Технологичный УМ с улучшенными параметрами

[bukvarev]

Данный концепт сделан для высокоскоростного УМ с номинальной выходной мощностью 100 Вт и полосой полной мощности 2 МГц.
Это - не звуковой УМ, но идея, видимо, может быть использована и для УМЗЧ.

При проектировании я преследовал следующие цели:
1. Технологичность и отсутствие регулировки тока покоя при пром. производстве.
2. Улучшенный PSRR за счет отсутствия "термо" узла в высокоомной части усилителя (на выходе УН).
3. Простота реализации ограничения по напряжению затворов и току ВК (от последовательного датчика на выходе модуля). Этот узел на схеме не показан, чтобы ее не перегружать.

Схема:


Какие получаются дополнительные плюсы:
1. Транзисторы УН можно брать в неизолированных корпусах, и монтировать на общую пластину, с нормированной конструктивной емкостью "пластина-общий".
2. Транзисторы основной группы монтируются на двух брусьях без термопрокладок, что технологично.
3. Есть возможность реализации дополнительного параллельного канала за счет введения управления токами Q3 и Q4. Например, "супер А" или коррекция искажений вперед.

Основные недостатки:
1. Плохое использование напряжения питания.
2. Повышенная сложность.

Пояснения к схеме.
Q4 и Q4 - датчики температуры (и дополнительно нелинейные элементы, аналогичные Q13-Q18).
- Полевиков в ВК показано три пары для примера (у меня в конструкции их другое количество).
- В первом приближении R4-R7 имеют одинаковое сопротивление (порядка 300 Ом).
- При необходимости увеличения тока покоя при сохранении равенства R4-R7 в истоки Q2 и Q3 можно ставить дополнительные сопротивления.
- VD1-VD4 - ограничитель.
- VD5 предназначен для уменьшения омического сопротивления между эмиттерами Q11 и Q12.
- R1C1 и R2C2 формируют динамическую нагрузку, если необходимо использовать опцию динамического управления источниками тока I1 и I1. Если же этого не нужно, то R1 и R2 заменяются перемычками, C1 и C2 не устанавливаются, а источники тока I1 и I2 заменяются единственным резистором или источником тока, который в небольших пределах позволяет регулировать ток покоя ВК.
- Постоянная времени цепей С3R5 и C4R6 может быть небольшая, от 0,3 мкс.
- В моей конструкции Q5 и Q6 - не транзисторы, а ОУ в sot23-5 с обратной связью от R4 и R7.

[bukvarev]

вижу.....я имел ввиду, что у КАЖДОГО реле контакты включить последовательно, а не параллельно...

Написал постом выше, что смысла нет.
Но самое главное - у выбранного рэле всего одина группа переключающих контактов (формат 1 form C (CO)), а не два, как обычно. Просто для умощнения (видимо), выводы в корпусе рэле запараллелены.
Поэтому это просто физически невозможно сделать.

На схеме отображен символ рэле с двумя группами контактов на случай использования совместимых рэле других серий. Тогда да, контактные группы окажутся соединены параллельно.

[Malinovsky D]

При залипании рэле и напряжении питания 48 V, на катушке НЧ динамика АС будет однократно рассеиваться энергия: ~48*48 В/3.6 Ом*(0,17+0,14) с = 198,4 Дж.
А если рэле не залипнет, то выделится: ~48*48 В/3.6 Ом*0,17 с = 108,8 Дж.

При коротком воздействии постоянки тепловой перегруз не столь опасен.
Важно, чтобы подвижка НЧ динамика не ударилась о раму. В этому случае звуковую катушку может просто оторвать от диффузора. А керамический диффузор может лопнуть от удара.

[bukvarev]

Важно, чтобы подвижка НЧ динамика не ударилась о раму.

Это бесспорно. Но чтобы удара не произошло, требуется время на порядок меньшее, чем 0,17 с. И это может быть общим недостатком любой системы, которая использует съем информации по постоянному току с использованием RC цепи (99,9% всех систем защиты).
Избежать этого можно, значительно уменьшив постоянную времени цепи и сделав анализ в реальном времени на базе микроконтроллера (либо использовать встроенный АЦП). Но там возникает риск того, что на записях с инфранизом защита может начать срабатывать.

[MAXIM_A]

Это бесспорно. Но чтобы удара не произошло, требуется время на порядок меньшее, чем 0,17 с. И это может быть общим недостатком любой системы, которая использует съем информации по постоянному току с использованием RC цепи (99,9% всех систем защиты).
Избежать этого можно, значительно уменьшив постоянную времени цепи и сделав анализ в реальном времени на базе микроконтроллера (либо использовать встроенный АЦП). Но там возникает риск того, что на записях с инфранизом защита может начать срабатывать.

Евгений, а не думал над системой защиты, как у Олега, на замыкание выхода...

[bukvarev]

Евгений, а не думал над системой защиты, как у Олега, на замыкание выхода...

