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.

[Teoretic]

надеялся что о переходной функции все слышали

Когда ведется обсуждение, необходимо считать собеседника как минимум равным себе (а лучше, знающим больше, чем ты). Очень некрасиво залезать на пьедестал и вещать оттуда.
Возвращаясь к моим вопросам:

Сообщение №3346
2. ..какой сигнал был получен на выходе?
3. Что за величины по оси Y на графиках? Как они получены (формула)?
4

Из всего вороха уклончивых пространных ответов можно догадаться, что на выходе была получена переходная характеристика. Однако, что мы видим на графиках? Как-то совсем не похоже на переходную характеристику! Все-таки, что показано на графиках?

для оценки переходной функции я использую стандартизированные примеры из библиотек MicroCAP

Ничего не понятно. Конкретно, какая функция МикроКап была применена к переходной характеристике?

[wert]

Несколькими постами выше я показал при помощи модального и амплитудно-фазового анализа искажений усилителя
влияние разделительных конденсаторов охваченных петлей ОС на звук (на динамические параметры усилителя).
Это была симуляция, т.е. приближенное к реалии событие, но не само событие, а лишь расчет, прогноз и предположение,
называемые валидацией и требующее подтверждение натурными испытаниями.

Покажу результат натурных испытаний усилителя на ОУ NE5532 при однополярном питании,
с разделительными конденсаторами на входе и выходе усилителя,
где можно наблюдать изменение динамических искажений усилителя в зависимости от номинала входной емкости.
Механизм такого явления
в инерционных системах с ОС
наблюдается зависимость точнее взаимодействие характеристики первого полюса,
с полюсом созданным емкостью на входе усилителя совместно с входным импедансом усилителя.
При пересечении характеристик названных полюсов создается новый полюс в НЧ диапазоне,
этот факт регистрируется при оценке динамических искажений усилителя,
и существенное влияние данного полюса проявляется в инерционной системе при динамических воздействиях.
Механизм оценки позиции первого полюса усилителя без ОС в системе с замкнутой ОС я описал чуть выше в посте 3354

Итак, в представленном практическом примере изменяя номинал входной емкости
изменяется позиция нового полюса, которая сдвигается вправо по частотной оси с уменьшением емкости входного конденсатора.
Но это не самое важное. Важно то,
что при изменении позиции нового полюса изменяется его коэффициент демпфирования
и скачек фазы новых гармоник искажений на выходе усилителя в районе полюса может растягиваться в частотном диапазоне от сотен герц до килогерц.
Когда эти гармоники на выходе усилителя не велики по амплитуде,
ну собственно и пусть себе скачут(скачкобразное изменение фазы гармоник в районе полюса),
мы это вряд ли услышим.
Но когда гармоники достигают слухового порога,
в этом случае златоухие не перестают удивлять народ утверждениями, что конденсаторы каким то волшебным образом влияют на звук.
На рис при воздействии на усилитель белым Гауссовским шумом изображены
- графики спектра амплитудно-фазовых искажений с выраженным провалом внизу диапазона, указывающим на позицию нового полюса усилителя,
- графики модального анализа искажений, где красный график это фаза гармоник искажений, белый график это магнитуда новых гармоник (искажений) на выходе усилителя,
тут позиция нового полюса сопровождается провалом искажений магнитуды и перескоком фазы гармоник.

Во первых, наблюдаем совпадение положения новых полюсов при амплитудно-фазовом и модальном анализе искажений,
во вторых, видим яркую зависимость положения нового полюса от номинала емкости входного конденсатора
и изменение частотного диапазона скачка фазы гармоник в районе этого полюса.
Собственно это подтверждение натурными испытаниями результатов симуляции влияния разделительных емкостей
на динамические искажения усилителя.
И конечно же нужно провести десятки подобных натурных испытаний, чтобы понять
как и каким образом новый динамический полюс влияет на звук
как это можно использовать и применять в практических целях для улучшения усиленного звука,
но перспектива использования описанного динамического эффекта вполне реальна.

[Hennady]

Механизм оценки позиции первого полюса усилителя без ОС в системе с замкнутой ОС я описал чуть выше в посте 3354

все равно меня больше интересует прикладной характер полученных данных, а не сам процесс их получения.

