О шунтировании конденсаторов в питании УМ

[Slava!!!]

Решил вот закрыть для себя данный вопрос

На форуме встречал две точки зрения:

1. Поставить низкоимпедансный электролит без шунтирующих емкостей

2. Шунтировать пленкой около 0,1 мкф.

Дабы проверить эти варианты, сделал несложный расчет импеданса параллельного соединения низкоимпедансного электролита с шунтом.

В расчете приняты следующие данные:

Электролит - epcos b41858 680 мк х 50 в
ECR = 0.045 ом
ECL = 20 нГн

Шунт имеет нулевые ECR и ECL

Расчет выполнен комплексным методом на MS Ёксель.

Результаты на рисунках.

Без шунтирования указанный электролит будет иметь емкостной импеданс где-то до 10 кГц и активный до 200 кГц. Достаточно ли этого для высококачественного усиления и как это определить - я не знаю.

С шунтом 0,1 мкф имеет место резонансный пик примерно на 3 мГц. По идее должно безбожно звенеть.

Для ликвидации резонансного пика следует принять емкость шунта не менее 20 мкф. Для пленки получаем совсем неразумные габариты, где на одной индуктивности дорожек потеряем больше, чем выиграем благодаря шунтированию.

Из разумных вариантов видится SMD керамика с диэлектриком Y5V. Габариты вполне, но диэлектрик такого типа считается некошерным для звуковых применений.

Вот и думаю, что лучше - без шунтирование или с шунтом с диэлектриком Y5V.

Просветите, плз.

[Alex]

дроссель емкий лучше вместо, если чистый класс А и мощность (как следствие токи) небольшая, как лампочники делают

Боже упаси.....

---------- Добавлено в 11:36 ---------- Предыдущее сообщение в 11:35 ----------

Хороший звук стоит денег, давно проверенная аксиома.

Да, но не таких и огромных. Если коненчо, не заниматься шизотерий, но с этим лучше на другие форумы

[Edgar]

Выравнивание импеданса бутерброда из конденсаторов действительно важный момент. Однако, его почти не получается сделать на компьютере, поскольку ESR, ESL и значение емкости конденсаторов зависит от частоты и надо просто проводить измерения на реальных конденсаторах. Математика только позволяет сделать грубые оценки требуемых номиналов. Добротности конденсаторов на резонансах обычно меньше чем предсказывает теория как раз из-за роста потерь с частотой.

Грубо, но зато сразу видно, с чем придется столкнуться и как с этим бороться.

[viktor8m]

Что то я не пойму - а нафига тогда вообще шунтировать 0,1 мкФ, если сопротивление этого шунта на любой частоте будет никак не менее 1 Ом?

Шунтировать (как можно ближе к транзисторам) питание конденсаторами 0.1мкФ необходимо только в сравнительно высокочастотных устройствах (при частоте един. усиления выше где-то 10 МГц), а в низкочастотных цепях часто не надо. Что касается 1 Ома, то имеется в виду поставить 0.1мкФ, а параллельно ещё последовательную RC цепочку 0.1мкФ-1 Ом для гашения возможных резонансов.

[Edgar]

Шунтировать (как можно ближе к транзисторам) питание конденсаторами 0.1мкФ необходимо только в сравнительно высокочастотных устройствах (при частоте един. усиления выше где-то 10 МГц), а в низкочастотных цепях часто не надо. Что касается 1 Ома, то имеется в виду поставить 0.1мкФ, а параллельно ещё RC цепочку 0.1мкФ-1 Ом для гашения возможных резонансов.

Именно последовательно надо, параллельно бестолку. А насчет высокочастотности, кто его знает насколько оно высокочастотно, но транзисторы выходного каскада у меня весьма положительно к шунту 0,1мк+0,5Ом отнеслись...

