Проект А

[Mad optic]

Думаю, пришло время поделиться информацией. Хотя Проект "А" идет уже полгода, но сейчас, наконец, собран первый образец из 4-х заложенных "на стапелях".

Проект "А" - это "усилитель мечты", т.е. тот, который хочется иметь, потому, что в нем реализованы практически все лучшие мне известные технологии в аудиостроении. В качестве цели НЕ ставилась задача поразить кого-либо экстремальной выходной мощностью (многие почему-то считают это признаком качества и совершенства усилителя). Этот усилитель должен оптимально решать задачу качественного озвучивания помещения объемом до 100м3. И ничего более, не надо создавать уровни звукового давления, приводящие к деградации слуха и т.п.

Это НЕкоммерческий проект. Продавать усилители не собираюсь.

Думаю, что только сильно продвинутые энтузиасты аудиостроения смогут повторить его. (Хотя, для них это больше архив копилки идей, чем объект для повторения). Несмотря на то, что старался использовать самые современные технологии и элементную базу, многие ключевые компоненты уже стали недоступны, особенно это касется полевых диф.сборок (пали жертвой миграции индустрии эл. компонентов в сторону массового рынка

Основное, что нагоняет тоску в современном hi-fi/hi-end аудиостроении, это отсутствие разнообразия и свежих идей. Все усилители похожи конструктивно, а последнее время и схемотехнически. Новое это или хорошо забытое старое, или незначительные вариации "на тему". Редко в последние годы можно встретить свежее решение.

Здесь нельзя сэкономить денег, потому, что их не считал при создании оного. Себестоимость одного моноканала составляет около $2K.

Чтобы не переписывать довольно объемное описание, прошу заинтересованным обратиться на страницу

http://madoptic.narod.ru/projects/a.htm.

Сильно заинтересовавшимся и с реальной возможностью повторить изделие буду предоставлять файлы для производства платы после персонального обсуждения проекта.

Возможно, что-то еще не реализовал весьма стоящее. Именно поэтому информация размещена здесь. Критика, советы очень помогут, т.к. при накоплении "критической массы" смогут вылиться в нечто новое.

[Djemshut]

модуляции тока покоя НЧ составляющими

??? а это что?
Речь ведь идет о классе "А"?

[Mad optic]

Почитайте патент Алешина.
Можно посмотреть усилитель Д.Островского из Радио №9 за 2007г.
https://forum.vegalab.ru/attachment....6&d=1210936656

Огромное спасибо! Да это то, что я имел в виду.

Offтопик:
С таким патентом, если положить остаток жизни на выбивание денег, то можно стать богатеньким буратино. Интересно только, я не совсем в курсе, что будет, если кто-то докажет, что использовал это пару десятков лет назад?

Добавлено через 17 минут

это с каких таких делов ток покоя мгновенно растет? если бы он рос мгновенно то выходные транзисторы от этого самого сквозного тока улетали бы в страну марльборо очень регулярно.
Еще раз- не может ток покоя расти мгновенно, так как он определяется двумя факторами: напряжением смещения между базами ВК, это основной фактор , и температурой кристаллов выходных транзисторов. Это как раз второстепенный фактор. Так вот, при резком увеличении мощности напряжение смещения остается на прежнем уровне(до тех пор пока на начнет вмешиваться цепь термостабилизации) а нагрев кристалла вызовет некоторое увеличение тока покоя, которое через некоторое время будет скомпенсировано путем уменьшения напряжения смещения цепью термостабилизации. Необходимое условие для этого- радиатор должен прогреться .

Что-то вы сами себе противоречите. Начинаете с того, что возмущаетесь/не понимаете почему ток растет, а затем точно описываете сам процесс роста тока. Все верно, "при резком увеличении мощности напряжение смещения остается на прежнем уровне(до тех пор пока на начнет вмешиваться цепь термостабилизации) а нагрев кристалла вызовет некоторое увеличение тока покоя". Именно об этом временном увеличении тока я и пишу. Длительность и величина роста его зависит от места расположения датчика, размера радиатора (если датчик на нем), конструкции крепления.
Кстати, в неправильно рассчитанных усилителя "полет в страну марльборо" (по-вашему) происходит регулярно или часто.

