Страница 1 из 6 123 ... Последняя
Показано с 1 по 20 из 118

Тема:

  1. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Представляется полностью дифференциальный усилитель для наушников

    К реализации подтолкнула ветка, начатая форумчанином solanto. Ну и очень давнее желание реализовать именно такую конфигурацию .
    Основная фишка - полностью дифференциальная структура. Входной парафазный сигнал приходит на "балансный" релейный регулятор громкости, затем на буферные входные ОУ инструментального усилителя, как вычитатель синфазки применен полностью дифференциальный ОУ, чьи выходы умощнены включенными мостом параллельными повторителями в классе А.

    Скрытый текст


    К основным достоинствам парафазной структуры можно отнести:
    1) меньшую чувствительность к внешним наводкам;
    2) меньшие паразитные связи на самой плате, этому-же способствуют меньшие излучения выходного каскада в классе А;
    3) отсутствие сигнальных токов в земляном проводнике;
    4) достаточность однополярного питания, что оборачивается
    .. а) простой и логичной разводкой цепей питания (бутерброд полигонов "+" и "-");
    .. б) возможностью развязать питание всех каскадов доступными синфазными дросселями;
    .. в) возможностью применить один стандартный трансформатор питания для двух каналов;
    5) за счет мостового включения каскадов в сочетании с классом А, потребление тока от источников питания автоматически стабилизируется, т.е. по факту отсутствуют колебания питающего тока, и, как следствие, какая-либо реакция БП на такие изменения. Т.е. обычный кондесатор оказывается предпочтительнее самых навороченных схем БП, просто потому, что БП в обычных схемах умеет реагировать (хорошо-ли, плохо-ли) на изменение потребления только "постфактум";
    6) за счет мостового включения обеспечивается вдвое большая амплитуда выходного напряжения при том-же питающем, что при прочих равных позволяет облегчить тепловой режим выходных транзисторов и спокойно применять sot-223 корпус без каких-либо радиаторов.

    Плата - 4-х слойка 150 х 75 мм. Чтоб ослабить паразитные связи по питанию, питание всех каскадов отвязано синфазными дросселями и RC цепочками. В питании ОУ стоят смд-электролиты. Задача была всемерно минимизировать паразитную индуктивность, потому эти элетролиты (и именно в смд) стоят прямо под ОУ и соединяются с локальными полигонами их питаний через несколько перемычек. Электролиты формально - "low-esr", но фактически их активный импеданс несколько выше чем можно было бы получить от трухольных аналогов, да и примененный тип (Panasonic FC/FK) с его 0.1-0.15 Ом нынче совсем не рекордсмен по esr. Такая величина импеданса (совместно с малоиндуктивным монтажем) еще достаточно высока для эффективного демпфирования резонанса в цепи питания, и уже достаточно мала, чтоб работающий практически "вхолостую" ОУ ее практически не замечал.
    Выходные транзисторы расположенны бутербродом на полигонах питания на разных сторонах платы, что обеспечивает минимальную индуктивность цепей питания и хороший теплоотвод.
    Чтоб не ухудшать теплоотвод не сделано никаких вырезов в внутренних слоях под сигнальными цепями буфера, что в сочетании с довольно быстрыми транзисторами (их ft не особо важна, 2N2222A/2907A выбраны по причине общедоступности) создает риск самовозбуждения буфера на сотне-другой МГц, который, впрочем, легко купируется для конкретной платы. Но вот рекомендовать такую компоновку буфера для самостоятельной разводки я не стал-бы.
    В питании установлен (по сути, избыточный) стабилизатор LM317 в sot-223, его основная задача - "выбирать" колебания сетевого напряжения.
    В БП применен 10ВА трансформатор на П-сердечнике. Такая конфигурация обеспечивает пренебрежимо малую связь на ВЧ не только между конструкцией и сетью, но и между каналами. За счет низкой (десяток-несколько пФ) межобмоточной емкости нет нужды в большой индуктивности синфазного дросселя в первичном питании, что позволяет применить ВЧ-тип и практически забыть о связи устройства с сетью. Дополнительно, в цепи питания установлены резисторы, которые ограничивают "иголки" тока через трансформатор, что позволяет снизить уровень магнитных наводок от трансформатора до более чем приемлемого уровня.

    Микроконтроллер управления реле регулятора громкости "спит" (с полным гашением генерации) все время кроме непосредственно регулировки громкости, пробуждает его схема детектирования движения ручки потенциометра громкости.
    Выход усилителя отключается от нагрузки на время включения/выключения, при клипе сигнала (что большая редкость, запас есть ), если на выходе обнаружится постоянка (для быстрого реагирования ее детектирует схема с ФНЧ второго порядка), ну и вообще, если по каким-то сорвется слежение в цепи ОС.

