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.

[Malinovsky D]

Ннннда... Я-то решил, что подписи под схемами перепутаны - мелочи. А вон оно как оказалось... Позор, практически.

[Dzymytch]

Ннннда... Я-то решил, что подписи под схемами перепутаны - мелочи. А вон оно как оказалось... Позор, практически.

Так и есть, там чего-то журналисты намудрили при перепечатывании, сам Отала тут ни при чем. Эта же схема из орингинальной статьи тезисов конференции AES


А 2.7 ома опен-луп импеданс - это для квазикомлиментарного каскада.

[ViktKors]

Так и есть, там чего-то журналисты намудрили при перепечатывании, сам Отала тут ни при чем.
..
А 2.7 ома опен-луп импеданс - это для квазикомлиментарного каскада.

ОК. С опечаткой разобрались. А с остальным как быть?

Вообще-то тема не пустая. И покопать было бы что.
Реактивность и в самом деле играет роль.
И "вдутие сигнала усилителю взад" не так уж бессмысленно (например если посмотреть на искажения УНЧ в этом режиме внимательно, станет очевидность лажевости статей от всяких "бакалавров искусств" про искажения УН (подсказываю, они понятия не имеют про наличие у транзисторов выходных характеристик)).

Только вот хотелось бы, чтоб статьи были всерьез, а не как это нередко водится.

****
П.С. чтоб было понятно на уровне прошаренного домашнего кота, расшифрую по второй части статьи.
Банальная формула (надеюсь ее "вывод" не вызовет затруднений) для Кг УНЧ у которого в нагрузке левый сигнал:
1/(K*betha) * Кг * Rout/(Z+Rout)

Если "левый сигнал" - это не искажения, а вдуваемый в его выход тон через резистор "Rx", все что нужно сделать, изменить "Кг" на "Uлев", а "Z" на "Rx".
Итак поле того, как в охваченный ООС УНЧ с ненулевым выходным сопротивлением подали левый сигнал Uлев, амплитуда этого левого сигнала на выходе будет Uвыхл:
Uвыхл = 1/(K*betha) * Uлев* Rout/(Rx+Rout).

В описанном Оталой опыте (напомню, сигнал вдувают в выход УНЧ!)
эта Uвыхл после ослабления делителем ООС подается на вход усилителя;
она-же потом пробегает по усилителю, где усиливается;
она-же внутри усилителя интермодулирует с полезным сигналом.

Банальная логика говорит нам, что что количество продуктов интермодуляции, будет тем выше, чем выше уровень сигнала (там простейший диодный лимитер в модели).
А уровень сигнала Uвыхл пропорционален выходному сопротивлению УНЧ до охвата его ООС.

Т.е. банальная логика, знание закона Ома, и понимание, что ООС снижает искажения, говорит нам, что количество продуктов интермодуляции, при прочих равных будет зависеть от выходного сопротивления УНЧ до охвата его ООС, и будет тем меньше, чем меньше это выходное сопротивление.

А теперь веселая картинка:

Слева - искажения разных усилителей, показывающая, что условие "при прочих равных" соблюдено (обычные измерения искажений).
Справа - картинка с интермодуляционными искажениями усилителей промеренными "взад".
На этой-же картинке я пририсовал промеренные автором данные по Rвых до охвата ООС.
ИМХО, комментарии излишни.

Но конечно, можно и поизгалаться. Как уже отмечалось, сигнал "Uвыхл" ~ Rout/(Rx+Rout).
Rx составляет 20 Ом.
Т.е. для случая Rout = 60 Ом
на выходе до ООС будет 60/(60+20) = 75% сигнала
А для случая Rout = 1.2 Ом на выходе до ООС будет 1.2/(1.2+20) = 5.7% сигнала.
Т.е. в случае Rout = 60 Ом амплитуда левого сигнала внутри УНЧ при методе "вдувания взад" будет практически такой-же (75%), что и при нормальных измерениях. А стало быть и искажения будут +/- такими-же.
А вот остальные случаи с Rout = 0.9/1.2/2.7 Ом дадут существенно меньшую амплитуду внутри усилителя при "вдувании взад".
Ну можно посмотреть и сравнить левую (обычные искажения) и правую картинку (искажения при вдувании взад) и увидеть ровно то, что и было сказано.


Может некий ценитель современной живописи и найдет в себе силы сказать, что это все "небанально". Но имхо, оно не стоит отдельной статьи, потраченного времени, затраченного электричества и т.п.
По мне вывод формулы
1/(K*betha) * Uлев* Rout/(Rx+Rout)
это детский сад, и если уж автор вместо этого зачем-то решил увести читателей в сторону изобретенных "интерфейсных искажений", да еще и пристегнул к ним зачем-то реактивность акустических систем (про "delayed version returned from a loudspeaker through a feedback loop" помолчим), то вариантов два
1. автор (редактор, референт) некомпетентен (был пьян);
2. автор ловил хайп.