Что же происходит при резком сбросе мощности? Кристаллы ВК перестают греться- но они сбрасывают температуру до уровня температуры радиатора, так как последний имеет на несколько порядков большую теплоемкость - теперь радиатор греет транзисторы. В этом случае дельта температуры будет в разы меньше чем в начале эксперимента.
Могу привести цифры:
Радиатор от Амфитона, усилитель на LME49830, одна пара полевиков SK / SJ Тошиба на выхлопе, прокладка- о.6 мм керамика,термопаста КПТ 8, расстояние между полевиками- 2.5 см, посредине между ними BD 139.
Холодный усилитель (t - 22*С примерно) - 240 мА.
Прогрев в течение часа на 80% мощности, сразу после снятия сигнала (t - 60*С примерно, рука терпит но недолго)- 250 мА.
В течение 10 мин радиаторы остыли до 40*, ток покоя все время мониторился и не выходил за рамки 245-255 мА.
Так что проблемы с током покоя я не вижу, во всяком случае в нормальных конструктивах.

Вот здесь вы совершенно не правы, т.к. находитесь под ложным впечатлением от того, что радиатор греет кристалл. К примеру, в момент работы с вых. мощностью температура кристалла на 60С выше температуры радиатора (достаточно типовой случай). После сброса мощности, напряжение на базах сохраняется некоторое время, а радиатор, как вы говорите, греет кристал, но для этого температура кристалла должна упасть ниже температуры радиатора, т.е. как минимум на 60С. Это достаточно существенная величина, чтобы резко изменить напряжение на управляющем переходе.
В вашем примере все так и может быть. Очень многое зависит от типов применяемых транзисторов. Некоторые полевики "автоматически" позволяют почти снять проблему, некоторые нет, а биполярники совсем НЕТ.
Успехов!

Добавлено через 13 минут

Можно посмотреть усилитель Д.Островского из Радио №9 за 2007г

Наиль, не самая хорошая идея - засунуть в эмиттеры выходных тр-ров нелинейные элементы. Если это жертвы в пользу стабильности тока покоя, то они слишком велики, однако.

[Nota Bene]

Наиль, не самая хорошая идея - засунуть в эмиттеры выходных тр-ров нелинейные элементы. Если это жертвы в пользу стабильности тока покоя, то они слишком велики, однако.

Да, я с этим согласен, хотя экспоненциальная ВАХ диодов в ИНУНах может помочь несколько линеаризовать подобный усилительный элемент.
Подобная схемотехника, но с резистором в качестве токоизмерительного элемента мне больше нравится. Например (безотносительно Алешинских схем и в приложении к ИТУНам) можно посмотреть на моем сайте -
Схемы ИТУН без ООС в классе "А"
Тут более актуальная задача - сделать передаточную характеристику выходного каскада (по току) ближе к линейной, или, в худшем случае - близкой к параболической, а не экспоненциальной (при переходе в АВ)...

[Djemshut]

под ложным впечатлением от того, что радиатор греет кристалл

Давай будем подразумевать что уровень собеседника как минимум не ниже Вашего, ок?
Читай внимательнее просто- и будет понятно о чем я говорю.
А говорю я о том, что дельта в первом случае (нагрев) будет на 40-60*С больше чем во втором (пауза в воспроизведении).

[Mad optic]

Давай будем подразумевать что уровень собеседника как минимум не ниже Вашего, ок?
Читай внимательнее просто- и будет понятно о чем я говорю.
А говорю я о том, что дельта в первом случае (нагрев) будет на 40-60*С больше чем во втором (пауза в воспроизведении).

Хорошо, давайте. Будем также подразумевать, что собеседник умеет читать и считать

Посмотрим откуда же берется разница "на 40-60*С".
Поехали.
1. Рабочая точка покоя без нагрузки. Ток покоя 250мА, питание 40В. Температура кристалла 42.7С, радиатора 27.6С (тр-ры в ТО220, прокладка керамика ALO220, радиатор 0.2С/Вт), окружающая среда 22С.
2. Поддаем жару так, что рассеиваемая мощность тр-рами становится, например, 40Вт. Температура радиатора становится 44.2С, а переход поднимается до 104.7С, т.е. поднимается на 62С.
3. Резко снимаем выходной сигнал. Кристалл должен бы быть 42.7С, но радиатор в этот момент 44.2С, поэтому температура кристалла находится между 44.2 и 42.7. Пусть будет 44.2С, т.е. упадет на 60.5С.

Таким разница составила в данном примере всего 1.5С (62С "вверх" и 60.5С вниз - пауза в воспроизведении). При 50Вт на один транзистор (согласитесь, это близко к предельно возможным) разница составит 6.8С.

Так, где эти "на 40-60*С"???

