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.

[lazertok]

Offтопик:
если меня нет на сайте - то я точно кручу симк=у

уже сутки как - и без крутых измерений,.... стараюсь с привязкой к 2-х лучевому осциллу и Лиссажу
- в наше время без него уже никак и он становится доступным
- ну а короче - в симметричных Усях, выставляем режимы по постоянному току (осознанно с привязкой к ДШ),
далее смотрим постоянку по выходу, Боде - корректируем,
форму синуса... по Лиссажу Вх./ Вых., и обязательно по каскадно на базах,
... и уже потом вылавливаем блох по режимам
- ну эт на пальцах с осциллом в железе и прогой симулятора в параллель.

Offтопик:
- Всё в комплексе в полной схеме - дается трудно!!!
- исследовать математические зависимости на примере простых схем - даже мне, как практику, сложно...,
тем более в полных схемах - сродни изучения теории в институте.

П.С. кстати нарыл простые "косячки"... в коррекции емкостями, в 2-х этажниках Waso(3-4 пФ) и QSC(4.7мкФ) ... по Лиссажу каскадов (без этажей)
- с исправлениями работает и лучше параметры - в симе...

[wert]

Lazertok, я уверен, вы найдете способ увидеть на осциллографе полюса, блохи уже освоены, дело за малым.

Итак, для скептиков по полюсной характеристике, еще один тест.

Автор утверждает, что полюсная характеристика это фактически искажения амплитудной характеристики в частотном диапазоне и построены на быстрых изменениях импеданса исследуемого устройства. Имеются как минимум два полюса, ВЧ и НЧ.
Эти искажения имеют вид характеристики параллельного контура, со своей частотой, амплитудой, добротностью.
На полюсах реактивные составляющие имеют максимальный уровень, крутят фазу, "активную и реактивную" составляющие напряжения.
А раз так, тогда и Кг в этих точках должен иметь максимумы, так как в этих точках максимальные искажения амплитудной характеристики.

Проверим это утверждение в двух независимых режимах, режиме переходных процессов и режиме малосигнальном АС. Независимые режимы и если результат не сойдется, тогда полюсная характеристика - это не искажения АХ. Но, если сойдется, тогда мы нашли полюсную характеристику, отражающую искажения АХ в частотном диапазоне.
На левом рис изображена диаграмма Боде и полюсная характеристика. Два полюса - НЧ полюс на частоте около 50 Гц (специально сдвинут в эту область входной емкостью С1 для наглядности исследования) и ВЧ полюс на частоте 3,6МГц.
ВК на частоте 3,6МГц уже не дает синусоиды, поэтому исследовать эту область не будем. А вот НЧ полюс доступен для исследований.
МС10 может дать характеристику Кг в частотном диапазоне. Проведем измерение Кг от 10 Гц до 1 кГЦ (правый рисунок)
И что мы видим - полное совпадение! минимум Кг получился на частоте 50 Гц, на этом же месте находится НЧ полюс.
У меня давно развеялись все сомнения, а у Вас?
П,С Минимум буду исследовать далее, ощущение что КГ должен был вырасти на 50 Гц.

[lazertok]

Offтопик:
ещё бы это ... "вкурить"

[Геннадий3]

полное совпадение! максимум Кг получился на частоте 500 Гц, на этом же месте находится НЧ полюс.

По первой картинке вроде бы НЧ полюс на 50 Гц или нет .

[wert]

По первой картинке вроде бы НЧ полюс на 50 Гц или нет .

Благодарю, уже дома, сейчас перепроверю.
Когда одна мысль - ура домой!, то торопиться не надо, такие дела спешки не любят.
Подправил графики, Кг в режиме накопления сняты для исключения ошибок и в посту 242 заменены.
В обычном режиме фаза два раза учитывается и появляется большая ошибка на 500 Гц.
Нужно это исследовать откуда она берется.
Кг в разрез предположений не увеличился, а наоборот уменьшился, на величину пропорциональную величине амплитуды НЧ полюса.
Теперь нужно разобраться с этими значениями, ощущение что в малосигнальном режиме это и есть Кг для 1 В свип частоты.
И главная не стыковка на полюсе 50 Гц не максимум искажений а минимум. По частоте есть совпадение, а по знаку нет.
Буду искать далее. Подключайтесь, кому интересно.
Файлик для МС10 присоединил к картинкам.

