Простой УМ на основе LME49810

[MikeF]

Данный аппарат обязан своим появлением моему товарищу, который попросил сделать простой усилитель с хорошим звучанием и высокой надежностью при работе практически 24/365.

На основе массы положительных отзывов о звучании и наличием фирменных агрегатов с веселым ценником, было решено попробовать драйвер LME49810. Стоит признать у нас были опасения, что будет не очень, но усилитель получился с весьма приличным звучанием, неплохо измеряется и очень простой в сборке и настройке. С учетом постоянно ухудшающейся ситуации с приобретением нормальных транзисторов для УН и первой ступени ВК, данный драйвер видится отличным вариантом для создания весьма качественных УМ.
Схема представляет собой инвертирующий усилитель с Ку=10 для достижения большей линейности. Защита используется триггерная с самосбросом.
Номинальное напряжение питания +-43 В, ток покоя порядка 100 мА на пару.
Для обеспечения надёжности ВК собран на трех парах мощных выходных транзисторов серии MJL2119x и смонтирован в относительно большой корпус с высотой радиаторов 150 мм и толщиной подошвы 10 мм.
Особое значение в конструировании действительно качественных УМ имеет разводка ПП. В данном усилителе была применена наиболее подходящая, на мой взгляд, концепция "всё на плате" наподобие использованной в СЛ УМЗЧ С. Агеева, т.е. все конденсаторы, диоды и транзисторы ВК расположены на одной плате. Получается компактный модуль требующий только подведения проводов питания от трансформатора и подключения источника сигнала и нагрузки.

Размеры платы УМ: 85 х 165 мм. Для монтажа необходим радиатор высотой минимум 110 мм, лучше - 120 - 150 мм.

На плате предусмотрен терминал для измерения тока покоя в виде штырьевого разъема с шагом 2,54 мм для использования с кабелем а ля reset или светодиодик от системного блока. От случайных замыканий при измерениях УМ защищен резисторами R50 и R51.
Для регулировки тока покоя использован подстроечный резистор с регулировочным элементом на торце корпуса. При сборке плат для ЛК и ПК он запаивается зеркально, что обеспечивает легкий доступ к нему при установке требуемого тока покоя.

Радиатор драйвера заземлен по переменному току через конденсатор С7.

Система питания использует трансформатор с раздельными обмотками для УМ левого и правого каналов, включенный через систему фильтров для подавления ВЧ помех и постоянной составляющей из сети. Данный набор мер вкупе с системой защиты АС от постоянного напряжения с оптронным входом позволил полностью исключить земляные петли и значительно снизить неидеальность питающей сети.

Помимо этого особенностью схемы является отказ от оксидных электролитических конденсаторов во всех местах где возможно и использовании вместо них керамических конденсаторов 10 мкФ на 25 В. Данная замена позволила поднять надежность устройства в целом, устранить ложные срабатывания защиты и добиться стабильности исходно запроектированных таймингов во времени. Применение конденсаторов относительно небольшого номинала потребовало сделать фильтр защиты от постоянного напряжения двухкаскадным и применить пороговые элементы с большим напряжением срабатывания чем это делается обычно.

Для защиты цепей ООС УМ от помех, наводимых на кабель, и емкостной составляющей нагрузки применен выходной двухзвенный LC фильтр.

Алгоритм работы автоматики следующий.
Через 2-3 сек после включения происходит плавный запуск трансформатора через реле K1, управляемого узлом на ОУ U2. Затем через 1-2 сек происходит снятие сигнала Mute с блоков УМ, по прошествии ещё 1-2 сек включаются выходные реле K2 и K3, если отсутствует авария (отсутствует постоянное напряжение на выходах блоков УМ).


Прилагаю несколько фото готового УМ, а также принципиальные схемы и скриншоты результатов измерений.

Некоторые замечания по фото.

На схеме показан вариант с двухполюсной коррекцией, в конечном варианте использована "обычная" коррекция одним конденсатором емкостью 8-9 пФ, в таком варианте скорость нарастания получилась порядка 65 В/мкс.