    Для совместимости имеется и обычный RCA вход. Правда его реализация не была приоритетом, и получается он просто замыканием на "землю" одного из дифференциальных входов. Как следствие, ОУ работают с синфазным напряжением на входах, что впрочем не является большой проблемой, поскольку амплитуда такого сигнала составляет только 1/4 от входного. Еще один "недостаток" этого входа - при неподключенном источнике (за счет разбаланса импедансов на дифференциальных входах) на нескольких близких к максимуму позициях РГ можно расслышать щелчки. При подсоединенном источнике, естественно, все нормально.

    Из-за использования вольтодобавки зависимость выходной мощности от сопротивления нагрузке не имеет острого пика (картинка будет позже) и составляет 150-300 мВт в диапазоне нагрузок 32-300 Ом:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	BalHamp_Power.png 
Просмотров:	357 
Размер:	81,2 Кб 
ID:	274861
    Синяя сплошная кривая - мощность в классе А, прерывистая - сколько может отдать. Но реально, если мощность прерывистой кривой востребована, стоит немного поднять ток покоя и обеспечить эту мощность в пределах класса А.
    Помимо стандартного варианта, есть вариант с Ку ~5 для высокоомных головных телефонов (красные кривые). Ток покоя при этом 35 мА вместо 50-ти, а питание повышенно до 18 Вольт на буффере (размах на выходе получается под 35 вольт пик-пик).
    Для очень чувствительных головных телефонов "стандартный" Ку ~1 можно понизить до Ку ~0.3.
    В принципе, температруа транзисторов в на плате едва-ли превышает 40 градусов, так что у схемы есть значительный запас на разгон, на тот случай если вдруг понадобится большая выходная мощность.

    Имеется два варианта цепей ООС - для работы с регулятором громкости с сопротивлением 10 кОм, и для сопротивления 3.6 кОм. Первый вариант - привычнее, но шумнее (особенно с входным ОУ с биполярным входом), второй - получше, но требует соответствующего источника (хотя назвать 3.6 кОм низкоомной нагрузкой - язык не поворачивается).
    [свернуть]

    Краткое описание с мотивацией - в файлике:Vvodnaja.txt

    На данный момент собраны два варианта: универсальный (с Ку ~ -1 и входным сопротивлением 10 кОм) и для высокоомных наушников (с Ку ~ -5 и входным сопротивлением 3.6 кОм):
    Bal_Hamp_Rin10kOm_Ku1_Forum_Final.pdf
    Bal_Hamp_Rin3.6kOm_Ku5_Forum_Final.pdf

    Фотка макета (пока "на фанерке"):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Connected.jpg 
Просмотров:	1236 
Размер:	115,8 Кб 
ID:	274780
    И плат:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Master_TOP.jpg 
Просмотров:	766 
Размер:	394,8 Кб 
ID:	278840 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Master_BOT.jpg 
Просмотров:	707 
Размер:	367,0 Кб 
ID:	278841
    (по ссылке еще)


    Пара спектров:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_11Vpp_94Ohm.png 
Просмотров:	539 
Размер:	12,0 Кб 
ID:	278842 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_11Vpp_94Ohm.png 
Просмотров:	446 
Размер:	13,5 Кб 
ID:	278843
    11 Вольт пик-пик, 94 Ом, ~160 мВт, 122 дБ для "ушей" с чувствительностью 100 дБ/мВт
    (пики на НЧ - наводки на измерительную линию)

    (по ссылке еще)


    Прошивки:
    Bal_HAmp_20161106_Fin.zip

    Список компонентов:
    Bal_HAmp_Components_20170509.xlsx

    Звук.. Нормально все .
    Он такой,. ага, именно что "балансный"
    Последний раз редактировалось ViktKors; 09.05.2017 в 14:24. Причина: обновил, теперь здесь схема, фотографии, обмеры, прошика и т.п.

  2. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Мало децибелов, я щитаю

  3. Частый гость Аватар для Aliomodo
    Регистрация
    01.04.2010
    Сообщений
    103

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    ViktKors, Приветствую! А поподробней про звук можно? например, качество высоких, объемность, динамика, и тд. 8-ми омные наушники потянет? Какая мощность на 8 омах получится? у меня ТДС-7, там чувствительность не сильно высока, но на себя принимают до 1 ватта. И еще-проект коммерческий? Платы в продаже? если да - что по чем? Часть ответов можно в личку. Вообще, красивый проект, а отношение С/Ш ... И еще -параметры измеряли? входное максимальное и тд? Есть ли пульт (возможность) и жаль, как я понял, нет селектора-была бы самодостаточная вещь.
    Заранее спасибо за ответы.

