Страница 2 из 38 Первая 123412 ... Последняя
Показано с 21 по 40 из 758

Тема:

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Мотивация для создания предлагаемого устройства проста. Братец спросил меня на предмет, "а что посоветуешь собрать для наушников", и я ... завис.
    У меня как-бы есть "встраиваемый в ЦАП", но он не для любителя - сложноват и горячеват, есть "балансный" - вполне любительский, но очень уж специфична у него область применения.

    *Почему пришлось делать еще одну плату*

    Скрытый текст

    Вроде не проблема, конструкций масса, нужно только поискать. Критерии подбора - из разряда "само-собой разумеется, что.." Рулит конечно звук, но достаточный объективный минимум (чтоб не быть слабым звеном) должен быть выполнен.
    Ориентир на не самый плохой источник, типичный для данного время и обозримой перспективы. Поэтому полоса частот - от постоянки до 100+ кГц (чтоб не иметь особых проблем с фазовыми делами на краях диапазона и не кривить дополнительно частотные и импульсные свойства ЦАПовых выхлопов-фильтров), а искажения заметно (в десяток раз, на 20+ дБ) ниже, чем ЦАПовые, т.е. верхняя граница -140 дБ.
    По остальным параметрам тоже по критерию разумной достаточности. Под типовые наушники с чувствительностью 100 дБ/мВт нужно от 100 мВт мощности (чтоб отработать пики по 120 дБ), по шуму (для наушников с 32 Ом) - не сильно вылазить за 2.5 мкВ (чтоб не выше порога слышимости).
    Есть еще личные, но относительно объективные требования, вроде
    * отсутствия резистора на выходе (это всегда подбор типа/номинала на слух и/или потеря качества звука);
    * устойчивости к емкостной нагрузке (да и к просто сложной, вроде длинного кабеля);
    * защиты от постоянки на выходе (желательно быстрой, чтоб в случае чего, мембрана не успела "выплюнуться") и от переходных процессов при включении/выключении (если они есть).

    Понятно, что джентельменам нужно верить на слово, но, думаю, несколько наивно относить неопубликование обмеров/спектров на счет гипертрофированой личной скромности авторов/продавцов. Имхо, по нынешним временам уговоры, что "все там нормально" вместо спектров - это "разговоры в пользу бедных". Потому подход прост: нет спектров - нет предмета для интереса, а есть скорее всего либо лажа/косяки в конструкции, либо лень и/или несерьезное отношение автора, что дает подвод для соответствующих выводов.

    Ну вот тут как-то и выяснилось, что конструкций, формально удовлетворяющих вроде как элементарным требованиям, что-то не очень-то много. Т.е. до стадии "выглядит вроде нормально, а где послушать можно?" как-то не доходит .
    [свернуть]


    Базой для устройства стал "любительский балансный" ушник. Он, по факту, показался мне удачным. Данная конструкция основывается но схожих принципах.
    *Постановка задачи*

    Скрытый текст

    С точки зрения пользователя:

    1. Простая схемотехника с упором на любительское применение. Отсюда
    а) несложная коррекция, со стабилизацией параметров усилительных звеньев местными обратными связями;
    б) минимум "обвязки": один основной вход, опциональный разделительный конденсатор на входе вместо интеграторов для поддержания постоянки.

    2. Никаких радиаторов на плате. Плата сама должна рассеивать тепло. К тому-же это очень удобно при монтаже в корпус.

    3. Регулятор громкости релейного типа, встроенный на плату. Есть масса причин из-за которых такой РГ может звучать не очень хорошо. Начиная от неоптимальной разводки, недоусыпленного проца ("стенбай" вместо "шатдауна"), отсутствия фильтра между РГ и следующим каскадом, и до развязки процессорной части от сигнальной, типа реле (не только материал контактов, но и внутренняя структура их расположения) и т.д. и т.п. Именно по причине того, что увязать релейный РГ с УНЧ не очень-то просто, решено было сделать его неотъемлемой частью устройства. В этом случае не приходится говорить о преимуществах альтернативных решений вроде хорошего потенциометра.

    4.Нечувствительность к емкостной (и вообще "сложной") нагрузке. УНЧ должен оставаться стабильным при любой емкости на выходе (совсем уж чрезмерная емкость просто вызовет срабатывание защиты).

    5. Наличие минимально необходимых защит: от переходных процессов при включении, от перегрузки по напряжению и току (включая короткое замыкание в нагрузке), от постоянки на выходе.

    С точки зрения схемотехники (речь не о инженерно-достаточных требованиях, чтоб удовлетворить формальное ТЗ, а о некоторых аспектах получения субъективно приемлемого звука):

    1. Усилитель с глубокой ОС. Глубина должна быть достаточной, чтоб ОС была способна не перераспределять искажения (как в типичному случае, когда вторая-третья гармоники преобразуются в "расческу" на ВЧ и замыливание интермодуляцией на СЧ), а задвигать их гораздо ниже уровня шума.

    2. Выход, работающий в классе А (как минимум, для рабочих уровней звукового давления).

    3. Наличие фильтра для помех, наводимых на антенну выходного кабеля. Их проникание в цепь ООС недопустимо.

    4. Отсутствие модуляции звуковыми частотами тока, потребляемого УНЧ от источника питания.

