Глубокоосный композит без издевательств над фазой

[misha88]

За прошедшие десятки лет так и не появился усилитель, которым бы все или хотя бы большинство было довольно. Связано это со сравнительно большим звуковым диапазоном по частоте и с комбинированным и шумоподобным характером звука, что приводит к сильному взаимовлиянию компонентов сигнала при усилении. Та же проблема и у акустической системы и уже давно предложено для решения этой проблемы использовать разделение на отдельные полосы, а вот ещё более кардинальный шаг, использовать и отдельные усилители, почему-то большинство не использует, хотя это резко упрощает возможность создания действительно высококачественной системы звуковоспроизведения, тем более, что электронные детали сегодня совсем не дороги.

В предыдущей своей теме по просьбе форумчан я показал схему своего усилителя для ВЧ полосы (вернее СЧ/ВЧ, поскольку частота среза твиттера низкая, 2.4 кГц, чтобы избежать проблем с интерференцией между динамиками). Эта схема на основе конфигурации, когда главный конденсатор коррекции одновременно является цепью ООС, охватывающей ВК, и в разных темах показал преимущества такой конфигурации (малые искажения достигаются без кручения фазы в главной цепи ООС, что, как показал опыт многих, важная часть получения качественного звучания). Эту же конфигурацию в интересном варианте (с AD844 на входе) показал Белка. Уже более 20 человек мне сообщили, что такая конфигурация (по разным схемам) кардинально улучшила звук в их системах.

Ещё несколько человек в разное время просили меня показать схему моего усилителя для СЧ (вернее СЧ/НЧ, поскольку на диапазон 0.5-2.4 кГц) полосы, и я решил открыть данную тему, чтобы показать более правильный, по моему, подход в наращивании глубины ООС. Усилитель для СЧ полосы является продолжением схемы для ВЧ полосы, просто добавлен ОУ на вход. Есть множество схем с многопетлевой ООС, где на входе ОУ, а потом транзисторная часть со своей местной ООС, но из-за проблем с устойчивостью или общая глубина ООС увеличивается ненамного, если не портить фазу, или очень крутят фазу, чтобы сильно увеличить глубину ООС. Конфигурация же, указанная выше, позволяет добиться огромной глубины ООС вообще без кручения фазы, просто добавив на вход ОУ со своей местной ООС, т.к. теперь сильноточная часть усилителя охвачена тремя петлями ООС (см. рисунок с принципом, графиком суммарной глубины ООС и ФЧХ петлевого усиления главной петли ООС). Конечно местная ООС в ОУ неизбежно ухудшает быстродействие, поэтому такой вариант использован именно в СЧ полосе, где самые важные частоты и нужны малые искажения, но хватает небольшого (пару десятков В/мкс) быстродействия.

Примечание: на схеме Х3 это преобразователь напряжение-ток, а Х4 это выходной УН с ВК. Входной ОУ является также сумматором, т.е. полоса СЧ получается вычитанием ВЧ и НЧ полосы из полного сигнала.

[misha88]

имхо, первая часть предложения противоречит второй в части расстояний.

Нет противоречия. Не знаю, читали ли Вы более ранние посты, но речь о выгодности использования термодатчика в первом каскаде ВК (т.е. в низкоомной части) вместо выхода УН, так что теперь расстояние до термодатчика (да и вообще до силовой цепи) получается только в плюс (все подключения от платы до силовой цепи получаются низкоомными).

[Dieselboy]

В топологии, которую я рассматриваю в данной теме, в общей петле ООС есть только один полюс (и нет нулей) за счёт высокого выходного сопротивления первого каскада, что и даёт малое изменение фазы и задержки в широкой полосе частот, а в Вашей схеме (впрочем этот вариант известен давно) получается несколько полюсов и нулей, из-за чего ухудшается переходной процесс в петле ООС при импульсном сигнале.