  4. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Aliomodo Посмотреть сообщение
    ViktKors, Приветствую! А поподробней про звук можно? например, качество высоких, объемность, динамика, и тд. 8-ми омные наушники потянет? Какая мощность на 8 омах получится? у меня ТДС-7, там чувствительность не сильно высока, но на себя принимают до 1 ватта. И еще-проект коммерческий? Платы в продаже? если да - что по чем? Часть ответов можно в личку. Вообще, красивый проект, а отношение С/Ш ... И еще -параметры измеряли? входное максимальное и тд? Есть ли пульт (возможность) и жаль, как я понял, нет селектора-была бы самодостаточная вещь.
    Со звуком было сложно поначалу. Взял под этот ушник новые наушники и сперва оценивать было сложно: непривычный тембр, "неразмятые" мембраны и т.п. А из-за того, что "балансное" подключение несовместимо с обычными наушниками, не получалось послушать в привычных условиях.
    Сейчас могу сказать, что все нормально. Чистый, сильный и красивый звук. Охарактеризовать более конкретно нет никакой возможности, потому что все характеристики вроде "качество высоких, объемность, динамика" на 99% определяются источником. То есть, какой источник, такой и получается звук.

    Мощность на 8-ми Омную нагрузку определяется током покоя, который в готовом устройстве составил ~45 мА. Амплитуда тока в классе А получается ~85 мА, что дает 30 мВт на 8 Ом.
    Если считать, что у ТДС-7 чувствительность 92 дБ/мВт, получаем звуковое давление в 106-107 дБ.
    Еще сколько-то дБ получится за счет вылета выходного каскада в режим АВ. Правда при этом возрастают искажения, скажем +5 дБ на нагрузке 47 Ом поднимает уровень искажений под -130 дБ. Поскольку режим не совсем уж рабочий , я не считаю такое возрастание искажений проблемой и никак с этим не боролся.

    Для 8-ми Ом стоит увеличить ток покоя. В использованном режиме транзисторы на плате не горячее 50-ти градусов, так что ток можно увеличить и вдвое, скажем 100 мА - совершенно нормальный режим в данной конструкции, особенно если снизить напряжение питания. Если ориентироваться на ток покоя 100 мА (амплитуда - 200 мА), то потребуется до 1.6 Вольта выходного напряжения.Учитывая запас на падение на выходных транзисторах, даже 5-ти вольтовое питание - вполне нормально; но я бы запитал где-то от 8-ми вольт, чтоб за счет работы в классе АВ на пиках можно было забираться по мощности чуть выше.
    Выходная мощность в классе А составит при этом 160 мВт, что даст уже 114 дБ звукового давления. В принципе, этого обычно достаточно, если типичное время прослушивания более получаса.

    С/Ш точно не оценивался, по прикидкам составит пару-несколько микровольт, что для данных наушников скорее всего будет ниже порога чувствительности слуха.

    Параметры? Ну чтоб наверняка - искажения ниже -130 дБ, полоса от постоянки до пары сотен кГц,

    Входное сопротивление (можно выбрать перед сборкой) 3.6 или 10 кОм

    Выходное сопротивление - определяется выходной катушкой, там метра полтора провода 0.5 мм - где-то до 0.15 Ом.

    Макс выходная амплитуда по напряжению - ну на полтора вольта ниже питания (11.5 - 1.5 = 10 Вольт), но так чтоб не превысить максимальный ток.

    Макс ток в классе А - удвоенный ток покоя (в базовой версии 45 мА), минус сколько-то на вольтодобавку (в базовой версии от 5 до 55 мА для нагрузок 10 - 300 Ом, соответственно).

    Входное напряжение - в согласии с коэффициентом усиления (единичный в базовом варианте, можно понизить/или повысить запайкой других номиналов).

    В моей версии прошивки реализована только базовая функция регулятора громкости. ДУ пока в планах не значится, поскольку не особо нужен. Все равно дети заиграют куда-нибудь пульт, а длина шнура наушников и так заставляет находится в непосредственной близости от РГ .
    Но разводка совместима с РГ уважаемого Antecom-а, который успешно реализовал и ДУ, и селектор, и прочие радости. Полагаю, он не будет против (хотя разумным было-бы отказаться от поддержки ;) ), если приобретенный у него комплект будет распаян на другой плате.

    Кстати, на плате два входа - балансный и обычный, они переключаются посредством реле. Если балансный вход не нужен - его можно (и даже стоит!) использовать как обычный, заземлив неактивную линию через резистор с номиналом, соответствующим выходному сопротивлению используемого источника.


    --------------
    П.С. Aliomodo, к Вам в личку не пробиться, переполнена.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 26.10.2016 в 23:35.

  5. Частый гость Аватар для Aliomodo
    Регистрация
    01.04.2010
    Сообщений
    103

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    ViktKors, Огромное спасибо за столь подробный ответ, забавно, читая ваше описание звучания я так и предполагал, что оно при таком качестве должно быть сильным (от слова сила). Очень удобно, что можно пульт Максима задействовать, и вообще-подстраиваемость под себя (ток покоя и т д) на высоте. Пишу вам в личку. Прямо вот сейчас.

