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.

[Orion33]

Мультиампинг - это идеал, к которому нужно стремиться. Кроме всего вышесказанного про согласование импедансов, паразитные параметры небольших LC компонентов меньше, чем больших, что дает характеристики фильтров, близкие к идеальным. К тому же, разработано множество схем фазолинейных фильтров (Линквица, например), которые после суммирования повторяют прямоугольник, что и на выходе. Используя такое решение в сумме с мультиампингом, можно добиться качественной передаточной характеристики от тракта. Еще плюс мультиампинга в том, что уменьшается спектр интермодуляционных искажений благодаря сужению полосы для каждого усилителя.
Есть один минус - это все дорого)))

[Rova]

Потому что для токовых АС нужны токовые кроссоверы.

При токовом управлении для избежания порчи АЧХ нужен ровный импеданс нагрузки. Какими кроссоверами и как обеспечить ровный импеданс нагрузки дело личное ).

[ROSSOMAHA]

пишут особо одаренные вызывают ржачку у половины инета.

Да Бог с ними...Студийные магнитофоны для многополосной записи появились ещё в лохматые годы,один,не помню названия,даже ремонтировал,там 8 полос было на полудюймовой ленте...

[wert]

Измерение амплитудно-фазовых искажений разработанным методом с помощью частотного разложения не прост в реализации,
однако дает явное преимущество перед стандартными методами оценки искажений при измерении сильно зашумленных сигналов.
Если частотные составляющие сигнала удается различить на шумовом фоне тогда измерение возможно, даже если составляющая ниже уровня шумов.
Тот кто занимается приемом и обработкой слабых сигналов сможет это оценить.
Для усилителей низкой частоты может быть применен метод оценки амплитудно-фазовых искажений без частотного разложения.
Метод дает сходимость результатов с методом частотного разложения. Единственное ограничение - измерение сигналов на уровне шумов усилителя дает большие погрешности, но такие варианты мало применимы в звукотехнике.
Ранее показывал различные варианты измерения искажений сигналов разной сложности без частотного разложения:
- искажения амплитудной характеристики с учетом искажений амплитуды и фазы;
- коммутационные и амплитудные искажения при двухчастотном воздействии.

Удалось эмулировать и измерить в железе нелинейные искажения фазы усилителей без частотного разложения с минимальной погрешностью.
На рис ВК стандартная тройка, эмуляция в МС:
первый график - искажения АХ с учетом искажений амплитуды и фазы (%) при разных значениях базовых резисторов мощных транзисторов.
второй график - нелинейные искажения фазы (градус) при двух значениях базовых резисторов.

Графики искажений отображают малейшие изменения режимов, номиналов емкостей, резисторов, температуры и прочее.
Реализуются измерения на практике очень просто, и часто полученная визуализация искажений не доступна другими методами.

[wert]

Нелинейные искажения АХ и фазы значительно отличаются при разных номиналах выравнивающих резисторов в цепях базы мощных транзисторов ВК (предыдущий пост).
На рис нелинейные искажения АХ и фазы ВК при двух значениях емкости между базами мощных транзисторов.
При уменьшении межбазовой емкости искажения АХ резко увеличиваются в области перехода через ноль и эта область увеличивается от +/-пары вольт до +/-15 В, нелинейные искажения фазы также возрастают.

[wert]

В предыдущих двух постах показаны графики искажений амплитудной характеристики с учетом искажений амплитуды и фазы испытательного сигнала на выходе ВК.
Отдельно показаны графики нелинейных искажений фазы.
Графики искажений АХ содержат полный набор составляющих сигнала включая нулевую гармонику, искажения первой и последующих гармоник с учетом их амплитуды и фазы.
Но как мы помним рассматривается метод оценки искажений сигнала без частотного разложения.
Часто полезно бывает увидеть такие искажения без учета нулевой и первой гармоники.
Например в 2006 году в статье в РХ об услителе со сверх низкими искажениями, далее в статье о "транзисторном ламповике" и в данной теме подробно описал метод оценки и показал на практике как измерить коммутационные и амплитудные искажения дифференцированием в эмуляции и в железе применив ВЧ либо полосовой фильтр, получить напряжение гармоник во временной плоскости.
Таким же образом легко получить напряжение гармоник и оценить искажения АХ без учета нулевой и первой гармоники.
На рис. верхний график искажений АХ при двух значениях эмиттерных резисторов,
нижний график искажений АХ без учета нулевой и первой гармоник. Плавные загибы искажений это искажения НЧ гармоник , резкие перегибы искажений в районе коммутации - ВЧ гармоники.
На практике в железе такой график легко получить применив фильтр ВЧ с частотой среза между первой и второй гармониками. В теме показывал такие измерения.

