Усилитель Сергея Рубальского

[Olegyurich]

Опубликован в апрельском Радиохобби, я так понимаю только начало.
Статьи я не читал из-за отсутствия журнала, но на сайте РХ доступны МС файлы частей усилителя. Прилагаю их. Предлагаю обсудить, насколько актуально. Насколько я понимаю, заявлено высокое быстродействие и ультранизкие искажения. Лично мое мнение - вариация на тему УМЗЧ ВВ. единственное, что заинтересовало- подача напряжения в эмиттер второго транзистора каскода, насколько это оправдано?

P.S. Добавлена полная схема усилителя.

[MikeF]

В посте 192 схема должна читаться.

ну а всё же как?

[wert]

ну а всё же как?

В МС 7 есть графический редактор, как им пользоваться подробно описано у Разевига ВД в книге "Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7"

[kaskod]

ну а всё же как?

Вот так,или через захват экрана любым графическим просмотрщиком.Ну и смотри куда копируешь чтоб найтить.Просто как два пальца.

[Nick]

Благодарю за модели, попробовал. С предложенными моделями не все в норме. при смещениий Uбэ = 0,4 В ток кол. BD139/BD140 равен 30мА, для BD241/242 при Uбэ = 0,3 В ток Ic= 4А.
По этой причине проверять параметры схемы не имеет смысла. ВАХ предложенных Вами моделей транзисторов прикрепляю.

Да, к сожалению у Моторолы раз на раз не приходится тоже. Можно посмотреть ваши модели ?

Кстати мы с Биллом нашли "мою" ошибку, почему RE неучитывалось. Теперь я снял правильный Vbe vs Ik и вы можете увидеть, почему ваши выводы о парралелиньи тр-ров могут быть не совсем верны (или неверны совсем ). Слева модель MC, справа даташит. У Моторолы модель MJL3281A по сравнению с MC - идеальная (по крайней мере в статике).

PS. "Моя" я написал в ковычках вот почему. Я использовал Variable V(Q1_EMITTER), думая (исходя из названия), что это напряжение на эммитере Q1. Оказывается это напряжение на эмитере минус напряженние на сопротивлении эммитера. Т.е. напряжение без учёта RE модели.

[wert]

Кстати мы с Биллом нашли "мою" ошибку, почему RE неучитывалось. Теперь я снял правильный Vbe vs Ik и вы можете увидеть, почему ваши выводы о парралелиньи тр-ров не совсем верны. Слева модель MC, справа даташит.

У меня такая же характеристика получилась, хотя для MJL1302/3281 характеристика нормальная. С этими транзисторами Кг увеличивается при уменьшении кол. транзисторов в плече. Но с транзисторами BD241/242 результат противоположный и совпадает с 2SA1302/2SC3281. Хотя для BD241/242 характеристика Ic от Vbe нормальная , характеристику прикрепляю (при Vce=10V). Т.е. не "корректный" Re в моделях 2SA1302/2SC3281 не есть причина поведения Кг, описанного в статье.
Как я уже отметил выше для пары BD241/242 параметры моделей в МС8 совершенно одинаковы
.MODEL BD241 NPN (IS=14.6455f BF=163.603 NF=828.515m VAF=100 IKF=674.819m
+ ISE=99.9979p NE=3 BR=2.63798m IKR=545.226 ISC=99.9994p RE=167.372m
+ CJE=303.607p VJE=750.09m MJE=550.057m CJC=303.86p VJC=766.33m MJC=464.531m
+ TF=50.2411n XTF=500.001m VTF=10 ITF=11.8715m TR=947.455u)
.MODEL BD242 PNP (IS=14.6455f BF=163.603 NF=828.515m VAF=100 IKF=674.819m
+ ISE=99.9979p NE=3 BR=2.63798m IKR=545.226 ISC=99.9994p RE=167.372m
+ CJE=303.607p VJE=750.09m MJE=550.057m CJC=303.86p VJC=766.33m MJC=464.531m
+ TF=50.2411n XTF=500.001m VTF=10 ITF=11.8715m TR=947.455u)
Поэтому и результаты по четным гармоникам в ВК на биполярах (пост 186) такие "уникальные".

[Nick]

У меня такая же характеристика получилась, хотя для MJL1302/3281 характеристика нормальная. С этими транзисторами Кг увеличивается при уменьшении кол. транзисторов в плече. Но с транзисторами BD241/242 результат противоположный и совпадает с 2SA1302/2SC3281. Хотя для BD241/242 характеристика Ic от Vbe нормальная , характеристику прикрепляю (при Vce=10V). Т.е. не "корректный" Re в моделях 2SA1302/2SC3281 не есть причина поведения Кг, описанного в статье.