    ---------- Сообщение добавлено 23:58 ---------- Предыдущее сообщение было 23:39 ----------


    ViktKors, Написал в личку.

    ---------- Сообщение добавлено 28.10.2016 в 14:00 ---------- Предыдущее сообщение было 26.10.2016 в 23:58 ----------

    ViktKors, Написал вам в личку-не пришло?

  6. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Собрался наконец-то нормально обмерить искажения.
    Поскольку при измерениях на скорую руку накосячить можно даже не отдавая себе в этом отчета, постарался снять спектры без спешки.

    Естественно (для такого устройства), измерение производилось с помощью балансного моста.

    Упрощенно, выглядит это примерно так:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Dist_Meas.png 
Просмотров:	546 
Размер:	10,5 Кб 
ID:	278409
    Сигнал от входных и выходных клемм идет на макетную плату. На этой плате смонтированы цепи ООС усилителя в "суммирующей точке" (за счет Ку = -1) полезный выходной сигнал взаимоуничтожается с входным, искажения при этом остаются и могут быть измерены.
    Совсем запредельная точность взаимовычитанию не нужна, достаточно, чтоб уровень сигнала был мал достаточно, чтоб не вносил искажений сам анализатор спектра.
    Кроме того, поскольку искажения не очень велики, а хотелось хоть какого-то подобия корректности, резисторы на макетке были не такие-же как в контурах ООС усилителя, а составлены из нескольких. Конечно это не совсем идеально, но появляется хоть какой-то шанс заметить искажения в резисторах.

    Сигнал искажений с макетки подается на буфер на сдвоенном OPA1642, и только потом на анализатор (у которого довольно низкое входное сопротивление).

    Процедура выглядит следующим образом:
    1. Регулятором громкости выставляем минимальное усиление (-96 дБ). При этом на выходе УНЧ практически ничего нет, а на входе анализатора получаем входное напряжение, ослабленное вдвое (для Ку = -1). Смотрим на анализатор,
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_2Vrms_94Ohm_Input.png 
Просмотров:	351 
Размер:	13,9 Кб 
ID:	278410
    видим треш, угар и содо продукты искажений источника и анализатора при высоком входном уровне.
    Сами искажения нас волнуют мало, нужна нам только амплитуда основного пика (пиков) на частоте 1063 Гц. Принимаем ее за 0 дБ.

    2. Регулятор громкости переводим в положение 0 дБ. Входной сигнал на измерительной плате складывается с самим собой, но инвертированным в УНЧ. Таким образом на выходе измерительной платы получаем подавление измерительного сигнала (со всеми его искажениями) на 60 - 70 дБ. Кроме того, на выходе измерительной платы присутствуют все искажения самого УНЧ, но уменьшенные (как и сигнал в пункте 1) вдвое (для УНЧ с Ку = -1).
    За счет малого входного сигнала, анализатор тоже искажений практически не вносит.
    Картинка выглядит примерно так:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_2Vrms_94Ohm_Compensated.png 
Просмотров:	288 
Размер:	11,8 Кб 
ID:	278411
    На этой картинке нас не волнуют уровни измерительного сигнала.

    Ну и чтоб не заблудиться в куче графиков, имеет смысл сделать "монтаж" и получить информативный график в привычном виде.
    Измерительный сигнал из спектров из пункта 1 и продукты искажений - из пункта 2:
    а)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_2Vrms_94Ohm_Comb.png 
Просмотров:	258 
Размер:	12,3 Кб 
ID:	278412 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_5.6Vpp_94Ohm_Comb.png 
Просмотров:	212 
Размер:	12,4 Кб 
ID:	278438
    2 Вольта rms (5.6 Вольта пик-пик) на 94 Ом, что соответствует ~ 40 мВт (для "средних" наушников с чувствительностью 100 дБ/мВт - примерно 116 дБ звукового давления)

    Именно такие комби-графики и представлены ниже для более жестких режимов, когда выходной каскад подходит к границе работы в классе А.
    б)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_11Vpp_94Ohm.png 
Просмотров:	221 
Размер:	12,0 Кб 
ID:	278413 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_11Vpp_94Ohm.png 
Просмотров:	225 
Размер:	13,5 Кб 
ID:	278414
    11 Вольт пик-пик, 94 Ом (~160 мВт, 122 дБ для "ушей" с чувствительностью 100 дБ/мВт)

    в)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_5.6Vpp_47Ohm.png 
Просмотров:	224 
Размер:	12,3 Кб 
ID:	278415 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_5.6Vpp_47Ohm.png 
Просмотров:	227 
Размер:	12,5 Кб 
ID:	278416
    5.6 Вольт пик-пик, 47 Ом (~85 мВт, 119 дБ для "ушей" с чувствительностью 100 дБ/мВт)

