УМ в классе A - надо паять!

[anli]

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Путеводитель по ветке

- есть ли полу-ООС? - http://forum.vegalab.ru/showpost.php...&postcount=177

- ещё один вариант: http://forum.vegalab.ru/showthread.p...3601#post53601
Пока хуже по исажениям, но гораздо более управляемый в смысле устойчивости

- успешно боремся с тепловыми искажениями (заодно и спектр ухнул вниз):
http://forum.vegalab.ru/showthread.p...0666#post70666

- первый вариант печатки:
http://forum.vegalab.ru/showthread.p...7264#post77264

- Слушаем!:
http://forum.vegalab.ru/showthread.p...&postcount=639

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

История. Много лет назад, когда мы почти все ходили пешком под стол (или не ходили совсем), Жан Хирага (Jean Hiraga) придумал схему, которая представлена, в частности, здесь:

http://member.newsguy.com/~stigerik/...asse_a_20w.htm

Эта схема инспирировала Павла Мацуру (Pavel Macura) на вот такой повторитель:

http://www.pha.inecnet.cz/macura/next.htm

Схема Мацуры инспирировала Сергея (PSV) на такой вариант повторителя:

http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=720

А я рисовал много вариаций на тему повторителя Сергея и нарисовал то, что хочу спаять

Итак. Схема балансная. Раскачиваться будет этим УН:

http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=1637

При включении каких-либо щелчков-всплесков на входе УМ не будет - это проверено в железе (в частности, благодаря симетричному включению БП для УН: http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=934).

Согласно ТЗ для УН, на выходе плеча УМ максимальное требуемое напряжение +/-7.5V (размах).

Схема: http://gaydenko.com/um/schematics.png
Спектр на выходе плеча в симуляторе (LTspice): http://gaydenko.com/um/FFT.png

Чтобы долго не вглядываться в спектрограмму, вот числа для гармоник:

2 -111db (0.00028%)
4 -143db
6 -166db

3 -117db (0.00014%)
5 -140db
7 -160db

Предполагается параллельно входу УМ вот такой ограничитель напряжения:

http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=1072

Но ограничитель ещё не макетировал.

О недостатках.
Думаю, лимитера маловато будет для надёжности: выходные мосфеты могут открываться быстрее, чем закрываться. Но топологию менять очень не хочется.

Жду Ваших отзывов, особенно - критики с предложениями, как недостатки устранить.

[Алексей]

Чтобы долго не вглядываться в спектрограмму, вот числа для гармоник:

2 -111db (0.00028%)
4 -143db
6 -166db

3 -117db (0.00014%)
5 -140db
7 -160db

Хех, чё то уж очень круто... Если класс А- почему б не сделать истинно симметричный выход? На транзисторах одной проводимости. Здесь была схемка. Только совки повыкидывать...

[anli]

Offтопик:

Хех, чё то уж очень круто...

Ну так это в симуляторе. В реальности ещё круче будет

почему б не сделать истинно симметричный выход?

Ну так тут симметричность ещё "истинней" - и по питанию. Тем самым компенсируются помехи от пульсаций БП.

Алексей, обратите внимание на основную прелесть схемы - жёсткая стабилизация тока покоя.

[Костя Мусатов]

Андрей, пара вопросов
1. Зачем ты использовал разные полевики в источниках тока, им ведь пофиг, это же двухполюсник.
2. У тебя получился двухкаскадный усилитель, охваченный глубокой ООС. Конденсаторы дают коррекцию по первому каскаду (классика). Какие получились полюса у этого усилителя без ООС. Второй каскад работает на динамическую нагрузку. Нет резистивной нагрузки. Зато входная емкость выходных полевиков очень нелинейная, боюсь динамических искажений и жесткого звука (несмотря на никий Кг).

[Л. Зуев]

Бросается в глаза каскад с ОЭ на Q5, Q6 - эффекты Миллера, Эрли, тепловой модуляции.

[Алексей]

Offтопик:

Ну так это в симуляторе. В реальности ещё круче будет

Offтопик:
Возможно, если транзисторы бушь подбирать как для военки +-0,000.....
Так это для статического режима (THD) ?

