Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[kaskod]

Особой необходимости конечно нет, просто никогда не видел таких диаграм, а как я понял с ними очень удобно смотреть запас по фазе и устойчивость усилителя

Это делаеться элементарно по АЧХ и ФЧХ. Примерно так ВК=1/9дб(запас по амплитуде 2,82раза) B=Uoc/Uout.Фаза должна быть меньше или равна 180-30(запас по фазе)-для абсолютно устойчивого.Для условно устойчивого более мягкие условия нужно обойти критическую точку(условия возбуждения равенство амплитуд и фаз)

[Karen]

а если усилок замыслит колонки подпалить после выгорания выходников?

Так ведь отмечено в 12/00, что в любительской версии надежность запредельная - вот и я говорю, что не спалится усилок ни при каких /почти / случаях

Karen добавил 18.06.2006 в 17:37
Сергей, вот Дмитрий утверждает, что 318 выпускаются с 76-го года, а до этого - под индексом "экспериментальный". Это какаой случай - когда транзисторы были одной проводимости и ОУ имел частотку в 50 МГц ?

[sia_2]

Так ведь отмечено в 12/00, что в любительской версии надежность запредельная - вот и я говорю, что не спалится усилок ни при каких /почти / случаях

Karen добавил 18.06.2006 в 17:37
Сергей, вот Дмитрий утверждает, что 318 выпускаются с 76-го года, а до этого - под индексом "экспериментальный". Это какаой случай - когда транзисторы были одной проводимости и ОУ имел частотку в 50 МГц ?

1. От капли припоя, скрепки в корпусе или дефектного элемента никто не застрахован.
2. 318 выпускается с 1971 года. Серийно. Если, конечно, верить каталогу National Semiconductor. GB у него до 100 кГц - около 40 МГц, частота единичного - около 15.

sia_2 добавил 20.06.2006 в 03:23

Уточнение.
1) Вместо DIP Вы хотите применить SOIC на месте DA3 и DA1???
2)Зачем???( я подробно изучал разводку этих узлов. Мне конечно было к чему придраться, т.е некоторые дорожки были длинноваты, но в итоге практически все там идеально.
3) контрольный екземпляр именно какой версии?

Tetragramaton добавил 17.06.2006 в 18:00

Еще тщательнее нужно беречь ее(женщину), если она упитана и крассивая (сори за офтоп)

1. Да, для всех ОУ дубль в SOIC8
2. Сильно набирается емкость на отверстиях и штыревых элементах над земляной плоскостью. Проводники как раз практически не дают вклада.
3. Контрольный экземпляр - скорее всего "стандартной", возможно (но не факт!) - мощной.
А упитанную - чтобы еще больше не растолстела ?

[sia_2]

Доброго времени суток. Присмотрел радиатор от "мастер кит" 3900см2 размеры 300х200х26, как Вы думаете хватит такого или нет? Потому-что при сборке этого усилителя все упирается в радиаторы. Трансформатор легче намотать, чем найти подходящие радиаторы.

С этим радиатором могут работать 3 версии - "урезанный" на 4 TIP35/36 в плече, "стандартный" с 12 BD243/244 или MJE15030/31 в плече и "урезанный" с 8 BD911/912 в плече.

[SMD-n]

... Те шо надо под этот усилитель будут стить около 25....30уе за штуку. Качество там великолепное, заказать можна любые

Что-то дороговато получается ...
Попробуй подъехать на Воздухофлотский проспект , в бывший "Военторг" , там сейчас алюминевые профили продают .
80% из того , что продается в 9-ом павильоне именно оттуда ... только дороже . Там и порезать могут на нужную длину . Единственное ограничение - минимальная длина профиля для покупки - 1м (могу ошибаться) .

[Иван Цапков]

Поделитесь идеями по изготовлению корпуса.

