Сложный композит

[Сергей Кор]

Представляю усилитель для наушников и предварительный усилитель высокого качества(разрешающей способности). При написании темы и схемотехнического решения опирался на материалы Уолта Юнга(Walt Jung): http://waltjung.org/PDFs/ADI_2002_Se..._Drivers_I.pdf


Устройство представляет из себя усилитель для наушников и предварительный усилитель(как законченное решение для УМЗЧ), на основе двойной(или тройной) композитной схемы из 4 ОУ и с четырьмя ООС.Так как похожих схемных решений я не видел,дал название "сложный композит" В качестве буфера для наушников использовался LT1210..В случае использования наушников импедансом ниже 50 Ом,чтоб выход LT1210 не переходил в класс АВ схема умощнена зеркалами на транзисторах.Буфер для предварительного усилителя(способного работать на комплексную нагрузку до 150-200 Ом) сделан на AD811, один из лучших ОУ с ТОС. При его применении нужно хорошо блокировать питание и не допускать большой емкости между выходом и инв. входом, при разводке и монтаже печатной платы.Точка съема сигнала была специально выбрана с выхода LT1210 т.к.точка неискаженного напряжения находится на выходе усилителя.
Думаю заложенная концепция сложных композитов(на 3 и более ОУ с тремя и более взаимосвязанными ООС,в том числе частотозависимыми)имеет большое будущее и перспективное направление в аудио и приборостроении.
Отдельная благодарность за участие и поддержку по многим вопросам в теме Максиму Васильеву.По мере развития схемного решения, будут выкладываться
новые материалы. Если по этой схеме(и не только по ней), будут по включению ООС другие предложения, буду рад.


Примерные предположительные тех. характеристики:
Некоторые по данным Micro-Cap.
1. Скорость нарастания выходного напряжения(т.к. это композитное
решение зависит от примененных на входе ОУ)
для выхода на наушники и предварительного усилителя ,
В/мкс, - 100-800
2. Уровень гармонических искажений при выходном напряжении
~ 2В, на частоте 10кГц и нагрузке 50Ом(для выхода на наушники и
выхода предварительного усилителя),
дБ, менее -200
3. Уровень шумов (помех), дБ, менее -120
4. Выходное сопротивление (для выхода на наушники),
Ом- 5
(для выхода предварительного усилителя),
Ом- 50

В результате имеем самый не искажающий усилитель в мире(возможно есть подобные, но я таких не видел).
К окончательным тех.параметрам подойдем в будущем.Представлены схемы и графики измерений с не-инвертирующем и инвертирующем включением.

[.Васильев]

Ну схема на месте не стоит,она перелопачивается и приходит к завершению.Умощнение при наличии чуствительных наушников можно удалить.В железе уточнить номиналы R5R10 сохранив их соотношение и все.

[Сергей Кор]

В первую очередь, было бы интересно убрать из схемы С6. Не моделируя детально, не знаю, насколько он критичен для обеспечения устойчивости.
Формально он создает петлю ПОС для выходного каскада, но очень небольшую, вреда быть не должно. Но если выходной ОУ начнет создавать коммутационные искажения, то они будут плохо давиться петлей ООС, так как точка неискаженного напряжения находится не на выходе усилителя, а в точке соединения C5 С6 R7 R11.
Если его убрать нельзя, то можно попробовать минимизировать его влияние на ЗЧ. Для этого нужно попытаться отбалансировать мост R11/(R7+R4) = R16/R13. Тогда искажения не будут сокращать путь через C6.
Если С6 убрать можно, тогда напрашиваются конденсаторы последовательно с R10 и R16 и тогда и второй ОУ можно перевести в режим малого сигнала на ЗЧ. Здесь могут появиться сложности с выходом из перегрузки, нужно проверять.
Выходной каскад со снятием сигнала с шин питания я не люблю, слишком много неизвестных. Можно просто умощнить повторителем. Ток покоя имеет разброс в 2 раза и сильно дрейфует от напряжения питания, это может повлиять на повторяемость звуковых характеристик от экземпляра к экземпляру.

