Транзисторный ламповик Сергея Рубальского

[toro]

Кто нибудь уже макетировал/отслушивал усилитель Сергея Рубальского с последнего Суховского РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38, С.Рубальский «Транзисторная альтернатива ламповому однотакту». Отличительная функция - регулируемый уровень гармонических искажений. Собираюсь повторить схема довольно проста, и в статье описаны и классифицированы "новые" искажения в УМ и простые способы их измерения. Могу скрины с приложить если это можно здесь.

Сергей Рубальский структурировал информацию о "транзисторном ламповике",
частично с 3 -го пункта по 9 пункт ссылки на результаты, полученные в макете - "железе".
1.Статья и тут
2.Файлы эмуляции в МС10
3.Принципиальная схема ВК и варианты макетных плат 1 2 3
4. Фото макета
5. Диф фильтр
6. Спектр гармоник макета ВК
7. Регулировка спектра гармоник макета ВК, меандр
8.Искажения при мягком клиппинге в макете 1 2
9.Оценка искажений амплитудно-фазового спектра сложного сигнала в макете

Дополнительно в теме рассматривались вопросы:
1. Искажения амплитудно-частотной характеристики (полюса)
2. Зависимость линейных и нелинейных искажений
3. Связь искажений АХ и ГВЗ в динамике.
4. Искажения фазо-частотной характеристики, запас фазы, устойчивость
5. Статическое и динамическое входное сопротивление ВК в полосе частот и нагрузок и
выходное динамическое сопротивление ВК в диапазоне токов покоя
6. Статическая и динамическая амплитудные характеристики
7. Переключательные искажения
8. Амплитудные искажения.
9. Клиппинг
10. Стресс тест
11. Искажения Амплитудно-фазового спектра сложных сигналов.
12. "Транзисторный ламповик" для наушников.

[Andrey Orloff]

wert, спасибо за интересную методику по обнаружению искажений УМЗЧ

Промоделировал тут свой безосный ИТУН с оконечным каскадом на основе каскода ОЭ-ОБ,
вот что получилось на нагрузке 8-Ом и токе покоя 610 мА и при уровне выходного сигнала на пороге ограничения:


А это на нагрузке 4-Ом, уровень входного сигнала 100 Гц пришлось поприжать на 0,5В, т.к. были выбросы в связи с ограничением сигнала.
Амплитудныне искажения больше в 20 раз, чем в варианте с нагрузкой 8-Ом.


Надо собирать реальную схемку фильтра и обмерять конструкцию вживую...

[wert]

wert, спасибо за интересную методику по обнаружению искажений УМЗЧ
Промоделировал тут свой безосный ИТУН
Надо собирать реальную схемку фильтра и обмерять конструкцию вживую...

0,1 мВ искажений услышать не реально при вых мощности 120 Вт, хороший результат получился.
А в железе при настройке точно полезно будет посмотреть, может и блок питания грязь дать.
После проверки железа переключайтесь на модуляцию АХ на полюсах.

[lazertok]

Вот что пока удалось "вытянуть" по полюсам в симе
- перед этим выдаёт после измерений до 30 точек измерений (pole), и 8 точек zero
- потом как я понимаю, это всё можно вытащить на график, с указанием фукции вычисления/отображения - (а их там столько, что мозги пухнут)
- вот в этом пока ступор - или выдает ошибку или только один отсчет (точку) выводит
- может кто ещё попробует в симе это дело прокрутить...!!!


П.С.
- постом выше 6-ти ступенчатый ПФ - естественно сигнал помехи будет меньше
- у меня чуйка осцилла в ОСтнике 2 мкВ в 4-х ст. ПФ на 4 ОМ
- короче всё относительно - аккуратней с этим...

П.С.
насчет чуйки, она не безгранична - вот "реальный" осцил из Сима
- если также не покажет искажений после ПФ - тогда что будем мерить в железе???