У Мотороловских ещё и Ky от Ik лучше повторяет даташит. Конечно существуют ещё и динамические хар-ки, но думаю, что до 1kHz они не сильно сказываются.
Дуглас проверял эти тр-ты (и много ещё других) в реальных схемах. Так вот параллелинье всегда уменьшало Kг, ровно также как и увеличение R нагрузки (от 32ом до 0.5ома).
Насчёт BD241/242 - их явно надо штук 30 в плечо.

.MODEL Qd44h11 npn
+IS=6.99994e-12 BF=91.0001 NF=1.04634 VAF=40.7259
+IKF=10 ISE=7e-11 NE=3 BR=1.97064
+NR=1.50008 VAR=22.902 IKR=35.9467 ISC=4.75e-12
+NC=3.59375 RB=4 IRB=0.1 RBM=0.1
+RE=0.0001 RC=0.130733 XTB=0.337319 XTI=1.40625
+EG=1.13125 CJE=1.03578e-09 VJE=0.651779 MJE=0.35303
+TF=3.07008e-09 XTF=1.35721 VTF=0.995654 ITF=1
+CJC=3.98764e-10 VJC=0.429208 MJC=0.35114 XCJC=0.803125
+FC=0.533449 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
+TR=4.30593e-07 PTF=0 KF=0 AF=1

.MODEL Qd45h11 pnp
+IS=7.89979e-11 BF=65.9745 NF=0.851012 VAF=10.7084
+IKF=10 ISE=4.79702e-14 NE=4 BR=1.96197
+NR=1.29503 VAR=23.2874 IKR=9.99625 ISC=4.79702e-14
+NC=3.59375 RB=2.35587 IRB=0.108633 RBM=0.101928
+RE=0.000100027 RC=0.122304 XTB=0.137608 XTI=1.0316
+EG=1.12218 CJE=1.03083e-09 VJE=0.651747 MJE=0.353069
+TF=3.89762e-09 XTF=1.35721 VTF=0.99569 ITF=0.999994
+CJC=5e-10 VJC=0.42654 MJC=0.24282 XCJC=0.803125
+FC=0.533457 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
+TR=4.90984e-07 PTF=0 KF=0 AF=1

Правда у них Vce=80V. Эти модели я не проверял, они с www.onsemi.com

[MikeF]

Вот так,или через захват экрана любым графическим просмотрщиком.Ну и смотри куда копируешь чтоб найтить.Просто как два пальца.

ничего не понял, а как я буду моделировать файл с расширением bmp?

[kaskod]

ничего не понял, а как я буду моделировать файл с расширением bmp?

Ясно мы друг друга не поняли ,я думал ты не знаешь как картинку перевести в читаемый вид для народа.А у тебя в чём проблема ?Понял, с поста 192 файл читается и открывается всё нормально,ставь все настройки по умолчанию что то ты в настройках накрутил.

[Игорь Ш.]

Сергей, а какое предназначение Q13 и Q14 (а заодно D11-D14, C8,C9)?
Если ВК использовать с другим типом усилителя напряжения, последний необходимо доработать?

[wert]

Q12,13 (Q14,15) умощненный буферный каскад, в идеале (при полной комплементарности транзисторов) с нулевым постоянным током потребления от усилителя напряжения. Такой буфер держит удвоенные (в сравнении с ЭП) нагрузки (в нашем случае емкости затворов транзисторов М1, М2) в диапазоне усиливаемых частот, что позволило исключить из цепей затворов М1,М2 антипаразитные резисторы. Д11-14 цепи смещения для буферных каскадов. С8,9 - устраняют неравномерность диф. сопротивления диодов в диапазоне частот. Такое схемотехническое решение применено в мощном ОУ РА33 фирмы Арех.
Выходной каскад можете использовать с любым усилителем напряжения через стандартный буферный каскад (ЭП). Вместо прямосмещенных транзисторов Q16-19 (Q20-23) используйте 5 диодов, например 1N4007, это значительно снизит стоимость выходного каскада и не значительно ухудшит линейность ВК.

[awtoap]

Интересно кто ни будь воплотил этот усь в железе?

[Александр К.]

Посмотрите.

[wert]

Посмотрите.

Александр!
Если Вы о критерии Найквиста, тогда разорвите общую ООС, и нагрузите УМЗЧ на чисто активную нагрузку. Но и в этом случае Вы вряд ли будете удовлетворены на все 100%, отрезок на комплексной плоскости -1,j0 будет "пронизан" годографом передаточной функции при еще более жесткой коррекции. Конечно, закорректировать можно в ущерб остальным параметрам, но это не атомный реактор, где требуется идеальная устойчивость ради 100% безопасности. Поэтому разработчики УМЗЧ часто находят золотую середину между группами параметров.

