Универсальный УМЗЧ со стабилизацией режима

[asgladd]

Универсальный УМЗЧ со стабилизацией режима.

Схема усилителя представлена на рис.1 и 2.
Универсальным усилитель назван потому, что в выходном каскаде можно использовать любые мощные транзисторы (биполярные или полевые) без изменения схемы, причем глубокая ООС, действующая в нем, автоматически выводит каскад на режим супер-А ( с невыключаемым током выходных транзисторов) с параметрами 40 мА- ток минимума и 90 мА- ток покоя ( на каждый транзистор)- (смотри эпюры на рис.3) и поддерживает такой режим при любой температуре выходных транзисторов (нет термодатчиков!).В выходном каскаде применена схема вольтдобавки (на R19-R22,C6,C7,VD3, VD4), которая дает питание +/- 9 V усилителям обратной связи на VT15-VT32 и позволяет полностью использовать напряжение питания всего усилителя (даже для выхода на полевых транзисторах с напряжением затвор-исток более 4B).
Параметры выходного каскада : Кусил = 0,87, Rвх - более 700 кОм, Rвых = 0,17 Ома, полоса частот более 1 МГц, коэффициент гармоник 0,015 % - 0,03 % для 8 и 4-х Ом.
Добавляем к этому усилитель напряжения с усилением более 70 дБ, заводим общую обратную связь и получаем почти идеальный усилитель. Тестирование макета подтверждает получение неплохих параметров :
Коэффициент гармоник 0,01% / на частоте 20 кГц при номинальной мощности
На частотах ниже 5 кГц гармоники менее 0,001 %
Выходное сопротивление около 0,005 Ом (измерено до индуктивности L1).
Полоса усиления 5 Гц – 360 кГц/560 кГц (по уровню -3 дБ с входным фильтром и без )
Скорость нарастания выходного напряжения 50 В/мкС с входным фильтром на R3-C2.
Интересны и другие свойства усилителя :
Питание от нестабилизированного источника +/- 20 – 50 В.
Амплитуда выходного напряжения равна напряжению питания минус 2,5-3 В.
АЧХ не имеет выбросов, ограничение сигнала тоже без выбросов.
Выход защищен от короткого замыкания ограничением тока на уровне 10 А на каждый выходной транзистор.
Выходная мощность определяется фактически количеством параллельно включенных выходных транзисторов и мощностью блока питания. Например для блока питания
+/- 45 В-4А ( 40 В под нагрузкой) и двух транзисторах в плече (как на схеме) номинальная мощность не менее 90/140 Вт при 8/4 Ом нагрузки.
Универсальность схемы подтверждается ее абсолютной симметричностью (при включении питания отсутствуют щелчки) и возможностью использования усилителя в инвертирующем и неинвертирующем режиме и даже в режиме мощного ОУ без емкостей на входе и в цепи ОС ( при такой схеме входа и таких транзисторах с h21 более 500 входные токи усилителя менее 10 нА).
Усилитель стабильно работает даже при установке в цепях питания резисторов 5-10 Ом или при подключении к выходу емкости в несколько микрофарад (при полном сигнале)!!!
Универсальность схемы заключается и в том, что с её помощью может быть доработан почти любой имеющийся в наличии УМЗЧ (подходящей мощности и с любыми, даже не очень качественными, выходными транзисторами). Как говорится в известном фильме "легким движением руки брюки превращаются...". В нашем случае - это звучит так : "при наличии нескольких часов свободного времени на пайку схемы,(выделенной пунктиром), на монтажную плату размером 4х5 см (стоимость деталей – менее 250 руб) Ваш усилитель превращается ...
Во вложении представлены схемы в формате Микрокап-9 для желающих поэкспериментировать...При разработке печатной платы нужно учитывать, что "абсолютный ноль" на выходе устанавливается с помощью одного из резисторов R14 и R15, а ток покоя,при желании, может быть изменен с помощью резисторов R28 - R29.
Желающие сделать усилители с отрицательным выходным сопротивлением или с регулируемыми токами режима супер-А могут прочитать мою статью "Схемотехника УМЗЧ со стабилизацией режима" на сайте "Паяльник" http://cxem.net/sound/amps/amp225.php
Александр Гладкий

[Petr-1951]

... я сильно сомневаюсь, что в студиях звукозаписи приняты меры для точной передачи и обработки первого периода

правильно сомневаетесь! вот когда дело дойдет до этого, тогда и музыка станет не такой "консервированной"

---------- Сообщение добавлено 22:12 ---------- Предыдущее сообщение было 11:06 ----------

Может быть, Petr-1951 объяснит нам, почему нарушаются электрические законы, и как это простейшая линейная цепь вдруг такая нелинейная?