    Ну и понятно, что необходимо упомянуть о печатной плате - самом трудоемком моменте при разработке, который оказывает решающее влияние на итоговое качество. Все вышеперечисленное не имеет никакой ценности (кроме воображаемой) без соответствующей платы.
    [свернуть]


    *От входа к выходу*

    Скрытый текст

    Входной сигнал можно завести как на обычный вход (рекомендуемый вариант), так и на дополнительный, отделенный конденсаторами для отсечения постоянной составляющей.
    К сожалению, реализовать балансный вход соответствующего качества (с уровнем искажений, меньшим чем у самого усилителя) не очень просто и требует немало места.
    Регулировка громкости осуществляется ступенчатым регулятором. Плата разведена под сигнальные реле серии IM от AXICOM, которые, пожалуй, являются оптимумом для подобного применения.

    Реле управляются посредством микроконтроллера по сигналу от потенциометра. Практически все время (собственно, кроме момента регулировки громкости) микроконтроллер деактивирован с полным гашением всех внутренних процессов. Чтоб разбудить его из такого глубокого сна, требуется дополнительная схема, детектирующая вращение ручки громкости (оконный компаратор).
    Помимо этого, в неактивной фазе контроллер еще и переводит выходы в высокоимпедансное состояние, практически отключая обмотки реле от процессора, что (совместно с ВЧ развязками по питанию МК) исключает проникновения помех в звуковые цепи.

    По аналогии со схемой балансного усилителя, входной ОУ охвачен местной ОС, стабилизирующей его параметры на частотах, критичных для петлевого усиления. В звуковом диапазоне этот ОУ добавляет ~60 дБ усиления. Каскад на этом ОУ расположен на "чистом" (в смысле наводок и паразитных токов) участке платы. Поскольку схема не балансная, все потенциалы отсчитываются от локальной "земли", а это предъявляет особые требования к ее чистоте. Для минимизации импеданса земляные заливки есть на всех четырех слоях (они сшиты большим количеством переходных отверстий). Чтобы исключить смешивание токов питания ОУ и сигнальных, применен сдвоенный ОУ, питание и силовая земля которого подведены к полигонам под ОУ по отдельной линии, изолированной от остальных цепей синфазными дросселями.
    В качестве входного ОУ отлично прижился старый добрый ОУ с полевым входом - AD8066. Если РГ сделан под меньшее чем 10 кОм сопротивление, например на 3.6 кОм, то можно ставить и достаточно высокочастотный биполярный ОУ, например OPA1632.


    В качестве выходного каскада в данной конструкции вместо дискретного параллельного повторителя применен ADSL драйвер. В каждом канале стоит сдвоенная микросхема, выходы половинок которой соединены вместе через малоомные резисторы и смещены разной полярностью от источника небольшого внешнего напряжения. Напряжение смещения (деленное на сопротивление этих резисторов) определяет ток покоя ВК. Т.е. выходной каскад искусственно введен в класс А, при котором активно используется по одному плечу в каждом из двух каналов сдвоенной микросхемы. Меняя напряжение смещения, легко установить требуемый ток покоя. Если ток в нагрузке превысит удвоенный ток покоя, буфер просто перейдет в свой обычный режим работы (АВ), причем нагрузка будет раскачиваться обоими выходами сдвоенного драйвера. Т.е. в отличие от обычных схем, выход из класса А не сопровождается увеличением выходного сопротивления, такой "двойной" выходной каскад линейнее обычного при работе в классе АВ.

    Микросхемы драйверов установлены над внутренними полигонами питания. На этих полигонах смонтировано 6 электролитических конденсаторов (2х небольших low-esr на 1000 мкФ, и 4х банки 4700 мкФ). Внешние слои - земляная заливка, именно она ответственна за отвод тепла. Площадь теплорассеяния (ограниченная разрезами в полигонах) можно оценить в ~30см^2, что предполагает перегрев корпуса микросхем относительно среды на ~40°. В реальности отвод тепла по нижнему слою оказывается не очень эффективным из-за установленных элементов, также сложно оценить влияние больших банок электролитических конденсаторов. Так или иначе, температурный режим в практическом случае можно признать удовлетворительным (палец терпит ).

    Каждый из двух выходных драйверов охвачен довольно компактной цепью местной ОС на ВЧ (CRC Т-цепь). Эта ОС, а также то, что нагрузка отделена от выхода устройства малоомным резисторами (теми самыми, что задают ток покоя), определяет высокую устойчивость драйверов на ВЧ. Дополнительно способствует устойчивости усилителя отделение емкости нагрузки (и реактивности кабеля) посредством R||L + RC цепочки.
    На низких частотах драйверы охвачены неглубокой местной обратной связью (~20 дБ), только чтобы хватило для относительно стабильного поддержания постоянного смещения на выходе (тока покоя). Небольшая попутная линеаризация на звуковых частотах, по сути, непринципиальна.

    Основную линеаризацию на звуковых частотах делает "большая" петля ООС, которой охвачен весь усилитель с точки соединения резисторов смещения (кстати, эта точка заземлена через конденсатор в 470 пФ, что нивелирует емкость нагрузки и шунтирует на землю ВЧ помехи с выходной линии).
    Эта петля ООС не только снижает искажения буферного каскада, но и уменьшает выходное сопротивление усилителя (определяемое резисторами смещения) до пренебрежимо малой величины.
    Частотная полоса "большой" петли ООС не очень широка - до нескольких МГц и выбрана минимально возможной, которая при этом еще обеспечит требуемую суммарную глубину ОС - ~ 100-110 дБ на 20 кГц.

