УН с однотактным выходом

[bukvarev]

Уважаемые форумчане!
Попробовал реализовать УН с однотактным выходом, "коротким" трактом и малыми искажениями... Решил применить "жесткое" управление транзистором Q11.
Изначально хотел все реализовать при небольшом усилении ДК, с "резисторными" нагрузками. Думаю, так будет лучше по звуку.
Схема первоначальной идеи.
Ее АФЧХ с разомкнутой ОООС: УН_резисторный_АФЧХ.pdf

Предыдущая схема усилителя мощности (вер. 0.3):MW_ver_0_3.pdf, предыдущая версия ПП.Плата_ver_0_3.pdf.
(вер. 0.5)MW_ver_0.5.pdf
Текущая версия схемы (ver.0.6): MW_schematics_ver_0.6.pdf .

[bukvarev]

Пришел из ремонта ноутбук с XP ("правильным" драйвером звуковухи).
Не сочтите за нудность, но перемерил и гармоники и модуляционные. Все старые посты с графиками почистил, а этот будет как бы "итоговый" перед выкладыванием схемы варианта, который буду "печатать".

ВСЕ ПАРАМЕТРЫ НОРМИРОВАНЫ К УРОВНЮ 0 дБ, АМПЛИТУДЕ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА - 40 В.
Схема измерения интермодуляционных и АЧХ ФНЧ.

Результат: только карта с генераторами, полный выход с R14=0 (как лучший).


При измерении гармоник второй генератор был выключен, а выходной ФНЧ - отключен, вместо него использовался РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР от Г3-118.
1 КГц: только карта с генератором, полный выход

10 КГц: только карта с генератором, полный выход


Все. С измерениями покончено до лучших времен .

[bukvarev]

Вот набросал источник тока для ДК. (Вдруг стрельнет попробовать неинверт?)
Все таки на полевом. И сдвоенном биполяре. Термостабильный, из-за особенностей схемы ДК.
На плате прототипа разведу и под BS107 (выводной) и под 2N7002LT1 (sot23).

[hjvf]

Вдруг стрельнет попробовать неинверт?

НИ! так мы хайэнду не построим!

[bukvarev]

НИ! так мы хайэнду не построим!

Как грится "попытка - не пытка" . Базовый вариант - неинверт, конечно же. На макете лучше пока заложить всего по-максимуму. Будет чего выкидывать . "Обходную" резисторную цепочку тоже разведу.

[hjvf]

Базовый вариант - неинверт

может инверт? я надеюсь это описка))
если речь о ПП идет, то надо предполагать, что с ВК уже решено?

[bukvarev]

может инверт? я надеюсь это описка))

Конечно же описка! Инверт!

если речь о ПП идет, то надо предполагать, что с ВК уже решено?

На данном этапе - да, с биполярным выхлопом, из поста https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1840693.
Однако в цепь Q11 воткну место под 1206 и пару падов, чтобы можно было плату "разрубить" и применить любой другой ВК, а цепь термостабилизации использовать на выносной плате, подключив к этим падам.

Дополнительно:
1. Хочется попробовать нестандартный конструктив на уголках.
2. Все хочу запустить "шальную идею" о стабилизации тока покоя на основе вычислений по тепловой модели ВК и измерения "на лету" токов и напряжений выходных транзисторов. Для этого буду и модель делать, и блочок с вычислителем (потом). А в плате предусмотрю возможность его установки "субмодулем". Лучше этим заниматься сразу на биполярах.

[hjvf]

парочка вопросов по ВК:
то что выход подключен не ко всем "парам" - это понятно...ошибочка, а вот про драйверы "Аля-Зуев", чем они лучше/интереснее, чем вот так http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=129579&st=0 ?

и

на основе вычислений по тепловой модели ВК

это...что такое?) вошпе не понятно!

---------- Сообщение добавлено 23:25 ---------- Предыдущее сообщение было 23:23 ----------

хотя...там же середина эмиттерного резика каждой пары драйверов вместе....тут не совсем как у Зуева.

