Новый Усилитель Зуева

[Konstantin]

Начало - статья "УМЗЧ с параллельной ООС", ж. Радио, №2-4, 2005 г.

Модификации

1. Модификация 2008 г.

Комплект схем с подробной инструкцией по наладке находятся во вложенном архиве "UM_VL.rar".
Файл "Параметры.pdf" - технические характеристики этой модификации.
Файлы плат УМ и схемы защиты: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1957943

Для этой модификации Вадимом Вязниковым (renovator) было разработано несколько вариантов конструктивного исполнения, и собрана небольшая партия полностью законченных усилителей.
На вложенных фотографиях показан разработанный Вадимом вариант полного усилителя с тремя RCA и одним XLR входом, с использованием регулятора громкости и селектора входов:
https://forum.vegalab.ru/showthread....-ДУ-от-antecom

Второй, разработанный Вадимом, вариант конструктивного исполнения:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1580149
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1580205

Еще несколько примеров хороших конструкций:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php/1433-Новый-Усилитель-Зуева?p=529392&viewfull=1#post529392
https://forum.vegalab.ru/showthread.php/1433-Новый-Усилитель-Зуева?p=647169&viewfull=1#post647169
https://forum.vegalab.ru/showthread.php/1433-Новый-Усилитель-Зуева?p=1233619&viewfull=1#post1233619
https://forum.vegalab.ru/showthread.php/1433-Новый-Усилитель-Зуева?p=1232007&viewfull=1#post1232007
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1491245
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1488588
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1563224

Прослушивание:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=65035

Часть прошлых ссылок (включая информацию по выбору разъемов и проводов) перенесена в текстовый файл "Полезная информация по сборке и наладке".

2. Модификация 2014 г. (LZ_VL_v2.0) на новых платах Владимира Лепехина



Полный комплект схем с перечнем элементов находятся во вложенном архиве "LZ_VL_v2.0.rar".
Тема по заказу плат и КИТов: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=68869

Фотографии сборки усилителя MAXIM_A: https://forum.vegalab.ru/album.php?albumid=759

В архив "LZ_VL_v2.0.rar" добавил вариант с регулятором громкости: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665, вариант с предварительным усилителем и часть инструкции по наладке, относящуюся к схеме защиты.

Доработка этой модификации: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2432470
Архив с изменениями: https://forum.vegalab.ru/attachment....7&d=1515168082

[Л. Зуев]

Скоро, кстати, будет готова новая - доработанная версия усилителя с LC-фильтром в блоке питания. Выглядит это чудо примерно как на картинке (габариты 380х310х135 без ножек, ручек и разъемов), а весит - около 25 кг.

[Анатолий_В]

Леонид, несколько вопросов про выходной фильтр:

1) Где лучше расположить выходной фильтр. Возле платы ВК или возле выходных разъемов АС?
2) Если расположить в моем варианте фильтр возле выхода, то от катушек до L1 будет сантиметров 12-15. Это плохо?
3) Чем лучше экранировать фильтр? Планировал коробку из стали около 1.5мм. От катушек до стенок коробки 1.5см. И желательна ли экранировка вообще? (коробку буду делать не я так что могу порекомендовать делать и из 5мм стали)

[Л. Зуев]

1) Где лучше расположить выходной фильтр. Возле платы ВК или возле выходных разъемов АС?

Лучше около разъемов.

2) Если расположить в моем варианте фильтр возле выхода, то от катушек до L1 будет сантиметров 12-15. Это плохо?

Это достаточно далеко - можно и ближе.

Чем лучше экранировать фильтр? Планировал коробку из стали около 1.5мм. От катушек до стенок коробки 1.5см. И желательна ли экранировка вообще? (коробку буду делать не я так что могу порекомендовать делать и из 5мм стали)

Если в цепях питания ВК нет больших петель, а силовые трансформаторы достаточно далеко от места установки фильтра, то можно и не экранировать, чтобы не утяжелять и не усложнять конструкцию.

[sia_2]

Продолжу.
Частота резонанса малогабаритных дросселей с аксиальными выводами типа LGA индуктивностью 10мкГн составляет порядка 20-40МГц. На более высоких частотах импеданс дросселя начинает снижаться, но одновременно с этим увеличивается гашение разностного сигнала на входе усилителя емкостью суммирующей точки, а собственный резонанс L1 эффективно демпфируется резистором R18, поэтому никаких проблем из-за наличия у L1 паразитной емкости не возникает.