    Особого внимания требует питание выходного каскада. В двухтактном классе А (в не балансной схеме) ток звуковой частоты в нагрузке модулирует ток, потребляемый от источников питания. По моему мнению, образно выражаясь, эти колебания тока - один их путей "утечки" субъективного качества звука. Эффективный способ исключить их влияние - применить стабилизатор/фильтр питания параллельного типа, оптимизированный по критерию максимального подавления пульсаций тока питания.
    В данной конструкции использовано подключение нагрузки к источнику тока, реализованного на структуре Шиклаи. С целью минимизации потерь на тепло, на плате усилителя установлен только фильтр питания с малым (менее вольта) падением напряжения.
    Фильтр питания - общий на два канала. Для облегчения теплового режима в регуляторе фильтра применены сдвоенные транзисторы (в sot223), установленные по разные стороны платы (сверху и снизу). Тем не менее, чтобы рассеивать тепло, требуется значительная поверхность сплошной заливки.
    Эффективность транзисторного узла фильтрации составляет более 60 дБ подавления пульсаций тока (суммарное подавление, с учетом электролитов в питании - до 90 дБ). "Подводный камень" в том, что паразитная емкость между теплорассеивающими полигонами транзисторов (соединены с коллекторами) и земляным полигоном, совместно с паразитными индуктивностями (их минимизация обязывает применять земляные полигоны вместо дорожек) образует вредный резонанс, который делает неустойчивой работу многих схем "из букваря". Потому, чтобы исключить фазовые проблемы в петле слежения, АФЧХ петли обратной связи фильтра приходится формировать (с учетом конкретного конструктива) дополнительными конденсаторами. Из-за этого полоса эффективной работы фильтра оказывается меньше ожидаемой/теоретически достижимой, и составляет "лишь" несколько МГц. В силу вышеозначенных причин, чтоб не получить "захватывающий звук", очень не рекомендую самостоятельное повторение такого узла.

    В принципе, ничего страшного не случится если ток в нагрузке увеличить за пределы нормальной работы фильтра. Его перегрузка (запирание регулирующих транзисторов) не приведет ни к чему, кроме ухудшения формы питающего напряжения ВК. Т.е. стоит ожидать некоторого ухудшения характеристик. Но на то и ООС, чтоб стараться нивелировать подобные нехорошести.
    Чрезмерное увеличение тока в нагрузке (вариант - короткое замыкание) приведет к тому, что цепь ООС усилителя перестанет справляться (срыв регулирования). Этот момент отслеживает узел на компараторах U3, отключая нагрузку на пару секунд. Т.е. практически можно считать, если реле не отключило нагрузку, усилитель работает нормально.
    Но в любом случае стоит понимать, что сильный вылет за класс А не является штатным режимом. Возможный перегрев может вызвать повреждение элементов, да и разрыв контактов реле под большим током не добавляет им долговечности. В этом смысле, особенно нежелателен режим короткого замыкания. Внутренние цепи выходных буферов ограничивают максимальный ток в нагрузке на уровне ~1 Ампера, при рабочем токе реле до 2-х Ампер это выглядит формально нормальным. Но нужно понимать, что ресурс реле может сокращаться не только в плане надежности коммутации, но и в смысле "малосигнальности" контактов. Т.е. никто не даст гарантии, что после нескольких десятков коммутаций тока короткого замыкания, реле по прежнему будет идеально отрабатывать микротоки звукового сигнала.


    Тепловой баланс платы базируется на том, что на микросхемах выходных буферов задается около 2х 1 Ватт. Это довольно безопасный режим при работе без дополнительных радиаторов. Чуть меньше тепла равномерно распределяется по 4-рем регулирующим транзисторам фильтров питания (по ~0.3-0.5 Ватт на корпус).
    С учетом потребления остальных элементов, общую теплоотдачу платы можно оценить в ~ 3.5 - 4.5 Ватт.

    Первичный стабилизатор (который нужен для "выбирания" колебаний сетевого напряжения) вынесен на плату блока питания. Там можно расположить радиаторы (причем не обязательно "под плату", а практически любые), которые позволят обеспечить необходимый теплоотвод. Попытка рассеять еще и это дополнительное тепло с платы УНЧ была бы, имхо, уже перебором.
    В силу того, что в нормальном режиме ток, потребляемый усилителем практически не меняется, никаких особых требований к первичному стабилизатору не предъявляется. Поэтому максимально дешевый вариант на на обычных микросхемах 317-ой серии более чем достаточен.
    Потребляемая устройством суммарная мощность ориентировочно составляет ~ 5.5-8 Ватт, что обуславливает выбор силового трансформатора с мощностью ~10 Ватт. Предлагаемые платы допускают установку тороидных трансформаторов Талема или трансформаторов на П сердечнике от Block или Hahn. Рекомендовать можно Block, как обладающий малой межобмоточной емкостью и не очень большим током покоя. Но если предполагается тесный корпус, в котором трансформатор окажется ближе чем 4-5 см от платы усилителя, стоит подумать о тороиде. При этом в цепи первичной обмотки стоит использовать секционированный дроссель индуктивностью в десяток (или более) миллигенри.
    [свернуть]


