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.

[Sergey]

Злравствуйте wert. В последнее время чаще обращаются к усилителям D-класса, как, например, в соседней ветке https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=78193. В железе, я так понимаю, данный усилитель есть и в Киеве https://hi-fidelity-forum.com/forum/thread-189771.html и имеет положительные отклики. Невольно возникает вопрос об объективности оценки качественных показателей таких усилителей слушающими. Не планируете ли Вы исследовать подобные схемы по своей методике?

[wert]

В последнее время чаще обращаются к усилителям D-класса, ... и имеет положительные отклики. Невольно возникает вопрос об объективности оценки качественных показателей таких усилителей слушающими. Не планируете ли Вы исследовать подобные схемы по своей методике?

Об обьективности инструментальной оценки качественных характеристик усилителя, когда за эталон берем восприятие слушателя,
говорено очень много, но ключевое слово эталон, обьективного эталона не существует, а субьективное восприятие привязано к конкретному индивидууму... со всем многообразием социальных, культурных, психологических, физиологических... факторов.
Потому претендовать на инструментальную достоверность восприятия какому либо методу измерения и оценок пока рано, метрологическая неопределенность не имеет четких критериев и привязки к эталону.
Но я совсем не против провести измерения амплитудно-фазовых искажений усилителей D класса в связке с качественной акустикой, если киевляне откликнуться на ваш запрос проведу такие испытания, интерес есть.

[Sergey]

Спасибо.

[wert]

Форумчане периодически задают вопросы по достоверности измерения амплитудно-фазовых искажений, фазового отклика,
некоторые называют представленные графики веселыми картинками, другие ждут практического подтверждения...
Создается впечатление, задающие вопросы не следят за темой, ведь выше я неоднократно представлял
графики ошибок спектра амплитудно-фазовых искажений, фазового отклика,
такие графики представлял для MicroCAP11,
так и для трех приборов NI PCI4461, PCI4431, для анализатора В-421, совместимого с LabVIEW .
Попробовал применить LabVIEW для звуковых карт, с целью измерения фазовых характеристик усилителей, но отказался от этой затеи, фазовые ошибки очень велики,
корректное измерение фазового отклика и амплитудно-фазовых искажений не возможно.
Можно проводить оценочные измерения с помощью звуковой карты и MicroCAP11, но фазовые характеристики каналов звуковых карт очень разные,
что приводит к большой ошибке таких измерений в сравнении с профессиональными измерительными приборами.
Но модели усилителей при помощи MicroCAP оценивать можно с определенной достоверностью.
На рис привожу "калибровочные" графики амплитудно-фазовых искажений, фазового отклика, для того чтобы увидеть
какую ошибку дает математический аппарат MicroCAP11 при расчете.
На входе "измерителя" два идентичных генератора, на выходе генераторов меандр 4 кГц, ограниченный частотой 100 кГц.
Второй генератор дает отклонение по фазе для гармоники меандра 44 кГц на 1 градус.
Рассчитанный МС11 фазовый отклик (график) на частоте 44 кГц дает результат близкий к 1 градусу с ошибкой 4,4 *10^-4 градуса.
В тоже время ошибка по фазовому отклику (два генератора дают одинаковую фазу гармоники 4 кГц) на частоте 4 кГц составила 4,06*10^-12 градуса.
В реальных измерительных приборах приборах ошибка измерения фазового отклика в рамках калибровочных таблиц
и укладывается в паспортные значения погрешности приборов.

[Teoretic]

Попробовал применить LabVIEW для звуковых карт, с целью измерения фазовых характеристик усилителей, но отказался от этой затеи, фазовые ошибки очень велики,

Значит, пользоваться звуковыми картами нельзя? У них неприемлемые фазовые характеристики?

[wert]

Значит, пользоваться звуковыми картами нельзя? У них неприемлемые фазовые характеристики?

Речь идет о полной идентичности каналов, ведь как для измерения амплитудно-фазовых искажений, так и для фазового отклика сравниваются входное и выходное напряжение усилителя, приведенная ошибка ко входу оценивается.
И тут амплитудные и фазовые ошибки самого измерителя очень важны.
Например, при измерениях амплитудно-фазовых характеристик я перевожу приборы в режим DC, так как емкости входных разделительных конденсаторов приборов имеют отклонение 0,5%,
линейные искажения входной цепи прибора разные в каналах, в результате имею чувствительность в DC режиме -140 дБ, в режиме АС - 90 дБ (разделительные конденсаторы на входе подключены), при шумовой дорожке -170 дБ.
Со звуковыми картами чувствительность хуже - 50 дБ, а хорошие усилители могут иметь амплитудно-фазовые искажения -70 дБ.
Очень много зависит от измерительных кабелей.
Для прибора NI PCI-4461
достичь чувствительности - 140 дБ мне удалось подобрав пару кабелей HP9250 на 250 мГц, с более дешевыми измерительными кабелями чувствительность падает до - 100 дБ.
Компенсационными емкостями провожу тщательное выравнивание измерительных кабелей.
В этом случае удается достичь планки амплитудно-фазовых искажений измеряемого сигнала - 140 дБ.
Для измерительных целей использование звуковых карт очень сомнительно.

