Проект Волжская Рысь, или Готовим LME49810, второй заход

[Romanoff]

Эта тема призвана заполнить информационный вакуум, образовавшийся в старой ветке, посвященной драйверу ЛМЕ49810. Как показала история с нашумевшей эпопеей "ЛМ3886, второй заход" - форумчанам интересны ветки, где идет реальная работа, а не симуляторные мерянья пиписьками или теоретизирование, поэтому и появилась эта ветка.

Итак, немного об истории проекта: после успешных экспериментов с ЛМ3886 мне захотелось двигаться дальше, и сделать усилитель, не уступающий A&R как по формальным показателям, так и по субъективному качеству звучания. В качестве консультанта согласился выступить Дима Андронников, за что ему огромнейшее человеческое спасибо! В результате недолгих обсуждений концепция выработалась следующая: использую ЛМЕ49810 в инвертирующем включении, с настолько низким Ку, какой получится без загрубления коррекции и снижения скорости. В качестве буфера перед ЛМЕ использую ОУ в неинвертирующем включении, выход ОУ умощняю транзисторным повторителем с динамической нагрузкой, как это сделано в ЦАП Lynx D29. В ВК используем старые добрые звуковые Санкены - они позволят использовать всего пару жирных 1216/2922 для работы на требуемой мощности в 60-70Вт на любую, даже самую мерзкую нагрузку с наикривейшим импедансом. Ну и как то само собой родилось название для проекта - "Волжская Рысь"
Не буду утомлять читателя лишними подробностями, скажу лишь, что была разработана и изготовлена печатная плата первой версии усилителя, несущая на борту выпрямители, защиту и вообще вся из себя навороченная, как мне тогда казалось. Да, я старался, вкладывал душу и мозг, насколько он того позволял на тот момент.

Получилось вот так:


Мерялось оно так:


Не впечатляет, правда?
Тут то и пришла пора работы над ошибками. Началось чтение теории, макетирование, проверка прописных истин на пальцах и всякое такое. В результате, основная причина провала была выяснена, и я принялся за разработку второй (текущей) версии платы. Компоновка поменялась до невозможности, подход к проектированию был пересмотрен в корне, в результате получилось вот так:



Понятно, что на фото не установлен еще ВК

Макет второй версии усилителя выглядит на сегодняшний момент так:


При работе от этого генератора УМ версии 2.0 показал такие результаты:


Совсем другое дело, не находите?

На сегодняшний день схемотехника выходного каскада и режимы немного изменились, текущая версия 2.3 показывает следующие результаты:


Про звук - предварительное прослушивание одного канала выявило весомое преимущество "Волжской Рыси" над моим экземпляром A&R.

Ремарка на полях: этот усилитель, в отличии от A&R, требует для своей сборки и настройки несколько бОльшую квалификацию сборщика. Это обусловлено, в частности, дискретным ВК на довольно шустрых транзисторах, который норовил засвистеть. Не имея хорошего генератора и осциллографа лучше за повторение не браться - будете разочарованы итоговым результатом

Дополнение от 31.10.2013
Проект полностью закончен, закрыт в корпус и прошел уже ряд прослушиваний в Саратове. Для набора статистики аппарат был передан в Москву, где сейчас ходит по рукам. Отзывы послушавших собираются в этой теме.
Текущая версия проекта v.3.4, метрологически является точной копией финальной версии, описанной в этой ветке. Технически отличия от макета в том, что в аппарат добавлен софтстарт, селектор входов на 4 источника, защита от постоянки на выходе. Выглядит законченное устройство так:

[msgkras]

Забью себе еще один пост под картинки
Заодно покажу текущую схему УМ. см. аттач

Молодец, красивая конструкция Наконец то появилось что-то отличное от LM3886 в компактном размере с достаточной с запасом для дома мощностью

[Romanoff]

Посмотрел спектр при 30В р-р на выходе, нагрузка активная 6 Ом.
Что имеем:


Что показывает Лмка в китовом варианте A&R в аналогичных условиях:


Итого, в одинаковых условиях, искажения "Волжской Рыси" в среднем на 10дБ ниже, и сам спектр искажений более приятный

На палку 50Гц пока не обращаем внимания, это транс на макете хулиганит.