Для измерения искажений применен интермодуляционный тест по нескольким соображениям. Использован измерительный комплекс позволяющий генерировать практически идеальный интермодуляционный тест сигнал и, кроме того, тест на интермодуляцию более показателен чем Кг.
Собственные искажения измерителя составили порядка -114дБ для искажений второго порядка (компонента 1 кГц) и порядка -124дБ для третьего (компоненты 8 и 9 кГц).
Результаты получились весьма приличные для устройства с глубиной ООС всего 20дБ на 100 Кгц - при мощности близкой к клипу (двойной размах порядка 70 В на нагрузку 4 Ом) Ки2=-110 дБ, Ки3=-117 дБ.
Однако звук порадовал ещё больше, высокие частоты, солирующий голос и хор очень чисто. Сравнивалось в системе Виктора Викторовича (ВВ ) (ник 1950) и в нашей тест-комнате с CROWN Studio Reference I. По качеству звука описываемый УМ явно превзошел CROWN и был сравним с YES-3 в реализации ВВ.
Скоро будет сравнение с Anthem Statement P2, интересно...

PS.
Спасибо всем друзьям и коллегам за помощь в разработке и постройке данного УМ.


Обновление ревизии!

[MikeF]

Господа, разговоры о WaveSpectra слегка не по теме ветки, тут речь идет об усилителе

[waso]

MikeF, железячный экземпляр тестировался на предмет реального (статичного и мерцающего) КЗ в нагрузке?
Вопрос к тому, что в своё время я тоже делал усь на 49810, но, начитавшись даташитов и форумных "страшилок", не стал внедрять защёлку и сделал защиту по типу УМ ВВ. Была мыслЯ заюзать драйвер в ПРО-усилителе, но делать этого не стал, а с триггерной защитой в ПРО делать нечего.

[MikeF]

Да, конечно КЗ я создавал, в первый же день после сборки
О каких даташитах и страшилках речь? Сакевич ставил её как раз в ПРО, вы тоже применили в Натали, я сам её не раз применял. В чем проблема?

[waso]

Речь не о самой защёлке, а о том, как ее срабатывание отразится на каскадах УНа, которые оказываются соединёнными через открытый аналог тиристора с низкоомной нагрузкой уся.
49810 по структуре своей-классический Линн. И если в положительном плече у неё стоит источник тока, который можно коротить сколько угодно без последствий, то в отрицательном плече - собственно усиливающий напряжение каскад с ОЭ. И вот на него срабатывание защёлки и соединение выхода УНа с землёй и может пагубно сказаться. Я не стал рисковать мерить в железе, действительно ли там ограничен макс. выходной ток УНа. Для выполнения этого требования в Натали ПРО УН при срабатывании защёлки переходит в режим генератора тока за счёт ограничителей на светодиодах, как обстоит дело в этом "чёрном ящике" с ногами, я пытаюсь понять.

[MikeF]

Подобные мысли меня также посещали, но размышления и последующий эксперимент привели к выводу, что микросхемка переживет это спокойно.
Тем более что источник тока это и есть каскад с ОЭ, и от УН он отличается только тем, что выдаёт фиксированный ток, а ток УН промодулирован сигналом.
Про классического Линна я бы не стал зарекаться - о том, что у неё внутри достоверно знают только приближенные. Слишком уж звук у неё приличный, да и делали её серьезные люди, та же LM3886 являет собой достаточно изощрённую разработку.

[Pest]

Разглядел на фото на плате у задней стенки синфазный фильтр. На мой взгляд установлен он слишком близко, особенно к индуктивностям выходной RLC цепи. Эти синфазные фильтры обладают большой индуктивностью рассеяния, они даже не совсем синфазные а синфазно-дифференциальные. Я использую такие же фильтры, но помещенные в магнитопроницаемые коробочки - экраны. Эти коробочки при помехах в сети создают легко уловимый акустический шум - позвякивают. Делайте выводы о поле рассеяния этих фильтров и создаваемых ими магнитных наводках...

[MikeF]

Любое проектирование набор компромиссов, каких-то значимых проблем не было замечено. А звуки издают сами дроссели, а не какие-то магнитопроницаемые коробочки. Я эти звуки тоже слышал безо всяких коробочек, поэтому не стоит делать выводы о лютом уровне излучения, сотрясающего экраны

[Pest]

А звуки издают сами дроссели, а не какие-то магнитопроницаемые коробочки. Я эти звуки тоже слышал безо всяких коробочек, поэтому не стоит делать выводы о лютом уровне излучения, сотрясающего экраны

Без экранов я не слышал звуков, возможно они становятся значительно тише. А побрякивают именно коробочки, слишком характерный звук.

