концепт усилителя по схеме Е.Гумеля

[Alto]

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Если помните в журнале радио была публикация усилителя Е. Гумеля. На этом форуме тоже обсуждали. https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=75605&page=2
Понравилась сама идея снимать полезный сигнал с ножек питания ОУ. Там же, в Радио, была схема усилителя на транзисторах с общей базой в предвыходном каскаде. Скрестил ужа ежа и полевые транзисторы на выходе, получилась такая схема.


Попробовал смоделировать ее в Микрокап, удалось вытянуть довольно неплохие характеристики. Взял несколько маломощных ключевых мосфитов с относительно маленькой входной емкостью. Модель прикрепил. Сложность в том, что не все готовые модели ОУ отражают внутреннюю работу ОУ на ножках питания.
В общем собрал макет по приведенной схеме, назвал его "блин", поскольку это первая из моих попыток в конструировании УМ. До этого собирал только Агеева и усь на ун7 и было это давно.

Так вот на удивление схема в железе заработала. Ой, забыл, по питанию обязательны предохранители 3-5а.) Дело в том, что ОУ довольно быстрый, а полевики нет, в результате получается самовозбуд, который выжигает предохранители. Конденсатором С1 возбуд убрался. На макете получилось вытянуть порядка 30-40вольт амплитуды на нагрузке 8ом, 0,02% гармоник
на 1кгц, -78дб шума. Полосу пропускания и гармоники на 20кгц измерить нечем, звуковуха слабовата. Но уже на 5кгц гармоники растут и составляют 0,07%. Ток покоя при 25градусах порядка 50ма, при 60-70градусах 300ма. Собственно вопрос, можно ли вытянуть из этой схемы что-то работоспособное и как это сделать? Сейчас попробую заменить ОУ на OP275, по идее должно стать лучше.

****************************************************
Добавил как вложение обновленную схему усилителя, завел резистор с общего выхода усилителя на выход ОУ, он чуть лучше по гармоникам (на 1кгц - 0,005%, на 5кгц и 10кгц - 0,02%), но он оказался сложнее в настройке, предохранители обязательны при такой топологии, предварительно настраивал с резисторами вместо предохранителей. Неустойчивая схема.
****************************************************
В теме попадаются ссылки на схемы с похожим подходом, полевые транзисторы на выходе, получение сигнала с ножек питания ОУ, решил собрать их в одном месте.
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=72414
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=72014
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=70093
https://forum.vegalab.ru/showthread....13#post1998813
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=254
https://forum.cxem.net/index.php?/to...omment-2379496
http://soundbarrel.ru/amp_vt/ston.html

Offтопик:
П.С. Как выяснилось уже после создания темы, ни что не ново под луной и я почти один в один повторил часть схемы одного из вариантов усилителя Генадия Брагина YES - 3.2. от Владимира - LepekhinV

[fakel]

У любых каскадов есть. Гугли Динамическая емкость

[Hennady]

запас на 0 50градусов приличен

да, устойчив...

[Alto]

У любых каскадов есть. Гугли Динамическая емкость

Но не у всех ОУ ошибка дифференциального усиления 1,2% и ошибка диференциальной фазы 1,4%. Я конечно не очень понимаю, что значат differential phase error, но это точно не к добру. Ошибка она и есть ошибка. Просто искал в pdf 825-го процент искажений, глаз зацепился за знак %.

Offтопик:
Я честно говоря не понимаю как можно рассчитывать на ОУ работающий на 50-100мгц. На таких частотах любая обратная связь это уже генератор. Точнее не так. Это возможно, но при миллиметровой длине дорожек, не больше. Одно время интересовался цифровыми осциллами, самопальными. Даже спаял и наладил себе вот такой https://www.radiokot.ru/circuit/digital/measure/25/
ОУ, как в схеме, в продаже не нашлось, купил какой-то другой на 100мгц по моему, ну я с ним и намучился. В итоге кстати выяснилось, что УВХ в ацп нормально работает на частотах в разы выше заявленных и можно увидеть почти гигагерцовые колебания. Точнее их наличие.

---------- Сообщение добавлено 18.01.2020 в 03:58 ---------- Предыдущее сообщение было 17.01.2020 в 19:28 ----------

Так, с ошибкой дифференциального усиления вроде разобрался, на нее можно не обращать внимания -
"Погрешность дифференциального коэффициента усиления (AD) определяется как изменение коэффициента усиления на переменном токе при изменении уровня постоянного входного напряжения."
Нашел апнот, эти два параметра важны при усилении аналогового тв сигнала, для других ОУ их просто не пишут.
http://www.ti.com/lit/pdf/sloa040?ke...-EN-everything
Примерно наметил себе список ОУ которые хочется послушать. Из более-менее доступных. OPA827, OPA627, OPA132, AD825, AD8065.