[wert]

Ранее в теме показывал не нормированные графики коммутационных искажений ВК.
Сейчас представляется возможным видеть нормированные графики нелинейных искажений АХ в процентах и нелинейные искажения фазы в градусах.
На рис. представлены графики искажений АХ без учета нулевой гармоники и без искажений первой гармоники при трех токах покоя.
Красный график при токе через выходной транзистор 100 мА, коммутационные искажения имеют уровень около 0,7% и проявляются в области около +/- 5 В размаха выходного напряжения.
Зеленый график при токе 1,5 А, уровень коммутационных искажений сохранился 0,7%, переключение плеч переместилось в более высоковольтную область +/- 25В
Синий график при токе 3 А, коммутационные искажения отсутствуют, их область возникновения переместилась за пределы максимального размаха выходного напряжения, это чистый режим А.
Нелинейные искажения фазы от АВ к А имеют значения 0,37^о, 0,2^о, тысячные доли градуса в режиме А.

[wert]

Музыкальный сигнал носит импульсный характер.
В трех гармониках импульса (1-ая - 3-ья гармоники) содержится до 65% энергии или информации об импульсе.
Т.е чтобы передать муз сигнал в верхней части звукового диапазона (на частоте 20 кГц) с достоверностью до 65% необходимо иметь полосу усилителя до 60 кГц.
А так как среднестатистическое ухо слышит до 20 кГц, то можно утверждать, что в восприятии звуков играет большую роль форма сигнала, которая определяется в том числе амплитудой и фазой.
В таком случае становятся понятными стремления разработчиков звуковой техники поднять диапазон воспроизводимых и усиливаемых частот до 100 кГц.

В четырех постах выше показаны характеристики искажений АХ и фазы на частоте 50 кГц.
Но, одночастотное представление искажений АХ и фазы малоинформативно.
Ниже представлены графики искажений в полосе частот от 100 Гц до 50 кГц.
Искажения АХ - черный график на частоте 100 Гц, желтый - частота 50 кГц.
С ростом частоты увеличиваются нелинейные искажения, в частности амплитудные и коммутационный искажения.
График искажения фазы (градус) в частотном диапазоне:
красный - при выходном напряжении 0,1В, график в основном отражает линейные искажения.
зеленый - при выходном напряжении 38 В,
разница между красным и зеленым графиком это девиация фазы выходного напряжения ВК в диапазоне частот.

[_Сам_]

необходимо иметь полосу усилителя до 60 кГц.

это всё замечательно, но сразу возникает вопрос: в эпоху цифрового контента откуда возьмутся 60 кГц в сигнале с дискретизацией 48 или 96 кГц?

[wert]

это всё замечательно, но сразу возникает вопрос: в эпоху цифрового контента откуда возьмутся 60 кГц в сигнале с дискретизацией 48 или 96 кГц?

Еще есть цифровые телефонные каналы с полосой 0,3-3,4 кГц.
Там где нет радио и телевидения даже музыку можно слушать на гарнитуру телефониста. Мелодия и слова узнаваемы.

[_Сам_]

слова узнаваемы.

помню в раннем детстве старшие меня научили делать "телефон" из двух спичечных коробков и нитки. Слова там тоже были узнаваемы. Тем не меннее ваш перфекционизм акутален только для hires записей от 192 кГц, которых ещё поискать.

[Orion33]

в эпоху цифрового контента откуда возьмутся 60 кГц в сигнале с дискретизацией 48 или 96 кГц?

