Проект А без ОООС

[Mad optic]

"Зачат" новый проект - усилитель без ОООС. Причины его появления можно посмотреть здесь:
http://madoptic.narod.ru/projects/a-seb_page2.htm

Усилитель построен с использованием схемотехнических решений близких к Проект А с ОООС (https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=59713), но применены, возможно, не совсем традиционные подходы:
1) получение необходимой линейности не за счет использования линейных свойств полевых тр-ров, а применением оных с высокой крутизной (изначально разработаны для работы в ключевых схемах)
2) применение импульсного БП для питания усилителя.
Так как в УМ используется балансный выход с однотактными плечами, то потребляемый ток усилителя ПОСТОЯННЫЙ. Это и определило возможность использования импульсного БП.

Собственно, схема усилителя:



Усиление К=9.7, измерянная полоса пропускания расширилась до 500 КГц по сравнению с 255 кГц у предыдущего УМ. Частота единичного усиления 4.1 МГц. Для небалансного включения (RCA вход) по измерениям искажения на 1 КГц/1W составляют 0.046% для 8 ом. До 0.8W присутствуют только (!) вторая и третья гармоники. На 4 ом искажения очень близки по структуре.
С изменением частоты искажения не меняются. Во всяком случае, на 10 кГц изменений не видно совсем.

Максимальная выходная мощность представленного варианта составляет 10W на 10 ом. При уменьшении номинала нагрузки снижается до 8W/8ом и 4W/4ом.

Схема усилителя может быть оптимизирована под выходную мощность не менее 10 Вт для нагрузок от 4 до 8 ом (15 Вт на 6 ом) с повышением общей линейности усилителя приблизительно на 6 дБ. Сопротивление резисторов R40, 41 становится 750 ом, а R 5, 21 - 62 ом. R32 должен быть 43К. Также изменяются номиналы резисторов в истоковых цепях выходных источников тока М2 и М4 - теперь это сборки из 6 одно ваттных резисторов 3.92 ома. Ток покоя устанавливается резистором R18 3.9К на 2.28А. R2 тоже становится другим - два 2-ваттных резистора по 0.068 ом. Обратите внимание - необходимо применить другой импульсный БП. Теперь здесь можно использовать TRACO TOP 200-124 (C12 в этом случае не ставится).
Дополнительно: входная сборка должна быть FDC3601N (FDS снята с производства); операционники обязательно использовать ОРА1652 или AD823; на выходе применять можно довольно широкий выбор транзисторов, рекомендую FQP50N06L, FQP33N10L. Вместо 2SD1898 можно применить PBSS4240X.

Ниже приведена аппаратная реализация усилителя, она немного отличается от предыдущего усилителя Проект А, но корпус используется того же типа.

Собственно, п/плата усилителя 4-х слойная с металлизацией 105 мкм, размером 203х146 мм и выглядит так:


Вид спереди моноблока: , сзади:
Вид частично разобранного изделия:

Измерения усилителя приведены на сайте (по ссылке выше).

Развитие проекта - усилитель Perfectio (28 W/6 ом):

[Orion33]

Какой больше нравится?

Т.е. с активной нагрузкой вылезает 5я гармоника? Странно, в железе не так (правда, повторюсь, на других элементах).

[Mad optic]

Т.е. с активной нагрузкой вылезает 5я гармоника? Странно, в железе не так (правда, повторюсь, на других элементах).

Общий уровень снижается на 3 дБ приблизительно, но вылезает 7-я гармоника и логически мне это понятно (так и должно быть).

[Orion33]

логически мне это понятно (так и должно быть).

И почему же?

[Mad optic]

И почему же?

Выходное сопротивление тр-ров активной нагрузки функция нелинейная (кстати, достаточно высоких порядков). Поэтому, заменяя линейный элемент (резистор) на нелинейный, в новую схему мы добавляем эту самую нелинейность (ее порядок в т.ч.).

P.S. в разводку пошел смешанный вариант платы - решение какую версию распаять будет приниматься позже.

---------- Сообщение добавлено 17:44 ---------- Предыдущее сообщение было 17:30 ----------

Не буду настаивать, но несколько сотен миливольт на АС - это ничто.

С точки зрения выйдет из строя или нет - ДА, не выйдет. Но, тоже не буду настаивать, мне кажется, что вырастет 2-я гармоника в НЧ звене АС.

[Orion33]

Выходное сопротивление тр-ров активной нагрузки функция нелинейная (кстати, достаточно высоких порядков). Поэтому, заменяя линейный элемент (резистор) на нелинейный, в новую схему мы добавляем эту самую нелинейность (ее порядок в т.ч.).