[Teoretic]

Я имел в виду, слушать их нельзя, с их сумасшедшими искажениями.

[dekko]

Offтопик:
видимо как и все цифровые источники.... а уж АС..... там то какие фазовые ужОсы меандра на частоте 44 кГц

[wert]

Я имел в виду, слушать их нельзя, с их сумасшедшими искажениями.

идимо как и все цифровые источники.... а уж АС..... там то какие фазовые ужОсы меандра на частоте 44 кГц

Не даром существует большое количество ЦАП в ценовой категории от 1 тыс долларов и выше.
Владельцы изодинамический излучателй, излучателей Хейла, электростатов, ленточных, хорошо слышат разницу между ЦАПами, усилителями.
Счастливых обладателей советских излучателей типа ДГ вполне устроит и самая дешевая звуковая карта.
Услышать разницу между звуковушками, усилителями можно на уровне религии...

Выше в теме приводил фазовые характеристики нескольких ДГ, в том числе советских,
амлитудно-фазовая конверсия в рабочем диапазоне достигала нескольких градусов, возле резонансной частоты десятки градусов...
Тут с любой звуковушкой будет "просто класс", а усилители каждый при взаимодействии с такой ГД будут давать чуть меньше или больше фазовые искажения звуковой волны, что очень хорошо слышно, вот на этой почве и создаются религии по поводу звуковых кабелей, конденсаторов и проч... ведь в такой ситуации каждый элемент действительно будет влиять на общую картину.
Чуть позже вернемся к вопросу воспроизведения меандра звуковым трактом и к фазовому отклику звуковой волны.

[dekko]

разницу в измерениях при желании можно всегда найти, как и при сравнении "на слух". Ведь никто не будет спорить, что фазовый сдвиг уся с полосой 100кГц и 20 кГц будет разный. И один усь на разных АС, без разницы есть там Хейлы или нет, может "звучать" по разному. Вопрос то в другом - является ли предложенный метод оценки объективным или нет. Ответ - скорее нет, патамушта при "прослушке" мы оцениваем и сравниваем наше психофизиологическое состояние при прослушивании одного стечения факторов (источник/усилитель/музпроизведение/АС/окружающая среда+наше состояние) с другим таким же набором. Я сильно сомневаюсь, что сумма факторов будет постоянной

[Михаил45]

Не даром существует большое количество ЦАП в ценовой категории от 1 тыс долларов и выше.
Владельцы изодинамический излучателй, излучателей Хейла, электростатов, ленточных, хорошо слышат разницу между ЦАПами, усилителями.
Счастливых обладателей советских излучателей типа ДГ вполне устроит и самая дешевая звуковая карта.
Услышать разницу между звуковушками, усилителями можно на уровне религии...

Выше в теме приводил фазовые характеристики нескольких ДГ, в том числе советских,

Кроме тебя тут советские гд никто не использует - где берут старье такое? Так что приколы про пищалки мимо.

[straus]

Кроме тебя тут советские гд никто не использует - где берут старье такое? Так что приколы про пищалки мимо.

Не-не-не, ещё я использую. 3ГД-47 (4ГДВ-1) я очень уважаю. Удачная получилась.

[wert]

Кроме тебя тут советские гд никто не использует - где берут старье такое? Так что приколы про пищалки мимо.

е-не-не, ещё я использую. 3ГД-47 (4ГДВ-1) я очень уважаю.

Я использую все что хорошо звучит и не очень, и пытаюсь понять какие характеристики это "хорошо" определяют.
Сейчас в АС стоят AMTPRO-4 и звучат они хорошо и фазовые характеристики соответствующие.

Я сильно сомневаюсь, что сумма факторов будет постоянной

Я тоже, поэтому в постоянном поиске и экспериментах.

---------- Сообщение добавлено 17:26 ---------- Предыдущее сообщение было 17:17 ----------

Вопрос то в другом - является ли предложенный метод оценки объективным или нет.

Ответ скорее нет.
Только не малая совокупность методов и методик измерений и соответствующий анализ данных может приблизить к обьективности и достоверности относительно восприятия звука. Потом выше писал, что берем за эталон? какие его метрологические характеристики? что по поводу неопределенности, как с прослеживаемостью эталона?
Еще очень рано говорить об одном уникальном методе, слишком много факторов вокруг восприятия звука индивидуумом, группой, сообществом...