В принципе верно (я публично писал про собственную емкость катушки именно в ответ тем, кто не учитывал паразитные емкости суммирующих точек, этот эффект использован и в СЛ, там частота полюса в суммирующей точке выбрана минимально возможной, всего 15-20 МГц).
Только тогда надо аккуратно промерить три-четыре ходовых ТИПА индуктивности и в статье прописать четкое применение именно их. Иначе народ будет ставить что попало. К сожалению, частота паразитного резонанса получается не очень высокой.

[Анатолий_В]

Леонид, на схеме БП и на плате есть отличие в месте подключения R5. Посчитал, что это не принципиально. Это так?

Прикрепил файл с моделью защиты. может кому будет интересно ее моделировать. Я ее во всех режимах не моделировал. И знаний Микрокапа маловато и времени жалко...

[Л. Зуев]

Леонид, на схеме БП и на плате есть отличие в месте подключения R5. Посчитал, что это не принципиально. Это так?

Да, это ни на что не влияет. Во время разводки платы оказалось удобнее соединить нижний по схеме вывод R7 с нижним выводом R5, а схему я потом изменить забыл.

[Nick]

Леонид, а что вы думаете насчёт такого варианта ? В симуляции неплохо смотрится. Где то 80dB усиления. Без выходного каскада, 30V амплитуды (с ООС, без неё КНИ где то 0.01%):

Fourier components of V(pout)
DC component:0.00501161

Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 2.000e+04 2.992e+01 1.000e+00 179.76° 0.00°
2 4.000e+04 7.322e-06 2.447e-07 -14.47° -194.23°
3 6.000e+04 8.092e-06 2.705e-07 -85.61° -265.38°
4 8.000e+04 1.835e-06 6.135e-08 -179.09° -358.85°
5 1.000e+05 1.786e-06 5.970e-08 162.61° -17.15°
6 1.200e+05 1.772e-06 5.925e-08 178.21° -1.55°
7 1.400e+05 2.113e-06 7.063e-08 178.27° -1.49°
8 1.600e+05 2.356e-06 7.876e-08 178.62° -1.14°
9 1.800e+05 2.720e-06 9.091e-08 179.32° -0.44°
Total Harmonic Distortion: 0.000040%

[Л. Зуев]

Леонид, а что вы думаете насчёт такого варианта ?

Не нравится. Много длинных местных ООС и целых три инвертирующих каскада. Плохо смотрятся R19, R20, особенно вместе с Шиклаи на Q16, Q18 и Q14, Q17. Чувствительность к питанию будет высокой из-за каскадов на Q1-Q4, Q19, Q22.

[Анатолий_В]

Леонид, из какого материала лучше сделать корпус усилителя? Возможные варианты: сталь и алюминий (дюралюминий).

[Л. Зуев]

Леонид, из какого материала лучше сделать корпус усилителя? Возможные варианты: сталь и алюминий (дюралюминий).

Мне больше по душе неферромагнитный алюминий.

[Анатолий_В]

У Pass Xa100.5 интересный корпус

Что понравилось в нем. Простота и поверхности имеют такой вид как в прличном индастри. Сверху лист металла толщиной миллиметра 3. Прикручен винтами по периметру. Головки винтов торчат над поверхностью. Головки под шестигранник. Просто и со вкусом (Такие винты сейчас можно на рынках купить). Передняя панель конечно чудо. Интересны и радиаторы. Наверное такие сложно сделать в наших условиях. Но радиаторы можно попроще поставить.

[sia_2]

Леонид, а что вы думаете насчёт такого варианта ? В симуляции неплохо смотрится. Где то 80dB усиления. Без выходного каскада, 30V амплитуды (с ООС, без неё КНИ где то 0.01%):

Эта схема чисто "теоретическая" - одно обеспечение нормальной ее работы при перегрузках и помехах по питанию усложнит в несколько раз по сравнению с картинкой для симулятора. Плюс проблемы с динамической линейностью и ходом АЧХ/ФЧХ на ВЧ (из-за кучи местных ООС, относительно высокоомных точек и неминимально-фазовых каскадов - типа ОЭ). Подобные по сложности структуры можно применять только в интегральном исполнении, в дискрете паразитные параметры монтажа просто угробят все расчетные характеристики. Исходить надо не из модели, а из реалий, они намного сложнее симулятора

