Импульсный самоосциллирующий усилитель (soAmp) Oriel Indra

[Electrovoicer]

Индра - в ведической религии наиболее почитаемое божество, предводитель, царь богов, громовержец и устроитель мира. В правой руке бог обычно держал молнию, которой разил врагов или возрождал погибших в бою; он мчался по небу в колеснице, нередко отождествляемой с солнцем. Бросив вызов старому порядку, он стал ведущим божеством, более главным по сравнению с ведийским богом Варуной. Кроме того, считается, что Бог Индра низводит из облачных гор стремительные потоки дождя и, собирая их в особые вместилища, творит земные источники, ручьи и реки, умножает их воды, роет для них широкие русла и направляет их бег.
(с) Энциклопедия Мифологии



В связи с интересом участников форума к данной работе, решил завести отдельную тему вопросов и ответов. Постепенно буду наполнять.
История разработки моего усилителя начинается в 2009г, когда коллеги по клубу автозвука познакомили меня воочию с голландскими усилителями Hypex UcD, разработанными Бруно Путцей и попросили создать автомобильный БП для них. БП был разработан, результат не был абсолютно радостным. Эти великолепные по замыслу и реализации усилители проявили себя, как достаточно чувствительные к качеству источника питания, что затрудняло возможность их применения в автомобильных автозвуковых проектах. Начались поиски решения.

Что же такое импульсный самоосциллирующий усилитель (Self-Oscillating Amplifier), по ошибке часто называемый цифровым? Это такая топология усилителя, когда он, самовозбуждаясь, и используя ключевой режим работы выходного каскада, воспроизводит на выходе усиленный входной сигнал, представляющий собой проинтегрированную выходным LC-фильтром последовательность импульсов. Как правило, частота импульсов составляет около 350-700 кГц (для полнополосного усилителя), а ширина варьируется в соответствии с уровнем сигнала на входе.

А начиналось все вот с этого прототипа, который помог мне разобраться с базовым принципом работы и определить дальнейший путь...

25.06.12
Первый прототип на печатной плате


03.03.2013 Промежуточная версия, дискретная силовая часть, усилитель разделился на две платы.


10.06.2013 Промежуточная версия, эксперименты с выходным фильтром и модулятором


10.11.2013 Появились заказные индуктивности с высокой SRF (~30MHz)


15.12.2013 Собраны и отгружены заказчику первые три усилителя с усовершенствованной силовой платой. Система установлена в автомобиль премиум-класса взамен штатной 16ти-канальной системы Burmester

Что должно быть на выходе правильного импульсного усилителя. Синусоидальные остатки несущей без коммутационных ВЧ-помех, полоса 150МГц


Схема силовой части UcD_power_stage_B.PDF и модулятора UcD_Modulator_A2.PDF

25.03.14
Предсерийный вариант Oriel Indra

Спектр по аналоговому входу, 10 Ватт 4 Ома:


IMD 1 Ватт, 4 Ома


Серийные Indra Mono V2.1

[Electrovoicer]

Offтопик:

Вообще-то лично я только многофазники (классические, ШИМ) и делал. Но это не "мейнстрим" и не в тему ветки - большего кошмара для расчета и обеспечения надежности, чем многофазный самоосциллятор, еще поискать.

Угадали. Это именно то, с чем к Вам хотел обратиться некоторое время назад

---------- Сообщение добавлено 14:27 ---------- Предыдущее сообщение было 14:25 ----------

То есть без пк унч не работоспособен практически.

Ну почему же? В штатном режиме это просто усилитель с цифровым входом и подключающимся к нему энкодером для аналоговой ступенчатой регулировки громкости.

[81bas]

Боюсь, что это бессмысленно по следующим причинам:
1. Я не достаточно силен в моделировании, и моя АС модель Вас не удовлетворит, хоть она и дает лично мне отправную точку. ...

И какова же глубина loop gain у Вашего усилителя?

[crowHunter]

Electrovoicer, Вы решили сделать нечто подобное miniDSP?
Прошивка, профиль - как это будет редактироваться? Или будут готовые для загрузки?

[A.B.ANTONOV]

Electrovoicer, Хмм... Где будет хранится загруженный профиль? Или его надо подгружать каждый раз при подачи питания на унч?
Во флэш Арма шить его вроде не очень красиво.

[IVX]

а почему бы и не в арм? Там даже надёжнее пролежит, чем в каком нибудь дополнительном епроме.

[Electrovoicer]

Offтопик:

а почему бы и не в арм? Там даже надёжнее пролежит, чем в каком нибудь дополнительном епроме.

поздравляю с разбаниванием

[A.B.ANTONOV]

а почему бы и не в арм? Там даже надёжнее пролежит, чем в каком нибудь дополнительном епроме.