[vladimir sim]

Отале хотелось славы, но он был пьян. Неоднократно наблюдал, как в Питере грузят в автобус бухих в дрова финских туристов , приехавших на выходные. Отсюда практицкий вывод- живите своим умом, без ссылок на ложные авторитеты.

[wert]

наблюдал, как в Питере грузят в автобус бухих в дрова финских туристов , приехавших на выходные

Offтопик:
месяц жил в Выборге, проводил испытания радиолокационных маяков-ответчиков.
Суббота-воскресенье русского не услышишь один веселый финский говор, народ в дребадан.
Однако умные ребята, дома не бухают, а усердно работают, не все конечно, но большинство.
Помню как на Калыме связисты работают на удаленке в паре тыс км от Тикси или Анадыря,
Отдельная изба, кровать, две бочки с брагой и радиостанция БМ2.
С утра на связь вышел и вся работа, пару солдатских кружек браги за шиворот
и до следующего утра.
Таких не только местное женское население стороной обходят
(бабы мужиков оленеводов по пол года не видят),
но говорят и голодные волки не приближаются, бедняги не переносят пьяного угара.
Мир разнообразен в проявлениях, всего хватает.

[Dieselboy]

сомнительный термин "динамические искажения"

Искажения возникающие во время динамического (и/или нелинейного переходного, когда меняются параметры системы нелинейно - ёмкости переходов, их сопротивления) процесса, что тут сомнительного?
О динамических искажениях в транзисторных усилителях НЧ. П. Зуев

несуразный термин "скорость нарастания".

Которым пользуются все, даже СВЧшники. Наверное они не понимают, "что творят".

Второй не имеет никакого отношения к качественному звуковоспроизведению

Т.е. тупо отработка формы сигнала не важна, если скорость нарастания не позволяет?... Форма не качество ведь...

его с завидной регулярностью путают со временем нарастания, четким и точно определенным параметром.

Что? Время нарастает? Куда? Зачем?

Каких ещё ждать потрясений от сомневающихся во всём теоертиков? Может и солнышко-то не круглое совсем? Придумали какую-то фигуру - круг...

[Teoretic]

Искажения возникающие во время динамического (и/или нелинейного переходного, когда меняются параметры системы нелинейно - ёмкости переходов, их сопротивления) процесса, что тут сомнительного?
О динамических искажениях в транзисторных усилителях НЧ. П. Зуев

Вот-вот. Я именно об этом. Говорим об одном, ссылку даем совсем на другое.

В приведенной статье по ссылке Зуев как раз обсуждает "динамические искажения" и "скорость нарастания" в их исходных значениях (не таких, как у тебя). Но причина возникновения обсуждаемых явлений не вскрывается.
А она проста: перегрузка промежуточного (обычно входного) каскада усилителя. Проще говоря, банальный клип, только внутри усилителя, а не на выходе.
Это - ошибка проектирования усилителя. Вполне можно спроектировать усилитель так, чтобы каскады не перегружались при номинальном сигнале.

Ну а раз перегрузка - о каком верном звуковоспроизведении может идти речь?

[audiomun]

Что? Время нарастает? Куда? Зачем?

Картинка для наглядности ... Как видим, у импульса есть время Tф и Tср ... Кстати, и сам термин "скорость нарастания" технически грамотно называется "крутизна" .

[wert]

Картинка для наглядности

на флейм Teoreticа не хотелось бы отвечать,
но это как навязчивая идея подается на постоянной основе
типа нет никаких искажений из-за инерционных свойств усилителя,
а есть перегруз первого каскада - проектировщики никакие...
Ну а далее можно муссировать время изменения фронта спада, прочие параметры, терминологию...
не столь важно...
В мире не существует чистых без инерционных систем.
В радиоэлектронике любой элемент в эквивалентной схеме имеет параметры
определяющие его инерционные свойства - индуктивность, емкость.
Везде где есть процессы преобразования, накопления и отдачи энергии (это основные процессы функционала и эволюции любой системы)
везде можно описать инерционные свойства систем, обьектов, процессов.
Ограничение и перегруз любого каскада усилителя
может быть одним из частных случаев из всего многообразия
проявления инерционных свойств обьектов.
Не понятно с какой целью Teoretic так усердно флеймит,
но видно этот новый стиль общения и хайпа приносит удовольствие...
Лучше бы сто грамм коньяка хорошего выпил -
удовольствие и эффективное средство для профилактики от ковида.

[Teoretic]

везде можно описать инерционные свойства систем, обьектов, процессов.