[Tetragramaton]

Делюсь... ( но для начала нужно знать точные размеры ). Низ делаем из уголков, дно из листа толщиной не менее 1 мм, сверлим отверстия под ножки. Силовой мощный трансформатор по всей видимости должен быть по центру, это место укрепляем поперечными уголками с обратной стороны. Тор крепится специальными креплениями, которые можна купить с ним в предачу. Передняя панель - тот же самый алюминьевый лист, регуляторов и комутаторов на ней нет. Сверлим отверстия под светодиоды перегрузки, кнопки сброса тригера защиты, парочка входов на передней панели, аналогично рассверливаем заднюю панель, по бокам к уголкам крепим радиаторы выходных каскадов... Вобщем подробно о работе с железом можна прочитать в статьях Леонида Ивановича Ридико (УЗМЧ ВВ2001) на сайте www.spetspribor.com Там даже есть чертежи всех креплений, уголков, стоек в формате PDF.
http://www.spetspribor.com/support/a...00/pa9000.html
http://www.spetspribor.com/support/a...20/pa2020.html (здесь в конце чертежи корпуса)
Это все хорошо, но планирую внедрить этот усилитель в корпус Кенвуда, который недавно купил у знакомого...(был когда то хороший аппарат с достойным звуком, если бы не желание того знакомого " с нуля " научиться ремонту,возможно он до сих пор доживал бы свои дни в комплексе с колонками "пионер". Кстати хороший корпус... Не маленький.. такой... крупный достаточно, в хорошем состоянии, есть радиаторы ( но они маловаты, и катят разве что под ВВ89, или РА2010 ), в принципе думаю нужно ли выносить их на ружу ( или может по бокам оставить в корпусе ).

[sia_2]

sia_2Поясните пожалуйста.
В журнале "Радио" №4 2000 г. "Особенности печатной платы..." указано,
что последняя расчитана на установку до 12 транзисторов в плечо и далее следует перечень замены номиналов некоторых резисторов и установки дополнительных диодов. Эти изменения связаны с установкой увеличенного количества транзисторов или же с процессом отладки усилителя?
Я планирую ставить на выходе по 6 штук в плечо транзисторы 2SA1216 2SC2922. Хочется услышать Ваше мнение по этому поводу.
Как будет выглядеть ситуация, если базы выходных транзисторов не соединять вместе, а каждый транзистор включать отдельным транзистором предоконечного каскада (правда в этом случае необходимо ставить такое же количество транзисторов предоконечного каскада сколько и в оконечном)?

LORD-ARTUR добавил 30.06.2006 в 21:01
Karen Реле на выходе обязательно. При этом я собираюсь сделать коммутацию А и В выходы. А на входе собираюсь поставить реле в любом случае - я думаю это будет очень полезно, пока усилитель выйдет в готовность что бы вход был закорочен на общий провод.

Изменения - результат доводки. 2SA1216/2SC2922 по 6 шт. на плечо не влезут из-за большого корпуса. Кроме того, у них велика удельная емкость (велико отношение емкостей к ОБР) Подсоединение баз к каждому предвыходному отдельно затруднит монтаж (тогда между каждой парой баз нужно будет по конденсатору около 1 мкф) и увеличит разброс тока покоя (не будет усреднения Uбэ по предвыходным)

[Tetragramaton]

SIA_2 хотел спросить, на стадии разработки Сверхлинейного у Вас были мысли о том, как зделать вход не на ОУ? Линейность дальнейшей схемы вполне понятна, симметричный УН, полное отсутствие ОЭ каскадов "форсированый" повторитель, очень грамотная разводка.... и многое тому подобное. Но очевидно, что слабым звеном схемы как раз является ОУ. ЕГО произведение на полосу в области ВЧ определяет конечное быстродействие в петле ООС, и ее широкополосность. Насколько я понимаю если делать вход не на ОУ - в итоге это может быть перспективой не столь глубокой ООС в области НЧ-СЧ, но частоту единичного усиления в петле этим способом можно поднять до 10 мГц (схема Рубальского из 3 го номера ( июньский Радиохобби ). Там тот же самый "типичный" усилок.... каскодный УН от генераторов тока, параллельный ВК,устройство поддержки нуля и вход, как в Сверхлинейном после ОУ. Любое схемотехническое решение имеет достоинства и недостатки. Реально имеет ли смысл такой подход, или все уже настолько идеально, что дальше "запирает" конструктив и устойчивость?

[LORD-ARTUR]

sia_22SA1216/2SC2922 у меня влезут поскольку пришлось делать разводку печатной платы по своему по некоторым причинам. Как я понял - эти транзисторы в большом количестве ставить из-за характеристик нерацианально? Будут плохо работать? Тогда транзисторы MJL21193/MJL21194 опять же в количестве 6 - 8 штук в плече как себя поведут? В усилителях серии LYNX автор кроме этих транзисторов другие наприемлит (как я понял)? Почему задаю такие "наивные" вопросы-по той простой причине, что нет большой возможности экспериментировать. А поскольку еще выходники не приобрел хотелось бы попросить совета у опытного разработчика, какие транзисторы лучше? Я могу судить о их характеристиках только на основании справочника.
И еще вопрос. Актуален синфазный трансформатор на выходе усилителя и не вносит ли он искажения в звуковой сигнал?

