Прецизионный УМЗЧ

[XRAY]

Есть желание воплотить в жизнь прецизионный УМ.
Провел серию экспериментов, измерений с УМ разных типов. На данный момент пришел к выводу, что архитектура с параллельным вч каналом , единственная которая позволяет реализовать прецизионный УМЗЧ.
Как не странно, схем построенных по этой архитектуре в сети и прочей литературе, практически нет. (Лично мне встречались только две, УМВТ -Данилова и схема в даташнике на LF411 от NSC.)

Считаю, что данная архитектура не заслуженно забыта!!!

Сконструировал усилитель по данной архитектуре (скажем так, модернизация УМВТ Данилова) пока на картонке , обычная, легко доступная элементная база. Численными показателями остался доволен.

Измерения проводились программой RMAA 6.2.3
Режим измерений 24 bit /96 khz (параметры самой карты)
Noise level, dB (A): -100,0
THD, %: 0.0039
IMD + Noise, %: 0.0011

Режим измерений 24 bit /96 khz (резистивная нагрузка УМ 4ом)

Noise level, dB (A): -90.1
THD, %: 0.0048
IMD + Noise, %: 0.0014
Расчетная скорость нарастания. ~ 200 В/мкс
Фазовая погрешность (10гц-100кгц) ~ 0.05 град.

Сейчас экспериментирую с разными типами ВК в поисках оптимального решения. По окончанию разработки схема будет выложена на растерзания критиков.

[Л. Зуев]

Offтопик:

Хорошо, предположим что симулятор действительно врет.

К.У вашего умзч с разомкнутым контуром оос 1кгц? 10кгц? 20 кгц?, а лучше
к.у. по петле ООС.

Вот расчетная асимптотическая АЧХ усиления в петле ООС: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=240
Она близка к реально измеренной.

при таком К.у, а каких 0,005% говорить, реально 0,05% на 20кгц.

В ветке есть результаты реальных измерений, причем не только моих. Вот, например, то, что было выложено в последнее время:
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...postcount=7140
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...postcount=7441

Конечный результат определяется не только глубиной ООС, но и собственной линейностью охваченного ей усилителя, которая в свою очередь зависит от правильности согласования отдельных каскадов, оптимальности выбранных режимов, распределения цепей частотной коррекции и т.д. Есть куча неудачных схем с ОУ, вносящих искажения до десятых долей процента на высших звуковых частотах, но есть и примеры грамотных реализаций, например, СЛ Сергея Агеева и ZD-50 Nicka. И там, и там, благодаря грамотному использованию глубокой ООС, продукты искажений в звуковом диапазоне не превышают уровня -120дБ.

[XRAY]

Q9, Q10 наверное имеет смысл поставить 2SB649, 2SD669?

нет. функция эттих транзисторов (уменьшить влияние емкости база-коллектор транзисторов Q7, Q8) .

Добавлено через 10 минут

P.S.
Я бы заменил Шиклаи в выходном каскаде на простую "лестницу" Дарлингтона и убрал бы R23, R24 - будет меньше коммутационных искажений и искажений удвоения проводимости. А то будет жесткий звук.

Я пробывал такой вариант и абсолютно с вами согласен.
Но несмотря на весь "гемор" с применением схемы шиклай (появляются проблемы с устойчивостью, приходится увеличивать R23, R24) по звуку получается гораздо лучше.

Добавлено через 28 минут

При конструировании и анализе схем с параллельным каналом полезно вести рассмотрение "наоборот", то есть, не исходя из того, что был усилитель с низкочастотным каналом, к которому добавили высокочастотный канал, а что был усилитель с высокочастотным каналом (только), к которому добавили низкочастотный канал. Здесь нужно временно смоделировать, что высокочастотный канал работает во всей полосе частот.

Когда я начал заниматься этой темой, то подход у меня был именно такой как вы написали, при таком подходе необходимо использовать в вч канале усилитель (можно на широкополосном ОУ) со всеми вытекающими. Использование повторителя в вч. канале не дает нужных результатов. Т.к в более высокочастотной области к.у. равен к.у. КУН.
В вскоре я понял, что есть более простой способ, получить высокий К.У. в нужной полосе частот, смысл такой, получить максимальный К.У. с достаточным запасом по фазе. 1-вариант использовать готовый ОУ (радиочастотный) но там свои проблемы…
2-вариант, компенсировать набег фазы ОУ при сохранении высокого К.У. что я и попытался сделать применив ВЧ канал на повторителе.