    Картинка основной усилительной части:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_base.png 
Просмотров:	7122 
Размер:	43,9 Кб 
ID:	291612

    Фотографии плат усилителя и блока питания:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_r1.2_TOP_.jpg 
Просмотров:	3496 
Размер:	207,1 Кб 
ID:	291614 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_r1.2_BOT_.jpg 
Просмотров:	3184 
Размер:	239,7 Кб 
ID:	291602
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_PSU_rev1.2_TOP_.jpg 
Просмотров:	2564 
Размер:	110,3 Кб 
ID:	291603 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_PSU_rev1.2_BOT_.jpg 
Просмотров:	1988 
Размер:	100,4 Кб 
ID:	291604

    Ну и традиционно, конструкция на отладочной "фанерке"
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_.jpg 
Просмотров:	2683 
Размер:	133,4 Кб 
ID:	291605

    Меняя номиналы, можно получить несколько вариантов, различающихся коэффициентом усиления (1 - 4, изменяется номинал одного резистора в канале - R118), напряжением питания ВК (2х 6.5 - 10.6 Вольт) и током покоя (45 - 80 мА) под наушники разного сопротивления.
    Но любой из вариантов вполне может эксплуатироваться в качестве универсального.

    Искажения оценивались методом вычитания входного сигнала из выходного (пояснение, почему графики двухцветные - там же, по ссылке)
    Ниже картинки для "высокоомного" варианта (Ку ~ 2.5, 2 х 10.6 Вольт, 45 мА), который вполне может использоваться как для высокоомных (250 - 600 Ом), так и для низкоомных нагрузок (16 - 32 Ом).

    Скрытый текст

    "Практический максимум в типовом случае". Нагрузка 32 Ом, амплитуда 5 вольт пик-пик, что дает мощность в нагрузке ~100 мВт (120 дБ для наушников чувствительностью 100 дБ/мВт):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_5Vpp_32Ohm_1kHz.png 
Просмотров:	1287 
Размер:	9,9 Кб 
ID:	291606 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_5Vpp_32Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	1073 
Размер:	10,1 Кб 
ID:	291607
    Это как раз выход на границу класса А.
    Группа пиков слева - наводки на провода к анализатору (плата вычитания вход-выход и провода не экранированы)

    Естественно, что выходя в АВ, усилитель может обеспечить и больше мощности. Для примера, амплитуда увеличена на 3 дБ, до 7-ми вольт пик-пик, мощность в нагрузке ~200 мВт.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_7Vpp_32Ohm_1kHz.png 
Просмотров:	1002 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	291608 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_7Vpp_32Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	957 
Размер:	10,4 Кб 
ID:	291609
    Видно, что принципиального ухудшения характеристик не наблюдается. Судя по всему, THS6012 не очень любит большие выходные амплитуды. Нагрузка 100 Ом, амплитуда 12.5 вольт пик-пик, мощность в нагрузке ~200 мВт:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_12Vpp_94Ohm_1kHz.png 
Просмотров:	938 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	291610 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_12Vpp_94Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	876 
Размер:	10,4 Кб 
ID:	291611
    Можно заметить, что несмотря на значительное снижение рабочего тока (2/3 от максимального в классе А), искажения возрастают. Впрочем, называть их "чрезмерными" (особенно учитывая громкость в 123 дБ в наушниках чувствительностью 100 дБ/мВт) едва-ли стоит
    [свернуть]
    дополнение:
    был собран вариант с более глубокой ОС, с более низкими искажениями и субъективно более качественным звуком.
    Его спектры для 12 вольт пик-пик на 94 Ом нагрузки выглядят как-то так
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	12Vpp_94Ohm_1kHz.png 
Просмотров:	1398 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	292900 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	12Vpp_94Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	1327 
Размер:	11,1 Кб 
ID:	292901
    Другие картинки можно посмотреть там-же.
    Ну а так.. все по заветам, по возможности короткий спектр

    Cхема и список деталей версии 2 (под напечатанные платы):
    HAMP_A6012_R2_20180220.pdf
    Hamp_6012A_r21_Components_List_20170827.xlsx
    Прошивка - см следующий пост (ограничение количества вложений):


    П.С. Поскольку эпизодически все-же возникает интерес, объявление:
    Просьбы интересующимся на предмет плат обращаться в личку. Если наберется достаточное количество желающих, будет отпечатана серия плат второй ревизии (УНЧ + БП).
    По желанию, возможна установка на плату выходных драйверов THS6012 (пропайка термал пада) и прошитого микроконтроллера управления громкостью.

    П.П.С. По второй версии, немного конкретики тут и тут.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 21.02.2018 в 13:31.

  2. Завсегдатай Аватар для Gofrey
    Регистрация
    05.05.2009
    Адрес
    Москва
    Возраст
    44
    Сообщений
    4.110

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    На слух все банально. Слышно источник сигнала.
    А кабели?

  3. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Может тогда для очистки совести стоит на той же плате обмерять и очевидный вариант? А то шото мне кажется что ограничение дето не там.