[bukvarev]

"Аля-Зуев", чем они лучше/интереснее

Цель копировать не преследовалась. Дело в предвыходных транзисторах. Для хороших частотных свойств им нужен ток покоя под 100 мА.
Что по поводу ЭА, то придерживаюсь примерно следующего мнения:
- Эффект снижения искажений ВК имеется в основном на средних частотах, где хорошо работает ОООС. На ВЧ выигрыша практически нет.
- Дополнительная система управления режимом работы самого мощного узла усилителя влечет ухудшение частотных свойств и без того самого узкого места в системе.
На плате в любом случае сделаю "сбор" с эмиттерных сопротивлений, но буду ими пользоваться для целей экспериментальных.

это...что такое?) вошпе не понятно!

"Цифровая термостабилизация". Обещает быстрое и точное поддержание режима выходных транзисторов без инерционных элементов, чтобы всегда был "оптимальный В". Пока только на уровне идеи.


Да, хотел добавить, что в коллекторные цепи выходных транзисторов лучше, ПМСМ, никогда и ничего не совать .

[hjvf]

про ЭА - полностью согласен. и вообще, мне кажется оно только композитам хорошо, чтоб управляющий сигнал за пределы местной оос не выходил.

Вы меня не поняли!) я привел ссылку, в которой надо смотреть не на ЭА, а только на то, как драйверы включены. (эмиттерный(токовыравнивающий или как его назвать...) резик у каждого драйвера, но работают на ОДИН общий (межбазовый для выходников) резистор. ну Вам его на 2 разделить надо, чтоб ВЧ ООС снимать.
сумбурно...понятно о чем??

цифровое управление?! интересно-интересно)))

[bukvarev]

понятно о чем??

Да, теперь понял! Честно говоря, принципиальной разницы на первый взгляд нет. Если только при разбросе параметров предвыходных транзисторов. Надо будет не торопясь посмотреть, по совокупности характеристик.
Спасибо за предложение!

ЗЫ. Схемку подправил. Действительно был вывешен один из старых файлов.

[hjvf]

просто там оно...элегантнее как-то)) согласитесь? ну а красивые самолеты и летают лучше))

[bukvarev]

просто там оно...элегантнее как-то)) согласитесь? ну а красивые самолеты и летают лучше))

Согласен, схема выглядит "чище", но при реализации в железе всегда может найтись какое-нибудь "НО". Например, мощность резистора и получаемые параметры на плате. Бывает выгодно "запараллелить".
Но я обязательно проработаю этот узел .

Да, вот еще по тому включению, сразу:
- меньше коэффициент передачи предвыхода по напряжению (плохо),
- меньше выходное сопротивление предвыхода (хорошо).

[bukvarev]

В попытках упрощения схемы и расширения функциональности по способам включения рассмотрел и смакетировал вариант с полевым ДК.

По симулятору схема обещала лучшие параметры при более простой схеме..
В железе - без подбора транзисторов смещение выхода - 15 мВ, полоса полной мощности - 2 МГц. Вроде все было хорошо.. до момента снятия IMD:

Явно наблюдается нехватка петлевого. По документации на BS107A максимум крутизны (200 ма/в) достигается при Uси=25 В и Iс=250 мА. Не ожидал, что при 55 В и 2,5 мА крутизна упадет более, чем на порядок! Где же в datasheet подробные характеристики, как старых советских "талмудах" ?
Ну и по шумам при таких малых токах стока получилось плохо. На НЧ - на 10 дБ хуже, чем у ДК на четырех BC550 (https://forum.vegalab.ru/attachment....hmentid=198981).
Пока складывается впечатление, что нужно делать ДК биполярах, пусть это более сложно. За счет смд буду "упрощать" .

[bukvarev]

На данный момент вырисовывается такой вариант для первой макетной платы:

Часть деталей установлена для регулировки. Прорисовал зачатки защиты.

