Влияние сопротивления ООС на звучание УМЗЧ

[Димитрий К]

Влияние сопротивления ООС на звучание УМЗЧ

Тема создана потому, что ни в Интернете, ни в прочитанной литературе я не нашел ответа на два простых вопроса:
1) Как влияет на звучание УМЗЧ величина сопротивления цепи общей ООС;
2) Как влияет ... величина входного сопротивления УМЗЧ.

Если не вдаваться в детали, то эти два вопроса однозначно взаимосвязаны, т.к. изменение сопротивления цепи общей ООС должно сопровождаться изменением других элементов, что приведет к изменению входного сопротивления.



На рисунке представлена схема обычного входного дифкаскада, конкретные элементы и номиналы тоже вполне обычные. Слева вход, справа подходит общая ООС, сверху и снизу - цепи питания.
В контексте вопроса нас интересует номинал резистора R3 - это и есть цепь общей ООС. Если он изменяется, для сохранения баланса дифкаскада, общего КУ усилителя и АЧХ должны меняться соответствующим образом R2, R4, С1 и С4. Изменение R2 как раз и приведёт к изменению входного сопротивления.
Но как это повлияет на звучание, если АЧХ, коэффициент усиления и КНИ не изменились? Ответа я не нашел!
Предполагается, что звучание не должно меняться, ведь измеряемые параметры усилителя, влияющие на звучание, не изменились, или почти не изменились. Я так думал, и... я ошибался.

Под влиянием книги Дугласа Селфа "Audio Power Amplifier Design Handbook" (в переводе "Проектирование УМЗЧ") в своей самоделке я решил уменьшить R3 до 3 КОм... Селф предлагает 2,2 КОм, но у меня не нашлось двух резисторов на 2,2К
Для сохранения баланса дифкаскада, общего КУ усилителя и АЧХ были изменены: R2 = 3 КОм, R4 = 100 Ом, С1 = 4,7 мкФ и С4 = 1000 мкФ. Естественно, изменения делались только в одном канале, чтобы можно было сравнить с предыдущим набором.

Итог: в область НЧ пропала "мясистость" и "раскатистость" ударных, звук стал "суше"; в области ВЧ заметно снизилась "воздушность", в тарелках уменьшился металлический звон.

Я понимаю, что ни "мясистость" ни "раскатистость" ни "сухость звучания" ни "воздушность" никак нельзя измерить, и очень сложно сформулировать вербально - это чистый субъективизм. Тем не менее, звучание изменилось весьма значительно.
Проведя несколько экспериментов с разными наборами резисторов и емкостей, я пришел к однозначному выводу:
уменьшение сопротивления цепи ООС и входного сопротивления уменьшает "мясистость" НЧ и "воздушность" ВЧ, что бы ни подразумевалось под "мясистостью" и "воздушностью".

Если кого-то заинтересовал поднятый мной вопрос, предлагаю высказаться, поделиться опытом, а возможно провести эксперимент на своем усилителе - возможно Ваш результат будет отличаться от моего.

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

В качестве иллюстрации важности темы я провёл моделирование АЧХ всего УМЗЧ для различных наборов R2, R3, R4, С1 и С4 (R1 = 1 КОм, С2 = 1 нФ и С4 = 220 мкФ оставались неизменными).

1) R2 = 3 КОм, R3 = 3 КОм, R4 = 0,1 КОм, С1 = 4,7 мкФ;
2) R2 = 6,2 КОм, R3 = 6,2 КОм, R4 = 0,24 КОм, С1 = 2,2 мкФ;
3) R2 = 11 КОм, R3 = 11 КОм, R4 = 0,47 КОм, С1 = 1,1 мкФ;
4) R2 = 22 КОм, R3 = 22 КОм, R4 = 0,91 КОм, С1 = 0,68 мкФ;
5) R2 = 30 КОм, R3 = 30 КОм, R4 = 1,3 КОм, С1 = 0,47 мкФ;
6) R2 = 47 КОм, R3 = 47 КОм, R4 = 2 КОм, С1 = 0,33 мкФ.

Графики АЧХ свёл в одно изображение - для наглядности:



Номиналы брались из стандартного ряда и подбирались для максимальной близости результата. Ранее эти наборы мной прослушивались.
Как видим, АЧХ практически одинаковая, КУ практически одинаковый, несущественное различие в громкости (менее 0,5 dB) и спаде НЧ (около 20 Гц), готов поспорить, никто из людей (кроме Моцарта или Бетховена) в слепом тесте не услышит.
Но эти наборы таки значительно меняют звучание усилителя! Я наиболее это слышу на различных барабанах (выше 40 Гц) и на тарелках.

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

КМК, из обсуждения можно сделать вывод, что большинство из тех, кто уменьшал сопротивление ООС, сталкивались со слышимым "ухудшением" звука, наступающим когда сопротивление уменьшалось ниже некоторого "критического" значения.
Несколько человек обозначили "критическим" уровень "около 10 КОм" - ниже этого уровня звучание заметно "ухудшалось".

