Усилитель с Тенденциозно Высокими Параметрами :)

[32768]

Прочел о усилителе с "тенденциозно высокими параметрами" (Литаврин, журнал Схемотехника).

Раздел -КРИТЕРИИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСС- не понятно. Конечно должен быть большой запас усиления внутри ООС и полоса широкая

"В качественном усилителе скорость нарастания напряжения на выходе УМЗЧ весьма низкая" - тоже не понятно. Почему низкая и вобще *что у Вас отложено по осям*?

Схемы тоже нарисованы своеобразно. Пришлось сначала перерисовать схему рисунка 2 в общепринятом виде.
Получилась точная схема "Comosite Op-Amp" из статьи J.Yewen, на двух ОУ.
J.Yewen яснее изложил принцип. Нашелся и патент с практически тем же названием, но под другой фамилией

Литаврин пишет об очень глубокой ООС -150дб в полосе 20кгц. Не слабо.
Но многое осталось за кадром. Сильно не хватает сравнения например с парамерами усилителя с тем же выходным каскадом но на основе одного скоростного ОУ. Или сравнение уже было в других статьях?
Почему не два скоростных ОУ?
Это возможно, как в статье J.Yewen.

Если каскадирование ОУ просто за счет сверхглубокой обратной связи сводит искажения до нуля, то почему бы не применить это в других типах усилителей, без мощного выходного АВ?
Напрмер для усилителей согласующих уровни, или для УН или для измерительных усилителей?

По совету MAXIM_A добавлена статья Литаврина из Радио 6_2007

[krulfa]

По конструкциям г-на Литаврина выскажу комментарии. В целом я считаю идею параллельных усилительных структур малополезной для УМЗЧ, а частную реализацию автора – ошибочной в главном принципе.

Не могу согласиться с рассуждениями о том, что глубокая и 100% ООС на высоких частотах необходима для улучшению звучания. То, что в первую очередь достигает параллельный высокочастотный канал – это расширение полосы усиливаемых частот в режиме малого сигнала. Есть еще полезный эффект от того, что удается согласовать и обеспечить устойчивость общей ООС усилителя из нескольких каскадов, охваченных местными ООС. И это почти все.

Для улучшения звучания нужно совершенно иное – уменьшение искажений, приведенных к входу усилителя. Как это получается в конкретной схеме – нужно очень внимательно смотреть. Простое расширение полосы усиления вверх добавлением параллельного канала, например, от 10 до 150 МГц, может никак не затронуть усиление на частоте 20 кГц и практически не изменит искажения и звучание.

Несоответствия проявляются сразу в первой же статье о МКУС. Заявлено суммарное усиление в 160 дБ при искажениях усилителя порядка 0.0001% и общим усилением 20 дБ. Если бы усилитель был собран по классической схеме, то это означало бы, что искажения до охвата ООС должны были бы быть порядка … 10000%. Честнее было бы сказать, что вместо 140 дБ глубины ООС реально используется, то есть, участвует в уменьшении искажений, приведенных к входу усилителя, не более 100 дБ. Остальные 40 дБ где-то бесследно исчезают.

Перейдем к рассмотрению структурной схемы усилителя. ОУ DA1 и DA2 включены каскадом, и это действительно дает выигрыш в полном соответствии с теорией по John Yewen. Два ОУ AD812 хороши сами по себе. Имея усиление по 3000 или порядка 70 дБ, в сумме двух получаем порядка 140 дБ, что оставляет не у дел любой другой одиночный ОУ. Именно это определяет хорошее звучание усилителя, а не параллельный высокочастотный канал.

Основная ошибка кроется в сопряжении DA1 и DA3 и согласовании полосы частот. Говоря о том, что параллельный высокочастотный канал может компенсировать искажения основного мощного канала, о какой полосе частот идет речь? Очевидно, что полоса звуковых частот 20-20К усиливается мощным усилителем, и искажения, попавшие в эту полосу, там же и остаются, и высокочастотный канал им не помогает никак.

Это происходит потому, что напряжение между входом DA3 и его выходом, очевидно, жестко связаны между собой коэффициентом усиления этого усилителя. Поскольку высокочастотный канал образован просто ответвлением от выхода DA1 через пассивный фильтр, то, по замыслу автора, речь идет о том, что искажения DA3, обладающим усилением намного больше единицы, должен быть компенсирован сигналом от усилителя с единичным усилением со связанным входом… Дальше можно было бы не продолжать. На какой частоте усиление DA3 станет равным единице? 20 кГц? 200 кГц? Пусть 200 кГц, но это лишь точка, на которой начинается, вступает в работу высокочастотное звено, а реальная компенсация наступит на частоте хотя бы на порядок выше, т.е. от 2 МГц. А все искажения, которые мы так трепетно хотели компенсировать, остались далеко внизу.