Так ведь все равно нужно время на принятие решения.
Я вот про "правильную" обработку в контроллере потихоньку думаю. Плата контроллера уже в производстве, она умеет и медленно, и быстро анализировать сигнал с выхода усилителя мощности, и АЦП подключен через трансформаторы.
Поэкспериментирую, а там, если будет результат, то сам "привод" на рэле можно любой сделать: как на замыкание, так и на размыкание.
Такая платка на STM8S005C6:

[MAXIM_A]

Краткое описание работы контроллера есть?

[Malinovsky D]

Но там возникает риск того, что на записях с инфранизом защита может начать срабатывать.

С другой стороны, если она сработает, значит защитит этот самый динамик от опасного инфраниза.

[mellowman]

Так ведь все равно нужно время на принятие решения.
Я вот про "правильную" обработку в контроллере потихоньку думаю. Плата контроллера уже в производстве, она умеет и медленно, и быстро анализировать сигнал с выхода усилителя мощности, и АЦП подключен через трансформаторы.

АЦП — для обнаружения постоянного смещения?

[bukvarev]

Краткое описание работы контроллера есть?

Маленькая платка, на входе выпрямитель и стаб на 5В с дополнительным выходом для подключения "дочерней" платки с чем-нибудь, либо наоборот, запитки этой платы от внешнего источника.
Плата имеет выход на индикатор (ЖК, VATN, OLED) и датчик фазы входной сети переменного тока (для выработки сигнала на симисторы и контроля провалов напряжения питающей сети).
Также есть:
- приемник IR пульта (в программе сделан декодер NEC, но это непринципиально),
- валкодер с кнопкой для управления,
- выходы на два оптосимистора (или рэле) двухэтапного управления силовым питанием,
- выходы на два рэле плат защиты АС,
- управления четырьмя поляризованными рэле коммутатора входов,
- гальванразвязанный SPI управления регулятором громкости (или еще чем),
- шесть светодиодов произвольного назначения,
- два входа от датчиков перегрева,
- два входа исправности питания (power good от стабилизаторов или источника питания),
- два входа от датчиков перегрузки усилителя (или еще какого-либо назначения),
- двунаправленный COM-порт для связи с ЦАП,
- два аналоговых входа, в каждом из которых есть детектор постоянки на оптронах и канал оцифровки сигнала в звуковом диапазоне с трансформаторной развязкой.

Такой контроллер пригоден для:
- полного контроля УМ со встроенным селектором входов и регулятором громкости,
- предварительного усилителя с дополнительным выходом на головные телефоны,
- ЦАПа.

АЦП — для обнаружения постоянного смещения?

Не совсем. АЦП используется для индикатора уровня, но этот канал можно использовать совместно с датчиком постоянки на выходе.
Если у датчика постоянки уменьшить постоянную времени, то для того, чтобы защита не срабатывала при кратковременных изменениях смещения на выходе усилителя, можно использовать дополнительно оцифрованный сигнал. Двухканальная обработка сигнала. Как правило, с появлением опасной постоянки на выходе пропадает звуковой сигнал. В общем, идея примерно такая.

С другой стороны, если она сработает, значит защитит этот самый динамик от опасного инфраниза.

Я когда думал над этой проблемой, столкнулся с тем, что можно повредить головку, если усилитель значительно мощнее АС. Тогда не получится нормальной защиты, потому что не "срастается" выработка однозначного критерия. Разные АС потребуют разных порогов срабатывания и других настроек защиты. Этим особо никто не заморачивается в целом, как я понимаю, из-за достаточно высокой надежности современных усилителей.
Тут есть два пути:
- сделать моделирование положения катушки, для чего на выходе усилителя измерять мгновенные ток и напряжения, и считать на лету вероятность удара диффузора.
- сделать лазерный контроль положения диффузора в самой АС, и там же установить автономную защиту АС.

В первом случае нужно для каждой АС грузить модели в контроллер усилителя, а во втором случае получается достаточно автономная система, которая себя оправдывает в очень дорогих АС.
Ну, и третий случай. Забить на все, поставить лампу с трансформатором .

[Malinovsky D]

Я когда думал над этой проблемой, столкнулся с тем, что можно повредить головку, если усилитель значительно мощнее АС. Тогда не получится нормальной защиты, потому что не "срастается" выработка однозначного критерия. Разные АС потребуют разных порогов срабатывания и других настроек защиты. Этим особо никто не заморачивается в целом, как я понимаю, из-за достаточно высокой надежности современных усилителей.
Тут есть два пути:
- сделать моделирование положения катушки, для чего на выходе усилителя измерять мгновенные ток и напряжения, и считать на лету вероятность удара диффузора.
- сделать лазерный контроль положения диффузора в самой АС, и там же установить автономную защиту АС.

Возможно, имеет смысл сделать сравнение входного сигнала и поделенного выходного.
Как только они начинают сильно отличаться, вырубаем АС.
В этом случае защита сработает именно при нештатной работе усилителя.

