Страница 1 из 38 12311 ... Последняя
Показано с 1 по 20 из 758

Тема:

  1. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    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:	7137 
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:	3503 
Размер:	207,1 Кб 
ID:	291614 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_r1.2_BOT_.jpg 
Просмотров:	3189 
Размер:	239,7 Кб 
ID:	291602
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_PSU_rev1.2_TOP_.jpg 
Просмотров:	2568 
Размер:	110,3 Кб 
ID:	291603 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_PSU_rev1.2_BOT_.jpg 
Просмотров:	1997 
Размер:	100,4 Кб 
ID:	291604

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

Название:	HeadAmp_A6012_.jpg 
Просмотров:	2690 
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:	1291 
Размер:	9,9 Кб 
ID:	291606 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_5Vpp_32Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	1076 
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:	1006 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	291608 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_7Vpp_32Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	960 
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:	942 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	291610 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	_12Vpp_94Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	880 
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:	1402 
Размер:	9,8 Кб 
ID:	292900 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	12Vpp_94Ohm_1819kHz.png 
Просмотров:	1333 
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
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    глядя на такие Kr% ...
    И Вам спасибо

    А Kr - не самоцель. На сегодняшний день мне кажется разумным ориентироваться на уровень чуть лучше -140дБ. Это на порядок ниже шумов и возможностей источников сигнала.
    А так-то (емнип) THS6012 имеет без ОС где-то ~1% искажений, чтоб задвинуть их за -140 дБ нужно 100-110 дБ петлевого. Это несложно, даже еще сколько-то усиления остается, его можно пустить на "бронебойность" - стабильность усиления при "перетыке ОУ" и плавании параметров элементов.

    Думаю, при соответствующем увеличении петлевого плата вполне позволила бы вытянуть еще десяток+ дБ по искажениям. Если это вдруг станет актуально - "будем посмотреть".

  3. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    что за катушка такая? По виду похожа на PLY-10, только, без сердечника
    ...
    пропитывать её придётся
    Ну это она и была. Сердечник выломал, и на удобный каркас намотал по 30 витков.
    Достать такую катушку не составит проблем, и извращаться при намотке не надо.

    Хотя в данном применении пропитывать имхо смысла особого вроде как нет, обычно я промазываю слои клеем при намотке, но тут решил ограничиться заливкой финишным лаком. Но поскольку платы еще в процессе экспериментов, и при отмывке лак смоется, решил сделать это попозже.

    Какая-то связь на ВЧ между каналами, конечно, добавляется, но для ушника это имхо некритично, да и реле в РГ сколько-то межканального взаимопроникания на ВЧ дадут так или иначе.
    Впрочем, кому не нравится, всегда можно соорудить свой каркас, и ориентировать катушки буквой "Т", места на плате достаточно.

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    Вы не пробовали делать ушник с бинауральным эффектом
    ...
    Может, для Вашего брата сделаете ушник с бинауральным эффектом?
    Пробовал "играться".
    Ну то есть про HRTF ("баффл -степ головы" ) как бы известно очень давно, куча данных в открытом доступе.
    Моделировал несколько выглядящих разумно зависимостей, крутил в цифре, слушал, корректировал. Вроде как выкристаллизовалась* .
    ИМХО, это обязательная опция для качественного усилителя действительно высокого класса.

    Единственное, корректно синтезировать задержку (неминимальнофазовую!!) в аналоге получается несколько громоздко. Слишком громоздко, чтоб ставить на плату "любительского" ушника.
    Ну а "не любительский" ушник пока существует в виде отдельных узлов, набросок, и тестовых плат (вроде сабжа ), на которых набираются впечатления о тех или иных схемных/конструкторских решениях. .

    *____
    Попутно заметил, что есть отличное от ноля множество записей, которым этот режим практически никак не помогал (хотя и не мешал). Полагаю, они были каким-то критичным способом обработаны еще на этапе мастеринга.

  4. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от EDDiE Посмотреть сообщение
    А если использовать по 1-му отдельному реле на каждый канал
    Имхо, чем лепить все это на одну плату, проще взять "любительский балансный", который суть "двойное моно".
    Если серьезнее, даже 10 кОм регулятор громкости на сабжевых реле обеспечивает разделение лучше -40дБ. Так что едва-ли останется влияние на слух.
    Сопротивление РГ можно уменьшить еще на порядок, и перевести вопрос в разряд совсем уж иллюзорных.
    По крайней мере, это проще, чем ломать голову над разводкой (с учетом того, что линии катушек реле стоит отделить конструктивно)

    Прошивка для контроллера:
    HeadAmp_A6012_rev1.2_20170414.rar
    Последний раз редактировалось ViktKors; 25.05.2017 в 23:52. Причина: Добавил прошику для контроллера

  5. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Тут пробегала ветка про трехполюсную коррекцию, было высказано пожелание конкретных примеров.
    Практика, она несколько специфична, да и в сабже коррекция чуть сложнее, но думаю в качестве примера сойдет.

