усилитель на полевых транзисторах FURY

[Hennady]

Решил выделить данную схему в отдельную тему, т.к. сформировалась концепция как по топологии, элементной базе, особенностей коррекции, и собственно, звучанию.
Данную схему назвал Фурия (FURY).
особенности схемы:
1) схема УН на полевых транзисторах в каскодном включении
2) два контура ООС , один из которых охватывает выходной конденсатор, второй еще и корректирует устойчивость (берется с выхода ВК усилителя)
3) комплиментарные гексофеты на выходе
4) глубокая ОС (не менее 70дБ)
5) инвертирующее включение

Блок - схема Fury состоит из трех каскадов:
1-й каскад на полевике(jfet) с инвертирующем включении
2-й каскад УН на полевике (jfet) с динамической нагрузкой и с низкоомным выходом для согласования с ВК
3-й каскад однотактный повторитель с высокоомным входом и с динамической нагрузкой + двутактный выходной каскада на гексофетах в классе АВ

Нюансы схемы :
* первые два каскада без нагрузки имеют усиление 95дБ
* контур ООС на входе определяет общее усиление схемы в 19,2дБ
* максимальное входное напряжение (амплитудное 3 вольта)
* входная емкость полевика на входе составляет 33pF для R 1k (т.е. f = 4,8МГц), для снижения динамических искажений добавлен RC на входе в 10 раз меньшей частотой , 560+680pF ( f = 418kГц) с учетом входного сопротивления 560/2+680pF ( f = 816kГц)
*второй контур ООС идет на затвор второго каскада, он подключается относительно опорного напряжения в 13вольт (реализовано на стабилитроне), этот контур осуществляет коррекцию усилителя на ВЧ для его устойчивости и задает режим работы ВК по постоянному напряжению .

P.S. В случае обрыва любого из контуров ОС или одновременно двух сразу схема остается в рабочем состоянии

Нюансы схемы 3-го каскада:
* на входе полевик + биполярный транзистор, который берет сигнал с истока ГСТ УН , т.к. необходимо более низкое выходное сопротивление УН и, наоборот, высокое для ВК , для согласования этих каскадов
*динамическая нагрузка выполнена на мосфете IRF510
* схема смещения ВК выполнена на транзисторе BD139 с транзистором IRF530 - он обеспечивает плавную регулировку начального тока ВК.
*Термочувствительным элементом является транзистор BD139, именно он и прикручивается к радиатору.
*применение гескофетов - ИМХО оказалась вполне музыкальная комплиментарная пара IRF630/9630...

Параметры схемы:
* Ку=19,2дБ
* Uвх макс ~3В (амплитудное), Uвх ном ~2В (амплитудное)
* P вых(RMS) макс = 40ватт (4 Ома)
* скорость нарастания сигнала SR = 5.84V/uS
* неравномерность АЧХ в полосе частот 1-100000Гц составляет 0,05дБ
* неравномерность ФЧХ -1,5градуса(20кГц) и -7градусов (100кГц)
* ГВЗ на частоте 100Гц - 0,24 uS, на частоте 20Гц - 1,4uS, на частоте 5Гц - 96 uS
* выходное сопротивлениеR(i) соответствует импедансу выходного конденсатора (т.е. зависит от частоты) ...
* глубина Общей ОС в полосе частот 1-1000Гц составляет 76дБ, на частоте 20кГц - 70дБ
* искажения TНD (ном) на частоте 1кГц менее 0,001% (0,0004%), на частоте 20кГц - 0,006%
* начальный ток выходного каскада 100mA
* схема питания - можно использовать нестабилизированное

субъективная оценка звучания неоднократно озвучиваемая "очень разборчивая речь и как в кинозале" )))

Схема принципиально с однополярным источником питания, рекомендуемая АС - это широкополосний динамик с низкой резонансной частотой , у меня работает в составе квадрампинга с малой октавы и выше ( т.е. от 120Гц и выше), на частотах ниже 120Гц, т.е. на субконтроктаву/контроктаву и большую октавы работает усилитель в классе Д (200Ватт 4 ома)

