Простой AB без коммутационных искажений

[anli]

Путеводитель
- WEB-корень проекта: http://gaydenko.com/audio/simple-ab/
- финальная схема, печатка: http://gaydenko.com/audio/simple-ab/pcb/
- результат, спектр (всё получилось!): http://gaydenko.com/audio/simple-ab/measure/
- результат, впечатления: https://forum.vegalab.ru/showthread....&postcount=141
- результат, фото: http://gaydenko.com/audio/simple-ab/pcb/pic/

________________________

Предупреждаю - никаких изобретений тут нет. Цель была - сочинить простую схему не в классе A. Так что ни Hi-ем, ни Fi-ем, ни, тем более End-ом не озадачивался. Тем не менее, кое-какие требования были:

- ALPS-ready: достаточной линейный и высокоомный вход, чтобы к нему можно было подключить регулятор громкости,
- отсутствие коммутационных искажений,
- электронная стабилизация режимов,
- отсутствие конденсаторов в сигнальных цепях,
- отсутствие тепловых искажений,
- простота, господа!

Самым простым вариантом борьбы с AB-переключениями оказалось использование идеи Алёшина. Вот что в результате получилось:

Схема: http://gaydenko.com/audio/simple-ab/v13/schematics.png

FFT для разных мощностей:

http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...T-1W-20KHz.png
http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...-10W-20KHz.png
http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...-30W-20KHz.png

30W - это как раз перед ограничением сигнала. То есть, при данном питании +/-25V (это питание - у останков "Кумира", в котором эта схема может оказаться) пиковая мощность на нагрузке 6 ом (типичное значение для "восьмиомной" акустики) - около 60W.

А вот самые интересные графики, показывающие, почему спектр имеет такой быстрый и устойчиваый спад. Вот это - график тока стока мосфета при рассеиваемой мощности 30W:

http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...-30W-20KHz.png

А это - при тех же условиях напряжение на затворе мосфета (точнее, Vgs):

http://gaydenko.com/audio/simple-ab/...-30W-20KHz.png

Трудно придумать для режима AB картинки, которые бы так радовали глаз В связи с чем есть надежда, что эта штука может оказаться хорошей и для ушей. Глядя на эти плавные изгибы, представляешь себе... вы что подумали?! Представляешь себе, как это классно звучит

Другие моменты. При Ку около десяти запас по фазе получился какой-то такой большой, что я забыл (более 60 градусов). Вероятно, так хорошо получилось потому, что местная ООС в повторителе - "токовая" в эмитер, и общая - тоже токовая, в истоки. Что касается тепловых искажений, то ОООС не охватывает только входные полевики. Девиация мощности на них при (вменяемой) мощности 10W - около +/-5mW. Ток покоя выставляется R13, R14. Для иллюстрации линейности входа последовательно с источником сигнала нарисовано сопротивление 22K - все измерения проводились с ним.

И ещё момент. Усилитель напряжения и усилитель мощности связаны в одной точке. Если кто-то захочет использовать в качестве УН скоростной высоковольтный ОУ с полевиками на входе - проблем нет. Но это имеет смысл, если у ОУ также быстроспадающий спектр.

P.S. Этот усилитель - не последний. Теперь слушаю вот этот более простой

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=11933

который запобедил и усилитель, обсуждаемый в данной ветке, и даже балансного монстра в классе A.

[sherif]

Так как при уменьшении напряжения затвор-исток крутизна падает, то при большом токе покоя и большом сопротивлении нагрузки, как у тебя, до жёсткой отсечки дело не доходит. Поставь ток покоя 150mA, при котором измерял я, думаю, так будет заметней

Как говорил товарищ Сухов. Все преимущества мягкого переключения проявляются при малых токах покоя. Что актуально для усилителей с небольшой выходной мощностью, с малыми размерами радиаторов и корпуса.

[Maniac]

ЗдОрово! Андрей, откуда у тебя столько идей берется?

Измерил усилитель на нагрузке 4.8 Ом, так что за резюками 5.6 Ом не пойду Картинка вполне нормальная, и если присмотреться, то видно что высшие гармоники не превышают -96дБ, что, как мне кажется, хрен услышишь даже в наушниках Я к тому, зачем вобще париться, а?
Мне кажется, что результаты вполне достойные для обычного АВ-ка. Хотя конечно измерительный "комплекс" не фонтан, но представление о качестве дает.
Первая картинка 15В, вторая - 20В.
Третья, для сравнения - нагрузка 10 Ом, 20В.
ЗЫ. Ток покоя моего уся 400мА, перед тестами был прогрет.
Наверно надо было все-таки уменьшить ток покоя, до 150-200мА, но лень опять туда лезть

[anli]

Наверно надо было все-таки уменьшить ток покоя, до 150-200мА, но лень опять туда лезть

Ну и правильно. Раз проблемы нет, то и не надо - как правильно заметил sherif,

Все преимущества мягкого переключения проявляются при малых токах покоя. Что актуально для усилителей с небольшой выходной мощностью, с малыми размерами радиаторов и корпуса.

Offтопик:

ЗдОрово! Андрей, откуда у тебя столько идей берется?

Как и у всех, от лени

[Эx, залужу...]

anli Может я что то пропустил, а как там с нулем на выходе, я так понимаю он параметрически обеспечивается, а от температуры не плавает?

[anli]

anli Может я что то пропустил, а как там с нулем на выходе, я так понимаю он параметрически обеспечивается, а от температуры не плавает?

