УН без ОООС с балансным выходом

[anli]

Собрал тут БП:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=934
(Схема: http://gaydenko.com/ps60/ps.png)

Подошла пора разводить УН. Перед разводкой - всем на растерзание.
Схема:

http://www.gaydenko.com/audio/preamp/schematics.png

Спектрограмма в симуляторе при выходном сигнале 20KHz +/-15V (по собственному ТЗ мне больший размах на выходе не нужен):

http://www.gaydenko.com/audio/preamp/FFT-20KHz.png

Чтобы вам не считать: 2-я гармоника -96db, третья -111db. Остальное, как видно, тонет в шуме ниже -160db.

Модели полевиков скорректированы (Vto и BETTA) под конкретные имеющиеся у меня экземпляры (увы, никак не могу заказать 2SJ103 с буквами BL, у всех - GR. То же относится и к 2SC2240. Если кто надумает для себя покупать в Москве - присоединюсь материально )

При моделях по-умолчанию вторая гармоника на 10db ниже (GR, блин!).

Самый неизведанный момент для меня - то, как соединены левая и правая половины входного каскада. Я такого не видел, так что это чистая отсебятина. Остальное во многом позаимствовано отсюда:

http://www.audio-gd.com/audio-gd-E/index-e.htm

[Л. Зуев]

Самое интересное началось, когда подключил серво. RC фильтра и интегратора были 5.5 мегом и 220nF.

Андрей, а зачем такие номиналы? При таком сопротивлении на смещение выхода будут сильно влиять утечки на плате, например, между 3 и 4 ножками TL071. Мне кажется лучше выбрать, например, 1М и 1мкФ.

Смотрю выход: +1.5V. Короче, долго искал, кто же течёт. Оказалось, что текут защитные диоды на прямом входе ОУ (TL071). Во, думаю, влип. Где я "элитные" диоды достану? В результате заменил диоды на резистор 2 мегома - при таком делителе (5.5 + 2) на входе ОУ ничего плохого не предполагается. Выход сразу прилип к нулю (+/-1mV, лень было долго сидеть, не дышать и ожидать полной термпературной стабилизации). На выходе ОУ - около +1.5V при сопротивлении на выходе серво 30K.

Получается ток утечки 1,5В/5,5М=270нА. При напряжении смещения на входах TL071 <10мВ многовато для 1N4148. Может быть здесь дело в фотоэффекте из-за попадания света на кристаллы диодов через прозрачный корпус?

[anli]

Андрей, а зачем такие номиналы? При таком сопротивлении на смещение выхода будут сильно влиять утечки на плате, например, между 3 и 4 ножками TL071. Мне кажется лучше выбрать, например, 1М и 1мкФ.

Согласен. Видимо, так и сделаю. К тому моменту, как приедут BL, думаю, разживусь и бОльшими конденсаторами. А для опытов поставил просто те, что были, отсюда и резисторы большие получились

Получается ток утечки 1,5В/5,5М=270нА. При напряжении смещения на входах TL071 <10мВ многовато для 1N4148.

Я думаю, тут дело в том, что это за "1N4148". Я их плкупал в двух разных магазинах. На них, понятно, ничего не написано. Но выглядят по-разному. У "другой партии" утчека оказалась меньше, но всё равно значительная. Уверен, что диоды совершенно "левые" Но, думаю, и хорошо, что такие попались, так как сподвигли на, как мне кажется, более правильное решение - не использовать диоды вообще, а использовать резистивный делитель, который, в любом случае, более линеен, нежели диоды.

[anli]

Провёл первые измерения. Вот конкретная схема с точными номиналами (где нужно ):

http://gaydenko.com/audio/preamp/inst0.png

Условия:

На входе размах +/-500mV, частота 4KHz. На выходе размах немного больше +/-8V. Сигнал снимал с делителя, на который заменил выходное нагрузочное сопротивление 6.2K. Точку FB (связь с другой полвинкой) заземлил чрез сопротивление 1K2. При этом, понятно, выход серво ушёл от нуля ещё - до примерно +7V.

Звковая карта работала на 48KHz, 24bit.

Вот спектрограмма собственно сквозного канала звуковой карты при использовании тех же шнуров/экранов/заземлений, что и потом с УН:

http://gaydenko.com/audio/preamp/car...4KHz-500mV.png

Видна небольшая грязь в низкочастотном диапазоне. Но измерять она нам никак не мешает Также видны артефакты на частотах около 7.5KHz и 15KHz. Они не зависят от сигнала и, очевидно, являются помехой, наводимой тем или иным образом на саму карту компьютером.

