ИТУН «Revelation»
«..воззови ко Мне - и Я отвечу тебе, покажу тебе великое
и недоступное, чего ты не знаешь» (Иеремия.33:3)
Предлагаемый усилитель является продолжением, в общем, то антинародной темы "ИТУН без общей ООС на основе параллельного повторителя", промежуточная версия которого была опубликована в мартовском номере журнала "Радио".
История данной разработки насчитывает более 1,5 лет, за это время усилитель обрел своё собственное имя и я решил его назвать – ИТУН «Revelation».
По пооводу безООСности схемы – ООС в схеме, все же, как бы присутствует и "почти общая", фактически она берется непосредственно с резистора-датчика тока, но в классическом понимании, как цепи, соединяющей выходную клемму УМЗЧ с входом первого активного элемента – её здесь нет.
Схема:
Это очередной вариант модернизации, в котором применена цепочка L1C5C6, благодаря чему удалось существенно снизить нелинейные искажения. С первого взгляда можно посчитать это классической «вольтдобавкой», но это далеко не так.
Конденсаторы С5–С6, включенные между низкоимпедансными точками схемы (эмиттерами Q5–Q6 и эмиттерами Q1–Q2), с одной стороны, обеспечивают увеличение петлевого усиления в схемах Шиклаи на Q1, Q3 и Q2, Q4, шунтируя R4 и R5, а с другой стороны, обеспечивают замыкание петли местной отрицательной обратной связи, обеспечивающей снижение величины и нелинейности импеданса точки соединения эмиттеров Q5 и Q6 за счет образования «трехтранзисторных Шиклаи» из Q1, Q3, Q5 (и Q2, Q4, Q6) для переменного тока.
Введение конденсаторов С5–С6 приводит к повышению напряжения на выходе ИТУН примерно на 1 dB (явное наличие небольшой, но хорошо контролируемой ПОС) и одновременно – снижению нелинейных искажений на 30 dB, причем подобного применения такой «двойной» отрицательно-положительной обратной связи ранее встречать не доводилось. Цепочка L2C1C2 дополнительно балансирует каскад и снижает искажения на 6 dB, а конденсатор С4 стабилизирует его работу в динамическом режиме.
Интересно, что коэффициент гармоник ИТУН «Revelation» в звуковом диапазоне почти не меняется.
Например, Кг на 100Гц/1000Гц/10000Гц при выходном сигнале -1дБ от ограничения (16,3Vrms), измеренный на RLC-эквиваленте АС сопротивлением 5,2 Ом и мощности 50W не превышает 0,0037% / 0,0037% / 0,0039% соответственно. При этом транзисторы особо по "бетта" не подбирались. Если обеспечить хороший отбор, то можно его вдвое-втрое снизить.
RLC-эквивалент АС являет собой фильтр I-го порядка последовательного типа и состоит из пары последовательно соединенных резисторов 4,7 Ом (это аналоги динамиков), параллельно которым подключена индуктивность 1,7 мГ и конденсатор 60 мкФ. На стороне эквивалента в разрыв общего провода включен 0,4-Ом резистор Caddock MP930, с него измерительный сигнал подается на вход звуковой карты Echo MiaMIDI. Эквивалент подключен через коаксиальный кабель длиной 1 метр.
Макет ИТУН «Revelation» на время измерений был запитан от лабораторного БП "Matrix DPS-3055T", напряжение питания +-30 Вольт, ток потребления порядка 900 мА.
Это спектр сигнала на выходе ИТУН «Revelation» для частоты 970Гц, напряжении 16Vrms, 50W на 5.2–Ом нагрузке (-1dB).
А это спектр сигнала, снятый на многотональном сигнале по методу измерения реального разрешения усилителя. Тестовый сигнал состоит из 16 моно частот, выбранных так, чтобы не маскировались гармоники и кросс частоты. Коэффициент амплитуды для каждой частоты был выбран -20dB. Выходное напряжение комплексного сигнала на RLC-нагрузке 5,2–Ом составляет 33Vp-p.
Далее всё ИМХО …подобная архитектура токового усилителя позволяет реализовать иной способ регулировки громкости и регулировать громкости не на входе, а на выходе усилителя, что приводит к меньшей деградации усиливаемого сигнала. В некотором роде можно назвать такой способ «аналоговым» способом регулировки громкости, где под термином «аналоговый» подразумевается то, что при уменьшении уровня сигнала качество самого сигнала возрастает, ну как бы по аналогии с той же магнитной или механической звукозаписью. Стандартная регулировка в виде некого «ослабителя» по входу приводит к трудноуловимой, но все же слышимой деградации звукового сигнала, по крайней мере, это иногда заметно при прямом сравнении-прослушивании с наличием/отсутствием регулятора громкости во входной цепи УМЗЧ.