[Gav]

Изменения - результат доводки. 2SA1216/2SC2922 по 6 шт. на плечо не влезут из-за большого корпуса. Кроме того, у них велика удельная емкость (велико отношение емкостей к ОБР) Подсоединение баз к каждому предвыходному отдельно затруднит монтаж (тогда между каждой парой баз нужно будет по конденсатору около 1 мкф) и увеличит разброс тока покоя (не будет усреднения Uбэ по предвыходным)

А можно ваш усилитель(используя вашу плату) включить как иточник тока(для токового управления динамиками)?

[sia_2]

SIA_2 хотел спросить, на стадии разработки Сверхлинейного у Вас были мысли о том, как зделать вход не на ОУ? Линейность дальнейшей схемы вполне понятна, симметричный УН, полное отсутствие ОЭ каскадов "форсированый" повторитель, очень грамотная разводка.... и многое тому подобное. Но очевидно, что слабым звеном схемы как раз является ОУ. ЕГО произведение на полосу в области ВЧ определяет конечное быстродействие в петле ООС, и ее широкополосность. Насколько я понимаю если делать вход не на ОУ - в итоге это может быть перспективой не столь глубокой ООС в области НЧ-СЧ, но частоту единичного усиления в петле этим способом можно поднять до 10 мГц. Реально имеет ли смысл такой подход, или все уже настолько идеально, что дальше "запирает" конструктив и устойчивость?

Вопрос хороший, я на него уже отвечал. Кратко повторю.
Целью разработки было получение максимальной площади усиления без использования экзотических приемов типа дополнительных ВЧ-каналов усиления и выходных трансформаторных сумматоров.
Чисто дискретный вход проигрывает хорошо спроектированному ОУ по критерию площадь усиления/задержка, причина - в гораздо больших паразитных постоянных времени дискретной конструкции по сравнению с интегральной (паразитные емкости интегральных транзисторов на порядок-два ниже, чем у дискретных, а паразитными индуктивностями вообще можно пренебречь). Частота единичного усиления лимитируется в основном эквивалентной задержкой по всей цепи ООС, вклад ОУ типа LM318 в нее составляет около 35% (порядка 10-15 нс), тогда как его вклад в усиление, например, на 20 кГц - более 2/3 в децибелах. К тому же при необходимости можно применить более быстродействующий ОУ, имеющий меньшую эквивалентную задержку. Ограниченность напряжения питания и амплитуд сигналов во входной части не играет роли, т.к. частотная коррекция выполнена так, что ограничение как по амплитуде, так и по скорости нарастания возникает в УН, а не в ОУ.
(Речь идет не о задержке "по середине фронта", а о эффективной задержке сверх той, что диктуется формой АЧХ - т.е. о влиянии высших полюсов и нулей передаточной функции).

[Tetragramaton]

SIA_2 еще один немаловажный аспект имеет прямое отношение к Вашему усилителю. Как Вы определяете динамическую устойчивость Вашего усилителя в зависимости от характера нагрузки?*
Известно, что зону устойчивости можна зделать большой (от 0.1 скажем до 15 мКф), можна реальной (100 нф - 2 мКф)... Естественно чем больше усилитель закоректирован, тем больше зона. ( теряется скорость, широкополосность,глубина ООС). Есть несколько способов просмотреть потенциально опасные зоны ( годографа здесь мало, нужно 3х мерное моделирование зависимости действительной и мнимой части коефициента усиления от емкости нагрузки ), тогда мы получим плоскость Найквиста, где впадины и горбы - зоны потенциальной неустойчивости, насколько я знаю этот способ тоже недостаточно точный (т.е некоторые плавные горбы и впадины не есть прямой почвой для генерации). Можна также просмотреть поверхность фазы и частоты в зависимости от емкостной нагрузки... Вопросы.
1)Какая зона устойчивости Вашего усилителя ( для мощной версии, стандартной )
2)Как именно Вы определяли эту зону?
3)Характер нагрузки в пределах этой зоны не влияет на искажения?
Спасибо.
Схема очень широкополосная - вопрос устойчивости здесь может стоять гораздо выше чем очень высокие параметры на резистивной нагрузке.
Результат моего моделирования (годографы с замкнутой ООС, годограф петлевого усиления и область устойчивости на емкостную нагрузку до 1 мКф)

[wert]

...Как Вы определяете динамическую устойчивость Вашего усилителя в зависимости от характера нагрузки?*
...Есть несколько способов просмотреть потенциально опасные зоны ( годографа здесь мало, нужно 3х мерное моделирование зависимости действительной и мнимой части коефициента усиления от емкости нагрузки ), тогда мы получим плоскость Найквиста...

