Усилитель Орион-Д

[Димитрий К]

Основная идея подсмотрена у Sansui, они использовали различные варианты в разных усилителях.
Мной идея была переосмыслена. На авторство естественно не претендую, но полностью такой схемы не встречал.

Название "Орион-Д" - не просто красивое слово и буква, оно в полной мере отражает основную "изюминку" схемы.

Почти всё, на что хватило фантазии, я уже испробовал. Результаты моделирования обнадеживают.
Однако перед тем, как заниматься трассировкой и реализовывать в железе, хочется услышать вагон критики.
Конструктивная критика и дельные предложения приветствуются. По возможности отвечу на все вопросы и проверю предложенные варианты.

Так как я моделирую в Мультисиме, основной можно считать схему в нем.
Для использующих Микрокап сделал модель, немножечко её покрутил, чтобы убедиться в соответствии моделей Мультисима и Микрокапа.
К сожалению в своем Микрокапе не нашел моделей IRF520/9520, поэтому заменил на IRF530/9530. Принципиальных отличий нет, но лучше всё-таки использовать пару IRF520/9520.

Модели Multisim 14 и Micro-Cap 12: Орион-Д.zip



На выход можно добавить индуктивность 2 мкГн || резистор 1-2 Ом, если есть опасения емкостной нагрузки.

[audiomun]

Сам экспериментов в железе не проводил, но читал несколько мнений

Видимо, то были мнения теоретиков, также не проводивших никаких экспериментов в железе, либо тех, чей опыт по какой-то причине был неудачен .....?

[Димитрий К]

Видимо, то были мнения теоретиков, также не проводивших никаких экспериментов в железе, либо тех, чей опыт по какой-то причине был неудачен .....?

Я сейчас не вспомню все источники. Но если не изменяет память, среди них были старожилы этого сайта.
Если у вас иное мнение, с благодарностью выслушаю.

[audiomun]

Если у вас иное мнение

Ну, здесь на форуме, из тех кто сам что-то спаял, у каждого второго - иное мнение ..... Тенденция, однако, в пользу инвертирующих схем УМЗЧ, и это правильно.

[Димитрий К]

Тенденция, однако, в пользу инвертирующих схем УМЗЧ, и это правильно.

В таком виде похоже на религиозное воззрение. Для завершенности осталось добавить "и ныне и присно и во веки веков. Аминь."

Тенденция - это синоним понятия "мода", основанное исключительно на субъективном представлении о том, что "для звука так лучше".
Если рассматривать объективно, то лучше может быть только для отдельного синуса, на котором меньше искажений. А для сложного сигнала, в котором присутствуют гармоники ниже (условно) 1 КГц - хуже, и это не субъективное восприятие, а следствие теоремы Фурье.

[pyos]

Если рассматривать объективно, то лучше может быть только для отдельного синуса, на котором меньше искажений. А для сложного сигнала, в котором присутствуют гармоники ниже (условно) 1 КГц - хуже, и это не субъективное восприятие, а следствие теоремы Фурье.

И каким же образом из теоремы Фурье следует то, что устранение синфазки сделает сложному сигналу хуже?!?

---------- Сообщение добавлено 11:24 ---------- Предыдущее сообщение было 11:22 ----------

Первая: низкое входное сопротивление. Сам экспериментов в железе не проводил, но читал несколько мнений:

Ты ещё на форум Шабада зайди, там "мнений" будут ещё больше...

Первая: низкое входное сопротивление.

По большому счёту, это вообще даже и не минус.

В теме "идеального" я поднимал этот вопрос, и обосновывал, почему считаю такую ситуацию неприемлемой. Но эта позиция не получила отклика у общественности.

Потому, что эта позиция и это "обоснование" - безграмотный бред.

