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.

[Rova]

Вот поэтому я считаю, что смотреть в симуляторе тепловые искажения - ерунда полная. Вместо них он покажет просто интермодуляционные(правда, для безосного УМ с точностью +\- километр). И все.

Честно говоря, я тоже так считаю.

[wert]

Тепловые артефакты вносит не рассеиваемая мощность, а температура кристалла (от нее зависят вякие х-ки транзистора). А она вроде как интегральная величина от мгновенной расс. мощности (почему и написал о постоянных времени нагревания\ остывания). Или нет ?

Согласен, мысль ближе всего к действительности, потому и предложено проверить как уровень выделенных искажений от комплексного воздействия на ВК зависит от температуры. Если нет изменений, - ошибка в статье. Если зависимость просматривается - копать далее. Привожу зависимости уровней искажений от трех температур -20град, 27 град, 80 град при токе покоя ВК 1,5А и уровне вых напряжения 40 Вольт

[SAPR]

Согласен, мысль ближе всего к действительности, потому и предложено проверить как уровень выделенных искажений от комплексного воздействия на ВК зависит от температуры. Если нет изменений, - ошибка в статье. Если зависимость просматривается - копать далее. Привожу зависимости уровней искажений от трех температур -20град, 27 град, 80 град при токе покоя ВК 1,5А и уровне вых напряжения 40 Вольт

При разных температурах - разные хар-ки транзисторов. Соответственно, симулятор показывает разные интермодуляционные искажения. И все. Если нет (не учитывается, в симуляторе) зависимости температуры от мощности - о каких тепловых искажениях в симуляторе можно говорить?
По другому: один и тот же транзистор, с одинаковыми токами покоя и т. д. В первом случае малая постоянная времени нагрева\остывания, во втором большая (разные теплоотводы\ радиаторы). в первом случае температура значительно меняется за один период нч колебания, во втором немного. Искажения будут разными. Учитывает это симулятор? Нет. И что (куда) копать?

[wert]

Можно и не копать, а просто измерить интермодуляции при тех же условиях, ведь это просто и сравнить результаты
Для нас важна сходимость результатов, тем более все в одних единицах выражается. Немного позже займусь, внуки одолевают, а тут интермодуляции.

[Rova]

При отсутствии в симуляторе функции мгновенная мощность-температура максимум на что можно рассчитывать - грубо предположить в каких местах реального сигнала искать тепловые проблемы, и все.

[SAPR]

Можно и не копать, а просто измерить интермодуляции при тех же условиях, ведь это просто и сравнить результаты

И что это дает?
Попробую еще раз: Вы смотрите (в симуляторе) интермодуляцию при фиксированной температуре (неважно, - 40 град., 0 град., или+40 град.) - т.е. не меняющейся в зависимости от мгновенной рассеиваемой мощности - по другому симулятор не умеет. А суть тепловых искажений - дополнительная интермодуляция от изменения температуры кристалла и его характеристик (например, за тот же период нч колебания)

[wert]

Я извиняюсь, не могу продолжить дискуссию, внуки висят на руках. Сверх интересно, до завтра.

[Игорь Гапонов]

Думаю, что просимулировать можно. Только надо составить корректную эквивалентную электротермическую схему, т.е. как и для динамика - схему через тепло-электрические аналоги (чем не владею), т.к. кулькулятор точно умеет такие схемы обсчитывать. Знаю, что так до второго порядка точности мощно решать дифф. уравнения (т.е. методами электротехники - через р-параметр). В результате получим динамику температуры, вставляя приблизительно-нашару тепловые постоянные времени. Между прочим, они должны быть одинаковы, что "на охлаждение", что "на нагрев", т.к. вряд ли у кристалла есть "тепловая память". Затем эту динамику надо как-то вставить в параметр "вах", которые приобретут ещё одну переменную - температуру. Вот тут-то и не известно (во всяком случае мне) справится ли оно, кулькулятор, с такой функцией. Однако, имея такое решение на руках можно для каждого равновесия (температура радиатора, типа,) вычислить эти термо искажения в чистую (со вторым порядком точности), как разность между тем, что выше привёл автор статьи, и данным результатом для того же теплового равновесия.... Может и более гениальная стратегия у кого есть

По-моему, осенило (эврика). Наблюдая, что творится на 80 градусах, понял - оно же, чем выше температура, тем ближе к лампам (градиетн температуры уменьшается для той же мощности подогрева из-за сигнала). Поэтому в пределе будет чистая АМ - как у ламп! И поэтому, по "не чистости" можно хотя бы качественно судить о влиянии именно термо искажений.... Но это суждение относится для макета, но не для симулятора в текущей ипостаси.