    г)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_3.2Vpp_23Ohm.png 
Просмотров:	208 
Размер:	12,2 Кб 
ID:	278417 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_3.2Vpp_23Ohm.png 
Просмотров:	187 
Размер:	12,2 Кб 
ID:	278418
    3.2 Вольт пик-пик, 23 Ом (~55 мВт, 117.5 дБ для "ушей" с чувствительностью 100 дБ/мВт)

    __________________
    Вообще говоря, хотелось чего-то большего.
    Из отдельных измерений также выяснилось, что при работе "вхолостую" искажения ниже шумовой полки.
    Если снизить рабочий ток вдвое, искажения падают как минимум вчетверо (т.е. токовые наводки не являются их причиной), что типично для нелинейности ответственной за доминирующую тут 3-ю гармонику и боковые лепестки у ИМД.
    Видно, что уровень искажений обратно пропорционален сопротивлению нагрузки. Ток в нагрузке при этом примерно один и тот-же. Это тоже типичная картина для выходного каскада.

    Т.е. все выглядит совершенно закономерно, если считать, что глубина ООС в звуковом диапазоне примерно постоянна и составляет порядка 100 дБ.
    Собственно, как и задумывалось, ориентир на -140 дБ +/- вписался в рамки рабочего режима

    Основной вывод - простейший параллельный повторитель на не самых мощных транзисторах с малым (~40 - 45 мА) током покоя - не самая лучшая штука для работы на низкоомную нагрузку, особенно в мосте, где 23 Ома нагрузки фактически означают, что каждая половинка выхода нагружена на 11.75 Ома.

    В принципе, игра номиналами легко позволяет добрать еще 20 дБ глубины ООС на ЗЧ (только с быстрым первым ОУ), но в рамках концепции "любительский ушник", полагаю, "бронебойность" приоритетнее.

    __________________
    И приятный сюрприз. Поскольку работа от небалансного источника тоже предусмотрена, было интересно насколько она будет хуже. Чтоб чище отрабатывать синфазку, в одном из каналов вместо AD8066 попробовал применить OPA1642. Отличий ни на слух ни по измерениям нет (впрочем, по хорошему, и не должно быть в сабже). Но интереснее, что и для небалансного включения нет ни разницы между AD8066 и OPA1642, ни ухудшения субъективного качества с несимметричным подключением относительно балансного!

    Измерения (помимо некритичного возрастания уровня второй гармоники) тоже не обнаруживают существенной разницы с балансным подключением.
    д)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD_1063Hz_5.6Vpp_47Ohm_Unbalanced.png 
Просмотров:	205 
Размер:	12,3 Кб 
ID:	278419 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMD_18&19kHz_5.6Vpp_47Ohm_Unbalanced.png 
Просмотров:	184 
Размер:	12,3 Кб 
ID:	278420
    5.6 Вольт пик-пик, 47 Ом. Можно сравнить с аналогичным балансом в "г)"

    Вероятно, амплитуда синфазки (четверть от входного уровня) недостаточно велика, чтоб испортить работу AD8066. Определенную роль играет конечно и высокая степень идентичности импедансов на обоих точках суммирования ушника.

    __________________
    П.С. Насчет плат - извиняюсь перед всеми, не до того было..
    Вложения Вложения
    Последний раз редактировалось ViktKors; 10.11.2016 в 11:20.

  7. Завсегдатай Аватар для MAXIM_A
    Регистрация
    13.11.2007
    Адрес
    МО Салтыковка
    Возраст
    71
    Сообщений
    10.347

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    ViktKors, где схема?
    Описание, измерения есть, а что смотрим нет!
    Андрей Константинович

  8. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Так по ссылке из шапки в изначальной ветке. Отличия - пара номиналов. Будут чуть позже.

  9. Завсегдатай Аватар для MAXIM_A
    Регистрация
    13.11.2007
    Адрес
    МО Салтыковка
    Возраст
    71
    Сообщений
    10.347

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Так по ссылке из шапки в изначальной ветке. Отличия - пара номиналов. Будут чуть позже.
    Так никто не делает, очень неудобно лазить в другую тему...
    Андрей Константинович

  10. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от MAXIM_A Посмотреть сообщение
    Так никто не делает, очень неудобно лазить в другую тему...
    А иначе будет путаница, где какая схема.

    Хотя путаница все равно будет ;)
    В предыдущий пост больше вложения не вставляются, потому здесь:

    Окончательный вариант с входным сопротивлением 10 кОм и Ку -1.
    Bal_Hamp_Rin10kOm_Ku1_Forum_Final.pdf

    Вариант с входным сопротивлением 3.6 кОм и Ку -5 (для высокоомных наушников, фотки в заглавном посте).
    Bal_Hamp_Rin3.6kOm_Ku5_Forum_Final.pdf

    Можно еще сделать 3.6 кОм и Ку -1 (в первом каскаде туда хорошо становится OPA1602). Но это чуть позже..

