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.

[Peredelkin1]

WERT ! могли бы Вы измерить измененную схему?

[wert]

... могли бы Вы измерить измененную схему?

Я не очень понимаю эту схему.
Если Вы хотите, чтобы я что-то проверил, пожалуйста cir файл в МС прикрепляйте полной схемы, посмотрю.

[Peredelkin1]

WERT! нет ни цир, ни МС, Просьба на Ваших моделях транзисторов.

[wert]

WERT! нет ни цир, ни МС, Просьба на Ваших моделях транзисторов.

Не понял, что нужно проэмулировать?
Подробнее в личку напишите.

[Peredelkin1]

WERT! идея достаточно простая- ток Э- К 818 транзистора заменяет ток динамик- конденсатор.

[wert]

С Днем Радио!
Величайший праздник для радиолюбителей.
Всем творческих успехов и радости от нашего хобби и работы.

Сергей Рубальский

[wert]

В статье о «транзисторном ламповике» показал измерение запаса устойчивости в зависимости от импеданса нагрузки. Обещал дать пояснение по Характеристике запаса устойчивости.
Сложилась не совсем верная практика определять запас устойчивости УНЧ по Диаграмме Боде в одной точке при постоянном импедансе нагрузки (начальный запас устойчивости при активной нагрузке).
Может быть для схем без общей ОС это и дает некое представление об устойчивости, но для схем с общей ОС такие расчеты малоинформативны.
Часто глубокоосники на активной нагрузке имеют большой запас устойчивости (140 - 170 град), но уже при емкостной нагрузке в 1-5нФ происходит возбуждение.
Это говорит о том, что необходимо по диаграмме Боде пройти весь диапазон реактивных нагрузок, чтобы определить минимальные запасы при варьируемых импедансах. Задача не из легких, можно автоматизировать процесс при помощи МС.

Вспомним, ранее я показал, как при помощи функции DEL (анализируем быстрые изменения при монотонных воздействиях) увидеть искажения амплитудной характеристики на полюсах, это мы наблюдали в малосигнальной области АС, где все модели элементов преобразуются для расчетов в импедансные модели. Причем данные искажения мы можем наблюдать при монотонном воздействии, другими способами мы эти искажения не видим. Известно, если АХ имеет искажения (в нашем случае на полюсах), в местах искажения АХ растет и Кг, характеристика Кг повторяет характеристику АХ на полюсе. Это мы тоже вместе увидели.
Точно также, при помощи функции DEL можно увидеть искажения фазовой характеристики на полюсах. Т.е. при монотонном изменении фазы (ФЧХ), при анализе изменений на коротких участках на полюсе мы наблюдаем искажения фазы.
Для анализа в режиме АС применим выражение del(ph(v(OUT))).
При монотонном изменении фазы в полосе пропускания и за полосой на графике мы не видим никаких всплесков фазы, на полюсах такие искажения ярко выражены и повторяют по рисунку искажения АХ.
Эти искажения для фазы определяются в градусах. Теперь, зная максимальный запас фазы 180 град и вычтя из него искажения фазы, получим запас устойчивости в градусах, выражение имеет вид 180+del(ph(v(OUT))). Параллельно нагрузке подключим изменяемую емкость CL и получим график запаса устойчивости в зависимости от емкости нагрузки. Для исследования возьмем ранее рассматриваемый на веточке А.Петрова ВК. Картинки запаса устойчивости и файл cir для МС9 прикрепляю.
У кого возникли вопросы, отвечаю.

[wert]