вопрос по системе с ОС, на основе вашего анализа какие есть недостатки/достоинства общей ОС параллельной по напряжению и последовательной по току?

[Teoretic]

Похоже, на мои вопросы ответов не будет.
Непонятно, для чего создавалась тема.

Все-таки я задам еще пару вопросов по ходу дела.

- графики спектра амплитудно-фазовых искажений

Каким образом были получены эти графики? Что за сигнал разложен в спектр?

видим яркую зависимость положения нового полюса от номинала емкости входного конденсатора

Да, можно догадаться, что от входной емкости зависит частота среза АЧХ по НЧ. Так себе результат.
А как выглядят эти "модальные" графики при повторении измерений? Результат по фазе воспроизводится?
И опять же, какие манипуляции произведены с выходным сигналом для "модального" анализа?

Я тоже хочу померить амплитудно-фазовые модальные искажения!

[wert]

Дам некоторые пояснения по оценке динамического полюса усилителя в НЧ диапазоне.
Статическое линейное звено в виде входной CR цепи усилителя
дает частоту среза fc
при С = 1u, fc = 80 Hz, в этом случае частота вершины динамического полюса усилителя составила fp = 10 kHz
при С = 100u, fc = 4 Hz, частота вершины динамического полюса fp = 2,5 kHz
Спектры искажений усилителя при амплитудно-фазовом и модальном анализе
получены при воздействии на усилитель белым Гауссовским шумом.
Чтобы провести подобные измерения необходимы программируемые средства измерений от NI или другое совместимое оборудование
и программное обеспечение LabVIEW с возможностью и опытом программирования.

---------- Сообщение добавлено 13:41 ---------- Предыдущее сообщение было 07:31 ----------

проверим, насколько подтвердятся результаты натурных испытаний моделированием в МС.
А коль это симуляция и могут быть ошибки при использовании моделей,
для максимального исключения ошибок применим продвинутую модель NE5532 Level 3, (в железе применен ОУ NE5532) .
Данная модель достаточно реалистична и содержит практически все параметры ТУ,
в том числе модель правильно отражает полюса передаточной функции, что собственно для нас важно.
Итак, принципиальная схема модели усилителя соответствует принципиальной схеме усилителя в железе.
Проверим модель в малосигнальном режиме АС, отразим полюса на графике ФЧХ
и сравним полученные на графике полюса с полюсами найденными в реальном железе при измерениях.
На рис. графики ФЧХ отраженные в функции ускорения изменения фазовой характеристики,
с увеличением частоты, точки пересечения характеристики с нулем при при ее спаде есть искомые полюса.
Мы видим полюса входной и выходной RC цепи, первый полюс,
и искомые требующие подтверждения полюса на частотах:
fp = 2,5 кГц при С1 = 100u
fp = 10 кГц при С1 = 1u
Ух ты,
полное совпадение искомых полюсов при практическом измерении и при моделировании в МС.
То есть модель ОУ NE5532 Leve 3 достаточно реалистична
и даже может быть использована для подтверждения результатов полученных в железе.

Так что уважаемый Игорь Гапонов,
либо возьмите в руки MicroCAP, а лучше проведите натурные измерения
и докажите обратное моим результатам,
но если не сможете,
то ваши выпады не обоснованы и не состоятельны.

[wert]

Вот и делаем выводы, что даже простейшую задачку сим не может корректно отработать.

Много можно поставить задач перед собой и использовать различный инструментарий,
важно чтобы мы могли его правильно и всесторонне применить для решения конкретной задачи.
Массовый Пример еще более простой чем ваш,
усилитель дает сверхнизкий Кг и ИМ, а слушать не возможно, сплошное мыло.
Но вопрос ведь не в том что косточковые счеты плохи,
а в том что мы оценили статические нелинейности в виде Кг,
а о динамических искажениях мало чего слышали, хотя звуковой сигнал это динамическое воздействие.
Но если слушать синус
то в такой ситуации скорее всего ожидания оправдаются
и результатов измерения Кг будет достаточно.

