Простой усилитель для наушников на ОУ с буфером

[A.R.]

Вот, дошли руки обмерять макет, который у меня на рабочем столе валяется где-то год. Надо бы в корпус запихнуть, да все ленился. Что это такое: ушной усилитель на ОУ, охваченный общей ООС, неинвертирующий. Выходной каскад -- параллельный повторитель, с током покоя около 30мА. Для смещения выходных транзисторов применены диоды, как у Андрея anli Гайденко в "народном усилителе". При некотором увеличении искажений низших порядков, такое смещение дает мягкое переключение выходных транзисторов и обеспечивает "экономичный А" в достаточных, для ушного усилителя, пределах выходных токов. Ниже приведена схема, фото макета и результаты измерений разностным методом. Желтым показан сигнал ошибки, синим -- опорный сигнал для сравнения. К сигналу ошибки применен ЦФ с частотой среза 1МГц. На 10кГц при выходном напряжении 1.8В п-п искажения составили 7/244/1000 * 100% = 0.003%. На 20кГц, соответственно 15/244/1000 * 100% = 0.006%. Нагрузка в обоих случаях -- резистор 33Ом. Для измерения пришлось изменить Ку усилителя до 3.5, поэтому можно ожидать, что реальные показатели чуть лучше. По звуку усилитель достаточно нейтральный, из осциллограмм видно, что на малом сигнале, в основном, искажения состоят из второй гармоники.

Небольшое обновление. Перевел усилитель в инверт, так как искажения в неинверте подозрительно не зависели от выходной мощности, а только от уровня сигнала. Номиналы в цепи ООС составили 10к/47к. В реальном усе имеет смысл сделать Ку 2-3, больше не требуется. Разностный сигнал выделял на подстроечнике с компенсацией фазы. Ниже приведены осциллограммы разностного сигнала, увеличенного в 1000 раз. Первые две на 4В пик-пик на 32Ом, вторые -- 8В пик-пик, 32Ом. В первом случае не удалось подстроить разностный сигнал до конца, по крайней мере он не хуже, чем 15/1210/1000 * 100% = 0.0013% Во втором случае хорошо виден характер искажений, это вторая гармоника. В процентах 144/2430/1000 * 100% выходит порядка 0.006%.

Последняя осциллограмма -- напряжение между базой и эмиттером выходного транзистора верхнего плеча. Синус 20кГц, амплитуда 8В пик-пик, на нагрузку 32 Ом. Уровень выходного тока выбран специально, чтобы граница, где заканчивается запас тока покоя (30мА), проходила примерно посередине полуволны. Видно, что смещение выхода диодами дает плавное изменение Vbe, без выбросов и заходов в отрицательные напряжения, характерных для режима AB. Амплитуда изменения Vbe около 0.1В, что для амплитуды выходного тока 120мА соответствует изменению выходного сопротивления плеча примерно на 0.8Ом за полупериод.

Обновление от 19.06.2009:
Финальная версия усилителя, рекомендуемая к повторению, вот здесь: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=134
Примерная печатная плата и список деталей для нее -- здесь: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=135
Схема для выделения искажений разностным методом -- здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=25364

[EDDiE]

Мне думается, что на выходе ОУ будет что-то все-таки ближе к 0. Но насчет пульсаций согласен. Можно сделать лучше, я придумал как, но пока не скажу

Артём туда спецом заложил кляксу...

[A.R.]

Артём туда спецом заложил кляксу...

Хитрушка!

[EDDiE]

Интересно, а Сухов в свой УМЗЧ ВВ 89, опубликованный в ж "Радио", тоже спецом заложил кляксу?

Наблюдается преемственность....

[Sagittarius]

по-моему - забыл нарисовать.
там же без превращения напруги в ток подавление пульсаций питания никудышное, не говоря о том, что режимы по постоянке тож сомнительны получаются

Та не. Это я в Ямахах не понимаю, а тут - маракую потихоньку.

На Т1 и Т2 смотрите, как будто это - дифкаскад, каскад с перераспределением токов. Сколько в Т1 прибавится, столько от Т2 отсовокупится. Переменный ток в эмиттере Т2, вычитающийся из тока Т2, формируется выходным напряжением ОУ (Т1), делённым на R8. Всё, других ОБ не нужно.

