Och vari ligger fördelarna med att inte använda motkoppling?

/ B

Lurig fråga, den implicerar att det finns några...

Marknadsmässiga, kanske? Snällare distorsionsspektrum när förstärkaren drivs bortom sin förmåga?

[Almen]

Tänker man annorlunda vad gäller rör och transistor? Blir rörförstärkare sämre av motkoppling än transistor-dito?

[Svante]

trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s

Nja, själva elektronrörelsen är väl endast ett fåtal m/s? Signalen rör sig rätt så mycket snabbare, men...

Jaså? Vilken klockfrekvens på en CPU skulle du maxa ut på då?

Hmm, det är som sagt skillnad på vågutbredningshastighet och flödeshastighet, även för elektroner.

Som när grävskopan gräver av vattenledningen ute i gatan, om du står i duschen så svär du direkt när de gräver av ledningen, trots att vattnet bara rör sig med någon dm/s i vattenledningen. Informationen rör sig alltså mycket snabbare än flödet i ledningen.

[Nattlorden]

...trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s...

Man får skilja på hastigheten för det elektriska fältet och hastigheten på laddningsbärarna. De senares hastighet beror på strömtätheten. Den förras beror på materialegenskaper och är konstant (mer eller mindre).

Jaja, det var populärvetenskapligt uttryckt. Eftersom vi dessutom har AC så är nettorörelse dessutom noll.

[Almen]

trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s

Nja, själva elektronrörelsen är väl endast ett fåtal m/s? Signalen rör sig rätt så mycket snabbare, men...

Jaså? Vilken klockfrekvens på en CPU skulle du maxa ut på då?

Ja, själva informationen rör sig betydligt snabbare.

[KarlXII]

En förstärkare sedd utan motkoppling har flera fel. Här är några:

1.

2.

3.

4.
Motkoppling förbättrar egenskaperna i 1 och 2 men inte i 3 och 4.

3 och 4 är alltså inte signifikativt för icke motkopplade förstärkare. Det är snubblande nära att man missar det.
Det där med linjäritet är intressant. Undrar om inte en olinjäritet med viss plusfaktor skulle kunna få ljudet att upplevas piggt och transientrikt...?

[Svante]

Tänker man annorlunda vad gäller rör och transistor? Blir rörförstärkare sämre av motkoppling än transistor-dito?

Utan att någonsin ha byggt en rörförstärkare:

Det finns väl åtminstone två saker som skiljer trisseförstärkare från rörförstärkare. Det första är att trissor är så mycket billigare så att man kan gödsla med dem. Det andra är att rörförstärkare ofta har en trafo på utgången, och eftersom de bandbegränsar rätt mycket så är de svåra att ha i en återkopplingslinga. Båda gör att motkopplingsgraden i en rörförstärkare oftast är lägre.

Tror jag.

[Richard]

Alla de förstärkare som befunnits vara hyfsat transparenta vid F/E test har alla varit motkopplade historier.

Svante, du som varit med om många F/E tester av olika förstärkare:

Har det funnits någon förstärkare med låg motkoppling som befunnits färga mycket litet, eller obefintligt ?

[paa]

trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s

Nja, själva elektronrörelsen är väl endast ett fåtal m/s? Signalen rör sig rätt så mycket snabbare, men...

Jaså? Vilken klockfrekvens på en CPU skulle du maxa ut på då?

Ja, själva informationen rör sig betydligt snabbare.

Ja, snabbt som tanken!

[Objektivisten]

What's so cool about variable Feedback?

Global negative feedback takes a small portion of the output signal and re-injects it back into the input stage which greatly improves linearity and distortion performance of an amplifier. A tasteful amount of negative feedback is the key: too much and you're into poor transient response and phase shift problems. We generally use somewhere between 4 to 14 dB's of feedback in our line preamplifiers and within that window is a definite point of maximized stability with optimum sonic performance. So we give you the choice of where you want to be in several of our products. Changing the amount of feedback alters the overall gain of the amplifier as well as the slew rate (speed).