    Берем за основу упрощенную схему
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HeadAmp_A6012_base.png 
Просмотров:	1004 
Размер:	43,9 Кб 
ID:	291768
    и смотрим полюса (Px) и ноли (Ny) слева направо, каскад за каскадом.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Feedback.png 
Просмотров:	570 
Размер:	47,5 Кб 
ID:	291770
    Частоты ниже частоты замыкания ОС (5 МГц):
    а) Цепь основного делителя ОС:
    P1 .. ((R118+R119)||(R122+R123))C66 ... ~ 100 кГц;
    N1 ... R116 C66 ... ~ 350 кГц;
    N2 ... R118 C65 ... ~ 450 кГц;

    б) входной ОУ
    P2 ... R124 C67 ... ~ 16 кГц;

    в) выходной буфер
    P3/P4 - пара комплексно сопряженных полюсов .. Q ~ 2 ... ~ 100 кГц;
    N3 ...~ 550 кГц;
    N4 ...~ 3.5 МГц;

    Итого четыре полюса. Причем их частоты зафиксированы выбором номиналов пассивных элементов и местными ОС.
    Вообще-то это не является принципиальным, но хотелось более-менее стабильной глубины ОС в полосе до ~100 кГц. Спад после относительно низкого первого полюса (16 кГц) отчасти скомпенсирован выбросом на АЧХ от комплексносопряженной пары полюсов P2 и P3. Более того, высокая добротность этого ФНЧ почти полностью скомпенсировала дополнительный задвиг фазы в звуковой полосе от наличия 3-х "лишних" полюсов. Так что суммарная ФЧХ в звуковом диапазоне получилась практически как у простых схем с однополосной коррекцией и довольно высоким первым полюсом (~12 кГц).

    Резкий излом петлевого/ФЧХ на частоте ~100 кГц (P1, P3, P4) практически не сказывается на импульсной характеристике УНЧ благодаря тому, что на этих частотах колебательные процессы еще эффективно давятся довольно глубокой ООС (70 - 80 дБ)

    Выше по частоте усиление спадает 4-ым порядком. Чтоб обеспечить хорошую импульсную характеристику, приходится очень плавно уменьшать спад с 4-го до 1-го порядка. Никаких "ступенек" из пар комплексносопряженных нолей, только 3 действительных ноля (N1, N2 и N3), еще и разнесенных по частоте (350 - 550 кГц).
    По факту, чтобы с желаемым запасом по фазе "вжаться" в полосу действия ООС (5 МГц), трех нулей недостаточно, и был добавлен еще один ноль (N4) на частоте 3.5 МГц.
    В итоге спад усиления в области частоты замыкания ОС получился даже чуть ниже, чем первого порядка (~4.5 дБ/окт, ну очень хотелось хороших переходных и чистого клипа ).

    Итого, 4-ре полюса, 4-ре ноля, формально, выше по частоте должна наступать область постоянного усиления .
    Естественно, что выше выбранной частоты замыкания ООС имеется куча "технологических" полюсов (не дающих особо разогнаться, повышением частоты замыкания ООС):
    P5 ... R119 C65 ... ~ 6 МГц - полюс от ФНЧ в цепи ООС, который препятствует прониканию ВЧ помех на вход первого ОУ;
    N5 ... R120 C67 ... ~ 16 МГц - этот ноль отчасти компенсирует P5;

    АЧХ цепи ООС до этих частот фактически зафиксирована пассивными компонентами и местными ОС. Но вот выше по частоте уже не все так идеально стабильно:
    P6 ... ~ 25 МГц - полюс, определяемый выбранной полосой работы выходного буфера и его частотными свойствами;
    P7 ... ~ 45 МГц - (R27||R29) C42 - полюс от резисторов на выходе буферов и емкости шунтирующей на землю помехи из выходной линии;
    P8 ... ~ 50-80 МГц - полюс определяемый паразитной емкостью в суммирующей точке ООС (монтажная + входная у ОУ);
    P9 ... ~ 50-80 МГц - полюс, определяемый частотными возможностями входного ОУ;
    дополнительно стоит учитывать фазовый набег от задержки в петле ООС (~1нс от геометрии + еще ~1нс накинуть на неминимальнофазовость ОУ). Это, грубо говоря, эквивалентно сдвигу фазы посредством ФНЧ с частотой 80 МГц.

