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.

[Dieselboy]

Конечно, я видел на этом форуме тех, кто заявлял, что полевик звучит только тогда, когда нагружен напрямую на УН. Но так не делают. По нормальному там должно стоять 2 повторителя на БТ, соотв-нно ёмкостть уменьшится в проиведение их бет и получатся полученные искажения на несколько порядков меньше и вся теория сыпется под стол (о влиянии звучания ёмкостей). А вот объяснения плохого звучания половиков перед БТ - нет, не моделируется. А в жлезе всё прекрасно слыщится. Хотя, опять же, есть те, которым нарвится невнятный ватный звук половиков или те, кому не удалось достичь вершин, где эта разница слышна, и порой половик звучит даже лучше БТ. Я это увязываю с крутизной проходной вах, непонятно только почему это не моделируется.

Вот сегодня экспериментировал в железе с номиналами сопротивлений в эмиттерах повторителей прямого и инверсного входов. Если в прямом поставить 200 и в инв. тоже 200 - звукчит плёхо, если 150 и 100 - хорошо, если 330 и 150 - плёхо, 200 и 180 - хорошё, 510/510 - вроде хороше звучало, т.к. было давно. Можете дать объяснение? Схемка жутко простая по взаимовлияющим узлам. Под плёхо понималось - звук приземлённый и куцый по верхам, под хорёшо - приподнятый тонально вверх, пружинящий, естественный, раскатистый. Ещё была подмечена сособенность, при 150/100 высокая чувствительность к наводкам на акустический кабель, вплоть до НЧ наводок от транса, при больших номиналах такого не наблюдалось.

[wert]

Конечно, я видел на этом форуме тех, кто заявлял... Но так не делают.

Делают и многие, кому возможно нравится как это звучит.
Пример взят из МС, там адрес достаточно продвинутого сайта по разработке и продажам усилителей...

Вот сегодня экспериментировал в железе ... Если в прямом поставить 200 и в инв. тоже 200 - звукчит плёхо, если 150 и 100 - хорошо, если 330 и 150 - плёхо, 200 и 180 - хорошё ... Можете дать объяснение?

"звукчит плёхо" или "хорошё" думаю никто не сможет дать пояснение вашей субьективной оценке звука, кроме вас конечно.
Ну может быть кроме общих фраз формирования субьективного восприятия.

высокая чувствительность к наводкам на акустический кабель, вплоть до НЧ наводок от транса, при больших номиналах такого не наблюдалось.

тут скорее можно найти объяснение, но при этом необходимо проводить модальные оценки искажений вашего усилителя. При помощи Кг и ИМ не найдете ответа.

Вернемся к модели усилителя под названием "как не надо делать"
в прошлом своем посте я показал как MOSFET без буфера нелинейно нагружает барьерными емкостями УН,
вследствие чего возникают большие нелинейные искажения, связанные с инерционными свойствами усилителя, охваченного общей ООС.
Но, есть еще один не приятный аспект.
Выше я показывал движение первого полюса усилителя в зависимости от уровня и частотной плотности воздействия,
и генерацию новых гармоник по причине интермодуляции между гармониками воздействия на скате полюсной характеристики при движении полюса.
Ограничение верхней частоты воздействия часто не помогает, особенно когда ВК рождает широкополосные коммутационные искажения.
Введем ВК модели усилителя в режим АВ.
Используя модальный анализ, при помощи операторов Гамильтона
можно определить ускорение ошибки выходного напряжение относительно входного.
И получаем график коммутационных искажений при положительном импульсе воздействия,
график имеет затухающий волнообразный процесс ВЧ помехи, длительность такого процесса в данном случае превышает период воздействия - более 25 мсек,
это яркое проявление инерционных свойств и инерционных искажений усилителя.
В таком случае усилитель становится и передатчиком ВЧ помехи и приемником, детектируя на переходах транзисторов любые наводки на кабели и прочее...
Т.е. нагружать УН нелинейными емкостями транзисторов не есть хорошо в системах с глубокой общей ООС,
но не всегда помогает и буфер и предкоррекция - т.е. создание защитного постоянного полюса перед первым полюсом.
Все зависит от схемотехнического решения, применяемых транзисторов, выбранных режимов и других деталек.
И конечно же нужны объективные методы оценки качества звука усилителя чтобы понимать почему усилитель звучит именно так а не иначе.

[Dieselboy]

Делают и многие, кому возможно нравится как это звучит.

Так зачем тогда бороться с теми искажениями, которые создаёт такое построение? Очевидно же, что их надо сохранять и приумножать!