По моему опыту:
R2-R3 менее 10 КОм - изменение звучания уже сильно слышно;
в диапазоне от 12 КОм до 20 КОм - можно услышать, если прислушиваться;
в диапазоне от 22 Ком и до 47 КОм различий в звучании я не слышу.

Почему это происходит - консенсуса нет. Но в большинстве встречавшихся мне схем сопротивление в цепи ООС находилось в пределах 22 КОм - 47 КОм, и только в двух схемах оно было 1,8 КОм и 2,2 КОм.

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

И что же с этим делать?
Допустим, у Вас в работе, или уже сделан УМЗЧ, в цепи ОООС которого стоит резистор менее 10 КОм. Увеличьте его (совместно с соответствующим изменением других элементов) на одном канале, подберите номинал начиная от 22 КОм. Велика вероятность, что всего восемью движениями паяльника вы добьётесь кардинального изменения звучания. А потом сами решите, как с этим дальше жить.

[fakel]

Если так - то ни как
http://akotov.narod.ru/amp.html

R27 R28 выкинь. R24 R25 оторви от питания и соедини вместе.
Вместо R15 R22 поставь ИТ.
С6 разбей на 2 и включи симметрично
Получишь хороший усь с глубиной под 100-120дБ

[Alex]

пора тебе сливаться.

Но пока-то ведь слился ты

Это-же ты выдвинул некое утверждение, а когда тебя про него спросили - это ты ушел в полную несознанку и отказался от дальнейших пояснений.
Так кто "слился"?

P.S. А дальше, мне уже эти "пояснения " стали не интересны, так что можешь не утруждать себя.

[Александр Котов]

R24 R25 оторви от питания и соедини вместе.

Да это давно сделано. Сейчас вот прикидываю поставить конденсатор эдак на 100 мкф или источник напряжения на транзисторе, или стабилитрон между эмиттерами VT9 и VT11 для ускорения открытия VT10 и VT11.

R27 и R28 расширяют полосу пропускания без ООС, улучшая звучание.
С6 и так замкнут через С13.

[Димитрий К]

Да это давно сделано.

Позвольте поинтересоваться.
У меня некоторое время работала представленная ниже схема.

У этого УМ, кстати, реакция на изменение номиналов в ООС полностью аналогична описанной в титульном посте.



Похожа на ту, которую вы упомянули ранее. Поэтому должны быть общие особенности поведения.
Я проводил различные видоизменения в железе, в частности: подключал Т19 между Т17-Т12 а между Т13 и Т18 ставил резистор; соединял Р27 и Р28; менял номиналы и способы коррекции (С5 и С6); изменял делители ООС и входа; и много чего по мелочи.
Результаты были разные, некоторые улучшали, некоторые ухудшали.

Но была одна общая проблема - ток покоя КУН (Т13 и Т18) постоянно "гулял": при одних вариантах после включения он постепенно уменьшался и доходил до нуля, при других постепенно рос... За счет подбора резисторов удавалось более-менее стабилизировать его изменение, так, что в течении пары часов ток покоя увеличивался с 6 млА до 10-12 млА. То есть юзать усилитель можно было, но такое поведение нельзя считать нормальным.
Потом я эту схему отложил...

Как у вас обстоят дела с током покоя КУН, как он устанавливается и стабилизируется?

[Rondo]

А зачем сейчас нужны предусилители?? У меня и регулятора громкости нет.

Для повышения уровня во многих случаях не нужны,а как буферный каскад с ограничением скорости нарастания, могут быть полезны.Нередко УМ с ними работают субъективно лучше,хотя вроде как сначала ослабляем РГ,а потом снова усиливаем доп.УН. И тем не менее,по звуку лучше получается-более сбалансировано и менее утомительно,хотя и не во всех случаях.Это я только про глубокоОСные транзисторные схемы говорю...

[Димитрий К]

Вот один из них и он мне никак не мешает. Зачем нужен, для винила например

Это понятно - винил без преда никак.

Но у преда есть одна особенность, он, как и сам УМ, дает фазовые сдвиги. Кто бы что ни говорил, а лишние фазовые искажения не идут на пользу звуку. Поэтому кмк если можно - лучше обойтись без преда.

[Rondo]

о у преда есть одна особенность, он, как и сам УМ, дает фазовые сдвиги. Кто бы что ни говорил, а лишние фазовые искажения

О каких фазововых сдвигах речь,в звуковой полосе? Основной фактор в этом вопросе вносят АС,а еще один ОУ,особенно без вмешательства в АЧХ (тембров),это несущественно,если учесть к тому же их наличие в источнике в количестве два и более.И да,фоно-корректор,сам по себе УН с большим Ку и частотной коррекцией и его выхлоп недостаточен в большинстве случаев для УМ.Да и цифро-источники нередко имеют 1-1.4в на выходе,а то и меньше,после них тоже общий Ку= 60-80 (хотя бы) желателен,потому что на записях с малым уровнем не комфортно РГ крутить.Ну еще же от чуйки АС зависит.

PS.Фазовый сдвиг и фазовые искажения это не одно и то же.