---------- Сообщение добавлено 05:33 ---------- Предыдущее сообщение было 03:58 ----------

У любых каскадов есть. Гугли Динамическая емкость

Ага, примерно разобрался. У полевиков, даже у Jfit(обычных с управляющим PN переходом) емкость затвора велика и сильно зависит от напряжения сток-исток если оно меньше 5-6вольт. Вывод - при напряжении сток-исток ниже 6 вольт полевики (за исключением горизонтальных полевых транзисторов типа 2sj162) не эксплуатировать.) В одном из даташитов на ОУ попадалась фраза, что ему для уменьшения гармоник при нагрузке 600ом желательно питание повыше (+/- 20 вольт). Может быть с этим эффектом как раз связано.

[wert]

Но не у всех ОУ ошибка дифференциального усиления 1,2% и ошибка диференциальной фазы 1,4%.

Так, с ошибкой дифференциального усиления вроде разобрался, на нее можно не обращать внимания

Параметры дифференциальная фаза и дифференциальное усиление используют для видеоусилителей, метод измерения связан с амплитудой яркостного сигнала.
Для звукового приложения я предложил измерять динамические искажения фазы связанные с эффектом амплитудно-фазовой конверсии,
когда при изменении амплитуды звукового сигнала изменяется фаза выходного напряжения усилителя,
другими словами предложил измерять нелинейные искажения фазы и нелинейные искажения передаточной функции.
Это можно делать как в частотной области при помощи разложения комплексного спектра,
так и во временной области при помощи функции кросс-корреляции.
Достаточно много примеров привел в МС и железе в теме о "транзисторном ламповике".
Но наиболее ярко такие эффекты проявляются на уровне звуковой волны, тут искажения на порядки выше электрического тракта усилителя.
На уровне электрического тракта особенно в глубокоосниках есть эффект маскировки нелинейных искажений фазы из-за большого уровня линейных искажений фазы,
измерение нелинейных искажений ГВЗ дает возможность понять насколько в глубокоосниках присутствуют нелинейные искажения фазы.
На эти параметры стоит обратить внимание, часто именно они определяют качество звучания звукового комплекса.

[Alto]

Верт, спасибо, понял.
Вот Максим выложил АФЧХ, я так понимаю устойчивость усилителя, это если усиление падает до нуля, когда фаза поворачивается на определенный градус. Примерно какое должно быть значение фазы чтоб усь не возбуждался?

[.Васильев]

Верт, спасибо, понял.
Вот Максим выложил АФЧХ, я так понимаю устойчивость усилителя, это если усиление падает до нуля, когда фаза поворачивается на определенный градус. Примерно какое должно быть значение фазы чтоб усь не возбуждался?

Заход за 180 градусов не допустим

[wert]

какое должно быть значение фазы чтоб усь не возбуждался?

Обычно по АФЧХ при моделировании запас фазы для устойчивого состояния должен быть не менее 60 градусов.
Но это очень приблизительно и не всегда работает в динамическом режиме в МС.
Обычно на практике используют на комплексной плоскости петлю Найквиста.
В этом случае усилитель возбуждается широкополосным шумовым сигналом и при помощи функции частотного отклика получают мнимую и действительную часть отклика, с помощью которых строится петля Найквиста. Это более реальный и правдоподобный тест.
Но вопрос усугубляется не устойчивым положением первого полюса, его положение по частотной оси зависит от амплитуды и сложности воздействия.
В теме о "транзисторном ламповике" этот вопрос раскрывал и показывал, первый полюс кроме риска возбуждения генерит еще и полюсные гармоники, которые попадают в звуковой диапазон.
так что вопрос об устойчивом состоянии усилителя не так прост, чтобы отделаться только анализом АФЧХ.

[.Васильев]

Обычно по АФЧХ при моделировании запас фазы для устойчивого состояния должен быть не менее 60 градусов.

Имхо это на 0дб

[Alto]

А, ну да. Все равно приведу график АЧХ (ибо Гумеля в свое время этот момент прощелкал (напрямую соединив выход ОУ в выходом УМ через конденс.)

Вот ведь я олень. У Брагина и вообще у всех выход ОУ соединен в выходом усилителя. Я сначала пробовал, но только конденсатором, как и сказал Сарп, ничего хорошего связь через конд не давала. Но сейчас попробовал ОУ и выход уся заставить работать на одну нагрузку, гармоники уменьшились больше чем на порядок! В модели во всяком случае.

[.Васильев]

Вот ведь я олень. У Брагина и вообще у всех выход ОУ соединен в выходом усилителя. Я сначала пробовал, но только конденсатором, как и сказал Сарп, ничего хорошего связь через конд не давала. Но сейчас попробовал ОУ и выход уся заставить работать на одну нагрузку, гармоники уменьшились больше чем на порядок! В модели во всяком случае.