Прочитав сообщение об искажении фазы на полюсе и научившись измерять и оценивать устойчивость УНЧ в зависимости от варьируемого импеданса нагрузки, молодые инженерные умы генерят вопросы, а что же происходит на НЧ полюсе и чем это чревато для звука?
Надеюсь, такие вопросы возникли, иначе я сам с собой разговариваю (на диагноз похоже).
Для примера возьмем стандартную двойку (намеренно рассматриваем разные ВК с разными моделями транзисторов), ранее этот каскад уже рассматривался.
При входной емкости 50 мкФ частота среза ВК по Диаграмме Боде в НЧ диапазоне 10 Гц. Вроде не плохо. Посмотрим относительно искажений АХ и фазы, через полюсную характеристику и характеристику искажений фазы на полюсах (вспоминаем про функцию DEL). Максимумы искажений АХ и фазы находятся на частоте 10 Гц. И ранее смотрели, что искажения АХ на НЧ полюсе генерят гармонические искажения, горб которых расположен выше по частоте и находится уже в звуковом диапазоне. Вроде ничего нового (относительно данной ветки), но есть еще два процесса:
- изменение импеданса всей схемы под воздействием усиливаемого сигнала и конкретное приведенное значение изменений в любой точке схемы. Что приводит к некоторой модуляции границ искажений амплитуды и фазы.
- время задержки, которое в звуковом диапазоне может быть значительно заметнее, чем непосредственно гармонические искажения, или модуляция фронтов характеристик искажений.
Известно, что время задержки в 1мсек дает задержку для звуковой волны (или ее формирования) 0,34 метра, соответственно 10 мсек это уже 3,4 метра.
Теперь при помощи оператора GD (групповое время задержки) посмотрим, как меняется задержка в диапазоне частот и как это время связано с полюсами и фазовыми искажениями.
Последний нижний график, это график группового времени задержки в диапазоне НЧ полюса.
Анализ графика приводит к плачевным выводам, на 60 Гц время задержки 1 мсек – 0,34 метра, на 20 Гц время задержки 4 мсек – 1,36 метра и т.д
Добавим к этим временным задержкам гармонические искажения, связанные с НЧ полюсом и искажениями АХ, и приходим к выводу, чем дальше полюса от границ звукового диапазона, тем меньше их влияние на звук со всеми вытекающими...
Наблюдается полная корреляция полюсов, искажений АХ, фазы, увеличения Кг и увеличения группового времени задержки. Отвечу на вопросы (тема необьятная).

[wert]

Тема действительно необьятная, с оператором DEL удалось зайти на непаханное поле. Этот третий глас позволяет взглянуть на существующий мир по другому, ответить на многие вопросы и сгенерить еще больше вопросов, позволяющих более полно понимать что такое звук и его усиление.
Простые примеры с полюсами и их влиянием на звук показывают предпочтительность решений без разделительных конденсаторов. Конденсаторы блока питания как и разделительные конденсаторы также влияют на формирование НЧ полюса и временных задержек в НЧ диапазоне, для ВЧ диапазона принимают участие в формировании ВЧ полюса, амплитудных и фазовых искажений и запаса устойчивости...(конденсаторы частотно зависимые элементы).
А если глянуть на "огромный" полюс интегратора и внесение им существенных искажений в общий результат, тогда возникнет желание отказаться от интегратора в любой схеме.
Я могу очень долго перечислять то, что видно при помощи МС. Но, не взяв в руки МС инструментарий и не попробовав (менее 1% в данной теме пользуются файлами cir), все что говорю и показываю похоже на сказку не имеющую практического результата. На самом деле результат есть, в Lab View я уже многое вижу и измеряю в железе (правда это не "пирожки печь"), нужно серьезное оборудование, знания и любознательность, чего всем и желаю.

[.Васильев]

Для интереса старую схему выходного каскада телефонника проверил таким способом

[wert]

После запуска частотного анализа АС во вкладке АС в Perfomance выберете уже подготовленное выражение для отображения Low_Y(180+del(ph(v(OUT))),1) Тогда у Вас получится искомый график устойчивости в градусах в зависимости от емкости нагрузки.
Рис прикрепляю. Изрезанность графика говорит скорее о недокорректированности усилителя. Когда включаете режим АС во вкладке Stepping можете изменить диапазон емкости нагрузки в любую сторону.

[.Васильев]

С дополнительной емкостью появляется горб на конце диапазона. Хотя вместе с уном все весьма прилично.

[wert]

Максим, как ранее отмечал, лучше "испытаниям" на устойчивость подвергать полную схему с УН, БП, источником. Если есть эквивалентные схемы их нужно учитывать, так как импедансы всего комплекса через приведенные значения определяют полюса, искажения, устойчивости, задержки. Такой подход даст более реалистичный результат.