Некоторых людей эта эпоха не коснулась, а некоторые успешно "слезли" с этой "иглы".

Сергей, я так понимаю, Вы от Фурье перешли к фигурам Лиссажу?

[_Сам_]

Некоторых людей эта эпоха не коснулась, а некоторые успешно "слезли" с этой "иглы".

я за них рад, но чисто ради любопытсва хотелось бы подробностей. Какой виниловый вертак или магнитофон даёт заметный по мощности сигнал около 60 кГц?

[Orion33]

Offтопик:
Вертак ничего не дает. Он просто крутит. И не "звучит". Если вертак звучит, то его пора выкидывать на помойку.

[_Сам_]

Orion33, а если по-существу? Есть доступные не цифровые, а чисто аналоговые источники фонограмм с верхней границей воспроизведения под 60 кГц?

[wert]

от Фурье перешли к фигурам Лиссажу?

Возможно более простая картинка чем частокол FFT, более читабельна и понятна.
С напряжениями сложных сигналов проще работать чем с FFT, полученные данные по линейным и нелинейным искажениям коррелируют, для чистой синусоиды искажения совпадают.
С фазой проще, нет шумовой засветки в 360 градусов.

Есть доступные не цифровые, а чисто аналоговые источники фонограмм с верхней границей воспроизведения под 60 кГц?

Кошки слышат до 40 кГц, собаки до 60 кГц,
человек использует оружие с частотами до 30 кГц для перегрева клеток противника.
Линейка гибридных усилителей Vincent и др...до 100 кГц, акустика, наушники с верхним диапазоном до 40 кГц - 60 кГц.
Не с проста это все, борьба за достоверность рождает ЦАПы типа XMOS 384K/32bit, хорошо звучит железяка, фонограммы у меня есть в формате 192K/24bit выше не нахожу.
Записать тестовые сигналы могу до 100 кГц в разных форматах, МС это позволяет сделать.

[Orion33]

Orion33, а если по-существу? Есть доступные не цифровые, а чисто аналоговые источники фонограмм с верхней границей воспроизведения под 60 кГц?

У меня есть. Японские пластинки.

[wert]

У меня есть. Японские пластинки.

Счастливчик.
Винил корректор от Василича навесным монтажем,
Yamaha p550,
усилитель - прототип УНЧ2006,
АС - Klipsch Reference Premiere RP-280,
набор пластинок,
среди них даже советские дают звучание лучше любого цифрового формата "без потерь".
Потери выражены в искажениях цифрового формата.
В теме выше я оценивал искажения вносимые математическим аппаратом при кодировании и декодировании wav.
Помнится до 0,1 В нелинейные искажения амплитуды составили до 10% в звуковом диапазоне,
нелинейные искажения фазы математический аппарат дал тысячные доли градуса.
В железе все будет катастрофически хуже относительно нелинейных искажений фазы и каждая железяка даст свой индивидуальный результат.
К сожалению спецификации на DAC ADС насыщены "стандартным Кг" при определенных условиях, этот параметр не описывает качество декодеров,
производитель не заинтересован в обнородовании реальных искажений таких девайсов, а то народ на пластинки и короткий тракт перейдет,
а тут цифровая индустрия рождается, прогресс в виде форматов Mp3, lossless data compression и прочих артефактов наступает на горло качеству...

[_Сам_]

Японские пластинки.

И? Это доказывает наличие ультразвука на них? Я верю, конечно, что японцы сделали их лучше кривых пластинок фирмы Мелодия, у которых край мог гулять вверх-вниз на сантиметр. Попробуй попади иглой без удара! Звукосниматели в аудимоании начиная с $1000 за штуку и правда обещают полосу 50-60 кГц, но чтобы было чего "звукоснимать" это надо записать для начала, в чём я сильно сомневаюсь.

[Teoretic]

набор пластинок,
среди них даже советские дают звучание лучше любого цифрового формата "без потерь".

Вывод очевиден: полосы частот 16 кГц (стандарт для грамзаписи) достаточно для "звучания".