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...

[Garlik]

вот так можно попробовать:
Вложение 368439

P.S. лучше конечно видеть данные по акустике, какие фильтра, номиналы и т.д....

Спасибо, буду пробовать. Данные фильтров сниму, придется вскрывать одну АС, поскольку не смог найти в гугле данных по моим Клипшам (RF-35).
А в предложенной схеме не будет поворота фазы между НЧ и ВЧ ?

[Hennady]

Спасибо, буду пробовать. Данные фильтров сниму, придется вскрывать одну АС, поскольку не смог найти в гугле данных по моим Клипшам (RF-35).

ок, будет интересно посмотреть.

А в предложенной схеме не будет поворота фазы между НЧ и ВЧ ?

0 на 20Гц, 90градусов на 2,5кГц, -172 на 20кгц.

разницы разворота фаз между НЧ и ВЧ выхода нет, ГВЗ минимально во всем диапазоне частот.

[Garlik]

Добрый день Геннадий!
Пока суть да дело (заказал недостающие комплектующие для биампа, два дня бодаюсь с китайскими товарищами по поводу печатных плат, но такое впечатление, что они еще не работают) вскрыл один Клипш. Хорошо, что делали порядочные люди, мерять ничего не пришлось, все номиналы записаны.
результат: Вуффер (два 16 омных в паралель) последовательно индуктивность 808 мкН и параллельно динам кон-р 20 мкФ,
Твиттер со входа последовательно 3ома резистор и кон-р 2.0 мкФ. Параллельно твиттеру индуктивность 300 мкН.
Еще есть один фильтр (две емкости и индуктивность), но думаю это уже не очень существенно в данном случае.
Собрал разделительный фильтр, но тут немного не пошло с первого раза.
Кроссовер.
Собрал на макетке использовав имеющиеся в наличии АД823 (к стати как Ваше мнение о них?). При включении отрубился в блоке питания -15в. Я к сожалению, заметил это только начав проверять режимы.
Заменил питание и обнаружил, что на выходах всех ОУ присутствует значительный уровень постоянной составляющей. На Х5 (-9в), Х2 (-15в), Х4 (+15в) и Х6 (+9в). Вот сижу и думаю, к чему бы это? По моему разумению должны быть уровни на выходе практически "0". По переменному на Х4 сигнал такой же как на входе. На других нет сигнала.
С уважением, Игорь.

[Hennady]

Добрый день Геннадий!

Добрый!

Вуффер (два 16 омных в паралель) последовательно индуктивность 808 мкН и параллельно динам кон-р 20 мкФ,

интересно, фильтр второго порядка с частотой среза в 1700 Гц ....
можно проверить мультиметром сопротивление параллельно динамиков, должно быть около 6,3 Ома.

Твиттер со входа последовательно 3ома резистор и кон-р 2.0 мкФ. Параллельно твиттеру индуктивность 300 мкН.

похоже сопротивление твиттера - 8ом, фильтр второго порядка очевидно с аппроксимацией Бесселя (неожиданно), частота среза 6кГц...

т.е. разбег частот среза в 2 октавы, т.е. придавили чувствительность на частоте среза в пределах 2500Гц на 12дБ...
Следовательно и активный кроссовер нужно делать по другому принципу...

---------- Сообщение добавлено 11:56 ---------- Предыдущее сообщение было 11:47 ----------

в наличии АД823 (к стати как Ваше мнение о них?).

Offтопик:
субъективное качество звучания таких элементов - это все таки несколько иная тема для обсуждения, и имеет смысл уже после определения топологии устройства и номиналов элементов, где она будет применяться - выше уже были предпосылки для определения ОУ для инвертирующего/неинвертирующего предварительного усилителя для регулятора громкости, в такой корреляции это ИМХО имеет смысл... ОУ в любом случае на панельках можно пробовать разных производителей...