схема 2020 январь (апгрейд1):
*в драйвере ВК применил сборку jfet+bipolar, в качестве динамической нагрузки mosfet IRF510
схема 2020 январь (апгрейд2):
*добавлена на выход цепь Цобеля ( RC+L=3uH)для улучшения переходных характеристик в нагрузке,
*увеличен номинал конденсатора параллельно zener 13v до 0,22uF
*в сток транзистора 2sk170BL драйверного каскада добавлена RC(10к+1uF) цепь, она увеличивает входное сопротивление на ВЧ...

[Melhior]

offtopic: Люций, важно то, как этот блюз, звучит из преисподней? )

[Hennady]

offtopic: Люций, важно то, как этот блюз, звучит из преисподней? )

Offтопик:
хорошо звучит...) https://suharewa.ru/v-chem-otlichie-...era-ot-satany/

---------- Сообщение добавлено 20:44 ---------- Предыдущее сообщение было 20:30 ----------

P.S. cейчас как раз делаю схему предварительного согласующего усилителя на микросхеме к этому усилителю

собрал макетку предвариельного усилителя:

на фото только макет, регулятор только громкости , баланс потом добавлю, сейчас только это имитация - просто резисторы кинул на землю.
что еще будет добавлено - в основном это для подключения сабвуфера:
*стерео линейный выход RCA
* линейный XLR выход

применение предварительного усилителя гарантирует всеядность подключения к другим девайсам,
т.к. предварительный усилитель инвертирующий - теперь от от входа на выход фазу не разворачивает.

[Garlik]

Спасибо Геннадий за разъяснение.

[finn32]

В чем фишка инвертирующего ПУ?
Регулируем громкость- меняем Кус и глубину ОООС. Никаких подводных камней?

[Hennady]

В чем фишка инвертирующего ПУ?

в данной реализации, он не увеличивает искажения как это получается при неинвертирующем включении, т.е. на 1кГц, на максимуме искажения менее 0,001%
+ он добавляет усиление на 3дБ - это необходимо для выходов с девайсов с меньшим выходным напряжением - например 1В амплитудного...
фишка в наличии выходного конденсатора (на схеме С255), т.к. от его значения и, как следствие, значение ТАУ зависят искажения, т.е. если применить какой нибудь девайс где будет выходной конденсатор меньшим номиналом, чем 220мкф - это сразу приводит к росту искажений, также выявился недостаток схем с "открытым выходом" для этого усилителя - на пиках подрезалась верхняя полуволна, при наличии конденсатора большой емкости этого эффекта не было.
+инвертирующий предварительный усилитель можно проапгрейдить на баллансный линейный выход, например на активный сабвуфер.

и конечном счете - общая схема получилась неинвертирующей.

[finn32]

Общий инверт или общий неинверт, КМК, ни на что не влияет. Какая разница, куда пойдет синусоида от нуля, вверх или вниз? ЯТД никакой.
А вот изменение Кус схемы ПУ при регулировке громкости мне кажется сомнительным удовольствием.

[audiomun]

А вот изменение Кус схемы ПУ при регулировке громкости мне кажется сомнительным удовольствием.

Когда-то давно, в журнале Радио 4 1979 стр 26-27 была статья И.Акулиничева "Качество звучания при малых уровнях громкости" - такой принцип регулирования был применён ...

[Hennady]

Общий инверт или общий неинверт, КМК, ни на что не влияет. Какая разница, куда пойдет синусоида от нуля, вверх или вниз? ЯТД никакой.

это предположение для линейной нагрузки, в случае с комплексной - на НЧ ниже 50...100Гц, фазу может таки "перекрутить" на значение 2П, при этом выше 100 Гц этот эффект не происходит.
данный "разворот" можно увидеть на симуляции variator только у него частота получалась на порядок выше...

с применением предварительного усилителя, такого "разворота" нет.

---------- Сообщение добавлено 08:48 ---------- Предыдущее сообщение было 08:19 ----------

А вот изменение Кус схемы ПУ при регулировке громкости мне кажется сомнительным удовольствием.

ок, с этого места можно будет остановиться подробнее.

если смотреть на регулятор громкости, то, чтобы добиться плавного повышения уровня громкости, соответственно нелинейной характеристикой нашего слуха, потенциометр должен иметь логарифмическую зависимость изменения сопротивления от угла поворота его оси.
Стандартный логарифмический потенциометр, вообще не является логарифмическим, а состоит из двух линейных секций, каждая из которых имеет разный градиент сопротивления, теоретически они совместно образуют кривую, вроде как «достаточно близкую» к логарифмической или реальной звуковой зависимости, по факту мы имеем то , что на тихой громкости такое решение больше вредит, т.к. на усилителях с большой выходной мощностью большое изменение коэффициента при малом изменении угла может приводит к слышимому разбалансу усиления по каналам, что требует вывода движка потенциометра на угол в "10-11 часов" , что так не слабо звучит по мощности.
По сути об этом и пишет Акулиничев:

Когда-то давно, в журнале Радио 4 1979 стр 26-27 была статья И.Акулиничева "Качество звучания при малых уровнях громкости" - такой принцип регулирования был применён ...

именно так.

Большую стабильность параметров регулирования громкости имеют линейные регуляторы группы "А" , логарифмическую зависимость можно получить нагрузив его ползунок сопротивлением в 10...15% от номинала регулятора громкости, т.е. для потенциометра 100к резистор я взял 15кОм - это видно на схеме


т.е. мы в результате имеем фукцию регулировки громкости намного ближе к логарифмической !!!!, чем у стандартного логарифмического потенциометра.

Другим преимуществом такого решения логарифмической зависимости является то, что линейные потенциометры стабильнее и лучше регулируют громкость, за счет чего будут меньше различаться уровни сигнала на "тихом" сигнале между левым и правым каналами.
ИМХО такое решение не хуже применения дорогих «логарифмических» потенциометров...

[Vlad Zhdanov]

ИМХО такое решение не хуже применения дорогих «логарифмических» потенциометров...

Такое решение применяли для проволочных потенциометров. Они имеют неплохие характеристики в режиме "токового" съема сигнала.
Обычный недорогой потенциометр в режиме токовой регулировки может иметь больше искажения чем в режиме напряжения.
Было несколько работ посвященных установки потенциометра на входе усилителя мощности. В итоге во всех было рекомендовано использовать полевые транзисторы для уменьшения искажений.

Я применял резистор серии ПП на 10 ком нагруженный на 1,5 ком на входе ушного усилителя. И звучал он лучше СП3. Надо пробовать..

[finn32]

КМК, после РГ логичен неинвертирующий буфер на ОУ со слежением в ДК, а дальше можно и инвертирующий ПУ.

[audiomun]

КМК, после РГ логичен неинвертирующий буфер на ОУ со слежением в ДК, а дальше можно и инвертирующий ПУ.

Самое логичное вообще никаких РГ, буферов и ПУ - просто соединяется источник сигнала с УМЗЧ напрямую .

[finn32]

Угу. А регулировку уровня где делать?

[audiomun]

Фиксированный, в худшем случае 2-3 различных, Кус у усилителя, под свои источники звука и АС ...

[Hennady]

КМК, после РГ логичен неинвертирующий буфер на ОУ со слежением в ДК, а дальше можно и инвертирующий ПУ.

да, так получается чуть меньше искажений, при том что два ОУ получаются "в форварде"...

вот так:

[finn32]

Да. В идеале все это реализовать на AD8066.

[audiomun]

такое решение не хуже применения дорогих «логарифмических» потенциометров...

Видимый недостаток у такого решения есть - при регулировании уровня громкости от максимума до минимума, суммарный входной импеданс изменяется в 5-6 раз, что в некоторых случаях может быть критично.

[Hennady]

Да. В идеале все это реализовать на AD8066.

одно но, вроде мелочь, но мнение Константи Мусатова много стоит, вот его комментарий:

Потенциометрические регуляторы уровня с буферным каскадом на ОУ в неинвертирующем включении удобны и просты, имеют хорошие характеристики по шуму, частотному диапазону. В целом на их основе можно построить достаточно качественные регуляторы. Однако предельных возможностей этот тип регуляторов достичь не позволяет. Это обусловлено действием синфазных сигналов при неинвертирующем включении ОУ в буфере регулятора. Что вызывает следующее: гармонические искажения с уменьшением коэффициента передачи регулятора не затухают монотонно, имеется зона повышенного значения искажений; спектр искажений для большей части микросхем длинный, жесткий особенно с повышением значения сопротивления потенциометра. Зона повышенного значения искажений простирается для различных микросхем до ослабления сигнала -15дБ...-30дБ. Ряд микросхем лучше вообще не использовать в этом типе регулятора.....

схема ПУ у меня реализована на микросхеме NE5532 , из текста Константина, таки в такой схеме действительно лучше будут по звуку AD8066 , из-за более короткого "хвоста гармоник":

уровень измеряемых искажений у NE5532 УН с регулятором громкости в инверте - 0,000066%
уровень измеряемых искажений у AD8066 УН с регулятором громкости в инверте - 0,000032%

---------- Сообщение добавлено 19:19 ---------- Предыдущее сообщение было 19:14 ----------

Видимый недостаток у такого решения есть - при регулировании уровня громкости от максимума до минимума, суммарный входной импеданс изменяется в 5-6 раз, что в некоторых случаях может быть критично.

это не так критично, т.к. минимальное выходное сопротивление многих девайсов много меньше диапазона этих изменений. Вижу только следующие критические звенья - это классический винил корректор с коррекцией в цепи ООС или ламповый высокоомный выход , более 470 ом....

[finn32]

. Это обусловлено действием синфазных сигналов при неинвертирующем включении ОУ в буфере регулятора.

О том и речь. 8066 имеет следящее питание дифкаскада, что нивелирует синфазку. Еще AD845. Это которые знаю.

---------- Сообщение добавлено 21:46 ---------- Предыдущее сообщение было 21:44 ----------

Безкомпромиссное решение- дискретный буфер. Но, по сложности реализации и цене, он проигрывает 8066.

[audiomun]

при регулировании уровня громкости от максимума до минимума, суммарный входной импеданс изменяется в 5-6 раз

Осмыслим это иначе - здесь важно, что при регулировании в сторону минимума, входной импеданс увеличивается, что есть бузусловный плюс в случае установки такого РГ непосредственно на входе усилителя.

[variator]

ставим катушку на выход получаем вот так:

С коррекцией на тот момент катушка не помогла. Из "последних новостей" - коррекция 100пФ/390 Ом/4.7пФ оставлена, ППК (затвор-земля) 2700пФ+200Ом. Входной резистор 1к+1.5к + 2700пФ из ср. точки в землю. В ООС 33кОм. Потенциал выхода +23.5 при просадке питания до 51 вольт. Ограничение примерно 14 В. LR есть, цобеля нет.
На НЧ-СЧ выбросы на импульсе остались (все таки сложно наблюдать с неправильным генератором), сделал РГ усиление 10 и делитель осцилла переключая (:10) при переустановке щупа выход/вход, видно, что на выходе выбросы больше чем на входе. Но на 10-20 кГц фронты теперь гладкие. Спектр красивше не стал .

---------- Сообщение добавлено 21:55 ---------- Предыдущее сообщение было 21:53 ----------

Безкомпромиссное решение- дискретный буфер.

Ну не для этого усилителя.