[Димитрий К]

И каким же образом из теоремы Фурье следует

Теорема Фурье: любое сложное периодическое колебание можно представить в виде суммы простых гармонических колебаний

F(t) = A₀ + Σ A_ksin(kωt + φ_k)

Теперь посмотрим на ФЧХ инвертирующего усилителя:



Для простоты представим, что сложный сигнал состоит всего из двух гармоник: 200 Гц и 2 КГц. Пройдя через усилитель эти гармоники получат дополнительную разность фаз приблизительно 25 градусов и для выходного сигнала φ_{вых 2} = φ₂ - 25 град.

Если я ошибаюсь, то попрошу разъяснить - в чем.

По большому счёту, это вообще даже и не минус.

Это не недостаток, а свойство
Но такое свойство приводит к тому, что на входе нужно ставить либо буфер, либо предварительный усилитель.
В то же время неинвертирующий УМ можно напрямую подключать к источнику сигнала.

[audiomun]

В то же время неинвертирующий УМ можно напрямую подключать к источнику сигнала.

Равно как и инвертирующий, при его Rвх более нескольких кОм, практически все современные источники сигнала нормально работают на такую нагрузку.

[pyos]

Теперь посмотрим на ФЧХ инвертирующего усилителя:

Это ФЧХ не усилителя, а дифференцирующей цепочки по его входу. У нормального усилителя на НЧ АФЧХ - глаже некуда, причём независимо от того, инвертирующий он или нет.

---------- Сообщение добавлено 14:22 ---------- Предыдущее сообщение было 14:20 ----------

Если я ошибаюсь, то попрошу разъяснить - в чем.

Даже если закрыть глаза на исходную кривизну исходных данных, то, например, в том, что искажение ФЧХ - линейное, легко поддаётся коррекции и на слух воспринимается куда лучше, чем нелинейное (в частности - обусловленное синфазкой, которой и страдают неинвертирующие усилители).

---------- Сообщение добавлено 14:23 ---------- Предыдущее сообщение было 14:22 ----------

при его Rвх более нескольких кОм, практически все современные источники сигнала нормально работают на такую нагрузку.

И эти "несколько" в наши времена равны уже 2-3

[Walter]

Я так и не понял, откуда она может взяться.
Или поставить на выходе дроссель 2 мкГн || резистор 1-2 Ом.

Разработчики АС плевать хотели на УМ, они их не понимают.
Достаточно емкостная нагрузка - ленточник первым вторым порядком.
У ленточника на входе всегда стоит трансформатор с низким сопротивлением, ибо сопротивление ленты - около ома и меньше.

Поэтому простой быстрый тест - на выход УМ 2,2мкФ (4 Ома на 20кГц).
И поэтому RL цепь очень нужна

ПС. Смысл в том, что обычный пищь всегда имеет активное сопротивление, которое демпфирует резонансный последовательный контур фильтра второго порядка.
У ленточника активного сопротивления кот наплакал

[Димитрий К]

Это ФЧХ не усилителя, а дифференцирующей цепочки по его входу.

Да, вы правы. Только эта цепочка состоит из двух резисторов, и отделена от выхода одним резистором, в данном случае около 40К.
Это резистор так фазу крутит?

И эти "несколько" в наши времена равны уже 2-3

2-3К - это тот резистор, который стоит на входе?
И можно запросто подключать инвертирующий усилитель к источнику без буфера?
Ну если так, тогда возражений нет.

[pyos]

Да, вы правы. Только эта цепочка состоит из двух резисторов

Нет, не из них. Т.к. если у усилителя нет разделительного конденсатора по входу, то фазу он на НЧ крутить не будет, а если есть - то будет крутить независимо от инвертируемости. Ищи косяк в своей модели.

2-3К - это тот резистор, который стоит на входе?

В случае инвертирующего усилителя - в общем, да.

[Димитрий К]

если у усилителя нет разделительного конденсатора по входу, то фазу он на НЧ крутить не будет, а если есть - то будет крутить независимо от инвертируемости

Посмотрим, что происходит с фазой выхода инверта при установке на вход разделительного конденсатора:



Это схема данной темы, переделанная в инверт.
ФЧХ для неинвертирующего включения были ранее. В инверте на вход нужно ставить больше 20 мкФ, чтобы получить сдвиг фазы на НЧ, как в неинверте при 5 мкФ.
То есть изменение фазы инвертом и неинвертом происходит существенно по-разному.

