Simulator-programi i modeli...

[Dragan100]

DF za naše testno pojačalo:

Izlazni napon "praznog hoda" cca 85% max izlazne amplitude, 100Hz

Izlazni napon opterečenog pojačala 8R0

DF(100Hz, 8R0) = 800
 
Odlično, ali u ovoj shemi vidimo izlaznu zavojnicu L1 koja ima u shematiku upisanu vrednost R_L1 = 0,01 ohma
i nije obuhvačena NFBjem.

Možemo se poigrati i uključiti i L1 u NFB,
NFB sumira napone ispred L1 sa otpornikom 47R (od Remotesense+) i sada uguranim otpornikom 39R poslije L1

DF(100Hz, 8R0) = 1766

Slične rezultate dobivamo i sa upotrebom RemoteSense, gdje RS nadgledava sva moguča amplitudna i fazna odstupanja,
uzevši u obzir i L1 zavojnicu, kleme pojačala i zvučnika i zv.kabal.

[vulejov]

Шта би са обећаним објашњењем мерења изобличења, никако да дође на ред..

[Dragan100]

Hoče, kako da ne!
Ostalo nam još simulacijski THD i SR, ...biče ukratko.

Uzeo sam si kratkog vremena samo za manje/kratke postove...

LP
Dragan

[Dragan100]

THD simulacija

Ponajprije preverimo koliko izlaznog offseta imamo sa multimetrom VDC,
neka je što manji, ako imamo DC servo, pogledajmo i kako je bez dejstvovanja serva.

Umesto injekcijskog otpornika DC serva stavljamo otpornik vrednosti 1-10M i pogledajmo koliki je DC offset.
Ako je u granicama do nekih +/-1V sve je OK, tu razliku če servo popraviti, vračamo otpornik po shemi R50 33K .

Pogledajmo sa multimetrom ADC i koliko imamo mirne struje po paru izlaznih,
pipalicom idemo na otpornike R40-41-42-43, tu bi trebali imati oko 75mA skroz svaki otpornik.

Ulazni signal generator stavljamo na sinus formu @1KHZ, amplitudu ulaznog signala odaberemo toliku,
da na izlazu imamo 4Vpeak, što nam daje na 8R0 izlaznom opterečenju 1WRMS/8R0. Za tu snagu pogledačemo THD.

Iz menija/analize odaberemo Transient

Tu trebamo odabrati Calculate operating point, ali ako nas zanima kako pojačalo startuje, odaberemo Zero initials values.
Htjeli bi i vidjeti kako se ponaša izlaz prema ulazu, odaberemo i Draw exitation

Vreme strarta neka je 0, a za stop odaberemo nekoliko perioda (2+)

Iz menija/analize odaberemo Fourierovu analizu
Odaberemo Calculate operating point (ali to je več po defoltu sada kad smo to definirali u Transient analizi)

Sampling start time odaberemo barem 100msec, više je još bolje, ali če nam PC raditi analizu dosta duže.
Odaberemo veče vreme jer se do tada i sve stabilizira, ...čak i u simulaciji. :-)

Ako nas program opozori da smo utipkali pogrešno vreme (recimo: "250m - Invalid number!" ), OK tog upozorenja i ponovo kliknemo Calculate,
analiza bi morala startovati!


Broj harmonika neka je 16
(može po želji, ali tako vidimo tendencu viših harmonika, dali opadaju, raste, dali se neki naročiti viši harmonik znatno menja od neke normalne krive porazdjele...)

Osnovna freq če biti ista što smo je stavili u signal generator jer je to jedini generator u shemi,
ako jih imamo više u shemi obavezno stavljamo freq našeg ulaznog signal gen. jer programsko odabere generator u shemi sa njnižom freq po "defoltu".

Broj samplova neka je 4K, možemo po želji, višim brojem samplova i duže vreme elaboracije podataka u PCju.

Oblik formata podataka neka je:  D*cos(kwt + fi), tako imamo podatak o amplitudi k-tog harmonika (neki viši harmonik) i podatak o njegovi fazi
Naravno možemo odabrati izmedju 5 različitih zapisa, no THD se stime ne menja, samo su nam parametri na kraju podani u različitim zapisima/dimenzijama.

Output: zanima nas šta se dogadja na SPK OUT sponama!