Режимы по постоянке выставляются автоматически: благодаря соотношению эР9, эР13 токи Т1 и Т2 равны. Тогда ток 5 мА, протекая по эР8, создаёт падение 2,5 В. А выход ОУ отстоит от +питалова на напряжение на эР9 + напряжение на эР8 = -5 В. Это косо, но не слишком: на выходе переменка не более 20 мВ, да и необходимое для получения 10 В разностное У = 10 В / 25.000 Ку ОУ = 0,4 мВ.

Добавлено через 10 минут

При фиксированной сигналом базе VT1, ток его эмиттера напрямую зависит от плюса питания, ну и на выходе ОУ будет под 10 Вольт постоянки.
всё ради экономии одного транзистора с парой резюков ?

А нафинг они там облокотились? Куда базу ОБ цеплять прикажете?

Ток эмиттера зависит не от напряжения питания, а от напряжения на эР9, стабилизированного Д1 (вот от пульсаций на ём что-то зависит) и неизменного ссоотношения эР9, эР13.

[EDDiE]

Ток эмиттера зависит не от напряжения питания, а от напряжения на эР9, стабилизированного Д1 (вот от пульсаций на ём что-то зависит) и неизменного ссоотношения эР9, эР13.

Артём, беру свои слова о преемственности обратно....

[Серый Мыш]

EDDiE, не спеши...
Вот что крест животворящий делает : добавил просто ОБ c базой на землю, а выход (ВК) идеальный.

на выходе ОУ у меня -4В, у Sagittarius, +9В
на 10 кГц разница - 40дБ !

это картинка подавления плюсового питания на выход уся

хотя надо добавить - LM318 давит всё до одинаковости, в моём примере стоит TL071

[jmur]

Никто не собирал вот такой вариант?
рисовать влом, может у кого нить есть печатка

[Sagittarius]

Серый Мыш, как считаешь, а ФНЧ R20C12C6 зачем туда поставлено?
Скорее всего, ты те кривулины симулятором снимал. А он по умолчанию подумал, что ООС нет, и напряжение на выходе ОУ жёстко задано. Тады да, тады канешно: будет пульсация к эР8 прикладываться и на выход просачиваться. А на самом-то деле ОСь соблюдает напряжение меж эмиттером Т2 и +Упит, стабилизированное Д1, по условию нулевой постоянки на выходе уся. ВероятнаЯ пульсация, поступив или образовавшись в точке анодного вывода С12, немедленно обнаружит, что, благодаря Д1 эта точка и база Т2 эквипотенциальны. Это её так поразит, что она самоуничтожится на месте...

Добавлено через 37 минут

Никто не собирал вот такой вариант?

А отчего ж не собирал?
Большие искажения.
Нагрузка ОУ низкоомна из-за параллельного по переменному току соединения рез. 5 и 6 (уже 3,4 кОма), и входного сопротивления ВК: RвхВк = h21э Q1 x Rн, или RвхВк = 100 x 30 = 3 кОма.
Итого, сопротивление нагрузки ОУ порядка 1.5 кОм при минимально допустимом 2 кОма. Нарушение.

Ликвидируется искажалово установкой второго каскада ВК и ГСТ заместо рез. 5 и 6.

Вообще, к созданию ТФ-усей нужно подходить точно так же по схемотехнике и затратам, как и к сборке АС-усей - ввиду низкоомной нагрузки тех и других.

[A.R.]

Серый Мыш, как считаешь, а ФНЧ R20C12C6 зачем туда поставлено?
Скорее всего, ты те кривулины симулятором снимал. А он по умолчанию подумал, что ООС нет, и напряжение на выходе ОУ жёстко задано. Тады да, тады канешно: будет пульсация к эР8 прикладываться и на выход просачиваться. А на самом-то деле ОСь соблюдает напряжение меж эмиттером Т2 и +Упит, стабилизированное Д1, по условию нулевой постоянки на выходе уся. ВероятнаЯ пульсация, поступив или образовавшись в точке анодного вывода С12, немедленно обнаружит, что, благодаря Д1 эта точка и база Т2 эквипотенциальны. Это её так поразит, что она самоуничтожится на месте...

Можно сделать чуть лучше. Действительно, пульсация на R9 происходит синфазно с сигналом на базе Т2, поэтому с точки зрения Т2 ее нет. Но на R8, вместе с выходным напряжением ОУ она образует паразитный токовый сигнал. Он давится со всей силой петлевого Ку (1) ОУ, но ОУ не идеален. Достаточно перевернуть проводимость Т1, зафиксировав базу, вводить сигнал в эмиттер, а снимать с коллектора. Тогда выход ОУ от помехи будет блокирован высоким входным сопротивлением коллектора Т1, и PSRR повысится на те самые 10-20дБ.