  4. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Тут уже выкладывали на ТРА.
    Может, TI мерить по-другому стало? )))
    tpa6120a2_old.pdf
    tpa6120a2.pdf
    Зависит от точки зрения.

    Вот, например, один из пунктов, от которого я отталкивался (из датащита на THS6012)
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ths6012.png 
Просмотров:	247 
Размер:	36,9 Кб 
ID:	291824
    левая картинка: 1 вольт амплитуды (то есть очень немного, но уже класс В при 25 Омах нагрузки), 100 кГц, видим 0.003% искажений.

    Учитывая номинал резистора на инв. входе, можно предположить, что полоса ООС там ~30 МГц. Из графика выходного импеданса видно, что на частоте 100 кГц усиление еще не уперлось в полку. Т.е. подавление искажений раз в 30 МГц/100 кГц = 300 раз. Вот отсюда и получается искомый 1% искажений.

    А правый график показывает, насколько разительная перемена происходит для выходных напряжений более ~0.5 Вольта (т.е. как раз после выхода из класса А). Ну как минимум в десяток раз делается хуже.
    После этого мыслей применить этот драйвер в обычном включении уже не оставалось. Хотя и понятно, что "ООС все поправит".

    Что, впрочем не отменяет того, что в датащите на 6120 все вполне себе верно

    ---------- Сообщение добавлено 15:54 ---------- Предыдущее сообщение было 15:51 ----------

    Цитата Сообщение от Gofrey Посмотреть сообщение
    А кабели?
    Это смотря какая бакабель

  5. Завсегдатай Аватар для Gofrey
    Регистрация
    05.05.2009
    Адрес
    Москва
    Возраст
    44
    Сообщений
    4.110

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Это смотря какая бакабель

    Именно для этого

  6. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Может тогда для очистки совести стоит на той же плате обмерять и очевидный вариант? А то шото мне кажется что ограничение дето не там.
    Это не исключено/возможно. Ночью посмотрю, сколько вносит сам драйвер.

  7. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    А то шото мне кажется что ограничение дето не там.
    Да нет, все-таки арифметика - наука точная.

    Актуальный датащит на TPA6120, Искажения на 1 кГц, при +/- 15 Вольт, усилении +3, и выходной амплитуде 5 Vpp (на 10 кОм нагрузки) и 7 Vpp (100 мВт на 64 Ом).
    Графики 1 и 2:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	TDA6120_THD_.png 
Просмотров:	214 
Размер:	65,0 Кб 
ID:	291829
    а) На нагрузку 64 Ома (почти мой случай нагрузки 32 Ом на два буфера), имеем где-то около -93 дБ искажений (это при 7 Vpp, при 5 Vpp скорее всего будет хуже).
    б) Вхолостую (10 кОм), это как если перейти в чистый класс А, но еще и без токовых искажений вообще - где-то -103 дБ искажений.

    Пересчитываем к глубине местной ОС в выходном каскаде сабжа (~23 дБ вместо ~68 дБ в датащитном включении, разница 45 дБ), оцениваем уровень искажений буферов в сабже:
    -48 дБ и -58 дБ, соответственно.

    Давим на глубину главной петли ООС в сабже (91 дБ), получаем
    -139 дБ и -149 дБ, соответственно (для стандартного включения (два буфера в параллель) и для класса А).

    Смотрим на заглавный пост, видим Кг ~ -149.11 дБ

    Имхо, вопрос можно закрыть. Искажения именно столько, сколько и стоит ожидать от двух совместно работающих буферов, смешенных в класс А.
    Совершенно противоестественное совпадение столь грубой прикидки с реальностью склонен воспринимать как знак того, что не стоит маяться дурью и искать проблемы там, где их нет

    ---------- Сообщение добавлено 18:07 ---------- Предыдущее сообщение было 17:54 ----------

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Виктор, тут Ваш тёзка Сагги выступает против местной ООС в выходном каскаде композита.
    Ну определенные недостатки у такого включения есть. В частности, первый ОУ должен обеспечивать большую амплитуду сигнала на выходе и естественно имеет дело с более высоким входным сигналом, что иногда чревато дополнительными искажениями.
    Но применительно к основному источнику искажений (а обычно это все-таки выходной каскад) уменьшение усиления в большой петле практически компенсируется увеличением усиления в локальной петле ОС.

    А если учесть, что во многих случаях (как и в сабже) локальную петлю можно сделать намного более высокочастотной, чем общую, то получается чистая выгода.
    Т.е. если большая петля (в силу конструктивных ограничений) вытягивает полосу 5 МГц, а малая может работать до 50 МГц (пример - интегральный буфер), то затормозив буфер до 5 МГЦ при помощи локальной ОС глубиной 20 дБ, получаем эти дополнительные 20 дБ подавления искажений "даром".

