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.

[wert]

Нужны количественно оцененные границы применимости. Только в этом случае появятся параметры которые можно будет верифицировать. И только в этом случае предлагаемый Вами метод будет востребован. И далеко не факт, что это в принципе возможно.

Метод позволил вживье измерить девиацию амплитуды и фазы электрического тракта звукоусилительного комплекса и звуковой волны. С моими слуховыми ощущениями коррелирует ярко.
Других методов и оценки подобных параметров не встречал, возможно ошибаюсь.
Уже этого достаточно для моего личного применения, навязать метод нет задачи.
Кто увидит полезность и ушами это прочувствует, для того не будет дилеммы применять или нет.
Уши в любом случае выше любой другой оценки, будь то валидация либо верификация, никакими методами индивидуального прослушивания не подменишь, но найти инструментальную оценку близкую к слуховым ощущениям не помешает...

[dekko]

Со слуховыми ощущениями коррелирует ярко.

а сколько было слушателей/прослушек?

но найти инструментальную оценку близкую к прослушиванию не помешает.

, только "хлопотно это будет" (с), нужно много оценщиков и референсный сетап, включающий и оценщиков

[wert]

а сколько было слушателей/прослушек?

подправил сообщение - я и моя семья и плюс кошка Соня любит музыку с птичками

Какую роль в восприятии звука играет форма сигнала?
Известно, что форма сигнала отражает весь набор и комплект всех характеристик звука - амплитуду и фазу составляющих, включая линейные и нелинейные искажения.
Пару постов выше задал себе вопрос - телефонный усилитель обладая искажениями в 4 знаке после запятой переиграет "транзисторный ламповик" или однокаскадник все же будет лучше звучать? Ярослав предположил что вряд ли.
Посмотрим как ведут себя модели данных усилителей на аккорде стаккато и как искажается форма сигнала в рамках амплитудной характеристики.
При "испытаниях" нулевую гармонику и линейные искажения отсекаем, характеристики получены компенсационным методом с учетом нелинейных изменений амплитуды и фазы усиленного сигнала.
На рис. графики искажений АХ,
искажения АХ "транзисторного ламповика" в % чуть выше телефонного усилителя на LM7171.
В глубокооснике искажения сформированы в основном за счет фазовых искажений, в однокаскаднике за счет амплитудных искажений.
Испытательный сигнал формата wav 192 кГц 24 бит, аккорд стаккато на фортепиано.
Нужно собирать телефонный усилитель и слушать.
Судя по характеристикам разница в восприятии "транзисторного ламповика" и ТЛФ усилителя должна быть за счет "лампового спектра" и минимальных фазовых искажений в пользу первого.

[wert]

Искажения сложного непериодического сигнала сложно наблюдать и повторяющийся аккорд на фортепиано также дает только общее представление об уровне искажений.
Искажения АХ на синусе 50 кГц уже можно видеть конкретику, реакцию усилителя при прохождении сигнала через ноль, на какой полуволне и в каком месте возникают искажения. Нулевая гармоника, первая гармоника, новые гармоники, девиация, без FFT можно строить графики искажений для анализа с учетом необходимых компонент усиленного сигнала.
На рис представлены два усилителя - "транзисторный ламповик" и телефонный усилитель.
на средних графиках искажения АХ с учетом линейных и нелинейных искажений (гармонические +девиация)
на правых графиках искажения АХ без учета линейных искажений только гармонические и девиация с учетом изменения угла фазы.
Верхние графики искажения АХ "транзисторного ламповика"
Нижние - искажения АХ ТЛФ усилителя.
Весовые коэффициенты определены без учета нулевой гармоники.
"Испытания" при двух уровнях входного напряжения 0,1 и 1 от номинального.

[nemool]

Можете выложить файл с предыдущего поста. Хочу поэкспериментировать с этими настройками на своей схеме усилителя ?

[dekko]

Какую роль в восприятии звука играет форма сигнала?