насколько я понял вы не доверяете FFT-анализу, к тому же необходимы настройки правильные и т.д. и т.п.
Вы считаете фильтры на линейных цепях "безупречными", и вносить искажения кроме линейных они не могут. Вот вам еще пример как работает "безупречный" пассивный фильтр 8-го порядка, сигнал подан напрямую от генераторов

искажения видны невооруженным глазом: вторая гармоника и более высшие, откуда они в линейных цепях? или музыку с таким фильтром надо слушать после 90-го периода?
смею напомнить что относится к линейным искажениям: фиксированное изменение амплитуды и фазы, все! Это имеет место в данном примере только после 90 периода! Удвоение частоты и "подбрыкивающее" изменение амплитуды не подпадает под определение линейных искажений.
мне понравилось вот это высказывание https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1366352

[Sergo_PnL]

Мужики, остановитесь это все очень любопытно, возможно даже полезно, но хотелось бы продолжения про супер А виновника темы - будут ли еще предложения по улучшению схемы?

[Petr-1951]

способ измерения выходного сопротивления в автоматическом режиме
Для этого достаточно воспользоваться законом Ома: Rout = Vout/Iout
при измерении выходного сопротивления подачей напряжения на выход усилителя через нагрузку Iout=I(RL)

[anatol0]

Вы считаете фильтры на линейных цепях "безупречными", и вносить искажения кроме линейных они не могут. Вот вам еще пример как работает "безупречный" пассивный фильтр 8-го порядка, сигнал подан напрямую от генераторов

Вы почему-то забываете о том, что рассматривая начальные участки, подаёте не просто сигнал, а сначала ноль, затем сигнал. То есть, кроме формальных синусоидальных генераторов, на входе будут присутствовать сигналы со спектром, соответствующим прямоугольной ступеньке. Далее фильтр просто выделяет составляющие в течении времени, соответствующим своим параметрам.

[Petr-1951]

Вы почему-то забываете о том, что рассматривая начальные участки, подаёте не просто сигнал, а сначала ноль, затем сигнал. То есть, кроме формальных синусоидальных генераторов, на входе будут присутствовать сигналы со спектром, соответствующим прямоугольной ступеньке. Далее фильтр просто выделяет составляющие в течении времени, соответствующим своим параметрам.

хорошо, подайте сигнал без ступеньки и покажите как правильно будет работать.
А лучше возьмите ноту на рояле.
вот результат проверки работы усилителя на нагрузке 4 Ома после выхода фильтра на линейный режим

[anatol0]

хорошо, подайте сигнал без ступеньки и покажите как правильно будет работать.

А зачем, когда Вы уже это сделали? Осциллограмма после окончания переходного периода и есть "без ступеньки".

Offтопик:
Понимаете, линейные цепи, они такие линейные потому, что не плодят нелинейные продукты. Сомневаться в этом то же, что и подвергать сомнению закон сохранения энергии.

[Rova]

Суть нелинейности в том, что она возникает в нелинейном пространстве то есть результат сигнала 1 миливольт и 1 вольт будет разный.
Если картина не меняется от уровня сигнала - это линейные искажения, какими бы страшными они не казались.

[Petr-1951]

Вы почему-то забываете о том, что рассматривая начальные участки, подаёте не просто сигнал, а сначала ноль, затем сигнал. То есть, кроме формальных синусоидальных генераторов, на входе будут присутствовать сигналы со спектром, соответствующим прямоугольной ступеньке. Далее фильтр просто выделяет составляющие в течении времени, соответствующим своим параметрам.