Да всё это не имеет значения. Я свои самобзделки с симм. УН нагружал и на 10 к - на звуке не сказывается, на неделе пробовал и без оного вообще с 3-кой повторителей - тоже никакого влияния (на слуйх). Похоже, звучание усилителя не в этих характеристиках заложено, вспоминая недавнее: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2948174

А так же вспоминается мнение от Nickbee о LM3886, кажется, что при улучшении звучания лучше (сильнее) слышны паузы/затухания сигнала и есть те, кому это не нравится. Игрался на неделе с графическим фильтром для wibamp: https://ru.winamp.com/plugin/equalizer-v1-62/1639
И пришёл к выводу, что малополосность тоже никакого толку не даёт - на качество слышимого звука не влияет - вообще. Так же выяснилось, что в большинстве композиций синтетики бас находится на уровне не ниже 30 Гц - лёгкие отголоски гула - еле слышно так, а основная сила баса где-то на 60-100. Но даже пытаясь сделать звук плотнее и увеличить отдачу на тех частотах - не получалось достичь какого-то хорошего эффекта - просто больше и фсё. Так же пришёл к выводу, что ПОС по сути делает то же самое, что и тот фильтр - как правило подымает уровень громкости на басу, чего не достаточно для качественного живого и объёмного звучания. Поигравшись в доволь - получил от подыманий краёв не то что хотел, а усиленную неразборчивую кашу. И пришёл к обратному выводу, что для получения качественного звука надо не догружать, а наоборот, разгружать сигнал. Т.е. отфильтровывать лишнее - удалять части сигнала, делая звук менее смешенным и более разброрчивым - это известный приём у музыкантов - разносить звуки по диапазонам, чтоб они не мешали играть друг ддругу. Но, видимо, этого всё равно не достаточно и надо дальше "поджимать". Это не означает, что надо отрезать басы или верха. Наоборот, полоса воспроизведения далжна быть полной, а вот полоса воспроивзодимого сигнала ограниченной, покомпактенй как бы. С точки зрения формы сигнала должно быть что-то вроде поджатия основания сигнала и вытягивания его вершинок - от части так делает ПОС. Т.е. сигнал пропускать как бы через согласованный фильтр, сильнее изрезающий сигнал по амплитудным перепадам и сужающий динамический спектр текущих звуков, выделяя основные грамоники, формирующие звук. На синапсе такое вряд ли увидеть, а вот на прямоугольнике это, наверное, должен вылезть горб посеридине и фронты завалиться. Так же такое поджатие по времени формы сигнала (более быстрое затухание) должно как-то вляить на временные характерисчтики ДГ - компенсировать послезвучие ДГ - делая разборчивой череду пауз и звуков, "отображая" реверберацию. Всё это я когда-то слышал на случайно временно перегруженном усе при пуске - т.е. вся обработка (доработка сигнала) была в дальнейшем проделана на изменённой кривизке ВАХ транзисторов, причём сейчас думаю, что не силовых, а слаботочек в УН, т.к. при смене выходников на другие не гружёные эффект сверхглубины сцены оставался. Слышно было всё до меолочей, как будто через линзу смотришь на звук, при этом звук не был к АС привязан, процентов на 70 АС, можно сказать, не было видно, а звук щёл в виде облака и ото всюду.

Так что воспроивзести звук 1 к 1 даже с полностью полосвым управлением АС недостаточно. Со звуком надо работать - формовать его. Например, в этом можно убедиться на обычном телике - канал Россия 24, там где имеют быть место музкальные вставки переходных заставок это очень хорошо прослушивается, на сколько повышено громкосотное различие за счёт "микро" пауюз, как проявляется рельеф и фактура звука, его некая объёмность и протяжённость звучания-переливания во времени. И схемотехника усилителя и цапа здесь не причём...

Сообщение от misha88 второй это использование резистора параллельно конденсатору коррекции, как показано ниже

Плохой способ - ухудшает петлевое на ЗЧ

У симметричных УН нагрузочное сопротивление частично компенсирует уплытие нуля из-за теплового разбаласна плеч.