Tetragramaton!
Желательно сразу дававть комментарии по рисункам иначе народ не поймет о чем идет речь, ведь 3d моделирование в МС7 зон неустойчивости и зон возбуждения только недавно рассматривалось в статье С.Рубальского в Радиохобби №3/2006г относительно линейного быстродействующего усилителя с новыми схемотехническими решениями. И большинство не имели возможности с этой статьей познакомиться.

[Tetragramaton]

Коментарий... Есть возможность промоделировать устойчивость любого усилителя с ООС программой МС7,8. Делается это просто. В Tranceint\АС выбираем по оси Х функцию RE(V(OUT)) ПО Y IM(V(OUT)), СЛЕВА ВЫБИРАЕМ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ МАСШТАБ ПО Х И У ( это 2 левых квадратика, строки должны быть густыми а не с пробелами как стоит по умолчанию, там всего 2 варианта. Линейно и в лог масштабе), ставим галочку на Auto scale ranges и запускаем... Видим годограф Найквиста. Устойчивой система с ООС считается если годограф неохватывает точку -1 J0 ( я правда еще не допер где эта точка и как ее смоделировать ). Моделировать можна годограф для системы с ООС, без ООС ( как отключить писал SIA_2 )... Чтобы построить 3х мерную диаграмму жмем F11 выбираем степпинг емкости которая параллельно нагрузке в пределах 100n - 2u, степпинг порядка 10....50n. Запускаем... Петля превращается в какое то "месиво".. На нем ничего невидно. и понять даже смышленному человеку чтото будет сложно, по сему ( когда процесс окончен полностью) жмем (сверху) АС\3Dwindows\Add 3Dwindow, и глядим на плоскость. Резкие горбы и впадины - возможные зоны неустойчивости.

[sia_2]

По поводу зон устойчивости. Что касается влияния емкости, очень важно, где именно мы ее ставим - ДО или ПОСЛЕ выходной RLC. До выходной RLC допустима емкость не более 4...6 нФ, это на самом деле очень много для столь широкополосного устройства - модуль импеданса емкости 5 нФ на частоте 6 МГц всего 5 Ом, причем с углом строго 90 град. Выходная же RLC цепь обеспечивает независимость работы выходного каскада от вида нагрузки выше примерно 100 кГц.
Если же в УМЗЧ выполнить коррекцию таким образом, чтобы он мог работать на емкость, резко возрастут собственные искажения выходного каскада на ВЧ, что нежелательно.

[Tetragramaton]

Я понимаю.... Искажения возрастут, потому, что такой усилок будет по горло закоректирован... Но по сути и в полосе до 100 кГц емкость может себя проявить... Например, если смотрели Вы мой рисунок "область устойчивости" из сообщения#413 там заметен явный горб при емкости 0.6 мКф. (типичная зона неустойчивости, хоть емкость я конечно же в модели поставил ПОСЛЕ LR) очевидно, что в этой схеме она играет ключевую роль такой большой широкополосности. Всетаки я бы хотел понять именно Вы как проверяли эти зоны. Реально до какой емкостной нагрузки работоспособен Ваш усилитель без этих зон?

Мои преддогадки "намекают" о некоторой последовательности ... Емкость - зона неустойчивости - кратковременная вспышка генеразции - перегруженный вход - TIMвыброс на выходе ОУ...Очевидно, что эта последовательность хоть и вне звуковых частот, тем не менее к слышимому спектру имеет прямое отношение... несклолько более точных вопросов ( если можно )
1) всетаки в каком диапазоне емкостной нагрузки схема абсолютно устойчива?
2)Как Вы определяли зоны неустойчивости? (кроме моделирования проводились ли тесты на вспышки генерации в живой схеме ?)
3)Влияет ли фактор емкостной нагрузки ( в пределах допустимого диапазона ) на линейность усилителя (КГ TIM IMD SPMITE CCF) и т п?
4) если Вы смотрели на те годографы, которые я смоделировал... Они хоть малость похожи на реальные, которые получили Вы?

