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

[anli]

Вот что получилось

- общая точка R7-R2 не соединена с общей точкой выходных диодов. Как и что там вообще симулировалось?
- зачем R2 нужен?

[Mishan]

- общая точка R7-R2 не соединена с общей точкой выходных диодов. Как и что там вообще симулировалось?
- зачем R2 нужен?

Соединена, диоды слиском близко расположены по отношению друг к другу, поэтому точку соединения и не показывается. Это глюк Multisim*a. Я сам толком не понял почему он такие капризы выдает. В общем подправил уже

- зачем R2 нужен?

R2 оставил как и было в схеме автора. Для чего он нужен хотел бы сам узнать.

[anli]

как и было в схеме автора

Ну тогда вопрос автору Если это зашита от чего-то, то не лучше ли её перенести в коллекторы выходных повторителей?

[A.R.]

Ну тогда вопрос автору Если это зашита от чего-то, то не лучше ли её перенести в коллекторы выходных повторителей?

Это вместо индуктивности на выходе, защищает от емкостной составляющей нагрузки. Можно было бы катушку поставить, но для наушников это необязательно.

[anli]

Это вместо индуктивности на выходе, защищает от емкостной составляющей нагрузки. Можно было бы катушку поставить, но для наушников это необязательно.

А, понятно. А я намотал

[A.R.]

А, понятно. А я намотал

Да с катушкой тоже нормально. Но 2.4 Ом еще и от недолгого КЗ спасают, я уже коротил выход пару раз, пока мерял. Посижу потуплю в экран скопа, почему сигнала на выходе нет. А он закорочен

[anli]

и от недолгого КЗ спасают

Я как раз и имел в виду, что от КЗ можно в коллекторы защитные резисторы.

Offтопик:

А он закорочен

Ты - настоящий полковник

[A.R.]

Offтопик:
Ты - настоящий полковник

Польщен

Добавлено через 23 часа 21 минуту
Добавил в первый пост измерения в инвертирующем включении.

[Sagittarius]

Вот что получилось с OPA2132. Симулятор сильно отказывался работать если ставил C6.
Пока печатную плату разводить ещё не начал, так что если заметите какие либо ошибки - говорите, буду благодарен.

И чё, некому указать, что автор готовит ядерный взрыв на рабочем столе?

1. Ток выходников не то, что нетермостабилен, но и даже непредсказуем из-за мягких диодов в эмиттерах.
2. Из-за них же плечи будут переключаться жёстче, ведь последовательно с нагрузкой включены сопротивления диодов, принимающих значения от минимума при большом токе выхода до бесконечности - при отсечке плеча.

[A.R.]

И чё, некому указать, что автор готовит ядерный взрыв на рабочем столе?

1. Ток выходников не то, что нетермостабилен, но и даже непредсказуем из-за мягких диодов в эмиттерах.

Вполне предсказуем и термостабилен. Проверено путем нагрева радиатора паяльником, ток покоя повышается, но при снятии источника тепла быстро снижается. Также схема неоднократно забывалась во включенном виде на сутки и более, ничего не убежало. Если дадите себе труд подумать, поймете, почему.

2. Из-за них же плечи будут переключаться жёстче, ведь последовательно с нагрузкой включены сопротивления диодов, принимающих значения от минимума при большом токе выхода до бесконечности - при отсечке плеча.

И это не так, с точностью до наоборот. В первом посте приведена осциллограмма искажений на 8В пик-пик/32Ом, это значительно дальше границы режима покоя. Плечи переключаются мягко, без выбросов. В основном -- вторая гармоника.

[Sagittarius]

Хорошо. Укажи, как ты рассчитаешь ток покоя для выходного каскада этой схемы. Слова "ну, это, как его...", "понимаете ли" и "я - не копенгаген" приветствуются. Заодно, чисто чтоб два раза не считать, вычисли значения тока предвыходников для изменения выходного напряжения от -10 В до +10 В. О чём говорит такая дикая разница токов для этих двух напряжений? Как не об искажениях?