[Димитрий К]

О каких фазововых сдвигах речь,в звуковой полосе?

Вот о таких:



Кривулька может быть разной для различных схем, но она всё равно будет кривой. И любая точка, в которой сходится минимум три провода, будет делать из "прямульки" какую-то кривульку. И зачем нужна ещё одна кривулька?

ЗЫ. Фазовые искажения проистекают от фазового сдвига - если он зависит от частоты.

Да и цифро-источники

Звуковые карты выдают достаточный уровень.

[Rondo]

И зачем нужна ещё одна кривулька?

Ну понятно

Звуковые карты выдают достаточный уровень.

Не всегда.У меня как раз сейчас работает Echo Indigo IO,у неё O,775V RMS 0дб и на некоторых записях РГ в УМ без преда нужно на 3\4 и даже без него можно напрямую иногда для АС 86Дб и обычного уровня прослушки (негромко).У Д68 тоже низкий выход,у ряда конструкций на параллельных цап 1вольт,да хватает такого.Ламповый усь с низким Ку в таких случаях не обеспечивает нужной громкости,хотя потенциала по мощности хватает.Поэтому если УНЧ универсальный,запас по усилению должен быть,ну а если применительно только к своим условиям и достаточный уровень выхода,можно обойтись.Но,повторюсь,в реальности это не всегда на пользу звуку.

[Димитрий К]

Не всегда

Не спорю.
У меня Асус Д1, на усилитель идет 2,5м провода через джек, КУ вроде не огромный - 27 ДБ, громкость на 9 часов, акустика тугая - Эстония, и при этом часто приходится уменьшать на плеере. Если уровень записи на весь диапазон, то уменьшать приходится до 30-50%.

[fakel]

У меня некоторое время работала представленная ниже схема.

Видимо, недолго - ток УН не предсказуем. Симметричный ДК нагружать на зеркала нельзя!

[Димитрий К]

ток УН не предсказуем

Об этом и пост

Убирать зеркала в ДК не хочется - кошерная вещь.
Пока неспешно подыскиваю способ попроще, чтобы сделать ток предсказуемым. Вот такой вариант в симуляторе даёт обнадеживающие результаты:



И я с благодарностью приму другие относительно несложные варианты стабилизировать КУН.

[fakel]

Вот такой вариант в симуляторе даёт обнадеживающие результаты:

Убьешь усиление

И я с благодарностью приму другие относительно несложные варианты стабилизировать КУН.

Никак, увы

[Walter]

способ попроще, чтобы сделать ток предсказуемым.

поменяй Q17 и 12(?) местами.
т.е. повторитель в базу транзистора УН, который бы не открывал его, а закрывал.

[audiomun]

поменяй Q17 и 12(?) местами.
т.е. повторитель в базу транзистора УН, который бы не открывал его, а закрывал.

Это разве что-то изменит ?

[Димитрий К]

поменяй Q17 и 12(?) местами.

Если вы обратили внимание на нумерацию - рядом с Т17 находится Т13, а рядом с Т18 - Т12
Они раньше стояли по-другому, этот вариант испытывался.

[Walter]

этот вариант испытывался

Параллельник достаточно термостабилен, если еще и корпуса прижать друг к другу, то будет десяток процентов, а не разы.
Если и при таком УН, его токи бегают в разные стороны, то смотрите ГТ в ДК.

[Александр Котов]

Для повышения уровня во многих случаях не нужны,а как буферный каскад с ограничением скорости нарастания, могут быть полезны.Нередко УМ с ними работают субъективно лучше,хотя вроде как сначала ослабляем РГ,а потом снова усиливаем доп.УН. И тем не менее,по звуку лучше получается-более сбалансировано и менее утомительно,хотя и не во всех случаях.Это я только про глубокоОСные транзисторные схемы говорю...

Пробовал все варианты. При выходе магнитофона 150 мВ и советских транзисторах - пред нужен. При выходе ПКД 2 V эфф и отсутствии потер по ВЧ и НЧ- не нужен пред - темброблок.

---------- Сообщение добавлено 22:05 ---------- Предыдущее сообщение было 21:51 ----------

ток покоя КУН (Т13 и Т18) постоянно "гулял": при одних вариантах после включения он постепенно уменьшался и доходил до нуля, при других постепенно рос... За счет подбора резисторов удавалось более-менее стабилизировать его изменение, так, что в течении пары часов ток покоя увеличивался с 6 млА до 10-12 млА.

Источник тока должен опираться на стабилитрон 6,2 вольта, а не этот, на транзисторе.

[audiomun]

Источник тока должен опираться на стабилитрон 6,2 вольта, а не этот, на транзисторе.

Может быть еще хуже, и почему именно 6,2 вольта, а не другое напряжение ?

[Walter]

и почему именно 6,2 вольта

6.2- самый термостабильный, но только двуханодный.
Поэтому если хочется феншуя опора из него, а транзисторы ГТ должны быть в термоконтакте или в одно корпусе.
Транзисторы - потому что БЭ регулирующего транзистора должно компенсироваться таким же п-н переходом, т.е это все вырождается в топологию токового зеркала.