В чём отличие от общепринятого? Или, в чём отделение? Q73, или управляемый I7?

Наверное, по большому счёту, ни в чём, если усимметричников нуль будет плавать в обе стороны полярностей попеременно, то у несимметричника будет плавать по одну сторону полярности.

Скорее можно назвать развязкой узла термо от УН эмиттерным повторителем для снижения влияния паразитной емкости у темодатчика , .
Что есть большой плюс

Никакой повторитель не отвязывает теромстабилизацию УН от него самого, т.к. это равносильно отвязке выхода от УН по переменке. Несимметричный повторитель хорош своей технологичностью - его можно в ходе наладки оторвать от выхода УН всего одним проводником и исследовать отдельно обе части схемы.

Например, применение параллельника первым позволяет полностью вынести элементы термостабилизации и задания смещения из выхода УН, перенеся их в базы ГТ параллельника, формирующих его ИОН.

Нет противоречия. Не знаю, читали ли Вы более ранние посты, но речь о выгодности использования термодатчика в первом каскаде ВК (т.е. в низкоомной части) вместо выхода УН, так что теперь расстояние до термодатчика (да и вообще до силовой цепи) получается только в плюс (все подключения от платы до силовой цепи получаются низкоомными).

У вас ТД всё равно не вынесен из цепи протекания переменки - через него протекает ток в противоположное плечо. Поэтому в вашем случае это всё равно не минимум линий. А вот для параллельника с теромоИОН ГТ его можно не тащить на раидатор, а расположить всю сигналку близко друг к другу, а на радиаторы идёт термоИОН, в котором течёт постоянка, а значит землить можно любой ёмкостью. Ну а базовые ветви удлинять от этих повторителей в любом случае не стоит - будут ловить помехи. К тому же при таком подходе удлиняется и линия ОС, но тут возможны варианты: либо тянуть неподелённую силу до телителя ОС близь базы сумматора и излучать помеху на слаботочки, либо тянуть уже поделенный от выхода и допускать наводку уже на ослабленный сигнал.

Кстати, 2SC3423/2SA1360 имеют очень крохонький кристалл, какая в нём плотность тока, надёжность, теплостабильность. Это всё тот же 2SC2705, но переупакованный под винт. Имхо, если уж так заморачиваться со стабильностью каскадов, как у вас, то лучше применять более стабильные решения - у тех же 2SD1609/2SB1109 кристалл сущ. больше.

[misha88]

Отвечу здесь (может это будет интересно и другим) на разные вопросы, которые мне задают в личку. Прежде всего я коснусь колонки, поскольку от неё вытекают и решения по усилителям. Самой сложной частью создания колонки понятно является корпус. Я мог заказать корпус только прямоугольной формы, что привело к следующему решению. Поскольку очень трудно найти недорогие динамики, которые одновременно бы имели продолжительную линейность АЧХ (трудно найти с диапазоном больше 5-7 от отношения частот), малые искажения (а они сильно растут при приближении частот к резонансам), хорошие импульсные характеристики и быстрое затухание, выход один - делать 4 полосы, поскольку тогда выбор динамиков сильно упрощается. Чтобы не иметь проблем с интерференцией, раздел СЧ-ВЧ был выбран примерно 2.3 кГц. Оптимальный раздел НЧ-СЧ получается 500-600 Гц (редкие СЧ динамики хороши ниже этих частот), мидбасовые же динамики обычно имеют высокие искажения ниже 100-150 Гц, соответственно ниже 150 Гц работает сабуфер (он один). Раз в колонке для НЧ только сравнительно небольшой мидбас, то ширина колонки получилась сравнительно не большая, что уменьшает проблемы с дифракцией без нужды в сложном профиле передней панели. Также не нужен фазоинвертер (он в сабуфере). Как я уже много раз говорил, пассивных разделительных фильтров нет, свой усилитель на каждый динамик, при этом корпусов усилителей всего три (левый и правый для колонок и средний для сабуфера).