[Nikolav]

Romanoff, осознанная конструкция.
Поздравляю!

[dekko]

Итого, в одинаковых условиях, искажения "Волжской Рыси" в среднем на 10дБ ниже, и сам спектр искажений более приятный

Подождём результатов прослушки, хотелось бы, что б и звучание соответствовало конструктиву и спектрам. Поздравляю с красивой разработкой!

[Pyku_He_oTTyda]

Илья поздравляю!
Хочется услышать и увидеть сравнение с более именитыми и распространенными разработками, чем прототип 3886 на ЛУТ, первое что приходит на ум - Lynx 17, WP2006.
Что понравилось: схема простая, собранная из проверенных кусочков (решений) показала отличные результаты. Жду воплощения в законченную конструкцию!

[Olegyurich]

А смысл?

Ну, во всех Рысях симметричный - имя обязывает.)))

Первоначально их не было (в даташите же не нарисованы), но при запуске первой версии усилок радостно загенерил на мегагерцах.

Странненько, обычно и без них нормально. Может в предвыходе недостаточно быстрые транзисторы (даташит я уже посмотрел, вроде все ОК, но все же)? А классический вариант с моторолами 21193/21194 ты не рассматривал?

в 30 тыщах?

В них, в них))

если приподнять питание драйвера, то легко вгоним ВК в насыщение. Во-вторых, выходные каскады

Ну, про приподнять я ничего не говорил. А хотя бы RC фильтр я бы там поставил.

---------- Добавлено в 11:15 ---------- Предыдущее сообщение в 11:11 ----------

Итого, в одинаковых условиях, искажения "Волжской Рыси" в среднем на 10дБ ниже, и сам спектр искажений более приятный

Если рассматривать 2 и 3 гарамонику, то спектры одинаковые, 3886 даже чуть лучше. По поводу 3,4,5 гармоник да, там у 3886 непонятный лес, которого быть не должно, но думаю это не ее проблемы, а измерительной схемы.

[locki]

Romanoff, Аплодирую стОя! Респект и уважуха!

[Slavik-65]

Да, я старался, вкладывал душу и мозг

ЗдОрово, респект.....

[waso]

Romanoff, Есть несколько вопросов по схеме:
1) как Вы считаете, использование ЛМЕ49810 с меньшим Ку,чем указано в даташите для устойчивой работы, позволит достичь повторяемости в раазных партиях микросхем?
2) Использование малой коррекции 10 пФ. Может, лучше смотреть в сторону двухполюсной ? Тогда при бОльших номиналах конденсаторов и одном резисторе удалось бы снизить КНИ еще процентов на 30..50.
3) Микросхема имеет подавление помехи по питанию с отрицательной шины хуже, нежели с положительной. В то же время Вы использовали прямое подключение драйвера к ВК, без всякой развязки. Не кажется ли Вам, что дополнение схемы RC-цепями 10 Ом*1000мкФ на каждую полярность ЛМЕ - вполне оправдано?

---------- Добавлено в 15:55 ---------- Предыдущее сообщение в 15:52 ----------

Во-вторых, выходные каскады ЛМЕ работают в АБ, судя по току потребления и нагреву при работе на разных выходных мощностях.

Немного не так. То, что встроено в ЛМЕ49810, можно назвать преддрайверным каскадом, если к ней прикручивать "двойку". В то же время выполнить условие для обеспечения работы в классе А не так сложно - всего лишь выполнить ВК как уже давно изученную "тройку", тогда от микросхемы будет сниматься меньший ток, не превышающий ее тока покоя.

[LepekhinV]

waso, Вадим, помнится мне, что у тебя были реализованы свои варианты усилителя на 48910. Ты вопросы задаешь исходя из уже имеющихся "шишек от граблей"? Кстати, а где тема твоя по 48910?

