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:
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]
Любительский балансный усилитель для головных телефонов
Сообщение от Вергилий
Социальные закладки