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Не планируете что-то по типу Йевена сделать?
    Что-то "по типу Йевена" был "встраиваемый в ЦАП". Несмотря на то, что схема там по определенным причинами "перетяжеленная", свою функцию она выполняет.
    Но тот ушник несколько другого класса (куда более мощный, с селектором искажений, двумя чувствительностями, переключаемым интегратором, РГ с детектором клипа и т.п.). Он не настолько "любительский".
    Надеюсь (сравнить напрямую пока не удавалось), что нынешние платы (балансный и сабж) смогли дотянуться до его уровня.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 19.04.2017 в 19:45. Причина: поправил графики

  8. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Хз, может 6012 и так себя ведет в таком смещении. Была надежда что может быть немного лучше
    Но, опять же вернемся к арифметике. Если именно она (the) является ограничивающим фактором, то разрывать ее ос значительно может и не иметь смысла, т.к. Суммарное количество усиления вокруг нее не поменяется. Ну настолько насколько надо чтобы лианеризовать первый оу (бывают кстати и очень линейные подлецы). И в результате компенсацию можно упростить.
    Последний раз редактировалось Shaq; 20.04.2017 в 02:52.

  9. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Хз, может 6012 и так себя ведет в таком смещении. Была надежда что может быть немного лучше
    Не в смещении дело, это она и есть - исходная линейность.
    Все претензии к TI, вышеприведенные картинки не я им в датащит нарисовал

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Но, опять же вернемся к арифметике. Если именно она является ограничивающим фактором..
    Ограничивающим что? Искажения на уровне -140-150 дБ? Послушайте, но я ведь не барышня и не кокетничаю, когда утверждаю, что на искажения мне плевать. Чтоб заложить уровень -140+ дБ обычно достаточно датащита на драйвер и умения посчитать дБ в петлевом (ну плюс плата, что в аспекте сабжа как бы не вопрос при минимальнейшем усердии).
    Ну не интересен "спорт высоких достижений" в плане ЧСВ THD.

    Ну я не знаю, как еще это пояснить..
    Мы же взрослые люди, по Вашему, я что, не отдаю себе отчет, что вышеуказанные датащитовские -94 дБ искажений в классе АВ у 6120, уже в стандартном типовом композите на входном ОУ с GBP 60 МГц элементарно задвигаются на 70 дБ ниже? И что при широкой полосе корректировать не надо вообще практически ничего. CRC цепь в первое ОУ - и пусть живет, ну может подправить еще где по-мелочи (типа ввести усиление в буфер). Уже упоминал свою первую тему на форуме с тем еще I-V, в котором подобный принцип работает уже много лет.
    Причем вышеозначенные "базовые" -94 дБ - это у TPA6120 c Ку = 3 и с резистором на инвертирующем входе в 2 кОм. Т.е. на ВЧ потенциально можно еще десяток-полтора дБ ожидать от использования буфера в типовом для THS6012 режиме. Итого, думаю петлевое в 140 дБ во всем звуковом диапазоне, это как пить дать.

    Т.е. понятно, что в тупом композите потенциальная граница линейности лежит куда глубже, чем в сабже. Сколько там дает нам арифметика, за -160 дБ?
    Поймите, ну не интересно это, от слова совсем. Хотя если что-то подобное понадобится в утилитарных целях, вопроса, как именно делать, даже не возникнет.

    Но звук для меня - это не только разумно-достаточная технология, но и некоторые полу-иррациональные представления. И потому - класс А, попытки уйти на режимы не просто малоискажающие, а с наиболее "гладкими" нелинейностями, избыточные запасы устойчивости/ограничение полосы, изыски в питании, и прочие ненужности.

    Насколько это обосновано - судить не мне. Но могу признаться, что многих вещей не понимаю. Например, почему субъективно воспринимаемое количество баса может быть совершенно разным у двух усилителей отличающихся только номиналами цепей ООС (тупое масштабирование, объективных отличий нет), или как получается, что после улучшения THD на заведомо подпороговом уровне (типа -114 vs -120 дБ) устройство начинает звучать лучше и т.п.

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Ну настолько насколько надо чтобы лианеризовать первый оу (бывают кстати и очень линейные подлецы). И в результате компенсацию можно упростить..
    ну что значит "упростить"? Чем доминирующая большая петля сложнее двух относительно равноценных вложенных? Тем, что в симуляторе нужно потратить 5 минут на выстраивание петлевого? Парой дополнительных конденсаторов?

    Мне не интересно выяснять, окажется ли данный входной ОУ в достаточной степени "линейным подлецом", не интересно макетировать настолько элементарное устройство и перебирать компоненты, особенно учитывая, что несложно сделать сходу достаточно хорошо.
    Это-же не ромашка "получится нужный Кни или не получится?". Это устройство класса "понадобилось, набросал схему, заказал плату, запаял и слушаешь".


    Да, личные предпочтения выливаются в некоторое усложнение схемы и поднимают стоимость на 0.5-1%. Зато вместо безликого эффективного инженерного решения (кстати, где они подобные, готовые в продаже?) на практике опробована еще одна, не очень типичная для форума структура (да, не очень типичная в значительной степени, из-за того, что нормальный инженер так делать не станет, раз уже можно проще, но проще получается не всегда).
    Но если кто-то после этого станет меньше бояться крутого петлевого, перестанет считать THD в -140дБ чем-то особенным, или просто учтет подобный опыт в своей любительской практике, мне это доставит куда больше удовлетворения, чем любование лаконичностью типовой схемы.

    П.С. И кстати, несмотря на не рекордную глубину ООС, и то, что "нолей маловато", звучит очень хорошо (субъективно, конечно ). Да и объективно посмотреть, не самый последний ушник получился.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 20.04.2017 в 06:03.