---------- Сообщение добавлено 12.25 ---------- Предыдущее сообщение было 11.54 ----------

Какая на Ваш слух лучше: однополярное питание или питание с искусственной средней точкой?

- в теме питание УМЗЧ задавал подобный вопрос - ответа не дождался
- а теперь с методом 2ЧС - думаю "тело" сдвинется/определится однозначно!!!

[wert]

- если также не покажет искажений после ПФ - тогда что будем мерить в железе???

Мне в железе простыми приборами измерить полюса не пришло в голову как. Фильтр тут не помощник. Нужны мат преобразования на лету.
Через LabVIEW сложности не должно быть, первые переключательные в 2007 там и смотрел, можно запуститься, но на форуме с этим инструментом видно никто не работает, тогда какой смысл, если повторить некому, пока копайте в симе,, а там мысль сама появится про железо.

[lazertok]

Через LabVIEW сложности не должно быть,

Offтопик:
они у меня отключены, по причине слабого (старого) компа

[wert]

На мой взгляд получение полюсной характеристики и оценка девиации АХ от внешних и внутренних воздействий настолько интересно (пост 216), что значительно весомее новых методов регистрации переключательных, клиппа, амплитудных (+тепловых) искажений вместе взятых.
Но вопросов по посту 216 никто не задает??? , так этогож раньше небыло!!!, а впереди еще есть характеристики не менее интересные.
Может действительно форум предназначен только для обсуждения сборки и повторения железок??? не хочу в это верить, говорим то о новых методах оценки качества усиленного ЗВУКА с привязкой к железке и приборчикам.

[Nick-nack]

Но вопросов по посту 216 никто не задает??? , так этогож раньше небыло!!!

Извините, что вмешиваюсь, долго не хотел тут писать..

Знаете, почему вам вопросов никто не задаёт?
Люди, которые не знают симулятора, просто не понимают, что вы показываете.
Люди, которые симулятор знают хорошо, понимают, что вы просто неправильно интерпретировали графики, найдя там "полюсную характеристику"

АC analysis - малосигнальная частотная характеристика. Сигнал АС=1 соответствует 0dB а не 1Вольт.
Если взять АС=1, 10, 40 итд. ... симулятор просто пересчитает сигнал. АС=2 это 6дБ, АС=4 12дБ ну и далее.
Симулятор в этом режиме не показывает разные формы кривой для "разных уровеней" входного сигнала. Разница на выходе будет только в уровне. (Что и видно на первом графике, фаза у всех одинаковая)

А потом вы дифференцируете результат.... но переводите шкалу ординат в линеарный режим (из логарифмического) ... и разумеется получается "весёлый график" с разными кривыми.
Там кстати не вольты а 1/Герцы. Т.е. Производная АХ от частоты... Аргумент производной - то, что на графике на горизонтальной шкале...

На самом деле ВСЕ кривые одинаковые (форма)!!! И отличаются только уровнем. А привязав их в один график в линеарном режиме вы естественно получили ... хмммм ... то что получили

[lazertok]

Offтопик:
самое интересное...
- если знаем - то молчим
- если молчим - то знаем
- в результате - а кому это выгодно???

[wert]

Люди, которые симулятор знают хорошо, понимают, что вы просто неправильно интерпретировали графики, найдя там "полюсную характеристику"

АC analysis - малосигнальная частотная характеристика. Сигнал АС=1 соответствует 0dB а не 1Вольт.
Если взять АС=1, 10, 40 итд. ... симулятор просто пересчитает сигнал. АС=2 это 6дБ, АС=4 12дБ ну и далее.
Симулятор в этом режиме не показывает разные формы кривой для "разных уровеней" входного сигнала.

Благодарю за отзыв.
По поводу кто что знает или не знает.
Абсолютно все знать невозможно.
Для утверждений, что все не так, не вижу пока весомых аргументов. Действительно, первоисточников много и можно легко обнаружить:
Для режима АС анализа все источники сигнала схемы принимаются синусоидальными с частотой f=fmin, амплитудой А=1 и с нулевой начальной фазой (это не относится к
источникам сигнала V и I в формате SPICE, для них значение амплитуды и фазы задается в атрибутах AC MAGNITUDE и AC PHASE).