[wert]

я как-то перегрузил вых. повторители постоянкой при включении, и всё стало лучше слышно, и ревер, объём возрос, все звуки во всём диапазоне стали слышимыми и естественно громкими

Это не фишка, это вполне возможное явление, когда подвергшиеся перегрузке каскады меняют свою импедансную компоненту.
Например,
провел не мало различных испытаний усилителя на NE5532 в железе чтобы увидеть как меняется новый полюс.
Изменял резистивную нагрузку усилителя, цеплял емкости на выходе, проверял работу в диапазоне питающих напряжений,
температурный режим...
от всех проведенных действий зависит положение и коэффициент демпфирования динамического полюса найденного выще.
Характеристики полюса зависят также и от уровня воздействующего сигнала.
Все перечисленное свидетельствует о параметрической природе такого полюса,
который при воздействии на него сигналом способен генерить динамические нелинейности
в дополнение описанного ранее разворота фазы гармоник искажений.
И это очень важное свойство данного полюса.
Но при одинаковых повторяющихся условиях параметры полюса при этом были повторяющиеся.
В целях разнообразить воздействующие сигналы, налету подпаял ко входу усилителя второй входной разьем,
полюс сдвинулся в диапазон ниже 1 кГц и изменился его коэффициент демпфирования,
при этом Кг и другие статические нелинейности не изменились, отношение сигнал шум ну может чуть ухудшилось.
Я понимаю перегружать какие либо каскады нельзя, но так уж вышло (паяльником привнес потенциал/перегруз первому каскаду),
и для данного экземпляра ОУ не желая того перегрузкой входного каскада изменил импедансную составляющую всего ОУ,
естественно он уже будет вносить иной вклад в звучание звукоусилительной системы.
Перегрузки любых каскадов усилителя вещь опасная и не предсказуемая по своим последствием.
Но ради эксперимента наверное делать это имеет смысл дабы изучать возможные последствия.
Но важно,
динамический полюс, проявивший себя на границе характеристик двух полюсов - первого полюса и полюса CR входной цепи,
имеет параметрическую природу и несет опасность привносить в звуковой сигнал динамические нелинейности.

[Teoretic]

Чтобы провести подобные измерения необходимы программируемые средства измерений от NI или другое совместимое оборудование
и программное обеспечение LabVIEW

Ну вот же, ты делал измерения в Микро-капе. Давай, покажи .cir файлик.

Ну и для этого графика, до кучи.

[wert]

Давай, покажи .cir файлик.

Смысл теста описан в моем сообщении

Приведу симуляцию искажений переходного состояния модели усилителя из-за инерционных свойств
в зависимости от импеданса нагрузки.

Фактически формула содержится также в сообщении

Использован интегральный метод Фурье для оценки переходного состояния с использованием вещественной части обратного преобразования Фурье.

Что видно на графиках информация в сообщении

Подопытным - модель усилителя divizka.
На графике три состояния усилителя от импеданса нагрузки,
которые могут быть описаны инерционными звеньями второго порядка.

На сегодня я как невероятный счастливчик имею
два штрафа, два бана и последнее китайское предупреждение о полном блоке навсегда.
Причина в том, что мои тесты и комментарии по поводу якобы не существующих амплитудно-фазовых
и динамических искажений усилителей расцениваются отдельными форумчанами как флуд.
Потому я не буду выкладывать никакие модели и давать комментарии без личной просьбы
создателя или владельца модели, дабы не нарваться на очередные жалобы.
В сообщении которое вы приводите есть вся информация для повторения теста для любой модели усилителя.
Давайте свою модель, я подготовлю такой тест.

[Teoretic]

Потому я не буду выкладывать никакие модели и давать комментарии без личной просьбы
создателя или владельца модели

Ну, вот эта модель твоя? Даже если нет, сомневаюсь, что кто-то захочет предъявить на нее права!
Давай цирку.

[wert]

Ну, вот эта модель твоя?

Давай цирку.

такое ощущение что кто то тебе чем обязан.
Если чужую наработку, то готов вырвать зубами, переступая через нормы общения,
а дать свою наработку для теста, нет! это табу!
Но такая односторонка не катит,
не смогу тебе ничем помочь.

[pyos]

wert,

Потому я не буду выкладывать никакие модели и давать комментарии без личной просьбы
создателя или владельца модели, дабы не нарваться на очередные жалобы.