В нашем конкретном случае усилителей низкой частоты инерционные свойства полностью эквивалентны полосе воспроизводимых частот. То, что вижу я: в этой теме ты занимаешься рассматриванием АФЧХ в микроскоп собственной конструкции. А поскольку ни у кого более такого микроскопа нет, то никому не понятно, что ты там такого увидел!

[wert]

Ковид и его последствия непредсказуемы и печальны,
и как любая инерционная система
социумы долго раскачиваются чтобы победить зло.

Но вернемся к инерционным свойствам усилителей.
Приведу пример "многострадальной" модели Lanzar.
Первый пример, входные емкости ВК по конски нагружают УН.
Учитывая значительную нелинейность входной емкости IRFP240 /9240 от воздействия
получаем фазовый портрет ошибки усилителя
значительно превышающий тот же портрет с буфером после УН (второй пример).
Напомню,
фазовый портрет на фазовой плоскости
отражает нелинейные свойства усилителя из-за его инерционных свойств.
В данном случае это изменение скорости выходного напряжения относительно входного воздействия -
звукового сигнала в виде повторяющегося аккорда в исполнении стаккато.
Буфер ослабляет влияние нелинейных входных емкостей ВК на УН,
соответственно значительно уменьшаются динамические нелинейные искажения
из-за инерционных свойств усилителя.

---------- Сообщение добавлено 08.04.2021 в 06:55 ---------- Предыдущее сообщение было 07.04.2021 в 16:34 ----------

Для полноты картины исключим интегратор из схемы Lanzar.
Выше показывал какие динамические искажения вносит интегратор
и его вред для звука при не корректном подключении очевиден.
Приведенный пример ниже с исключением интегратора из схемы усилителя с буфером
дает уменьшение динамической нелинейности на несколько порядков.
При этом Кг и ИМ не меняются, но звуковые ощущения очевидно изменятся
в лучшую сторону при реализации в железе.

Практический пример изменения схемы подключения интегратора приводил
выше в этой теме для усилителя Vincent SP-331.
Измерение динамических искажений, прослушка модернизированного усилителя
показали полную корреляцию звуковых ощущений и динамических искажений,
при уменьшении динамических искажений значительно улучшается восприятие звука.
При этом Кг и ИМ после модернизации Vincent SP-331 не изменились
и фактически не отразили существенные изменения в восприятии звука модернизированного глубокоосника...

[Nikolav]

2. автор ловил хайп.

Спасибо, Виктор, попался я на хайп, мозги не включил, сейчас даже стыдно. Благодарен. Спасибо.

[wert]

Многих в этой теме задевают не простые, но классические тесты, общепринятые термины,
и это не вина конкретного пользователя или написавшего
"амплитудно-фазовые искажения"
"фазовый портрет"
"динамические нелинейности"
"линейные искажения динамического звена"
"амплитудно-фазовая конверсия"
и проч...
обо всем этом в учебниках чуть выше ПТУ можно подробно ознакомиться
или вспомнить о чем речь...
Но суть не в этом,
а суть скорее в психологическом барьере.
Могу измерить напряжение и ток, а еще в лучшем случае Кг при помощи звуковой карты и все...
этот барьер для простых пользователей со временем превращается в необходимую и достаточную догму,
описывающую качество усилителя.
Выше этого все от лукавого.
В этой теме на примере "транзисторного ламповика" и других усилителей
я попытался дать наблюдения по многим моделям усилителей,
разработанному методу оценки амплитудно-фазовых искажений,
по реальным измерениям.
Если мои наблюдения для части форумчан являются барьером,
возможно в будущем я смогу разрушить эти барьеры,
ну а кто воспринял мои наблюдения и дал дельные советы
благодарю за поддержку.

[Dieselboy]

Для полноты картины исключим интегратор из схемы Lanzar. Выше показывал какие динамические искажения вносит интегратор и его вред для звука при не корректном подключении очевиден. Приведенный пример ниже с исключением интегратора из схемы усилителя с буфером дает уменьшение динамической нелинейности на несколько порядков. При этом Кг и ИМ не меняются, но звуковые ощущения очевидно изменятся в лучшую сторону при реализации в железе.

Давайте просто посчитаем на пальцах что нам светит услышать? Исходные данные: мы можем услышать в лучшем случае 100 мкс, проверяемая частота - 50 Гц, максимальные отклонения фазовых портретов, для статики (Лазарь без интегратора без/с буфером) - 2 гр. и 1,2 гр.; для динамики - 0,15 гр. и 0,0003 гр.