    ---------------------
    Для тех, кто собирает. Не исключена путаница с Мастер/Слейв вариантами запайки плат. Ниже фотографии, где все видно в деталях.
    Мастер:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Master_TOP.jpg 
Просмотров:	342 
Размер:	394,8 Кб 
ID:	278434 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Master_BOT.jpg 
Просмотров:	306 
Размер:	367,0 Кб 
ID:	278435

    Слейв:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Slave_TOP.jpg 
Просмотров:	304 
Размер:	360,9 Кб 
ID:	278437 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Slave_BOT.jpg 
Просмотров:	267 
Размер:	377,0 Кб 
ID:	278436

    Блок питания:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	PSU_TOP.jpg 
Просмотров:	315 
Размер:	54,2 Кб 
ID:	278440 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	PSU_BOT.jpg 
Просмотров:	270 
Размер:	43,9 Кб 
ID:	278441

    Общий вид:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	All.jpg 
Просмотров:	381 
Размер:	255,7 Кб 
ID:	278443

    ---------------
    Еще раз прошивки, чтоб все в одном месте:
    Bal_HAmp_20161106_Fin.zip
    Последний раз редактировалось ViktKors; 08.11.2016 в 01:26.

  11. Старый знакомый Аватар для andreymaks
    Регистрация
    21.11.2010
    Адрес
    Украина
    Сообщений
    726

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    смотрю и облизываюсь ,хорош наверное зараза ,я не так силен в схемотехнике ,слушаю высокоомные наушники от усилителя кумир,перепаял на импорт выходные каскады,заменил конденсаторы,вроде бы зазвучал.

  12. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Об эффектах второго порядка малости в балансных схемах.

    Цитата Сообщение от andreymaks Посмотреть сообщение
    смотрю и облизываюсь ,хорош наверное зараза ,я не так силен в схемотехнике ,слушаю высокоомные наушники .
    У меня тоже 600 Ом-ные. Под них и сделал вариант с Ку ~5. В принципе, максимальной амплитуды 30+ вольт пик-пик вполне хватает



    -------------------------------------------

    Не давал мне покоя повышенный уровень искажений.
    Измерил еще раз глубину ОС на ЗЧ - все ровно как и планировалось, ~130 дБ на 1 кГц и 99 дБ на краю звукового диапазона.
    Посмотрел на искажения выходного буфера - где-то не более -50 дБ на малоомную нагрузку.

    На выходе хотелось-бы подавить эти -50 дБ на глубину ООС. Но результаты скромнее.
    Тупо посмотрел искажения в точке суммирования - нет ничего измеримого. Т.е. ООС вполне справляется и работает корректно.

    Значит причина в том, что именно приходит в точку суммирования.

    Токовая наводка на цепи ООС исключается. В классе А все относительно чисто, да и искажения на ВЧ тогда должны были бы существенно возрастать. Кроме того, тогда искажения до и после выходной катушки различались бы (она включена не как синфазник), чего не наблюдается.
    Емкостная наводка на цепи ООС тоже не при делах, поскольку при отключении нагрузки искажения становятся неизмеримыми.

    Еще можно отметить характерную особенность:
    Уровень искажений не зависит от частоты в пределах звукового диапазона (т.е. не зависит от глубины ООС).
    Так может это "шалят" резисторы в ООС?
    - тоже нет, потому как абсолютный уровень искажений остается неизменным при постоянном токе в нагрузке, независимо от сопротивления нагрузки, т.е. независимо от амплитуды, приложенной к резисторам ООС.

    Все выглядит так, что есть некие искажения, которые определяются током в нагрузке, причем ведут они себя как типичная нормальная квадратичная нелинейность, но при этом сигнал этих искажений неправильно доносится до точки суммирования.

    Как не печально, но похоже, вопрос тут принципиальный.
    В заголовке темы слово "балансный" взято в кавычки. Может показаться, что это не совсем правомерно. Это ведь не мостовой усилитель, а так называемый полный дифференциальный усилитель. Как и предписано балансному, он именно что выдает заданное выходное напряжение, независимо от того, как это напряжение выглядит относительно "земли".
    Но есть определенные "мелочи". В балансе независимость от земли истинная, а у fulldiffOpa она поддерживается за счет ООС. А сам усилитель изначально выдает два противофазных сигнала одинаковых относительно земли.

    Картинка:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	FullDiffOPA_00.png 
Просмотров:	372 
Размер:	33,1 Кб 
ID:	278574
    Дифф вход, усилитель на 146 дБ, и парафазный выход. На выходе в каждую линию добавляются искажения: V116 в одной линии и столько же за счет повторителя E60 - в другой линии.