хорошо, подадим на вход усилителя В.Короля (Радио 1989-12) сигнал "со спектром, соответствующим прямоугольной ступеньке" и посмотрим чем отличаются сигналы на выходе усилителя "со спектром прямоугольной ступеньки" от сигнала 15-го периода

попробуйте найти хоть одно отличие в спектре сигнала "с начальной ступенькой" и без нее
заодно глянем стоит ли бороться с коммутационными искажениями в усилителях класса АВ особыми методами, ток покоя 100 мА

отличие от оригинальной схемы состоит в использовании в качестве транзистора УН составного транзистора Баксандалла, что не принципиально. Как видите те же 0,04% 3-я гармоника, как не измеряй, что на первом периоде с помощью FFT-анализа, что после 90-го! с помощью фильтра 8-го порядка

[anatol0]

Дело в порядках фильтров. Вы начали с фильтра 8-го порядка. Попробуйте снизить порядок. Кроме того, возможны артефакты моделирования.

[Petr-1951]

Дело в порядках фильтров. Вы начали с фильтра 8-го порядка. Попробуйте снизить порядок. Кроме того, возможны артефакты моделирования.

я привел пример просчета программой FFT-анализа без всяких фильтров 1-го и 15-го периода, как видите результаты совпадают, никаких артефактов.
Более того, я привел анализ продуктов искажений с помощью фильтра, результат в части спектра и уровня искажений совпадает с результатом FFT-анализа. Что у вас вызывает сомнение? и причем здесь порядок фильтра, когда вы рассуждаете о "ступеньке" присущей первому периоду сигнала.

[anatol0]

Что у вас вызывает сомнение? и причем здесь порядок фильтра, когда вы рассуждаете о "ступеньке" присущей первому периоду сигнала.

По порядку.

искажения видны невооруженным глазом: вторая гармоника и более высшие, откуда они в линейных цепях? или музыку с таким фильтром надо слушать после 90-го периода?
смею напомнить что относится к линейным искажениям: фиксированное изменение амплитуды и фазы, все! Это имеет место в данном примере только после 90 периода! Удвоение частоты и "подбрыкивающее" изменение амплитуды не подпадает под определение линейных искажений.

Вот только

Это имеет место в данном примере только после 90 периода! Удвоение частоты и "подбрыкивающее" изменение амплитуды не подпадает под определение

Типичная подмена понятий - рассматривать переходной процесс вместо стационарного. Если так не понятно - предлагаю посмотреть спектр синуса, но куска, а не бесконечного.

Offтопик:
Сожалею, что ввязался, и успехов в исследованиях амплитудно-фазовых конверсий на линейных элементах

[bukvarev]

Offтопик:
Для тех, читает форум и журналы, но не очень разбирается в теории цепей.
Не верьте, что линейные цепи с постоянными параметрами могут приводить к нелинейным искажениям. Это невозможно в принципе.
Любые попытки это опровергнуть, что с помощью "первого периода", что с помощью разных "хитрых дифференциалов", или еще каким-нибудь способом, есть банальный, осознанный и весьма тонкий "развод", основанный на манипуляции с тестовыми сигналами, особенностями математической обработки, интерпретации полученных результатов, либо по отдельности, либо - в совокупности.
Сказанное, впрочем, не отменяет того факта, что наличие в тракте линейных цепей оказывает значительное влияние на качество звучания системы.

[dekko]

Offтопик:
а различные топологии "земель" меняют звук от "хорошего" до "выключите это немедленно". При этом "фон" отсутствует в обоих случаях

[ufotrusov]

а различные топологии "земель" меняют звук от "хорошего" до "выключите это немедленно" . При этом "фон" отсутствует в обоих случаях

Эт даа...
Простой поворот на 90 градусов фильтрующих банок, на плате ВК меняет звучание не меньше

[Sergo_PnL]

Offтопик:
а различные топологии "земель" меняют звук от "хорошего" до "выключите это немедленно". При этом "фон" отсутствует в обоих случаях

Да, причем как-то мало источников хороших по теории, чтобы разобраться, все практические советы обычно сводятся к "надо пробовать". Или есть что подсказать?