Вот у Леонида - схема реальная, там все сбалансировано - и петлевое усиление, и мощность выходного каскада, и помехи от него. Улучшение чего-то одного не даст эффекта. А как улучшать все разу - придем к конструкции, весьма подобной СЛ. И дальше - к фрезерованному из цельного куска многоотсечному корпусу с тепловыми трубами

p.s. Не один человек сожалел, что опубликованный мной СЛ слишком сложен - так вот, предложенное тобой в рабочем (доведенном) виде будет ЕЩЕ сложнее при худших реальных свойствах. Леонид свой усилитель сделал именно, чтобы упростить, но, по мере роста потребностей, жизнь заставляет все равно усложнять. В результате - приходим к тем же граблям.
К примеру, я в свое время не поставил четверной повторитель или компенсацию нелинейности УН, несмотря на минимум 10...20 дБ выигрыш в теоретической линейности, просто потому, что такой повторитель очень капризен (легко генерит), не слишком термостабилен и неудобен в разводке. Гораздо больший эффект дала тщательно продуманная конструкция, казалось бы, "традиционного" выходного каскада, сейчас - "вылизан" УН (для уменьшения паразитных емкостей/индуктивностей), хотя для этого его пришлось перевести на пассив SMD.

[Nick]

Не нравится. Много длинных местных ООС и целых три инвертирующих каскада. Плохо смотрятся R19, R20, особенно вместе с Шиклаи на Q16, Q18 и Q14, Q17. Чувствительность к питанию будет высокой из-за каскадов на Q1-Q4, Q19, Q22.

Спасибо за ответ. Поправил чтоб с питанием проблем небыло, при 40кГц 1 вольте пульсаций главных питающих напряжений на выходе 0.000007В, что при выходном напряжении 30В <-100dB. Убрал Шиклаи, поставил медленные тр-ры, характеристики не изменились. Резисторы R32,R23,R19,R37,R22,R35,R24,R20,R42,R34 можно не ставить
Как уменьшить кол-во инвертирующих каскадов сохранив характеристики и низкоомный выход я к сожалению не знаю. C другой стороны УМЗЧ с ОУ могут иметь и больше.


Добавлено через 15 минут

Эта схема чисто "теоретическая" ...

Пока да.

Подобные по сложности структуры можно применять только в интегральном исполнении, в дискрете паразитные параметры монтажа просто угробят все расчетные характеристики.

Ничто не мешает сделать это хотябы в SMD исполнении в экранированном корпусе. Люди и не такое делают.

К примеру, я в свое время не поставил четверной повторитель или компенсацию нелинейности УН, несмотря на минимум 10...20 дБ выигрыш в теоретической линейности, просто потому, что такой повторитель очень капризен (легко генерит), не слишком термостабилен и неудобен в разводке. Гораздо больший эффект дала тщательно продуманная конструкция, казалось бы, "традиционного" выходного каскада, сейчас - "вылизан" УН (для уменьшения паразитных емкостей/индуктивностей), хотя для этого его пришлось перевести на пассив SMD.

Нельзя останавливаться на достигнутом !

[sia_2]

У Pass Xa100.5 интересный корпус

Что понравилось в нем. Простота и поверхности имеют такой вид как в прличном индастри. Сверху лист металла толщиной миллиметра 3. Прикручен винтами по периметру. Головки винтов торчат над поверхностью. Головки под шестигранник. Просто и со вкусом (Такие винты сейчас можно на рынках купить). Передняя панель конечно чудо. Интересны и радиаторы. Наверное такие сложно сделать в наших условиях. Но радиаторы можно попроще поставить.

Радиаторы, кстати, с технической точки зрения - дрянь. Ребра - то горизонтальные - чисто для дизайна ! А морда - да, прикольная.

Добавлено через 7 минут

Нельзя останавливаться на достигнутом !

Никто и не останавливается

p.s. в приведенной схеме даже после устранения всех глюков, на полном сигнале будут большие искажения на ВЧ (до единиц процентов) из-за нелинейности выходных и проходных емкостей 9610 и 610. Видимо, в модели по умолчанию они "забыты".
Кстати, задержка (для сигнала ООС) в этой схеме даже без учета паразитов уже набегает побольше, чем во входной части СЛ.

Отговаривать ни от чего не буду, повозишься с железом, все сам поймешь. Мне уже почти все равно - я микрухи рисую

[Nick]

Радиаторы, кстати, с технической точки зрения - дрянь. Ребра - то горизонтальные - чисто для дизайна ! А морда - да, прикольная.

Добавлено через 7 минут


Никто и не останавливается

p.s. в приведенной схеме даже после устранения всех глюков, на полном сигнале будут большие искажения на ВЧ (до единиц процентов) из-за нелинейности выходных и проходных емкостей 9610 и 610. Видимо, в модели по умолчанию они "забыты".
Кстати, задержка (для сигнала ООС) в этой схеме даже без учета паразитов уже набегает побольше, чем во входной части СЛ.