[Svante]

En förstärkare sedd utan motkoppling har flera fel. Här är några:

1.

2.

3.

4.
Motkoppling förbättrar egenskaperna i 1 och 2 men inte i 3 och 4.

3 och 4 är alltså inte signifikativt för icke motkopplade förstärkare. Det är snubblande nära att man missar det.

Hm, vad menar du med signifikativt. Alltså, 1-4 gäller just icke motkopplade förstärkare. Även icke motkopplade förstärkare har alltså klippning och slewratebegränsningar.

Det där med linjäritet är intressant. Undrar om inte en olinjäritet med viss plusfaktor skulle kunna få ljudet att upplevas piggt och transientrikt...?

Nä, skulle inte tro det. Olinjäritet ger spektrala komponenter som inte fanns i inspelningen från början. Det brukar bara låta gröt.

[Svante]

What's so cool about variable Feedback?

Global negative feedback takes a small portion of the output signal and re-injects it back into the input stage which greatly improves linearity and distortion performance of an amplifier. A tasteful amount of negative feedback is the key: too much and you're into poor transient response and phase shift problems. We generally use somewhere between 4 to 14 dB's of feedback in our line preamplifiers and within that window is a definite point of maximized stability with optimum sonic performance. So we give you the choice of where you want to be in several of our products. Changing the amount of feedback alters the overall gain of the amplifier as well as the slew rate (speed).

Ja, sådär kan det låta när fakta har bearbetats av en reklamavdelning som gillar matlagningsprogram.

Det finns inga riktiga hårda data kvar alls i texten.

[Svante]

Alla de förstärkare som befunnits vara hyfsat transparenta vid F/E test har alla varit motkopplade historier.

Svante, du som varit med om många F/E tester av olika förstärkare:

Har det funnits någon förstärkare med låg motkoppling som befunnits färga mycket litet, eller obefintligt ?

Njaej, inte som jag uttalat vet att det har varit så med. Jag tror att alla som jag har varit med om faktiskt har varit normalt återkopplade trisseförstärkare, men å andra sidan är det inte något man kontrollerar under testerna. Förstärkaren är en svart låda som får innehålla vad som helst, vi kontrollerar bara resultatet (via lyssning och mätning).

Det utesluter alltså inte att det går att göra en förstärkare utan motkoppling som är bra. Men jag har inte sett/hört någon, vad jag vet.

[Svante]

...även att motkopplingsmotståndare vrider på full sprutt när det ska koka upp ris. Senare, när det börjar bubbla så drar man ner till ettan vilket räcker för lagom småputtring. Utan motkoppling skulle man vrida spisen till ettan från början och vänta lääänge.

Men riset smakar otvivelaktligen bättre.

Är det så? Jag har aldrig provat, har du?

[Nattlorden]

Svante, jag tror han menar att det är "onödigt" att ta upp det som fel på icke-återkopplade förstärkare om det är ett fel som är generellt för båda typerna.

[Nattlorden]

...även att motkopplingsmotståndare vrider på full sprutt när det ska koka upp ris. Senare, när det börjar bubbla så drar man ner till ettan vilket räcker för lagom småputtring. Utan motkoppling skulle man vrida spisen till ettan från början och vänta lääänge.

Men riset smakar otvivelaktligen bättre.

Gör det? Blir vattnet annorlunda beroende på hur det kokas upp - med tanke på att riset inte skall i förrän det kokar.

[Naqref]

...trots allt rör sig elektroner i koppar med c:a 200000km/s...

Man får skilja på hastigheten för det elektriska fältet och hastigheten på laddningsbärarna. De senares hastighet beror på strömtätheten. Den förras beror på materialegenskaper och är konstant (mer eller mindre).

Jaja, det var populärvetenskapligt uttryckt. Eftersom vi dessutom har AC så är nettorörelse dessutom noll.

DC-rörelsen är noll men det är den ju oavsett vilken hastighet vi har.

Kolla istället på momentanvärdet på strömtätheten.