весьма большую

[wert]

весьма большую

Да и поэтому есть желание увидеть какие параметры усилительного комплекса и как влияют на форму сигнала.

Привез с дачи две пары динамиков MAG1534, MAG1524, динамики делались под заказ в надежде на лучшее звучание.
Проверим какую девиацию фазы звуковой волны дает MAG1534 на частоте резонанса 40 Гц, напряжение воздействия 0,8 В и 8 В, при взаимодействии с усилителем "транзисторный ламповик".
Девиация фазы звуковой волны измерялась при двух вариантах подключения "холодного" конца динамика, составила:
- 6^о при подлючении ДГ к массе БП
- 3^о при подключении ДГ в цепь возбуждения ГТ усилителя.
Хоть усилитель дает меньший Кг при подключении ДГ к массе,
однако девиация фазы на резонансной частоте в два раза ниже при подключении ДГ к ГТ и звучание усилителя в этом случае заметно лучше.
Девиация фазы ДГ получилась не большой так как замеры проводились при 8 Вт, а ДГ имеет мощность 400 Вт, но дома на максимальных мощностях замеры провести не возможно - у соседей стекла повылетают
Невольно напрашивается вывод:
- один из способов уменьшения девиации звуковой волны - использование ДГ с большим запасом по мощности,
- ОС по току значительно уменьшает девиацию фазы звуковой волны.

---------- Сообщение добавлено 08.11.2017 в 10:35 ---------- Предыдущее сообщение было 07.11.2017 в 19:19 ----------

MAG1524 с омедненной алюминиевой катушкой и магнитной системой как у MAG1534, имеет более жесткую центрирующую шайбу, резонансная 45,6 Гц.
Резонансная частота ДГ точно определяется в ближнем поле по графику искажений АХ звуковой волны с учетом линейных искажений, наклон характеристики на синусе вправо-влево говорит об отклонении от резонансной частоты.
MAG1524 при изменении напряжения на клеммах 0,8 В - 8 В дает девиацию звуковой волны 1,5 ^о (MAG1534 3^о) при использовании токовой ОС в "транзисторном ламповике".
Измерения проведены в ближнем поле ДГ микрофоном Behringer ECM8000, микрофонный усилитель ART Tube Studio V3.

---------- Сообщение добавлено 13:00 ---------- Предыдущее сообщение было 10:35 ----------

Измерил девиацию фазы трехполосной АС JBL.
НЧ динамик на частоте 49 Гц, звуковой кабель 4 м, в диапазоне напряжения воздействия 0,8 В-8 В дает девиацию фазы звуковой волны:
- 22^о при отсутствии звукопоглащающего материала внутри АС;
- 16^о звукопоглащающий материал внутри АС;
- 9^о трубы фазоинверторов заглушены.
Появилась возможность настроить АС по минимальной фазовой девиации звуковой волны, посмотреть корреляцию со стандартными способами настройки и послушать как сказалось на звуке.

[_Сам_]

- 6^о при подлючении ДГ к массе БП
- 3^о при подключении ДГ в цепь возбуждения ГТ усилителя.

так влияет изменение R_вых УНЧ?

[Orion33]

Скорее, общая добротность.

[Andrey Orloff]

Осталось проверить на девиацию фазы связку "ИНУН vs ИТУН", да на реальную нагрузку и для пущей наглядности, соединенную, например, с УМ через "клубок проводов"

[wert]

так влияет изменение Rвых УНЧ?

Скорее, общая добротность.

выходное сопротивление усилителя усилителя изменяется при напряжении на выходе 0,1 - 8 В , частоте синуса 10 Гц - 50 кГц:
- 0,05 - 0,06 Ом при токовом возбуждении ГТ
- 0,1 - 1 Ом при подключении ДГ к массе .
Выходное сопротивление влияет на общую добротность связки АС - кабель - УНЧ.

Осталось проверить на девиацию фазы связку "ИНУН vs ИТУН", да на реальную нагрузку

Тут много уже тестов на реальную нагрузку, включайтесь в измерения своих любимых девайсов. Подскажу как измерять девиации усиленного сигнала.

