Аудиофильский усилитель своими руками

[Painmailer]

Причиной создания данного усилителя послужило отсутствие в торговой сети изделий, отвечавших осносновным чаяниям разумного аудиофила: высокое качество звучания и малая стоимость изделия. Под высоким качеством звучания мы понимаем не только малые искажения, достаточный частотный диапазон и наличие макро и микродинамики, но так же и отстутствие набившего всем оскомину "транзисторного звучания".
После довольно длительных изысканий были получены результаты, позволяющие заявить, что это само "качество" очень мало зависит от класса работы выходного каскада. А и АВ вносят лишь свою небольшую лепту в его окрашивание. Так же малое влияние имеет тип выходных приборов: полевой или биполярный транзистор. Гораздо больше звучание зависит от схемотехники.
Под малой стоимостью изделия мы понимаем тоже, что и другие - меньше денег и больше толку.
Предлагаем схему (одну из ряда разработок), которая неоднократно повторялась в законченных изделиях.
При правильном изготовлении печатной платы, правильной сборке и исправных деталях она работает сразу.
Экспертная оценка звучания - "превосходно".
Если у вас достаточно квалификации для её повторения, то получите вещь, превосходящую очень и очень многие аналоги в т.ч. и зарубежные.

Технические данные:
Чуствительность 0.7 В.
Мощность 50 Вт на 8 Ом, 80 Вт на 4 Ом.
КНИ 0.02% на максимальной мощности в полосе 20 Гц...10 кГц при нагрузке 4 Ом.
АЧХ 0.5Гц...500 кГц.

Комментарии к схеме: напряжение питания +/- 36 В, конденсаторы питания по 10.000 мкФ на каждое плечо каждого канала, входные полевики - 2sk105, два резистора в истоках входных полевиков предстовляют собой один потенциометр - им выставляется 0 на выходе, транзистор BDC01D - КТ814 крепится к общему радиатору через фторпласт толщиной 0.2 мм, ток покоя выходных транзисторов 0.1 А.

[Артс]

Где-то, когда-то выудил такой вариант модели.

.model 2SK105 NJF(Beta=3.955m Rs=99.46 Rd=99.46 Betatce=-.5 Lambda=16m Vto=-2.003 Vtotc=-2.5m Cgd=2.001p M=.3333 Pb=1 Fc=.5 Cgs=3.17p Isr=154.3p Nr=2 Is=15.43p N=1 Xti=3 Alpha=10u Vk=100 Kf=1E-18 Af=1)

[Ulis]

О! Спасибо!

[Petr-1951]

Как показывает практика с качеством звука коррелирует задержка прохождения сигнала через усилитель. В основном это касается усилителей с ООС. Именно от задержки зависит уровень интермодуляционных искажений, а значит и шумовая подставка от продуктов интермодуляции. Например для ОУ время задержки пропорционально коэффициенту усиления. Вот примеры propagation delay в нс для некоторых ОУ при коэффициенте усиления 10:

LM6171 – 10
AD8065 – 15
AD8066 – 15
THS4041 - 17
OPA637 – 20
LT1363 – 22
EL2044 – 24
AD817 – 36
AD843 – 46
AD825 – 49
LM833 - 109
OPA2132 -139
LM318 – 161
NE5532 – 162
AD711 – 359
TL072 – 536
p.s. Исключением из ОУ является AD797 c propagation delay 10 nS, т.к. у нее длительный начальный участок "судорожного подтягивания" с перелетом вперед-назад к заданному ООС значению.
Данный усилитель при коэффициенте усиления 20 имеет задержку 74 нс. Если учесть что она пропорциональна Ку, то она соизмерима с propagation delay лучших быстродействующих ОУ.
Более того задержка в некоторых усилителях имеет заметную зависимость от сопротивления нагрузки. Задержка в данном усилителе не зависит от нагрузки 2, 8 и 16 Ом.

[wert]

Как показывает практика с качеством звука коррелирует задержка прохождения сигнала через усилитель. В основном это касается усилителей с ООС. Именно от задержки зависит уровень интермодуляционных искажений, а значит и шумовая подставка от продуктов интермодуляции. Например для ОУ время задержки пропорционально коэффициенту усиления

Интересен источник таких исследований и умозаключений.
Это может быть частным случаем, говорящим о далекой "косвенной" корреляции амплитудных и фазовых искажений ОУ на резистивной нагрузке.
На реактивной нагрузке такой корреляции нет.
Процессы фазовых искажений ОУ не описываются амплитудными гармоническими, природа искажений несколько иная.
За постоянным углом фазы – задержкой лежит другая замаскированная угроза – нелинейные искажения фазы... Т.е. не сама задержка, а нелинейные искажения фазы причастны к качеству звука.

[Petr-1951]

Интересен источник таких исследований и умозаключений.
Собственные исследования и обобщение опыта использования ОУ в аудиотехнике.

Это может быть частным случаем, говорящим о далекой "косвенной" корреляции амплитудных и фазовых искажений ОУ на резистивной нагрузке.
На реактивной нагрузке такой корреляции нет.
В аудиотехнике я не знаю широкого применения ОУ на реактивной нагрузке.

Процессы фазовых искажений ОУ не описываются амплитудными гармоническими, природа искажений несколько иная.
За постоянным углом фазы – задержкой лежит другая замаскированная угроза – нелинейные искажения фазы... Т.е. не сама задержка, а нелинейные искажения фазы причастны к качеству звука.
Задержка и фаза совершенно разные понятия. Я ни словом не обмолвился о фазе.

