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.

[PSV]

По звуку это эквивалентно.

По звуку и схемотехнически это не эквивалентно,но возможно правильней подавать сигнал со стороны,откуда приходит ООС.

Вот:
... Блин, фильтр не пускает вложения с расширением spi. Тогда - прямым текстом:

Андрей,спасибо,передрал .Удали,если хочешь,чтобы ветку не портили.

[ADDED=PSV]1138134990[/ADDED]

140/9140 - это 540/9540 засунутые в другие корпуса. Потому лучше брать родные модели на последние. Модели с буквой N на конце и без нее отличабтся значительно.

Я с ними и моделировал,хотел просто сравнить с Андреевыми.Да у Файрчайлда много интересных приборов.Только у нас не найдёшь .

[anli]

По звуку и схемотехнически это не эквивалентно,но возможно правильней подавать сигнал со стороны,откуда приходит ООС.

Ну если совсем правильно, то, думмаю, надо подавать на тот конец резистора ОООС, который оторован от выхода, скорректировав уровень в соответствии с делителем ОООС, и последовательно с источником сигнала включить схему эмуляции выходного сопротивления услилителя, которую надо придумывать отдельно

Модели удалил.

[PSV]

Ну если совсем правильно, то, думмаю, надо подавать на тот конец резистора ОООС, который оторован от выхода, скорректировав уровень в соответствии с делителем ОООС,

Да,так удобнее смотреть,когда частотнозависимые цепи ООС.
Уровень корректировать не надо,по крайней мере в моём симуляторе ,там в АС малосигналка.Надо только по постоянному току режимы выставить.

и последовательно с источником сигнала включить схему эмуляции выходного сопротивления услилителя, которую надо придумывать отдельно

Думаю это уже лишнее .

[anli]

Уровень корректировать не надо,по крайней мере в моём симуляторе

Может, называется не "уровень". Но привязать, относительно чего измеряешь, надо. Мы смотри не сам сигнал, а его отношение к какому-то другому сигналу. Я это имел ввиду.

Думаю это уже лишнее

Увы, думаю, не совсем. По крайней мере, это не стоит забывать. У каскада ОИ оно меняется от бесконечности на постоянке (генератор тока) до нуля на бесконечности (ёмкости всё скушивают). Так что смотреть запас по фазе в симуляторе в случае ОИ полезно лишь в смысле "лучше" или "хуже", а не "какой".

[PSV]

У каскада ОИ оно меняется от бесконечности на постоянке (генератор тока) до нуля на бесконечности (ёмкости всё скушивают).

ОИ не имеет смысла смотреть без нагрузки ,она в основном будет определять выходное сопротивление.

[anli]

ОИ не имеет смысла смотреть без нагрузки ,она в основном будет определять выходное сопротивление.

Сергей, я не предлагаю без нагрузки смотреть, а говорю лишь о том, что изменение выходного сопротивления ОИ влияет и на Ку с разомкнутой ОООС, на ФЧХ, и т.д. и т.п. И это влияние непонятно как коректно учесть, когда, например, хочешь прикинуть запас по фазе.

[PSV]

Сергей, я не предлагаю без нагрузки смотреть, а говорю лишь о том, что изменение выходного сопротивления ОИ влияет и на Ку с разомкнутой ОООС, на ФЧХ, и т.д. и т.п. И это влияние непонятно как коректно учесть, когда, например, хочешь прикинуть запас по фазе.

Андрей, почему ты считаешь,что не увидишь этого влияния при разомкнутой общей ООС в случае с подключенной нагрузкой?

[anli]

Андрей, почему ты считаешь,что не увидишь этого влияния при разомкнутой общей ООС в случае с подключенной нагрузкой?

Сергей, сори, что-то какая-то путаница. Я нигде не говорил ни про какое измерение без нагрузки. Наверное, где-то что-то неуклюже сказанул, и ты меня не так понял Всё везде с нагрузкой. До скончанья времени

[PSV]

Я нигде не говорил ни про какое измерение без нагрузки.

Ты просто сказал,что

У каскада ОИ оно меняется от бесконечности на постоянке (генератор тока) до нуля на бесконечности (ёмкости всё скушивают).

я и подумал,что ты говоришь об измерениях без нагрузки.
Ну ладно,мне кажется,что лучше разговаривать в более практической плоскости,с конкретными схемами,тогда будет меньше непоняток ,а пользы больше.
Схемка повторителя у тебя получилась интересная,единственно я бы увеличил ток биполяров до 20-30ма,для повышения его скорости.

[anli]

Схемка повторителя у тебя получилась интересная,единственно я бы увеличил ток биполяров до 20-30ма,для повышения его скорости.

Я про это дело прикидывал выше - ток в цепи затвора. Может быть, для высокого питания (и высокой мощности, а значит, и большей амплитуды тока через ёмкости мосфета) надо и увеличить. При "штатных" 10W и максимальных 30W, думаю, 20-30mA может и многовато оказаться.

[ИГВИН]

При "штатных" 10W и максимальных 30W, думаю, 20-30mA может и многовато оказаться.

Это можно посмотреть. Если транзисторы будут по 150-200 mW рассеивать, ничего плохого, кроме хорошего. Девиация параметров уменьшится, и при бОльших токах линейность выше.

