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]

На графике ГВЗ фронт меандра дает опережение, спад - запаздывание

Из чего следует такой вывод?

[wert]

На графике ГВЗ фронт меандра дает опережение, спад - запаздывание
Из чего следует такой вывод?

Это не вывод а скорее приглашение к дискуссии.
Приведенная формула ГВЗ не говорит о дифференциале разности угла фазы входного и выходного сигнала, а о разности дифференциалов. Потому возможно и отрицательное значение ГВЗ.
Чуть выше написал, разные усилители дают разные значения неравномерности ГВЗ в звуковом диапазоне, и очень много зависит от угла фазы компонент сигнала, формы сигнала.
Пример простенькой модели глубокоосника Ланзар.
Если на вход усилителя поступает меандр со сфазированными по углу фазы компонентами, тогда фронт/спад меандра максимально короткие, ГВЗ компонент сигнала в этом случае имеет максимальное значение.
В тоже время если расфазировать компоненты меандра в районе 10 градусов, получим результат как от отдельных не сфазированных синус компонент и ГВЗ будет на порядки меньше, так как в этом случае нет короткого фронта/спада меандра.
Пример показывает насколько важно измерять и учитывать угол фазы усилителей при воздействии различных сигналов,
ГВЗ как и угол фазы и девиация фазы хороший инструмент для оценки качества усилительного тракта.
Пример прикрепляю, верхние графики для сфазированных компонент меандра, нижние графики для расфазированных компонент.

[Orion33]

Если на вход усилителя поступает меанд со сфазированными по углу фазы компонентами, тогда фронт/спад меандра максимально короткие, ГВЗ компонент сигнала в этом случае имеет максимальное значение

Мне кажется, тут какое-то противоречие. При коротких фронтах/спадах меандра мы имеем высокую скорость нарастания и соответственно минимальное время распространения. ГВЗ как мера времени распространения также должно быть минимально.

[wert]

Мне кажется, тут какое-то противоречие.

Усилитель Ланзар по разному реагируют на разные сигналы, так и должно быть.
Для меандра с синхронизированными по углу фазы гармониками
усилитель выступает как дифференцирующая цепь, ГВЗ имеет отрицательное значение.
ГВЗ компоненты сигнала 4 кГц имеет значение - 200 мкс и далее по спадающей.
При рассинхронизации угла фазы гармоник меандра реакция усилителя становится противоположной
усилитель ведет себя как интегрирующая цепь, ГВЗ имеет положительное значение.
При этом уровень ГВЗ для компонент сигнала + 1 мкс и практически постоянна в звуковом диапазоне, четные гармоники + 8 мкс по спадающей.
Почему ГВЗ увеличивается с ростом крутизны фронта/спада меандра это надо у Наиля спросить, он большой спец по ГВЗ.

[Orion33]

Да,я забыл, что ты про ООСный говоришь.
Но только мне снова не понятно, как у одной компоненты 4к может быть сразу два значения. Ведь это противоречит определению функции.

[wert]

Да не может быть два значения ГВЗ.
Значение ГВЗ определяется на частоте воздействия, на частотах компонент сигнала, для меандра добавляются еще и четные гармоники как результат искажения формы меандра.
Остальные гармоники пока в расчет не берем, это результат интермодуляции с НЧ подпоркой.
Подправил сообщение выше.

[Orion33]

Мне кажется, что эти выбросы в районе 4к и гармоник и есть результат интермодуляции с подпоркой. Попробуй поменять ее частоту. Может, есть смысл ее сделать выше звукового диапазона?

[wert]

Выделил компоненту меандра на частоте 4 кГц для наглядности.
При изменении состава частотной посылки,фазы и амплитуды компонент меандра будет меняться и ГВЗ.
При всех перечисленных изменениях будут изменяться энергетические свойства посылки, соответственно ГВЗ будет меняться.
При изменении окна анализа также изменяется уровень ГВЗ, скорее анализ ГВЗ требует усреднений нескольких периодов анализа самой низкочастотной компоненты сигнала.
Все это требует экспериментов и анализа результатов.
К сожалению до 16 апреля в командировках, смогу продолжить поиски качественного звука на следующей неделе.

[Orion33]

А если синус подать, то разница ГВЗ - вообще какой-то шум. Мне кажется, данный оператор не подходит для этого анализа.

[wert]

А если синус подать, то разница ГВЗ - вообще какой-то шум. Мне кажется, данный оператор не подходит для этого анализа.

Для синуса операторы PH(FFT()), GD(FFTs()) не работают. Функция V должна быть сложной периодической или апериодической.
В простейшем случае работает сумма синусов с разными фазами, ограниченный по спектру меандр с подпоркой не кратным частоте меандра синусом и проч...