(1) На самом деле даже не весь Ку ОУ, а КуОУ минус Ку следующего каскада, т.к. тот будет ошибку усиливать.

[Sagittarius]

Offтопик:
- Шквал с левого борта, ваши действия?
- Отдаю команду бросить якорь с левого борта.
..............
- Где вы возьмёте столько якорей?
- Там, где вы берёте столько шквалов...

ТФ-усь - устройство с относительно постоянным токопотреблением. УН отделён от ВК А ФНЧ R20C12C6. В силу этого обстоятельства спектр возможной помехи на питалове падает по закону 1/f. Поэтому график Кг от f повторяет градуировочную кривую Г3-118 + С6-8. То бишь, значимых НИ нет.

Offтопик:
Всё же меня радует ваша с Мышем дотошность. Вот если Холтона или ЛМ3886 лепят, как горбатого к стене, там ничего не просачивается. А тут - просачивается.

[A.R.]

Offтопик:
- Шквал с левого борта, ваши действия?
- Отдаю команду бросить якорь с левого борта.
ТФ-усь - устройство с относительно постоянным токопотреблением. УН отделён от
ВК А ФНЧ R20C12C6...

Я для себя вопрос с PSRR исходной схемы понимаю, как борьбу в том числе с негативным влиянием конденсаторов, стабилизаторов и проч, что по словам некоторых потерпевших (ц), крадет у них вовлеченность. А вдрух С12 и С6 не аудиофильны окажутся? Сиреневый туман пропадет?

Offтопик:
Всё же меня радует ваша с Мышем дотошность. Вот если Холтона или ЛМ3886 лепят, как горбатого к стене, там ничего не просачивается. А тут - просачивается.

Только чур не обижаться. Схема офигенная, и Вы молодец. Я уже для своей вариации на ОУ + ОБ + ОБ другой проводимости + мягкий выходной каскад плату рисую.

[Sagittarius]

т1 и Т2 представаляют собой ДК. При разнонаправленных изменениях тока плеч искажения компенсируются на месте, до введения ООС. Если ввести ещё один эмиттерный переход, то возникнет новый ДК (Т1 + новый ОБ), вдвое нелинейнее ОЭ. Для линеаризации этого новообразованного ДК нужно будет увеличивать эР8.

И всё это затем, чтобы улучшить усь с Ку 500.000 на 20 кГц (глубина ОСи - 101 дБ) и 25.000.000 на частотах до 1000 Гц (глубина ОСи - 135 дБ).

[A.R.]

т1 и Т2 представаляют собой ДК. При разнонаправленных изменениях тока плеч искажения компенсируются на месте, до введения ООС. Если ввести ещё один эмиттерный переход, то возникнет новый ДК (Т1 + новый ОБ), вдвое нелинейнее ОЭ. Для линеаризации этого новообразованного ДК нужно будет увеличивать эР8.

Ладно, не будем сотрясать воздух. Паять надо

[Sagittarius]

А как это - "мягкий" выходной каскад?
Не пойми неправильно, просто я само это слово недолюбливаю...

[A.R.]

А как это - "мягкий" выходной каскад?
Не пойми неправильно, просто я само это слово недолюбливаю...

Без отсечки выходных транзисторов.

[EDDiE]

Да, ушник из такой схемы получится даже помонстровее, чем у SIA_2 на 12-ти NE5534.

[sia_2]

"Ап чем и речь"

[A.R.]

Да, ушник из такой схемы получится даже помонстровее, чем у SIA_2 на 12-ти NE5534.

Хыхыхы. В этом плане С.И. уже переплюнули:
44ОУ, ток потребления 350мА
http://headwize.com/projects/meier3_prj.htm

[sia_2]

Слишком раскидисто. Много мусора будет наловлено, к тому же чрезмерно высоки номиналы резисторов в цепях ООС - получаем шум, смещение и пр.
"Заставь дурака б-гу молиться"....

[A.R.]

"Заставь дурака б-гу молиться"....

А я думаю, у таких решений есть реальная покупательская база. У меня! 44! ОУ! Хайенд! Всех бадну! ;)