ИТУН без общей ООС на основе параллельного повторителя

[Andrey Orloff]

Сделан макет без ООС-ного генератора тока (ИТУН), выполненного на базе известного параллельного повторителя (ПП).
Главной "фишкой" усилителя является включение мощных транзисторов оконечного каскада по схеме общая база (ОБ).
По звучанию же сей макет УМЗЧ просто отправил все мои предыдущие поделки на разборку и свалку
При выборе топологии решающее влияние оказали такие публикации, как Гибридный усилитель - проект Zarathustra и Малоискажающий повторитель напряжения.

ИТУН представляет собой параллельный повторитель со смещением в виде плавающего источника тока.
В отличие от проекта Zarathustra, где применено смещение напряжением, смещение током обеспечивает отличную стабилизацию всех напряжений переходов и позволяет существенно повысить надежность работы без принятия специальных мер по обеспечению термостабилизации транзисторов ПП.
Эксперименты с разгоном такого каскада по току покоя до 3...4 Ампер подтвержают надежность данного способа смещения (DA1 R7-R8).
Ниже представлена первоначальная схема, с которой все начиналось

И окончательная схема, к которой я пришел в результате эксперимнтов:

Вход УМ выполнен по схеме Шиклаи на U1-U4, что позволило почти полностью устранить входную нелинейность в зависимости от сопротивления источника сигнала - за идею спасибо sia_2 и belka.

Мощные оконечные транзисторы U7-U8 включены по схеме общая база, что в совокупности с плавающим источником питания УМЗЧ обеспечивает высокое выходное сопротивление (сотни килоом - единицы мегаом).

В схеме применена виртуальная средняя точка на U9-U10, R11-R12, решение заимствованно из схемотехники усилителей QUAD.

На U11, R14, C9 выполнен "транзисторный фильтр", который дополнительно чистит питание УМЗЧ, в итоге помехи и фон на выходе ИТУН отсутствуют, как класс. Без этого узла качество звучания хуже. ИТУН критичен к качеству питающего напряжения, как впрочем и любой УМ, использующий принцип "плавающий источник питания", посему в схему питания был добавлен синфазный фильтр, выполненный на ферритовых кольцах М2000 (на фото его видно, в белой термоусадке).

Ток покоя оконечного каскада составляет 600мА и для охлаждения радиаторов применены компьютерные кулеры, запитанные от интегрального стабилизатора 7909.
Резистор R6 уменьшен в 2 раза по сравнению с R5. Тут это сделано специально и позволило несколько снизить Кг в режиме большого сигнала.

Конденсаторы С18-С22 и резистор R18 повышают устойчивость схемы на ВЧ и снижают требования к качеству монтажа конструкции. При их отсутствии и работе от источника сигнала с нулевым сопротивлением иногда при резких изменениях сигнала на входе (например, переключение громкости) возникало самовозбуждение.

В ходе экспериментов с деталюшками пробовались разные типы транзисторов, но лучшим вариантом как по звуку, так и по измерениям оказался именно вариант, предложенный на схеме, хотя проверялись следующие типы транзисторов:
В позиции U1-U2: 2SA970 - 2SC2240, 2SA1015 - 2SC1815, 2SA1145 - 2SC2705, BC550 - BC560, 2SA1360 - 2SC3423, 2SA1370- 2SC3467, 2SA1380 - 2SC3502, 2SB649А - 2SD669А, KTA1024 - KTC3206, KTA1268 -KTC3200, 2N5401 - 2N5551, MJE340 - MJE350, BC639 - BC640, 2SB647А - 2SD667А.
В позиции U3-U4: 2SA1930 - 2SC5171, 2SB649А - 2SD669А, MJE15030 -MJE15031
В позиции U5-U6: 2SB817 - 2SD1047, MJL21193 - MJL21194, MJE15030 - MJE15031.