P.S. Использование более тонкой керамики (0.6мм) ситуации принципиально не меняет - при 50Вт разница составит максимально 11.2С, а на самом деле меньше 10С. И в любом случае, быстрое падение температуры перехода на 55С и более вызовет бросок тока покоя вниз при снятии нагрузки.

[Djemshut]

Mad optic, Ты упустил один важный момент- в тот момент, когда ты только даешь жару- радиатор имеет комнатную температуру, а переход разогревается до 100 и больше. Какая дельта? Больше 75 *С. Этот раз. Второе- откуда цифра 0.2С/Вт? Это залман, что ли? Если это приведенная производителем цифра- то могу огорчить, эти значения получаются при измерении на хитспредере процессора размерами примерно 30х30 мм. При охлаждении ТО220 эта величина немного другая- советую учитывать этот момент. А 40-60 *С- это разница между холодным и разогретым до максимума радиатором. 60* может я и загнул но 40-50 -легко.

[Mad optic]

Mad optic, Ты упустил один важный момент- в тот момент, когда ты только даешь жару- радиатор имеет комнатную температуру, а переход разогревается до 100 и больше. Какая дельта? Больше 75 *С. Этот раз. Второе- откуда цифра 0.2С/Вт? Это залман, что ли? Если это приведенная производителем цифра- то могу огорчить, эти значения получаются при измерении на хитспредере процессора размерами примерно 30х30 мм. При охлаждении ТО220 эта величина немного другая- советую учитывать этот момент. А 40-60 *С- это разница между холодным и разогретым до максимума радиатором. 60* может я и загнул но 40-50 -легко.

1. То, что радиатор в момент поддатия жару имеет комнатную температуру - это опять глубокое заблуждение. Такую температуру он имеет только при первом включении усилителя, а потом ток покоя при 250мА и 40В дают 10Вт на транзистор. Поэтому радиатор не может быть с температурой окружающей среды ни при каких обстоятельствах, если только ваш усилитель не в В классе.
В версии с 50Вт переход поднимается на 82.7С.
2. У зальмана 0.13С/Вт при указанном вами режиме измерения. У меня используется около 65% площади и не надо думать, что... (далее цитата из вашего предыдущего поста) . 0.2С/Вт - достаточно типовой пассивный радиатор с хорошим оребрением. Конечно, если привинтить в качестве радиатора деревянный брусок можно в конце концов получить разницу о которой вы пишете. Но недолго будет работать.
3. Когда вы пишете, что "40-60 *С- это разница между холодным и разогретым до максимума радиатором", то советую проводить замеры не рукой, а измерительным инструментом под названием термометр. И тогда вы поймете, что разница ближе к 60С в температуре радиатора в рабочей конструкции усилителя находится в области фантазии.
4. "40-50" легко тоже не получается. Например, с "деревянным" радиатором в 0.4С/Вт и максимально тонкой прокладкой теоретически разница будет ниже 30С.
5. Но в любом случае, несмотря на любую разницу, будет присутствовать скачок температуры кристалла вниз на не менее 55С. От этого и будет скачок вниз тока покоя.

[Djemshut]

У зальмана 0.13С/Вт

У хорошего водоблока такой коэффициент .
У этого залмана реальная цифра - 0.3С/Вт , а в закрытом корпусе- и того больше.
К примеру, реальный, измереный на спец. стенде C/V у 77-го залмана Фаталити- 0.267. У Noctua NF-U12- 0,250. Это реальные, не рекламные цифры.
И еще один момент- C/V радиатора величина не постоянная, с увеличением отводимой мощности он растет, особенно если источник тепла имеет малые размеры а площадь подошвы радиатора велика. В частности, упрощенно- это связано с конечной скоростью распределения тепла по подошве радиатора.

[Prophetmaster]

Mad optic,

),... а усилитель на несколько минут ушел в глубокий В-класс. Упс!

В УМ с током покоя 40мА, наверное такое произойти может, но когда я делал подобные измерения на своем оконечнике с током покоя 400мА, то при резком падении уровня сигнала на нагрузке, ток покоя скатывался практически на те же 400 мА. Термостабилизация сделана на германиевых диодах в радиаторах оконечных транзисторов.
Djemshut,

Холодный усилитель (t - 22*С примерно) - 240 мА.
Прогрев в течение часа на 80% мощности, сразу после снятия сигнала (t - 60*С примерно, рука терпит но недолго)- 250 мА.
В течение 10 мин радиаторы остыли до 40*, ток покоя все время мониторился и не выходил за рамки 245-255 мА.
Так что проблемы с током покоя я не вижу, во всяком случае в нормальных конструктивах.