В итоге можно оставить два канала съема данных
1. По постоянке, с запасом от случайных срабатываний. Фактически, защита от "пожара". То есть, в том числе от кривых рук пользователя, который тычет батарейку на вход усилителя. И в этом канале использовать ваше решение.
2. Сравниваем сигналы входа и выхода. Выделяем НЧ (ну чтобы от коротких клипов УМ не уходил в защиту, а только предупреждал по вашему каналу индикации клипа). Как только уровень превышен - защита срабатывает. Эта штука будет охранять АС от случайного выхода УМ из строя. И в этом случае канал можно сделать достаточно чувствительным и быстрым, чтобы спасти даже нежную АС

[bukvarev]

Возможно, имеет смысл сделать сравнение входного сигнала и поделенного выходного.

Да, хорошая мысль. С использованием индикатора клипа. Самое ответственное место в таком анализаторе - необходимость подключаться к малосигнальной части.
Но все это - совсем не для дешевого любительского аппарата, хотя.. у меня действительно уже выведен индикатор клипа на микроконтроллер, и при появлении рассогласования входа с выходом он будет давать сигнал на контроллер. Только для того, чтобы использовать этот датчик в целях защиты АС, его нужно сделать двухполярным.
Ну, и в программной части "поколдовать"

[Meta|_]

Конструктивно платка имеет малые размеры 30х36,5 мм, и крепление, совместимое с разъемом, что позволяет ee установку на стойках

Я похожее делал с XLR-разъёмами для установки в плату. Платы были совсем мелкими (меньше Ваших), и было вполне достаточно крепить их только пайкой к разъёму. Достоинство - совсем не нужны провода от разъёма к плате, недостаток - сложнее поменять тип разъёма.

Комбо разъемы достаточно удобные.

Мне не нравятся. В них и джеки болтаются, и XLR не особо стабильно сидят...

[MAXIM_A]

https://forum.vegalab.ru/attachment....7&d=1609345857
Если используется ИБП, то дополнительные емкости не нужны.

[bukvarev]

Спроектировали платку входного селектора - регулятора громкости - усилителя для наушников.
Для целей отслушивания и проверки разных решений.
Размер платки - 40x60 мм. Надеюсь, на след. неделе соберем в железе и послушаем.

[MAXIM_A]

Как сделан РГ, на чём? И селектор...

[Mexap]

MAXIM_A, РГ - pga4311, входной селектор - на сигнальных реле. Усилитель на наушники - tpa6120.

[Игорь Гапонов]

4-х канальный пассивно-активный децибельник с комбинированным программируемым Ку - регулировка по входу ОУ и в его ОООС (по даташиту). Значит, симметричный вход/выход предусмотрен? Или независимая регулировка уровня на хедамп и выхлоп? А чем управлять селектор/РГ думаете? Если зависимая регулировка уровня, то в хедамп вдувается "симметрия"?

(для изодинов маловат хедамп )

[bukvarev]

Значит, симметричный вход/выход предусмотрен?

Полностью симметричные входы и выход. Три входа, один выход. Любой из входов, по желанию, можно сделать RCAшным.
PGA4311 работает с балансным сигналом. По два децибельника на каждый аудиоканал.
На его входе - симметричный буферный каскад, который можно включить либо по неинвертирующей схеме (в этом случае хороший выбор - OPA2156 или бюджетный вариант - NJM2068), либо - по инвертирующей.
Для инвертирующего режима (с ослаблением -10 дБ) мы хотим попробовать микросхему OPA2810IDR. С возможностью в будущем попробовать полностью электронный селектор входов.

А чем управлять селектор/РГ думаете?

С платки микроконтроллера. Да вообще, управлять аттенюатором и рэле можно с любой самоделки, с питанием 5 В. Рэле - FTR-B4CB4.5Z, такие же, как в регуляторах ATT (проверенные временем).
Андрей вон, на Ардуино без подготовки за один вечер управление этой платкой сварганил, буквально на коленке.

в хедамп вдувается "симметрия"?

Естественно. И с него же берется сигнал на микроконтроллер для измерителя уровня (если платку ставить не в УМ, а в предусилитель).

---------- Сообщение добавлено 17:58 ---------- Предыдущее сообщение было 17:54 ----------

для изодинов маловат хедамп

Мы ему +-15 В питания завели. Тут уж сколько он отдаст.
По большому счету, усилитель для наушников тут скорее до кучи повешен, послушать, что по звуку получится с хорошими стабилизаторами.

[Игорь Гапонов]

Да, понятно по хедампу. Там по даташиту "лавинный рост" НИ где-то с 200мВтт начинается при питании 15-сплит. Для типичных 90-96дБ/мВатт (изодины на неодиме) маловато, для динамических с 100дБ/мВатт, конечно, не пецик Назара , но вполне: НИ по даташиту приемлемые.

По даташиту децибельника ничего сказать точно нельзя- шо там за ключи в резисторах, хрен знает (ОУ-то, наверное ничо от ТИ должен быть), надо слушать.

[Malinovsky D]

Евгений, вы периодически ствите в УН транзисторы с граничной частотой 5-9 ГГц.
Приходится ли с ними как-то особенно бороться, чтобы они не свистели?
Как они себя ощущают на макетных платах, где проводов чуть больше, чем нужно?