[waso]

LepekhinV, Привет, Владимир!
Ну да, грабли были. Но у меня схема практически копировала даташит, с двухполюсной коррекцией.
Тему по ЛМЕ49810 на Веге я не поднимал, всё было в уже существовавшей. https://forum.vegalab.ru/showthread....и-на-ее-основе

[Olegyurich]

В то же время Вы использовали прямое подключение драйвера к ВК, без всякой развязки. Не кажется ли Вам, что дополнение схемы RC-цепями 10 Ом*1000мкФ на каждую полярность ЛМЕ - вполне оправдано?

+100

[belka]

Romanoff, во-первых, поздравляю с красивой конструкцией! Сделать всё так аккуратно не каждый может.

1. Относительно двухполюсной коррекции Вадим М. абсолютно прав - это очень простое и эффективное решение в данном случае.
2. Развязка драйвера по питанию RC-цепями, почему не подсказали раньше. Очень было бы полезно.

Просьба. Возможно ли при номинальной выходной мощности снять спектр с входного усилителя, то есть с эмиттера VT1?

[Romanoff]

Ну, во всех Рысях симметричный

Я двигаюсь от простого к сложному, Олег. Сейчас мне проще и понятнее оказалось сделать так. Проект будет развиваться, для его обсуждения и создана эта тема. Я же не говорю, что то, что представлено - абсолютный максимум

А классический вариант с моторолами 21193/21194 ты не рассматривал?

Нет, концепт изначально предусматривал Санкены.

А хотя бы RC фильтр я бы там поставил.

В первом варианте он был, только не помог Я согласен, что с ним. безусловно, должно стать лучше, но на момент рисования текущей версии платы у меня не было в наличии подходящих в это место СМД резисторов, а трухольные на плату не умещались, она в некотором роде самодостаточная получилась, и как понравится править ее теперь не получается. В следующей версии я добавлю место под 1210 резисторы, благо они уместятся.

По поводу 3,4,5 гармоник

В моем экземпляре A&R спектр схожий, я склонен думать, что это таки сама ЛМка так себя ведет.

Есть несколько вопросов по схеме

С радостью отвечу, но сперва - Вадим, давай на Ты?

использование ЛМЕ49810 с меньшим Ку,чем указано в даташите для устойчивой работы, позволит достичь повторяемости в раазных партиях микросхем

В процессе работы я использовал 4 штуки ЛМЕ, из разных источников, разных партий и приехавшие из разных стран, в т.ч. из Китая Со всеми из них усилитель был устойчив.

Может, лучше смотреть в сторону двухполюсной ?

На момент работы над второй версией я еще не в полной мере разобрался с этим моментом. Как уже говорил - я двигаюсь от простого к сложному, учусь на ходу. Двухполюсная коррекция, я думаю, появится в третьей версии усилителя.

Не кажется ли Вам, что дополнение схемы RC-цепями 10 Ом*1000мкФ на каждую полярность ЛМЕ - вполне оправдано?

Ответил чуть выше - на момент работы над платой, с учетом имеющихся деталей, так оказалось удобнее, без какого бы то ни было скрытого смысла. RC-фильтр будет в третьей версии плат.

тогда от микросхемы будет сниматься меньший ток, не превышающий ее тока покоя

Можно предположить, что ток ВК у ЛМЕ в районе 8-9мА, но насколько это точно - мне сложно сказать. В текущей конфигурации ВК можно ожидать от Дарлингтонов усиление по току в районе 750, что дает нам ток на выходе более 6А без вылета выходного каскада ЛМЕ за границу тока покоя, если я ничего не напутал. Получается, что до заявленных 70Вт/6Ом аппарат работает не выходя за ток покоя ЛМЕ. Однако, если мне не изменяет память, зависимость температуры корпуса драйвера от мощности на выходе присутствует - я проверю этот момент.

Просьба. Возможно ли при номинальной выходной мощности снять спектр с входного усилителя, то есть с эмиттера VT1?