[.Васильев]

Я понимаю. Я вариации обычно делаю и сам.
Тут за счет завода колекторов на зеркала возможна неустойчивость.Зато скорость нарастания напряжения выше.
В оснике афчх по этой методе в норме. А вот от меандра при подгузке такой емкостью выхода ВК очстаютчся рожки да ножки На деле отделив нагрузку RL фильтром можно про емкостную состовляющую забыть

[wert]

На деле отделив нагрузку RL фильтром можно про емкостную составляющую забыть

RL барьер это в первую очередь страховка от неадекватных импедансов нагрузки. Часто недокорректированные схемы отсекают RL барьером, и это является причиной плохого звучания схемы (нет подвозбудов) есть неверное усиление сложных сигналов, искажение в основном фронтов. На синусах мы этого не видим, на импульсе мы это видим не всегда, недокорректировка часто приводит к ложному выводу о плохо звучащем усилителе. Потому RL барьер это лишь страховка, но не панацея для нормальной работы УНЧ.

[wert]

Многие радиолюбители, имея приемлемые электроакустические преобразователи, в своих конструкциях подбирают на слух конденсаторы, резисторы, "греют" как лампы полупроводники, ну а самые "искушенные" подбирают направление включения проводников, от сетевых до монтажных. Есть ли таким действиям кроме эмоционального восприятия какие либо обьяснения?
По направлению включения проводников вряд ли, а вот активные и пассивные элементы в определенных условиях действительно могут оказывать влияние на слуховое восприятие.
В статье Может ли быть построено недостающее звено теории слухового восприятия? С.Поляков утверждает, что слуховое восприятие основано на анализе мозгом временных отрезков от 50 до 200 мсек, которые накладываются на звуковой обьект пересекая друг друга и происходит постоянный анализ записанного предыдущего фрагмента с фрагментом, звучащим в данный момент. При этом самые заметные искажения - это искажения временные и гармонические, изменяющиеся на протяжении исследуемого временного отрезка.
Разрешающая способность для 20 Гц - временная задержка 0,3 мсек, для гармоник -180 дБ!
Теперь вернемся к посту 308.
НЧ полюс находится на частоте среза 10 Гц, время задержки для 60 Гц составляет 1 мсек, для 20 Гц - 4 мсек.
В НЧ диапазоне групповое время задержки постоянно изменяющийся параметр, Кг в районе полюса - постоянно изменяющийся параметр. Таким образом соблюдаются максимально благоприятные условия для максимальной заметности изменений Кг и временных задержек в диапазоне НЧ, а учесть разрешающую способность слуха в таких условиях 0,3 мсек и -180 дБ, становится понятным разнообразие субьективных оценок звучания УНЧ.
И становится совсем понятно, когда полюс находится рядом со звуковым диапазоном любой элемент усилителя становится заметным на слух и субьетивных оценок будет столько, сколько слушателей.
Единственно возможным ослабить такие влияния элементов усилителя на субьективное восприятие - удалить НЧ полюс за границы 1 Гц или избавиться от разделительных емкостей (основной элемент, определяющий позицию НЧ полюса). Правда в блоке питания этого условия вряд ли добьемся.

[wert]

В подтверждение того, что полюса еще и задерживают групповые сигналы прикрепляю картинки в МС для ВК режим исследования частотных характеристик с полюсами и характеристикой группового времени задержки и режим исследования переходных процессов, где показаны две синусоиды 20 Гц и 60 Гц в районе влияния НЧ полюса и зафиксированы их задержки. Теперь совмещаем задержки, полученные в разных системах измерений (разные режимы и способы измерения, разные эквивалентные модели) и убеждаемся - наш ВК стал не только исказителем на полюсе, но и системой задержки усиливаемого сигнала.

[.Васильев]

С оу ОРА134 первый полюс на 5герцах, с ЛМ318 на 80гц.

[wert]

Разное входное сопротивление операционников, пересчитывается и частота среза на НЧ.
Остается только увеличить входную емкость.
Второй шаг, в режиме АС используйте выражение GD(V(OUT)) и получите график группового времени задержки.
Если время задержки на 20 Гц превышает порог чувствительности 0,3 мсек, старайтесь снизить реальное время задержки всеми доступными способами, порог чувствительности к задержкам очень высок.

[.Васильев]

Нее,это в режиме постоянного тока,когда входной конденcатор замкнут