В предложенном варианте сигнал с выхода низкоомного источника, без какого либо ослабления, поступает прямо на вход ИТУН, благодаря чему достигается максимальное отношение сигнал/шум. При этом масштабирование сигнала в нагрузке осуществляется изменением коэффициента преобразования ИТУН путем изменения величины низкоомного датчика тока Rс1-Rc6.
Для меня плюсы такого решения:
– снижение нелинейности контактной группы реле P1-P5 т.к. через контакты теперь протекает бОльший ток, чем, если бы, к примеру, она была расположена во входной цепи усилителя;
– при увеличении суммарного сопротивления датчика тока Rс растет собственная линейность преобразователя «напряжение-ток», благодаря чему нелинейные искажения снижаются до весьма малых величин, и достигается повышенная линейность на малых и средних уровнях выходной мощности без какой либо деградации сигнала по входу.
Некоторый выигрыш в линейности демонстрирует картинка ниже, это спектр сигнала «-7dB» с регулировкой громкости по выходу усилителя (RсΣ=1,5 Ом).
А это спектр сигнала «-7dB» с регулировкой по входу, при этом сигнал источника был ослаблен на 6dB (RсΣ=0,75 Ом).
К минусам следует отнести некоторую склонность УМ к самовозбуждению на ВЧ (из-за увеличения глубины местной ООС) и критичность к монтажу конструкции.
На фото представлен монтаж усилителя, выполненный без применения печатных плат.
Все транзисторы усилителя располагаются на общем радиаторе, что дает хорошую термостабильность. Выходные транзисторы Q7–Q8 прикрыты сверху медной пластиной–экраном для снижения излучения выходного каскада. Транзисторы Q3–Q6 приклеены на термоклей к радиатору через Al2O3–керамику. Поверх транзисторов Q3–Q6 приклеен медный экран и сверху уже приклеены транзисторы Q1–Q2. В качестве датчиков тока релейного регулятора громкости Rc1-Rc6 применены мощные толстопленочные резисторы Caddock MP930, которые установлены на дополнительном радиаторе (см. фото). Реле взяты на напряжение 5В с допустимым током 3А.
Поскольку падение напряжения между эмиттерами транзисторов Q5–Q6 и эмиттерами транзисторов Q1–Q2 не превышает 600 мВ, а приложенное напряжение к конденсатору С4 не превышает 1300 мВ, то в качестве С1–С2, С4 использованы низковольтные (4,5V) сверхемкие приборы «Supercap» от компании AVX BZ054B223ZSBAE, а в качестве C5-C6 - конденсаторы Panasonic FR-серии, однако, можно и в качестве С5-С6 использовать те же BZ054B223ZSBAE.
В качестве первых транзисторов Q1–Q2 можно попробовать применить 2N4401/2N4403, 2N2222/2N2907, и, отчасти, BC337/BC327. Поскольку рабочие токи в схеме довольно большие, поэтому практически все маломощные транзисторы в качестве «первых» Q1–Q2 отпадают - сказывается повышенное сопротивление тела коллектора. Еще для малых напряжений есть хороший вариант замены - 2SA1249/2SC3117. Транзисторы 2SD667/2SB647 являются отбраковкой тех же 2SB649/2SD669, т.е. они несколько хуже. Проблема заключается в том, в том, что оригинальные приборы 2SB649/2SD669 сейчас практически не доставаемы.
Также найдена хорошая замена для транзисторов MJE15028–MJE15031 – это комплементарная пара от ON Semiconductor D44H8C/D45H8C. Данные приборы обладают улучшенной линейностью и хорошо себя показали в такой низковольтной архитектуре.
Поскольку выходные транзисторы в схеме с ОБ имеют несколько лучшую устойчивость к вторичному пробою, то в качестве Q7–Q8 можно применить практически любые современные мощные комплементарные биполярные транзисторы, такие, как MJL1302A–MJL3281A, 2SA1943–2SC5200, MJL21195–MJL21196, NJW0302–NJW0281, NJW1302–NJW3281. Также можно применить и МОП-приборы с хорошей ОБР, типа IRFP9x40/9x40, если увеличить величину "плавающего" питания на сумму пороговых напряжений..
Немного про звучание ИТУН «Revelation»: звучит-играет он вполне прилично, по крайней мере, нам его звучание нравится ... хоть и не мастер описывать это разными глянцевыми эпитетами, но при прямом сравнении ИТУН «Revelation» с ИТУН на микросхеме LM3886FT не так давно имел место один конфуз.
©2015, Andrey Orloff, Иркутск.
Сообщение от Andrey Orloff
.
Социальные закладки