[wert]

Откуда берутся веселые картинки амплитудно-фазовых искажений, фазового отклика.
Много говорено в этой теме о комплексном коэффициенте передачи, передаточной функции усилителя, амплитудно-фазовой частотной характеристике на основании которой построен годограф Найквиста.
Однако для особо одаренных эмуляция в МС и реальные измерения амплитудно-фазовых искажений, фазового отклика так и остаются веселыми картинками с приколами (для заядлых Кг-шников видно порог восприятия ограничивается интермодуляционными искажениями).
Покажу еще один рисунок, на мой взгляд интересный,
модель сверхлинейного усилителя С.Агеева.
Входной сигнал - меандр 4 кГц, используется в двух вариантах с верхней частотой 20 кГц и 60 кГц.

Передаточная функция усилителя получена как отношение комплексных спектров (FFT) выходного и входного напряжения.
При воздействии меандром 4 кГц (Fb=20kHz) на усилитель передаточная функция стабильна (красный график) в диапазоне частот и численно равна 12,275.
Очень не большие изменения характеристики наблюдаются на частотах воздействия меандра и нелинейных гармоник, созданных усилителем в частотном диапазоне до 1 МГц, уровень изменений очень не значительный.
Если изменить верхнюю частоту меандра до 60 кГц, сверхлинейная система усилителя буквально разваливается, на частотах воздействия меандра возникает выброс - изменение передаточной функции до 15% (зеленый график), и далее вплоть до частоты 4 МГц происходит волнообразный затухающий процесс искажений от ударного воздействия импульса, общие изменения передаточной функции достигают 20%.
Т.е. импульсоподобные (звуковые) сигналы могут приводить глубокоосный усилитель к постоянному неустойчивому состоянию.

Фазовый отклик такой системы повторяет рисунок передаточной функции усилителя:
- при ограничении меандра сверху частотой 20 кГц фазовый отклик формирует рисунок искажений (красный график) связанный с линейными искажениями усилителя;
- при ограничении меандра сверху частотой 60 кГц фазовый отклик (зеленый график) на частотах воздействия достигает 9 градусов (линейные искажения усилителя на частоте 60 кГц), и до частоты 4 МГц волнообразный затухающий процесс фазы гармоник с размахом до 10 градусов.

Понятно, при стабильной амплитудно-фазовой частотной характеристике усилителя гармонические, амплитудно-фазовые искажения, фазовый отклик
будут минимальными и если такая тенденция сохранится при взаимодействии с динамической головкой,
тогда можно ожидать от усилительной системы звука хорошего качества.
Анализируя усилители на стабильность передаточной функции, амплитудно-фазовые искажения, фазовый отклик,
напрашивается мысль о причинах разного звучания усилителей при одинаковом или сверх низком Кг.

[wert]

Для примера приведу фазовые искажения усилителя Г.Брагина.
Те же условия эмуляции как и для модели усилителя С.Агеева.
На вход подаем меандр 4 кГц в двух вариантах ограничения частоты сверху 20 кГц и 60 кГц.
Модель усилителя при 100 Вт на нагрузке показывает очень низкие комплексные и нелинейные амплитудно-фазовые искажения.
Фазовый отклик при воздействии меандра с Fb = 20 kHz при полном размахе ниже 0,06 градуса,
при Fb = 60 kHz фазовый отклик основных гармоник меандра составляет мизерные 0,05 градуса на частоте 60 кГц,
и нелинейные гармоники имеют затухающий характер спада до частоты 2 МГц, с фазой не более 0,3 градуса.
Пока модель усилителя Г.Брагина является лидером среди доступных на ВЕГАЛАБ моделей по минимальному фазовому отклику.
И звучать усилитель просто обязан честно, без приукрашений звука и размытия стереобразов.

[wert]

Вернемся к модели сверхлинейного усилителя С.Агеева.
Передаточная функция усилителя и фазовый отклик показывают реакцию на импульсное воздействие в широком диапазоне частот и фазы.
При превышении полосы частот воздействия 20 кГц вся система за счет глубокой ООС становится неустойчивой.
Теперь нужно увидеть, а что происходит в амплитудном спектре с гармониками самого импульсного сигнала и возможно появятся дополнительно и нелинейные амплитудные искажения.
На рис.
реакция модели усилителя на меандр 4 кГц с полосой 60 кГц при двух напряжениях на нагрузке.
При амплитуде напряжения 2 В на нагрузке фазовый отклик ограничен частотными компонентами меандра их фаза достигает 9,5 градуса, и затем плавный спад фазовой характеристики до 2 мГц до установившегося состояния.
При увеличении амплитуды выходного напряжения меандра до 30 В система выходит из устойчивого состояния, система имеет волнообразный спадающий отклик нелинейных гармоник до 4 мГц с уровнем фазы до 5 градусов.
При этом в амплитудном спектре не зависимо от уровня напряжения на нагрузке наблюдаем возрастающие искажения амплитуды компонент меандра до 0,9% на частоте 60 кГц, и новые гармоники в виде амплитудных искажений можно видеть на кратных четных частотах от 4 кГц, уровень искажений достигает 0,01%.
Относительная нестабильность амплитуды компонент меандра в полном диапазоне выходной мощности при этом очень низка.