Было бы неплохо, если вместе с невыкладыванинм моделей ты перестал бы и постить, потому что если с наличием предмета для разговора есть и надежда на какую-то пользу от всех этих разговоров (даже если всей пользы будет осознание тобою бессмысленности раннее пропагандируемых "методов"), то без предмета все эти твои многостраничные инсинуации являются самым обычным бессодержательным флудом.

[wert]

Просто зашедшим поговорить могу повторить мое сегодняшнее предложение

... уважаемые...
либо возьмите в руки MicroCAP, а лучше проведите натурные измерения
и докажите обратное моим результатам,
но если не сможете,
то ваши выпады не обоснованы и не состоятельны.

Больше не реагирую на выпады...

[Teoretic]

Offтопик:

акое ощущение что кто то тебе чем обязан.
Если чужую наработку, то готов вырвать зубами, переступая через нормы общения,
а дать свою наработку для теста, нет! это табу!
Но такая односторонка не катит,
не смогу тебе ничем помочь.

Напротив. Ты не обязан писать в этой теме, однако же регулярно выкладываешь свои результаты. А зачем?
"Полюбуйтесь, какой я! Вот я-то придумал эдакую штуковину! Какие прикольные закорючечки!" - для этого?
Дай методику, пусть люди попробуют, убедятся, что действительно работает. Спасибо тебе скажут. А если укажут на недостатки, опять же плюс. Будет ясно, в каком направлении двигаться дальше.
А уж авторское право за пять лет ты уж точно застолбил за собой.
Но нет, не даешь. Чего боишься?
Думаю, критики.

Насчет "одностороннки", типа я что-то утаил от сообщества? Это мимо.
Все свои результаты я публикую здесь, на все вопросы отвечаю... Мне странны такие обвинения.

[wert]

Существуют информационные пробелы для широкого круга потребителей
в оценке искажений нелинейных инерционных радиотехнических устройств,
к которым можно отнести и звукоусилительный комплекс.
Такие пробелы связаны в первую очередь с отсутствием доступных средств измерений,
валидных методов измерений позволяющих оценивать искажения в частности усилителей
из-за их инерционных свойств.
Потому радиотехническое сообщество ограничено оценкой статической нелинейности в виде Кг и ИМ,
а так же статических линейных искажений в виде АЧХ, ФЧХ, диаграмма Боде.
Но об оценке динамических искажениях линейного и нелинейного инерционного звена приходится только мечтать,
так как в мире на сегодня существуют только первые шаги в этом направлении.
Наиболее популярные решения основаны на функциональных рядах Вольтерра, на нейронных сетях
и ряда других не менее экзотических и сверхсложных для практической реализации подходов.
По этой причине сегодня отсутствуют какие либо доступные средства для корректной оценки динамических искажений
нелинейных инерционных систем.
Но существуют и упрощенные подходы для решения нелинейных дифференциальных уравнений
с помощью которых можно описать с некоторыми ограничениями нелинейные инерционные системы.
Метод решения таких задач в линеаризации нелинейных функций кусочно линейными функциями
это дает возможность описать их линейными дифференциальными уравнениями в отклонениях.
Правда также есть ограничения, нелинейная функция должна быть непрерывной и не иметь катастрофических отклонений.
Собственно последний описанный подход я частично использую совместно с амплитудно-фазовым методом оценки искажений
для определения искажений инерционных нелинейных систем.
Конечно это лишь приближение к существующей проблеме.
Есть ряд вопросов которые нужно решать,
это в первую очередь вопросы сходимости результатов, с подобными, полученными другими методами.
Пока эту проблему достаточно сложно решить, но надежда есть.

[Teoretic]

Собственно последний описанный подход я частично использую совместно с амплитудно-фазовым методом оценки искажений
для определения искажений инерционных нелинейных систем.
Есть ряд вопросов которые нужно решать,

А сюда ты с какой целью пишешь? Ну и решай себе в одиночку. Все равно методики не даешь.

[hippo64]

А сюда ты с какой целью пишешь?

Это называется белый шум. Написать побольше всякой херни, вдруг получится к чему нибудь присосаться в будущем , второй вариант печальней.