---------- Сообщение добавлено 18:15 ---------- Предыдущее сообщение было 11:56 ----------

схема кросса см. ниже:
*на входе сабсоник аппроксимация Батерворта - он нужен, т.к. снижает ГВЗ до необходимого уровня
* фильтра второго порядка с аппроксимация Бесселя ( почти аналогично пассивным фильтрам в АС)
*за фильтом ВЧ регулятор уровня с предварительным усилителем (+3дБ)
*за фильтром НЧ регулятор уровня и Тон-Корректор +/-6дБ (27Гц)
* все регуляторы группы А
* для стерео варианта необходимо 5 сдвоенных ОУ
* на схеме ОУ NE5532

[Garlik]

Добрый день Геннадий!
Пока суть да дело (заказал недостающие комплектующие для биампа, два дня бодаюсь с китайскими товарищами по поводу печатных плат, но такое впечатление, что они еще не работают) вскрыл один Клипш. Хорошо, что делали порядочные люди, мерять ничего не пришлось, все номиналы записаны.
результат: Вуффер (два 16 омных в паралель) последовательно индуктивность 808 мкН и параллельно динам кон-р 20 мкФ,
Твиттер со входа последовательно 3ома резистор и кон-р 2.0 мкФ. Параллельно твиттеру индуктивность 300 мкН.
Еще есть один фильтр (две емкости и индуктивность), но думаю это уже не очень существенно в данном случае.
Собрал разделительный фильтр, но тут немного не пошло с первого раза.
Кроссовер.
Собрал на макетке использовав имеющиеся в наличии АД823 (к стати как Ваше мнение о них?). При включении отрубился в блоке питания -15в. Я к сожалению, заметил это только начав проверять режимы.
Заменил питание и обнаружил, что на выходах всех ОУ присутствует значительный уровень постоянной составляющей. На Х5 (-9в), Х2 (-15в), Х4 (+15в) и Х6 (+9в). Вот сижу и думаю, к чему бы это? По моему разумению должны быть уровни на выходе практически "0". По переменному на Х4 сигнал такой же как на входе. На других нет сигнала.
С уважением, Игорь.

Да похоже это был не мой день. Нужно менять оба ОУ.

---------- Сообщение добавлено 10:27 ---------- Предыдущее сообщение было 09:33 ----------

Х9 и Х10 это получается РГ? Или их ставить в виде подстроечных? Поскольку РГ счетверенный это еще нужно поискать. Х8 тоже сдвоенный или подстроечные?

[Hennady]

Х9 и Х10 это получается РГ? Или их ставить в виде подстроечных? Поскольку РГ счетверенный это еще нужно поискать. Х8 тоже сдвоенный или подстроечные?

все сдвоенные, т.е. регуляторы уровня: Тон корректор, НЧ/СЧ , ВЧ.

общую громкость можно регулировать уровнем сигнала на входе.

---------- Сообщение добавлено 13.04.2020 в 12:01 ---------- Предыдущее сообщение было 12.04.2020 в 20:40 ----------

форма АЧХ пассивных фильтров и Активных в относительном сравнении:


P.S. если есть возможность - просьба написать артикулы динамиков, чтобы можно было даташит на них поискать.
посмотрел: вуфер 1122-ОВ (120860), твиттер К137 (160744)

[Garlik]

все сдвоенные, т.е. регуляторы уровня: Тон корректор, НЧ/СЧ , ВЧ.

общую громкость можно регулировать уровнем сигнала на входе.

---------- Сообщение добавлено 13.04.2020 в 12:01 ---------- Предыдущее сообщение было 12.04.2020 в 20:40 ----------

форма АЧХ пассивных фильтров и Активных в относительном сравнении:


P.S. если есть возможность - просьба написать артикулы динамиков, чтобы можно было даташит на них поискать.
посмотрел: вуфер 1122-ОВ (120860), твиттер К137 (160744)

Геннадий, как обозначаются типы потенциометров произведенные (например Альпс) соответствующие линейному типу А?

[Hennady]

Геннадий, как обозначаются типы потенциометров произведенные (например Альпс) соответствующие линейному типу А?

с буквой В.

просьба также учесть, что у FURY на входе J-fet с открытым входом, в зависимости от примененного ОУ в предварительном блоке на выходе преварительного усилителя может быть или не быть конденсатор, например для NE5532 он нужен, для OPА2132(fet) - не нужен...