Алексей, обратите внимание на основную прелесть схемы - жёсткая стабилизация тока покоя.

Offтопик:
Жёсткая?

[anli]

1. Зачем ты использовал разные полевики в источниках тока, им ведь пофиг, это же двухполюсник.

Конечно. Просто в данный момент у меня 103 и 246 одинкаковое количество

Какие получились полюса у этого усилителя без ООС

Нарисую - положу на сайт.

Второй каскад работает на динамическую нагрузку. Нет резистивной нагрузки. Зато входная емкость выходных полевиков очень нелинейная, боюсь динамических искажений и жесткого звука (несмотря на никий Кг).

Ага, понял. Подумаю.

Бросается в глаза каскад с ОЭ на Q5, Q6 - эффекты Миллера, Эрли, тепловой модуляции.

Действительно, напряжения БП (при заданной выходной амплитуде) хватает для каскода. Я не помню, почему отказался. Видимо, симулятор не показал ничего лучшего, а хочется простоты Попробую ещё.

Про тепловую модуляцию - а как с ней бороться? Ток то постоянный (переменная составляющая - около 5 пороцентов от тока покоя), но напряжение, понятно, прыгает. Если поставить каскод, то это будет у транзистора с ОБ.

[ADDED=anli]1111335417[/ADDED]

Жёсткая?

Ну да. По крайней мере, я так думаю. Термостабильность определяется _разностью_ температур переходов первых двух пар транзисторов.

[ADDED=anli]1111335645[/ADDED]

Так это для статического режима (THD) ?

Конечно. Не более, чем использование симулятра по назначению: определение общей топологии и избежание грубых ошибок. По крайней мере, я так для себя это представляю. Ну и глазам с редакотором схем удобнее думать

[Л. Зуев]

Про тепловую модуляцию - а как с ней бороться? Ток то постоянный (переменная составляющая - около 5 пороцентов от тока покоя), но напряжение, понятно, прыгает. Если поставить каскод, то это будет у транзистора с ОБ.

Хорошая статья на эту тему была у Лихницкого на audioworld (сейчас я что-то ее там не вижу). Если хотите, могу выслать.
Изменение температуры кристаллов Q5, Q6 будет происходить под действием переменной составляющей напряжения КЭ этих транзисторов. При большой амплитуде напряжения и отсутствии эмиттерных резисторов этот эффект будет достаточно силен. В транзисторе с ОБ каскода влияние температурного изменения Uкэ и h21э будет значительно меньше, так как он работает в режиме токового управления по эмиттеру.

Андрей, мне кажется, что показанная Вами схема плохо вписывается в идеологию Вашего усилителя без общей ООС. Здесь лучше смотрелась бы схема с параметрической компенсацией нелинейности или что-то подобное (описано в Радио 9-89):

[Костя Мусатов]

Собирал я такой выходной каскад, Помнится это была статья про усилитель без общей ООС. На основе нее я сделал другую, свою схему, но выходной каскад повторил почти полностью. На выходе были как и в оригинале 825/827. Что-то она меня не порадовала и окончательного усилителя я так и не сделал.

[anli]

В транзисторе с ОБ каскода влияние температурного изменения Uкэ и h21э будет значительно меньше, так как он работает в режиме токового управления по эмиттеру.

Ага, резюме понял. Тем более повожусь с каскодом.

Андрей, мне кажется, что показанная Вами схема плохо вписывается в идеологию Вашего усилителя без общей ООС. Здесь лучше смотрелась бы схема с параметрической компенсацией нелинейности

Я довольно много смотрел таких схем (коррекция ошибок Хоуксфорда и т.п.). В конце концов всё-таки решил попробовать что-то типа того, что представил. Основная причина: коррекция ошибок - всё равно обратная связь в моём понимании. Причём в базы. В этой же топологии ООС "быстрая", в эмитеры (с чьей-то тяжёлой руки названная "токовой"). И такая же "короткая", как и в случае коррекции ошибок. И, как уже писал Алексею, очень привлекает жёсткая стабилизация тока покоя.