Спасибо, все сказано грамотно,конструктивно и по делу,надо над нюансами работать.Насчет выходного каскада считаю немного сгустили краски, все равно ток покоя с запасом, и если мы делаем усилитель высокого уровня, думаю обеспечим ему достойное стаб. питание.

[КоАП]

[QUOTE=.Васильев;2078609]Ну а что один период нам показывает?Вот вопрос!
А может 2периода нуно?

---------- Сообщение добавлено 21.04 ---------- Предыдущее сообщение было 20.05 ----------
Я делаю последовательно симуляцию на первом, втором, третьем и т.д. периодах (можно накоплением графиков) до повторения спектров. Идеальный вариант когда уже второй период по спектру совпадает с первым. А вобщем, чем меньше количество перидов до стабилизации спектра искажений тем лучше ИМХО.

[.Васильев]

Я делаю последовательно симуляцию на первом, втором, третьем и т.д. периодах (можно накоплением графиков) до повторения спектров. Идеальный вариант когда уже второй период по спектру совпадает с первым. А вобщем, чем меньше количество перидов до стабилизации спектра искажений тем лучше ИМХО.

Вы так уверены.что сверхнизкие искажения кап вам на первом периоде покажет? Я уверен в противоположном.
Если уж сомневаетесь ,то на анализе переходных на синусе меряйте искажения или пользуйтесь более совершенным МС10

[Сергей Кор]

Выкладываю еще более доработанную версию нашего сложного композита.

[ViktKors]

Выкладываю еще более доработанную версию нашего сложного композита.

ООС в самой глобальной петле лучше прикидывать более реалистичным методом. Например так:

Можно отсюда и плясать. Как вариант, ради прикола сделать схему устойчивой (ну да, в симуляторе..)

П.С. картинками симуляторных искажений можно не заморачиваться (все равно ничего толкового симулятор для ОУ не скажет). Прикидывать, что схема без ООС дает 10%, а ООС сбивает на означенное на графике число дБ. Кстати отсюда же можно плясать при коррекции схемы. Глубиной в 150 дБ вполне можно пожертвовать ради чего-то реального и важного (полосу ООС ограничить, устойчивости добиться..)


ППС. Сергей Кор, Вы человек тут вроде как новый, но тут как-то уже была дискуссия на очень близкую тему. Не исключено, что какие-то возможные вопросы в той трехлетней давности ветке уже разъяснены.

[Сергей Кор]

ППС. Сергей Кор, Вы человек тут вроде как новый, но тут как-то уже была дискуссия на очень близкую тему. Не исключено, что какие-то возможные вопросы в той трехлетней давности ветке уже разъяснены.

Спасибо за Ваше участие и Ваш взгляд на ООС."Вы человек тут вроде как новый" -это только так кажется, с темой и Максимом хорошо знаком.

[81bas]

3. По композиту, сверхмалые искажения достигаются только тогда, когда на первом ОУ и входное напряжение, и выходное стремятся к нулю, т.е. он усиливает только сверхмалое напряжение ошибки. В предложенной вами топологии и входное синфазное, и выходное напряжение первого ОУ имеют большие конечные величины. Поэтому, кроме низкого выходного сопротивления, по линейности такой композит будет иметь мало преимуществ перед одиночным ОУ.

Это Вы имеете ввиду сделать топологию как в ZD-50 ?

[.Васильев]

Самое главное в этом композите при клипе нет разрывов оос. Вот это самое важное.На Одб -сдвиг фазы 75-80дб. При заменах первых оу на иные типа парАД845/847 845/843,АД 843/843 АД823/823 работоспособность схемы сохраняется.А .
Топология платы будет как у Вадима ака белка

[denbio]

Быстродействие схемы в сложном композите должно увеличиваться от входа к выходу, иначе, в железе это будет "сложный" генератор на десятках МГц, если входной ОУ взять быстродействующий.

Это всегда так или возможны исключения - просто в схеме усилителя Николая ZD-50 LT3886 явно медленнее LT1363. Или многопетлевая ОС в композите способна задавить подобную генерацию?

[.Васильев]

Коррекция то на что? Оу то скоростной,но его подтормозили

[ViktKors]

..и Ваш взгляд на ООС...

Это не "мой взгляд", это неумолимость реальности
Кстати, аналогичным образом стоит проверить не только общую петлю ОС, но и "подпетли" для каждого из ОУ. Порой там видны забавные вещи.