    Итого, минимум 4 полюса (+ задержка), которые и определяют асимптотический спад АЧХ и ход ФЧХ за пределами полосы ООС. Эти полюса не обязаны оставаться стабильными при смене условий работы (выходное напряжение/ток, температура, разброс между разными экземплярами ОУ и т.п.). Поэтому, чтоб отвязаться от их нестабильности, частота замыкания ОС выбрана на ~декаду ниже. Учитывая, что петлевое должно оставаться стабильным до частот, где оно падает до -10 дБ, это еще очень оптимистичный подход .

    П.С.
    Несколько замечаний.
    1. Данная форма петлевого отличается от привычный по описаниям N-полюсной коррекции, тем, что скорость спада петлевого нарастает по мере удаления от частоты замыкания ОС. Это позволяет чуть плотнее "поджаться" к теоретическому пределу (ага, "по Боде" ).
    Стоит отметить, что это не очень актуально для обычных УНЧ, потому как, а) строить подобную АЧХ обычно нет желания/увернности в том, что все получится; б) мал частотный диапазон (полоса) ОС, в рамках 1-3 МГц просто не успеваешь толком разогнать петлевое.

    2. Данная АЧХ - характеристика "большой" медленной петли ОС. В подавлении искажений участвуют еще и ~20 дБ местной ОС у выходных буферов.

    3. Иллюстрация того, как работает плавное изменение петлевого там, где оно (петлевое) мало:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Meandr_.png 
Просмотров:	336 
Размер:	17,9 Кб 
ID:	291773
    а) зеленое - выход из клипа (без специальных мер);
    б) синее - меандр (частота входного ФНЧ повышена до 3.5 МГц);
    в) усиленная в десять раз разность между выходным прямоугольником и чисто действительным решением;

    Ну и на практике клип выглядит примерно так:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Clip_1kHz.jpg 
Просмотров:	422 
Размер:	46,5 Кб 
ID:	296853
    Это клип синуса 1 кГц.
    "Проседание" полки - в том числе и за счет сдвоенного выходного буфера со смещением половинок, это не принципиальный момент .
    В остальном, как видно, все пристойно. Одинокий маленький ультразвуковой пик при выходе из клипа - имхо приемлемая плата за глубокую ООС.
    Собственно, это то, что и хотелось показать - глубокая ООС не всегда зло. Особенно если принять во внимание, что порой эта загогулина может быть и куда больше, дольше и "колебательнее" даже в устройствах с куда меньшей глубиной ОС.

    П.П.С.
    Честно говоря, ценность подобной формализации ИМХО чисто методическая - помогает лучше понимать, как конструируется петлевое, где, что и куда стоит "потянуть" при оптимизации.
    Но вообще говоря, вид самой кривой АЧХ достаточно информативен, чтоб не заморачиваться подобными цифрами и анализом (естественно, тоже имхо).
    Последний раз редактировалось ViktKors; 08.07.2017 в 17:21.

  6. Завсегдатай Аватар для MAXIM_A
    Регистрация
    13.11.2007
    Адрес
    МО Салтыковка
    Возраст
    71
    Сообщений
    10.809

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    ViktKors, чем и как измеряете такие маленькие искажения?
    Андрей Константинович

  7. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от MAXIM_A Посмотреть сообщение
    ViktKors, чем и как измеряете такие маленькие искажения?
    Так методом вычитания-же .

  8. Завсегдатай Аватар для MAXIM_A
    Регистрация
    13.11.2007
    Адрес
    МО Салтыковка
    Возраст
    71
    Сообщений
    10.809

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    А не балансный усилок так измерять можно?
    Андрей Константинович

  9. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от MAXIM_A Посмотреть сообщение
    А не балансный усилок так измерять можно?
    Ну этот же обмерян
    все тоже самое, только один из балансных входов кинуть на землю. Учитывая, что вход АЦП все равно должен преобразовывать это в парафазный сигнал, разницы не будет.

  10. Плотник Аватар для .Васильев
    Регистрация
    04.04.2007
    Адрес
    новгородская обл Молога
    Сообщений
    9.219

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов


    Offтопик:
    Офф кто то в теме по композитному оу такую коррекцию предлагал, вместо динамической емкости использовать предлагал 2полюсную коррекцию во вложенной оос .Тады это все вызвало споры. Да и мне встроенная коррекция на основе эффекта Миллера ( динамической емкости) показалась интересной.
    А ныне это вдруг стало модно. Не прошло и пяти лет

    С уважением Максим.

