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.

[25602]

Понравился С3, дальше можно не смотреть - , лучше схему Sansui загнать в капу.

[audiomun]

Понравился С3, дальше можно не смотреть

Видимо, проблема с устойчивостью на ВЧ..... Неоправданная сложность схемы.

[Димитрий К]

Относительно емкости С3, вернее её "огромного" номинала.
Всё гораздо проще: при R18 = 240 величина С3 может быть любой >= 2 нФ, если R18 = 330 достаточно и 1 нФ.
Эти номиналы уже не так страшны?

Почему же на схеме 22 нФ.
У меня нет в коробке керамики К10-17 на 2 нФ. Зато есть К73-17 на 10 нФ и 22 нФ - пленка, размером как два К10-17, то есть относительно небольшие. Я рисую схему исходя из деталей, которые у меня есть здесь и сейчас.
Там вообще много чего можно увеличить/уменьшить, иногда в разы - схема весьма терпима как к номиналам, так и к маркам транзисторов, все в пределах подстройки ТП и десятка дБ петлевого усиления.

Для чего вообще нужна цепь С3-R18.
Обратите внимание на графики ФЧХ: зеленая кривая - ФЧХ петли, т.е. та самая кривая, за которой нужно следить на предмет пересечения 180 градусов, когда определяется общая устойчивость УМ. Она такая именно благодаря С3-R18.
Если при R18 = 240 величина С3 будет меньше 2 нФ начнет опускаться участок ФЧХ в зоне от 2 МГц до 10 МГц... Только начнет опускаться, а не свалится на уровень 180 град.

Понимаю, эта цепь для многих непривычна... Но ведь никого не смущают гирлянды конденсаторов на цепях питания и вольтодобавки. А тут один конденсатор и один резистор в нестандартном месте. Пора кричать "караул!"

Цепь работает, прямо сейчас у меня на другой схеме, с "конской" емкостью 10 нФ. Сделал для себя и не жалуюсь.

[audiomun]

Понимаю, эта цепь для многих непривычна...

Цепь C3,R18 это достаточно классический случай ППК, только реализовывать её нужно правильно, дабы не ухудшить звук, а номинал конденсатора в 22n явный перебор, здесь должно быть 270-330p.

[25602]

А тут один конденсатор и один резистор в нестандартном месте. Пора кричать "караул!"

В месте как раз стандартном, а вот номинал - пора кричать "караул".

номинал конденсатора в 22n явный перебор

О чем и свидетельствует ПХ на втором рисунке в старттопе.

[Димитрий К]

здесь должно быть

КМК, должно быть столько, сколько нужно для обеспечения определенных параметров. Нужно 330р - значит 330р, а если нужно 2н - значит не меньше 2н.
Все привыкли например к Миллеру, там действительно нужно поменьше, т.к. начинает заваливаться звуковая область.
В данном случае коррекция влияет, я ведь об этом написал, на область от 2 МГц до 10 МГц. Каким образом можно "ухудшить звук"?
К тому же мой опыт использования показывает, что к звучанию эта цепь не имеет никакого отношения.

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

Поясню относительно "неоправданной сложности".
Все знают классическую схему Селфа, поэтому приводить её не буду. У этой схемы есть существенный недостаток - несимметричность скорости нарастания для положительной и отрицательной полуволн. Причем разница, как указывает Селф - двух-трехкратная.

Для устранения этого недостатка нужно делать симметричную схему. Однако схема с двумя разнонаправленными дифкаскадами не позволяет использовать токовые зеркала - она не стабильна и кроме прочего имеет склонность к неконтролируемому изменению токов покоя - они либо постоянно растут, либо уменьшаются до "выключения" усилителя.

А без токовых зеркал возникают проблемы с разбалансом плеч, понижается усиление, нужно убирать эмиттерные резисторы, что требует использования на входе сборок из двух транзисторов для обеспечения термостабильности... Короче, одни проблемы заменяются на другие проблемы, которые героически решаются.

Схема Сансуя (они называли её "Бриллиантовая дифференциальная цепь" - маркетинг ) позволяет построить симметричный усилитель без описанных выше недостатков.
А дальше - как конкретно все реализовать. Но в целом это усложнение, которое полностью оправдано.

---------- Сообщение добавлено 16:25 ---------- Предыдущее сообщение было 16:12 ----------

О чем и свидетельствует ПХ на втором рисунке в старттопе

Без проблем, вот ПХ при 1 нФ и 360 Ом:



Странно, что вопросы вызывают не схемные решения, а конкретный номинал одного конденсатора.
Я ожидал, что вопросы будут "что дает эта цепь", "для чего в 1ДК два ТЗ" или "чем обусловлена топология R9-R10-R11-R12"...

Ну ладно - конденсатор так конденсатор, - если больше ничего не интересует

[25602]

если больше ничего не интересует

Ну почему же - интерисует, Т6-Т9 зачем? При симметричном съеме сихнала с ДК - сомнительное решение.

[Димитрий К]

Двойное токовое зеркало в 1ДК

Как раз при симметричном съеме возникает разбаланс плеч, если оставить одно ТЗ с резисторами.
Это очень хорошо видно по увеличению постоянки на выходе: с 77 мкВ до 15 мВ и 18 мВ.
Кроме этого понижается усиление.