[wert]

Амплитудно-фазовые искажения с начальным углом фазы и девиациями можно значительно уменьшить перенеся коррекцию с выхода ОУ на выход буфера ТЛФ усилителя.
При этом повысились запасы амплитуды и фазы по диаграмме Боде, повысилась устойчивость к уровню емкостной нагрузки (без RL барьера), уменьшились Кг и ИМ.
На рис графики нелинейных искажений в виде девиации амплитуды 0,8 m% и девиации фазы 0,0001⁰ при начальном угле фазы 0,012⁰​, на нагрузке 4 Ом. Девиация оценивалась на меандре 4 кГц с фронтами 100 В/мкс.
Правый график отображает выходное сопротивление усилителя в частотном диапазоне 1 кГц - 50 кГц при уровнях выходного напряжения 1 В - 8 В, в максимуме 1,5 милиОм с RL барьером и без него 0,6 милиОм.
Весь комплекс характеристик усилителя как синусе, так и на сложных сигналах говорит о сверх линейности данного решения.

---------- Сообщение добавлено 13:27 ---------- Предыдущее сообщение было 12:14 ----------

Добавлю графики THD THDN при Pout = 12 Вт составили менее 0,002% на частоте 100 кГц
и IMD SMPTE при Pout = 10 Вт, IM2 = -137,8 dBW, IM3 = -146,5 dBW.
Ток потребления усилителя не зависит от температуры и постоянен в диапазоне 10-80⁰ С , что способствует постоянству амплитудно-фазовых искажений и уровню девиации при наличии достаточного радиатора и обеспечении постоянства температуры.

---------- Сообщение добавлено 11.11.2017 в 00:20 ---------- Предыдущее сообщение было 10.11.2017 в 13:27 ----------

В теме неоднократно показывал коренные отличия параметров усилителя на синусе и на сложных сигналах.
А если посмотреть выходное сопротивление усилителей не на синусе а на меандре.
На рис. 3 графики выходного сопротивления "транзисторного ламповика" и глубокоосного ТЛФ усилителя.
Если на синусе до 50 кГц глубокоосник давал выходное сопротивление в милиОмах, то на меандре выходное сопротивление меняется в пределах 1,5 - 6 Ом в зависимости от уровня меандра 1-8 В.
"Транзисторный ламповик" имеет на меандре выходное сопротивление в пределах 0,8 - 1,35 Ом в зависимости от уровня меандра.
Можно сделать предварительный вывод - коэффициент демпфирования на синусе для глубокоосника это утопия, как другая планета относительно сложных сигналов.
"транзисторный ламповик" на сложных сигналах рулит!

[wert]

Традиционный способ определения выходного сопротивления по формуле:
RL*(v(OUTxx)-V(OUTload))/V(OUTload)
также дает разный результат при воздействии на УНЧ синусом и меандром.
На рис графики выходного сопротивления ТЛФ УНЧ при синус воздействии частотой 20 кГц Rout около 0,3милиОм и правый график - Rout = 10милиОм при воздействие меандром, амплитудные значения напряжения на выходе УНЧ 0,1 В - 8 В.
RC цепочки используются для отсечения постоянной составляющей на выходе УНЧ для исключения ошибки.

---------- Сообщение добавлено 22:33 ---------- Предыдущее сообщение было 19:53 ----------

Можно определить стандартным способом модуль выходного импеданса усилителя, используя среднеквадратичные значения напряжений.
Для синус воздействия модуль импеданса для заданной частоты, для меандра спектр составляющих ограничен скоростью изменения фронтов спадов.
"Транзисторный ламповик" на меандре имеет стабильный в диапазоне напряжений модуль выходного импеданса 0,2 Ом, график на рис. 2.
На синусе в диапазоне частот 10 Гц - 100 кГц модуль импеданса выходного сопротивления изменяется в пределах 0,18-0,2 Ом.
У глубокоосников модуль выходного импеданса на синус и импульсообразном сигнале отличается на порядки.