Добавлено через 6 минут

XRAY, не могли бы вы смоделировать и выложить AЧХ с разомкнутой ООС, убрав из схемы операционник U1 и увеличив емкость конденсаторов С6, С7 до очень больших величин и сделав как-нибудь режим на постоянном токе? Тогда будет понятно, какой выигрыш дает применение параллельного канала совместно с ОУ.

на нч копия АЧХ ОУ, в вч области определяется КУН.

[Shurik]

нет. функция эттих транзисторов (уменьшить влияние емкости база-коллектор транзисторов Q7, Q8)

Тогда какой же ток покоя УН?

[krulfa]

Но несмотря на весь "гемор" с применением схемы шиклай (появляются проблемы с устойчивостью, приходится увеличивать R23, R24) по звуку получается гораздо лучше.

Тогда имеет смысл сам Шиклай встроить как параллельный низкочастотный канал. Для этого можно предпринять:
а) Ограничить полосу пропускания в 300...700 кГц, заодно решив проблемы с устойчивостью: пробуем ставить резистор в эмиттер Q13, Q14 и конденсатор параллельно R17, R20
б) Перевести Шиклаи в класс А - попробовать отпаять точку соединения R21, R22 от выхода
в) Организовать параллельный высокочастотный канал на простом Дарлингтоне - в простейшем случае, соединив конденсатором эмиттер Q19, Q20 с R23, R24 справа или слева через дополнительный эмиттерный повторитель - как лучше получится.

Добавлено через 9 минут

Использование повторителя в вч. канале не дает нужных результатов. Т.к в более высокочастотной области к.у. равен к.у. КУН.
... 1-вариант использовать готовый ОУ (радиочастотный) но там свои проблемы…
2-вариант, компенсировать набег фазы ОУ при сохранении высокого К.У. что я и попытался сделать применив ВЧ канал на повторителе.

В вашей схеме есть потенциальная "засада", а именно, проходжение сигнала с коллекторов Q5, Q6 назад через С6, С7 и входную емкость Q4 прямо в цепь ОООС на частотах ниже полосы действия высокочастотного канала. Тем более, что напряжение на затворе Q4 практически равно нулю, а на коллекторах Q5, Q6 уже не будет равно нулю на верхних звуковых частотах.
Будет ли это ухудшать КНИ - нужно считать, зависит от КНИ и амплитуды сигналов в этой точке. Я бы все-таки поставил буфер-повторитель с единичным усилением на высокочастотном ОУ - развязка будет не в пример лучше.

[XRAY]

Тогда какой же ток покоя УН?

~ 8ma

[Shurik]

Я бы все-таки поставил буфер-повторитель с единичным усилением на высокочастотном ОУ - развязка будет не в пример лучше.

Примерно как у В.Перепелкина?

~ 8ma

Греться будет, я все-таки поставлю помощнее - 2SA1145/2SC2705.

[Shurik]

XRAY, просьба, поставьте Вашу схему в первый пост в более читабельном варианте, а то некоторые номиналы могут быть не правильно поняты.

[Sagittarius]

Деталей на УН потрачено больше, чем у Агеева в СЛ, а делителем R312/(R313||R314) Кдел=6,8/0,34 Ку убивается в 20 раз. Затем насторожены стааарые грабли в виде Миллера... сразу видно, канал получается высокочастотным... супротив агеевского СЛа...

[Shurik]

XRAY, вторую пару выходных транзисторов ставить можно?

[XRAY]

XRAY, вторую пару выходных транзисторов ставить можно?

Если собираетесь повышать питание, тогда имеет смысл.

[Shurik]

Собрал пока один канал, все транзисторы Тошиба, микросхему для начала поставил TL071 (чтобы не жалко было). Что понравилось: звук очень детальный, хорошо проработанный, середина довольно тусклая (наверное ОУ портит), что не понравилось: усилитель очень не устойчивый, скорее всего из-за ВК, попытки замены ОУ на более скоростные приводят к трудно устранимому возбуждению, при отключенных выходных транзисторах этой проблемы не возникает, опять нужно смотреть ВК. В целом усилитель не плох, но очень сырой, над ним нужно как следует поработать.

[XRAY]

попытки замены ОУ на более скоростные приводят к трудно устранимому возбуждению

не все типы оу можно применять в этой схеме включении, необходимо чтобы схемотехника оу была семетрична,а в.к. работал в класе B. я пробывал TL071,LF355,LF411

Добавлено через 16 минут

усилитель очень не устойчивый, скорее всего из-за ВК

из-за шиклай в в.к. я применил данный каскад по соображениям улучшения КНИ "первого вата".
есть два способа улучшения стабильности:

1. замена В.К. на двойку, а лучше на тройку ЭП.
2. R23 R24 увеличте до 51ом ,С8 уменьшить до 15pf. в цепи конд. С6,С7 последовательно поставте сопротивления 100ом

Добавлено через 10 минут

все транзисторы Тошиба

Какие транзисторы вы перменили Q11,Q12,Q13,Q14?