Вот графики для двойного ТЗ и для одинарного ТЗ с эмиттерными резисторами. Разумеется, приняты меры чтобы все токи покоя были одинаковыми.

[fakel]

Непонятно, зачем зеркало в первом ДК. Полосу расширить? Ну конденсатором зашунтировать.

[Johny]

Для чего вообще нужна цепь С3-R18.

Цепь C3,R18 это достаточно классический случай ППК

К тому же мой опыт использования показывает, что к звучанию эта цепь не имеет никакого отношения.

Имеет такое же влияние, как и любая корректирующая цепь, обеспечивающая передаточную характеристику усилителя в области малых времен.

Схема Сансуя (они называли её "Бриллиантовая дифференциальная цепь" - маркетинг ) позволяет построить симметричный усилитель без описанных выше недостатков.

Кроме того, Sansui в последних моделях применял балансный выходной каскад, тем самым замыкая идею "брилиантности" со всеми её преимуществами (Sansui AU-a607MRX, AU-a707MRX, AU-a907MRX и др).

[audiomun]

В данном случае коррекция влияет, я ведь об этом написал, на область от 2 МГц до 10 МГц. Каким образом можно "ухудшить звук"?

Для понимания этого достаточно промоделировать схему для вариантов 270p и 22n номинала конденсатора C3, и сравнить петлевое усиление в том и другом случае.

[Димитрий К]

audiomun, удивляюсь, почему вы не предложили вообще убрать эту цепь
Без шуток, возьмите любой усилитель и предложите убрать оттуда произвольную пару деталей...
У автомобиля убрать одно колесо, а потом говорить, что автомобиль плохой потому, что он на трех колесах не едет. Вам не кажется, что это несколько сомнительная проверка?

Ну да ладно, мне не жалко:



Как я и говорил выше, влияние в зоне 2 МГц - 10 МГц. А заложенная в C3-R18 функция выполняется при С3 >= 2 nF для R18 = 240.
Если прям вопрос принципа, можно уменьшить до 1 nF, увеличив R18 до 330-360.
Но что вам до этих нанофарад, если оно сказывается только на мегагерцах?

[Walter]

Но что вам до этих нанофарад, если оно сказывается только на мегагерцах?

Скорее всего, если РГ пассивный, то будет плавать частота коррекции. Если буфер перед УМ - то пофиг.

А почему светодиоды не зашунтированы мелкоемкостями?

[audiomun]

удивляюсь почему вы не предложили вообще убрать эту цепь

Не всё сразу, например, там ещё есть цепь C4,R19 ..... Ну и потому, что подобное предложение обычно вызывает у оппонента ещё большее удивление .....

---------- Сообщение добавлено 21:52 ---------- Предыдущее сообщение было 21:47 ----------

А почему светодиоды не зашунтированы мелкоемкостями?

Шум светодиода - миф ..... Если речь идёт о какой-то вносимой нелинейности, тогда шунтировать электролитами.

[Димитрий К]

Скорее всего, если РГ пассивный, то будет плавать частота коррекции.

Давайте посмотрим.

Для имитации пассивного регулятора громкости (РГ) поставил на вход делитель из двух резисторов, дающих в сумме 20 КОм.
Снимал АиФЧХ с шагом делителя 5%, номинал С3 = 22 нФ.



Действительно, наблюдается влияние на ФЧХ в области 1 МГц - 10 МГц. Максимально выраженный эффект при 50% сопротивления делителя.
На АЧХ выхода появляется едва заметный подъем в районе 0,8 МГц.
Насколько значительным можно считать это влияние пусть каждый решит сам.

Для сравнения посмотрел влияние РГ при С3 = 2 нФ, для РГ = 100%, 50%, 25% и 2,5%.



Как видим, качественно картина такая же. Но количественно - бОльшее влияние РГ наблюдается при меньшем С3.

[Walter]

Шум светодиода - миф .....

я про шум не писал, эт не ко мне.
у диодов с прямым смещением растет импеданс с ростом частоты.

[Димитрий К]

Немного переделал схему.

В УН убрал буфер, поставил каскод и заменил двухполюсную коррекцию на однополюсную. Увеличилась стабильность ПП при воздействии прямоугольных импульсов 20 КГц, устойчивость к емкостной нагрузке, уменьшлась чувствительность к изменению номиналов.
И теперь можно вообще убрать (закоротить) смущающий некоторых конденсатор С3
Правда в этом случае, согласно моделированию, на выходе будет постоянка 30-40 мВ. Её можно убрать например подбором номинала R2... Но лучше оставить С3. К примеру у Селфа используется похожая цепь, и там стоит конденсатор 47 мкФ... и усилитель от этого не взрывается.

По результатам моделирования новая версия мне нравится больше.

Модели в Мультисиме и Микрокапе: Орион-Д - Каскодный УН.zip

[belka]

Делать следящий каскод Хаксфорда нагруженный на такия конския ёмкости не имеет никакова смысла. Софсем.

[audiomun]

Немного переделал схему.

И при этом потерял более 20 дБ петлевого усиления .....