Считаем:
Период T=1/f = 1/50 Гц = 0,02 с (20 мс)
Находим сколько будет равен один градус для круговой частоты, секунды: 20 мс / 360 = 0,055(5) мс (55 мкс)
Находим сколько секунд будет в 2 градусах: 0,055(5) * 2 = 0,111 мс = 111 мкс
Находим сколько секунд будет в 1,2 градусах: 0,055(5) * 1,2 = 0,067 мс = 67 мкс
Находим сколько секунд будет в 0,15 градусах: 0,055(5) * 0,15 = 0,0083 мс = 8,3 мкс = 8300 нс
Находим сколько секунд будет в 0,0003 градусах: 0,055(5) * 0,0003 = 0,000016 мс = 0,016 мкс = 16 нс

Вы задались целью услышать разницу в динамических искажениях между 8,3 мкс и 16 нс. Не слишком ли круто для обычного человейника? Возможно вы необычный, родом из Припяти, и слух у вас как у дельфина и летучей мышки вместе взятых?

В общем, очередная теория нулей динамических искажений фазового портрета - или просто - теория самодурства. Теме место в Абусрдопедии скорей.

[wert]

абсурд даже не в том что самоуверенные дарования на фазовом портрете находят градусы,
а в полной уверенности что только так верно.
Повторюсь для тех кто ошибается и пытается в своих ошибках остальных убедить

обо всем этом в учебниках чуть выше ПТУ можно подробно ознакомиться
или вспомнить о чем речь...

если сложности возникают с учебниками (не найти), можно википедию открыть прочитать,
куча учебников в инете
в крайнем случае пояснением в моем сообщении воспользоваться

Напомню,
фазовый портрет на фазовой плоскости
отражает нелинейные свойства усилителя из-за его инерционных свойств.
В данном случае это изменение скорости выходного напряжения относительно входного воздействия

[Teoretic]

на флейм Teoreticа не хотелось бы отвечать,
но это как навязчивая идея подается на постоянной основе
типа нет никаких искажений из-за инерционных свойств усилителя,
а есть перегруз первого каскада - проектировщики никакие...

Ладно. Вот для примера модель усилителя без динамических искажений.


witohout-dyn1.cir

Малосигнальная полоса частот около 100 кГц. А полоса полной мощности больше.
Следовательно, никакой "скорости нарастания" у этого усилителя нет.
А есть, как и у любой линейной цепи с ограниченной полосой частот, время нарастания.

Переходная характеристика:



Скорость нарастания сигнала на выходе пропорциональна амплитуде, время нарастания - одно и то же для любой амплитуды (не перегружать!). Именно время нарастания характеризует быстродействие нормального усилителя.

[wert]

Вот для примера модель усилителя без динамических искажений.

Без динамических искажений может быть идеальный чисто активный четырехполюсник.
Представленная для анализа модель держит до срыва в генерацию емкость номиналом 8 нФ параллельно нагрузке.
Что явно не достаточно для реальной нагрузки, если для чисто активной то да достаточно.
Предлагаю изменить коррекцию модели любым способом,
для работы как минимум на 100 нФ параллельно нагрузке.
Тогда можно будет оценить динамические искажения.
Усилители wert и Misha88 оценивались на динамические искажения при коррекции на устойчивость к нагрузке 4 Ом в параллель 100нФ.

[Hennady]

Следовательно, никакой "скорости нарастания" у этого усилителя нет.

что значит нет? конечно есть.
например для ОУ разве не для единичного коэффициента усиления ее указывают?

+ еще эта скорость зависит от емкости корректирующего конденсатора, и тока протекающего через этот конденсатор - это не "время нарастания", а именно скорость, физический смысл которой , максимальная частота на которой выходное напряжение не искажено, и по сути это и максимальная неискаженная амплитуда.


P.S. в общем, как то вы в лоб все рассматриваете отсюда и отрицание неотрицаемого..., т.е. корректирующий конденсатор есть, а "скорости" нет - занятно.....

[Teoretic]

Предлагаю изменить коррекцию модели любым способом,
для работы как минимум на 100 нФ параллельно нагрузке.
Тогда можно будет оценить динамические искажения.
Усилители wert и Misha88 оценивались на динамические искажения при коррекции на устойчивость к нагрузке 4 Ом в параллель 100нФ.

Это же просто пример. Необходимость работы не емкостную нагрузку должна предусматриваться на этапе проектирования.

Ну пусть так:

witohout-dyn2.cir

[wert]

Надеялся коррекция на устойчивость будет применена к модели усилителя которую я уже оценил.
Если другая модель усилителя не беда,
но только коррекция усилителя на устойчивость подбирается без выходного RL барьера.
И динамические искажения также оцениваются без входного фильтра и выходного RL барьера.
Как поступим? измените модель или мне первый пример показать с подобранной коррекцией?