Усилители для ВЧ и СЧ я ранее рассматривал, меня спросили про НЧ. Как я выше отметил, это не совсем НЧ, а для мидбаса, рабочая частота 150-600 Гц, но поскольку фильтрация первого порядка (выше порядки портят звук на мой слух), искажения важны до нескольких кГц. Схема показана ниже, это композит на ОУ (прецизионные ОУ позволяют иметь качественный мидбас на много лет, т.к. имеют стабильные точностные характеристики и малые тепловые "искажения"), коррекция обычным Миллером (для НЧ так получается стабильней). Второй каскад усиления тоже на полевике (так линейней), в рабочей полосе частот глубина ООС транзисторной части не хуже 120 дБ. Выходной каскад отделён буфером.

[fakel]

Одинокий ОБ Q5 плодит вторую гармонику, я бы сделал как на рис https://forum.vegalab.ru/attachment....1&d=1396949096

R7 создает трудности стоящему перед ним ОУ. Добавь последовательно конденсатор, чтобы местная ООС была только на ВЧ за пределами звукового диапазона

R3 C1 не дает раскрыться первому ОУ

[misha88]

R7 создает трудности стоящему перед ним ОУ. Добавь последовательно конденсатор, чтобы местная ООС была только на ВЧ за пределами звукового диапазона

R3 C1 не дает раскрыться первому ОУ

Менять что-то сложно, этот усилитель давно работает. Кроме того стояла задача стабильности фазы без ООС (см. название темы) в рабочей полосе частот, а искажения и так на уровне шумов. Важно было уменьшить запаздывание транзисторной части, поэтому схема такая, чтобы не нужен был конденсатор в местной ООС, также второй ОУ быстродействующий.

---------- Сообщение добавлено 09.10.2021 в 12:48 ---------- Предыдущее сообщение было 08.10.2021 в 16:32 ----------

Цитата от Жуковского:



Жуковский меня забанил, но за моим творчеством следит. Меня спрашивают, прав он или я. Отвечу не только ему и не только про свою схему.

Сначало про мою схему усилителя для мидбаса из поста 63. Итак, претензии насчёт входной части на ОУ, дескать убил усиление ОУ. На самом деле, если убрать С1, глубина ООС возрастёт всего в 5 раз, но усилитель становится не устойчивым (и так с любыми прецизионными ОУ из-за их большого усиления на НЧ) и никакая ППК не помогает, приходится ставить диодные ограничители в ООС ОУ, т.е. ради мизерного увеличения ООС Жуковский предлагает из звукового усилителя сделать качели (учитывая импульсный характер звука). И кстати, перевод транзисторной части в инв. режим был обусловлен именно лучшей устойчивостью, несмотря на необходимость в этом случае добавить инв. каскад на втором ОУ. Схема из поста 63 устойчива при любых режимах, при этом и транзисторная часть и второй ОУ, кроме своих местных ООС, охвачены ООС от входного ОУ, а это сотни и тысячи дополнительных раз в рабочей полосе частот, что приводит к мизерным общим искажениям (не хуже -120 дБ), т.е. на уровне шумов.

И тут мы приходим ко второму вопросу, а за какой глубиной ООС вообще стОит гоняться, нужна ли глубина ООС в 150 или 200 дБ, если при этом убивается стабильность фазы и временная устойчивость при реальном сигнале, как это делает Жуковский и его компания. На самом деле есть два фактора, которые делают бесмысленной глубину ООС более 120 дБ в усилителе мощности. Первый ограничивающий фактор, это шумы (а значит динамический диапазон) реального звукового сигнала (и это не считая его собственные искажения), который выше 120 дБ не бывает (а в УМ шумов может быть и больше). Второй фактор, это предварительные каскады (в т.ч. выхлоп ЦАП), как правило это ОУ с искажениями в лучшем случае 0.00001% (и меньше не требуется). В итоге для УМ уровень искажений ниже 0.00001% не требуется, особенно за счёт других характеристик.