---------- Сообщение добавлено 18:29 ---------- Предыдущее сообщение было 18:19 ----------

Для информации:
посмотрел паспортные данные на RF35, у них номинальная мощность 125 ватт, с учетом частоты их деления на розовом шуме на ВЧ твиттер приходится почти 29% мощности - 125*0,29= 36Ватт на 8 омах, т.е. ИМХО это максимальная мощность усилителя для ВЧ блока при биампинге,

---------- Сообщение добавлено 19:03 ---------- Предыдущее сообщение было 18:29 ----------

добавил в схему ОУ для общего регулятора громкости (группа В) , на входе лучше применять другую ОУ, не NE5532, например с LM318 искажения получаются меньше на почти 25% по сравнению c NE5532 на входе.
P.S. попробовал 1) LT1364 , 2)AD823 и 3)OPA2132 на вход - искажения c ними еще меньше (ОУ в порядке убывания искажений)

также добавил конденсаторы на выход ОУ т.к. применены NE5532.


---------- Сообщение добавлено 20:03 ---------- Предыдущее сообщение было 19:03 ----------

P.S. если применить фильтра Рауха второго порядка , то количество ОУ на 1 канал уменьшится в два раза, т.е. на 1 канал достаточно будет 3 ОУ.

[Garlik]

с буквой В.

просьба также учесть, что у FURY на входе J-fet с открытым входом, в зависимости от примененного ОУ в предварительном блоке на выходе преварительного усилителя может быть или не быть конденсатор, например для NE5532 он нужен, для OPА2132(fet) - не нужен...

---------- Сообщение добавлено 18:29 ---------- Предыдущее сообщение было 18:19 ----------

Для информации:
посмотрел паспортные данные на RF35, у них номинальная мощность 125 ватт, с учетом частоты их деления на розовом шуме на ВЧ твиттер приходится почти 29% мощности - 125*0,29= 36Ватт на 8 омах, т.е. ИМХО это максимальная мощность усилителя для ВЧ блока при биампинге,

---------- Сообщение добавлено 19:03 ---------- Предыдущее сообщение было 18:29 ----------

добавил в схему ОУ для общего регулятора громкости (группа В) , на входе лучше применять другую ОУ, не NE5532, например с LM318 искажения получаются меньше на почти 25% по сравнению c NE5532 на входе.
P.S. попробовал 1) LT1364 , 2)AD823 и 3)OPA2132 на вход - искажения c ними еще меньше (ОУ в порядке убывания искажений)

также добавил конденсаторы на выход ОУ т.к. применены NE5532.


---------- Сообщение добавлено 20:03 ---------- Предыдущее сообщение было 19:03 ----------

P.S. если применить фильтра Рауха второго порядка , то количество ОУ на 1 канал уменьшится в два раза, т.е. на 1 канал достаточно будет 3 ОУ.

Геннадий, что-то при заказе печатных плат (JLC) программе не нравится ИМЯ файла которое имеется в Вашем вложении. Может я что-то не так делаю ?

---------- Сообщение добавлено 15:12 ---------- Предыдущее сообщение было 13:32 ----------

С утра, для разминки, влез снова в Клипш. Померял сопротивление постоянному току вуфферов - около 4 ом.
Начал собирать кроссоувер. На тех же АД823. Уже в первом каскаде (сабсоник) на выходе +13 в и при подаче син.1в (1000 Гц) на выходе аккуратно обрезанная до 0.5в сверху и снизу синусоида. Ничего не понимаю.

[Hennady]

Геннадий, что-то при заказе печатных плат (JLC) программе не нравится ИМЯ файла которое имеется в Вашем вложении. Может я что-то не так делаю ?

заархивировал с английским именем, см. вложение.

С утра, для разминки, влез снова в Клипш. Померял сопротивление постоянному току вуфферов - около 4 ом.

понятно, снижена добротность фильтра, теперь АЧХ активных фильтров (с аппроксимацией Бесселя) практически полностью копирует АЧХ пассивных в АС. )))

Начал собирать кроссоувер. На тех же АД823. Уже в первом каскаде (сабсоник) на выходе +13 в и при подаче син.1в (1000 Гц) на выходе аккуратно обрезанная до 0.5в сверху и снизу синусоида. Ничего не понимаю.

Может проверь еще раз распиновку (см. вложение) , ну и в таких случаях собираю схему на панельке, чтобы можно было воткнуть заведомо рабочий ОУ для проверки, NE5532 имеет ту же самую распиновку выводов.
+13 на выходе не должно быть.


---------- Сообщение добавлено 17:24 ---------- Предыдущее сообщение было 08:26 ----------

P.S. если применить фильтра Рауха второго порядка , то количество ОУ на 1 канал уменьшится в два раза, т.е. на 1 канал достаточно будет 3 ОУ.

Аллилуя!!!, решил таки эти уравнения Рауха - реально почувствовал себя студентом )))

получившаяся схема и ачх в сравнение с фильтром RF35:

[Garlik]

Нашел причину. Не пропай вывода ОУ. Не первый раз напарываюсь на эти вилы, но всегда забываю. Возраст.

Графики Рауха выглядят очень хорошо. На мой взгляд уменьшение количества ОУ на пути сигнала также благотворно. А вот сабсоник может все же оставить, мы ж боремся за качество?
А вот в чем смысл НЧ тон корректора?

[Hennady]

Нашел причину. Не пропай вывода ОУ. Не первый раз напарываюсь на эти вилы, но всегда забываю. Возраст.

ок, причина найдена.

Графики Рауха выглядят очень хорошо.

графики фильтров Саллена-Ки также хорошо попали, но тут да, меньше ОУ на пути сигнала.

А вот сабсоник может все же оставить, мы ж боремся за качество?

сабсоник получится , надо на выходе ОУ активных фильтров ставить конденсатор 220мкф, он конечно получается ниже 20Гц, но также фильтует инфраниз.

сабсоник на фильтрах Саллена-Ки поставил из-за тон корректора.

А вот в чем смысл НЧ тон корректора?

компенсация баффл-степ.

P.S. тон-корректор в схеме с фильтрами Рауха можно реализовать на входном ОУ, т.е. сделать регулятор громкости с регулируемым тон-корректором.

[Garlik]

Опять что то не нравиться JLCPCB в моем гербере.
FURY2020_Y1
Audit Failed
Failure Reason:
Hi Sir/ Madam, we can not imported your file into the software, please kindly generate it into Gerber format of RS-274-X version?

[Hennady]

Hi Sir/ Madam, we can not imported your file into the software, please kindly generate it into Gerber format of RS-274-X version?

тю, так надо в гербер, я же кидаю только лэйаут )))
сейчас.
вот:
Furious.zip

[Garlik]

Геннадий, в посте №202 Вы упомянули, что следует увеличить чувствительность в целом усилителя и привели схему предусилителя. Не считаете ли Вы, что для случая фильтров Рауха следует либо добавить каскад усиления, либо сделать первый ОУ в фильтре с некоторым коэффициентом усиления > 1.

[frezer]

*Максимальное эффективное значение периметра сечения радиатора для одного транзистора ВК составит 750мм, для двух – это 750*2=1500мм
*Минимальное значение периметра сечения радиатора для одного транзистора ВК составит 180мм, для двух 360мм ,
среднее значение периметра получим (1500+360)/2=930мм.

А не могли бы вы пояснить что такое "периметр сечения радиатора"? В наше время такой параметр не использовался, определения не нашёл.

[Hennady]

Геннадий, в посте №202 Вы упомянули, что следует увеличить чувствительность в целом усилителя и привели схему предусилителя. Не считаете ли Вы, что для случая фильтров Рауха следует либо добавить каскад усиления, либо сделать первый ОУ в фильтре с некоторым коэффициентом усиления > 1.

у вас Акустика судя по заявленным характеристикам имеет чувствительность 98дБ, в этом случае думаю лучше достаточно сделать тон корректор да +6дБ, это думаю будет достаточно. Наверно лучше тон корректор сделать на гираторе, чтобы можно было его отключить при необходимости, пр этом схема фильтров остается фактически без изменения.

P.S. чуть позже вложу вариант, там уже сами будете смотреть делать так или нет.

---------- Сообщение добавлено 10:20 ---------- Предыдущее сообщение было 10:13 ----------

А не могли бы вы пояснить что такое "периметр сечения радиатора"? В наше время такой параметр не использовался, определения не нашёл.

Offтопик:
да, ладно, т.е. теорему Гарвина не изучали? не верю....

[frezer]

Offтопик:
да, ладно, т.е. теорему Гарвина не изучали?

Offтопик:
Даже фамилью такую не слышал!

[Hennady]

Даже фамилью такую не слышал!

Offтопик:
это не обязательно ))), достаточно графической номограммы...

[frezer]

Offтопик:
это не обязательно ))), достаточно графической номограммы...

Offтопик:
И это необязательно! Достаточно пояснений по поводу "периметра сечения радиатора". Или это сложно в двух словах?