Поэкспериментировал ещё. Пробовал приблизиться к паре Баксандалла, хотя сделал только её визуальное подобие в той схеме - перекинул базу ОБ каскада УН на предыдущий каскад, заведя её на эмиттер ОБ того каскада (третий этаж, после сумматора оси). Звук оказался при тех же номиналах, где усилил по первой схеме звучал хорошо (150/100 Ом), стал звучсать плёхо. Но в отличии от предыдущих экспериментов, где менялось звучание с громкостью верхов, здесь никаких громкостных искажений не ощущалось, и никаких других (тональных сдвигов и прочего), всё 1 к 1, только звук "мёртвый", я бы сказал - "машинный". Это вводило в заблуждение. После возврата схемы обратно к 1-му варианту, я пришёл к выводу по слуховым ощущениям, что разница заключалась в отсутсвиии пространственного эффекта, не было то ли реверберации, то ли задержки/кручения фазы. Подробнее можно почитать чем слуховое восприятие определяет объём: https://audio-hi-end.livejournal.com/94826.html. Но там утверждается, что фазовые, на самом деле имеются в виду большие временные задержки (по слуховым меркам) проявляются до частот 1-3 кГц, но я данный эффект слышал во всём диапазоне, и на всяких тарелочках, т.е. кГц до 10. Пока пришёл к выходу, что меняя номиналы эмиттерных сопротивлений прямого и инверсного входов меняется постоянная времени работы транзисторов одного каскада - входного совмещённого с вычетателем оси. Таким образом получается, что меняя их временные параметры меняются задержки (но я буду упороно называть фазой) приходящих вычитающихся сигналов - полезный с прямого входа и ослабленный сигнал оси на инверсный вход. Таким образом, полагаю, можно говорить о "биениях", когда сигналы складываются с каким-то сдвигом фазы, не ослабляющим нужные амплитуды в нужный момент, а подавляющим другие, тоже нужные амплитуды, т.н. послезвучия или фазовые сдвиги, в "трудных" случаях может приводить даже к линейным искажениям - спаду громкости на верхах. В общем, играя с этими номиналами сопротивлений получатся некий фазовращатель. Соответсвенно возникает вопрос: "А как получить тем самые закорючки, которые вы часто рисуете в железе усилителя, как проводить замеры, по какой методике?"

Увы, из всего этого следует, что изготовить усилитель даже по самой наилучшей схеме не достаточно, его надо ещё и правильно настроить по задержкам. К сожалению, у меня пока не получается проверить данный фенонем с разомкнутой петлёй, т.к. пока нет отдельного устроства поддержки нуля на выходе, его роль выполянет ось, без неё уплвы составляет 1-2 В. Но такое ощущение, что и данный фенонем останется и при размыкании оси, может эти задержки внутри самих транзисторов? Например вспоминается мой первый опыт работы с этой схемой, когда звук формировался качественный/некачественный при помощи изменения номинала нагрузочного конденсатора УН.

Причём так же складывается ощущение, что на лампах проср*ть объёмный звук гораздо сложней, чем на транзисторах, так как на ранзюках действительно ситуаций когда нет звука гораздо больше, чем получить случано хоороший результат, возможно поэтому так хорошо устоялось понятие о малокачесвтенном транзистороном звуке... Ибо хороший, но плоский звук в сравнении с таким же, но объёмным - меняетя кардинально всё восприятие звучания. С объёмом так же появляется и высокая различимость звуков, гораздо легче выделять на слух звучание каждого из инструментов, при этом ничего на отдельные части не распадается.

p.s. Открою один секрет, который знает Билгейтс и я - чтобы захватить с экрана только нужное (активное) окно, необходимо предварительно зажать кнопку alt.

p.p.s Вышеописсанные эксперименты проводились на 1 канале (монорежим). Т.е. полностью объёмное звучание удаволось получить всего на 1 колонке и без каких-лиюо улучшаёзеров, ревербераторов и пр, только жалкие мрз 128 кбит/с. Как оказалось, ощущения страха и мурашек возникают только при таком пространственном эффекте, в той же версии без него, никаких эмоций не возникает, примерно как кино без звука.

[audiomun]

так же складывается ощущение, что на лампах проср*ть объёмный звук гораздо сложней, чем на транзисторах

На самом деле это элементарно, достаточно разработать схему лампового УМЗЧ с количеством ламп как у некоторых разработчиков - транзисторов ... Во многом этот феномен заключается в простоте ламповой схемотехники, в той же мере это относится и к транзисторным схемам УМЗЧ .