[lazertok]

Offтопик:
такое ощущение - что скоро будет автоматическое исправление искажений с помощью таких прог,
после наших "умозаключений", на любом типовом Усе (в схеме) - программистам... в лёгкую.

[wert]

Поигрался с уровнями входного напряжения ВК и судя по всплескам и провалам семейства характеристик гармоник, НЧ полюс нестабилен.
При входных уровнях напряжения от 1 до 15 В в характеристике Кг горб в районе 30 Гц, уходящий в линию при увеличении напряжения.
После 20 В и выше появляется впадина, на 35 В около 50 Гц. При 40 В и 42 В впадина углубляется, частота полюса понижается до 30 Гц.
Т.е. не все так просто, как просто на рисунке полюсной характеристики. Полюс дышит под действием изменяющихся импедансов ВК от входного напряжения или изменяющейся нагрузки ВК. В очередной раз есть над чем задуматься. если в таком простом ВК не все так просто, как же в полном УНЧе с ООС.
Картинку семейства Кг в полосе частот (вблизи НЧ полюса) в зависимости от входного напряжения прикрепляю.

[lazertok]

Полюс дышит....
если в таком простом ВК не все так просто, как же в полном УНЧе с ООС.

- всё хорошо до перегрузки ВК по току в плечах
- в простом ВК без ОС видны все огрехи, а при охвате ОС - она значительно исправляет амплитудную, т.е. ОС "старается" восстановить форму сигнала.
- когда ВК выходит за ОБР по току - тогда ОС уже не справляется, что может привести к возбуду, в этом режиме также сильно "крутит" фазу.
Вывод:
- чем линейней ВК без ОС, без захода за ОБР - тем проще ОС выполнять своё предназначение, тем ниже получим Кг и чище спектр
- в плохо оптимизированном безОснике, при охвате его ОС и приближении к черте за ОБР - дополнительно придётся сразу вводить схемы ограничения по току.
П.С.
- в своей разработке с использованием МКУС - Литаврин показал, как можно с глубокой ОООС исправить почти все огрехи в любой простой схеме ВК без применения защиты по току ВК при переходе за черту ОБР.

[wert]

- всё хорошо ....
- Литаврин показал...

Я с вами полностью согласен.
Весь мир живет в системе резонансов, мы об этом только начинаем догадываться
Одна метахондрия чего стоит, сплошной резонанс и энергетика для всего" живого".
Радиосвязь вся построена на резонансах, т.е. кое-что научились использовать таки.
В звукоусилении среда в которой живет ЗВУК, ограничен узкой областью, зажатой сверху и снизу реактивными полюсами.
Мы с вами попытались посмотреть, что там происходит в приграничной зоне и убедились, взрывные процессы, импедансные бури на любое воздействие, сплошная неопределенность. Поэтому наши теоретики даже не мечтают эти области изучать, а просто сдвигают их как можно дальше от звукового диапазона и умывают руки.
К сдвигу относится и ОС, но она не исправляет пограничные доли, она лишь сдвигает их как можно дальше от звукового диапазона. И эти импедансные бури небольшими ветерками докатываются периодически до звука, но лишь в том случае, если неграмотно проведен расчет дома для ЗВУКА, либо мы сами дали такие воздействия, которые докатились до этого дома. Мы с вами увидели, как импедансы перерасчитываются с выхода ВК на вход, приведенные значения повторяют всю сумму импеданса всех задействованных элементов - БП, нагрузка, тракт доставки к нагрузке, источник сигнала со своим импедансом. Там своя жизнь. Ник Нак был прав, разобраться нам с нашим мышлением, знаниями и инструментарием, которым владеем, еще рано, не сможем пока.
Но, заглянуть в эту область никто ж не мешает

[Nota Bene]

Offтопик:

разобраться нам с нашим мышлением, знаниями и инструментарием, которым владеем, еще рано, не сможем пока.