Немного фоток макета:


Мощные транзистры MJL21193/MJL21194 расположены под электролитическими конденсаторами Nichicon KG и закрыты сверху медной пластиной-экраном. Медная пластина закрыта 1,5-мм текстолитовой пластиной, поверх которой приклеены электролиты, дабы не грелись сильно.
В качестве энэргозапасающих конденсаторов применены KMG от Nippon Chemi-Con емкостью 22000мкф х 63В.

Пара картинок измерений и пояснения.
Все измерения макета проводились при питании оного от лабораторного стабилизатора MATHRIX DPS-3055T.
8-Ом нагрузка в виде последовательно соединенных резисторов 7,5 Ом (кучка МЛТ-2 впараллель) и 0,5 Ом резистора Caddock MP930 через 2,5-метровый кабель (КСПП 4х1,2) подключалась к выходу ИТУН.
Сигнал на вход звуковой карты (Echo MiaMIDI) снимался с 0,5-Ом резистора Caddock MP930.

Спект 1кГц на 8-Ом нагрузке (выходное напряжение 10Vrms):


Спектр на многотональном сигнале по методике К.Мусатова "Метод измерения реального разрешения усилителя"
Выходное напряжение порядка 5...7 Vrms на 8-Ом нагрузке.

[kaskod]

самоделка, по мотивам из Радио) сменил ОУ с К574УД1А на OPA134. Кг генератора в среднем 0,0003%...0,0004%.

Offтопик:
А поточнее , номер, нельзя ?Озабочен вопросом

[Svjatoslav_]

- Тогда как это мнение следует понимать?

Что есть оптимум. В каждом конкретном случае он разный.

Прошу прощения, - офтопный вопрос к Святославу: с каких это пор 5, 7 и 9 гармоники(особенно 5-ая, и не дай бог наличие при этом хотя бы на уровне -6-9дБ от неё 10-й и 15-й, - да-да вот так далеко) стали консонансными, т.е., по определению комфортными для уха(для восприятия музыкальных инструментальных созвучий, и тем более вокала)?
Святослав, Вам нравится голос пиявки в "Лунтике"? Не смотерли-не слышали? Послушайте. Ну, и естественно - на на досуге посуммируйте со знаками "-"/"+" эти гармоники с теми, что называются консонансными.

Перепутаница произошла. В примере гармоники чётные. ))))

[Andrey Orloff]

А поточнее , номер, нельзя ?Озабочен вопросом

Что то не могу найти по нему информации, но помню, что публиковался в период 1985-1993 в Радио.
Там все на операционниках 574УД1А с мостом Вина, в качестве регулятора - интегратор + КП103Л.
Правда для достижения низкого Кг дорабатывал далее напильником (линеаризация КП103Л и умощнение 574УД1А транзисторными повторителями в классе А и что то еще, уже не помню), ну а сам генератор выполнен в корпусе от Г3-36, от него же и взят сдвоеный переменный резистор. Если интересно, могу сфотать это "рукоблудие"

[vladhv]

Андрей, это журнал Радио №4 1988 с.46-48.

[Andrey Orloff]

Андрей, это журнал Радио №4 1988 с.46-48.

Спасибо, да это он.

Offтопик:
почему то искал что то типа с "малым коэффициентом гармоник"

[rumsol]

А что если этот усилитель применить для ШП динамика ? НЧ диапазон вниз до скольки идет ? Или ограничивается только лишь акустическим демпфированием динамика, которое к слову поднято на лучший уровень (не знаю оформления, которое бы акустически демпфировало головку,лучше чем рупор).

[Andrey Orloff]

А что если этот усилитель применить для ШП динамика ?

Думаю, будет хорошо. пробные запуски УМ как раз и производились на ШП времен СССР, модель не помню, 10-ватник какой то (паралоновый подвес и рупорок в центре). С интегрального УМ этот динамик было тоскливо слушать, а с этим УМ он на голосе хорошо прозвучал (Андреа Бочелли).

НЧ там идет почти от постоянного тока, по крайней мере в симуляторе срез по НЧ так и не смог отследить (каскодная схема, Rвых более МегаОм).