  10. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Ну зачем же столько эмоций?
    Мной тоже элементарно движет любопытство, но не только в плане "можно ли так сделать" но и в плане "что каждое, пусть и небольшое, усложнение или изменение дает". Иначе ж можно так и до компалсори дисордер с полюсами и разрывами дойти. Но тут видимо свой спорт, "кто сколько полюсов наставит"
    Про ОУ и их подлецов - ну вы ж не случайные микросхемы ставите, и наверно исследуете их поведение в схеме? Не понимаю почему идея изменения режимов с наблюдением изменения поведения вызывает неприязнь.

    Долг перед обществом вобще можно вобще любым боком повернуть при желании.
    Последний раз редактировалось Shaq; 20.04.2017 в 06:19.

  11. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов


    Offтопик:
    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Ну зачем же столько эмоций?
    Больная тема. Очень хотелось бы все свести к рациональным вещам, но мешает алогичность субъективных критериев.
    И порой думаешь, а может это такой оксюморон, пытаться объяснить, что "автор не идиот, ему просто нравится, чтоб на схеме палочки были симметрично нарисованы".


    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Но тут видимо свой спорт, "кто сколько полюсов наставит"
    Отчасти. Вжаться петлевым в относительно узкую доступную частотную полосу можно по-разному. Потому вопрос с петлевым актуален. А наращиванию количества полюсов препятствуют типичные страшилки про переходную клип и прочие ужасы. Опять-же, целесообразность применения пар комплексносопряженных полюсов для наращивания петлевого емпип вообще никак не затрагивается в любительской практике.
    Так что не столько спорт, сколько дискуссия. А практические аргументы убедительны.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 20.04.2017 в 06:14.

  12. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Ну если "больная тема", тогда "ой"

    ---------- Сообщение добавлено 06:21 ---------- Предыдущее сообщение было 06:06 ----------

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    А практические аргументы убедительны
    "Что это практически дало" тоже белее чем практический вопрос, и если есть разница - то и аргумент

  13. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    "Что это практически дало" тоже белее чем практический вопрос, и если есть разница - то и аргумент
    Правомерно.
    Всему свое время. Не хочется быть голословным, а для аргументированного ответа нужна подготовка/обмеры.

    Это как если б на аргумент "маловато глубины ОС" я стал бы доказывать, дескать, должно хватать. А так - есть картинки в заглавном посте, и много-ли/мало, уже каждый может решить для себя сам.

    Опять-же полный вопрос скорее будет "что это дало в сравнении с..". И многое зависит от основы для сравнения. В сравнении с широкополосной ОС, сравнении с ОС с той-же полосой, но двухполюсной коррекцией, с найквистовской ступенькой и т.п..
    Так что вопрос слишком широк, чтоб пытаться ответить на него лаконично.

    К тому же неизвестно, нужен-ли ответ вообще..

  14. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    неизвестно, нужен-ли ответ вообще
    Если бы на такие вопросы не приходилось отвечать, то сейчас гораздо больше болезней лечили бы электрошоком
    Последний раз редактировалось Shaq; 20.04.2017 в 08:20.

  15. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Виктор, а у Вас 300к в ООС 6012 точно не опечатка?
    Да нет. Все так и есть. Собственно, в этом один из моментов, на НЧ снизить глубину петлевого до минимума вклад драйвера в общее усиление до минимума. В данном случае, в основном, чтоб хватило на снижение амплитуды на выходе первого ОУ (~100 раз) и на хоть какую-то стабилизацию тока покоя (смещения выхода в класс А).
    Т.е. сколько можно усиления переносится на чистую часть платы - к входному ОУ. Получается, что основная часть (петлевого) усиления производится в далеко от шумящих/искажающих выходных каскадов. Это дает снижение нижняя границы искажений, возникающих по причине конструктивных ограничений (типичный бич любительских конструкций с глубокой ООС), ну и наводки на линию усилитель-буфер давятся достаточно эффективно.
    Поскольку искажений не очень-то много, для их эффективного подавления вполне хватило одного ОУ и умеренной полосы общей ООС.


    Предельно консервативный путь - вместо того, чтоб разгонять усиление и потом его душить (путь и с выигрышем в искажениях, правда порой иллюзорным) сразу сделать ровно столько усиления, сколько реально нужно.



    -----------------
    к вопросу, имеет ли преимущество такая форма петлевого.
    Спад усиления с 100 кГц до 5 МГц ~75 дБ. Т.е. это аналогично 20кГц и 1 МГц для петлевого у zd50, та-же разность частот. Но заметьте, петлевое чуть выше, запас по фазе (почти 80°) фактически вдвое больше, и с клипом нет особых проблем.
    В соотношении сложность/эффективность zd50 бесспорно лучше, но зато становится понятно, что то, что ему часто ставят в вину - не "классовые черты", а просто предпочтения конструктора.
    Последний раз редактировалось ViktKors; 21.04.2017 в 10:38. Причина: поправил неудачное высказывание и дополнил

  16. Завсегдатай Аватар для Meta|_
    Регистрация
    08.03.2005
    Адрес
    MOScow
    Возраст
    36
    Сообщений
    1.340