Ведь если в традиционном каскаде ток предвыходников увеличивается и уменьшается на величину тока базы выходника, то здесь - гораздо больше. Подумай, почему.

[A.R.]

Хорошо. Укажи, как ты рассчитаешь ток покоя для выходного каскада этой схемы. Слова "ну, это, как его...", "понимаете ли" и "я - не копенгаген" приветствуются.

Грубо ток покоя считается как и в обычном параллельном повторителе, резисторы в 51ом компенсируют небольшую разницу падения напряжения у 1n4007 и 4148 и тот факт, что бета выходников ниже беты предвыхода. Не вижу проблемы прикинуть номиналы, чтобы ток покоя не был слишком сильным, а потом подогнать на макете. Хотя вменяемые люди пользуются симулятором. У меня режимы по постоянному току совпали до миллиампера.

Заодно, чисто чтоб два раза не считать, вычисли значения тока предвыходников для изменения выходного напряжения от -10 В до +10 В. О чём говорит такая дикая разница токов для этих двух напряжений? Как не об искажениях?

Ну вот графики токов выходников и предвыходников при 16Вп-п, 20кГц на 32Ом.
Никаких искажений и перегрузок, на макете то же самое. См. первый пост про искажения.

[PSV]

Андрей, а зачем АВ, хоть и мягкий? На выход однотактный повторитель в чистом А. Тока покоя 200-300ма достаточно будет.

[aif.66]

Андрей, а зачем АВ, хоть и мягкий? На выход однотактный повторитель в чистом А. Тока покоя 200-300ма достаточно будет.

+1 Для стерео вместе со стабом при питании +-12 вольт - ватт, приблизительно 15.

[A.R.]

Андрей, а зачем АВ, хоть и мягкий? На выход однотактный повторитель в чистом А. Тока покоя 200-300ма достаточно будет.

Если честно, то я хотел попробовать такой ВК на маленьком усилителе, чтобы если получится, перенести на большой. А получилось неплохо даже для маленького, и тепла выделяется мало. Плохо в таком ВК только то, что параллелить выходные транзисторы, мне думается, выйдет хлопотно. Придется по бете подбирать.

Добавлено через 6 минут

+1 Для стерео вместе со стабом при питании +-12 вольт - ватт, приблизительно 15.

Да, это скорее погоня за соотношением эффективность/качество. А если делать однотакт, то уже ОООС оставить только по пост. току. Это будет уже совсем другой усилитель

[aif.66]

Если честно, то я хотел попробовать такой ВК на маленьком усилителе, чтобы если получится, перенести на большой. А получилось неплохо даже для маленького, и тепла выделяется мало. Плохо в таком ВК только то, что параллелить выходные транзисторы, мне думается, выйдет хлопотно. Придется по бете подбирать.

Добавлено через 6 минут

Да, это скорее погоня за соотношением эффективность/качество. А если делать однотакт, то уже ОООС оставить только по пост. току. Это будет уже совсем другой усилитель

То-есть - интегратор?
Ну по постоянке можно по-разному застабилизировать.
А вот сам усь без ОООС немножко - сложнее
Кстати никакой погони за отношениями и в помине нет. Притаких токах и напряжениях - чистый класс А. Дальнейшее увеличение рассеиваемой мощности ничего не дает!

[A.R.]

То-есть - интегратор?
Ну по постоянке можно по-разному застабилизировать.

Я думаю, если на входе хороший, с малым смещением ОУ, можно как-то так:
http://vegalab.ru/forum/attachment.p...8&d=1239480838

Кстати никакой погони за отношениями и в помине нет.

В смысле это я гонюсь.

[A.R.]

Маленькое обновление: дошли руки снять осциллограмму Vbe для одного плеча выходного каскада. Специально для товарищей, которым 20 лет назад Сухов с горы Синай открыл Истину.

[Olegyurich]

А где машина-то, т.е. тьфу, осциллограмма?

[A.R.]

А где машина-то, т.е. тьфу, осциллограмма?

Я все, на мой взгляд, интересные вещи в первый пост пихаю