НЧ диапазон вниз до скольки идет ?

[теоретизирующий практик]

А что если этот усилитель применить для ШП динамика ? НЧ диапазон вниз до скольки идет ? Или ограничивается только лишь акустическим демпфированием динамика, которое к слову поднято на лучший уровень (не знаю оформления, которое бы акустически демпфировало головку,лучше чем рупор).

На приличные НЧ рупор "аграмадных" размеров нужен, однако. Но демпфирование такое, что выходное сопротивление усилителя уже практически не влияет. (Узкогорлый , а не направляющий рупор.) АЛЕКС где то приводил фото подобной рупорной системы.

[Andrey Orloff]

В перспективе планирую сделать для данного УМ динамическое смещение (невыключающийся режим работы ОК).

периодически возвращалось желание иметь чистый класс А и в то же время отсутствовало желание платить за это "печкой", что привело к анализу известных реализаций разных "супер А", "плюс А" и прочих adaptive bias-ов.
Обзор этих технологий навевает на грустные мысли - все они страдают общим недугом типа двойного изменения крутизны за период сигнала.
Вживую звучат эти реализации тоже не ахти и вдобавок, как показало моделирование в симуляторе - обогащают спектр сигнала высшими гармониками. Общая ООС как то сглаживает этот недостаток, но осадочек все же остается ... посему было принято решение "забить" на традиционные пути решения и поступить иначе. Один из вариантов решения снижения токового потребления в классе А оказался достаточно простым, по крайней мере для данной архитектуры ИТУН без общей ООС, и его реализация показана на картинке.

Здесь ток покоя меняется достаточно плавно, и напрямую связан с огибающей звукового сигнала. В схеме стоит двухполупериодный выпрямитель и пиковый детектор и усилитель Adaptive bias (узел A2-V1), которые и формируют необходимый ток покоя таким образом, что отслеживаются резкие пики сигнала и транзисторы ОК всегда остаются открытыми. В итоге токопотребление схемы зависит от от пик-фактора фонограмм и времени восстановления детектора (определяется постоянной времени С1R3) и может быть достаточно небольшим при должном выборе как фонограмм, так и постоянной времени "гармонизатора" С1R3 В общем время восстановления можно подобрать на слух, получив тем самым некий компромисс.
К достоинству схемки следует отнести то, что почти отсутствует обогащение спектра усиливаемого сигнала высшими гармониками.
Продолжение следует...

[Key545]

Offтопик:
Я думал, меня уже ничем не напугать.

[fakel]

Offтопик:
Я думал, меня уже ничем не напугать.

Макетил недавно ИТУН с ОБ КТ805 на выходе. По схеме - ламповый драйвер - понижающий транс - двухтактный ОБ - понижающий транс - АС. Прикинь, на фоне ламп искажения транзисторного ВК не просматриваются!

[Peredelkin1]

КТ 819 в обратном включении есть стабилитрон.

[Key545]

Макетил недавно ИТУН с ОБ КТ805 на выходе. По схеме - ламповый драйвер - понижающий транс - двухтактный ОБ - понижающий транс - АС. Прикинь, на фоне ламп искажения транзисторного ВК не просматриваются!

Offтопик:
Где-то так и должно быть.

[Борис К]

периодически возвращалось желание иметь чистый класс А и в то же время отсутствовало желание платить за это "печкой", что привело к анализу известных реализаций разных "супер А", "плюс А" и прочих adaptive bias-ов. ....


Продолжение следует...

Интересно, удалось реализовать?

[Andrey Orloff]

Интересно, удалось реализовать?

Пока только в планах, на сегодня лишь отлажена схема в симуляторе.

Добавил немного картинок макета в первый пост и разместил окончательную схему.
Надо заметить, что очень прозрачная по звуку конструкция получилась .. в общем я нашел таки свой звук, ну а все предыдущие мои (и не только) поделки просто отправляются, кто на разборку, кто на дачу .. кто на свалку истории, так что тему по усилкам я для себя закрываю .. и ветку - тоже