[hippo64]

Не верьте, что линейные цепи с постоянными параметрами могут приводить к нелинейным искажениям. Это невозможно в принципе.
Любые попытки это опровергнуть, что с помощью "первого периода", что с помощью разных "хитрых дифференциалов", или еще каким-нибудь способом, есть банальный, осознанный и весьма тонкий "развод", основанный на манипуляции с тестовыми сигналами, особенностями математической обработки, интерпретации полученных результатов, либо по отдельности, либо - в совокупности.

Offтопик:
Таки кто бы сомневался. . Причем отсутствие сомнений и наличие базовых знаний прямо пропорциональны, как количественно, так и качественно.

[Petr-1951]

Offтопик:
Для тех, читает форум и журналы, но не очень разбирается в теории цепей.
Не верьте, что линейные цепи с постоянными параметрами могут приводить к нелинейным искажениям. Это невозможно в принципе.
Любые попытки это опровергнуть, что с помощью "первого периода", что с помощью разных "хитрых дифференциалов", или еще каким-нибудь способом, есть банальный, осознанный и весьма тонкий "развод", основанный на манипуляции с тестовыми сигналами, особенностями математической обработки, интерпретации полученных результатов, либо по отдельности, либо - в совокупности.
Сказанное, впрочем, не отменяет того факта, что наличие в тракте линейных цепей оказывает значительное влияние на качество звучания системы.

Букаварев, вот схема эксперимента (все карты в руки), будьте добры - выведите меня на чистую воду и покажите всем в чем "развод"
Korol_R1989-12(SCH)_dif-20k.CIR

Дело в порядках фильтров. Вы начали с фильтра 8-го порядка. Попробуйте снизить порядок. Кроме того, возможны артефакты моделирования.

8-й порядок фильтра использован для того чтобы максимально подавить тестовый сигнал и не тронуть гармоники и другие виды искажений. Вы похоже не в курсе как работают измерители нелинейных искажений, так почитайте.
Попробуйте измерить искажения на выходе фильтра на 5-м периоде (как рекомендуют смотреть результат FFT-анализа), т.е. в интервале 200-250 мкс, я посмотрю что вы намеряете. Все измерительные приборы работают в установившемся режиме, я даже не буду пугать после какого периода испытательного сигнала...
p.s. ну а наличие 3-х базовых образований, чем кичатся некоторые, вовсе не означает пропорционального наличия качественных мозгов, скорее наоборот... о чем говорят их многочисленные посты ни о чем.

[dekko]

Или есть что подсказать?

сам ищу подсказки

[.Васильев]

А кто сказал,что продукты искажений должны иметь форму неискаженного синуса?
Повторил на перелопаченном усилителе Гумели в режиме глубокого В ( ток покоя 2ма на пару). результат после выделения продуктов искажения тот же,излом зависит от тока покоя. Чем больше,тем сглаженнее.

---------- Сообщение добавлено 09:27 ---------- Предыдущее сообщение было 08:52 ----------

а вот ав-шник на базе перелопаченного усилителя по мотивам Гумели картину сгустка искажений дает интересную.

---------- Сообщение добавлено 09:39 ---------- Предыдущее сообщение было 09:27 ----------

Вообщето Александр в микрокапе симитировал работу векторного индикатора Акулиничева выделив в чистом виде разностный сигнал . Представив вам обычно разложенный по спектру сигнал в форме сподобия синуса ! Только и всего.
Что шумите то?

[ankus]

сам ищу подсказки

Г-н Густав Кирхгоф дал существенные подсказки на тему земель, контуров...

Из Википедии:
Кирхгоф, будучи прекрасным знатоком математики, обладал в то же время редким умением плодотворно прилагать эти знания к труднейшим вопросам математической физики, в области которой преимущественно работал. Уже первые его работы о распространении электричества по пластинкам (1845—1847) послужили исходным пунктом для множества работ других учёных. Целый ряд последующих работ по электричеству был посвящён вопросам о распределении электричества в проводниках, о разряде конденсаторов, о течении электричества по подводным кабелям и т. д.; особенно важна работа об индукции токов (1849), содержащая описание способа определения электрического сопротивления проводников в абсолютной мере, и два больших мемуара об индуктированном магнетизме (1853 и 1876)...