Как страшно жить (с)

[lazertok]

Но, заглянуть в эту область никто ж не мешает

- мешает,... точнее не позволяет - область познаний и лень, докопаться до сущности.
- по этому "дебаты" по звуку, ограничиваются только слуховым восприятием с оценкой приукрашенного звука от исходного сигнала.
- А потому как железяка отстраивается на слух - не учитываются особенности работы каскадов досконально, с инструментальной проверкой приборами.

[wert]

- мешает,... точнее не позволяет - область познаний и лень, докопаться до сущности.

Это вполне обьяснимо.
Человек доверяет своему восприятию мира, львиная доля восприятия основана на Вере.
Эту девушку, конечно можно превратить в науку, но абсолютному большинству это не по силам, та и незачем.
Nota Bene, Ник Нак, скорее что-то знают, но знания это сила, а сила в руках (мозгах) это бриллиант, самый главный в жизни, не все свои знания отдают сообществу сразу, а по частям, бо несварение у масс может возникнуть и инквизиторский костер ждет смельчака.

Ник Нак был отчасти прав, малосигнальный анализ АС, основанный на импедансных моделях элементов, рассчитан исключительно для малосигнальной области.
Чем далее от этой области тем больше ошибка, в конечном итоге приводящая к неадекватному результату.
Поэтому, показав в динамике (зависимость от входного напряжения) полюса, в АС была получена линейная зависимость.
Применив любимую валидацию - косвенным методом, через режим анализа переходных процессов, оценили всплески Кг в районе НЧ полюса.
И линейных зависимостей не увидели. Полюса как живые, реагируют на любые воздействия, дышат по частотной оси, по уровню и по знаку (Кг горбы и провалы).
Т.е. по поведению Кг мы оценили в динамике поведение полюсов, и стало понятно, что на сегодняшний день бороться с этим мы не имеем возможности, а вот управлять (договариваться), в какой то степени нам под силу.
Реальный способ один - отодвинуть полюса НЧ и ВЧ как можно далее от звукового диапазона.
НЧ полюс формируется разделительными конденсаторами, конденсаторами фильтров и блоков питания, их выбор и их широкополосность, эквивалентные послед сопротивления, способность восстановления на импульс и много других параметров играют важную роль для звука.
ВЧ полюс формируется импедансами всех устройств, задействованных совместно с УНЧ, от источника, вплоть до динамика.
Здесь очень важна частота среза УНЧ без ОС, если она в зоне звукового диапазона, ваши потуги к хорошему звуку тщетны. Это только один пример, а их тысячи, и все можно промоделировать и показать все влияния.
Одна из характеристик, которую мне удалось визуализировать в малосигнальном режиме - это запас устойчивости в градусах.
Подготовлю файл и выложу примеры как эти запасы считать.
Хочу заметить, малосигнальный режим является лишь отправной точкой для предварительной оценки, мы с вами знаем что малосигнальная АЧХ сильно отличается от АЧХ на больших уровнях, так же ведут себя сформированные из АЧХ полюса амплитудной характеристики.
Поэтому задача даже более сложная, чем перед обычным конструктором, считающим канструкторско-технологические запасы, мы не имеем возможности провести полную оценку искажений АХ во всем диапазоне мощностей и частот. Поэтому эти расчеты только отправная точка, требующая доводки на практике и применения новых методов оценки качества параметров звука.

[wert]

Когда ищешь, всегда находишь.
Косвенным путем при помощи оценки линейных искажений формы синуса в период действия тау определим полюса и зоны линейных искажений.
Косвенным путем - это по характеристике Кг в неустановившемся состоянии RC цепи
На левом рисунке семейство полюсных характеристик, на правом рис. семейство Кг в диапазоне частот в районе НЧ полюса.

[lazertok]

- интуитивно и практически в симе - тоже самое наблюдается
- это зависимости от Rвых. и Rвх. каскадов - вых. гены, состыковка каскадов, ...
- если это разделительная емкость или входная каскадов, то...
- всё влияет/сказывается на её перезаряде, соответственно "давит" на АЧХ и ФЧХ в каскадах.
П.С. в таких случаях полезно проверять схему на "вшивость" подставляя на прямую дополнительные ёмкости и сопротивления - т.е. запускать "паразитов"

---------- Сообщение добавлено 18.21 ---------- Предыдущее сообщение было 17.55 ----------

Offтопик:

может возникнуть и инквизиторский костер

уже задымило - по оценкам моих постов

[IDDQD]

Вот небольшая модификация JLH - нижнее плечо работает с отсечкой, но коммутационных искажений вроде нет...