[wert]

Задержка и фаза совершенно разные понятия.

Возможно ссылки помогут понять эту разницу
http://www.dsplib.ru/content/filters.../linphase.html
http://reanimator-h.narod.ru/group_delay.htm
И все же интересен источник, может там есть пояснения о групповом времени задержки, на каких частотах задержка измерена, о дисперсии сигнала и проч...
возможно и о нагрузках есть сведения.

[mellowman]

Интересен источник таких исследований и умозаключений.
Собственные исследования и обобщение опыта использования ОУ в аудиотхнике.

Схема, приборы, как измерялись наносекундные задержки? Или по макромоделям в симуляторе?

[Nick-nack]

Схема, приборы, как измерялись наносекундные задержки? Или по макромоделям в симуляторе?

Уверен, что все было измерено, как надо. Ведь написано ж было "усилитель из темы имеет задержку ... <100нС" (не помню точно ).
Значит - автор сего высказывания собрал усилитель на плате и измерил задержку, не так ли? Ведь она в основном задается паразитками монтажа, и автор, я уверен, точно это знает

Значит - измерить ее у ОУ вообще пустяки
- > вывод - все там правильно, числам можно верить!!!

[BesPav]

Уверен, что все было измерено, как надо.

А надо было?
Можно отсортировать и по UGF, будет почти то же самое.

[Nick-nack]

Можно отсортировать и по UGF, будет почти то же самое.

Я нутром догадываюсь, что это что-то связанное с юнити гейн фриквенси, но ведь не стандартизированная абревеатура же, побойся бога

https://en.wikipedia.org/wiki/UGF


И это, я думал и так все ясно, без таблички "sarcasm"

[Petr-1951]

... может там есть пояснения о групповом времени задержки, на каких частотах задержка измерена

задержка не имеет отношения ни к фазе, ни к ГВЗ и постоянна на всех частотах, можете проверить сами на любой модели, в том числе и этого усилителя.

[abyrvalg]

>задержка не имеет отношения ни к фазе, ни к ГВЗ и постоянна на всех частотах, можете проверить сами на любой модели, в том числе и этого усилителя.

Petr не могу скрыть слов восхищения, это было феерично!

С уважением, Полиграф Полиграфович

[Petr-1951]

Сергей (wert), на самом деле я отчасти был не прав в отношении ГВЗ. Но если брать ОУ с обратными связями без реактивных элементов, то получим совпадение ГВЗ и задержки (свойство самого усилителя определяемое его схемой, структурой). ГВЗ больше зависит от обвязки ОУ или усилителя. На самом деле важна не столько величина этой задержки (чем меньше тем лучше), а характер подтягивания выходного сигнала к "фантому" (выходной сигнал определяемый ООС), что не видно из графика ГВЗ. В некоторых усилителях имеет место болтанки выходного сигнала около "фантома", а это можно увидеть в большей степени на "старте", в начале бурста, и сравнивать его со сдвинутым "фантомом". В установившемся режиме, даже на втором периоде визуально этого уже не увидеть, так как глазом мы и несколько процентов отклонения не видим.
Отсюда и получается что в установившемся режиме измеряемые параметры выше крыши, а в результате большой задержки (от 300 до 700 нс у некоторых композитов) выходной сигнал не успевает отслеживать "фантом" и выдает "смазанный" сигнал, без тонкостей оригинала...

[Nick-nack]

И ведь жил же и не догадывался, обо всем этом.
Эх, как много откровений чудных...
Спасибо, просветили!

[begemot61]

выходной сигнал не успевает отслеживать "фантом" и выдает "смазанный" сигнал, без тонкостей оригинала...

Хмм...Похоже это уже диагноз...И да, феерично!

[Petr-1951]

Хмм...Похоже это уже диагноз...И да, феерично!

offтопик: надеюсь что такое boostrap уже разобрался, и учителей своих не забудь научить... а то будут продолжать "выносить с экзамена"

[begemot61]

надеюсь что такое boostrap уже разобрался

Да уж больше 30 лет как, чего и Вам желаю.
Кстати, а с каких это пор мы с Вами на ты?
На брудершафт вроде не пили...
Или после задержки никак отойти не можете?

[Petr-1951]

Вот один из примеров происходящих процессов на "старте".

Задержка сигнала в установившемся режиме всего 10 нс, разумеется и измеряемые параметры будут на высоте. Похожие процессы можно наблюдать и в некоторых УМЗЧ. Волнистый характер начального участка говорит о возникновении высших гармоник большого уровня. Задержка на "старте" по отношению к "фантому" способствует росту ИМИ и соответственно шумовой подставки.

[BesPav]

Волнистый характер начального участка говорит о

Недостаточности ваших знаний в области частотной коррекции систем с ООС.

[Petr-1951]

Недостаточности ваших знаний в области частотной коррекции систем с ООС.

претензии не ко мне. Модель микросхемы с внутренней коррекций разработчиков включена в неинвертирующем включении с Ку=10. Приложите свои знания чтобы исправить положение!
В этой ветке неоднократно звучало предложение использовать в ДК токовое зеркало. У меня к Вам просьба сделать модель с такой доработкой и грамотной коррекцией и выложить ее.