Много утверждений в первоисточниках о корректности применения AC MAGNITUDE, а именно эта величина переменная, а не просто VA как вы утверждаете.
В МС10 есть возможность задать переменные AC MAGVAL, на картинке показал как это сделано.
Для данного метода анализа напряжения и токи имеют комплексные величины.
Поэтому, если задано построение графика напряжения V(OUT), будет получен следующий результат:
1) Если IM(V(OUT))=0, то будет построен график RE(V(OUT));
2) Если IM(V(OUT))не равно 0, то будет построен график MAG(V(OUT)) (амплитуды комплексного напряжения в узле OUT).

Мне достаточно данных, чтобы сделать вывод об ошибочности вашего утверждения.
По поводу дифференцирования,
Дифференцированию подлежат значения только V(OUT), а где вы взяли перевод из логарифмических значений в линейные? я не вижу.
Обратите внимание на линейных участках никакой реакции, крутит только на полюсах (там где реактивная составляющая комплексного напряжения имеет максимум), рассчитаны в АС корректно, посмотрите как преобразуются в комплексные величины модели активных и пассивных элементов схемы в режиме АС, почитайте первоисточники, тогда вопросы по дифференцированию отпадут.
Пока не вносим существенных воздействий, которые сдвигают фазу, но если хотите, можете убедиться не только в значительном смещении полюсов, но и рождении новых.
Я согласен учиться и искать дальше, а вы?

[Nick-nack]

Эх, зря залез.

Выдержки из документации SPICE об АС анализе :

AC sweep is a frequency response analysis. Spice calculates the small-signal response of the circuit to a
combination of inputs by transforming it around the bias point and treating it as a linear circuit.

· Nonlinear devices, such as voltage- or current-controlled devices, are transformed to linear
circuits about their bias point value

· Because AC sweep analysis is a linear analysis, it only considers the gain and phase response of the circuit; it
does not limit voltages or currents.


Спорить больше не буду. Ради смеха задайте туда тысячу, да хоть мульён и посмотрите, что выйдет.
А потом выложите ваш график, только в логарифмической форме, как надо показывать АЧХ.

Ну не умеет спайс одновременно и АЧХ и динамику... ладно, я пас, дальше сами

[lazertok]

Offтопик:
- я на ихнем... по нолям - а вы??? ...
ну тогда для всех по русски

[wert]

Эх, зря залез.
Выдержки из документации SPICE об АС анализе :
Спорить больше не буду.
Ну не умеет спайс одновременно и АЧХ и динамику...

Дело не в споре, а в достаточности аргументации, которую мы нароем.
Мое мнение и убеждение, построена комплексная характеристика при выполнении условия IM(V(OUT))не равно 0.
Построен график MAG(V(OUT)) (амплитуды комплексного напряжения в узле OUT) с применением динамики в АС.
Я это не придумал и это не мои измышления, это стандартные математические возможности МС10.
Там много еще такого о чем и не подозреваем.
Прикрепляю характеристику без возможности динамики при стандартном АС VA(следите за вкладками).
А считает комплексную характеристику в статике, потому как стандартные установки использованы в источнике напряжения с фиксированным значением AC MAGNITUDE. (в этом весь смысл, иначе вы не увидели бы ни АЧХ, ни ФЧХ).
И последняя картинка, убрал смутившие вас дБ (хотя подай Вам АЧХ только в дБ - это ошибочное требование), все в Вольтах (только зачем? что это даст для полюсной характеристики? если она строится независимо от верхнего график АЧХ, исключительно по комплексным характеристикам схемы в узле V(OUT1)).

[wert]

А потом выложите ваш график, только в логарифмической форме, как надо показывать АЧХ

Самое интересное, АЧХ я и не показывал и пояснение по этому поводу уже не раз дал. Ну просто руки отваливаются еще раз писать, вернитесь на несколько постов назад, там пояснение.