Очень хорошая термостабильность у Вашего усилителя! Практически идеальная. У меня оконечник включается с током покоя 200 мА и в течение 20 мин. доходит до 400 мА и на этой отметке держится, разогревая радиаторы при этом где-то до 40 град. Совсем по другому система работает.

[Djemshut]

Очень хорошая термостабильность у Вашего усилителя!

На правах флуда в чужой ветке- очень долго подбирал номиналы и консруктив термостабилизируюшей токостабилизирующей цепи. Это дало результат. И здесь я полностью солидарен с
Mad optic,- большинство любителей очень мало внимания уделяют именно консрукции- спаял по схеме, прикрутил как есть к радиатору и все. А там все влияет- и тип корпуса транзистора, и толщина подошвы радиатора и прочее... я даже толщину и материал изолирующей прокладки под термодатчик подбирал.

[Walter]

Djemshut,
На правах Рожденственнского офтопа
Не фиг было температуру стабилизировать, это косвенная переменная.
Стабилизируй сразу ток. На ОУ выделяешь дифсигнал с эм/ист. резисторов, интегратор, транзисторный оптрон.
Для "А" интегратор выбрасываем.

[Djemshut]

Walter, ну понятно ведь что речь шла о стабилизации тока через транзисторы вк. я просто опечатался.
А предлагаемая схема стабилизации, назовем ее прямая- гораздо сложнее и такая жесткая стабилизация тока покоя в общем и не нужна. Если же городить цепи защиты от кз и сквозного тока - да, это имеет смысл, тогда можно подумать как совместить это хозяйство в одном флаконе.
Сейчас пробую вариант с использованием микросхемы LM335 в качестве датчика.

[Walter]

Walter, ну понятно ведь что речь шла о стабилизации тока через транзисторы вк. я просто опечатался.

А вот и не опечатался.
Система с термодатчиком подразумевает поддержание некого термодинамического равновесия УМ-среда. Если сильно повезет, то корреляция между током и температурой минимальна. Если нет, то величина тока будет скорее поддерживать постоянной температуру радиатора.
А сложность, когда уже печатка на столе, остальное уже не важно. Лишьних 10-20 мин с паяльником.

[Prophetmaster]

Mad optic,
Прочитал полностью описание Вашего УМ на сайте. Хотел обсудить необходимость антивибрационных развязок платы от корпуса. Естественно, на движение электронов вибрация не влияет, но так как некоторые радиодетали имеют выраженный в разной степени микрофонный эффект, то наличие вибрации на плате может негативно повлиять на качество звучания. В данном УМ виброприемниками могут быть входной конденсатор, емкости в обратной связи. Источником вибраций могут быть трасформаторы питания, активная система охлаждения, внешние звуковые волны различной природы. От внешних вибрационных воздействий Вы плату защищаете, а как быть с вибрацией от трансов и кулера, находящихся на плате? И неужели Ваш корпус не рассеял бы тепло от оконечных транзисторов без активного охлаждения? Общая площадь радиаторов на нем совсем не маленькая, а в работе абсолютно не используется.
Кстати, что у Вас за емкость на входе? BP электролит 100 мкФ? С электролитом на входе звук приличный не получить, даже с очень дорогим. Зачем Вам 0.35Гц (если я правильно запомнил) нижний предел? Я ставил на вход оконечника 6.6 мкФ (3 пленочных по 2.2 мкФ) и получил 5 Гц на -2 дБ и 10 Гц на 0 дБ - неужели этого было бы недостаточно для Вашего УМ?

[Djemshut]

Кстати, о вентиляторе. Не будет ли он давать электромагнитную помеху- скорость его вращения лежит в диапазоне от 1000 до 2000 оборотов, весьма чуствительный диапазон. Кстати, многие производители крысятничают и не ставят в движок сглаживающие конденсаторы, что переводит ток в обмотках двигателя в режим меандра, вентилятор на низких оборотах начинает "стрекотать". Запайка кондерчиков (места под них всегда есть на плате движка) часто решает эту проблему.

Добавлено через 52 минуты
Walter, Ваше утверждение справедливо только для случая, когда вся рассеиваемая мощность на транзисторах ВК определяется током покоя. В этом случае получаем простой темостат, который в итоге даст перекомпенсацию в реальных условиях- нагрев радиатора при работе в режиме большой вых мощности определяется не только током покоя, а термостат будет стремиться уменьшить температуру за счет только тока покоя. При снятии входного сигнала- упсс, а ток покоя то задавлен по максимуму... Не нужно делать термостат- это ошибка. Характеристика термокомпенсирующей цепи в идеале должна быть обратна графику температурной зависимости порогового G-S напряжения применяемых транзисторов.