[Suntechnik]

Да, но не таких и огромных. Если коненчо, не заниматься шизотерий, но с этим лучше на другие форумы

IMHO как раз если заниматься "шизотерией", как это делают любители Лё Монстра, закинуть на антресоли пару автоаккумов, или как делает Награ в своем флагманском твердотельном фоно, заряжая батарейки от сети когда девайс не слушают и переключая на батарейки когда девайс слушают, то как раз можно сэкономить на кондесаторах, по емкостям во всяком случае

если же девайс играет напрямую от помехи 50-60Hz , то электролиты в блоке питания - это ЭДС для усилительной части
и LowESR критически важны для звучания аппы в нижних октавах ;)

Если шунтировать "медленные" электролиты "быстрыми", то емкость шунтов LowESR должна быть больше емкости шунтируемых попсовых, не 4000 и 1 или 10000 и 0.1, а 4000 и 6000 соотвественно, а это уже, действительно, будет реальная конкретная шизотерия

[viktor8m]

Именно последовательно надо, параллельно бестолку.

Что последовательно? Резистор? Я не имел ввиду резистор параллельно конденсатору, а имел ввиду последовательную (и в пост 23 добавил это слово, чтобы не было разночтения) RC цепочку 0.1мкФ-1 Ом (т.е. снаббер) параллельно одиночному 0.1мкФ. Кстати, так сделано в известном усилителе Отала (это который был первым усилителем с контролем динам. искажений и с большим на то время быстродействием).

[Edgar]

Что последовательно? Резистор? Я не имел ввиду резистор параллельно конденсатору, а имел ввиду последовательную (и в пост 23 добавил это слово, чтобы не было разночтения) RC цепочку 0.1мкФ-1 Ом (т.е. снаббер) параллельно одиночному 0.1мкФ. Кстати, так сделано в известном усилителе Отала (это который был первым усилителем с контролем динам. искажений и с большим на то время быстродействием).

Не надо одиночный 0,1 мкФ.... он как раз и даст резонанс на мегагерцах. Это всё видно даже на грубых моделях. Правда, резонанс на мегагерцах скорее всего ни к чему не приведет... не услышит его никто и не учует.

[viktor8m]

Не надо одиночный 0,1 мкФ.... он как раз и даст резонанс на мегагерцах.

Так одиночный 0.1мкФ нужен, чтобы не было склонности к ВЧ генерации в быстродействующем усилителе или ОУ, а снаббер, чтобы подавить резонанс (поэтому в даташитах на ОУ советуют параллельно с 0.1мкФ ставить тантал, он работает как снаббер, но я против тантала в звуковых цепях).

[Wired]

но я против тантала в звуковых цепях

и совершенно напрасно

[Iliya20]

Почему всегда идёт речь о шунте 0,1мкФ? И для одиночного ОУ и для 100-Ваттного УМ. Необходимая ёмкость связана только с внутренними резонансами конденсаторов и от токов не зависит?

[.Васильев]

У меня К71-7 только до 0,1мк, так что я вообще предпочитаю номиналы 0,01-0,047мк ставить.

[viktor8m]

Почему всегда идёт речь о шунте 0,1мкФ? И для одиночного ОУ и для 100-Ваттного УМ. Необходимая ёмкость связана только с внутренними резонансами конденсаторов и от токов не зависит?

Не обязательно 0.1мкФ, можно и меньше (часто и 0.01 мкФ достаточно, особенно в слаботочных цепях, более того, для ВЧ ОУ 0.01мкФ предпочтительнее из-за большей ёмкостной частоты), а зависит исключительно от схемотехники (т.е. опытным путём проверять надо).

[Walter]

Почему всегда идёт речь о шунте 0,1мкФ? И для одиночного ОУ и для 100-Ваттного УМ. Необходимая ёмкость связана только с внутренними резонансами конденсаторов и от токов не зависит?

Потому что это пошло с цифровой схемотехники 80-х. Керамики больших емкостей тогда практически не в военке не было. Предельный доступной емкостью была 47нФ, если сильно постараться- то 100нФ.
Тогда и ставили тантал/ниобий на "оборудование с претензией", питание разводили медными "шинками-забочиками", на которые сверху опытным путем вешали некоторое количество КМ-5.

0,1мкФ не несет никакой смысловой нагрузки, этот номинал- дань традиции.