Вот спектрограмма с выхода УН:

http://gaydenko.com/audio/preamp/un-4KHz-500mV.png

Спектр в смысле помех гораздо чище, так как сигнал снимался с делителя, а "земляное" сопротивление всего 380 ом.

Вот числа (номер гармоники, уровень для карты, уровень на выходе УН):

2 -101.97 -76.68
3 -92.34 -92.90
4 -101.41 -101.50
5 -113.66 -113.73

Таким образом, с помощью данной карты можно измерить только вторую гармонику, которая, в данном случае, большая из-за сильного рассогласования по деталям верхней и нижней половинок. Её, кстати, можно уменьшить, подобрав точно сопротивление в нагрузке первого каскада или эмитерное сопротивление второго каскада. Для гармоник 3, 4, 5 у выхода УН даже лучше, видимо, из за того, что нагрузка выхода карты - 2M входа УН - более щадящая. Впрочем, это всё в погрешностях измерений.

Так что ощущения у меня сейчас довольно двойственные. С одной стороны - хорошо, что спектра выше второй гармоники не видно. С другой стороны - хотелось бы его увидеть

Какие будут предложения? Какой самый простой способ (для лентяев) повысить точность измерений при имеющейся звуковой карте?

[Л. Зуев]

Какие будут предложения? Какой самый простой способ (для лентяев) повысить точность измерений при имеющейся звуковой карте?

Напрашивается вывод - нужно увеличить в сигнале, поступающем с выхода УН на вход карты, долю гармоник.
Первый способ - подавление первой гармоники режекторным фильтром.
Второй способ - вычитание из выходного сигнала входного.
В первом случае необходимо точно знать АЧХ фильтра, а во втором - степень подавления первой гармоники вычитающим устройством.
Неплохо бы еще заранее оценить АЧХ по входу звуковушки.

[anli]

Первый способ - подавление первой гармоники режекторным фильтром.
Второй способ - вычитание из выходного сигнала входного.

Леонид, а нет ли у Вас ссылочек про эти штуки поподробнее? А то я кучу лет радиоделами не занимался, и никакой литературы/подшивок у меня нет.

Кстати, первый способ не подходит, так как ЦАП примерно так же несовершенен, как и АЦП. А именно ЦАП и является источником сигнала.

[ZUMM]

Второй способ - вычитание из выходного сигнала входного

Мне кажется второй способ лучше, так как создать хороший
режекторный фильтр в бытовых условиях затруднительно.
А реализация второго способа достаточно много описывалась
в " Радио " и затруднений не составит.

[anli]

Мне кажется второй способ лучше

Он лучше, так как первый не подходит из-за искажений на выходе ЦАПа. Но и с ним не всё понятно - опять же из-за этих искажений исходного сигнала. То есть, для простоты, предпосылка такая: тестовый сигнал имеет третью гармонику, скажем, -90db. Как измерить эту же гармонику у УН, если, предположительно, она около -110db?

достаточно много описывалась
в " Радио "

А конкретных ссылок нет? А то, как говорил, у меня никаких подшивок уже нет лет десять

[ZUMM]

Я поищю

[Л. Зуев]

Леонид, а нет ли у Вас ссылочек про эти штуки поподробнее? А то я кучу лет радиоделами не занимался, и никакой литературы/подшивок у меня нет

Об этом способе писал Акулиничев в "Радио":
Векторный индикатор нелинейных искажений. - Радио, 1977, N6;
Селекция сигнала искажений - Радио, 198З, №10;
УМЗЧ с глубокой ООС - Радио, 1989, №10.

[anli]

Я поищю

Я, конечно, тоже пробовал в сети что-то найти. Но всё "работает" с идеальным тестовым сигналом, плюс, к тому же, двольно грубое (уже полученные -92.9db - это уже 0.002%, а надо 0.0002% ).

[ADDED=anli]1111256749[/ADDED]

Об этом способе писал Акулиничев

Леонид, спасибо! Поищу и посмотрю.

Кстати, может интересно кому Цель - не абсолютные низкие значения, а быстро спадающий спектр. В симуляторе гармоники выше 3-й на уровнях типа -160-170db. (а шумы в жизни гораздо выше ). Так что хотелось бы лишь убедиться в отсутствии этих гармоник с максимально возможным разрешением.

[ZUMM]

а надо 0.0002%

А надо ли это.? Ведь практической значимости это уже не
имеет. Становятся более значимыми динамические искажения !