Суть активной нагрузки в том, чтобы обеспечить постоянство рабочей точки активного элемента, которая при резистивной нагрузке, вообще говоря, плавает. Но что в данном случае лучше: постоянство РТ или линейность нагрузки, нужно действительно смотреть уже в железе. А поскольку в железе КНИ отличается с расчетным как минимум на порядок, то в симе я на предмет искажений и не кручу практически. Более того, иногда бывает, что в симуляторе схема сходится не к тому решению, которое на практике вообще работать отказывается...

[Mad optic]

Суть активной нагрузки в том, чтобы обеспечить постоянство рабочей точки активного элемента, которая при резистивной нагрузке, вообще говоря, плавает.

Уважаемый Orion,
С терминологией поаккуратнее, пожалуйста. Иначе из сказанного выше можно сделать очень неправильные выводы.

[Mad optic]

Обновлена схема усилителя. Есть небольшие жертвы в части широкополосности, но линейность схемы улучшена для большего размаха напряжений. Т.е. изменение нелинейности при росте выходной мощности не такое значительное, как в первом варианте.

[Orion33]

Mad optic, спасибо за информацию. Не могли бы Вы пояснить, почему именно такая реализация каскода? Не очень понятно назначение Q6 и величина R40-R41.

[Mad optic]

Mad optic, спасибо за информацию. Не могли бы Вы пояснить, почему именно такая реализация каскода? Не очень понятно назначение Q6 и величина R40-R41.

1. Каскода здесь нет, есть активная нагрузка.

2. Q6 предназначен для термостабилизации напряжения на стоках входных/затворах выходных полевых тр-ров.

3. R40, R41 - собственно линейная/резистивная нагрузка входного диф.каскада, определяет коэффициент усиления по напряжению и диапазон изменения тока каскада при входном сигнале. Кроме того, определяют большей частью выходное сопротивление каскада УН.

[Semigor]

Если делать не УПТ, то УН я бы сделал так.
Термостабильность выше, выходное сопротивление ниже, проще.

[Orion33]

. Каскода здесь нет, есть активная нагрузка.

Да, спасибо, ошибся.

R40, R41 - собственно линейная/резистивная нагрузка входного диф.каскада, определяет коэффициент усиления по напряжению и диапазон изменения тока каскада при входном сигнале. Кроме того, определяют большей частью выходное сопротивление каскада УН.

Но ведь выходное сопротивление каскада с активной нагрузкой очень велико, и такими малыми значениями сопротивления резистивной нагрузки просто снижается КУ. Не будет ли лучше, если избыточность усиления уменьшить усилением местной ООС диф.каскада?

[Mad optic]

Если делать не УПТ, то УН я бы сделал так.
Термостабильность выше, выходное сопротивление ниже, проще.

Уважаемый Semigor,
Термостабильность этого решения ниже (если речь идет о стабильности напряжения на выходе дифкаскада), т.к. изменение напряжения Б-Э обычно заметно меньше, чем изменение З-И при том же изменении температуры. Стабилитрон же у меня выбран с *околонулевой* зависимостью от температуры.
Стабильность ИТ на полевике Х3 тоже ниже, что еще больше усугубит ситуацию вследствие невысокой крутизны характеристики полевиков по сравнению с биполярами.

Выходное ниже, с этим согласен.

Но опять появляется второй ИП. Тут и с одним-то не так просто привести общую схему в соответствие с учетом всех окружающих и встроенных фильтрующих емкостей в ИП, наличием *земли* (нуля) и защитного заземления. А с двумя ИП задача в квадрате усложняется.

Да, проще ваш вариант "не УПТ". Но есть "НО". Конденсаторы в данном случае должны быть существенно большей емкости и стать электролитами, т.к. работают они на относительно низкоомную нагрузку R7, R8. В моем варианте емкости работают на входное сопротивление , которое можно сделать необходимо большим. В дело пошли полипропилены от WIMA (MKP4) на 10 мкф. И нижняя граница осталась 0.34 Гц.

---------- Сообщение добавлено 14:52 ---------- Предыдущее сообщение было 14:47 ----------

Не будет ли лучше, если избыточность усиления уменьшить усилением местной ООС диф.каскада?

Есть определенные ограничения, связанные с доступным диапазоном питания и с учетом выбора рабочей точки. Я остановился на этом варианте. Если заметили, он немного отличается по режимам дифкаскада от первого.

[Semigor]

Термостабильность этого решения ниже (если речь идет о стабильности напряжения на выходе дифкаскада), т.к. изменение напряжения Б-Э обычно заметно меньше, чем изменение З-И при том же изменении температуры.

Х4,Х5 вполне могут быть биполярамии, или биполярной сборкой. Заметьте, что в этом варианте дрейф транзисторов дифкаскада не усиливается, в отличие от Вашего варианта.