Для УМ нужно десяток/ки мкФ "сильноточной" пленки- с мощными выводами и толстой металлизацией= низкий ЕСР.
Достоинство пленки- стабильность этого самого ЕСР, конечно в зависимости от диэлектрика.
Но стабильность гораздо выше керамики, у которой он оставаясь достаточно малым, очень криво зависит от частоты, температуры и приложенного напряжения.

[viktor8m]

Для УМ нужно десяток/ки мкФ "сильноточной" пленки- с мощными выводами и толстой металлизацией= низкий ЕСР.

Наверное имеется ввиду ВК? В УН как раз 0.1мкФ (или меньше) лучше ставить, а в шины быстродействующих ОУ (в звуковых цепях) лучше всего керамические 0.01мкФ NPO, они уже не дорогие, но значительно высокочастотней плёнки.

[Alex]

если заниматься "шизотерией",

Мы это не рассматриваем - для этого есть ШизАудиоПортал, Сундук, или Шаббадовский форум имени бывшего питерского инженера.

ак делает Награ в своем флагманском твердотельном фоно, заряжая батарейки

А некоторые идиоты типа аббасика - тактовые генераторы в ЦАПы делают на лампе AD1, это же не значит что и все остальные должны биться головой об стенку...

Кстати, по оень многочисленным отзывам, питание от батареек/аккумуляторов вовсе не выигрывало у сетевого. В чем его несомненный плюс - отсутствие связи с другими устройствами через общую сеть, а вот что :

то как раз можно сэкономить на кондесаторах,

очень не факт, т.к. у аккумулятора тоже есть свое частотозависимое внутренне сопротивление, да плюс собственные шумы от химических процессов.

[Mepavel]

Положительный эффект от шунтирования электролитов конденсаторами малой емкости - снижение импеданса цепей питания усилителя на тех частотах, где он начинает ограничиваться ECL электорлитов.
Низкий импеданс на указанных частотах необходим для подавления помех по питанию. Типичная величина PSRR на частотах выше 1 МГц - менее 20 дБ.

Высокочастотные помехи по питанию могут возникать по следующим причинам:

1. Падение напряжения на импедансе цепей питания, вызванное протеканием высших гармоник потребляемого тока.
2. Помехи от переключения диодов в БП.
3. Помехи, проникающие из питающей сети.

Возможно, есть и другие механизмы возникновения рассматриваемых помех, но основные я указал.

Проникая из цепей питания на выход усилителя, высокочастотные помехи по цепи ООС попадают на его вход и в дальнейшем интермодулируют с полезным сигналом на нелинейностях каскадов усилителя, а в особо тяжелых случаях могут привести к возникновению динамических искажений.

Slava!!!, всё это понятно. Но это совсем не то. Низкий импеданс шин питания на ВЧ необходим для устойчивой работы усилителя с ООС. Возьмём, к примеру, классический эмиттерный повторитель в ВК. Как правило именно в нём создаётся дополнительный фазовый набег к 90 градусам. Повышение импеданса шин питания на ВЧ будет способствовать резкому снижению частоты полюса, за счёт эффекта Миллера. Именно поэтому для многих более ли менее быстродействующих ОУ (УМЗЧ и т.п.) необходимо требование малого импеданса шин питания.
Всё что Вы пишите про помехи в питании - имеет второстепенную роль. Например в безосных УМ можно и не шунтировать электролиты плёнкой или керамикой. От этого усилителю будет ни холодно, ни жарко.

---------- Добавлено в 11:31 ---------- Предыдущее сообщение в 11:19 ----------

Про 100 МГц ничего сказать не могу - на таких частотах распространение помех больше определяется конструктивом, чем схемотехническими решениями.

Когда я писал про это, хотел лишь показать, что Вы неправильно поставили задачу. Увлеклись подавлением резонансых пиков, при этом не учитывая насколько это ухудшает импеданс шин питания. Некоторые вообще предлагают 0,1 мкФ + 1 Ом. Т.е. вообще всё делается от балды, потому что исходная цель оптимизации не поставлена.
Ещё интересно, с чего Вы взяли, что если на 3 МГц есть пик, то всё будет звенеть? Это ещё надо умудриться создать такие гармоники. Потому я и писал, что на частотах от 100 МГц резонансы могут быть неизбежны. И как дальше жить?