[Л. Зуев]

То есть, для простоты, предпосылка такая: тестовый сигнал имеет третью гармонику, скажем, -90db. Как измерить эту же гармонику у УН, если, предположительно, она около -110db?

Если вычитанием входного сигнала подавить первую гармонику на выходе УН, например, на 30дБ, то в суммарном сигнале уровень третьей гармоники будет уже не -110дБ, а -80дБ.
Что-бы при этом не получить увеличения доли гармоник самого тестового сигнала, в вычитающем устройстве должен быть скомпенсирован сдвиг фазы, создаваемый УН, во всей контролируемой полосе частот.

[anli]

динамические искажения

Как они проявляются в схеме без общей ООС?

[ADDED=anli]1111259469[/ADDED]

Что-бы при этом не получить увеличения доли гармоник самого тестового сигнала, в вычитающем устройстве должен быть скомпенсирован сдвиг фазы, создаваемый УН, во всей контролируемой полосе частот

Думаю, в домашних условиях (на коленке с помощью палки и верёвки) это трудновато сделать будет. Даже с учётом отсутствия ОООС, и выкинув коректирующие конденсаторы на входе и выходе. Тектроникс получится

[Костя Мусатов]

Как они проявляются в схеме без общей ООС?

На нелинейных емкостях, когда полоса усиления зависит от мнгновенного уровня сигнала.

[anli]

На нелинейных емкостях, когда полоса усиления зависит от мнгновенного уровня сигнала.

Костя, ты куда пропал? А что по поводу измерений скажешь?

Offтопик:
Ты мой первый учитель , а как результаты какие-то стали появляться, тебя и не видно

Как эти искажения на нелинейных ёмкостях оценить?

[Костя Мусатов]

Offтопик:
Да я не пропал, просто со временем совсем туго. Бывают дни, когда до форумов доберешся только к вечеру

Оценить искажения от динамической емкости можно. Берутся графики зависимости емкостей от напряжения на коллекторе или стоке. Вычисляешь эту емкость для 0В на выходе +много и минус много. Соответственно с сопротивлением нагрузки можно посчитать как будет изменяться полоса усилителяя в этих точках. Поскольку сама полоса шире звукового диапазона на много, то смотри относительное изменение полосы и раздели на соотношение между полосой и верхней частотой звукового диапазона. Вот будет какая то оценка.

Если ты хочешь измерить сигнал, который на много децибел ниже уровня шума, то потребуется делать усреднение на больших отрезках. Если ты знаешь, что звуковая плата дает -100дБ искажений, а измерить надо -140дБ, то надо подавить основной тон хотя бы на 50-60дБ. Если это делать вычитанием, то боюсь стабильного результата не получится. Помню, когда делал измеритель НИ компенсационного типа с амплитудной и фазовой подгонкой, то лучше 0.02 измерить не полчалось, температурные и другие дрейфы. Лучше подавлять основной тон фильтром, возможно даже последовательный LC. А что бы убрать искажения из измерительного сигнала, использовать такой же LC фильтр, но параллельный. Не знаю как 50-60дБ, но 30-40 думаю сделать можно.

[anli]

Offтопик:

Оценить искажения от динамической емкости можно

Уже башка не варит, ак что пока ничего не понял. Завтра попробую рашифровать

Лучше подавлять основной тон фильтром, возможно даже последовательный LC. А что бы убрать искажения из измерительного сигнала, использовать такой же LC фильтр, но параллельный

Мне тоже в голову пришло, что надо подумать про LC-фильтры - полосовой и режекторный. Вот только сомнения стратегического плана. Может, чем измерениями дальнейшими заниматься, лучше сделать (на нормальных деталях) один канал УН и взяться за УМ? В любом случае, ушная экспертиза нужна

[Костя Мусатов]

В любом случае, ушная экспертиза нужна

Наконец рациональное решение

[anli]

Offтопик:

Наконец рациональное решение

Всю ночь не спал, думал о дальнейших путях развития Решил, что надо сделать оба канала УН на нормальных деталях и заняться УМ. И тут такая радость. Костя меня поддержал!

[anli]

Итак, принято волевое решение УН паять. Изменение по сравнению с смакетированным вариантом предполагается одно: по предложению Леонида Зуева изменить номиналы времязадающих RC-цепочек в серво (R уменьшить, C увеличить).

Пока сижу с паяльником , буду рад вашим комментариям по поводу потребителя данного УН:

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=1789