Iz rezultata/tabele možemo sada vidjeti:

-DC izlazni Offset
-amplitude i faze različitih viših harmonika:
vidimo da je 3.harmonik najviše prisutan
2.harmonik je za 3x manji
a i ostali su podosta podjednaki

THD je 9,36 E-05, što je cca 0,0001%

Slično možemo pogledati šta se dešava na snagama 10WRMS, pa na 1/2 max snage,...pa pre samog klippinga izlaza ...
pogledajmo i šta se dešava na različitim freq 100Hz, 500Hz, 2K, 4K, 10K, 20K ...

[vulejov]

..pogledajmo i šta se dešava na različitim freq 100Hz, 500Hz, 2K, 4K, 10K, 20K ...

Никако не добијам исте вредности.. скинуо сам симулацију појачала из поста 49, на 1к изобличења су око 0,01%, на 10к већ драстично диже на 0,13%..
Када се промени sampling start time на 100m добију се знатно мање вредности, али се и даље одржава исти пораст ка високим фреквенцијама..

[Dragan100]

..pogledajmo i šta se dešava na različitim freq 100Hz, 500Hz, 2K, 4K, 10K, 20K ...

Никако не добијам исте вредности.. скинуо сам симулацију појачала из поста 49, на 1к изобличења су око 0,01%, на 10к већ драстично диже на 0,13%..
Када се промени sampling start time на 100m добију се знатно мање вредности, али се и даље одржава исти пораст ка високим фреквенцијама..

U gornjem postu sam radio simulaciju THD sa 167mV ulazne amplitude @1KHz i sampling startom na 500msec.
Offset izlaza par uV, mirna struja 75mA po izlaznom paru ili 150mA ukupno, opterečenje 8R0

Inače je normalno da poskoči THD prema visokim freq, može skoro i za red veličine!

Sad nisam u stanju da proverim dali je shema baš ista kao iz posta 49, pogledaču detaljnije sutra, ali morala bi biti ista!

[vulejov]

U gornjem postu sam radio simulaciju THD sa 167mV ulazne amplitude @1KHz i sampling startom na 500msec.
Offset izlaza par uV, mirna struja 75mA po izlaznom paru ili 150mA ukupno, opterečenje 8R0

Inače je normalno da poskoči THD prema visokim freq, može skoro i za red veličine!

Sad nisam u stanju da proverim dali je shema baš ista kao iz posta 49, pogledaču detaljnije sutra, ali morala bi biti ista!

Сумњам да симулација може дати реалне резултате.. довољно је померати старт са 5 на 100 и потом 500 и добити потпуно различите резултате.. занимљиво је да се понекад бољи резултати добију са 100 уместо 500..

Слажем се да је нормално да изобличења на високим фреквенцијама порасту 10-20 пута код неких појачала, треба их избегавати и користити малко модернија решења..

[Dragan100]

U gornjem postu sam radio simulaciju THD sa 167mV ulazne amplitude @1KHz i sampling startom na 500msec.
Offset izlaza par uV, mirna struja 75mA po izlaznom paru ili 150mA ukupno, opterečenje 8R0

Inače je normalno da poskoči THD prema visokim freq, može skoro i za red veličine!

Sad nisam u stanju da proverim dali je shema baš ista kao iz posta 49, pogledaču detaljnije sutra, ali morala bi biti ista!

Сумњам да симулација може дати реалне резултате.. довољно је померати старт са 5 на 100 и потом 500 и добити потпуно различите резултате.. занимљиво је да се понекад бољи резултати добију са 100 уместо 500..

Слажем се да је нормално да изобличења на високим фреквенцијама порасту 10-20 пута код неких појачала,
треба их избегавати и користити малко модернија решења..

Pokaži na šta misliš?

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

Da, sa večanjem startnog vremena simulacije dobivamo i malo bolje rezultate, iako odaberemo Calculate operating point,
to je tada kad sklop u simulaciji počne da radi nekoliko desetaka perioda posve umireno/podjednako, ali to još nije potpuno miran/pravi operating point.

Ako nam PC podnese probati sa starting time od jedne do par sekundi.
Rezultati neče biti toliko bolji, čak se i umire oko neke konačne vrednosti.
 ... pa čak može PC-SW kombinacija zatajiti, imao sam primere da se ispišu na kraju nonsensi...

Kod mene počinju svi procesori u PCju na 100%, ventilatori počinju rasturavati... :-) , pogledajte izmedju simulacije TaskManager / Performance
...ako tako izdrži par minuta elaboracije, ... ! :-)

Simulacija neče nikada dati sasvim realne rezultate, ali sa dobrim spice modelima se tome podosta proibližimo.