[SAPR]

Может и более гениальная стратегия у кого есть

Не гениальная : Допустим, два разных каскада (например ВК). Смотрим интермодуляцию у обоих при темп. 50 град. и 100 град. У кого разница в интермодуляции (при разных температурах) меньше, то тот будет и лучше по тепловым искажениям.

[Rova]

Не гениальная : Допустим, два разных каскада (например ВК). Смотрим интермодуляцию у обоих при темп. 50 град. и 100 град. У кого разница в интермодуляции (при разных температурах) меньше, то тот будет и лучше по тепловым искажениям.

Косвенно что-то скажет. Хорошо бы выщемить в чистом виде ).
На самом деле об этом будет говорить и минимальная модуляция мощности, которую посмотреть то можно.
Но опять же, существенно ли все это... нз.. и насколько, если да.

[Nota Bene]

т.е. не меняющейся в зависимости от мгновенной рассеиваемой мощности - по другому симулятор не умеет.

Умеет. При наличии соответствующих моделей (Self-Heating)...


Только в цепь, задающую температурный потенциал надо правильные постоянные времени ввести, коэффициенты и стимулирующую функцию.... Сразу говорю - сам не пробовал.

[SAPR]

Умеет. При наличии соответствующих моделей (Self-Heating)...

Спасибо. Был не в курсе.

Только в цепь, задающую температурный потенциал надо правильные постоянные времени ввести, коэффициенты и стимулирующую функцию.... Сразу говорю - сам не пробовал.

Можно попробовать разобраться. Правда, насколько все это будет соотв. действительности - хз.

На самом деле об этом будет говорить и минимальная модуляция мощности, которую посмотреть то можно.

Ну, во входных каскадах я, например, так и делаю - чем меньше, тем лучше. Но там есть простые приемы - уменьшение девиации тока\ напряжения.

[IDDQD]

Покрутил выходной каскад в симуляторе - оказалось, что распределение токов по плечам зависит от R12 (схема поста 45). По схеме автора нижнее плечо работает с отсечкой (не знаю зачем он так сделал).
Более логичным выглядит каскад работающий с равномерным распределением токов по плечам, когда плечи не входят в отсечку (при том же токе покоя).
К примеру, при питании ВК 32 V и токе покоя 1 А, ограничение на нагрузке 4 Ом +-12 V (24 Vpp). При подаче на вход напряжения чуть меньше ограничения (22 Vpp) и "правильном" номинале резистора ( R12, пост 45; R10 в прилагаемой схеме) оба плеча работают без отсечки - в классе А (Кг при этом в разы меньше). Если же озадачиваться тепловыми искажениями, то можно ввести автономное питание и сделать верхнее плечо аналогично этому:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=50988

[Игорь Гапонов]

...

Только в цепь, задающую температурный потенциал надо правильные постоянные времени ввести, коэффициенты и стимулирующую функцию.... Сразу говорю - сам не пробовал.

вот я и говорю, если внедрить в транзистор функцию температуры таки можно, то останется составить и посчитать эквивалентную термоаналоговую схему как обычную электрическую. А для этого надо знать теплоёмкости теплопроводности и теплоиндуктивности (теплоинерционности), да вдобавок и как их соединять.

[sherif]

Тепловое моделирование в симуляторе

[Petr-1951]

вот я и говорю, если внедрить в транзистор функцию температуры таки можно, то останется составить и посчитать эквивалентную термоаналоговую схему как обычную электрическую. А для этого надо знать теплоёмкости теплопроводности и теплоиндуктивности (теплоинерционности), да вдобавок и как их соединять.

а нагрузка? это только на активной напряжение и ток совпадают по фазе. Как бы не поплохело "калькулятору" после введения всех переменных...

