Простой симметричный усилитель: пара вопросов.

[Niroborn]

Составил на днях схемку простого симметричного усилителя по мотивам Слоуна. Вроде как выглядит неплохо. Но вот есть несколько вопросов. Уж очень заметно выпирает третья гармоника. Как-то можно её убрать. может каскады работают в неоптимальных режимах, может компоненты не совсем уместные подобрал. Подскажите пожалуйста.
Жду ваших комментариев.

Здесь представлен последний вариант схемы и её искажения.
В последнем варианте добавлен ЭП в УН и LR фильтр на выход, теперь схема устойчива при работе на ёмкостную нагрузку.

Добавлена схема защиты выходного каскада. Она нормально работает на гармоническом сигнале, но импульсный сигнал бальшой амплитуды может убить выходники. Поэтому этот вариант защиты не окончательный. Ведутся поиски в этом направлении.

[Sagittarius]

Не дождусь, когда мне просто, на пальцах растолкуют, какой зависимостью связаны токи дифкаскада и ВК УН. Если грамотный разработчик не знает этой зависимости, откуда её узнает бестолковый полупроводник? Он будет работать, как Бозя на душу, (то есть - на переход) положит.

Третья гармоника - это по-умному. По-простому это - нечётные гармоники. ярчайшим проявлением которых является двустороннее ограничение. Вывод таков: выходному каскаду УН не хватает тока покоя для работы в режиме класса А. Тому же благоприятствует и плохое демпфирование УН от нагрузки ВК с малым количеством каскадов. Минимум надо - три.

И опять миллеровщину развёл! Кроме чисто миллеровщины, С7 и С8 нагружают выход УНа и бесполезно отбирают ток ВК УН как дань на нерациональность частотной коррекции.

[Serj]

Serj, из Санио есть 2SA1249/2SC3117. Подойдут? Вот только моделей нет таких, с японскими моделями вообще напряг. А в чём проявляется ненадёжность 649/669?

У 2SA1249+2SC3117 великоваты ёмкости. Лучше взять 2SA1380+2SC3502 или 2SA1478+2SC3788. У 649/669 снижается надёжность при нагреве, среди них мне попадались подделки. Но даже у настоящих, ОБР у них хуже, чем у тех ТО-220, что я предложил на замену.

BC546/556B не подходят? Может BC550/560C у них Ку выше раза в два.

BC546-550 и BC556-560 это одна линейка транзисторов, Ку у них маркируется буквами А, В, С. С - это наибольший Ку тока базы - до 800. BC550+560 лучше тем, что они шумят меньше.

VT24 - это косяк. Я думаю всем понятно что там должно быть

Если то же самое, что и в верхней половине каскада, тогда понятно. А R20 и R23 разные зачем?

По поводу обновлённой схемы.
На резисторах ДК желательно иметь падение напряжения 0,2-0,3В для увеличения перегрузочной способности входного каскада. Даже если Микрокап покажет снижение усиления ДК и некоторое возрастание шумов - это не столь важно.
По поводу С3 и С4 я уже писал, их необходимость сомнительна. Этот тип ГСТ с ООС на дополнительном транзисторе (здесь это VT11 и VT12) и резисторе в его коллекторе будет хорошо работать при стабилизированном напряжении на R14 относительно эмиттера VT11 (в нижнем - аналогично). Конденсаторы С3 и С4 здесь лишь снижают скорость реакции ООС для поддержания стабильного тока VT9 и VT10. Если нет желания стабилизации напряжений, тогда лучше простой ГСТ или каскодный.
В предыдущем варианте схемы каскоды на VT13 и VT14 были следящие, а теперь они обычные. В данном случае стабилизировать ток для их смещения насущной необходимости нет. Кроме того, добавленные каскады на VT18 и VT19 функцией ГСТ не обладают, т.к. смещены от резистивных делителей, следовательно напряжения на базах VT18 и VT19 и токи через эти транзисторы зависят от изменений напряжения питания. В этом варианте каскода крайне желательно добавить хотя бы ещё по диоду к имеющимся VD1-VD2 и VD3-VD4.

По поводу загадок симуляции ничего посоветовать не могу, больше доверяю реальным измерениям.

Не дождусь, когда мне просто, на пальцах растолкуют, какой зависимостью связаны токи дифкаскада и ВК УН. Если грамотный разработчик не знает этой зависимости, откуда её узнает бестолковый полупроводник? Он будет работать, как Бозя на душу, (то есть - на переход) положит.

Для меня это тоже загадка. Узнать бы как реально в железе работают такие усилители.

[Sagittarius]

Не припомню такого, чтоб транзики Ку характеризовались. Или альфой, или "бетТой", или h21э.
Ку - это коэффициент усиления (обычно - по напряжению).

Ещё такой прикол выяснился - вместо меандра этот усилитель воспроизводит пилу. Из-за чего это и что это означает.