[Svjatoslav_]

У глубокоосников модуль выходного импеданса на синус и импульсообразном сигнале отличается на порядки.

Очень интересно.

[wert]

Очень интересно.

Мне тоже так показалось после исследования связки УНЧ-звуковой кабель_АС.
И то, что разные усилители имеют существенные отличия по модулю импеданса выходного сопротивления, говорит лишь об индивидуальной возможности каждого усилителя демфировать ДГ на резонансных частотах, уменьшая девиацию фазы ДГ - звуковой волны.

Думаю правильно было бы проводить подобные исследования и с учетом реакции усилителя на реальный музыкальный сигнал.
На рис. модель ТЛФ усилителя, на входе аккорд фортепиано стаккато с медленным затуханием.
Модуль выходного импеданса УНЧ в диапазоне выходных мощностей 1мВт - 6 Вт составил около 0,15 милиОм.
Входной сигнал имеет составляющие в диапазоне 500 Гц - 3,5 кГц плюс гармоники.
Сгенерю более высокочастотный муз. сигнал для оценки.

[wert]

Орто изодинамические излучатели считаются фазостабильными, так как имеют практически активный импеданс, реактивный импеданс очень мал и часто не учитывается в спецификациях.
Но многие бренды постоянно ищут пути и возможности по снижению реактивного импеданса излучателей. Например HIFIMAN заявляет о создании новой серии наушников со сниженными фазовыми искажениями.
Если есть возможность измерить фазовые девиации ряда изодинамических наушников почему этого не сделать?
По случаю ко мне попали складского хранения несколько драйверов к ТДС-16 40 Ом, также имеются наушники FOSTEX T40RP после мода, народные ТДС15 и ТДС7 после мода на подходе, и планирую измерить HIFIMAN Edition X.
В качестве телефонного усилителя будет использоваться "транзисторный ламовик",
имеются два микрофонных усилителя Tube ART Studio V3, Tube Ultragain MIC100
микрофон Behringer ECM8000.
Измерения будут проводится в ближнем поле с полным подавлением отраженки.
Драйвер подключен к усилителю посеребрянным проводом длинной 20 см, "транзисторный ламповик" вклад в девиацию фазы не внесет, так как будут оцениваться фаза сигнала с выхода усилителя и фаза звуковой волны.
Испытания проводятся в "одинаковых условиях", напряжение на драйверах будут выставляться исходя из показаний индикаторов микрофонных усилителей, т.е. по звуковому давлению.
На частоте 20 кГц при изменении напряжения 0,5В-4 В на клеммах драйвера ТДС 16-40 Ом,
девиация фазы звуковой волны составила:
1,75⁰ с использованием микрофонного усилителя Tube ART Studio V3,
1,73⁰с Tube Ultragain MIC100.
На частоте 1 кГц девиация фазы составила около 0,2 градуса.
Теперь специалисты по орто и изодинамическим наушникам будут утверждать, что драйвера фазостабильны.
Посмотрим какие результаты покажут бренды.

[Svjatoslav_]

Считается орто изодинамические излучатели фазостабильными, так как имеют практически активный импеданс, реактивный импеданс очень мал и часто не учитывается в спецификациях.

Подтверждаю. В качестве примера - плавная девиация импеданса капсюля ТДС-7 в полосе 20-12500 Гц составляет от 7,0 до 7,1 Ом (+0,05 Ом).
Далее, по частотам:
15 кГц - 7,15 Ом;
20 - 7,2
31,5 - 7,25
40-7,3
80 - 7,6
100 - 7,9
150 - 8,5
200 кГц - 9,5 Ом.
Узкий всплеск Z в 8,9 Ом наблюдал на частоте 170 Гц.
Девиация импеданса излучателя ТДС-5М в полосе 20 - 20000 составила 80-81 Ом, без каких-либо резонансных всплесков - провалов.
Далее, по диапазону:
40 кГц - 82 Ом
100 - 83
150 - 8,6
200 кГц - 90 Ом.