[Walter]

В этом случае получаем простой темостат, который в итоге даст перекомпенсацию в реальных условиях

Это вырожденный случай. Обычно- не рыба/не мясо. Часто еще и датчик возбуждается.
Поэтому и стоит стабилизировать ток в явном виде, без оглядки на конструктив, прокладки, радиаторы и т.д.
Имхо в конечном итоге беспроблемней.

[Prophetmaster]

Djemshut,

Кстати, о вентиляторе. Не будет ли он давать электромагнитную помеху

Существенную, как мне кажется, не будет, потому что вентилятор и УМ питаются от разных трансов, а входные элементы УМ находятся на другой стороне платы, через экран, если я все правильно понял по конструкции Mad optic.

[Mad optic]

Mad optic,
... В данном УМ виброприемниками могут быть входной конденсатор, емкости в обратной связи. Источником вибраций могут быть трасформаторы питания, активная система охлаждения, внешние звуковые волны различной природы. От внешних вибрационных воздействий Вы плату защищаете, а как быть с вибрацией от трансов и кулера, находящихся на плате? И неужели Ваш корпус не рассеял бы тепло от оконечных транзисторов без активного охлаждения? Общая площадь радиаторов на нем совсем не маленькая, а в работе абсолютно не используется.
Кстати, что у Вас за емкость на входе? BP электролит 100 мкФ? С электролитом на входе звук приличный не получить, даже с очень дорогим. Зачем Вам 0.35Гц (если я правильно запомнил) нижний предел? Я ставил на вход оконечника 6.6 мкФ (3 пленочных по 2.2 мкФ) и получил 5 Гц на -2 дБ и 10 Гц на 0 дБ - неужели этого было бы недостаточно для Вашего УМ?

Честно говоря, не понимаю, как входной конденсатор и емкости ОС могут иметь микрофонный эффект. Вообще, не понимаю, о каких виброприемниках может идти речь на плате, собранной на SMD полупроводниковых и пассивных элементах. Если такой эффект в принципе возможен, то уровень его проявления на порядки ниже других искажений.

Трансформатор к плате прикреплен через достаточно мягкую упругую прокладку. Вентиллятор также не совсем жестко сидит на плате. Но опять же, какие такие виброприемники с регистрируемым (!) эффектом могут быть на плате, мне неясно.

Формально, при креплении выходных транзисторов и тр-ров стабилизаторов на корпус он, возможно, смог бы рассеять тепло и в пассивном режиме. Реально, тепловой расчет показывает, что все в притык, а в примененной системе есть запас. Но есть также проблема выполнить такую пассивную конструкцию, т.е. у этой проблемы есть чисто технологическая сторона - конструкция становится крайне сложной, трудоемкой в сборке. Я не люблю такие изделия. Все должно быть технологично и удобно. Усилитель разбирается в течении нескольких минут полностью.

На входе стоят Nichicon UPM1J101MPD 100мкф 63В, т.е. РМ серии с низким ESR и тангенсом потерь. В запасе лежат Panasonic FM1H101 100мкф 50В, если не понравятся первые.

0.35Гц получается автоматом после выбора конденсатора. Здесь играет роль соотношение его параметров потерь с входным сопротивоением. Специально за 0.35Гц не гнался.
То, что у вас "5 Гц на -2 дБ и 10 Гц на 0 дБ ", мягко говоря некорректно в отношении 0Дб на 10Гц.

[Nick]

Вообще, не понимаю, о каких виброприемниках может идти речь на плате, собранной на SMD полупроводниковых и пассивных элементах.

Вообще наверно возможен значимый только если ёмкости X5(7)R или ещё хуже Y5(7)R. И если при этом говорить о вибрация вызываемые вентилятором, то вероятно на спектре это было бы легко заметно.

[Mad optic]

Кстати, о вентиляторе. Не будет ли он давать электромагнитную помеху- скорость его вращения лежит в диапазоне от 1000 до 2000 оборотов, весьма чуствительный диапазон. Кстати, многие производители крысятничают и не ставят в движок сглаживающие конденсаторы, что переводит ток в обмотках двигателя в режим меандра, вентилятор на низких оборотах начинает "стрекотать". Запайка кондерчиков (места под них всегда есть на плате движка) часто решает эту проблему.

Нет, вентиллятор помехи не создает, возможно, благодаря предусмотренной фильтрации (емкостей не пожалел, естесственно). Во всяком случае, ее не обнаружено.