    Резисторы ООС обеспечивают подавление сигнала искажений на 140 дБ, что и видно на картинке (с частотой глубина ООС падает за счет C145).
    Все отлично работает.

    Можно убедится, что разброс значений резисторов в цепи ООС привычным образом влияет на подавление синфазки, но не мешает подавлять искажения.
    Потому как искажения в данной конфигурации вполне себе дифференциальные.

    Но это в модели они дифференциальные. А на практике, искажения на каждом выходе слегка да отличаются. Предположим на 1%. Этот 1% - это и будет синфазная составляющая искажений, которая хуже подавляется, если в цепи ООС резисторы имеют некий разброс.

    Смотрим картинку:
    Неодинаковость искажений на противофазных выходах УНЧ до охвата его ООС принята за 1%.
    В цепь ООС включен дополнительный резистор, имитирующий разброс номиналов в 0, 0.1, 1 и 10%
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	FullDiffOPA_Errors.png 
Просмотров:	323 
Размер:	33,1 Кб 
ID:	278575
    Кривули слева наглядно показывают, что остается от сверхглубокой ООС в усилителе с двумя неидеальностями. - не так уж и много.
    Характерно, что ни разброс резисторов, ни отлчие искажений а плечах по одиночке не способны заметно ухудшить искажения на выходе устройства.

    В этой связи становятся понятными и результаты обмера ушника.
    Примененные в ООС резисторы точности 1% совместно с предполагаемым разбросом искажений по выходам 1% (вполне реалистичном, это когда в одном плече -50 дб искажений, а в другом -50,09 дБ ) как раз и обеспечат подавление искажений ВК до значений около -140 дБ.
    Что, вообще говоря, совсем не плохо .

    Следствия:
    1. Если зачем-то сильно хочется улучшить искажения сабжа, можно озаботится более точными резисторами.

    2. Чисто мостовой усилитель (по сути, два независимых противофазных усилителя) практичнее с точки зрения реализации предельно низких искажений. Но естественно, такая конфигурация совсем не подавляет синфазную входную помеху.

    3. Более чистая (не любительская) реализация сабжа логично должна подразумевать разделение критичных функций по каскадам и выглядеть например так:
    а) вход на fulldiffOpa с точными резисторами - это чтоб избавится от синфазки по входной линии,
    б) не сильно низкоомный (скажем более 1 кОм) парафазный РГ
    в) мостовой усилитель на сдвоенном ОУ (фактически два отдельных инвертирующих усилителя).
    Последний раз редактировалось ViktKors; 09.11.2016 в 14:37.

  13. iN The FED We tRUSt Аватар для EDDiE
    Регистрация
    13.02.2006
    Сообщений
    8.444

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Мало кто даёт на форуме такой развёрнутый анализ.

    ViktKors, скажите, пожалуйста, а почему R66R77 (220Ом) такого большого номинала?

    Как Вы наматывали катушку на выходе?

  14. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Если шо, то два инверт звена можно включить так чтобы подавлялся синфазный сигнал, модифицировав первое из них и соеденив их неким образом

  15. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    а почему R66R77 (220Ом) такого большого номинала?
    Тут стечение обстоятельств.
    Изначально я все-же не хотел ставить на выход такие быстрые транзисторы (потому и керамики в питании нет, хотя она и не помешает, например прямо между ног электролитов), но потом соображения широкораспространенности и привычности сделали свое дело. К этому добавилось то обстоятельство, что выходные дорожки (а это еще и контур вольтодобавки) не самые узкие и спрятаны между полигонами. Т.е. емкость в нагрузке ВК суммарно набегает в несколько десятков пФ. Риск возбуда не очень большой, но всплеск на АЧХ вполне ожидаем.
    Может бы я и забил на это, но на столе (с кучей всякой всячины) осц практически постоянно ловит какую-то хрень на ~100 МГц. Оказалось, что она вполне находила себе возможность наводиться на ВК и, чсх, как-раз в область ВЧ пика на его АЧХ ;).
    Короче говоря, не заморачиваясь, я тупо прибил этот пик. Поскольку в данном случае это не несет никаких негативных эффектов, решил остановиться именно но самом примитивном варианте.

    Хотя признаюсь, самому очень мозолит взгляд этот номинал .


    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Как Вы наматывали катушку на выходе?
    Просто две секции на тефлоновой трубке. Они немного разнесены, но это не особо критично. Основная цель катушки - отвязать емкость нагрузки, потому секции включены последовательно. Поскольку ВК в А-классе, да еще и довольно симметричен, риск наловить на эти катушки нелинейных токов ЗЧ невелик (измерения и не показали ничего).

    Катушки хоть и расположены близко и коаксиально, тем не менее не особо-то связанны, потому ВЧ помехам с линии наушниковского кабеля они тоже как-то препятствуют (совместно с довольно заметной емкостью выходов на плате, ага, той самой ).

