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.

[variator]

может там? https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=6838

[bukvarev]

может там? https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=6838

Это - усилитель из упомянутой в вопросе статьи. Но в нем - по 4 транзистора в плече, а Сергей писал про три. Вот я и задал вопрос. Да и в общем-то судьба усилителя тоже интересна.

[Medan]

Да и в общем-то судьба усилителя тоже интересна.

Статья интересно написана. Вот я, и его собрал, проверил... Получилось, всё , согласно купленных билетов… Тогда, ещё больше загрустил на заданную тему… Собственно, а что изменилось на этих полях? Дополнительная увеличилка появилась? Увидели, что на блохе, сидит ещё одна блоха и посмотрели на неё с другого ракурса. И шо, что принципиального изменилось с тех пор? Зато, движуха есть! Какие новые выводы этого движения? Возможно, я опять что-то пропустил.

[wert]

судьба усилителя тоже интересна.

Статья интересно написана. И шо, что принципиального изменилось с тех пор?

Скорее вопросы ко мне, но перегруз на работе не дает сразу ответить.
Благодарю за проявленный интерес к усилителю 2006.
И сегодня его структура эксклюзивна:
- два симметричных последовательных диф каскада, по переменке включенных параллельно.
- УН - каскадный ГТ, возбуждаемый током диф каскада.
- параллельный буфер
- ВК собран по принципу золотого транзистора.
Стремление при разработке:
- максимально минимизировать емкость Миллера в каскадах;
- максимально линеаризовать каждый каскад;
- частоту единичного усиления без ООС получить выше 30 кГц;
- получить ВК не вносящий переключательных и амплитудных искажений;
- использовать микс однополюсную и двухполюсную коррекцию для повышения устойчивости и быстродействия.
Такая программа минимум была отчасти реализована в усилителе.
Не многие форумчане собрали усилитель, некоторые не смогли зафиксировать искажения.
Усилитель можно отнести к категории измерительных, слишком чист как дистиллированная вода.
УНЧ в последней модернизации значительно превышает разработку 2006.
Девиации амплитуды, фазы, ГВЗ несущих практически в нулях.
К концу года выложу схемы, печатки, описание.
Сейчас нет времени этим заниматься.

[lazertok]

УНЧ в последней модернизации значительно превышает разработку 2006.

Скелетик бы посмотреть - сперва "на кошках"потренироваться/прогнать... в симе
п.с. я на медни свой гонял - выявилась для меня некоторая особенность
- общий уровень сигнала (если сложить все гены) - как бы даже чуток превышает норму...
- а по выходу, не много и моща в половину, искажения минимум - а если чуток превысить (любой генератор) по входу, искажения по спектру растут и получается, что моща, может быть только в половину на таком многочастотном сигнале
вот картинка
- красный, по выходу, зелёный - в точке суммирования по входу.

[dekko]

Скелетик бы посмотреть

присоединяюсь!

[lazertok]

- вылавливаем "блох" дальше - в свете последних обсуждений и своих измерений (в симуляторе).
Мысли в слух.
1. здесь в теме уже много представлялось измерений на одно, двух и многочастотном сигнале с разными способами и видами измерений параметров.
- Предлагаю провести измерения на АМ сигнале с частотами 200Гц/20кГц.
- в симе у меня спец. гена для этих целей имеется в распоряжении.
2. Достоинства.
- простота, информативность по измерениям (форма - ток, напряжение, мощность) во всех точках схемы в динамике процессов,
особенно наглядно смотреть по симметричности плеч.
3. возможно найден (также при этом тесте с АМ геной) способ просмотра тепловых искажений на любых элементах схемы, которые ещё не определяются другими видами измерений - впоследствии возможно определимся с величинами измерений.
п.с. в сравнении с много частотным сигналом (на мой взгляд), АМ сигнал несёт бОльшую информацию об искажениях, а также удобен в измерениях в сравнении с остальными простыми и сложными сигналами.

[.Васильев]

Ну в капе можно в пики по искажениям уйти на первом ватте и на единицы нан на номиналке.Это не вопрос .А в железе как? Не верится что сие возможно.ну не верится.

[lazertok]

Не верится что сие возможно.ну не верится.

не так страшен... (как говорится) - как его малюют
схемка по ВК от Немо из старых - прогон новый с АМ генератором

[.Васильев]

А в привычных единицах измерения. Скоко насчитал ?
Вообще то учитывая косность и идеализированность моделей , говорить о Кг и о связанной с ним нелинейности не стоит. Не верю я в такие цифры

[.Васильев]

Шумы полупроводниковых элементов , сетевые помехи , грязь по питанию ,другие нелинейности же не вводим в схему. Идеальный БП ,отсутствие шума .нуну. Что ни капли сомнений?