[fakel]

Цитата от Жуковского:

Не только ОУ, но и транзисторной части

[misha88]

Не только ОУ, но и транзисторной части

Как уже выше говорил, для меня главное было качество звука (не зависимо ни от уровня сигнала, ни от температуры, ни от старения), а не рекорды. Транзисторная часть охвачена такой глубиной ООС, что дальнейшее увеличение грозит ухудшением звука, а достигнутый уровень искажений и так превышает любые слышимые уровни при любой музыке.

[fakel]

что дальнейшее увеличение грозит ухудшением звука

Читай: я расписываюсь в своей схемотехнической безграмотности - в неумении устаканить глубокооосник и в незнании конструктивных особенностей глубокооосных схем. Дальше можно не продолжать

а достигнутый уровень искажений и так превышает любые слышимые уровни при любой музыке.

Тогда зачем столько деталей? Ответ уже дан выше

[misha88]

Читай: я расписываюсь в своей схемотехнической безграмотности - в неумении устаканить глубокооосник и в незнании конструктивных особенностей глубокооосных схем.

Наоборот, именно понимание проблем глубокооосных схем, а также того, что портит звук, и привело меня к нужным приёмам схемотехники и пределам глубины ООС в каждом каскаде. А вот как раз те, которые не видят этого, и есть безграмотные.

Тогда зачем столько деталей?

Чтобы обеспечить нужные характеристики (одновременно амплитудную и фазовую линейность до охвата ООС, температурную стабильность ООС, большое подавление помех по питанию и т.д.). Ни одной лишней детали нет и нормальный специалист это видит.

[fakel]

Ни одной лишней детали нет и нормальный специалист это видит

А если найду?

[misha88]

А если найду?

Так зачем спрашивать, пишите (но для данной схемы, а не каких-то своих вариантов, и с сохранением всех характеристик).

[nemool]

А не лучше ли поставить Q8 после буфера M1 в качестве повторителя?

[fakel]

Так зачем спрашивать, пишите (но для данной схемы, а не каких-то своих вариантов, и с сохранением всех характеристик).

R11, R12, R15, R17, R22 - съедают усиление
D4 D5 - достаточно увеличить R24
базовый ток Q8 съедает линейность
холодный вывод I5 переключить на горячий I6
I2 I3 заменить на зеркало

[misha88]

А не лучше ли поставить Q8 после буфера M1 в качестве повторителя?

Q8 (KSC3503) нужен для снижения мощности на мосфете (к сожалению, мосфеты с малыми ёмкостями есть только в маломощных корпусах), при этом входное сопротивление такого буфера получается огромным (добавляется только малая ёмкость БК Q8), а выходное сопротивление достаточно мало (несколько Ом) за счёт высокой крутизны мосфета.

R11, R12, R15, R17, R22 - съедают усиление

Они для стабильности (усиление транзисторной части с ООС около 5, чтобы по фазе легче было входному ОУ, но это требует ограничение усиления). Если полевики использовать с малой крутизной (напр., на входе советские КПС104Г), то их можно уменьшить или убрать.

D4 D5 - достаточно увеличить R24

Эти диоды находятся внутри корпуса выходных транзисторов (их типы указаны на схеме) и являются частью термостабилизации тока покоя.

I2 I3 заменить на зеркало

В реальности так почти и есть. На самом деле I1 это полевик, он опирается на транзистор в диодном включении и к нему два транзистора, которые образуют I2 и I3 (резисторами в эмиттерах регулируется ток).

[fakel]

(резисторами в эмиттерах регулируется ток).