[wert]

Режим двухтактного ВК экономичный А во все времена привлекал внимание разработчиков усилителей и многие любители повторяли такие схемы.
Как правило авторы схемных решений экономичного А предвосхищали свои разработки формулировками о "скруглении АХ", отсутствии коммутационных искажений
и как следствие минимизация всех видов искажений усилителя.
Так ли это на самом деле? действительно ли экономичный А уменьшает все виды искажений? или это лишь мечты и желания авторов, не подкрепленные расчетами и измерениями?
Предлагаю рассмотреть несколько схемных решений усилителей с экономичным А, обсуждаемых на ВЕГАЛАБ.
Для анализа можно рассмотреть характеристики ВК:
- коммутационные искажения при воздействии двухчастотным сигналом,
- передаточные характеристики плеч ВК,
- искажения амплитудной характеристики, построенной на гармониках двухчастотного сигнала,
- рассеиваемые мощности на транзисторах ВК,
- стандартные Кг, ИМ,
- выходное сопротивление ВК при воздействии сложных импульсоподобых сигналов,
- не стандартные - нелинейности фазы вследствие амплитудно-фазовой конверсии и нелинейности амплитуды компонент сигнала.

[теоретизирующий практик]

Так ли это на самом деле? действительно ли экономичный А уменьшает все виды искажений?

Похоже что так.

или это лишь мечты и желания авторов, не подкрепленные расчетами и измерениями?

Почему же не подкреплённые. Расчёт в наше время производится с использованием программных симуляторов. Измерения также производятся, и показывают эффективность "скругления амплитудной характеристики". Достаточно просмотреть, несколько тем на этом форуме. Например эту: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=81794

Вообще эффективность "скругления" ощущается даже без расчёта, на уровне "интуиции и ассоциаций".

Предлагаю рассмотреть несколько схемных решений усилителей с экономичным А, обсуждаемых на ВЕГАЛАБ.

Так схемные решения и обсуждаются в соответствующих ветках.

[wert]

Почему же не подкреплённые...Вообще эффективность "скругления" ощущается даже без расчёта, на уровне "интуиции и ассоциаций"...Так схемные решения и обсуждаются в соответствующих ветках.

Вашими устами да мед пить.
В соответствующих ветках некоторые авторы порой обходятся формулировкой "скругления" и ожидаемого улучшения, а далее сплошная интуиция.
Ваш пример и ссылка, как раз о сказанном.
Есть действительно хорошие решения экономичного А, но кроме плюсов они имеют и минусы о которых как правило авторы молчат.
Приведу простейший пример усилителя с экономичным А от Теоретика.
Для анализа взят фрагмент схемы выходной части усилителя - раскачка ВК в виде симметричного последовательного дифкаскада и собственно сам ВК по схеме ОЭ.

На вход каскада подаем синус частотой 20 кГц и наблюдаем:
1. Искажение синусоиды выходного напряжения относительно входного
Выходное напряжение синусоиды сдвинуто по фазе, начало конец полуволны и фронт синусоиды сдвинуты на постоянное время.
А вот спад полуволны чуть далее от вершины и нуля практически совпадает по времени с входным напряжением.
Это говорит о неравномерности коэффициента передачи для фронта и спада полуволны синусоиды.
2. Передаточная характеристика плеч ВК.
Наблюдаем токи выходных транзисторов относительно выходного напряжения.
Верхний график,
девиация токов подьема и спада полуволны отличаются до 2А.
Девиация тока при пересечении выходным напряжением нуля достигает 600 мА.
нижний график,
масштабированный верхний график в районе нуля тока, плечи ВК не закрываются до максимальных напряжений воздействия и остаются на уровне 15 - 25 мА
3. Рассеиваемая мощность на выходных транзисторах.
Наблюдается большая девиация мощности рассеивания на транзисторе от спада к подьему полуволны синусоиды.
В районе 12 В воздействия девиация рассеиваемой мощности достигает 25 Вт, в районе нуля 15 Вт.

Девиация тока приводит к скачкам коэффициента передачи транзистора от фронта к спаду полуволны синусоиды.
Девиация мощности приводит к скачкам температуры кристалла от фронта к спаду полуволны.
Что собственно приводит к некоторому искривлению синусоды и к тепловым искажениям, которые при помощи Кг и ИМ мы не можем зафиксировать, но хорошо слышим.

Решение Теоретика по экономичному А простой подпоркой доп смещением ВК в виде ОЭ эффективно по коммутационным искажениям,
но имеет существенные недостатки по девиации токов и рассеиваемой мощности транзисторов ВК, что несомненно скажется на звуке.
Графики в прикрепленном рисунке.

[Teoretic]

Сергей, чтобы рассмотрение было корректно, возьми последнюю версию выходного каскада, вот эту:



R17, R18, C7, R48 - обязательны.

---------- Сообщение добавлено 13:29 ---------- Предыдущее сообщение было 13:28 ----------

Решение Теоретика по экономичному А простой подпоркой постоянным доп смещением ВК

Режим ЭА достигается вовсе не подпоркой, а экспоненциальной зависимостью выходного тока транзистора от входного напряжения.