P.S. Все это пошло с того, как ко мне в руки попал заводской синфазный фильтр из медоборудования пр-ва Сименс. Там стояло два таких фильтра последовательно на 20мГн, оба в (предположительно) пермаллойевых экранах, а вся плата была затем помещена в алюминиевую коробку. Постараюсь на днях сделать фотки этой коробочки.

[waso]

ток УН промодулирован сигналом.

Каков же верхний предел этого тока, в даташите ничего не указано насчёт этого, а выяснять это экспериментально слишком дорогое удовольствие.

Offтопик:

Слишком уж звук у неё приличный, да и делали её серьезные люди

Стал бы спорить, да не буду - то, что я делал на ней несколько лет назад, сегодня у меня самого вызывает вопросы. В неинверте по даташитному включению с двойкой (схема здесь неоднократно светилась) я мог это слушать от силы минут 10, притом по приборам всё было хорошо. Поэтому сегодня сказал бы иначе-не мой звук.

та же LM3886 являет собой достаточно изощрённую разработку.

Одно прослушивание в Челябинске чего стоило...)))

[MikeF]

Без экранов я не слышал звуков

Я слышал их в достаточно шумной обстановке.

Каков же верхний предел этого тока

Думаю не слишком большой, ведь ток покоя УН всего 2 мА, вы же не думаете, что там реально нет резистора в эмиттере УН?

В неинверте по даташитному включению с двойкой (схема здесь неоднократно светилась) я мог это слушать от силы минут 10, притом по приборам всё было хорошо. Поэтому сегодня сказал бы иначе-не мой звук.

Да я видел ту реализацию. Мне тоже показалось странным, что человек всячески изощряется с многопетлевой ООС не слабой глубины и прочими фишками в Натали, а потом делает конструкцию выходного дня в неинверте и с бешенным Кус и говорит, что звук так себе

Одно прослушивание в Челябинске чего стоило

Не знаю о чем речь, мало ли кто что натестирует, звуковые предпочтения некоторых индивидов и изощренность такой отличной микросхемы как LM3886 никак не связаны.

[waso]

Да я видел ту реализацию. Мне тоже показалось странным, что человек всячески изощряется с многопетлевой ООС не слабой глубины и прочими фишками в Натали, а потом делает конструкцию выходного дня в неинверте и с бешенным Кус и говорит, что звук так себе

Ну если только после пары стаканов

Offтопик:
На самом деле, на эту микруху были определённые планы. Во-первых, я еще тогда хотел прикрутить к ней ЭА, путём подключения VC5022. Но затея не удалась, поскольку выводы для источника смещения по потенциалу смещены на 2 PN перехода. Это отрисовано в ДШ, но т.к. полной схемы мало кто видел, я проверял наличие этого экспериментальным замером. Сегодня я бы легко решил эту проблему - реализации ЭА, заюзанной, например, в N.XP, на это смещение глубоко чихать. Ровно то же самое можно сказать относительно

нет резистора в эмиттере УН

А чёрт его знает, что там есть. Ну эмиттерные повторители-да, есть на выходах. Указан их макс. выходной ток - 50мА. Но для выхода УНа никаких данных нет - это и ввело в сомнения.

Не знаю о чем речь, мало ли кто что натестирует, звуковые предпочтения некоторых индивидов и изощренность такой отличной микросхемы как LM3886 никак не связаны.

Да не. Там веселее было. Примерно как в знаменитом мультфильме "С ума обычно поодиночке сходят, это ветрянкой все вместе болеют". Я не поверю, что в Омске и Челябинске народ сговорился меж собой, но представители из разных городов говорили противоположные вещи, коррелирующие с географическим положением))))В общем, я занял позицию Челябинска - она как-то логичнее была. Куда ж еще логичнее - мужики просто собрались да послушали несколько аппаратов, а в Омске решили, что ЛМ3886 лучше всех на свете и возражения не принимались. Ну парни с сурового города поржали, конечно...
Ну да ладно. Собственно. если оно реально не горит с защёлкой, то тогда есть кое-какие мысли... Просто есть одна ниша для ПРО (как мне кажется), когда 2 этажа - это много, один этаж - это всё равно тяжеловато, а класс Д - нафиг не надо. Я говорю об усе для пищалок в трёхполоску. Ну не городить же туда очередную зверюгу типа ПРОшника...