Projektiranje u simulacijskom programu je lakše, menjamo sklopove, podsklopove, vrednosti elemenata, izmedju merimo, gledamo parametre i odzive...
Na kraju kad smo sasvim zadovoljni shemom i simulacijskimi rezultatima,
onda počinje crtanje što bolje PCB
(toga u simulaciji nema ako ne predvidimo dodatne kapacitivnosti, induktivnosti ,preslušavanja bliskih vodova,
razna EM zračenja jakostrujnih vodova i njihovi uplivi na neke osetljive (high gain) sklopove  ... itd.)

Kad se sklopi prototip, onda real merenja, utrimovanja... možda čak ispade da pravimo novi design PCBja... i tek tada usporedba real-parametra sa simulacijskimi.
Ako je tada THD 0,0005% a u simulaciji dobili smo 0,000095%, jeste skoro za red veličine različit, ali se barem vidi tendenca vrlo niskog THD

LP
Dragan

[vulejov]

Pokaži na šta misliš?

http://forum.yu3ma.net/showthread.php?ti...5#pid58235

[Dragan100]

OK,

http://www.embedded.com/print/4397177

ali to su samo noviji pristupi kod več podavno znanih amp topologija.

[vulejov]

Нисам рекао да постоји нова револуционарна топологија која не диже значајно изобличења ка високим фреквенцијама, рекао сам да постоји гомила старих којима се не треба више бавити управо због тога што су инфериорна..
Могуће је на више начина направити неутрално појачало.. данас добри високотонци немају више од 0.1-0.2% изобличења, нема разлога користити појачала која су на 10к гора од тога..

[Dragan100]

Sad nisam u stanju da proverim dali je shema baš ista kao iz posta 49, pogledaču detaljnije sutra, ali morala bi biti ista!

Sad gledam shemu iz posta 49, ...nije ista kao kod današnje simulacije THDja,
napravio sam nekoliko modifikacija, okačim poslednju verziju sutra.
Tako čete moči preveriti/usporediti parametre vaših simulacija na identični shemi. Preveriču i offset i bias struje, tek onda okačim file simulacije. 

Inače postupak THD simulacije je isti gornji.

[Braca]

Сумњам да симулација може дати реалне резултате.. довољно је померати старт са 5 на 100 и потом 500 и добити потпуно различите резултате.. занимљиво је да се понекад бољи резултати добију са 100 уместо 500..

Слажем се да је нормално да изобличења на високим фреквенцијама порасту 10-20 пута код неких појачала, треба их избегавати и користити малко модернија решења..

Različiti nivoi THD pri niskim startnim vrednostima akvizicije su normalna pojava.
Pri merenju, kao i pri simulacijama, THD se može odrediti tek kada je sistem u dinamički stacionarnom stanju, odn. kada je tranzijentni režim završen. Pri startnim vrednostima od 5 i 100 msec sistem u datom slučaju još nije dostigao stacionarno stanje.

Pozdrav

[vulejov]

Različiti nivoi THD pri niskim startnim vrednostima akvizicije su normalna pojava.
Pri merenju, kao i pri simulacijama, THD se može odrediti tek kada je sistem u dinamički stacionarnom stanju, odn. kada je tranzijentni režim završen. Pri startnim vrednostima od 5 i 100 msec sistem u datom slučaju još nije dostigao stacionarno stanje.

Не знам да ли је онда логично да покаже мања изобличења када је стартно време 100ms у односу на рецимо 1s..
Такође, приметио сам да симулација из поста 49 повећа изобличења 10-20 пута када се звучник од 8 замени са 4-омским.. ако је веровати симулацији то баш и није добра особина, исто као и значајно повећање изобличења на високим фреквенцијама..
У реалности не постоји звучник од 8 ома, већина се врзма између 4 и 6, неки се спусте и ниже..

[Braca]

Не знам да ли је онда логично да покаже мања изобличења када је стартно време 100ms у односу на рецимо 1s..
Такође, приметио сам да симулација из поста 49 повећа изобличења 10-20 пута када се звучник од 8 замени са 4-омским.. ако је веровати симулацији то баш и није добра особина, исто као и значајно повећање изобличења на високим фреквенцијама..
У реалности не постоји звучник од 8 ома, већина се врзма између 4 и 6, неки се спусте и ниже..

Vrednosti izobličenja u tranzijentnom režimu nisu od značaja, u njima postoje i elementi slučajnosti, tako da ih ne vredi tumačiti.
O merodavnim vrednostima THD možemo govoriti tek kada je simulacioni sistem u stacionarnom režimu, što se može proveriti tako što se uporede rezultati sa različitim startnim vremenima i tek kada prestanu da se menjaju (dva zadnja su ista), onda ih možemo usvojiti.
Na primer, u softverima na kojima sam radio i još uvek radim (simulacija motora SUS) smatra se da je dostignuto stacionarno stanje kada u zadnja dva do četiri obrtaja imamo promene u ključnim rezultatima samo unutar zadatog tolerancijskog polja.