Попытка применить разделительный фильтр более высокого порядка, чем первый, чревата появлением провалов АЧХ и в узкой полосе частот труднореализуема.

В общем случае любых параллельных усилительных структур нужно согласование каналов как по полосе пропускания, так и по мощности. Здесь согласование формально есть, но поставленной задаче уменьшения искажений оно не помогает.

Ситуацию могло бы улучшить добавление в схему высокочастотного канала усиления мощности, сопоставимого по коэффициенту усиления с DA3 и не уступающим ему по искажениям. Такой каскад DA4 мог бы быть включен между выходом DA1 и конденсатором С2. Однако, если его полоса пропускания будет находиться выше звуковых частот, то и вклад в уменьшение искажений будет минимальным.

Интересно было бы просчитать параллельный усилитель, где полоса раздела находится внутри диапазона звуковых частот. Например, DA3 от 20Гц до 3-4 кГц в классе АВ и DA4 от 3-4 кГц и выше в классе A с мощностью 10…25% от мощности DA3. Тогда действительно происходила бы искомая компенсация искажений.

Теперь о хорошем. Главным положительным итогом разработок является успешное применение высокочастотных ОУ и достижение устойчивости общей петли ООС. Это дает задел по качеству звучания с конкурирующими конструкциями.

Интересной особенностью схем можно считать способность уменьшать не нелинейные, а динамические интермодуляционные искажения DA3 в силу их природы. Когда в петле ООС DA3 происходит срыв слежения, то петля общей ООС остается работоспособной через высокочастотный канал и она продолжает бороться с проблемой. При этом выходной сигнал DA3 на какое-то короткое время становится чистой помехой, поскольку входное и выходное напряжения DA3 перестают быть связанными. Но это, конечно, нежелательный вариант, так как динамические искажения интермодуляционные искажения лучше не иметь совсем.

Упрощенный вариант усилителя с одним ОУ (Радио № 6, 2007) – это конструкция примерно одного класса с усилителем высокой верности Агеева, если не копать глубоко особенности реализации и строения выходных каскадов.

Полный вариант усилителя с двумя последовательно включенными ОУ (Радио 2004, №3) будет превосходить другие известные конструкции, в первую очередь, за счет более глубокой ООС от сложения усиления двух ОУ. Хотя это не предел – можно и 3 шт. последовательно поставить.

[un7pga]

не спорьте, собрал Литаврина, работает отлично, уши просят еще

[Alex S]

Ну вот, Rado Ham обставил многоговорящих и ничего не делающих Hi End_овцев.

[32768]

не спорьте, собрал Литаврина, работает отлично, уши просят еще

Не-ве-зет конструкциям усилителя Литаврина!
Ни одна из них не была представлена публике

[Nick]

Не-ве-зет конструкциям усилителя Литаврина!
Ни одна из них не была представлена публике

Кстати сам Литаврин вроде бы как бывает здесь, на форуме...

[Karen]

не спорьте, собрал Литаврина, работает отлично, уши просят еще

Л-1 или Л-2 ?

[krulfa]

С критикой конструкции я был неправ, перенул палку. Настроение было критическое. ООС работает, как надо, усиления каналов суммируются, и параллельный канал штатно справляется с обеспечением устойчивости ООС. Единственный трудный момент - паразитная ПОС с выхода на вход DA3 через конденсатор C2. Нужно следить за низким импедансом DA1, иначе при могут быть проблемы. Впрочем, это относится не к данной конструкции, где это в принципе решено, а к повторению данной усилительной структуры.

[ankus]

С критикой конструкции я был неправ, перегнул палку... Впрочем, это относится не к данной конструкции, где это в принципе решено, а к повторению данной усилительной структуры.

За достаточно длительное время существования этой ветки я предполагал увидеть здесь хотя бы пару предложенных вариантов монтажа. Однако помимо одной реплики о качестве звучания собранного усилителя более ничего не представлено.
Используя две двусторонние печ. платы, можно фактически получить конструктивный эквивалент четырехслойной, что снимет многие вопросы по монтажу цепей общего провода и минимизации магнитных паразитных связей.