Tetragramaton добавил 13.07.2006 в 22:57
Дополню, я еще раз провел ряд тестов по моделированию. годограф в зависимости от нагрузки всегда был разным, и в трехмерной картинке всегда возникали разные горбы. Все они имели только один общий факт - это область порядка 0.4 ... 0.6 мКф. Почему я собственно задал эти вопросы.... Модель моя сама по себе "не Авторская", хотя достаточно точная, естественно я не могу быть на сто процентов уверенным в подленности данных

[Tetragramaton]

"делюсь" с участниками форума самой правильной и налаженой моделью Сверхлинейника в МС7. Частота ед усиления в петле 8.55мГц, ВК на mjl21193\4 далее bd139\140...2n5401\5551,запас по фазе на частоте 8.55 мГц = 22...26 град. АФЧХ имеет похожую форму той, что описывалась в Радио, фаза петлевого усиления кратковременно заходит за 180 град в области 100кГц, как и писалось ранее.
Моделирование показывает очень высокие характеристики этого усилителя, и согласно графикам спектра гармоник можно получить следующие величины кг считая их по формуле КГ N =(UгармN*100)\Uвых,где N номер гармоники, Uгарм - ее величина, а Uвых - выходное напряжение усилителя(на графике оно порядка 29...35 вольт в зависимости от частоты)
На первом графике виден спектр гармоник частоты 1 кГц, считаем по формуле и получаем
КГ2=0.000007
КГ3=0.000013
Аналогично смотрим спектр 10 кГц
КГ2=0.00006
КГ3=0.0001
Спектр частоты 20 кГц
КГ2=0,00015
КГ3=0.0003
Спектр частоты 60 кГц
КГ2=0.01
КГ3=0.069
4тую и выше гармоники я не считал, они или очень малы, или значительно не влияют на общую картину. Там где величина гармоник исчисляется микровольтами КГ можно неподсчитывать, в железе это врядли будет соответствовать действительности.
КГ по накоплению (THD+N) для частот 1 кГц и 10 кГц в полосе до 200 кГц естественно получаем примерно
для 10 кГц =0.00085
для 1 кГц = 0.000046
Достаточно высокий КГ на частоте 60 кГц по всей видимости по тому, что уже на этих частотах начинает влиять LR, но точная частота среза по уровню -3дб на частоте около 80...100 кГц

[Анатолий_В]

1) я, писал на Радиохобби, повторюсь тут. Похоже ты не правильно понимаешь THD из Хелпа THD(S[,F]) Total harmonic distortion of the spectrum S as a percentage of the reference frequency F. If F is missing, the reference frequency is taken as the first harmonic (1/tmax in transient analysis).) Ведь ты отсчеты THD подставляешь в UгармN в свою формулу?

2) На рисунках ничего разобрать нельзя. Скачай их сам и посмотри. Быобыхорошо, если бытызаменил их на рисунки большего размера.

3) АЧХ ломанная, Спектр гармоник получился не очень красив. Какие-то выделяющиеся гармонические составляющие на мегагагерцах.

Проигрывает моей модели ВВ раз в 5. Конечно модель есть модель, но всеже похожже с этой моделью СЛ еще надо работать.
Может я чего напутал?

Таки напутал Выигрывает. Надо внимательней быть...

[Tetragramaton]

Да, рисунки очень плохие (хм. странно закачивал большие.. Щас я их в архив все запну). О. Теперь можно смотреть.

Tetragramaton добавил 17.07.2006 в 14:34
Чуть неправильно. в свою формулу я подставляю результаты Harm(v(out)), подставлял туда 2ю и 3ю гармоники, и той формулой отсчитывал их в процентах от уровня вых сигнала. А THD(harm(V(OUT))) меряет гармоники введеной частоты в указанном спектре, только последующая есть сумма всех предыдущих. ( читаем статью Рубальского, именно этой функцией он определял гармоники в полосе до 100 кГц).
Короче Harm(v(out)) это спектр ( то что можна увидеть анализатором спектра реально )
a THD(harm(v(out))) это кг заданой частоты по накоплению в определенной полосе. (заметим, чем больше захват полосы, тем больше гармоник, что говорит о явном суммировании)