    Оно как-бы понятно, что синфазник с потерями на ВЧ справился бы, как минимум, не хуже, но усилитель позиционируется как "любительский", а факт доставаемости заведомо безупречного варианта не бесспорен.
    Единственное, поздно дошло, что можно было-бы попытаться применить муратовский сетевой ВЧ-синфазник (уж их-то всегда достать можно) выломав из него сердечник ;)

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Если шо, то два инверт звена можно включить так чтобы подавлялся синфазный сигнал, модифицировав первое из них и соеденив их неким образом
    Конечно.
    Но тут ведь вопрос не инженерии в смысле оптимального решения технической задачи (тогда можно сделать проще, но это скучно), а на 99% - идеологии. А она говорит, что (как правило) то, что привычно обзывают "балансом", любят за полную визуальную симметричность. Которой не останется, если принять Ваше предложение (если я правильно Вас понял).

  16. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    то, что привычно обзывают "балансом", любят за полную визуальную симметричность.
    То просто неправильное использование терминов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Которой не останется
    Как и некоторых проблем

  17. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Как и некоторых проблем
    Ну да.
    Но при том, что когда надо, могу быть вполне рационален, вот мне лично в данном конкретном случае (забавы под новые наушники) визуально не очень привлекательное решение "ни даром не нать, ни за деньги не нать" .

    ИМХО, сама постановка вопроса о "балансном" ушнике уже достаточно красноречиво говорит о том, что рациональность тут рядом не ночует, а "проблемы" не страшат .

  18. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Тогда ой

  19. Частый гость Аватар для Aliomodo
    Регистрация
    01.04.2010
    Сообщений
    103

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    ViktKors, Посмотрите личку, жду ответ. Усилитель технически можно долго по нюансам раскладывать и обсуждать, но интересна сама идея-балансный (дифф лучше) наушниковый. Именно в такой реинкарнации ничего подобного еще не видел. Когда-то раньше делал ламповые усилки, так вот, один раз попробовал подать с выхода усилителя одноактного на 300В на акустику с выходника, оторвав земляной конец этого транса от земли, те-выходная обмотка нигде в усилие не соединялась с землей, сразу шла на колонку, широкополосник. Звук сильно изменился, стал легким и быстрым, буду-то перестало что-то держать его. Но были помехи, не поборол. Здесь ожидаю подобного. Идея отрыва нагрузки от земли правильная, как мне кажется. Тем более, что сейчас цапы, как источники, тоже дифференциальный выход имеют ( имею ввиду выход с дельта-сигмы, как правило) Видится естественное продолжение этого дифвыхода на этот усилитель, учитывая чувствительность наушников ко всякого рода грязи в звуке (у меня изодинамика, пленка, почти как Стаксы, все слышно), такое усложнение усилителя оправданно. Буду ее пробовать, вот только если автор будет иногда в личку заглядывать.

    ---------- Сообщение добавлено 07:17 ---------- Предыдущее сообщение было 07:13 ----------

    Было бы здорово, если бы автор дал рекомендации по выходным транзисторам, если слушал разные, какие наиболее хорошо играли? Хотя, почему-то подозреваю, что в данном усилителе разница в звуке разных высотников может быть сведена к минимуму самой схемотехникой, искажения оч. маленькие.

  20. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.733

    По умолчанию Re: Любительский балансный усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Если шо, то два инверт звена можно включить так чтобы подавлялся синфазный сигнал, модифицировав первое из них и соеденив их неким образом
    П.С. У меня в "балансном" ЦАП стоит вполне себе выход на обычном сдвоенном ОУ, (в основе - фактически два обычных вычитателя, но противофазно, с объединенной/общей цепью для их инвертирующих входов).
    Там это делалось именно для того, чтоб чистой была не только выходная сумма ("балансный выход"), но и сигналы каждой из половинок - они используются для внешнего выхода (прямой) и для инв. ушника (инвертированный).
    В этом месте такой каскад стал вполне бы нормально и обеспечил бы полную визуальную симметрию и усиление без отмеченных "тонкостей". Слабые места вроде меньшего максимального подавления синфазки, большего уровня шума, и меньшей глубины ООС в данном месте некритичны.
    Но скажите, куда тогда девать такую занятную игрушку, как дифф операционник?

    Надо сказать, что я не подозревал (точнее видел, что "что-то там не чисто", но лень было додумывать мысль) о том, что у сабжа есть ограничение на точность выходного сигнала. Путь эффект и "второго порядка малости" и проявляется на несущественном с практической точки зрения уровне, это вопрос принципа.
    Но судя по тому, что не подсказал никто (хотя схема висит уже давно), я не один такой .
    Последний раз редактировалось ViktKors; 10.11.2016 в 08:27.

Социальные закладки

Социальные закладки

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •