Концепция усиления Наездник
Коллеги, хочу представить вам концепцию УМ.
Поскольку наиболее веселой идеей был отказ от отдельного усилителя напряжения и расположение источника сигнала между входом и цепью ПОС с целью получения Ку по напряжению, то "сидящий" на выходном напряжении вход почему-то вызывал ассоциацию наездника на лошади. Так оно и осталось. Типа, зачем таскать лошадь (мощный повторитель) с плугом (нагрузкой) за поводья, если можно на лошадь сесть?
Возможно, на Веге уже мелькали подобные идеи. Но поскольку изобретение велосипедов - дело дюже увлекательное, тоже приболел.
Все началось с того, что этим летом я услышал наши твитеры SRT-7 на посредственном усилителе и был опечален. Наша няшечка играла ВЧ так, как будто не хотела, чтобы ее оставили в этом доме. Чистенько, но без волшебства. Стало понятно, что пускать на самотек вопрос с усилением для нас нехорошо.
Поэтому была вспомнена молодость и начались разминки для мозгов. Вега была тоже проштудирована на предмет того, чтобы, по возможности, не повторяться. Ибо хорошие идеи лучше не копировать, а использовать.
Начнем с выжимки идеи. Вряд ли мы будем запускать именно такую схему. Это именно идея - "схема на четырех транзисторах и трансе 1:1". По правде сказать, на Веге есть подобные компоновки, но в этом концепте некоторые идеи доведены до абсурда с целью получения максимального эффекта. В то же время, даже такая упрощенная схема обладает весьма приятным сочетанием параметров. Для шести активных элементов у нее довольно низкий уровень искажений и очень широкая полоса пропускания (в конце поста есть модель в МС9)
Здесь использовано несколько фишек:
1. Отсутствие усилителя напряжения. Его функции выполняет ПОС по напряжению. ПОС лучше выводить не с выхода УМ, а из промежуточных каскадов, чтобы не увеличивать искажения. Побочный эффект - вход через транс. Можно и без него, ибо землю можно подцепить к чему угодно. Но тогда есть сомнения с наводками и возникает вопрос ремонтопригодности. Источники питания, не привязанные к земле, могут вызвать истерику у сервисного инженера. Поставим сигнальный развязывающий транс.
2. Глубокая ООС выходных транзисторов (эта петля предельно короткая, поэтому очень быстрая - полоса работы повторителя запросто уходит за 20 МГц, с этим нужно быть осторожным)
3. Отсутствие общей ООС (не ново)
4. ПОС по питанию раскачивающей части (тоже не ново, но здесь к месту)
5. Высокая крутизна выходных транзисторов без использования резисторов в цепи истоков (эмиттеров) уменьшает гармоники высоких порядков. Задачу регулирования смещения будет выполнять другая схема. Сюда легко подойдет схема Ефремова. Мы будем юзать свою. Чуть более замороченную, но более точную. Здесь она не показана.
Вообще говоря, есть планы делать свои УМ-ы. В связи с вышеописанным случаем с нашими твитерами.
Зачем я публикую это?
Ну во-первых. Если что-то берешь из копилки, в нее нужно тоже что-то класть. Пусть будет в общей копилке. Тем более, идеи еще не дошли до паяльника и запросто могут остаться в столе - не лучшее место для идей.
Во-вторых. Я не исключаю, что точно такая же топология уже придумана, или скоро будет придумана. Тема крысятничества идей мне органически противна, особенно, если это связано с коммерческой деятельностью. А у нас все заработки связаны только со звуком. Поэтому лучше выложить сейчас, чем потом писать "а мы это уже придумали два года назад, но не опубликовали" - жалкое зрелище...
В-третьих. Если дело дойдет до паяльника, то будут киты, однозначно. Поэтому никакой тайны с этим не будет.
В-четвертых. Итоговый результат зависит от конкретной реализации в железе, поэтому сама по себе схема - это всего лишь схема. Мы будем юзать свой БП. Для УМ 2*100 Вт это будет такая хрень с импульсной накачкой силового добротного LC-контура реактивной мощностью в районе 1500-2000 ВА на частоте в районе 100 кГц со стабилизацией среднеквадратичного значения синуса на контуре. С контура будет забираться синусная переменка с выпрямлением RMS синуса, а не по его пикам. Дабы обеспечить непрерывное течение тока. Ну типа, это круто.
У нас по этому принципу работала индукционная печка с реактивной мощностью в контуре чуть больше 100 000 ВА и активной мощностью 5 кВт (частота 60-80 кГц), так что сложностей с реализацией мощности на порядок-другой меньшей не ожидается.
Элементов мало, поэтому коротко.