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Отличная конструкция. Нравится использование местных ОС в каскадах. Вероятно, копипастну значительную часть Вашей схемы к себе в ушник (если остановлюсь на последовательном композите). ТЗ у меня сформировалось похожее
    Вопрос: есть мнение о нежелательности использовать неинв. вход быстрого ОУ в качестве инвертирующего входа всего композита. Вроде как инвертирующий вход ОУ часто делают "быстрее" неинвертирующего. Не сталкивались с негативными эффектами от этого?
    Последний раз редактировалось Meta|_; 24.04.2017 в 00:19.
    ∇·D = ρ
    ∇·B = 0
    ∇xE = – ∂B/∂t
    ∇xH = j + ∂D/∂t
    © J. C. Maxwell, O. Heaviside

  17. Завсегдатай Аватар для Nikolav
    Регистрация
    30.05.2005
    Адрес
    Воронеж
    Сообщений
    1.969

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    ИМХО, первый ОУ лучше бы сделать в инверте, для улучшения звука.
    Не хочу огорчать, но он уже в нём))) (если рассматривать относительно точки ввода ОООС)

    ---------- Сообщение добавлено 21:46 ---------- Предыдущее сообщение было 21:30 ----------

    Цитата Сообщение от Meta|_ Посмотреть сообщение
    Агеев когда-то писал о нежелательности использовать неинв. вход быстрого ОУ в качестве инвертирующего входа всего композита. Вроде как инвертирующий вход ОУ часто делают "быстрее" неинвертирующего.
    Лично я в смятении, что мог подразумевать Сергей Игоревич
    E=mc^2 ± 3 dB

  18. Завсегдатай Аватар для bukvarev
    Регистрация
    18.08.2012
    Адрес
    Нижний Новгород
    Возраст
    46
    Сообщений
    1.029

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Meta|_ Посмотреть сообщение
    ..о нежелательности использовать неинв. вход быстрого ОУ в качестве инвертирующего входа всего композита.
    Наверное, выбор может быть связан с типами используемых ОУ.
    Например, при использовании во втором каскаде ТОСника, скорее всего, первый ОУ потребуется включить в инвертирующем включении (по отношению к ОООС).
    С наилучшими пожеланиями, Евгений.

  19. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.865

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Meta|_ Посмотреть сообщение
    Вроде как инвертирующий вход ОУ часто делают "быстрее" неинвертирующего. Не сталкивались с негативными эффектами от этого?
    Meta|_, спасибо.
    По поводу более быстрого входа могу только присоединиться к предположению bukvarevа, что речь о ОУ структуры как у ТОСников.

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    ИМХО, первый ОУ лучше бы сделать в инверте, для улучшения звука.
    Ну синфазное напряжение на нем конечно есть, но не то, чтоб уж очень критичное.
    Оценка проста: Если на выходе, скажем до 6 вольт, то (учитывая усиление в 125 раз выходным каскадом), на выходе первого получаем ОУ ~50 милливольт. Принимая во внимание Ку первого каскада на звуковых частотах (60 дБ), на инвертирующем входе будет 50 микровольт. Это конечно в 50 раз больше чем тепловой шум резисторов в звуковой полосе, но, думаю, особого ухудшения звука от этого ожидать не стоит.

    Опять-же, всегда можно успокоить себя, что зато выходной ТОСник работает без синфазого напряжения. А если окажется, что в инверте он еще и быстрее обычного, то надеюсь ему будет прощена неглубокая местная ОС. Ну чисто в надежде, что без синфазки звуку будет лучше обычного .

    ---------- Сообщение добавлено 00:30 ---------- Предыдущее сообщение было 00:04 ----------

    Цитата Сообщение от bukvarev Посмотреть сообщение
    при использовании во втором каскаде ТОСника, скорее всего, первый ОУ потребуется включить в инвертирующем включении (по отношению к ОООС).
    Да. Это и есть стандартный случай. ТОС в неиверте (с довольно глубокой местной ОС и широченной полосой), а инвертирует входной ОУ.
    Обычно ТОСник невыгодно включать инвертом (особенно если с усилением) из-за низких номиналов в цепи ОС и соответственно слишком низкого входного сопротивления такого каскада. Не всегда (например с приятным ADA4870 номиналы получаются относительно приемлемыми), но обычно все-же так. Если же повышать номиналы, теряется усиление и сужается рабочая полоса.
    В этом смысле сабж - устройство "не по правилам".
    Последний раз редактировалось ViktKors; 22.04.2017 в 01:16.

  20. Завсегдатай Аватар для mellowman
    Регистрация
    14.04.2009
    Адрес
    рядом с Москвой
    Сообщений
    3.631

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Если же повышать номиналы, теряется усиление и сужается рабочая полоса.
    В этом смысле сабж - устройство "не по правилам".
    А это сделано для эксперимента, или какие-то плюсы есть?

  21. люцифер Аватар для Hennady
    Регистрация
    14.12.2007
    Адрес
    из преисподнии
    Возраст
    49
    Сообщений
    3.916

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Meta|_ Посмотреть сообщение
    Агеев когда-то писал о нежелательности использовать неинв. вход быстрого ОУ в качестве инвертирующего входа всего композита.
    целиком поддерживаю...
    дьявол в мелочах....

Страница 2 из 38 Первая 123412 ... Последняя

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
  •