[audiomun]

В инверте на вход нужно ставить больше 20 мкФ, чтобы получить сдвиг фазы на НЧ, как в неинверте при 5 мкФ.
То есть изменение фазы инвертом и неинвертом происходит существенно по-разному.

Одинаково, просто в инверте этот определяющий конденсатор стоит на входе, а в неинверте, конкретно в твоей модели - это конденсатор C9 цепи ОООС, и чтобы в этом убедиться, достаточно заменить его номинал на 4.7 мкФ .....

[Димитрий К]

audiomun, pyos, вы меня убедили. Как минимум в том, что мои предубеждения против инверта были необоснованы.

Посмотрел моделирование инверта: в чем-то параметры стали лучше, но в чем-то ухудшились. Например устойчивость к емкостной нагрузке упала со 150 нФ до 20 нФ.
Полагаю, это не проблема инверта вообще, а конкретной схемы.
Пока буду делать в железе обычное включение, а там посмотрим.

[Димитрий К]

В качестве отчета о проделанной работе

К сожалению, в железе схема с токовыми зеркалами во втором дифкаскаде "не захотела" стабильно держать ток покоя УН. Ток "плавал" в неприемлемо широком диапазоне, таская за собой и ТП ВК.

По этой причине от ТЗ в 2ДК пришлось отказаться в пользу банальных резисторов. В этом варианте схема стабильно держит режимы. При постоянном наблюдении ТП УН находится в пределах +- 0,2 мА при среднем 7,5 мА; ТП ВК +- 5 мА при среднем 70 мА.

На текущий момент на стенде испытывается схема с упрощенным ВК на мосфетах.

Звучание мне нравится, весь диапазон хорошо выражен, инструменты и звуки слышатся четко и раздельно, артикуляция четкая. В общем по звучанию претензий нет.
Но и здесь не обошлось без ложки дегтя: на холостом ходу слышится тихое шипение, различаемое на расстоянии 20-30 см (зависит от уровня внешнего шума) прямо от динамика. Есть подозрение на плохие 2N5551, т.к. при замене входа на 2SC1815 шипение стало заметно тише. Этот пункт будет на особом контроле.

Представлена схема с реальными токами, моделированная АиФЧХ без входного ФНЧ, и реализация в железе.

, ,

Еще есть пара-тройка идей на проверку.

Как обычно, буду рад любой конструктивной критике и предложениям по улучшению. Оффтоп так же приветствуется

[audiomun]

В позиции Q18,Q19 вместо BD 139/140 лучше применить 2SA1015 и 2SC1815.

[vladimir sim]

Огород в виде токового зеркала в первом ДК не нужен, 2 резистора-и все. В эмиттерах вторых ДК- звезда из 5 резисторов. Не нужно химичить с оригинальной схемой Cансуй, из нее и так весь потенциал давно выжат. Также не нужно портить приличную схему дерьмом в виде IRF. Тройка ЭП в составе 2SC3421/2SA1358-2SC2073/2SA940- 2SC4468/2SA1695- и вопрос закрыт.

[audiomun]

Огород в виде токового зеркала в первом ДК не нужен

Равно как и нет никакой необходимости в каскоде в выходном каскаде УН, по причине чрезмерной входной ёмкости IRF-ов в ВК.

[vladimir sim]

Ну, каскод полезен для реализации большого усиления на НЧ и подавления эффекта Эрли , который дает большие нелинейные искажения. Использование IRF вообще сложно оправдать- большая нелинейная проходная {а именно она важна в истоковом повторителе, а не входная} емкость, необходимость большого тока покоя-200 ма, тогда как биполяру хватит 20ма, плохая ОБР, а IRF пятого поколения с буквой N вообще горят как спички.

[pyos]

Offтопик:

Это бытовой (домашний) усилитель.
"...честные долгие 500 Вт..." в обычной жизни как-то трудно себе представить

Для суб-НЧ - можно.