Но многие бренды постоянно ищут пути и возможности по снижению реактивного импеданса излучателей. Например HIFIMAN заявляет о создании новой серии наушников со сниженными фазовыми искажениями.

И не только наушников, и не только бренды ищут эти пути.)))
Удалось приблизить к почти резистивному импеданс 8" и 10" ШП головок, номинальным сопротивлением 8 - 2000 Ом.
Девиация Z в полосе 100 - 20000 Гц не более 1,5 - 1,6 раза.
По отзывам, некоторые слушатели определили подачу ими СЧ/ВЧ диапазона на уровне планарных излучателей.
Измеренная двумя разными методами полоса достигает 23 кГц "в полочку".

Посмотрим какие результаты покажут бренды.

Очень интересно.
Кстати, некоторые динамические капсюли телефонов имеют сниженную реактивность импеданса, близкую к таковой у изо(орто)динамики.

[wert]

Очень интересно.
Кстати, некоторые динамические капсюли телефонов имеют сниженную реактивность импеданса, близкую к таковой у изо(орто)динамики.

Есть у меня несколько динамических излучателей, немецкие звучат просто хорошо. дойдут руки и их обмерю.
Микрофонный усилитель Tube Ultragain MIC100 (электрическая часть без микрофона) дает девиацию фазы 0,13⁰ на частоте 20 кГц.
Т.е. на девиацию волны на частоте 20 кГц от драйвера ТДС 16 приходится 1,6⁰.
Я считаю это очень много, как по мне различимы десятые доли градуса девиации.
Конечно можно получить график девиации фазы в полосе частот, пока думаю как это проще реализовать в LabView, сейчас это пока полуавтомат.

---------- Сообщение добавлено 22:29 ---------- Предыдущее сообщение было 14:42 ----------

"транзисторный ламповик" хорошо "сыгрался" с разными наушниками.
И послушать можно хорошую музыку и измерения провести, универсальная машинка.
Провел измерение девиации фазы звуковой волны Fostex TR40RP мод, девиация составила 0,9⁰против 1,6⁰ у ТДС 16.
Измерения проводились в одинаковых условиях, при равном звуковом давлении.
На подходе ТДС7.

---------- Сообщение добавлено 23.11.2017 в 21:26 ---------- Предыдущее сообщение было 22.11.2017 в 22:29 ----------

ТДС7 получил без мода, рабочие и не понятно в каком состоянии.
проверил девиацию фазы звуковой волны на частоте 20 кГц, одно ухо давало нестабильность в пределах 3-6 градусов.
разобрал драйвер, на мембране отслоение пары дорожек площадь около 1 мм и полусгнивший проводок к мембране, при этом на постоянном токе сопротивление мембраны стабильно.
Заменил хомутик, подклеил дорожки к мембране, почистил драйвер, собрал, измерил девиацию.
Девиация на частоте 20 кГц составила 0,7^о, лучше чем у Fostex TR40RP мод 0,9^о.
Метод измерения девиации фазы кроме прочего позволяет выявить скрытые дефекты излучателя в динамике и это мне нравится.

[wert]

"Транзисторный ламповик" справляется с ролью измерительного усилителя.
Провел измерение девиации фазы звуковой волны динамического излучателя KOSS UR20.
Повторю результаты искажений (градусах), полученные на частоте 20 кГц для разных излучателей:
- ТДС7 - 0,7;
- FostexT40RP - 0,9;
- ТДС16 - 1,6;
- динамический излучатель KOSS UR20 - 4, на частоте 100 Гц - 15.
Динамический излучатель в районе резонансной частоты дает максимальную девиацию фазы.
Возможно изодинамический излучатель также имеет некие резонансно-механические артефакты, которые проявляются в диапазоне мощности на сложных сигналах.
И если такое есть, скорее каждый излучатель имеет индивидуальную картинку искажений такого рода.
Займусь поисками артефактов на характеристике искажений звуковой волны излучателя в частотном и мощностном диапазоне.