[wert]

А куда выходной транзистор меняет её? Что происходит с ВАХ или вольт-фарадной хар-кой?

Ещё прочёл, что ДД можно расширить за счёт ПОС, ноо как её сделать в звуковом диапазоне?..

мне сложно ответь на вопросы вообще не касательно конкретной схемы.
Процессы в полупроводниковых приборах достаточно сложны,
потому как повлияет перегрузка на характеристики кристалла транзистора
сказать достаточно сложно.

---------- Сообщение добавлено 16:48 ---------- Предыдущее сообщение было 15:07 ----------

Приведу пару графиков подтверждающих нелинейную природу динамического полюса,
созданного входной RC цепью и первым полюсом усилителя.
При изменении амплитуды воздействия в виде белого Гауссовского шума
меняется частотный диапазон скачка фазы гармоник от сотен Гц до десятка кГц.
Динамический полюс ярко проявляется ниже частоты 1 кГц в диапазоне входных напряжений от 50 мВ до 200 мВ.
Белый Гауссовский шум являясь случайным сигналом имеет постоянную мощность гармоник в частотном диапазоне,
потому мы можем наблюдать данный полюс при неизменной амплитуде воздействия.
В случае реального музыкального воздействия данный полюс будет в постоянном движении
оказывая влияние на гармоники искажений сигнала во всем звуковом диапазоне частот
и будет постоянно изменять фазу гармоник искажений по "случайному" характеру музыкального воздействия.
Вот такое воздействие на сигнал оказывает динамический полюс
как инерционное звено с ярко выраженными нелинейными свойствами.
Тут задумаешься, так "звучат" разделительные конденсаторы или нет?

[wert]

Вариант усилителя с коррекцией на грани срыва.
Это тот случай, когда динамические линейные искажения усилителя имеют минимально возможный уровень.
Т.е инерционные свойства линейного звена определяются исключительно инерционностью элементов тракта усиления,
при этом инерционная компонента цепей коррекции минимальна возможна до срыва в генерацию
и значительно не увеличивает общую инерционность усилителя.
Уровень таких искажений можно показать моделированием в МС и живыми измерениями.
Но мой опыт измерений и прослушивания усилителей подтверждает описанную ситуацию.
Чем меньше усилитель имеет линейные динамические искажения, тем больше проявляется микродинамика усилителя.
Об этом выше сообщал несколько раз,
но пока не услышишь и не измеришь
останутся слова словами.
Понимая такой факт,
в своих новых разработках усилителей использую данный параметр
и добиваюсь мизерных динамических линейных искажений при максимально возможной устойчивости.
Звук таких усилителей разительно отличается своей глубиной и прозрачностью.

О хорошем звуке внесенной ошибкой при сборке схемы усилителя.
Такое вполне может быть, если ошибка не принесла катастрофических последствий
и режим усиления сохранился, а звук удивляет и нравится.
В таком случае остается провести измерения статических и динамических искажений
и понять что нравится и от какого параметра зависит, это могут быть:
- малые динамические линейные искажения,
- повышенные статические нелинейные искажения при коротком спектре гармоник,
- малые динамические нелинейные искажения
- или ситуация, когда описанный мною динамический полюс
вследствие изменения импедансной компоненты усилителя с ОС не проявился в звуковом диапазоне.
Т.е. в любом случае
требуется проведение измерений характеристик усилителя, их анализ,
далее делать выводы.

[wert]

Приведу модель одного из вариантов "транзисторного ламповика"
подобный работает в железе
и отличается прозрачным, глубоким не замыленым звучанием.
График искажений содержит
- статическую нелинейность в виде THDN на уровне - 26 дБ, в спектре искажений присутствуют две спадающие гармоники вторая и третья.
- динамические линейные искажения (красный график) , уровень искажений значительно ниже статической нелинейности,
только в диапазоне частот 1 кГц - 4 кГц динамические линейные искажения превышают статические нелинейности,
в этом диапазоне, в зоне максимальной чувствительности, есть некоторая потеря микродинамики.
- динамические нелинейные искажения (синий график), для безосника это очень хороший результат, искажения на ровне -60 дБ -70 дБ.
В целом звук усилителя при таком соотношении статических и динамических искажений глубокий и прозрачный.