Помощь
Подобные каскады хорошо исследованы, их передаточная характеристика близка к параболической функции. При сравнительно небольшом перегрузе (примерно до КНИ=15%) они дают хороший звук, напоминающий звук лампового каскада. Потому что такой каскад производит в основном вторую гармонику, высшие гармоники в выходном спектре спадают быстро.
А что будет если 2 каскада включены последовательно? А что будет если 3 каскада включены последовательно?
Простой ответ "искажений будет больше" неверен. Ведь мы настраиваем входной сигнал сигнал так, чтобы во всех вариантах на выходе были одинаковые искажения, КНИ = 10%. А амплитуду выходного сигнала настраиваем так, чтобы первая гармоника спектра была равна 0 дБ. Таким образом, количество искажений одинаково, так в чем будет разница?
Обычный однотранзисторный усилительный каскад с общим истоком инвертирует сигнал. Если два таких каскада включить последовательно, то искажения первого каскада будут (частично) компенсировать искажения второго каскада. Вследствие этого, чтобы получить тот же уровень искажений, придется увеличить уровень входного сигнала. Амплитуда сигнала на выходе последнего каскада возрастет. Ну а поскольку каскады имеют одинаковое напряжение питания, то переход от мягкого клиппирования к жесткому произойдет раньше, при меньшей амплитуде входного сигнала. Таким образом, два последовательно включенных каскада дадут более жесткое, более "фузовое" звучание.
Конечно, многое зависит от усиления выходного каскада. Если у него большое усиление, то про 10% искажений на его выходе вклад первого каскада в искажения будет мал. В этом случае два каскада будут работать практически так же, как один каскад. А вот если усиление второго каскада мало, или на его входе стоит делитель (т.е. аттенюатор), то эффект "увеличения жесткости" станет заметным.
Вариант с тремя каскадами имеет смысл рассматривать только в случае, если второй (т.е. промежуточный) каскад не вносит или почти не вносит искажений. В этом случае искажения первого и третьего каскадов складываются и искомые 10% искажений на выходе появятся при меньшем уровне выходного сигнала. Это значит, что овердрайв позже перейдет в режим жесткого ограничения по питанию. Он на большем участке передаточной характеристики будет давать мягкие искажения с минимумом высших гармоник. А переход от мягких искажений к жестким и обратно будет происходить более плавно, он будет менее заметен на слух.
Эти рассуждения подтверждаются моделированием в Спайсе.
Выходные сигналы при 10% искажений на выходе:
Красная линия - сигнал на выходе первого каскада в 2-х и 3-х каскадных вариантах. Его выходной сигнал используется и для 2-каскадного, и для 3-каскадного варианта. Искажения на выходе первого каскада составляют примерно 3%, а амплитуда примерно втрое меньше чем аплитуда на выходе. Пожалуй, стоит напомнить, что в режиме мягких искажений КНИ при прочих равных прямо пропорциональны амлитуде сигнала.
Нетрудно видеть, что при 10% искажений амплитуда выходного сигнала трехкаскадного овердрайва почти вдвое меньше, чем на выходе двухкаскадного, как и было предсказано.
При увеличении амплитуды входного сигнала в два раза, двухкаскадный овердрайв входит в жесткое клиппирование по питанию, однокаскадный балансирует на грани, а трехкаскадный еще имеет небольшой запас.