Вадим, я не обещаю сделать этого прямо сейчас - крайне мало времени и полно текущих задач. Но я постараюсь сделать это в обозримом будущем

2 All: Коллеги, мне очень приятно, что проект приняли настолько тепло - честно говоря, я не ожидал такой реакции Все замечания и предложения по доработке усилителя я постараюсь понять, осознать и применить в следующей версии аппарата в меру моих сил и способностей!

[Olegyurich]

Можно предположить, что ток ВК у ЛМЕ в районе 8-9мА, но насколько это точно - мне сложно сказать. В текущей конфигурации ВК можно ожидать от Дарлингтонов усиление по току в районе 750, что дает нам ток на выходе более 6А без вылета выходного каскада ЛМЕ за границу тока покоя, если я ничего не напутал. Получается, что до заявленных 70Вт/6Ом аппарат работает не выходя за ток покоя ЛМЕ. Однако, если мне не изменяет память, зависимость температуры корпуса драйвера от мощности на выходе присутствует - я проверю этот момент.

Во первых у транзисторов есть еще и емкость, во вторых девиация мощности будет присутствовать и в классе А.

[Nick]

Илья поздравляю тебя с новым творением. Позволю себе дать несколько советов не озвученных ранее.
1. Плёнка в шунтах ВК особо ничего хорошего не даёт и иногда даже вредит образуя колебательные контура с электролитами. Нормальные электролиты прекрасно "справляются" сами. Возможно имеет смысл их поставить большей ёмкости. Лучше брать диаметра поменьше и побольше высоты, у них обычно индуктивность меньше.
2. Дизайн платы имеет смысл делать так чтобы шины питания ВК имели как можно меньшую индуктивность. Т.е. большие полигоны.
3. Возможно имеет смысл зашунтировать ёмкостями базы выходников/предвыходников (см. Дугласа Селфа, там есть замеры с ними и без).
Всё это в общем влияет больше на искажения от ВЧ сигналов (5-7кГц и выше), на 1кГц может быть незаметно.

И есть у меня к тебе вопрос, что это за выходные клемы ты используешь?

[waso]

Можно предположить, что ток ВК у ЛМЕ в районе 8-9мА, но насколько это точно - мне сложно сказать. В текущей конфигурации ВК можно ожидать от Дарлингтонов усиление по току в районе 750, что дает нам ток на выходе более 6А без вылета выходного каскада ЛМЕ за границу тока покоя, если я ничего не напутал.

Судя по всему, там всё гораздо проще - пара комплементарных транзисторов, эмиттерный повторитель после УНа. Поэтому и ток их покоя задаётся обычными средствами, т.е. одним резистором между эмиттерами. Далее, делаем всё как в обычном ВК - считаем соотношение токов. 1:2:4:8 (это если добавляем "тройку") Если делаем ток ВК 100 мА, то драйвера - 50 мА, преддрайверы - 25 мА. Для микросхемы ток покоя можно задать порядка 5...8 мА, больше не стоит - будет греться, пробовал.

На момент работы над второй версией я еще не в полной мере разобрался с этим моментом. Как уже говорил - я двигаюсь от простого к сложному, учусь на ходу. Двухполюсная коррекция, я думаю, появится в третьей версии усилителя.

Там, кстати, ничего сложного нет, всё есть в даташитном виде. Повторяемость и стабильность такой коррекции отличная.

С радостью отвечу, но сперва - Вадим, давай на Ты?

Илья, не вопрос.
ЗЫ. Вот смотрю я на эту микрушку, и думаю, что ведь на ней можно усил в классе G сделать. Наработки по одноэтажнику уже есть, сделать второй этаж на полевиках.
ЗЗЫ. И ещё одно пожелание. Илья, подумай над применением сдвоенного ОУ. На одном канале - входной усилитель, на втором - интегратор. Потом, используя наличие клип-флага у ЛМЕшки, я бы еще лимитер на оптроне сделал в ООС входного усилителя, но это меня уже в ПРО заносит. Я планировал такое года полтора назад, но всё так и осталось в чертежах.