[PSV]

При "штатных" 10W и максимальных 30W, думаю, 20-30mA может и многовато оказаться.

Андрей,почему многовато?Какие тут видишь ограничения,кроме контструкционных.

[SashaNetrusov]

Идея использовать диоды для управления режимами выходных транзисторов интересная...
Хотелось бы только чтобы транзисторы не закрывались и при максимальной вых. мощности...
А ещё интереснее было бы применить идею для истокового повторителя (схемы с общим стоком)..
Схема с общим стоком более высокочастотная и выходное сопротивление у неё низкое...
Можно было бы без общей ООС обойтись наверное...

[anli]

Андрей,почему многовато?Какие тут видишь ограничения,кроме контструкционных.

Уменьшение глубины местной ОООС.

Для каждого конкретного питания есть какой-то, думаю, оптимум. Слишком сильный ток - маленькая глубина ОООС, а слишком слабый - не хватит на перезаряд мосфета. Тут, понятно, амплитуда и ток в цепи затвора органичены идеей, так что оптимум, думаю, в меньшем значении тока относительно "стандартного" AB.

[anli]

Идея использовать диоды для управления режимами выходных транзисторов интересная...
Хотелось бы только чтобы транзисторы не закрывались и при максимальной вых. мощности...
А ещё интереснее было бы применить идею для истокового повторителя (схемы с общим стоком)..
Схема с общим стоком более высокочастотная и выходное сопротивление у неё низкое...
Можно было бы без общей ООС обойтись наверное...

Да, идею эту можно крутить многоими способами. Я просто нарисовал самый простой (значит, хороший ) вариант, какой у меня получился.

[PSV]

Уменьшение глубины местной ОООС.

Для каждого конкретного питания есть какой-то, думаю, оптимум. Слишком сильный ток - маленькая глубина ОООС, а слишком слабый - не хватит на перезаряд мосфета.

Андрей,глубина местной ООС от этого практически не изменится.С увеличением тока через биполяр у него пропорционально упадет и rэ.Теперь,чтобы оставить ток покоя на том же уровне ты уменьшаешь Rк пропорционально увеличению этого тока.А вот ток покоя думаю лучше выбрать побольше,300-400ма.Крутизна у ИРФов на малых токах падает,соответственно будет падать и глубина ООС.

[SashaNetrusov]

Да, идею эту можно крутить многоими способами. Я просто нарисовал самый простой (значит, хороший ) вариант, какой у меня получился.

Может попробовать ,что бы вых. транзисторы никогда не закрывались ,параллельно источникам тока (J3,J4) подключить резисторы? Может вообще от источников тока отказаться?

[anli]

Андрей,глубина местной ООС от этого практически не изменится.С увеличением тока через биполяр у него пропорционально упадет и rэ.Теперь,чтобы оставить ток покоя на том же уровне ты уменьшаешь Rк пропорционально увеличению этого тока.А вот ток покоя думаю лучше выбрать побольше,300-400ма.Крутизна у ИРФов на малых токах падает,соответственно будет падать и глубина ООС.

Да. Наверное, однако, тут надо учитывать всю цепочку от УН до драйвера, чтобы не было "токового голодания" - чтобы входные токи/нелинейности каждого каскада не "сажали" выход предыдущего.

[anli]

Может попробовать ,что бы вых. транзисторы никогда не закрывались ,параллельно источникам тока (J3,J4) подключить резисторы? Может вообще от источников тока отказаться?

Выходные транзисторы не будут закрываться при достаточном токе покоя. Конкретные числа определяются максимальной пиковой мощностью, которую надо получить. Естественно, если позволяет конкретная реализация, ток покоя можно сделать и выше, чем необходимо для исключения закрывания мосфетов, так как режимы мосфетов будут ещё более пологими-плавными, то есть, спектр искажений короче. Можно перейти и в "преимущественно класс A", когда выход из A будет только при сильных пиках сигнала. Короче, как угодно. Даже при полном закрытии мосфетов амплитуда напряжения на затворе невелика, ёмкости приходится перезаряжать несильно, а закрытие/открытие мосфета происходит плавно.

Что касается ГТ, то вся вертикаль (два ГТ и всё, что между ними) - это и есть сердце электронной стабилизации тока покоя, и от ГТ отказываться нельзя. Помимо этого, ГТ линеаризуют входное сопротивление повторителя. Плюс, использование полевых транзисторов обеспечивает небольшой отрицательный температурный коэффициент, что необходимо для термостабильности.

[SashaNetrusov]

Что касается ГТ, то вся вертикаль (два ГТ и всё, что между ними) - это и есть сердце электронной стабилизации тока покоя, и от ГТ отказываться нельзя. Помимо этого, ГТ линеаризуют входное сопротивление повторителя. Плюс, использование полевых транзисторов обеспечивает небольшой отрицательный температурный коэффициент, что необходимо для термостабильности.

Если источники питания стабильны, то и ток покоя будет стабильным. Введение резисторов вместо или парраллельно источникам тока при положительной волне будет за счёт делителя напряжения из вводимых резисторов и R13 , R14 приоткрывать нижний полевик и призакрывать верхний. Может это зделает передаточную характеристику повторителя напряжения ещё более плавной.
Хорошо бы помоделировать... Как это на спектр повлияет?