[anatol0]

Используя две двусторонние печ. платы, можно фактически получить конструктивный эквивалент четырехслойной

Если делать самостоятельно ЛУТ-ом, то будут проблемы с совмещением 4-х слоёв, не говоря об отсутствии металлизации. Причём, из-за отсутствия металлизации, будет трудно сопоставить с пром. четырёхслойкой.

[ankus]

Я имел в виду исключительно макетный вариант монтажа на паре любительских двухсторонних плат, с несколькими проволочными перемычками между платами.

[okornilov]

Добрый вечер, на форуме я новичок, но в УМЗЧ, как в ВЧ и СВЧ технике разбираюсь неплохо.
Я рад, что Литаврин и его усилитель (и принцип МКУС, который применяется давно, но, к сожалению, в бытовой и профессиональной звуковой аппаратуре УМ в полной мере применяется редко, для лин. иск. менее 0.1% это не и не обязательно) вам не безразличен. Планирую к июлю собрать (в корпусах) два шестиканальных УМЗЧ с вых.напр. 40 вольт (построенных по принципц МКУС, мин. среднее сопротивление нагрузки - 4 ома, 2 ома - до нескольких секунд, 1 ом - не более 0,1 сек.). Основной канал построен на 812 и 811 (он мощнее, для уменьшения временной задержки прохождения сигнала на УНЧ сигнал подается непосредственно с него, минуя повторитель, с него же подается на выход сигнал частотой выше 10 мгц). Далее все встроенные "прибамбасы" (предварительный ус. напряжения до 4 вольт, с диф. входом и лин. иск. не более 0.00005% /иначе что толку от такого УМЗЧ/ защита, возможность ПОС и режима ИТУН, индикация...).
М. б. усилитель, представленный Литавриным не стоит повторять, зачастую его характеристики, по сравнению с ауральными характеристиками уха, чрезмерны. Но, я его рассматриваю, как эталонный, фактически это инструментальный (иначе, измерительный) усилитель. И, не смотря на "чрезмерность" мне просто хочется сделать подобный усилитель.
Сейчас идет разводка плат. Кстати, БП внешний, импульсный, это проще и дешевле, чем огромный торроид внутри. А в общем, дело вкуса. При внешнем импульсном БП вполне можно бороться с его помехами. А если всмомнить, сто вокруг и так достаточно внешних импульсных помех...
Отмечу. что моя реализация (по ВЧ и СВЧ компонентам) чрезмерна. Фактически это лабораторный вариант.
Если сделаю, буду упрощать.
Основные проблемы возникают с корректностью разводки и монтажа (лучше учитывать все, как в СВЧ) и устранения "звона" промежуточных каскадов, построенных на транзисторах с Fгр более 500мгц (включая разводку плат, пытаюсь ограничиться двумя слоями, даже для транзисторов средней мощности использую поверхностный монтаж /транз. 2SA1537/2SC3952/).
При таких искажениях наводки и помехи - отдельная тема, это уже нужно будет отлаживать при монтаже и сборке всех блоков.
Еще одно замечание. Построение подобных усилителей, все же, требует достаточных знаний и умений.
Когда Литаврин, как вы (это в общем) пишите, реализует только макет, не стоит растраиваться. Он показал (напомнил о МКУС), проверил на макете, и все, часто проверив идею,
теряешь к ней интерес, просто жалко времени времени на реализацию того, в чем у тебя нет потребности.
Если есть желание (у меня появилось), воплотите в "железе". Я не претендую на роль мудреца,
владеющего сокральным знанием, но, все таки, помните, многое нужно уже знать (изучайте самостоятельно),
но не спрашивать (согласитесь, многие задаваемые вопросы качаются азов, а не ньансов профессиональной выверенной конструкции, вспомните спор по поводу диаграммы Боде и т. д.) У меня желание появилось (есть АС которые в этом "нуждаются"), но, поверте, это не просто.
Я несколько раз оптимизировал свою схему (принцип остался тем же), это вылилось в то, что закупка только всех комплектующих растянулась на год. Причем, как это не смешно, две трети из закупленных резисторов, кондеров и маломощных транзисторов сейчас не нужны.
Ну да ладно.
Сознательно не привожу схем. Если отлажу и доделаю в намеченный срок,
если у меня хватит времени и сил (хотя бы без корпуса) тогда расскажу.
Если будут вопросы, на что смогу, постараюсь ответить.

okornilov (Корнилов Олег)

[vladimir_ar]

Ну у меня по этому принципу работает. По сравнению с базовой схемой только лучше.

[okornilov]

Ну у меня по этому принципу работает. По сравнению с базовой схемой только лучше.