[lazertok]

Что ни капли сомнений?

"Барсика" - до последней капли выжимаем
после железа - будет ответ
остальное в подписи

---------- Сообщение добавлено 07.08.2016 в 02:54 ---------- Предыдущее сообщение было 06.08.2016 в 20:37 ----------

Представляю результаты теста с АМ генератором
для визуальной оценки искажений формы мощности на транзисторах ВК при изменении температуры
п.с. ну и как всегда- графики, с приближенной к реальности, с полноценной схемы по элементам.


---------- Сообщение добавлено 15:36 ---------- Предыдущее сообщение было 02:54 ----------

чтобы лучше понять суть измерений прилагаю график измерения мощности,
на одно частотном сигнале без изменения температуры
- можно заметить, что именно мощности на транзисторах ВК в разных условиях теста на картинках
при минимальных искажениях формы - одинаковые.

[wert]

после железа - будет ответ

Важно пользу получить от эмуляции и перенести тесты на железо.

Как ранее заметили
Уровень амплитудно-фазовых искажений (АФИ) несущих разных операционных усилителей, как правило не пропорционален нелинейным искажениям.
Так ОУ LM 4562 имея мизерные нелинейные искажения на нагрузке 600 Ом, дает очень значительные АФИ до 3,5% на частоте 20 кГц.
NJM 2114 дает АФИ до 2,5%.
Не молодой ОУ 140 УД26 на нагрузке 2 кОм дает АФИ до 0,2%, при этом нелинейные искажения значительно превышают Кг названных выше зарубежных "собратьев".
Низкий АФИ у 140 УД26 подталкивает попробовать такой ОУ в усилителе для наушников.
Хорошие результаты дает простейшая связка ОУ с ВК в УНЧ по структуре Гумеля.
Но есть ограничение, часто такая связка не устойчива, требует тщательного подбора ОУ и коррекции, сводящей на нет прелести звука.
Удалось найти простое решение, дающее хорошую устойчивость при минимальных искажениях- включение RL барьера в "мост" - ВК-нагрузка-ОУ-RL.

Эмуляция в МС
На рис. 1 схема УНЧ для наушников, состоит из аналога 140 УД26 - ОР 37 и двух транзисторов на выходе.
АФИ такого усилителя на нагрузке 32 Ом при вых напряжении 6В, около 1%. Искажения АХ также не велики, переключательные не просматриваются.

Усилитель в железе
ОУ 140УД26, транзисторы MJE340, MJE350.
На практике в железе резисторы R4, R5 не понадобились, диоды КД521 обеспечили ток покоя вых транзисторов около 10 мА.
АФИ для двух нагрузок 500 Ом (рис. 2) и 100 Ом (рис.3)
При нагрузке 100 Ом и размахе вых напряжения до 9 В АФИ составили около 1% при интермодуляции и Кг не выше 0,025%.
При нагрузке 500 Ом АФИ - на 20 кГц около 1%, интермодуляция и Кг около 0,005%.
Рисунки 2 и 3 показывают практически неизменный уровень АФИ в верху диапазона, говоря о высокой доли "статического" АФИ (АФИ УНЧ+RL барьер). Внизу диапазона АФИ меняется в больших пределах - почти до 0,5% при изменении нагрузки, говоря о девиации несущих в диапазоне наибольшей чувствительности слуха.
Однако АФИ такого усилителя (при нагрузке 100 Ом) значительно ниже названных выше не дешевых зарубежных операционников на нагрузке 600 Ом.
В целом можно применять разные ОУ для УНЧ, желателен ОУ с минимальными амплитудно-фазовыми искажениями, может потребоваться подбор резисторов R4, R5 для тока покоя ВК около 10 мА.

[lazertok]

перенести тесты на железо

а моих тестах в основном используются виртуальные приборы (генератор, осциллограф, ИНИ, Спектроанализатор) с измерениями приближенные к железу.
- в ваших используются математические зависимости величин - как будет это выглядеть в железе???

[wert]

в ваших используются математические зависимости величин - как будет это выглядеть в железе???

Так я показываю в эмуляции и в железе - подчеркнул жирным что где.
И все что в железе слушаю для сравнения.

[lazertok]

поясните- как в железе увидеть такие измерения на Рис.2,3
п.с.
- в симе есть возможность передачи результатов измерений (графиков) файлом и просмотр их вроде даже в других прогах.
- такой обмен измерениями - будет хорошим подспорьем в исследованиях параллельно.

[wert]

как в железе увидеть такие измерения на Рис.2,3

Ранее пояснял.
Необходим прибор от NI - анализатор, осциллограф, генератор, позволяющий работать в LabView в системе DAQmx.
Я использую прибор PCI 4461.
Затем нужно написать программу для проведения измерений - положить математику измерений на обьектно ориентированные функциональные узлы.
Все настроить, обкатать, сделать сличительные измерения для достоверности.
Собственно и все.