1. Схемотехнику дифкаскада дополнил системой стабилизации режима и защиты транзисторов от перенапряжения и пробоя БЭ. Это лучше, чем прецизионные источник тока и стаб.
2. Источник тока ДК и сам ДК оптимизирован по шумам.
3. Все таки отказался от входных повторителей и интегратора, работа - только от 1 КОм источника. На входе - РГ с импедансом 1 КОм, а перед ним - буфер (с ограничителем? , см. п.4).
4. Временно ввел цепи внутреннего "мягкого" ограничения. Потом, скорее всего, сделаю управляемый ограничитель на входе по типу "Агеевского", т.к. внутренний в процессе работы жрет ценный ресурс по фазе. Зато он - безинерционный.
5. Без локальной резисторной ООС у Q11 успокаивать весь усил. чрезвычайно тяжело. Были разные варианты, пока - такой, но возможно, вместо D4 воткну все же эмиттерник. По схеме - сложнее, на плате - все одно.

ЗЫ. Все смотрю на S-562Т вместо резисторов в токозадающих цепях. Но пока идут праздники, не знаю их доступности у поставщиков. Если труднодоставаемы - отделаюсь резисторами.

[bukvarev]

Дело потихоньку движется. Заканчиваю разводку платы макета.
Через пару дней планирую ее завершить, поэтому выкладываю рабочую схему.
Посмотрите, может быть какие замечания будут .

Постарался установить побольше резисторов в цепях, чтобы была свобода действий при экспериментах.
Номиналы пока особенно не расставлял.
Ограничитель не полез на плату, ну и ладно

MW_ver_0_1.pdf
Формат векторный, растровая картинка больно большая выходит (А1).

[hjvf]

больно просто все! надо как-нибудь усложнить схему, а то не интересно как-то.

а если серьезно, то топология интересная, а схема ужасающая. иной ПРОшник с балансным входом, лимитером, всеми защитами и цепями периферии проще...

"все по максимуму" - хорошо, но реальное устройство должно работать в реальных (не идеальных) условиях, где такие моменты, как упрощение, унификация и ремонтопригодность иногда важнее, чем лишний преодоленный технический барьер.

[bukvarev]

1. Обновил файл схемы, кое чего поправив и расставив все номиналы и марки активных элементов.
https://forum.vegalab.ru/attachment....4&d=1390074507

2. Вот данные по плате.
Размер - 258x75, текстолит 2мм, медь - 105 мкм, clearance - 0,35 мм.
Внешний вид на данный момент.


Более подробно.
Плата_оба_слоя.pdf
Плата_top.pdf
Плата_bot.pdf

Собираюсь послезавтра отправлять в срочное производство.

---------- Сообщение добавлено 23:53 ---------- Предыдущее сообщение было 23:47 ----------

а если серьезно, то топология интересная, а схема ужасающая

При изготовлении, на плате все не так пугающе..
Хочу обкатать по-максимуму, а потом - буду выкидывать. Это лучше, чем потом жалеть, что не проверил так и эдак...

Хочу немного уточнить. Сейчас проверяется не только топология выходного каскада УН, но и:
1. "Навороченный" дифкаскад, в котором предполагается достижение высокой линейности и большого усиления при чисто резистивных нагрузках. Это - первая треть "кошмара", даже больше, наверное..
2. Собственно, сам каскад УН с "жесткой" раскачкой.
3. ВК с полевым однотактником на входе.
4. Система стабилизации питания.
5. Защита.
Все может жить по-отдельности и подвергаться оптимизации.

Но плату лучше заказать одну.
Кстати, т.к. это - первая разработанная мной плата УМЗЧ, то хочется заодно обкатать и топологию земель, измерить паразитные емкости и.т.д, по "конструктиву".

[bukvarev]

Сумашествие прогрессирует
Пока пришли не все компоненты, допихал тем, что было под рукой.