Не сомневаюсь, что работает, хочется попытаться выжать все, что можно, а это возможно только настройкой (м. б. переделкой) работающего усилителя.

[krulfa]

При таких искажениях наводки и помехи - отдельная тема, это уже нужно будет отлаживать при монтаже и сборке всех блоков... Построение подобных усилителей, все же, требует достаточных знаний и умений.

Сам наступил на "грабли" ... THD усилителя измеряется на уровне 0.001 - 0.002%, а качество звучания, как оказалось, определяется источником питания, и каков его вклад в звучание, цифра THD не показывает. Конструирование выходит на первое место, особенно, если нужно еще и технологичность соблюсти.

[okornilov]

В данном случае (при реальной возможности достичь не более 0,0001% искажений самого УМЗЧ)
я, стандартным способом, Кги (гарм. иск.) даже не буду пытаться пытаться измерять,
нет смысла. Даже при наличии суперизмерительной аппаратуры результаты будут
довольно условными...

Для описания измерений, сначала приведу основные данные используемых АС (что, собственно
и подвигло на создание подобного усилителя), данные УНЧ импульсного блока питания (ИБП).

АС (ушло 3 года, чтобы все сделать):
Чувствительность - 94-96 дб/вт (в зависимости от аккустического оформления),

цент. канал - динамик - Tannoy, коаксиал 15 дюймов,
частота раздела 1кгц, "ящик" - 100 литров (наш, сделан по заказу,
изготовитель всей аккустики - http://tannoyaudio.boom.ru/photoalbum3.html),

фронт - две АС, каждая - Tannoy, коаксиал 15 дюймов (частота раздела 1кгц,
снизу ФВЧ на 80 гц, "ящик" - 120 литров) + Tannoy middbass, коаксиал 15 дюймов
(переделан, подвес заменен на полиуретановый /заказывал в Питере/,
Fрез после переделки - 22 гц, до этого 35 гц, полоса ограничена до 80 гц,
ФИ 200 литров, настройка на 25 гц,
электронная корректировка АЧХ на НЧ /DBX 1231/, объем не оптимален),

тыл - 2 АС, в уаждой - Tannoy, коаксиал 15 дюймов,
частота раздела 1кгц, "ящик" - 100 литров,

Дополнительно (работает только ниже 40 гц) используется Paradigm V 1.

Для такой акустики нужен соответствующий усилитель (предполагается
многополосное использование УМЗЧ, на каждый излучетель по усилителю,
Аудио процессор, с декодированием и разделением полос
строится на базе ADZS-21469-EZLITE-ND -
http://search.digikey.com/scripts/Dk...1469-EZLITE-ND).

УНЧ - 12 УНЧ по 200 вт. (пик) каждый (на долговременной нагрузке 4 ом,
допустимо и 2 ома, но тогда нужно умощать БП). Средняя используемая (на канал)
выходная мощность не более 10 - 20 вт. (остальное - запас для "пиков", 10-13 дб,
исходя из этого режима расчитывался ИБП, но с достаточным запасом
при эксплуатации на мощности, близкой максимальной).
Предварительный усилитель напряжения (с 1 до 4 вольт) с дифференциальным входом,
построен на ОУ LME49710 и транзисторах 2SA1538/2SC3953 (выходной повторитель),
токовое управление УМЗЧ в данном случае не используется.
Выходные транзисторы УНЧ (пара в каждом плече) - NJL4281D (NPN), NJL4302D (PNP),
радиаторы - 1000 см2 на канал с принудительным охлаждлением
(принудительное охлаждление работает только при выходной мощности выше 40 вт на канал,
вентиляторы с шумом не более 22 дб, так, что при реальной работе УМЗЧ
доп. шум, при большой мощности, будет "незаметен"),
высота корпуса (6 усилителей) - 3U,

ИБП построен на основе резонансного ИБП (используется PLC810PG CONTROLLER
и IPP50R199CP MOSFET в качестве силовых элементов) и расчитан
на питание (по +-46 вольт - питание УНЧ) 12 УМЗЧ по 200 вт.
Долговременная вых. мощность - 2квт., пиковая (не более 1 сек.) - 3,5 квт.
Постоянная времени "слежения" не более 10 мкс.
Отдельный корпус (высота 2U).