[wert]

Режим ЭА достигается вовсе не подпоркой, а экспоненциальной зависимостью выходного тока транзистора от входного напряжения.

Согласен с Вами на все 100, но без доп смещения режима экономичного А не будет.
Обратную связь убрал для того чтобы лучше видеть вносимые искажения.
Повлияет обратная связь на девиацию тока плеч ВК, как Вы думаете?

---------- Сообщение добавлено 14:14 ---------- Предыдущее сообщение было 13:39 ----------

чтобы рассмотрение было корректно, возьми последнюю версию выходного каскада, вот эту:

девиация тока плеч, соответственно девиация рассеиваемой мощности на выходных транзисторах не зависит от глубины ОС.
Пример, ввел ОС в каскад, девиация тока осталась неизменной, рис.
Девиация тока во многом зависит не только от режима каскада, но и от параметров транзисторов, от схемного решения.
Девиация тока плеч ВК это распространенное явление, многие ВК имеют такие искажения, жаль мало кто обращает на это внимание.
Ваш экономичный А хорош, совет - поищите решение по уменьшению девиации тока плеч, тогда будет совсем блеск.

[Teoretic]

Ничего не напоминает?
На твоей диаграмме мы видим простой фазовый сдвиг, обусловленный работой выходного каскада на емкость Цобеля С10.
Выведи на график сумму токов выходников, увидишь такой же эллипс. Вот и вся девиация тока.

Вообще, рекомендую обкатывать свои методики на такой простой RC-цепи. Никаких искажений, кроме линейных она не покажет. А это будет хороший критерий для методики.

---------- Сообщение добавлено 16:18 ---------- Предыдущее сообщение было 16:15 ----------

но без доп смещения режима экономичного А не будет.

Без смещения режима А не будет. ;)

[wert]

Вот и вся девиация тока.

Если бы усилители работали на чисто активную нагрузку, я бы прислушался к вашему совету.
Однако разные модели усилителей дают разную девиацию тока плеч ВК при работе на одинаковую комплексную нагрузку.
И ваш ВК по этому параметру не плох, есть ВК значительно хуже.
К тому же часто ВК на чисто активную нагрузку дают девиацию тока плеч.
Еще раз повторюсь, если ваш усилитель работает на чисто активную нагрузку, тогда девиация токов плеч не будет большой проблемой.

---------- Сообщение добавлено 21:21 ---------- Предыдущее сообщение было 17:05 ----------

Девиация тока плеч ВК приводит к девиации коэффициента усиления по току выходного транзистора.
График DC Current Gain vs Ic на рис. для BD244.
например при девиации тока Ic в пределах 1А-3А Hfe меняет свое значение от 120 до 50.
усугубляет ситуацию девиация рассеиваемой мощности на кристалле в пределах 24 Вт-55 Вт при изменении тока Ic в пределах 1А-3А.
Приведут ли такие изменения к нелинейным искажениям, бесспорно да.
Другое дело как измерить такие искажения.
При отсутствии реактивной нагрузки девиация тока и девиация рассеиваемой мощности на кристалле транзистора ВК резко снижаются.
Это относится к абсолютному большинству ВК класса АВ и экономичного А.

[Teoretic]

разные модели усилителей дают разную девиацию тока плеч ВК при работе на одинаковую комплексную нагрузку.

Видимо, я не понимаю, что такое "девиация тока".
Девиация - по-русски отклонение. От чего? Ясно же, что при комплексной нагрузке форма тока совсем не такая, как форма напряжения. Но это физика. Так и должно быть. Так же ясно, что ток через выходные элементы - это совсем не ток через нагрузку. Ну, девиация. И что?

[wert]

Видимо, я не понимаю, что такое "девиация тока".
Девиация - по-русски отклонение. От чего?

Поясню.
На рис. усилитель Гладкого, ВК в режиме экономичного А.
При работе на активную нагрузку девиация тока около 30 мА в точке выходного напряжении 10 В, это суммарное отклонение от тока 1,276 А
При подключении цепочки Цобеля 300нФ, 5,1 Ом девиация тока составила 630 мА, на подьеме синусоиды в точке выходного напряжения 10 В ток составил 998 мА, при спаде синусоиды в точке 10 В ток составил 1,628 А.
Второй график рассеиваемые мощности на выходных транзисторах, девиация рассеиваемой мощности по образу и подобию с девиацией тока передаточной характеристики плеч ВК.

[Teoretic]

Ну и что? Это ток через выходники, а не через нагрузку. Нас же нагрузка интересует? Нет?
Выходники рассеивают значительную мощность, а при реактивной (емкостной) нагрузке бывает и в разы больше. Это тоже всем известно.
Покажите мне усилитель без "девиации тока" при емкостной составляющей в нагрузке.