Мал ток покоя каскада, работающего на конденсаторы С7 и С8, определяющие первый полюс АЧХ без ООС. Эта пила "коррелирует" с повышенным Кг3. При нормальном токе покоя ВК УН, мА 5..7, ни пилы видно не будет (ввиду высокой крутизны фронтов меандра), ни нечётных гармошек.

Ток покоя ВК УН можно измерить, а можно - вычислить по наклону фронтов пилы и известной ёмкости Сн УН.
Легче всего его корректно выставить только с резиками в нагрузке входного ДК. Тогда ток ДК, напряжение на базах ВК УН и его ток будут связаны однозначной зависимостью. Uб ВК УН = Iдк х Rн дк, IВК УН = (Uб ВК УН - 0,65 В (Uбэ Т15 или Т16)) / R20 (или R23).

Частотная коррекция: один кондик от выхода УН на общий (или два - оттуда же на + и - Uпит) - начинай с 300 пик и уменьшай, RC-цепи в базах каскода - от базы на питалово, начинай с 330 пик/680 Ом, (R)С в цепи ООС || R18, начинай с 10-20 пик и 1 кОма последовательно, ёмкость минимизируй.

Лучшего способа коррекции тебе даже рОдная мама не предложит...

Но вот третья гармоника всё равно выпирает и думаю на слух будет заметна - её уровень -69дБ, при сигнале 31дБ. При меньшем уровене сигнала около 10дБ все искажение падают до уровня -110дБ. Всё равно хочется её добить! Еслиб была вторая то и фиг с ней, а третью нехочется.

Тоже в общую кучу: если без нагрузки и на малом сигнале гармошки минимальны, а с повышением того и другого увеличиваются, усь голодает.

См. ток покоя ВК УН!

[Serj]

Не припомню такого, чтоб транзики Ку характеризовались. Или альфой, или "бетТой", или h21э.
Ку - это коэффициент усиления (обычно - по напряжению).

Пусть будет бетта.

[Sagittarius]

Хм. Тогда конкретизируй: при данном, характерном для этого каскада, неизвесТном, токе...

[Serj]

Хм. Тогда конкретизируй: при данном, характерном для этого каскада, неизвесТном, токе...

Offтопик:
...бетта становится неизвестной...
Бетта превращается... превращается бетта... (c)

[Andre_ussr]

невею что нет микрух на 22 вольта на 8ом нагрузки с такой мощей

[Serj]

Niroborn, было бы любопытно просимулировать эту схему при разных температурах (например, 25*, 50* и 75* Цельсия) с целью выявить изменения токов покоя ДК, УН и выходного каскада.
Также интересно ввести намеренные разбросы одинаковых номиналов резисторов на 5~10% и посмотреть, что получится.
Микрокап может показывать значения напряжений и токов в схеме. Любопытно увидеть эти картинки (желательно конвертировать их в графические файлы).

[Niroborn]

Serj, обязательно выложу картинки попозже, сейчас некогда. Могу пока сказать что при 100гр. ток покоя падает вдвое, искажения увеличиваются на 30дБ.

Добавлено через 42 минуты
Walter, у меня не получается успокоить вашу схему. Как её компенсировать?

Добавлено через 12 минут

BC546-550 и BC556-560 это одна линейка транзисторов, Ку у них маркируется буквами А, В, С. С - это наибольший Ку тока базы - до 800. BC550+560 лучше тем, что они шумят меньше.

Я это знаю, просто никогда не видел BC546/556 с индексом C и наоборот никогда не встречал BC550/560 с индексом А вот поэтому и предложил BC550/560 так как только они есть с индексом С а значит с наибольшей беттой.

Добавлено через 44 секунды

А R20 и R23 разные зачем?

Это опечатка

Добавлено через 3 минуты

В предыдущем варианте схемы каскоды на VT13 и VT14 были следящие, а теперь они обычные.

А что изменилось? Разница между следящим и обычным каскодом от меня почему-то ускользает

Добавлено через 4 минуты
Sagittarius, расскажите пожалуйста какие недостатки у коррекции которую я применил. Для меня в данном случае важно не получить конкретный результат, а разобраться в физике процесса, так сказать.

[Serj]

...Могу пока сказать что при 100гр. ток покоя падает вдвое, искажения увеличиваются на 30дБ.

Ток покоя в каких каскадах?
Это с резисторами или токовыми зеркалами в нагрузках ДК?
Интересно сравнить именно эти варианты по тепловой стабильности.