[Sagittarius]

усилитель очень не устойчивый, скорее всего из-за ВК, попытки замены ОУ на более скоростные приводят к трудно устранимому возбуждению, при отключенных выходных транзисторах этой проблемы не возникает, опять нужно смотреть ВК.

Боде мешает развить высокий Ку хх путём механического наращивания усиления применением быстродействующих ОУ (читай: с высоким Ку на ВЧ) с тихоходными транзисторами с малой фт в ВК без цепей коррекции на опережение по фазе.

[Shurik]

Какие транзисторы вы перменили Q11,Q12,Q13,Q14?

Q11, Q12 - 2SC2705/2SA1145, Q13, Q14 - 2SA1837/2SC4793, остальные 2SA970/2SC2240, кроме каскода, там 2SC2705/2SA1145/

1. замена В.К. на двойку, а лучше на тройку ЭП.
2. R23 R24 увеличте до 51ом ,С8 уменьшить до 15pf

1. Хочу попробовать ВК Хаксфорда в версии Хорошева, но после отработки устойчивости усилителя,
2. Это поставил сразу

я пробывал TL071,LF355,LF411

В принципе ОУ здесь не очень критично, как я понял, на ВЧ ведь работает уже параллельный канал. Оставлю пока твердолобую TL071, а там посмотрим. Последний вопрос: чувствительность усилителя довольно маленькая и почему Ку всего усилителя выбрано очень не большим? может быть увеличение глубины ООС всего усилителя сделает его более устойчивым?
P.S. Может быть С4, С5 завести не на землю, а на коллекторы Q9, Q10?

[XRAY]

1. Хочу попробовать ВК Хаксфорда в версии Хорошева, но после отработки устойчивости усилителя,

Проблема устойчивости кроется именно в каскаде Q11,Q12,Q13,Q14 (кп с оос - шиклай) либо этот каскад работает на запредельную емкостную нагрузку в виде выходных транзисторов Q15 Q16 (ситуация усугубляется если к транзисторам Q15 Q16 добавляется еще пара). Попробуйте применить все-таки Q13,Q14 2SB649-2SD669 или BD139-BD140. Выставить ток покоя Q15 Q16 ~35ma.
(У меня собран усилитель уже на плату 4-канала, проблем с устойчивостью нет.)

Добавлено через 14 минут

чувствительность усилителя довольно маленькая и почему Ку всего усилителя выбрано очень не большим?

Для увеличения глубины ООС.
При номинале R13 в 24к требуется предварительный усилитель, при увеличении R13 до 43к к.у. будет около 30дб (но глубина оос несколько падает).

Добавлено через 7 минут

Может быть С4, С5 завести не на землю, а на коллекторы Q9, Q10?

нет. они обеспечивают доп. спад усиления за пределами 1MHz.

Добавлено через 8 минут

Что понравилось: звук очень детальный, хорошо проработанный, середина довольно тусклая (наверное ОУ портит),

Попробуйте поиграться с конд. С3 в диапазоне 820pf-3.3n.
R9 оказывает влияние на разомкн. К.У. всего усилителя, увеличение R9 ведет к уменьшению К.У. (увеличивает запас пофазе). уменьшение. к увеличениию К.У.

Добавлено через 52 минуты

Хочу попробовать ВК Хаксфорда в версии Хорошева

Если не трудно скиньте ссылку

[Shurik]

Если не трудно скиньте ссылку

Схема прикреплена в этом посте https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=190 , а ниже статья Хаксфорда

[Shurik]

Вот реализация Р.Корделла http://home.tiscali.nl/audio/OP-stage.html , наверное можно упростить - надо думать, но идея мне нравится.

[Walter]

Для увеличения глубины ООС.

Угу. Для соответствия ТТХ декларируемым.
Достигается, либо введением неглубокой ООС у линейного УМ, либо глубокой, у кривого, шо ППЦ.

[XRAY]

Достигается, либо введением неглубокой ООС у линейного УМ, либо глубокой, у кривого, шо ППЦ.

А вконечном итоге оказывается, что кривой с очень глубокой ООС и по ТТХ лучше и по звуку.

[Sagittarius]

Потому, что исходная линейность любого уся (или - безООСного) не может быть абсолютной. Минимум - десятые доли процента гармоник.