[.Васильев]

С помощью автора топика провели такой же анализ для своего усилителя на LT1210. Результат получился интересный.Сам не ожидал.
За что огромное спасибо и респект Сергею.

[wert]

провели такой же анализ для своего усилителя на LT1210. Результат получился интересный.

Схема без ООС имеет небольшую отсечку, но с ней справляется и компенсирует быстродействующая система УНЧ с ООС. Если бы элементы схемы имели меньшее быстродействие, тогда глубокоосник имел бы большие проблемы. С таким быстродействием УНЧ с легкостью переваривает любые реальные воздействия в рамках звуковых. Хороший результат, искажения на уровне шумов.

---------- Сообщение добавлено 09.24 ---------- Предыдущее сообщение было 09.21 ----------

Вот небольшая модификация JLH - нижнее плечо работает с отсечкой, но коммутационных искажений вроде нет...

Судя по току Q4 отсечки нет, есть бесконечное мягкое поджатие. Если растянуть шкалу тока возле нуля мягкое приближение скорее увидим. Поэтому не рождаются артефакты. Отличное решение.
Можно увеличить чувствительность селектора искажений, добавив пару LC звеньев, небольшие искажения увидите и на представленном рис они просматриваются, но, это уровень шумов.

[duty]

С интересом наблюдаю за ходом дебатов. А данный усилитель, который транзисторный ламповик можно увидеть искажения? может есть смысл выложить их. Спасибо. Уже чешутся руки.

[.Васильев]

Схема без ООС имеет небольшую отсечку, но с ней справляется и компенсирует быстродействующая система УНЧ с ООС.

Клип у него хуже,, а так хорош.

[wert]

А данный усилитель, который транзисторный ламповик можно увидеть искажения?

Вы правы. Испытывать терпение нашего многоуважаемого модератора не стоит, иногда нужно возвращаться на землю и говорить о простейшей железячке "транзисторном ламповике"
В начале ветки статья, в которой вдоль и поперек ВК в двух вариантах. Собственно интересен сам ВК, УН можно любой, что нравится.
Печатку (макетку) ВК тоже представил, эта отдельная тема тут можно много чего накрутить.
Параметры в железе показал: распределение гармоник (получилось распределение гармоник как у лампового однотактника), регулировку гармоник! показал (главная фишка и может быть новая потребительская функция). А то, чтобы сохранить спектр во всем диапазоне регулировок - это высший пилотаж для подготовленных и этого можно достичь. Вот тут по методике по железу я готов разруливать все непонятки.
Структура повторителя с компенсацией искажений 70-х годов, автора и не припомню, был повторитель рассчитан на баланс сопротивлений нагрузки и токозадающего резистора, этого можно достичь в слаботочных схемах.
Но шаловливые ручки пытаются все перекроить или сломать в худшем случае.
Так и со схемой ВК. Загнал повторитель в сильноточную область, сломал и перекроил все балансы и получились новые параметры и функциональные возможности для сильноточных областей.
Вопрос от alnikst по кривым транзисторам в этой схеме решается линеаризующей цепью - первый УН и его нагрузка, коэф усиления УН определяется количеством полупроводников в нагрузке и совместная характеристика у них стремится к условно прямой линии, добавленный резистор вносит некую квадратичность., внесение части вых напржения в линеаризующую нагрузку и все в комплексе ГТ, УН, ИП дают результат, что в статье показал.
И для меня откровение было совсем ламповое мягкое ограничение сложного вых напряжения, лучше получилось, чем эмулятор показал (картинку характеристики снятую с железа представлял).
Я периодически слушаю данный ВК напрямую с выхода CD проигрывателя, на самодельные широкополосники, оформлены в виде полуоткрытого полурупора (опять шаловливые ручки), меня сегодня пока устраивает (любые спектры под разные фонограммы получаю, останавливаюсь на лучшем Звуке и ощущениях), а завтра посмотрим.
Повторяйте и ищите свой ЗВУК, удачи.