[lazertok]

Я использую прибор PCI 4461.

вы первопроходец
но пока не по карману - а в симе похоже тоже такая штука будет работать, контора одна.

[wert]

Усилитель для наушников пост 1553, прост, устойчив, хорошо звучит.
Но имеет недостаток, амплитуда выходного напряжения ограничена уровнем 5,5 В (в эмуляции, в железе до 9 В).
Это связано с малым током покоя микросхемы и не достаточной раскачкой ВК.
Ситуацию можно изменить, ВК по схеме Дарлингтона частично решает задачу - схема усилителя на рис., амплитуда вых напряжение достигает 10 В на нагрузке 32 Ом.
Тест проведен на синусе частотой 20 кГц.
Амлитудно-фазовые искажения (АФИ) несущей 20 кГц около 0,8%, вторая гармоника 0,016%.
Искажение амплитудной характеристики чуть выше 1 %, без выбросов при переходе через ноль, говоря об отсутствии переключательных искажений.
Излом и раздвоение графика искажений АХ говорит о влиянии фазовых искажений на результат при частоте воздействия 20 кГц.
Не большое усложнение схемы дало значительное улучшение всех характеристик усилителя, в том числе уменьшение АФИ несущих.

пс
В железе усилитель по схеме п.1553 дает максимальное напряжение на выходе до 9 В.
Опираясь на результат эмуляции можно предположить, изменение ВК по Дарлингтону даст максимальное использование напряжения питания и значительное уменьшение АФИ и других искажений.
Это приблизит усилитель к высшей категории по уровню АФИ, попробую в железе, результаты выложу.

---------- Сообщение добавлено 11.08.2016 в 19:36 ---------- Предыдущее сообщение было 10.08.2016 в 09:35 ----------

Не плохой результат для телефонного усилителя по структуре Гумеля пост 1559 не совсем удовлетворил.
Все же спокойнее когда усилитель устойчив на емкостной нагрузке до 100 нФ, это не вызывает опасений при эксплуатации.
Пришлось немного изменить подключение выходных транзисторов -
коллекторы первых транзисторов по Дарлингтону соединить с выходом операционного усилителя, коллекторы выходных транзисторов соединить с нагрузкой, RL барьер между ОУ и нагрузкой. На рис.2 измененная схема телефонного УНЧ.
Что это дало?
- характеристика искажений АХ выровнялась в диапазоне частот,
- устойчивость к емкостной нагрузке повысилась до 100 нФ,
- на нагрузке 8 Ом дает около 7 Вт выходной мощности
- уменьшились амплитудно-фазовые искажения (АФИ)
- уменьшилась девиация амплитуды несущих в амплитудном спектре.
На нагрузке 16 Ом гармонические и интермодуляционные искажения при максимальной мощности не превышают 0,0003%,
на нагрузке 600 Ом нелинейные искажения не превышают 0,00006%, амплитудно-фазовые искажения несущих около 0,7%.
Также была мысль сделать для звуковой карты "умощненный ОУ" с мизерными искажениями.
По АФИ и нагрузочной способности удалось превзойти LM 4562 и NJM 2114 с большим отрывом, по нелинейным искажениям примерно одинаковые результаты (эмуляция в МС).
Думаю нужно макетировать такой вариант, обмерять в железе и слушать.


---------- Сообщение добавлено 23:24 ---------- Предыдущее сообщение было 19:36 ----------

Для тех кто ориентирован на уровень нелинейных искажений, предлагаю обратить внимание на доработанный телефонный усилитель (рис.2).
Подобрав оптимальные токи покоя выходного каскада (Ic Q1,Q2 - 3 mA, Ic Q3,Q4 - 10mA), получаем сверх низкие нелинейные искажения рис.3.
Вторая гармоника несущей 20 кГц имеет уровень искажений 0,00004%, при нагрузке 32 Ом!
Формат воздействия и графиков такой же, как на рис.1 для сравнения.

[Артс]

Для тех кто ориентирован на уровень нелинейных искажений, предлагаю обратить внимание на доработанный телефонный усилитель (рис.2).
Подобрав оптимальные токи покоя выходного каскада (Ic Q1,Q2 - 3 mA, Ic Q3,Q4 - 10mA), получаем сверх низкие нелинейные искажения рис.3.
Вторая гармоника несущей 20 кГц имеет уровень искажений 0,00004%, при нагрузке 32 Ом!
Формат воздействия и графиков такой же, как на рис.1 для сравнения.

Каким образом рассчитаны 0,00004%, при нагрузке 32 Ом?