[MikeF]

Pest, ничего если на ты? Тот фильтр, что ты увидел на плате стоит вторым в цепочке. Есть ещё один прям на вводе (чтобы не лучить с проводов идущих на выключатель). Так что на том дросселе уже слегка подчищенный сигнал. Само собой если делать по максимуму, то нужно было отделить выходные RLC на другую плату и экранировать всё это дело. Но для трансляционного, по-сути, усилителя даже этот уровень уже запредельный и нужно было хоть сколько-то съэкономить . Главное - я преследовал цель рассказать об отличной микросхеме которая простыми способами позволяет играть не хуже признанных аппаратов и даже обладать на их фоне некоторыми преимуществами.
А про экраны на Сименсе что тут сказать, всем давно понятно, что усилки - It*s not rocket science но мерится и звучит нормально даже по меркам хорошего домашнего усилителя.

[Pest]

Pest, ничего если на ты?

Тот фильтр, что ты увидел на плате стоит вторым в цепочке. Есть ещё один прям на вводе (чтобы не лучить с проводов идущих на выключатель). Так что на том дросселе уже слегка подчищенный сигнал.

Это верное решение с точки зрения ВЧ. Правда на НЧ будет больше работать дроссель который обладает бОльшей индуктивностью. В случае наводок на индуктивности RLC думаю основное влияние должна оказывать НЧ наводка, если RLC не охвачена ООС.

Но для трансляционного, по-сути, усилителя даже этот уровень уже запредельный и нужно было хоть сколько-то съэкономить .

Я подумал, глядя на фотографии и измерения, что этот усилитель с замашкой на высокое качество. Уверен и звук соответствует.

[MikeF]

Каков же верхний предел этого тока,

Можно прикинуть, помоделировать, нужно только знать ток ГСТ и нагрузочный резистор ДК (а может там токовое зеркало ), резистор в эмиттере УН.

Правда на НЧ будет больше работать дроссель который обладает бОльшей индуктивностью.

Само собой. Но, как видишь, полоса анализа была 96к, куда попадают всякие ИБП и ПЧ, и артефактов не было замечено.

---------- Сообщение добавлено 08.38 ---------- Предыдущее сообщение было 08.28 ----------

Я подумал, глядя на фотографии и измерения, что этот усилитель с замашкой на высокое качество.

Изначально его просили сделать для озвучки нескольких помещений в гостинице, - порядка 10 настенных АС в разных комнатах. Собственно поэтому было решено применить двухзвенный RLC и не покупать унылый заводской трансляционник, все ж не супермаркет озвучивать
С учетом того, что были планы на использование его клонов не только в бизнесе, решили делать хорошо и не прогадали.

Уверен и звук соответствует.

Так и есть, отзывы не проплачены

Я раньше собирал только достаточно навороченные дискретные и с ОУ на входе УМ, а сейчас призадумался, настолько был поражен...

[MikeF]

Pest, кстати, экраны самодельные или что-то заводское удалось применить?

[Pest]

Pest, кстати, экраны самодельные или что-то заводское удалось применить?

Да, там заводская коробочка. Я вечером сделаю фото, выложу в ветку про ЭМС, наверное.

[MikeF]

Они продаются или эксклюзив с мед. оборудования?

[Pest]

Они продаются или эксклюзив с мед. оборудования?

Сомневаюсь что продаются, медоборудование было периода начала 90-х, может чуть раньше. Но ничего сверхъестественного там нет, при желании можно повторить из подручных средств.

[MikeF]

Я про пермаллой размечтался

[Pest]

Пермаллоевые коробочки тоже заводские, как и все что есть в этом фильтре. Я лишь убрал не нужные мне Y конденсаторы и дифф. фильтры (на которые кстати тоже были надеты коробочки).