А что изменилось? Разница между следящим и обычным каскодом от меня почему-то ускользает

Господин Hawksford, считающийся автором этого метода, намерял в 10 раз меньшие искажения у следящего каскода против обычного в одинаковых условиях. Для смещения следящего каскода применялся зелёный светодиод.
Суть идеи в том, что следящий каскод нейтрализует изменения Uкэ на управляющем нижнем транзисторе, тем самым снижая искажения.
В вариантах обсуждаемой схемы слишком низкие напряжения Uкб у VT15 и VT16, нужно хотя бы 0,5В, возможно, поэтому и "ускользает разница".

[vanesco]

Суть идеи в том, что следящий каскод нейтрализует изменения Uкэ на управляющем нижнем транзисторе, тем самым снижая искажения.
.

Что то я не понял, а разве обычный каскод не делает тоже самое?

[Serj]

Что то я не понял, а разве обычный каскод не делает тоже самое?

Возможно, я не точно выразился, можно сказать по-другому.
Следящий каскод поддерживает постоянным Uкэ на управляющем нижнем транзисторе, тем самым снижая искажения.

[wert]

...расскажите пожалуйста какие недостатки у коррекции которую я применил. Для меня в данном случае важно не получить конкретный результат, а разобраться в физике процесса, так сказать.

Физика процесса однополюсной и двухполюсной коррекции "разжована" у А.А.Данилова в его книге "Прецизионные усилители низкой частоты", стр. 86-91.
Модель усилителя в вашем первом сообщении имеет скорость изменения вых. напряжения около 120 В/мкс. Импульсная характеристика для двухполюсной коррекции вполне нормальна. Резисторы R4 и R40 необходимо увеличить до 1 кОм, этим вы уберете "волнистость" вершины импульса.
Интермодуляционные искажения (SMPTE (7кГц, 50Гц)) завышены.
Для улучшения линейности УМЗЧ можно изменить диф каскад до управляемого каскода, УН обязательно управляемый каскод, буфер для выходной пары должен быть умощнен.

[Walter]

Walter, у меня не получается успокоить вашу схему. Как её компенсировать?

Хорош выкать, здяся вам не там

Вот что получилось, можно еще оптимизировать.

[Niroborn]

Вот что получилось, можно еще оптимизировать.

Довольно таки печально получилось, 2 и 3 гармоники по -50 дБ. При 100 гр. схема отказывается работать.

Добавлено через 11 минут

Физика процесса однополюсной и двухполюсной коррекции "разжована" у А.А.Данилова в его книге "Прецизионные усилители низкой частоты", стр. 86-91.

Я читал у Данилова про двухполюсную коррекцию, но Sagittarius сказал что она неоптимальна, поэтому я и спросил о её недостатках.

Резисторы R4 и R40 необходимо увеличить до 1 кОм, этим вы уберете "волнистость" вершины импульса.

Да, в последнем варианте они именно 1кОм. Модель в первом посте это самый ранний вариант, которыя я уже много раз подправлял. Удивительно, но если посадить диоды смещения базы в УН на коллектор BC560 то меандр превращается в пилу. Если на питание то нормальный меандр.

Интермодуляционные искажения (SMPTE (7кГц, 50Гц)) завышены.

Скажите пожалуйста как их померять в микрокапе. И как с ними бороться

буфер для выходной пары должен быть умощнен.

Вы имеете в виду ток покоя или другую схемотехнику или другие компоненты?

[Walter]

Довольно таки печально получилось, 2 и 3 гармоники по -50 дБ.

7 тысячных процента по напряжению?
20*лог 0,00007= 83дБ

[wert]

Скажите пожалуйста как их померять в микрокапе. И как с ними бороться

В микрокапе оценить SMPTE не сложно.
На вход УМЗЧ подаете два синуса 50 Гц и 7 кГц амплитудой 1 В (1:1).
На выходе получите график картинка ниже. В расчет берутся по три гармоники (от синуса 50 Гц) вправо и влево от несщей 7кГц.
Отношение суммы среднеквадратичных значений шести гармоник к ампплитуде 7 кГц умноженное на 100 и даст значение интермодуляционных искажений в %. Сумма среднеквадратичных значений это корень квадратный от суммы квадратов. Коэф. интермодуляционный искажений получился около 0,003%. Применяя каскоды и оптимизируя каскады УМЗЧ для данной схемотехники можо уменьшить искажения в 5-6 раз. Нужны ли улучшения решать вам.

[Niroborn]

7 тысячных процента по напряжению?
20*лог 0,00007= 83дБ

У тебя по другому? Сравни с картинкой в первом посте.

[Niroborn]

wert, вы симулировали самую первую модель. Вот что получается в последнем варианте. Лучше?

[wert]

wert, вы симулировали самую первую модель. Вот что получается в последнем варианте. Лучше?

Так что предложено то и анализируется.
Лучше.
Не останавливайтесь на достигнутом.
Проверьте выходное сопротивление в диапазоне частот, способность усилителя компенсировать переключательные искажения выходного каскада.
Если получите результат приближающийся к Линкс, можно приступать к железу.