Нет, я не против арма, просто не зная всех подробностей проекта, хочу понять как будет выглядеть процесс регулировки. Если
профиль дсп прошит в арме, то значит юзер должен иметь под рукой софт соответствующий и иметь возможность онлайн
коррекции.
Понятное дело, можно например sigma studio создать профиль, далее кинуть файл с помощью loaderа в арм --> дсп.
Голова не опухнет? Или предполагается, что это нужно только один раз и после всех коррекций остаётся только покрутить громкость?

[tomtit]

Павел, если ты снимешь малосигнальную АЧХ эксприментально, и измеришь задержку компаратора+вых. каскада,
то я могу построить график фазы, т.е. Боде диаграмму. Вот, например, я сделал это для NCore, используя АЧХ,
приведенную в nCore Whilte Paper с сайта hypex. Задержку я принял равную 100нс (с потолка ).

[Electrovoicer]

Ну вот, первое прослушивание усилителей с цифровым входом и DSP!!! Активный кроссовер в DSP, т.е. по одному двухканальному модулю на каждую двухполосную акустическую систему. источник сигнала - компьютер с s/pdif. За качество фото извиняйте

[belka]

Electrovoicer, ты молодец, Паша.

[Electrovoicer]

Electrovoicer, ты молодец, Паша.

Спасибо, Вадим! Довел до конца, сам не верю )) все-таки непростая работа получилась - моделирование, силовая часть, аналоговая, и кучка программирования - ПЛИС, микропроцессора и специализированного DSP... много всего, много ньюансов, не быстро получается... особенно учитывая что времени на это почти нет...

[Romanoff]

Electrovoicer, Павел, мои поздравления! Интересная конструкция и очень правильный "эволюционный" подход

[Electrovoicer]

Павел, если ты снимешь малосигнальную АЧХ эксприментально, и измеришь задержку компаратора+вых. каскада,
то я могу построить график фазы, т.е. Боде диаграмму. Вот, например, я сделал это для NCore, используя АЧХ,
приведенную в nCore Whilte Paper с сайта hypex. Задержку я принял равную 100нс (с потолка ).

Игорь, спасибо за предложение! Руки пока не доходят, но сделаю со временем. Тут еще неожиданно Вадим Карельский решил их поставить в свою новую акустическую систему для домашнего кинотеатра, на днях будет выставка... Надо банально собрать несколько штук, это тоже время занимает.

[sia_2]

Игорь, спасибо за предложение! Руки пока не доходят, но сделаю со временем. Тут еще неожиданно Вадим Карельский решил их поставить в свою новую акустическую систему для домашнего кинотеатра, на днях будет выставка... Надо банально собрать несколько штук, это тоже время занимает.

Отлично, реально "респект и уважуха" за доведение до рабочего варианта!
С точки зрения качества системы в целом особо отмечу использование чисто цифрового входа - это на практике значительно полезнее, чем погоня за "идеальностью" усилителей.

Offтопик:
Не воспринимай, пожалуйста, те соображения, что я писал про ШИМ и многофазники, как "умаление достоинств" твоей работы.

[tomtit]

Кстати, Бруно отчасти решает проблему PSRR введением "feed-forward" компенсирующей связи по напр. питания.
Похоже это единственно приемлимое по цене решение.

[sia_2]

Кстати, Бруно отчасти решает проблему PSRR введением "feed-forward" компенсирующей связи по напр. питания.
Похоже это единственно приемлемое по цене решение.

Совершенно верно, и в "классическом" ШИМ всегда так и делали (для этого размах пилы делается пропорциональным питанию). Самоосциллятор в принципе тоже не особо сильно отличается от "классического" ШИМ, пока коэффициент модуляции скважности невелик (единицы процентов).

[samodelkin]

усилитель с цифровым входом и DSP!!! Активный кроссовер в DSP, т.е. по одному двухканальному модулю на каждую двухполосную акустическую систему. источник сигнала - компьютер с s/pdif

- ну вот, как раз то что и надо было для мониторов. Еще надо удобным сделать настройку - программирование, чтобы не программатором а по USB.

[Electrovoicer]

Offтопик:
Можно послушать в Питере мои усилители 25-26 апреля на мероприятии "Море винила" в составе системы домашнего кинотеатра на динамиках Вадима Карельского.

[A.B.ANTONOV]

Павел, поделись ощущениями, может ссылку кинешь на видео и отзывы? Как народ воспринял винил в класс D?

[Electrovoicer]

Offтопик:

Павел, поделись ощущениями, может ссылку кинешь на видео и отзывы? Как народ воспринял винил в класс D?

Видео и отзывов у меня нет, не смог посетить, но сейчас позвонил Вадим Карельский и сказал, что два усилителя сразу приобрели