[viktor8m]

Плёнка в шунтах ВК особо ничего хорошего не даёт и иногда даже вредит образуя колебательные контура с электролитами. Нормальные электролиты прекрасно "справляются" сами.

Тоже думаю, что сотни нФ-единицы мкФ не нужны, у меня вот УМ (20 Вт, класс А, частота 20 МГц по -3дБ) при первом включении на макетке загенерировал на 80 МГц (очень слабый был сигнал, обнаружил только ВЧ спектроанализатором), так же причиной оказался ВК, генерацию убрал аксиальными полипропиленовыми 470 пФ на коллекторах, причём выше 1000 пФ генерацию не убирал (собственная частота конденсатора была уже недостаточно высокая), чем ниже частота единич. усиления, тем конечно выше нужна ёмкость шунта, но 0.1 мкФ и выше точно слишком большой номинал.

[Romanoff]

Илья поздравляю тебя с новым творением.

Спасибо, Николай!

Нормальные электролиты прекрасно "справляются" сами.

У меня в наличии были только Панасоники стандартной серии NHG, поэтому я решил подстраховать их крупной пленкой. Возможно, это не совсем верное решение, но эксперименты с первой версией УМ показали, что только электролит в этом месте справляется не очень (речь только о моем конкретном случае). Думаю, низкоимпендансники можно и оставить "как есть", но они мне были недоступны на нужное напряжение и подходящей емкости. Я попробую подобрать подходящие конденсаторы, и отказаться в третьей ревизии от пленки.

2. Дизайн платы имеет смысл делать так чтобы шины питания ВК имели как можно меньшую индуктивность. Т.е. большие полигоны.

Именно так и сделано. Более того, там питания силового буквально пара сантиметров

3. Возможно имеет смысл зашунтировать ёмкостями базы выходников/предвыходников (см. Дугласа Селфа, там есть замеры с ними и без).

Да, я читал Селфа. Возможно попробую провести эксперимент, пока аппарат в виде макета. Я думаю, надо заказать таких же генераторов на 10 и 20 килогерц - все таки отдельный железный ген это совсем не звуковуха

И есть у меня к тебе вопрос, что это за выходные клемы ты используешь?

Я купил донорский корпус с этими клеммами, так что точного производителя не скажу. Но, насколько я знаю историю его (донора) изготовления, все клеммы на нем производства AVC Link были.

всё есть в даташитном виде

Двухполюсная коррекция в аппноуте на 830ю обсуждается. Там правда мельком, но я уже успел почитать литературу, немножко разобрался в принципе работы Попробую применить в третьей ревизии.

Илья, не вопрос.

Вот и славно!

Илья, подумай над применением сдвоенного ОУ.

Подумал, не хочу Сейчас вся трассировка буфера, входных цепей, все оптимизировано для одиночного ОУ. Проще прикрутить интегратор снаружи, правда я не вижу в нем необходимости - ноль на выходе стабилен, постоянка не превышает 20мВ. Мне кажется, в данном случае стоит опять вспомнить Оккама. Хотя я могу и передумать, пусть пока в голове идея поварится

Кратко резюмируя уже поступившие советы, попробую наметить план доработок в третьей ревизии:
1. Двухполюсная коррекция
2. RC в питании ЛМЕ
3. Хорошие электролиты в коллекторы ВК, без пленки.
4. Перенести R30 и С20 на плату - поскольку они добавлялись в процессе наладки, то места на плате для них нет пока.

Как я вижу, все мероприятия направлены в первую очередь на улучшение линейности на ВЧ. Чтож, овчинка выделки стоит

Нужен совет по конденсатору С20 - посоветуйте максимально компактный полипропилен, емкостью 0.1-1мкФ, напряжение достаточно 50В. Причем желательно максимально плоский вариант, а вот сколько между ног - не так важно, даже аксиальный подойдет.

[Ромыч]

Нужен совет по конденсатору С20 - посоветуйте максимально компактный полипропилен

Если надо максимально компактный, то почему бы в сторону смд-вариантов не посмотреть?