Прошу еще у кого есть аргументированные отклики на полюсную характеристику, только прошу локтево-трепный метод не использовать, типа все г..(потому как не понял), дабы время не терять попусту, впереди много неожиданного.

---------- Сообщение добавлено 01.00 ---------- Предыдущее сообщение было 00.32 ----------

Там кстати не вольты а 1/Герцы. Т.е. Производная АХ от частоты... Аргумент производной - то, что на графике на горизонтальной шкале...

Проще посмотреть на функцию DEL, расчет которой проводится в рамках .DEFINE.
Также ранее писал, читайте посты может вопросы отпадут и одно и тоже обсуждать и писать по 100 раз не будем.

Работать с комплексными параметрами схемы без доп подготовки не просто, да реактивности на осциллографе на синусоиде не видны, но это не означает, что мы остановимся только на графике напряжения или гармоник (уже привыкли к невидимым гармоникам), давайте привыкать и к невидимым комплексным величинам.

[Nick-nack]

Самое интересное, АЧХ я и не показывал и пояснение по этому поводу уже не раз дал.

У вас считается АЧХ, а потом DEL от неё.
DEL - численная производная, от одного пункта на шкале Х до другого. У вас пунктов очень мало, поэтому выходят такие большие значения.
Соответственно у вас Производная АЧХ по частоте!!! (Интересно, что это?)

и покажите же уже этот график в логарифм. форме - все вопросы отпадут

все г..(потому как не понял)

Я в спайсе работаю ежедневно, именно работаю, а не балуюсь... так что оставьте

Работать с комплексными параметрами схемы без доп подготовки не просто

а ещё сложнее понять, что там работает.

P.S. теперь точно ушёл. Удачи

[lazertok]

Offтопик:

впереди много неожиданного.

думаю до памперсов не дойдём... - шутка

П.С.
добавлю картинку коллеги Тартамона с сх/н (ему спасибо)
для осознания причин "разности" работы плеч ВК
Его комментарий:
Разумеется, польза от запаралеливания выходных (но без фанатизма) есть.
Например, снижение "болтанки" h21 от тока коллектора.
Допустим, для одной пары (2SC...2SA) при таком-то размахе Ic девиация h21 будет выглядеть как-то так..

Если же добавить еще одну пару (2SC...2SA), то указанный размах Ic разделится поровну через каждую пару и, соответственно, влияние кривизны "гистерезиса" н21 будет существенно снижено...

а комментарий к последней дан тут

[wert]

У вас считается АЧХ, а потом DEL от неё.
DEL - численная производная, от одного пункта на шкале Х до другого. У вас пунктов очень мало, поэтому выходят такие большие значения.
Соответственно у вас Производная АЧХ по частоте!!! (Интересно, что это?)

Дискуссия тогда результативна, когда на вопросы представлены агрументы, двигаться можно вперед тогда, когда понятно, принята аргументация, достаточна или нет. А так, закидывать вопросами, игра в одни ворота, как правило в результате остается каждый при своем.
Я заинтересован, чтобы вы "не уходили", как без специалистов то. Даже если Вам кажется все это полной глупостью, понаблядайте, может появится интерес позже включиться. А за некоторую резкость в ответах на вашу безальтернативную безкомпромисность я приношу извинения. наверное перегрузы влияют.
Не всем интересны эти математические и процедурные излияния, но возможно это все же приблизит нас к пониманию сложности ЗВУКА.

Итак, ранее приводил инфу по оператору DEL это не простое дифференцирование и в МС есть несколько операторов на эту тему:
DDT(y) — производная процесса y(t) относительно времени Т.
DD(y) — производная у по времени Т при анализе переходных процессов, по частоте F при анализе частотных характеристик АС.
DEL(y) — приращение процесса y(t) относительно предыдущего отсчета времени при расчете переходных процессов. Производная рассчитывается как отношение двух таких операторов, например производная dy/dt равна DEL(y)/DEL(t).
И можно заметить, что ряд операторов используется по определению и в режимах АС.