Стабильность ИТ на полевике тоже ниже, что еще больше усугубит ситуацию вследствие невысокой крутизны характеристики полевиков по сравнению с биполярами.

При использовании вверху биполяров это не имеет значения, так как изменение тока через них практически никак не скажется на выходном напряжении.

Но опять появляется второй ИП. Тут и с одним-то не так просто привести общую схему в соответствие с учетом всех окружающих и встроенных фильтрующих емкостей в ИП, наличием *земли* (нуля) и защитного заземления. А с двумя ИП задача в квадрате усложняется.

Получить дополнительный маломощный источник питания от основного импульсного, (да и обычного) БП совсем не проблемма, ИМХО.

[Mad optic]

При использовании вверху биполяров это не имеет значения, так как изменение тока через них практически никак не скажется на выходном напряжении.

Да, только ток базы изменится и с резистивным делителем... ... Понятно, что можно стабилизировать.

Получить дополнительный маломощный источник питания от основного импульсного, (да и обычного) БП совсем не проблемма, ИМХО.

Можно, конечно, применить маломощную "таблетку" (DC/DC), работающую от основного ИП. Все можно.

Только вот вопрос c емкостями ваш вариант не решает. На электролиты переходить не хочется.

[Semigor]

Конечно не существует идеальных решений и любое решение - это тот или иной набор компромисов.
Но, если Вы решили строить усилитель без ОООС, имеет смысл избегать ООС и в отдельных узлах, (в том числе не стоит применять и различные сервосистемы), ИМХО.

[Mad optic]

... имеет смысл избегать ООС и в отдельных узлах, (в том числе не стоит применять и различные сервосистемы), ИМХО.

Тут я совершенно несогласен. Имеет смысл брать самые лучшие/подходящие/оправданные схемотехнические решения - в данном случае сервосистема работает только по синфазной составляющей и не затрагивает дифференциальную (т.е. непосредственно сигнальную/информационную) часть.

А без "ООС в отдельных узлах" построить усилитель весьма проблематично. Что же, и включение с ОК/ОС уже не применить?

[Semigor]

в данном случае сервосистема работает только по синфазной составляющей и не затрагивает дифференциальную (т.е. непосредственно сигнальную/информационную) часть.

Это в идеальном случае, который нереализуем.

А без "ООС в отдельных узлах" построить усилитель весьма проблематично. Что же, и включение с ОК/ОС уже не применить?

Есть схемы, работу которых можно объяснить без применения теории ОС, а есть схемы, работу которых объяснить без применения теории ОС нельзя.
Если их не различать, то ОООС можно легко найти и в резистивном делителе

[Mad optic]

Это в идеальном случае, который нереализуем.

Я бы сказал больше - идеальный усилитель не реализуем.

Кстати, можно все-же вернуться к исходному резистивному варианту, где всех этих проблем не возникает. Я так и не принял еще решение какой вариант распаивать.

Если их не различать, то ОООС можно легко найти и в резистивном делителе

Как говорит молодежь - я пошутил, а ....

---------- Сообщение добавлено 11:34 ---------- Предыдущее сообщение было 10:53 ----------

http://ru.farnell.com/tracopower/txl...50w/dp/2102156 - 153евро. И это только на один канал. За такие деньги можно...

Вообще-то эти модули стоили совсем недавно (и сейчас тоже) меньше 1900 руб. (42 Евро). Ни трансформатора, ни емкостей с диодами за такие деньги не купишь.

[Semigor]

Кстати, можно все-же вернуться к исходному резистивному варианту, где всех этих проблем не возникает. Я так и не принял еще решение какой вариант распаивать.

Наверное стоит послушать оба варианта. На мой вслух с резистивной нагрузкой играет заметно лучше, чем с ГТ, но несколько хуже, (менее динамично), чем СРПП.

[Orion33]

Я так и не принял еще решение какой вариант распаивать.

Вариант с резистивной нагрузкой можно распаять всегда (если, конечно, компоненты не СМД) поверх другого. Я бы поставил в отверстия элементов этого каскада небольшие контакты, чтобы каждый раз печать не дербанить, и проверил/погонял оба варианта. Это такая вещь, которую нужно слушать. Сам в праздники допаял в свой корректор, который представляет собой похожую схему, активную нагрузку в диффкаскад и до сих пор не могу решить, какой вариант лучше: звучит по-разному, сегодня одно нравится, завтра - другое. Хотя объективно по искажениям вариант с АН лучше, но хуже по устойчивости.

Вообще-то эти модули стоили совсем недавно (и сейчас тоже) меньше 1900 руб. (42 Евро)

Это уже разумнее, но не все места знают