Без разницы, у меня в файле капа ведь одна единственная оос и отлично работает.
офф не понимаю,зачем вам полевики? 4-5 пары А1837/С4793 комфортно на 8 ом работают при питании +/-30 вольт в режиме В ,нет проблем с термостабильностью и искажениями.Да и защита от перегрузок вводится просто

[Alto]

Без разницы, у меня в файле капа ведь одна единственная оос и отлично работает.
офф не понимаю,зачем вам полевики? 4-5 пары А1837/С4793 комфортно на 8 ом работают при питании +/-30 вольт в режиме В ,нет проблем с термостабильностью и искажениями.Да и защита от перегрузок вводится просто

Полевики позволяют уменьшить количество каскадов усиления, получается изящное, простое решение именно на основе схемы Шмидта (в переводе Гумели). У меня в планах сделать усь без охвата ООС оконечного каскада, в этом случае полевики выглядят предпочтительней. При полной ООС ток бегает и к колонкам, и обратно в усилитель, ООС реагирует на это и получаются искажения. Фильтр пробка на выходе усилителя - индуктивность, емкость, немного улучшают ситуацию, о не до конца. Этот фильтр скорее помогает усилителю, уменьшая время установления. Мало кто измеряет гармоники с реальными колонками, а они существенно возрастают.

[dekko]

При полной ООС ток бегает и к колонкам, и обратно в усилитель

а без ООС он не бегает?

---------- Сообщение добавлено 08:53 ---------- Предыдущее сообщение было 08:52 ----------

Фильтр пробка на выходе усилителя

и на какую частоту он настроен?

[Alto]

а без ООС он не бегает?

---------- Сообщение добавлено 08:53 ---------- Предыдущее сообщение было 08:52 ----------
и на какую частоту он настроен?

Бегает, но не так. Динамик механическая, инертная, система. Если напряжение на выходе уся перестало расти, а дифузор динамика еще движется, получаем генератор электричества которое течет в сторону уся, усь за счет ООС пытается погасить лишнее напряжение у себя на выходе, выдавая напряжение обратное пришедшему от колонок. И так пока колебательный процесс не закончится. Без ОС колонки будут сами по себе, усь сам по себе.
Фильтр настроен понятно, что на высокую частоту, но мы слышим и искажения на очень высоких частотах, за счет их перемножения получаем гармоники уже в звуковом диапазоне.

[dekko]

Фильтр настроен понятно, что на высокую частоту

на какую?

---------- Сообщение добавлено 09:24 ---------- Предыдущее сообщение было 09:21 ----------

Без ОС колонки будут сами по себе, усь сам по себе.

и как же тогда колонки сами по себе звучать будут?

[Alto]

на какую?

---------- Сообщение добавлено 09:24 ---------- Предыдущее сообщение было 09:21 ----------

и как же тогда колонки сами по себе звучать будут?

Прикалываться над другими-грех. Вы же поняли, чего я говорю. Пусть невнятно, но правильно! Вам часта настройки по какому уровню интересна?

[dekko]

Прикалываться над другими-грех

я не прикалываюсь

Вы же поняли, чего я говорю

пытаюсь

Пусть невнятно, но правильно!

пусть будет по Вашему... но на выходе усилителя нет фильтра-пробки.

[Alto]

я не прикалываюсь

пытаюсь

пусть будет по Вашему... но на выходе усилителя нет фильтра-пробки.

Хорошо. ФВЧ же есть? То есть ФНЧ.

[.Васильев]

Хорошо. ФВЧ же есть? То есть ФНЧ.

такой не катит

[fakel]

Вот ведь я олень. У Брагина и вообще у всех выход ОУ соединен в выходом усилителя.

Да, ты олень! Я тебе это с самого начала говорил (не то, что ты олень, а что ВК тормозить надо кондером в попу ОУ)

Но сейчас попробовал ОУ и выход уся заставить работать на одну нагрузку

От недопонимания основ ТАУ. С кондером (без параллельного ему резистора) - лучше.

---------- Сообщение добавлено 11:58 ---------- Предыдущее сообщение было 11:57 ----------

При полной ООС ток бегает и к колонкам, и обратно в усилитель, ООС реагирует на это и получаются искажения

Чушь

Фильтр пробка на выходе усилителя

Совсем не для этого. Учи матчасть

Этот фильтр скорее помогает усилителю, уменьшая время установления

Догадка не верна

[Alto]

такой не катит

Да, чего вы все пристали к этому фильтру. Лучше подскажите как в микрокапе сделать модель клонок. Длинная, с километр, линия с нагрузкой на конце будет похожа на акустическую систему?