Второй каскад работает на динамическую нагрузку. Нет резистивной нагрузки. Зато входная емкость выходных полевиков очень нелинейная, боюсь динамических искажений и жесткого звука (несмотря на никий Кг).

Вот так лучше?

http://gaydenko.com/um/schematics2.png

Параметры, кстати, не ухудшились!

[Костя Мусатов]

Вот так лучше?

Не, так получается динамическая нагрузка, у нее эффективное сопротивление будет зависеть от частоты. Среднюю точку резисторов можно, через другой резистор, кинуть на землю, а можно еще через конденсатор, для углубления ООС по ПТ.

[anli]

Среднюю точку резисторов можно, через другой резистор, кинуть на землю

Я так пробовал. Видно, недопробовал Какую величину можно считать "нормальной" нагрузкой? Я так понимаю, такую, которая на порядок, как минимум, больше тока потребления. Ток потребления "бутерброда" из RL и истоковых емкостей симулятор показывает (на частоте 20KHz) около 0.5mA двойного размаха амплитуды. При сопротивлении от средней точки нагрузки предвыходных транзисторов на землю 510 ом двойной размах тока через него получается около 25mA (спектр симулятор при этом показывает примерно на 2db хуже). Такая нагрузка уж никак не динамическая будет, так я понимаю?

[ADDED=anli]1111345117[/ADDED]

а можно еще через конденсатор

Хочется без конденсаторов: петлевое усиление и так, мне кажется, более, чем достаточно, для поддержания режима по постоянному току.

Какие получились полюса у этого усилителя без ООС.

Правильно я понимаю, что для этого надо включить источники сигнала (в противофазе) в разрыв между истоками и эмитерами второй пары транзисторов?

[ADDED=anli]1111345283[/ADDED]

Не, так получается динамическая нагрузка

Да, замкнуло. На нагрузке будет всё время нечто около Vsg.

[Костя Мусатов]

Какую величину можно считать "нормальной" нагрузкой?

Этим резистором можно регулировать положение полюсов. Хочется что бы первый был выше 20кГц. Коссвенно об этом может показывать независимость Кг от частоты в звуковом диапазоне.

Для получения петлевого усиления исключи ООС по переменной составляющей. При симмулировании ведь можно и конденсаторы делать на килофарады

[anli]

При симмулировании ведь можно и конденсаторы делать на килофарады

Я пробовал. Но хоть какое-то сопротивление всё равно надо вставить. Скажем, несколко единиц ом. И при килофрадах симулятор выдаёт что-то совсем не похожее на АЧХ приличного усилителя - какие-то пики

Этим резистором можно регулировать положение полюсов. Хочется что бы первый был выше 20кГц.

А как это резистор влияет на первый полюс? Если я правильно понимаю, то уменьшение этого резистора сдвигает второй полюс вверх, уменьшая петлевое усиление. А вот как на первй влияет - никак не пойму

Кстати, генератор в эмитер-истоковой цепи - как? Правильно? Я так понимаю, что вся петля окажется в "прицеле" симулятора для АЧХ. Или ошибаюсь?

[ADDED=anli]1111350843[/ADDED]

Бросается в глаза каскад с ОЭ на Q5, Q6 - эффекты Миллера, Эрли, тепловой модуляции.

Леонид,

Каюсь, ошибся: игрища с каскодом пока ничего хорошего не принесли. Учитывая, что вольт 9-10 откушивают от питания Vsg * 2, для каскода совсем не остаётся напряжения для нормального "дыхания" ОЭ+ОБ: 17V(БП) - 5V(Vgs) - 7.5V(сигнал) - 1V(пульсации) = очень мало для двух транзисторов при таком токе. С другой стороны, мощность распределяется уже между двумя транзисторами (пусть и не в пользу ОБ), можно попробовать что-нибудь более хрупкое типа 2SA1360/2SC3423. Поразбираюсь с полюсами, и потом попробую ещё.