[Dieselboy]

Пока не уверен, что дело всё в только малодетальности и простоте. Например, я полагал, что звук без ещё одного уся будет лучше, и подключал акустику на выход послецапового буфера, он у меня такой же, как и сам усь (дискретный с 35 В питания), только радиаторы на выходе мельче и охвачен почти 100% осью. Не зазвучал. Тогда я подумал, что выход слабоват, 10 Ом как-никак в эмиттерах и стаб слабенький (параллельник на 350 мА). Добавил, значит, к функциональному усю с 3 каскадами повторителей ещё 4 таких же, но с мощными выходниками от силового уся, запитанными от своего последовательного стаба. Снова не зазвучало. Пришёл к выводу, что без УН, у которого Ку много больше 1, звука нормального не получить.

Вторая думка, почему лампы дают стабильней результат. У БТ крутизна вах гораздо выше и изменчивость параметров транзистора (ёмкости переходов, нелинейное сопротивление переходов и свзанные с ним параметры) выше. К тому же стабильность параметров ламп обеспечивает огромное питающее напряжение и малая амплитуда переменной оставляющей по сравнению с питанием.

зюыю Нашёл таки интересное замечание по пространственной передаче:

Реверберация помогает добавить в микс пространство и глубину. Без этого эффекта трек будет звучать сухо и тускло.
http://www.obzh.ru/mix/prostymi-slov...redaktore.html

Значит всё делов в поедании осью слабых уровней сигнала (реверберантов).

[АЛВАЛИ]

...в поедании осью слабых уровней сигнала (реверберантов)...

...хреновой ООСью, так правильней...

[Dieselboy]

А как сделать не хреновую, подскажете?


Вот ещё рою, пока смотрю на влияние оси на ИМИ, точнее Д ИМИ: Тёмная сторона обратной связи.

[audiomun]

Вот ещё рою, пока смотрю на влияние оси на ИМИ, точнее Д ИМИ: Тёмная сторона обратной связи.

Не открывается ...

[Dieselboy]

Offтопик:
открывается. если всё равно не получается, скопируйте адрес с названия ссылки по всплывающему меню и команде "скопирвоать адрес ссылки" и вставьте в адресное поле страниц.

[wert]

Dieselboy
место приведенным тобой ссылкам супер начинающих и выводам по ним скорее в разделе для начинающих,
мог бы ты туда все перенести дабы здесь пространство не засорять.
Не плохо было бы тебе и тему открыть по своей модели усилителя и макету,
если обратишься чем смогу помогу с оценкой искажений не стандартными методами.

[wert]

Испытав на инерционные искажения и послушав достаточное количество усилителей
все больше прихожу к мнению,
чем выше инерционные искажения, тем более замыленный с меньшей "микродинамикой" звук имеет усилитель.
И в первую очередь имеет значение уровень постоянной инерционности,
нелинейные искажения усилителя от инерционных свойств как и нелинейные искажения типа Кг и ИМ
значительно меньшей степени влияют на восприятие звука в глубокоосных усилителях
(правильно сказать вообще не заметны на фоне искажений от постоянной инерционности) .
А раз такие неутешительные выводы напрашиваются,
тогда возникает задача создания усилителя с минимальными искажениями
типа постоянной инерционной составляющей.

[Дмитрий Косачев]

возникает задача создания усилителя с минимальными искажениями
типа постоянной инерционной составляющей

Сергей, а вы не анализировали инерционность в разрезе цепей коррекции? - какая на ваш взгляд оптимальна?
Была тема Частотная коррекция + конкурс, к сожалению, без объявления "победителей" - возможно имеет смысл исследовать этот вопрос?

[wert]

а вы не анализировали инерционность в разрезе цепей коррекции? - какая на ваш взгляд оптимальна?

Не совсем простой вопрос и не может тут быть однозначного ответа.
Ведь цепи коррекции выбираются из условия достижения заданной устойчивости усилителя с общей ООС,
но устойчивость последнего тем ниже, чем выше усиление с разомкнутой ОС,
потому для усилителей с глубокой ОС приходится вводить коррекции с большой инерционностью,
увеличивая тем самым общую инерционность усилителя.
К этому прибавим инерционные свойства транзисторов, микросхем,
нелинейную емкость Миллера, барьерные емкости переходов и проч.
Но в целом с общей инерционностью усилителя можно бороться
- не большим петлевым усилением,
- структура усилителя ТОС, как частный случай
- применением активных элементов с минимальными барьерными емкостями,
- применением схемотехнических решений минимизирующих емкости Миллера, входные и проходные емкости,
- применением специальных способов частотной коррекции.
Только в комбинации перечисленного можно получить результат - усилитель с минимальной инерционностью
при заданной устойчивости.