Х1 - входной повторитель с максимально высокой крутизной (низким выходным сопротивлением). ПОС по питанию на несколько порядков снижает входную емкость транзистора и практически исключает термоискажения.
R2 R3 - цепь ПОС, определяющая Ку элемента схемы на Х1 по напряжению. (в общем, "усилитель напряжения на повторителе напряжения" - ересь какая-то. Пусть будет усилителем напряжения на полевом транзисторе, включенного по схеме с общим стоком. Тоже, кстати, вопрос - сток-то не общий. Здесь четыре полюса. Хрен с ним, короче...)
Х2 - элемент цепи ООС для выходных транзисторов. Он также должен обладать максимальной крутизной. Поэтому в этой схеме поставлены MOSFETы с высоким параметром крутизны при небольшом токе.
Повторитель на Х1 нагружен на входное сопротивление Х2, включенного по схеме с общим затвором. "Нагружен на входное сопротивление" - это условно. По факту этот участок схемы обладает большим входным сопротивлением за счет глубокой обратной связи.
Глубина обратной обратной связи выходных транзисторов на НЧ будет равна значению (R5||R7)/(RвыхХ1 + RвходХ2 )
Где RвыхХ1 - выходное сопротивление каскада на Х1, RвходХ2 - сопротивление каскада с ОЗ на Х1
Поэтому сочетание этих элементов должно обеспечивать максимальную глубину ООС. Конкретно в этой схеме глубина ООС на НЧ в модели 53 дБ, на 20 кГц - 46 дБ.
ВК нормально "хавает" нагрузку ниже 4 Ом - 2 и 1 Ом.
L1 R4 - цепь коррекции, уменьшающее глубину ОС на ВЧ.
В более реальном варианте схемы вместо резисторов R5, R6, R7 используются источники тока, которые увеличивают петлевое усиление и позволяют снизить напряжение питания предварительной части с 20 В до 8-9 В. Входной повторитель реализован по схеме Шиклаи (сильно снижаются искажения за счет его линейной работы и низкого выходного сопротивления), В качестве Х2 можно использовать биполяр, вроде BD139 (можно и Шиклаи - искажения еще снизятся, но Шиклаи медленнее, и коррекция на ВЧ получается неоправданно сложной для не очень большого прироста качества). Должно быть что-то быстрое и с высокой крутизной - от этого транзистора много зависит.
Использование в ВК связки MOSFET+BT позволяет довести уровень искажений до минимальных величин, но коррекция на ВЧ немного усложняется.
Но все это пока в симуляторе. По факту будет проверяться.
P.S. Безусловно, эта штука запросто может работать в качестве повторителя с Ку= 1. В этом случае искажения падают совсем низко даже для этого урезанного концепта (ниже 0,001% для мощности 50 Вт на 4 Ом во всем рабочем диапазоне). Так что прикрутить к этой штуке УН тоже не проблема. У него аццкое входное сопротивление - переварит самый нежный выход УН. Такой УН тоже забабахан на случай проблем с трансом, но это уже рутина. Да и с трансом вроде проблем особых пока не обнаружено, а в нашем деле покорения высокого конца каждый новый транзистор - зло.
В общем, на базе этой хрени запросто получается этакое лего. Эксиконы вместо стремных IRFP? - пожалуйста. Полевики - нет, БТ - да? Можно. Кстати, тройка БТ практически убивает идею (сильно тормозит и в целом бессмысленна, поскольку выходное сопротивление транзистора ОС с ОЗ или ОБ не очень высокое и сильно шунтирует тройку), двойка БТ - вполне жизнеспособна и обоснована, но сильно зависит от применяемых транзюков и должна быть быстрой- здесь только практика вскроет настоящие несимуляторные грабли.
P.S.S. Ну и, наконец, почему оно несимметрично? Давай токовое зеркало над диффкаскадом забацаем! Да можно всё - и симметрично, и токовые зеркала... Думаю, несложно догадаться, что это перепробовано и так и эдак. Симметрия обильно добавляет деталей и вопросы со смещением, которые не всегда можно элегантно и безвредно решить. Токовые зеркала... работают на НЧ, но должны выключатся коррекцией на ВЧ.
Поэтому пока так.
PA bt MOS ООС самый простой Ку20.cir
Ответить с цитированием
Сообщение от Malinovsky D
Этот путь сигнала объективно существует . Значит , чисто формально можно сказать , что ПОС тут так-таки есть ... другое дело , что если мы подвесим наш источник прямо на выход ( ПОС максимальна ) - то в итоге не получим самовозбуждения каскада , так как ПОС не сможет превзойти ещё раньше введённую 100% ООС . Вот , собственно , и вся "физика процесса" ... 
Социальные закладки