Собственно об измерениях:
1. Измерение КИИ (интермодуляционные искажения) УМЗЧ.
1.1 Сначала стандартным способом (две стандартные частоты с соотношением амплитуд 4:1),
1.2 Затем использование 4 и более звуковых частот (выше 100 гц),
соотносящие как простые числа.
Это позволит оценить качество усилителя как самого по себе,
так и по сравнению с другими (конечно, если для них честно указан КИИ, при стандартном
измерении).
2. Оценка динамических искажений, самовозбуждения УМЗЧ и влияния ИБП,
2.1 Меандр - 20-100 кгц (от 0 до максимума). Визуальное наблюдение на аппериодичность ПХ
и самовозбуд. Единичный импульс (0,01сек - 5мкс).
2.2 Синусоида (20- 50 гц, 0,5-0,9 от макс ампл.) + меандр или импульс
(как в п.1, не превышая макс. ампл.). Визуальное наблюдение (при подавленной синусоиде)
при макс. общей амплитуде и ~ 0.7 от макс. общей амплитуды (сразу видно влияние БП).
2.3 Измерение КИИ, условия см. п. 1.2 + синусоида (см. пункт 2.2), при подавлении синусоиды.

okornilov (Корнилов Олег)

[krulfa]

Для такой акустики нужен соответствующий усилитель (предполагается
многополосное использование УМЗЧ

Олег,

на этой акустике желательно прослушать разные по идеологии аппараты - классику в АВ, лампу, класс А и выбрать то звучание, которое нравится именно вам. Без прослушивания советы не очень ценны. Меня Tannoy не зацепил, хотя я слушал не 15", а варианты поскромнее.

И обязательно нужен эскиз комнаты с размерами и размещением колонок - с чувствительностью 94-96 дБ, 5.1 и 10-20 ватт на канал - это много, это очень громко, если комната обычная, а не зал.

[okornilov]

Олег,

на этой акустике желательно прослушать разные по идеологии аппараты - классику в АВ, лампу, класс А и выбрать то звучание, которое нравится именно вам.

Сейчас используется 5 самодельных ламповых усилителей (для пяти коаксиалов),
транзисторный усилитель Tannoy1400 (для Tannoy midbass) Pмакс. син. 425 вт на канал при нагрузке 8 ом, и Paradigm V1 (для частот ниже 40 гц, Pмакс. син. - 450 вт).
для ламповых (вых. тетроды 6550С) ус можно преключать режимы (триодный, ультралинейный, пентодный), обычно использую ультралинейный (макс. мощность 50 вт на 8 ом). К сожалению (или к счастью) я не приверженец ламп, в том, что называется "ламповым" звучанием, с быстрым спадом гармонических искажений (от порядка гармоники) я слышу "кашу", при мощности более 5- вт. Поэтому реальная средняя используемая мощность мощность ламповых - 3-5 вт на каждый. Пробовал включать фронтальные АС (коаксиал и мидбас в одной АС) от Tannoy1400, на мощностях более 10 - 20 вт превосходит без вопросов,искажения в пиках вообще не слышны (по сравнению с ламповими УС), но при такой мощности действительно очень громко, хотя я люблю слушать концертное исполнение с реальным уровнем звукового даваления на этом концерте. Я не помню, чтобы кто-нибудь из слушателей подошел к оркестровой яме или к исполнителям на сцене и попросил играть "потише"
Без прослушивания советы не очень ценны. Меня Tannoy не зацепил, хотя я слушал не 15", а варианты поскромнее.
А если в общем мне нравиться звучание с минимумом искажений по отношению к исходной фонограмме.

И обязательно нужен эскиз комнаты с размерами и размещением колонок - с чувствительностью 94-96 дБ, 5.1 и 10-20 ватт на канал - это много, это очень громко, если комната обычная, а не зал.

На удивление, простая комната 20 кв. метров (достаточно заглушенная).
Как это ни смешно, меня сейчас еще заботит оплата электроэнерги (в покое аппаратура потребляет 650 вт, а слушаю я при суммарной средней выходной - 20-30). Поэтому в УМЗЧ предусматриваю переключение питания с +_46 вольт до +_ 30 без изменения схемы.

Корнилов Олег

---------- Добавлено в 16:12 ---------- Предыдущее сообщение в 15:36 ----------

krulfa, По поводу прослушивания, звоните мне на 8-905-724-25-96, приезжайте послушать

[Prophetmaster]

okornilov,

Offтопик:
Не делайте подарков спамерам - напишите мобильник в личку

[okornilov]

Prophetmaster, Спасибо за совет.

---------- Добавлено в 19:39 ---------- Предыдущее сообщение в 19:34 ----------

Prophetmaster, А в общем, если появится спам на мой мобильник, для меня это еще одна причина и повод "прижать" мобильного оператора.

[okornilov]

krulfa, Позвоните мне пожалуйста.
Корнилов Олег