[Дмитрий Косачев]

Резюмируя можно сказать, что коррекция "Миллером" вносит бо́льшие инерционные искажения (в рамках одного и того же схемного решения), нежели другие способы коррекции. - или есть исключения?

[wert]

коррекция "Миллером" вносит бо́льшие инерционные искажения (в рамках одного и того же схемного решения), нежели другие способы коррекции. - или есть исключения?

В этом плане ничего нового вы не услышите, повторюсь,
минимизируя эффект Миллера можно резко уменьшить "коррекцию Миллером",
но это в пассивной коррекции.
Существуют активные способы коррекции эффекта Миллера,
с активным буфером с целью сильноточной коррекции, с аддитивным транзистором и проч...
Выше я упоминал о балансной коррекции с сильноточным буфером и аддитивным транзистором,
но пока это удачная проба в МС с целью крайней минимизации инерционности усилителя.

[wert]

Насколько может быть близка симуляция и реальные инерционные искажения усилителя.
Для примера возьмем усилитель на AD828, схемка, платка на рисунке.
Очень не плохой ОУ по многим параметрам.
Низкий THD IMd, мизерные шумы.
Мне не удалось возбудить усилитель импедансом нагрузки вплоть до 2 мкФ и это без корректирующих емкостей в ОС.
Не чемпионские, но очень низкие искажения меандра из-за инерционных свойств усилителя, на фронте, спаде меандра искажения достигают 0,45%.
Практические измерения искажений из-за инерционных свойств усилителя совпадают или очень близки к значениям полученным симуляцией в МС,
что собственно обнадеживает и дает возможность доверять МС и при такой экзотической валидации.
Хорошо есть возможность провести необходимые проверки в железе.

---------- Сообщение добавлено 21:18 ---------- Предыдущее сообщение было 14:28 ----------

Для сравнения приведу искажения усилителя на ОУ NE5532.
Популярный ОУ, но имеет очень большие инерционные искажения,
меандр 5 кГц, ограничен по спектру 60 кГц,
инерционные искажения на фронте спаде меандра составили около 10%,

Т.е. AD828, у которого нормированы искажения типа дифференциальная фаза и усиление для видеосигнала формата NTSC,
показал искажения из-за инерционных свойств 0,45%,
конечно же этот операционный усилитель и звучит соответственно.

[АЛВАЛИ]

...А как сделать не хреновую, подскажете?...

Выполнение трёх основных критериев ООС.
Крайне малое время задержки по петле ООС, крайне (гипер) глубокая ООС, отсутствие деления по петле ООС.

[wert]

Выполнение трёх основных критериев ООС.

Рассматривать усилитель в поле ограниченных критериев это подходы маркетологов за последние 30-40 лет
усердно впихивающих огромное количество усилителей в красивой обертке, с мизерным Кг и никаким звуком.
На самом деле из семи звеньев системы с автоматическим регулированием вы упомянули только два звена,
забыв о
- апериодических звеньях первого и второго порядка
- дифференцирующем и интегрирующем звеньях,
- интегрирующем звене с отсечкой.
Я на протяжении нескольких лет показываю и рассказываю о методах оценки искажений перечисленных звеньев усилителей с ОС,
в том числе об инерционных искажениях,
и конечно не могу не комментировать подходы связанные только с оценкой амплитудных искажений
тем более в этой теме.

[Dieselboy]

Крайне малое время задержки по петле ООС, крайне (гипер) глубокая ООС, отсутствие деления по петле ООС.

Эти правила противоречат друг другу. Первое второму, т.к. углубляя надо бороться за стабильность, увеличивая коррекцию УН, след-но задержка растёт. А отсутствие делителя в ОС переводит усилитель громкости в разряд буферных усилителей (повторитель напряжения/усилитель тока).

Из того, что я прояснил для себя, возможной причиной было проявление эффекта Эрли в эмиттерных ГТ различных параллельников на входе (буферы прямого и инверсного входов), даже жалкие 100 Ом приводили к последствиям. Так, убрав эти 100 из буфера ОС ушла некоторая долбёжка на басу, звук ещё помягче стал. Есть и др. наблюдения в другом узле - стабилизаторе УНа.

Про гуперглубину оси к тому же спорный вопрос - с ней не получить малой задержки прохождения сигнала через тракт уся, а соотв-нно на первое место уже выйдут переходные ИМИ (TIM). Поэтому чтобы не сталкиваться с вредными последствиями оси - она у меня всего 10 раз, Ку с ОС 30 раз.

[Garm]

Насколько может быть близка симуляция и реальные инерционные искажения усилителя.

Подскажите, какие инерционные искажения у этого усилителя.

SF-2.CIR