Не, последовательно с I2 (тут или полевик или резик) - диод+резистор, на него опирается I3 - транзистор+резистор

Q3 Q4 тоже не обязательны - ведь они работают на низкоомый вход зеркала и ОБ
I1 можно заменить резистором, т.к. у ДК включение инвертирующее

Эти диоды находятся внутри корпуса выходных транзисторов и являются частью термостабилизации тока покоя.

Тогда не гонять через них ток драйвера, а включить их вместо R24

Они для стабильности

Научись корректировать!

чтобы по фазе легче было входному ОУ

А по амплитуде ему труднее

[misha88]

Q3 Q4 тоже не обязательны - ведь они работают на низкоомый вход зеркала и ОБ

Это верно, поставил их только потому, что они больше чем на порядок увеличивают подавление по питанию. Если хорошо профильтровать и стабилизировать это питание, то их можно убрать.

А по амплитуде ему труднее

Хуже ток, а не амплитуда напряжения (если конечно меньше половины от питания). Максимальный (при максимальном выходном напряжении УМ) пиковый нагрузочный ток получается 0.6 мА, что достаточно для малых искажений OPA827 (на самом деле показанная схема упрощена, а в реале на выходе ОУ есть эмиттерный повторитель, так что ОУ не нагружен совсем).

[fakel]

Главное ток, а не амплитуда

Амплитуда тока, я имел ввиду. И она меньше на несколько порядков, если ДК в неинв включении

что они на порядок увеличивают подавление по питанию

По сути - они и есть стабилизаторы

[Vinni]

которые делают бессмысленной глубину ООС более 120 дБ в усилителе...

Думаю, это верно.
Насимулировавшись до, пришёл к выводу, что интермоды последний бастион.
Отсюда несколько теоретических вопросов к вам.
1. У меня получается, что много неглубоких петель больше генерят интермод, чем одна правильная.
Даже если все петли с абсолютно устойчивые по Нейквисту.
Именно на операционных, по теме ветки.
Ваш подход к фазе поддерживаю полностью.
Что вы за это думаете?
2. Где предел слышимости интермод по вашему опыту?
Я понимаю, что нижеприведённый график в железе будет на ~40дБ хуже.
Как бы вы оценили этот уровень итремод? Средненький?
Входной опер на рассыпухе. THD < 0.

3. Мы оцениваем фазу УМ на устоявшемся гармоническом сигнале.
Музыкальный сигнал гораздо более сложный.
При классическом случае, когда измеренная фаза проходит очень близко, к -180 град.,
может ли при усилении музыкального сигнала фаза пересекать -180 град.?
4. Тыкните пожалуйста меня лицом в ваш .CIR вариант СЧ/ВЧ УМ для изучения.

Заранее спасибо!

[misha88]

У меня получается, что много неглубоких петель больше генерят интермод, чем одна правильная.

Чаще всего именно так, если под неглубокими понимать глубину ООС менее 100 в рабочей полосе частот, поэтому петель не должно быть много (не более 3) и в каждой глубина ООС не менее 100 (40 дБ) до максимальной усиливаемой частоты (в моих усилителях именно так, хотя это увеличивает количество деталей). Что касается одной "правильной" петли, то при ограничении изменения фазы до охвата ООС в рабочей полосе частот глубина ООС получается недостаточной (редко выше 60 дБ на 20 кГц), поэтому и приходится делать несколько петель ООС.

Где предел слышимости интермод по вашему опыту?

Трудно сказать (это субъективно), кому-то -100 дБ, а кому-то 110 или даже -120.

При классическом случае, когда измеренная фаза проходит очень близко, к -180 град., может ли при усилении музыкального сигнала фаза пересекать -180 град.?

Не могу обобщать, но всё что слушал с таким изменением фазы (как у себя, так и у других) красило звук, и всегда улучшение изменения фазы уменьшало окрас, хотя и повышало искажения. И в переписке такой же эффект отмечали многие.

Тыкните пожалуйста меня лицом в ваш .CIR вариант СЧ/ВЧ УМ для изучения

am3.cir

[Vinni]

am3.cir

Очень!