[wert]

Покрутил выходной каскад в симуляторе - оказалось, что распределение токов по плечам зависит от R12 (схема поста 45). По схеме автора нижнее плечо работает с отсечкой (не знаю зачем он так сделал)

В вашей модели ВК стоят другие элементы, соответственно режимы не совпадают. Схема чувствительна к применяемым транзисторам, требует установки соответствующих режимов перед измерениями.
Методика настройки ВК не сложна, но нужно учесть следующее:
1. установить напряжение средней точки Uпит/2.
2. при отключенном R12 (схема пост 45) при помощи R9 найти оптимальный ток покоя каскада по мин. гармоник в диапазоне мощностей.
Мин уровень гармоник считается тот, при котором устанавливается заданное распределение гармоник. При макс мощности уменьшение тока ведет к постепенному развалу распределения гармоник.
3. Подключаем вместо R12 переменник с большим номиналом и от максимума сопротивления движемся к минимуму гармоник с сохранением распределения гармоник. определили номинал, ставим в схему.
4. Подбираем номинал переменника Х2 по максимальному Кг.
Нужно поиграться с настройками, так как от напряжения средней точки также есть зависимость и КПД и распределения гармоник.
Но 1,5 А ток покоя это не для этой схемы, кроме распределения спектра и др цель была достичь макс КПД следящего режима.

---------- Сообщение добавлено 09.16 ---------- Предыдущее сообщение было 09.01 ----------

Вы правы, загоняя данную схему из следящего в режим А получаем низкий уровень гармоник в разы.
Чтобы не возникало сомнений по тепловым искажениям, речь не идет о проблеме рассматриваемых усилителей, речь идет о принципиальной возможности оценки тепловых (может быть амплитудных) искажений. Дабы не запутать всех к посту 82 прикрепляю схему ВК на котором тренируемся по тепловым.

Относительно отсечки управляемого ГТ, отсечки нет до вых напряжения 9В. Далее до 12В происходит плавный заход в отсечку, но он не рождает гармоник высшего порядка, и выходной спектр не страдает, обратите внимание крутизна спада до 10 гармоники составляет 120 дБ, что подтверждает отсутствие в вых напряжении гармоник высшего порядка. Истоковый повторитель не заходит в отсечку. именно он принимает основную роль формирования вых напряжения на нагрузке. Картинки прикрепляю. (Схема пост 45). Конечно, все что без отсечки - это кошерно. Таким мелонам слушать усилитель до 10 Ватт

[wert]

Умеет. При наличии соответствующих моделей (Self-Heating)...
Только в цепь, задающую температурный потенциал надо правильные постоянные времени ввести, коэффициенты и стимулирующую функцию.... .

Модели четырехвыводных транзисторов уже имеют основные предустановленные температурные коэффициенты. Для трех выводных у многих моделей есть пара темп коэффициентов
XTB
XTI
внизу таблицы параметры заданы.
Основные параметры температурных коэффициентов обнулены либо по умолчанию не использованы. Но судя по всему это нам и нужно.

[Игорь Гапонов]

а нагрузка? это только на активной напряжение и ток совпадают по фазе. Как бы не поплохело "калькулятору" после введения всех переменных...

тут проще, чем кажется - нагревает только активная составляющая мощности, которая выступает в роли источника энергии для экв. температурной схемы. Другими словами активная мощность - источник "мгновенной" температуры. Отделять активную от реактивной по косинусу фи должен уметь не только калькулятор, но и восьмиклассник .

Судя по расчётам радиаторов, принято, что температура - эквивалент потенциала, тепловое сопротивление - обратная величина теплопроводности. Но в обычном расчёте радиаторов не фигурируют реактивные компоненты - тепловая инерция (ясно что зависит от массы объекта) и тепловая ёмкость (ясно что зависит от теплоёмкости объекта). Так же (для меня) открыт вопрос о деталях источника тепловой энергии: мощность это источник тока (скорости теплообмена) или источник напряжения (разности температур)? Короче, нужен теплотехник

[wert]

Короче, нужен теплотехник

Судя по описанию температурных коэффициентов в моделях трехвыводных транзисторов, уже для пользователей открыли ряд возможностей играться с динамическими температурными параметрами транзистора. Правда нет уверенности, пока не попробуем, достаточно ли будет доступного, так как основные параметры моделей таки закрыты. В МС порядка 140 параметров для транзистора, открыто пользователю до половины. Вопросы есть, ответы нужно искать, есть сайт Сергея и Марины Амелиных и веточка про измерения искажений аналоговых схем. Не мешало б подключить к проблематике знатоков моделирования процессов.