  11. Особо опасный рецидивист Аватар для belka
    Регистрация
    03.01.2005
    Адрес
    Одесса
    Возраст
    48
    Сообщений
    3.159

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    ViktKors, прекрасная инженерия!

    .Васильев, да, такая коррекция лет 5 назад в аккурат обсуждалась на Сталкере. Надо понимать, что основной изюм здесь в цепи C43,R75,C44,R71,R69 (Женя Бегемот, привет тебе) применительно именно к ТОСнику U5. И я бы применил, и применял, там однозначно АД811+ два транзистора симметричного повторителя. Ток через них можно установить таким, как нравится и не баловаться ни с какими схемотехническими экзерсисами. R68 можно было бы смело отменить, а конденсатор вокруг 8066 уменьшить до 22 пик (а может нахрен его?), скорее всего и резистор R124 подлежит отмене. Итого, в данном конструктиве выброшено в пропасть дБ 25-30 усиления под петлёй. Такие вот мысли)))
    Хай-эндЪ не терпит суеты.

  12. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    ViktKors, прекрасная инженерия!
    Спасибо

    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    C43,R75,C44,R71,R69 (Женя Бегемот, привет тебе) применительно именно к ТОСнику U5.
    Мне нравится Т-цепь своей гибкостью (собственно, в моей первой теме 2010 года она стоит в предварительной версии I-V каскада). Но справедливости ради, в данном усилителе она разведена скорее в целях поиграться. Реально там вполне справился бы и одиночный конденсатор.


    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    И я бы применил, и применял, там однозначно АД811+ два транзистора симметричного повторителя. Ток через них можно установить таким, как нравится и не баловаться ни с какими схемотехническими экзерсисами.
    Можно, и было сделано в двух предыдущих конструкциях . Хотелось попробовать в реальных условиях интегральный драйвер. Набираю впечатления .

    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    конденсатор вокруг 8066 уменьшить до 22 пик (а может нахрен его?)
    Тогда АЧХ U9 не будет стабилизированной. К тому же без пересчета схемы уже не воткнуть другой ОУ, а это порой важно.


    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    скорее всего и резистор R124 подлежит отмене.
    Выходные драйверы могут отрубаться (клип, перегрев и т.п.), что разрывает большую петлю ОС. В таких условиях стабилизация U9 по постоянке не вредит. Тем более петлевого там достаточно.

    Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
    Итого, в данном конструктиве выброшено в пропасть дБ 25-30 усиления под петлёй.
    Ну не совсем выброшено, скорее "закопано" .
    1. Где-то 10 дБ - запас на выбор Ку (1 - 4) посредством изменения номинала одного резистора (R118). Под конкретное усиление можно отыграть назад 6-10 дБ;
    2. еще ~20 дБ "заныканы" (но работают) в местной ОС выходных драйверов, и на большой петле ООС не светятся.
    Т.е. суммарно там 100-110 дБ на 20 кГц. Собственно, иначе как было бы получить заданную линейность от схемы на драйвере с собственными искажениями ~1% (без ОС)?

    В принципе, думаю, что игрой номиналов на существующей плате без особого риска можно догнать еще 10+ дБ.
    Вопрос не в нулях, за них никто не боролся. Интереснее было попробовать интегральный драйвер и такое включение, термал пад в сочетании с платой в качестве теплорассеивателя, "плавнонарастающую к НЧ" форму петлевого, ее влияние на импульсные дела и т.п.

  13. Особо опасный рецидивист Аватар для belka
    Регистрация
    03.01.2005
    Адрес
    Одесса
    Возраст
    48
    Сообщений
    3.159

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Выходные драйверы могут отрубаться (клип, перегрев и т.п.), короче, петля ОС может разрываться. В этих условиях стабилизация U9 по постоянке не вредит. Тем более петлевого там достаточно.
    Согласен.
    Хай-эндЪ не терпит суеты.

  14. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Хорошо! Но все-таки излишне сложно, даже если считать количество нулей приоритетом И с каждым разом явно же не проще.
    Все ж эти ""плавнонарастающую к НЧ" форму петлевого, ее влияние на импульсные дела" если вдруг даже не видны при моделировании то как минимум можно посмотреть на макете. 6012 канешно не сильно удобно, но тоже макетируется. А теплораспределение платой - можно было и резистор к старой четырехслойке приклеить.
    Я канешно же всецело согласен что любопытство великая сила. но и прагматизм тоже необходим
    Последний раз редактировалось Shaq; 19.04.2017 в 15:00.