Выбор точек можно задавать используя различные режимы, например

При выборе режима настройки Auto проводится автоматический подбор шага по частоте на основе контроля максимального приращения функции первого графика.
Если используется шаг по частоте Auto, истинное число расчетных точек определяется величиной <Maximum change %>. В этом случае для набора требуемого числа точек (по умолчанию 51) используется интерполяция.
как видно, это стандартные процедуры в МС и я не вижу препятствий использовать в малосигнальном режиме анализа (АС) то, что по определению используют все.

И последнее, по вашей просьбе привожу полюсную характеристику в логарифмическом масштабе по оси У. Не менее интересно что на 10 кГц происходит.
Исходя из перечисленного, не вижу препятствий двигаться далее и переходить к исследованию влияния на полюса УНЧ внутренних и внешний факторов: входные, выходные емкости, импедансы элементов, блоков питания, печатных плат, соединительных кабелей, нагрузок и т.д.

[wert]

Прежде чем приступить к полномасштабной оценке влияния внутренних и внешних факторов на УНЧ, добавлю еще одну характеристику, которую ранее в таком виде не встречал и пришел к ней таким же образом как к полюсной характеристике.
Характеристика запаса устойчивости УНЧ.
Конечно, при рассмотрении данного параметра мы сразу вспоминаем теорему Найквиста, комплексные характеристики напряжения, обратные связи УНЧ, отработку сумматоров, пропускную способность тракта.... и еще много чего. И без годографа Найквиста как-то трудно себе представить что еще кроме Диаграммы Боде может дать представление об устойчивости. Действительно Теорему Найквиста сейчас используют не только инженерный состав при разработке радиоэлектронных устройств, этим инструментарием пользуются очень многие отрасли промышленности при расчете устойчивости сложных обьектов (ядерные реакторы, летательные аппараты и много другого).
Но это было раньше, теперь международные стандарты по менеджменту требуют от обычных предприятий огромного количества инструментариев для успешного и эффективного ведения бизнеса, в том числе менеджменту подвержены процедуры устойчивости процессов систем менеджмента.
То есть, этим сегодня занимаются практически все, при любой деятельности. Тем более радиолюбителям нужно задуматься и активно использовать комплексные величины своих проектов, их менеджмент, характеристики устойчивости... так как эта важнейшие характеристики качества УНЧ.
Это была прелюдия, ну а проза такова.
В малосигнальном режиме АС, очень просто можно получить диаграмму Боде - АЧХ и ФЧХ. Ранее мы это видели на графиках.
Из характеристики АЧХ при помощи оператора DEL, который регистрирует быстрые изменения комплексной характеристики напряжения их активную и реактивную составляющие, была получена полюсная характеристика.
С фазой происходят подобные преобразования на полюсах. Ведь в определения фазы входят все комплексные составляющие выходного напряжения.
Применим оператор DEL к фазовой характеристике и получим на полюсах выкручивание фазы, которые в минусовую область затягиваются емкостями, в плюсовую индуктивностями.
Чтобы эти изменения привязать к запасу устойчивости, необходимо от возможного максимума (180 град) вычесть изменения запаса за счет комплексных характеристик УНЧ.
На рис представляю сразу 4 характеристики АЧХ, ФЧХ, полюсную характеристику, запас устойчивости в градусах.
Для начала будем изменять входную емкость С1 от 1мкФ до 1000мкФ и смотрим на графики.
Видим как НЧ полюс сдвигается от 170 Гц до 1,5 Гц, причем, запас фазы не изменяется.
Для НЧ полюса запас фазы составляет 167 град, запас не зависит от входной емкости.
ВЧ полюс имеет более сложную структуру, емкостная составляющая тянет вниз до запаса фазы в 173 град, а вот индуктивная составляющая потянула фазу вверх до 185 град, что говорит о значительной индуктивной составляющей вых ВК. Фактически на простейшем примере "влетели" на два ВЧ полюса. Так как 185 град не бывает, то эти 5 град приравниваем через цикл к потере запаса на 5 град. Мы все привыкли к визуализации колебательных процессов, обрезание на нашей территории не всегда воспринимается, поэтому преобразовывать график фазы по забегу выше 180 не буду.
Далее посмотрим как этим можно управлять.
Картинку с графиками прикрепляю.
Cir файл для МС10 с установками также прикрепляю.