Проверил стабы, защиту, УН.
ДК пытался генерить на 330 МГц, но был успокоен. Надо было делать 4 слоя, и не париться... но зато получены очень малые паразиты в ДК.
В ходе экспериментов ни одна дорожка перерезана не была. Пока

1. Достигнуты следующие упрощения. (Перечислены основные), схема - пока старая, https://forum.vegalab.ru/attachment.p...4&d=1390074507.
- Не нужен электролит C4,
- скорее всего будут не нужны токостабилизирующие диоды (и без них хорошо),
- Нет R20, R36, R16, R42, R19, R35, R58, R62, VT6, VT12 (вместо транзисторов - диоды),
- C11 и С12 - малой емкости (0,1 мкФ),
- R17, R43 - 150 Ом для устойчивости ДК (десятикратный запас),
- VT4, VT16, VT21 - BC847C (так скоро можно и до входных транзюков, до "святого", так сказать, добраться ),
- R52, R53, R55 - 51 Ом.
Есть мысль по упрощению стаба, проверю позднее.

2. Шумы.
Получено среднеквадратическое напряжение шумов, приведенное ко входу - 3,125 мкВ. Спектр шума монотонно спадает с ростом частоты примерно 4 дБ/декаду. Эффективная полоса шума - прим. 150 КГц, т.е. достигнута плотность в 8 нВ/кор.Гц. Явной границы фликер шума не видно. Правда, усь налавливал и внешние наводки, начисто - уточню потом, в наушниках.

3. АФЧХ.
Проверял пока без двух последних каскадов ВК (т.е. первый каскад "тройки" уже в петле).
Получил следующие параметры (при ускоряющих емкостях ДК 4,7 пФ):
Усиление от 0 до 5 КГц - 100 дБ,
на 10 КГц - 98 дБ, 20 КГц - 92 дБ, фаза - зашибись,
100 КГц - 79 дБ, фаза 100 град.,
на 1 МГц - 56 дБ, фаза 54 град.,
на 5 МГц - 38 дБ, фаза 60 град.,
на 10 МГц - 32 дБ, фаза 45 град.,
на 15 МГц - 28 дБ, фаза 25 град.,
на 20 МГц - 26 дБ, фаза 2 град..
При увеличении ускоряющих емкостей до 22 пФ легко выхожу на фазовый запас на 10 МГц до 80 град. Совпадение с моделью (которая учитывает паразитные емкости платы) очень хорошее.

4. Устойчивость при замкнутой петле.
Из-за распределенной паразитной емкости (порядка 5 пФ) на землю в цепочке резисторов ОООС при усилении 25 была нарушена устойчивость. Пришлось эту емкость скомпенсировать (пока приблизительно, но в релизе платы учту).
По-быстрому записанный меандр 500 КГц. Пока компенсировал наспех. Окончательно - с ВК. Замечательно видна особенность однотактника - более длительный срез. Надо будет для начала попробовать "форсануть" по базе VT26. Правда, вряд ли что из этого получится . Также "просвечивает" 20 МГц - частота PI.


Достигнутая скорость нарастания по срезу, при четверти выходного размаха - 400 В/мкс. Есть основания предположить, максимальная составит порядка 1600 В/мкс по УН. Проверю позднее, с выходным .


В общем, задача разделилась на две - коррекция и ВК.
По коррекции в основном думаю, как лучше выбрать излишки усиления на ВЧ - введением еще одной пары полюса и нуля в виде шунтирующей коррекции коллектора VT25, или докрутить до конца "опережающую" ООС R13C3R6. Тут у обоих решений есть свои плюсы и минусы...
По ВК - в ближайших планах изучить зависимость частотных характеристик транзисторов при разных токах (подачей на вход ВК суммы НЧ "треугольника" и гармоники 1-20 МГц от отдельного источника).
Пока "до кучи" выкладываю фотку катушки выходного фильтра (с одной стороны, без экрана).

[hjvf]

[bukvarev]

Спасибо! Но все будет решать ВК. Так что к его исследованию постараюсь подойти особо тщательно.