  15. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    даже если считать количество нулей приоритетом
    Нет, конечно. Совершенно очевидно, что конструкцию легко поскрести на предмет ООС поглубже.
    Не очень интересно, критерий "разумной" достаточности в чистом виде. Сколько закладывалось - столько получили.

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    все-таки излишне сложно. И с каждым разом явно же не проще.
    Ну как-же "не проще"?
    Одна плата вместо двух, ценой небаланса проще как минимум вдвое .


    А так-то.. ну что тут можно отыграть назад?

    Класс А и фильтр стабилизации потребляемого тока - это идеологические (и не самые бесполезные) фишки.
    Что помимо этого осталось? Не менять же ступенчатый РГ на альпс - это банально неудобно.

    Единственное, что можно представить - сделать коррекцию на меньшем числе компонентов, упростить смещение выхода (ага, порушив радующую глаз симметричность), может защиту чуть сократить. Будет экономия в десяток резисторов, отыграется 1-2 доллара из 150-200, кого это волнует.


    Offтопик:
    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Я канешно же всецело согласен что любопытство великая сила. но и прагматизм тоже необходим
    Это ведь не индустрия (да и Ваш покорный слуга ни коим боком не инженер). Это просто хобби, оно, в отличие от жизни (выворачивая наизнанку известную "скрепу" ): "не для совести, а для радости". Радость, она такая, в том числе и в излишествах.
    Какой уж тут прагматизм
    Последний раз редактировалось ViktKors; 19.04.2017 в 15:30.

  16. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    В плане проще я имел ввиду именно более простую коррекцию, а не сервисные функции . И вполне возможно даже не в ущерб нулям. Понятно что глупо экономить на резисторах и мелких емкостях, но именно в этом и есть какая-то красота, когда получается именно просто и в то же время эффективно

    Ну и это, мало нулей, я щитаю

  17. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    В плане проще я имел ввиду именно более простую коррекцию.
    Ну предполагалось, что конструкция будет здесь представлена. Потому одна из целей и состояла в том, чтоб показать, что даже довольно крутое (в смысле с большим спадом) петлевое усиление и не очень широкую полосу ООС вполне можно использовать, не опасаясь типичных страшилок.
    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    И вполне возможно даже не в ущерб нулям.
    Да ну, с чего-бы


    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Ну и это, мало нулей, я щитаю
    Это ничего. "Когда-нибудь я напишу шедевр".. ( (c) ОГенри, Последний лист)

  18. 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
    ООС вполне можно использовать, не опасаясь типичных страшилок
    Ну, наверное все-таки можно было обойтись и макетом. Хотя это тоже трудоемко


    Цитата Сообщение от ViktKors Посмотреть сообщение
    Да ну, с чего-бы
    Ну я не настолько хорошо знаком именно с 6012, но с другими оу у меня получалось похоже количество нулей и с более простой схемой. Может и 1% для 6012 прикидка тоже без учета смещения в класс а? И если она является ограничивающим фактором, сильно разрывать ее ос может не иметь смысла.

  19. Частый гость Аватар для Shaq
    Регистрация
    12.02.2007
    Сообщений
    475

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    То с разрывом

  20. Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для ViktKors
    Регистрация
    03.05.2010
    Сообщений
    2.867

    По умолчанию Re: Современный любительский усилитель для головных телефонов

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Ну, наверное все-таки можно было обойтись и макетом. Хотя это тоже трудоемко .
    Более того, учитывая, что этот ушник мне нужен как устройство для повседневного использования, это фактически означало бы, что пришлось бы делать и макет, и ушник. Нет уж, у меня что-то и так этих ушников развелось ..

    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    Ну я не настолько хорошо знаком именно с 6012, но с другими оу у меня получалось похоже количество нулей и с более простой схемой. Может и 1% для 6012 прикидка тоже без учета смещения в класс а?
    Да. Надо сказать, что по циферкам на относительно большом сигнале разница иллюзорна. Но А класс любим не только за циферки.
    Цитата Сообщение от Shaq Посмотреть сообщение
    сильно разрывать ее ос может не иметь смысла
    Не буду кривить душой, мне стоило некоторых усилий отказаться от очевидного варианта. Когда получил платы и после перерыва посмотрел на схему снова, даже возникла мысль: "а, собственно, какого..?". Но бодро пересчитав "плюсики" и "минусики", все же пришел к выводу, что в данном случае все правильно .
    Ну и не разочарован.

Страница 1 из 38 12311 ... 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
  •