В реальной схеме Ку около девяти (почему-то стандартно делают 20, а то и 30. Ладно для дискотек, но для дома?). После настройки сопротивлениями в истоках входных полевиков получилось так. После включения - около -20-30mV. После прогрева закрытого усилителя замерил -1mV в одном канале, -4mV - в другом.
Если и плавает, то так незначительно, что лень было ждать. Самая сложность была именно получить ноль в прогретом и закрытом виде. Я прикидывал необходимые изменения сопротивлений относительно текущих в симуляторе ("при этих номиналах на выходе X, как надо изменить истоковые сопротивления, чтобы на выходе был ноль?"). Именно поэтому не поленился с такой точностью ставить в финальной схеме реальные номналы впаиваемых деталей (впаял - записал, и так много раз ).

[Эx, залужу...]

Понятно. C биполярным входом, боюсь с постоянкой все будет намного печальнее...

[anli]

Понятно. C биполярным входом, боюсь с постоянкой все будет намного печальнее...

А почему? Идентичные пары биполяров подобрать несравненно легче, чем пары полевиков. А ноль выставляется, в принципе, точно также: прежде подбирается сумма эмитерных сопротивлений (выставляются токи), затем - точка деления этой суммы (ноль на выходе). И обрати внимание на то, что сопротивления в эмитерах очень большие относительно нагрузочных сопротивлений (220 ом и 820 ом). Такое экстремистское отношение к биполярам вызвано "динамическими" соображениями

[Эx, залужу...]

anli так у биполяров еще ток входа, от температуры зависит, а там резюк 220К...
Ни разу не видел воплощенной в железе схемы с биполярной четверкой на входе и без интегратора ( либо кондюка в ООС).
Л.Зуев делал прототип своего уся также с биполярной четверкой на входе и подстроечником нуля (по мотивам усилка Левицкого с полевым входом http://www.qrx.narod.ru/audio/uzm_in.htm), в итоге тоже сказал, что без интегратора - никуда.

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=1433&page=18 пост#341, кстати, и там же насчет следящей связи, получается она еще больше больше проблему усугубит ( кстати тебе он отвечал ;))

При напряжении коллектор-база 12В против 0,2В VT1, VT2 имеют заметно большее усиление и соответственно меньший входной ток.

[anli]

Эx, залужу,
Про базовые токи на входе. Ничего там страшного нет 220K - чтобы не сажать регулятор громкости. Реально сопротивление источника сигнала меняется от нуля до единиц десятков килоом. Вот в этой ужасно несимметричной схеме http://gaydenko.com/audio/phones/schematics41-FINAL.png Q1,Q2 были специально введены для симметрирования базовых токов (то есть, для предотвращения дрейфа нуля при изменении выходного сопротивления источника сигнала, то бишь, регулятора громкости). Прекрасно симметризуется и работает А здесь - симметрия уже есть. "Тонкая настройка" возможна генераторами тока на полевиках.
Про 0.2V. Давай умножим (6.7-1.8) mA на 220 ом - больше вольта (в процитированном ушном усе - меньше). То же и в балансном монстре. При токе покоя плеча 1.25A база-коллектор входных транзисторов получается 125mV. Это при токе коллектора около 5mA. В обсуждаемой схеме ток коллектора 1.8mA, примерно как в ушном.

[o-dima]

Посмотрел, поздравляю, anli! Полку "диодных" усилителей прибыло.
Добавил ссылку на эту ветку на своём сайте.

[anli]

Посмотрел, поздравляю, anli! Полку "диодных" усилителей прибыло.
Добавил ссылку на эту ветку на своём сайте.

Спасибо!

[o-dima]

Колебания температуры входных полевиков можно снизить до 100 раз, поставив им в стоки по резистору 470..510 Ом.

С15 можно и поменьше сделать.

Q7, Q8 надо бы на один радиатор с диодами, потому что статическая тепловая ОС определяется равенством:
Ube(Q9)*(1+R16/R15) = Ube(Q7)+U(D5)+U(D6)+Ube(Q8)
или это уже обсуждали?

[anli]

o-dima,
Не обсуждали
Диоды на одном радиаторе с Q9, что, учитывая "умножение" на Q9, думаю, примерно эквивалентно. По крайней мере, на практике получилось всё OK - не нулевой, а чуть отрицательный (для спокойствия) температурный коэффициент.

За идею с сопротивлениями в стоках - спасибо! - посмотрю, но уже в какой-нибудь другом проекте, так как этот усилитель у меня был, кажется, дней 5-7, а потом я его отдал слушать музыку.

[o-dima]

Точнее, 470..510 Ом в этой схеме для 2N5640/2N5460, для других нужно подбирать в симуляторе по "осциллограмме" мощностей на этих транзисторах.

Идея "волшебного резистора" описана здесь:
http://peufeu.free.fr/audio/memory/memory-5-vas.html

[anli]

Да, я с этого сайта начинал Кстати, более явно с тепловыми искажениями воюют не этот AB, а мои усилитель мощности в классе A и усилитель для наушников. Там эмитерные переходы, которые вне цепи ОООС, более жёстко зафиксированы в смысле мощности, чем полевики в этом AB.

[o-dima]

А вот тут вегалабовцы обсуждают усилок как-бы по Алёшину:
http://www.blackgate.ru/forum/showthread.php?t=60

[sia_2]

Да, я с этого сайта начинал Кстати, более явно с тепловыми искажениями воюют не этот AB, а мои усилитель мощности в классе A и усилитель для наушников. Там эмитерные переходы, которые вне цепи ОООС, более жёстко зафиксированы в смысле мощности, чем полевики в этом AB.

Самое смешное, что этот трюк ("компенсационные" резисторы) еще в 60-тых годах начали применять изготовители осциллографов на россыпи - чтобы луч не "полз" после каждого импульса. А один кадр из НИИРИТ защитил в конце 70-тых аж диссер на эту тему. В совке все делалось не спеша и основательно - то, что "там" очевидная вещь, "здесь" было предметом диссертации.

[anli]

Я уже успел убежать от топологий, симметричных по питаню