[wert]

Собрал макет УМЗЧ пост 1. В УН все транзисторы mje340,350. УН на печатке, ВК на весу на радиаторах, вместо прямосмещенных транзисторов диоды, напр пит +/- 30 В. В ВК иногда проявляется небольшой подвозбуд. Думаю надо убрать все "сопли", разместить ВК на печатке, укоротить все провода (сейчас в макете провода питания до 15см). Пришлось временно ВК использовать в виде истокового повторителя.
Послушал, макет УМЗЧ - звучит очень не плохо на посредственную колонку Амфитон 100. Рок, металл без привычного неразборчивого рева, слышно все до мелочей. В классике, эстраде услышал очень много нюансов и мелочей, которые ранее были не слышны или замаскированы. Макет один канал, без темброблока, колонка мягко говоря не очень, прослушивание оказалось приятным
Попытался измерить параметры макета при помощи rmaa. Параметры Кг, ИМД, шумы ограничились параметрами звуковой карты. У меня звуковая карта старенькая ямаха 724.
Параметры звуковой карты Кг = 0,006%, ИМД = 0,02%, соответственно параметры УМЗЧ на таком же уровне. Пытался измерить импульсную характеристику. Импульс легко корректируется, вершина плоская, скорость изменения вых. напряжения точно измерить пока не удалось (мой осциллограф С1-93 захватывает фронт собственного меандра при развертке 10мксек/дел, усиленный меандр с выхода УМЗЧ не отличается от тестового). Т.е. можно предполагать, что скорость изменения вых. напряжения близка к расчетной.
Устойчивость – с ВК истоковым повторителем УМЗЧ держит емкостную нагрузку до 0,7мкФ.
Первые выводы:
1. Этап - разработку УМЗЧ в МС7 можно считать завершенным . УМЗЧ в железе работает.
2. Звук макета УМЗЧ приятен, звуковая картинка очень разборчива.
3. Расчетные и реальные в железе параметры УМЗЧ пока не удалось четко сопоставить из-за отсутствия достойного метрологического обеспечения.
Последующие действия:
1. Перетаскиваю макет в печатку (ВК) и питание перевожу на +/- 55 В.
2. Готовлю метрологическую базу. Для измерений покупаю EMU 1212m, а за ней и обновляю платформу ПК и собираю генератор импульсов (готового нет).
3. Пожег все старые паяльники, пришлось приобрести паяльную станцию Lukey 868, стало веселей.

[Scop]

То есть основной "изюм" схемы (выходной каскад) в железе пока не заработал?
Жаль!

[wert]

То есть основной "изюм" схемы (выходной каскад) в железе пока не заработал? Жаль!

Да, ВК капризнее обычного истокового повторителя, но послушать и обмерять его в составе макета все же смог. Ток покоя ВК с диодными цепочками регулируется без проблем. Температурная самокомпенсация ВК тоже присутствует - при прогреве ВК ток покоя несколько уменьшается. Проявление подвозбуда эпизодическое, скорее связано с отсутствием элементарных конструктивных норм в макете.
О результатах и значениях параметров сообщу после метрологической подготовки и вылизывания конструктива ВК.

[Gremlin]

А насколько высоко звенит?
Если на десятках МГц, то это скорее всего неустойчивость в местной ООС выходного каскада. Сталкивался с такой ситуацией. Помогли резисторы Ом по 5 - 30 между эмиттерами предвыходников и выхода.

[Prohoji]

Ну где продолжение-то ?

ЗЫ. Я смотрю тут присутствует некое недопонимание. По каким причинам я догадываюсь.
Могу поспорить , что если эту схему привести в полный порядок и малек доработать, она по качеству звука утрет нос местным "брендам" всеx вместе взятыx...

[Konstantin Kuzmenko]

Prohoji, никто ничего не утрет. Оконечный каскад Жиклаи на базе mosfet`ов?! Хе-хе, свистеть будет по определению. На бумаге цифры будут хорошие, а на практике - жестко и мертво.
Btw, есть мнение, что интегратор в цепи ООС удерживающий 0 на выходе - губит звук...

[Стрелец]

Тогда усилитель интегрировать не сможет...
Только дифференцировать...

Сравни как звучат два этих слова.
Дифференциииииировать- как мягко звучит для слуха.
И интегрррррировать- как грубо. По моему прямая связь для звука: