Улучшение линейности (и не только) усилителя на LM3886

[Nick]

Финальные платы пришли, собираю. Посмотреть на них можно у меня на сайте или тут.

Ссылки по теме:
Новые платы дают около -120дБ искажений на THD 11кГц 60W (левый канал - усилитель). Интермодуляционные за гранью обнаружения IMD19+20 , IMD19+20 полный диапазон .

Черновик описания, списка деталей, и схемы, новой версии. Zero D 50 Rev D7.12.

Последняя рабочая версия схемы усилителя, питания и список используемых деталей - Zero D 50 Rev D4 (исправлена ошибка с MUTE, нумерация деталей не совпадает с предыдущими версиями). Небольшое описание усилителя.

Упрощённая версия для тех кто самостоятельно проектирует платы и не хочет возиться с большим количеством конденсаторов и резисторов. Вариант однослойных печаток под утюг от devisangela тут (упрощённая версия без стабилизаторов).

Модель (АФЧХ) в LTSpice.

Замерянные искажения у прототипа на 10кГц Rev. D4 THD 10kHz 40Vp-p (50W) 4Ohm - < 0.0004%. На графике -вверху вход, внизу выход.

Фото прототипа 1 и 2.

Печатки для прототипа использовал от ревизии С (нумерация деталей не совпадает).

Описание принципиальных отличий Rev. D от предыдущих версий тут.

Интересные осцилограммы: шунтировние электролита керамикой , и продолжение, работа стабилизатора, и продолжение, выход U1 под нагрузкой и без, то же (более правильно снято)

Метод измерения искажений звуковой картой с вычитанием гармоник (использовался вначале, когда небыло AMBER 3501 и генератора с низкими искажениями): 1, 2, 3, 4 . Обсуждение метода было тут.

История предыдущих версий. Статья Yewen-a есть тут.

[Nick]

Померял искажения, на 8кГц от генератора, без вычитания. Угадайте какой из графиков с усилителем, а какой напрямую от генератора в карту . (Серый +10дБ, Тёмно синий 0дБ).
Третья что от генератора, что от усилителя -130дБ.

[Nick]

Off:
Модельку не попробовал?

Не, нет пока. Попробую чуть позжей.

Добавлено через 11 минут

Мне нравится, когда полупроводники платой прижимаются к радиатору. Компактно. А ЛМ-ке сам ноги гнул?

Да, причём один ряд пришлось ещё немного укоротить, что вообщем хорошо. Говорят есть с такой формовкой от завода, но я не нашёл в продаже, да и даже даташита на такое расположение выводов нигде нету.

[MAXIM_A]

Угадайте какой из графиков с усилителем, а какой напрямую от генератора в карту .

С усилителем та что ярче - помех больше.

Offтопик:
Nick зайди ещё на ремонт EMU

[Nick]

С усилителем та что ярче - помех больше.

Серая которая ? А вот и нет Надо смотреть с приближением, так виднее, графики практически 1 в 1. А вообще серый график надо было расположить ниже, так как он поверх синего. В следующий раз буду делать так.

Добавлено через 10 минут

Продолжаем разговор.
Собрал один канал, измерил искажения.
В PDF файле нижний график спектр на входе, верхний на выходе. 30Вт 8ом. THD<0.0002% с первого включения без какой либо настройки! Nick, спасибо за отличную схему!
Ешё проверил возможные наводки от обмотки реле защиты на входные цепи. Никакого влияния на THD не обнаружил, даже если реле положить вплотную на цепи входного каскада.

antecom, а что такое на графике серым ? Вообще похоже гармоники ниже -120дБ, по крайней мере 2-я и 3-я.

[antecom]

Cерым Peak Hold, можно не обращать внимания, забыл сделать одного цвета с фоном.

Померял пульсации, на прямоугольниках. Выходит импеданс шин питания около 5 миллиом. Т.е. при 1А тока на выходе, питание скачет на 5милливольт.

Только что помярял у себя - на НЧ (синус 1кГц и ниже) примерно тоже. 5мВ между шинами +-30в при токе выхода 2 ампера. Т.е. 2.5мОм/шина питания + столько же (или чуть меньше) земля. На 10кГц вдвое выше.

Перемерил IMD при 22в амплитуды на выходе. Искажения видны, но интересно, что спектр абсолютно не зависит он нагрузки. Первый файл без нагрузки, второй - нагрузка 4ом. Снизу вход, сверху выход.

[Nick]

Cерым Peak Hold, можно не обращать внимания, забыл сделать одного цвета с фоном.

Только что помярял у себя - на НЧ (синус 1кГц и ниже) примерно тоже. 5мВ между шинами +-30в при токе выхода 2 ампера. Т.е. 2.5мОм/шина питания + столько же (или чуть меньше) земля. На 10кГц вдвое выше.

Перемерил IMD при 22в амплитуды на выходе. Искажения видны, но интересно, что спектр абсолютно не зависит он нагрузки. Первый файл без нагрузки, второй - нагрузка 4ом. Снизу вход, сверху выход.

Достоверность ниже 120(110)дБ низка, возможно каналы не идентичны.

Добавлено через 4 минуты

Только что помярял у себя - на НЧ (синус 1кГц и ниже) примерно тоже. 5мВ между шинами +-30в при токе выхода 2 ампера. Т.е. 2.5мОм/шина питания + столько же (или чуть меньше) земля. На 10кГц вдвое выше.

На самом деле добиваться очень низкого импеданса большого смысла помоему нет (меньше 5-10миллиом), главное чтобы ВЧ токи были замкнуты как можно ближе к ЛМ3886 и не наводились на вход. А с этим всё в порядке, раз от нагрузки искажения не зависят.

[Nick]

Вот снял графики с питания (-30В и земля, прямо с LM3886, земля с полигона рядом). На выходе безиндуктивные 4 ома, т.е. ток 2.5А, мосфет не ставил, прямо LM3886 и использовал для этого. Вверху питание, внизу выход усилителя. Все 3 графика одно и тоже, только первые два показывают детально фронт и спад.
Стабилизаторы LM1084, похоже этот стаб слегка похуже LT1083.

[Wired]

Вот снял графики с питания (-30В и земля, прямо с LM3886, земля с полигона рядом). На выходе безиндуктивные 4 ома, т.е. ток 2.5А, мосфет не ставил, прямо LM3886 и использовал для этого. Вверху питание, внизу выход усилителя. Все 3 графика одно и тоже, только первые два показывают детально фронт и спад.
Стабилизаторы LM1084.

стрелочкой - єто там чтото "звенит"?

[Nick]

стрелочкой - єто там чтото "звенит"?

Да, есть немного, меньше 2мВ, что это пока не могу сказать, как бы это не из-за самой LM3886, точнее её ВК. Посмотрю ещё завтра на самих стабах, но думаю это не они виноваты, частота сильно большая. Это где то 1-2МГц и эффект ассиметричен - есть только на спаде. Вообщем очень похоже на LM3886, всё таки её так обычно не мучают ...

[MAXIM_A]

Перемерил IMD при 22в амплитуды на выходе. Искажения видны, но интересно, что спектр абсолютно не зависит он нагрузки. Первый файл без нагрузки, второй - нагрузка 4ом. Снизу вход, сверху выход.

А сколько это в цифрах?

[Wired]

Да, есть немного, меньше 2мВ, что это пока не могу сказать, как бы это не из-за самой LM3886, точнее её ВК. Посмотрю ещё завтра на самих стабах, но думаю это не они виноваты, частота сильно большая. Это где то 1-2МГц и эффект ассиметричен - есть только на спаде. Вообщем очень похоже на LM3886, всё таки её так обычно не мучают ...

ну, главное на вьіходе ЛМ такого нету

[MadAleks]

Николай, а нагрузи его реактивной нагрузкой пострашнее !

[antecom]

Достоверность ниже 120(110)дБ низка, возможно каналы не идентичны.

Каналы менял местами, они идентичны. Это искажения усилителя.

На самом деле добиваться очень низкого импеданса большого смысла помоему нет (меньше 5-10миллиом), главное чтобы ВЧ токи были замкнуты как можно ближе к ЛМ3886 и не наводились на вход. А с этим всё в порядке, раз от нагрузки искажения не зависят.

Я тоже так думаю.

Вот снял графики с питания (-30В и земля, прямо с LM3886, земля с полигона рядом)

Красиво. У меня похуже. Снял только что в тех же условиях.
0.2ms_10мВ/клетка.
Nick, а у тебя земляные полигоны питания + и -30в соединяются между собой только на ближних к LM-ке электролитах или на всех конденсаторах? Я соединял на всех, для уменьшения сопротивления шины земли.

А сколько это в цифрах?

Фиг его знает. С наскоку не разобрался как посчитать. Предлагаю сравнивать спектры

[Nick]

Сообщение от Nick
Достоверность ниже 120(110)дБ низка, возможно каналы не идентичны.

Каналы менял местами, они идентичны. Это искажения усилителя.

Чё то странные искажения, 18 и 21 меньше чем 16,17,22,23 ...
Если от нагрузки не зависит, то это маловероятно что в выходной части усилителя. Скорее всего буфер или что-то пассивное (резисторы ОС например).

Добавлено через 4 минуты
А как ты подключал, может это как то с этим связано... Я землю кабеля АЦП не подключал к усилителю, чтобы не было петли.

Добавлено через 48 секунд

Nick, а у тебя земляные полигоны питания + и -30в соединяются между собой только на ближних к LM-ке электролитах или на всех конденсаторах?

На всех конечно. У меня нет разделения на + и - полигоны, стабы подключены оба к нижнему.

Добавлено через 1 минуту

Николай, а нагрузи его реактивной нагрузкой пострашнее !

Это какой ?

[MadAleks]

А это, например емоксть 100 мкф в параллель с индуктивностью в 50 мГн и с резистором в 10 ом, и последовательно контуру резистор в 2 ом. .
Интересный момент на картинке твоей:

Небольшой подъёмчик после пика вниз можно объяснить влиянием абсорбции электролитов, по крайней мере это один из возможных вариантов её проявления. (предчуствуя возможные оговорки о выбросах заранее отмечу - уже думал об этом)

[antecom]

Чё то странные искажения, 18 и 21 меньше чем 16,17,22,23 ...

Меня это тоже удивило.

А как ты подключал, может это как то с этим связано... Я землю кабеля АЦП не подключал к усилителю, чтобы не было петли.

Земли и ЦАП и АЦП подключал в общую точку уся. Кабели короткие, по 35см. Против петли на кабели надеты ферритовые колечки. Если бы была проблема с подключением, она была бы в обоих каналах.
Измерь IMD у себя, интересно.

[MAXIM_A]

Фиг его знает. С наскоку не разобрался как посчитать. Предлагаю сравнивать спектры

Так ведь в Спектра есть измеритель TND, TND+N, IMD.
Надо ими пользоваться. Эти цифиры хороши для сравнения с другими аппаратами.

А сами спектры сравнивать неудобно и очень приблизительно получится при таких малых значениях.

Добавлено через 4 минуты

Земли и ЦАП и АЦП подключал в общую точку уся. Кабели короткие, по 35см.

Земли или экраны? И вообще у вас дифф. подключение.

[antecom]

Так ведь в Спектра есть измеритель TND, TND+N, IMD.

Чтобы им пользоваться нужно вычистить доп. генераторами весь диапазон, а не только полосу отображаемую на экране. Это долго и я почистил только близлежащие составляющие. Поэтому на тех измерения SpectraPLUS фактически показывал IMD звуковой карты - около 0.0018 (одинаковый входе и выходе уся).

Земли или экраны? И вообще у вас дифф. подключение.

И земли и экраны. Хотя экраны можно было подключить только со стороны карты, это не влияло.
Подключение обычное, не дифференциальное.

[Nick]

Измерь IMD у себя, интересно.

Померяю конечно, но даже на старых измерениях у меня было не так как у тебя https://forum.vegalab.ru/attachment....1&d=1197347941. Обрати внимание что спектра показывает искажения более менее правильно - 0.0002%. Когда меряешь IMD попробуй поставить Decimation Ratio на 2.

Добавлено через 23 минуты

Небольшой подъёмчик после пика вниз можно объяснить влиянием абсорбции электролитов, по крайней мере это один из возможных вариантов её проявления.

Думаю нет, это просто индуктивность и отсечка ВК. Микросекунды - это сильно быстро для этого эффекта и такой ёмкости.

[MadAleks]

Думаю нет, это просто индуктивность и отсечка ВК. Микросекунды - это сильно быстро для этого эффекта и такой ёмкости.

Возможно, я только предположил (на шкалу времени особого внимания и не обратил ), но это один из моментов, который может проявится как следствие абсорбции - и ведь горбик-то маленький .

По крайней мере так можно попробовать её померить