---------- Добавлено в 11:35 ---------- Предыдущее сообщение в 11:31 ----------

но я против тантала в звуковых цепях

Это ещё почему?

[Slava!!!]

Slava!!!, всё это понятно. Но это совсем не то. Низкий импеданс шин питания на ВЧ необходим для устойчивой работы усилителя с ООС. Возьмём, к примеру, классический эмиттерный повторитель в ВК. Как правило именно в нём создаётся дополнительный фазовый набег к 90 градусам. Повышение импеданса шин питания на ВЧ будет способствовать резкому снижению частоты полюса, за счёт эффекта Миллера. Именно поэтому для многих более ли менее быстродействующих ОУ (УМЗЧ и т.п.) необходимо требование малого импеданса шин питания.

Что само по себе не отменяет необходимости борьбы с резонансными пиками. Ибо на этих пиках имеет место локальный, но достаточно значительный рост импеданса, приводящий к росту емкости Миллера выходного каскада на этих частотах со всеми вытекающими.

Когда я писал про это, хотел лишь показать, что Вы неправильно поставили задачу. Увлеклись подавлением резонансых пиков, при этом не учитывая насколько это ухудшает импеданс шин питания. Некоторые вообще предлагают 0,1 мкФ + 1 Ом.

Я такого точно не предлагал. Напротив, была поставлена задача минимизации импеданса цепей питания в возможно более широкой полосе частот (с добавочным условием отсутствия резонансных пиков импеданса в этой полосе). Включение резисторов последовательно с шунтирующими конденсаторами явно не отвечает условиям задачи.
Предлагаемая некоторыми установка снаббера параллельно шунтирующей емкости нерациональна уже потому, что емкость конденсатора снаббера для его эффективной работы должна в несколько раз превосходить шунтирующую емкость. И если конденсатор снаббера при этом нормально по габаритам входит в конструктив, то логичнее как раз его использовать в качестве шунтирующей емкости.

[Mepavel]

Напротив, была поставлена задача минимизации импеданса цепей питания в возможно более широкой полосе частот (с добавочным условием отсутствия резонансных пиков импеданса в этой полосе).

Ключевое слово в этой полосе. Т.е. резонансные частоты, должны лежать выше частоты единичного усиления в петле ООС (обычно fгр=0,2-2 МГц). Вообще говоря, резонансные частоты теоретически могут быть и в нужной полосе, только добротность резонансного RLC контура должна быть меньше 0,5. Это как раз и есть условие отсутствия резонансного пика и затухающих колебаний.

---------- Добавлено в 21:50 ---------- Предыдущее сообщение в 21:47 ----------

что емкость конденсатора снаббера для его эффективной работы должна в несколько раз превосходить шунтирующую емкость.

Мало того, активное сопротивление снаббера надо уменьшать. А то 1 Ом на ВЧ - это не есть круто. Хотя во многих случаях этого достаточно.

[avkmar]

О шунтировании выходных конденсаторов было сказано здесь
http://cxem.net/sound/amps/amp43.php
Это же касается и блока питания.
Рекомендую схему БП опубликованную в журналах "Радиомир" №6/2007, с.12-14, №7/2007, с.12,13 и "Радиохобби" №4/2007 с.23. У меня товарищ собирал два усилителя ВВ Сухова на современной элементной базе (абсолютно одинаковой комплектации и режимов) и в одном сделал обычный БП, а в другом из журнала с добавлением на входах питания каналов конденсаторов МБГО 10мкФ, разница в качестве звука очень большая в пользу второго по мнению всех кто сравнивал оба усилителя (тракт CD Кембридж аудио 640 - усилитель ВВ без темброблока - Ас B&W 603).

[Alex]

О шунтировании выходных конденсаторов было сказано здесь
http://cxem.net/sound/amps/amp43.php

На "Ваняльник" лучше ссылок не давать

МБГО 10мкФ, разница в качестве звука очень большая в пользу второго по мнению

А представляешь что бы было, если бы туда поставить нормальный, человеческий конденсатор, а не такое гавно как МБГО, которое кроме как на помойку нигде не пригодно?