Povećanje izobličenja pri smanjenoj impedansi opterećenja je takodje karakteristično kod pojačavača snage klase AB i B, kao i kod opampova. Medjutim, faktor od 10 do 20 se i meni čini previsokim, mada ne i nemogućim.
Na primer, kod pojačala Elektor Q-Watt, za koje postoje iscrpni merni rezultati, razlika izmedju THD na 1kHZ pri opterećenju od 4 i 8R je 0,0009% prema 0,0006% (snaga od 100W na 4R, odn. 50W na 8R, tj. pri istom izlaznom naponu).

Što se tiče porasta izobličenja sa frekvencijom, i to je uobičajena pojava kod klase AB i B, v. na primer Self-ov "Blameless amplifier):

http://www.signaltransfer.freeuk.com/compact.htm

Pozdrav

[Dragan100]

Shema simulacije THDja iz posta#64


  Motorola AN485 ARITON 4R0 Abarth-Hybrid 1-3.TSC (Size: 2,8 MB / Downloads: 2)

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

Ova shema je "slučajno upala" kod prezentacije simulacijskih postupaka pridobivanja osnovnih parametara nekog pojačala.
Razvila se na želju našeg forumaša (shema), kao Abarth verija osnovne sheme po AN485 Motorole.

Postupak je sasvim identičan kod traženja parametra nekog preampa, kod karakteristika opampa recimo zavisnosti freq/izlazni swing/THD/izlazno opterečenje...

Odlično bi bilo odabrati neki realni amp, kojemu su se več našle sve karakteristike iz prijašnjih prezentacija,
naravno u real labu!,
Onda nacrtati tu konačnu shemu u simulatoru, odabrati što bolje spice modele i simulacijski ga izmaltretirati,
na kraju usporediti rezultate.

Simulator je na kraju samo pomagalo u našem svakodnevnom radu, i nije predvidjen kao merni instrument za real world.

LP
Dragan

[vulejov]

Појачало се и даље понаша исто.. на 8 ома изобличења на 1к су заиста на петој децимали, али ако ставим звучник од 4 ома изобличења су на трећој децимали, на 10к повећање је такође неколико десетина пута.. ако је веровати симулатору, чак и да не показује реалне вредности већ само трендове, ово појачало баш и није вредно дангубе..
Мислим да симулатор не може бити помагало у свакодневном раду, модели су крајње непрецизни, чак и ако то занемаримо нека израчунавања прави са несхватљивим грешкама..
Рецимо, код СМА знао је да покаже мања изобличења када нацртамо само излаз, у односу на цело коло са излазом под спрегом.. као да никада нису чули за CFP, струјне повратне спреге..

[Dragan100]

To pojačalo se ponaša i realno tako. Takva je to topologija. No nije to diskusija ove teme. :-)

[vulejov]

To pojačalo se ponaša i realno tako. Takva je to topologija. No nije to diskusija ove teme. :-)

Тема ове дискусије је Тина симулација и њена поузданост.. већина упорно тврди да је корисна, ја тврдим да јој се уопште не може веровати.. ако нацртам само излазни степен без спреге за CMA_mk5 и добијем изобличења на другој децимали, а потом комплетно коло са рецимо тридесетак децибела спреге избаци изобличења на првој децимали, ја могу само да кажем да је симулација у проблему..
Чекао сам стрпљиво ваше упутство за анализу изобличења, све мисливши да негде правим неку грешку, сада бар знам да сам ја добар а симулација нема појма..
Пробајте рецимо да одрадите Steady State Solver са појачалом које сте окачили, ако је веровати симулацији оно никада неће прорадити..

[Dragan100]

@vulejov

Slobodno postavi ta dva primera tu (.TSC),
samo izlazni stepen i kompletnu shemu sa odgovarajučom spregom.
Pogledačemo kako se odaziva, DC offseti, struje, pobude, metodologija pristupa...

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

Inače pojačalo koje sam okačio radiče u bilo kom "matlab solveru", treba mu samo postaviti baundari definicije,
Operating point ili kako smo prije več vidjeli statičko-dinamičku tačku rada.
Opisao sam tokom prezentacije i kako pridobimo razne tabele i iz njega grafove,
gdje vidimo šta se dešava i šta možemo od shematika očekivati.