---------- Сообщение добавлено 13:58 ---------- Предыдущее сообщение было 00:27 ----------

Добавлю информацию по динамическим наушникам к магнитолке Toshiba KT-V620. В свое время звучание этой машинки было очень приятным.
Девиация фазы звуковой волны на частоте 20 кГц - 1,5^о, на частоте 100 Гц -16^о.
Расположил в списке наушники от минимальной девиации (градус) к максимальной:
- ТДС7 - 0,7;
- FostexT40RP - 0,9;
- ТДС16 - 1,6;
- наушники к магнитолке Toshiba KT-V620 - 1,5, на частоте 100 Гц - 16;
- динамический излучатель KOSS UR20 - 4, на частоте 100 Гц - 15.
Некая корреляция со звуковыми ощущениями просматривается.
Пора переходить к измерению бренд наушников.

---------- Сообщение добавлено 19:39 ---------- Предыдущее сообщение было 13:58 ----------

Дам короткое пояснение на что влияет девиация фазы звуковой волны.
Все хорошо слышат когда вверху или внизу звукового диапазона завал по уровню, большая неравномерность амплитудно-частотной характеристики звукового диапазона.
Также хорошо слышим нелинейные искажения Кг и интермодуляции,
Но звуки, стереобаза, обьекты в ней, они все имеют фазовую характеристику.
Когда фаза имеет постоянный сдвиг, на звуках это мало сказывается, в основном это может повлиять на позиционирование обьектов в стереобазе.
Если фаза меняется динамически, тогда мы слышим ватные, вялые, размытые звуки, стереобаза может размываться до полного разрушения позиционирования обьектов.
Мой метод определяет как статическое изменение фазы и амплитуды, так и динамическое их изменение.
Динамические искажения фазы происходят в усилителях, динамических излучателях в основном из-за нестабильности реактивных импедансов и электромагнитомеханических нелинейностей всей системы ДГ.
В изодинамических излучателях реактивный импеданс не большой, но остаются проблемы механические, электрические и физических свойств мембраны.
Мембрана деформируется в динамике, имеет вес, некую инерционность, сопротивление воздушному потоку и нелинейную зависимость магнитного потока относительно тока в катушке и отклонением мембраны.
Все эти причины индивидуального звучания наушников в конечном итоге отражаются и в девиации фазы звуковой волны, измерения коей представлено для различных наушников.

[wert]

Подтверждаю. В качестве примера - плавная девиация импеданса капсюля ТДС-7 в полосе 20-12500 Гц составляет от 7,0 до 7,1 Ом

ТДС7 не смотря на старость и не привлекательный внешний вид звучит примерно на одном уровне с Fostex T40RP мод.
И девиация фазы этих наушников примерно на одном уровне 0,7-0,9 градуса.
Чувствительностью наушники отличается, хотя если вместо ферритовых неодимовые магниты в ТДС7 установить, то и чувствительности будет достаточно.
Драйвера ТДС 7 легко устанавливаются в новые деревянные чашки и оголовье многочисленных китайских наушников на АЛИ, так что можно получить не плохие изодинамические наушники начального уровня не за дорого.

далось приблизить к почти резистивному импеданс 8" и 10" ШП головок, номинальным сопротивлением 8 - 2000 Ом.
Девиация Z в полосе 100 - 20000 Гц не более 1,5 - 1,6 раза.
По отзывам, некоторые слушатели определили подачу ими СЧ/ВЧ диапазона на уровне планарных излучателей.
Измеренная двумя разными методами полоса достигает 23 кГц "в полочку".

Что стоит хороший усилитель без хорошей акустики?
Такие результаты по ШП можно только приветствовать и Вас поздравить с находкой и техническим решением.
Думаю бифилярная намотка катушки эту проблему частично может решить вверху диапазона, а вот нижний резонанс бифиляром не уберешь в ДГ,
и если в АС этот резонанс ярко выражен и не компенсирован, в этой области НЧ всегда будут проблемы с девиацией фазы, размытыми басами и проч...