Самое главное в этом композите при клипе нет разрывов оос. Вот это самое важное.На Одб -сдвиг фазы 75-80дб.

при клиппе (еще не доходя до "разрыва ООС") усиление падает, и те участки частот, где усиление было значительным, а фаза (типично для композита) была за 180°, становятся частотой замыкания петли ООС, с неизбежной генерацией (хорошо если совсем на ВЧ и кратковременной).

[.Васильев]

при клиппе усиление падает, и те участки частот, где усиление было значительным, а фаза (типично для композита) была за 180°, становятся частотой замыкания петли ООС, с неизбежной генерацией (хорошо если совсем на ВЧ и кратковременной).

тут это вылечено выбором питаний.

[Сергей Кор]

Выложил наш очередной вариант с AD823(такого я еще не видел, характеристики обескураживают)концепция сложного композита не подводит.Не знаю что будет в железе,даже если в сто раз хуже, все равно померить будет нечем.

[Nota Bene]

Выкладываю еще более доработанную версию нашего сложного композита.

ИМХО, очень малы номиналы резисторов R14,R15,R17,R19 (3.0 и 0.1 Ома) - разброс параметров транзисторов BD130 и BD140 не даст реализовать нужные характеристики токовых зеркал. Я бы R14,R15 поменял на 27 Ом, а R17,R19 на 6.8 Ом. Или даже на 100 и 24 Ома, соответственно...

[.Васильев]

ну ВД139/140 там просто нарисованы.Конкретно работать будут тошибовские 2SA1837/2SC4793 или 2SA1930/2SC5171.Номиналы резисторов в эмиттерах выходников больше 0,5ом подымать не резон

---------- Сообщение добавлено 16.54 ---------- Предыдущее сообщение было 16.38 ----------

Вопрос такой.Выбор стабилитронов для питания первых двух оу.Напряжение 10вольт.ЛМ-ки в корпусе ТО92? Или возможно применить tl431 ?
Пошли бы и КС210,но их нет в нужном количестве.

[Nota Bene]

ну ВД139/140 там просто нарисованы.Конкретно работать будут тошибовские 2SA1837/2SC4793 или 2SA1930/2SC5171.Номиналы резисторов в эмиттерах выходников больше 0,5ом подымать не резон

Для усилителя, который позиционируется как усилитель для наушников?

[EDDiE]

Конкретно работать будут тошибовские 2SA1837/2SC4793 или 2SA1930/2SC5171.Номиналы резисторов в эмиттерах выходников больше 0,5ом подымать не резон.

Эти лучше 2SA1837/2SC4793 чем 2SA1930/2SC5171. В эмиттерах ВК для ушника 1,0 Ом нормально. 0,5 Ом для ушного усилителя мало.
Максим, а зачем тебе 10В на первых двух ОУ? Не пробовал инвертирующее включение первых двух ОУ, говорят, так звучит лучше.

[Nick-nack]

Номиналы резисторов в эмиттерах выходников больше 0,5ом подымать не резон

Подняв сопротивления, можно заметно улучшить работу зеркал.
Это как раз тот случай, когда симулятор показывает низкие искажения с мелкими сопротивлениями, а в железе может зазвучать мутно.

Выходные транзисторы зеркал греются гораздо сильней, чем "диоды" в зеркале, от этого сильно гуляет их Vbe и бета, теплоконстанта транзисторов в TO-126 большая
Увеличив сопротивления уменьшаем этот эффект. В микросхемах, где можно сделать эти транзисторы на одном кристалле, применяют маленькие эм. сопротивления. На рассыпухе бы их номинал побольше.

Ради эксперимента, поставьте в симуляторе в эмиттер одного из выходников последовательно генератор (миливольт 50) и посмотрите, как он влияет на выход. И источник тока в базу (симулировать изменение беты с температурой)

[.Васильев]

куда уж лучше.блин.Зеркала,зеркала.А то что вк лтшки м и коллектора выходников соеденены вам ниче не говорит? А? Если лт-шку и все транзисторы наодни радиатор? То какойсмысл ухудшать сшивку плечей ?
офф вот такой к коленкор.