Пример показывает,
система глубокоосного усилителя может быть супер стабильна и сверхлинейна в ограниченном частотном и амплитудном диапазоне.
При воздействии на усилитель синус сигналом эффект нестабильности системы может не проявляться.
При воздействии на глубокоосник импульсоподобным (реальным музыкальным) сигналом система глубокоосника может не всегда находится
в устойчивом состоянии,
при этом характеристики: фазовый отклик, передаточная функция, амплитудные искажения, приведенные ко входу амплитудно-фазовые искажения,
дают более правдоподобное представление о реакции усилителя на сложное воздействие чем измерение Кг и ИМ,
и приближают к обьективной оценке качественных характеристик усилителя.

[MrVane]

Здравствуйте многоуважаемый Сергей. Уже около двух лет использую усилитель по мотивам вашей статьи в качестве основного. В данный момент он собран на печатных платах. И звук радует. Но первый мой макет был собран навесным монтажом на радиаторах с максимальным использованием выводов деталей. И тот звук был просто прекрасен. Возможно сказываются поверхностные утечки по печатному монтажу. Но не суть... Вопрос вот в чем. Как дальнейшее развитие схемы, возможно ли использование вместо нагрузочных резисторов R7\R8 генератора тока?? Обратную связь на Х2 завести непосредственно с АС??

[wert]

Уже около двух лет использую усилитель по мотивам вашей статьи в качестве основного. В данный момент он собран на печатных платах. И звук радует. Но первый мой макет был собран навесным монтажом на радиаторах с максимальным использованием выводов деталей. И тот звук был просто прекрасен.

Рад, если звук нравится, значит я не ошибаюсь в оценках, мне звук этой схемы тоже нравится. рис. 16 в статье.
Развитие есть,
- заменить активную нагрузку (Q2) для УН на резистивную нагрузку, дает значительное улучшение звука и характеристик фазового отклика.
- на входе ВК использовать составной транзистор - ВС560 совместно с М4, это уменьшит емкостную нагрузку на УН, расширит полосу, увеличит достоверность передачи импульсо подобных сигналов.
При такой модернизации достигается невероятно чистый, кристальный, живой звук.

Обратную связь на Х2 завести непосредственно с АС??

по току динамика ОС уже есть, это значительно уменьшает эффект амплитудно-фазовой конверсии, Кг и ИМ звуковой волны.
ОС по напряжению применена как дополнительный механизм получения быстро спадающего спектра искажений при максимальных напряжениях на нагрузке.
Также с помощью этой ОС можно регулировать общий уровень Кг.
Нужно экспериментировать.

[киса]

на входе ВК использовать составной транзистор - ВС560

Это Вы имеете в виду РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38 рис.24?

[wert]

Вот тут бы схемку увидать, как это всё вяжется друг с другом. Какова судьба щелочной батарейки,

Такой усилитель слушал в макете, батарейка как и ожидалось без отключения приказала долго жить.
Для кристальной чистоты звука нужен не замыленный отклик после ударного воздействия до нескольких МГц как у глубокоосников,
а короткий, ограниченный
- не большим отклонением фазы основных компонент меандра,
- и достаточно существенным по фазе но коротким, ограниченный второй гармоникой, фазовым откликом.
Причем чем короче диапазон частот фазового отклика тем лучше, но отклик по фазе второй гармоники должен быть очень заметен,
в этом случае стереобаза совершенно прозрачна, и звук оживает.
Если отклик второй гармоники существенно уменьшать, звук становится плоским как у глубокоосника.

Сейчас удалось реализовать передаточную функцию усилителя в LabView, ее вид отличается от эмуляции,
коэффициент передачи в паузах между частотными компонентами воздействия снижается до нуля,
это супер наглядно, как группы воздействующих компонент суммарно растягивают фазовый отклик в зависимости от амплитуды и формы сигнала.
Разные усилители это делают по разному, амплитудно-фазовый отклик заметно коррелирует со слуховыми ощущениями, подчеркивая "характер" усилителя.
Чуть позже выложу полученные графики,
Схема модернизированного "транзисторного ламповика" на рис.