Как ещё можно бороться с этими бяками?

[ADDED=anli]1111352542[/ADDED]
Итак, согласно предложению Кости, нагрузили драйвер резистором:

http://gaydenko.com/um/schematics3.png

[Костя Мусатов]

Меняя петлевое усиление и положение второго полюса ты можешь изменять положение первого, ведь важно обеспечить запас в 45-60 градусов в нуле. Если снизил общее усиление, то можно снизить конденсатор коррекции. 510 Ом может и уже слишком, а может и нет, надо смотреть.
Для симулирования тебе надо всместо нагрузки, пусть 8 Ом, поставить по 16 Ом с истоков на эмиттеры (вместо перемычек) и эмиттеры на землю через емкие конденсаторы. Должно работать, у меня в таких случаях симулятор давал адекватные АЧХ.

[anli]

Меняя петлевое усиление

Для симулирования тебе надо

Костя, спасибо, всё понял. Попробую.
(Точнее, понял "как", но не понял почему - с нагрузкой в цепи ОООС )

[Л. Зуев]

Как ещё можно бороться с этими бяками?

Можно ввести местную ООС по току: в стоковые цепи М1, М2 включить резисторы и к точкам соединения этих резисторов со стоками подсоединить эмиттеры Q5, Q6. Падение напряжения на этих резисторах стоит сделать порядка 0,5-1В. Кроме этого, каскад на Q5, Q6 стоит превратить в ТЗ. В УН это не привело к заметному снижению искажений из-за очень глубокой местной ООС по току (падение на эмиттерных резисторах 24В), здесь же искажения должны снизиться.
Кроме этого, Андрей, мне не очень нравится как у Вас реализована коррекция. На схеме явно видны 2 полюса: первый (низкочастотный) на частоте порядка 500кГц, образованный входной емкостью М1, М2 (при сопротивлении на землю 510Ом) и второй (высокочастотный) на частоте, где-то на порядок выше, образованный конденсаторами С1, С2. Если коррекция двухполюсная, то есть оба полюса находятся в полосе действия ООС, то нужна форсирующая цепочка для снижения наклона АЧХ петлевого усиления при переходе через 0дБ.
Корректирующие емкости С1, С2 смотрятся некрасиво - они увеличивают нелинейность усилителя на высоких частотах, снижая выходное сопротивление каскада на Q3, Q4. Мне кажется их стоит убрать, а коррекцию сделать однополюсной.
Советую попробовать вот такие цепочки: между истоками М1, М2 и эмиттерами Q3, Q4 включаются резисторы, а с коллекторов Q5, Q6 на эмиттеры Q3, Q4 - конденсаторы. Еще может потребоваться включение конденсаторов с коллекторов Q5, Q6 на землю. С этими цепочками будет лучше линейность на ВЧ и меньше вероятность возникновения динамических искажений.

[anli]

Леонид,
Спасибо большое за столь подробный разбор полётов. Буду пробовать.

нужна форсирующая цепочка

Увы, не знаю, что это такое. Можно немного расшифровать?

[Л. Зуев]

Увы, не знаю, что это такое. Можно немного расшифровать?

Цепочка, уменьшающая фазовый сдвиг в петле ООС на ВЧ, например, конденсатор, включенный параллельно резистору цепи ООС во многих усилителях.

[ADDED=Л. Зуев]1111400076[/ADDED]
Андрей, а каким образом Вы оптимизируете коррекцию?
Проверяете переходный процесс на сигнале прямоугольной формы?

[anli]

Цепочка, уменьшающая фазовый сдвиг в петле ООС на ВЧ, например, конденсатор, включенный параллельно резистору цепи ООС во многих усилителях.

Ага, понял. Так сказать, пропихиваем ВЧ вперёд

Андрей, а каким образом Вы оптимизируете коррекцию?
Проверяете переходный процесс на сигнале прямоугольной формы?

Я её пока никак не оптимизировал Чтобы с этими делами всеми разобраться, мне нужно некоторое время, так как образования в любимой нами области у меня нет