[Petr-1951]

Картинку с графиками прикрепляю.
Cir файл для МС10 с установками также прикрепляю.

Сергей, добавьте пятый график 180+del(ph(v(in1)))...
из-за входной емкости и коэффициент искажений вносимый усилителем на НЧ завышен, достаточно ее убрать, как с Кг все в порядке, но это не значит что их вносит емкость (идеальная в симуляторе)

[wert]

Сергей, добавьте пятый график 180+del(ph(v(in1)))...
из-за входной емкости и коэффициент искажений вносимый усилителем на НЧ завышен, достаточно ее убрать, как с Кг все в порядке, но это не значит что их вносит емкость (идеальная в симуляторе)

Добрый день, исключительно важное замечание, оставил цитирование полностью.
Мы с вами привыкли грешить на искажения, вносимые активными элементами, измеряем Кг, меняем параметры активных, сами активные подбираем, чтобы уменьшить Кг. И в тоже время очень многие подбирают входную емкость по звуку. Одна звучит, другая все портит.
И это только подтверждает то, что от пассивных элементов много зависит в звуке. Сам по себе пассивный элемент в МС может быть идеальным, без связки с другими элементами мало о чем говорит. В связке элементов формируются общие реактивности, полюса. Происходит искажение амплитудной характеристики на комплексном уровне. И если рассмотреть лишь входную емкость с входным сопротивлением, нужно добавить влияние базовых цепей, для явного результата (нагружаем входн. сопротивление реактивностями ВК). Мы увидим тот НЧ полюс. Теперь поиграемся с Кг, измерянным после входной емкости. Чем ближе частота воздействия к полюсу, тем выше Кг. Это легко проверяется в железе. В МС есть возможность в режиме АС включить частотно зависимую модель пассивного элемента и мы увидим более сложную картинку и Кг себя поведет более реально к жизни. Сейчас на работе и не смогу прикрепить картинки, вечером.

Обратите внимание На полюсной характеристике в точке IN1 работают реактивности входных и базовых цепей ВК, последнее очень сильно отражает реакцию на нагрузку ВК в целом (Приведенная реактивность ВК ко входу).

[wert]

.....
из-за входной емкости и коэффициент искажений вносимый усилителем на НЧ завышен, достаточно ее убрать, как с Кг все в порядке, но это не значит что их вносит емкость (идеальная в симуляторе)

С1 входная емкость оказалась в клещах между выходным сопротивлением источника и приведенным выходным импедансом ВК, которое на полюсах напоминает характеристику параллельного колебательного контура.
Если подгрузить ВК на емкостную нагрузку, произойдет резкий скачек на ВЧ полюсе и запас устойчивости снизится до 140 град, приведенное повторение ко входу в точке IN аналогично. А теперь обнулим выходное сопротивление источника напряжения, ну мы видим прямую линию на ВЧ, теперь мы привязались к идеальному импедансу источника и горбов на полюсной и запасе фазы на ВЧ не видим. Что и требовалось отметить, что тут и импеданс источника на полную задействован.
Практически этот тест подтверждает линейные зависимости между величинами импеданса в схеме (принцип работы режима АС) и их перерасчет ко входу через коэффициенты.
И еще один стандартный вывод подтверждается, чем ниже выходное сопротивление источника (читаем импеданс), чем выше качество разделительного конденсатора (покажу чуть позже), тем больше шансов приблизиться к качественному ЗВУКУ.