Отговаривать ни от чего не буду, повозишься с железом, все сам поймешь. Мне уже почти все равно - я микрухи рисую

Будет, если токи маленькие. Искажения на ВЧ зависят от нагрузки, то что вы говорите и правда будет при 400к нагрузке, при моих моделях это видно. Но при 5-10 килоомной нагрузке они снижаются в район 0.01% (без ООС), так как нелинейная ёмкость уже не так влияет, как вообщем и нелинейность нагрузки. Есть при этом и обратная сторона, падает Ку, поэтому тут столько каскадов.
Есть и другие MOSFETs (FQP1P50 FQP2N50, ZVN(P)4525G) у которых ёмкости меньше чем IRF(9)610, но немного больше чем у видео биполяров. Uni&Vers делал подобный каскад https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=2164&page=15. Эта схема давала ещё более оптимистичные результаты в симуляции, чем у меня (видимо из-за неправильных моделей), в ответ на что он написал:

Мне кажется что симуляторы идеализируют полевые транзисторы. Что бы снизить влияние нелинейных емкостей сопротивление нагрузки должно быть ближе к единицам килоом. Тогда влияние следущего каскада тоже снизится. Я измерил искажения первой схемы при амплитуде до 10 вольт гармоники на уровне -90 дБ.

Задержка может быть и больше чем у СЛ, хотя честно говоря несовсем понимаю, что имеется ввиду. Глубина ОС небольшая (50dB) и в закорректированном виде АФЧХ мало отличается от того, что у Леонида. График импульса был приведён в закорректированном виде и с ООС - вот без ООС и без коррекции, с медленными транзисторами.

PS. Так может мне нарисуете парочку микросхем по этой схеме ?

Если кому интересно, могу выложить модель в LTSpice.

[Nick]

У Pass Xa100.5 интересный корпус

Что понравилось в нем. Простота и поверхности имеют такой вид как в прличном индастри. Сверху лист металла толщиной миллиметра 3. Прикручен винтами по периметру. Головки винтов торчат над поверхностью. Головки под шестигранник. Просто и со вкусом (Такие винты сейчас можно на рынках купить). Передняя панель конечно чудо. Интересны и радиаторы. Наверное такие сложно сделать в наших условиях. Но радиаторы можно попроще поставить.

Если есть возможность купить на ebay, то вот неплохой вариант http://cgi.ebay.com/Alum-Power-Ampli...QQcmdZViewItem

[Л. Зуев]

Спасибо за ответ. Поправил чтоб с питанием проблем небыло, при 40кГц 1 вольте пульсаций главных питающих напряжений на выходе 0.000007В, что при выходном напряжении 30В <-100dB. Убрал Шиклаи, поставил медленные тр-ры, характеристики не изменились. Резисторы R32,R23,R19,R37,R22,R35,R24,R20,R42,R34 можно не ставить

Проверять надо - макетировать. Лично мне все-таки нравятся более простые и понятные схемы.

[Анатолий_В]

Радиаторы, кстати, с технической точки зрения - дрянь. Ребра - то горизонтальные - чисто для дизайна ! А морда - да, прикольная.

Ребра не горизонтальные, а идут под наклоном. Думаю воздух поступает в нижней части ребра и поднимается вдоль ребра кверху. Все ребра идут параллельно. Ширина ребер 8-10см. У основания ребер закругления. Толщина основания радиатора солидная. Рассеивает этот моноблок около 270ватт.

Морда похоже точеная из толстого дюралюминия.
Этот агрегат стоит у нас в салоне. Там его слушал и разглядывал.

Добавлено через 5 минут

сейчас - "вылизан" УН (для уменьшения паразитных емкостей/индуктивностей), хотя для этого его пришлось перевести на пассив SMD.

Вот присмотрел для ВК SMD Welwyn 2512 1.5W
http://www.tevalo.com.ua/cgi-bin/ind...rtnr=60-231-05

До этого пробовал ставить по несколько толстопленочных точных резисторов в параллель (Philips RC01, RC02H - 1206). Неплохо получалось.

[Nick]

Ребра не горизонтальные, а идут под наклоном. Думаю воздух поступает в нижней части ребра и поднимается вдоль ребра кверху. Все ребра идут параллельно. Ширина ребер 8-10см. У основания ребер закругления. Толщина основания радиатора солидная. Рассеивает этот моноблок около 270ватт.

Морда похоже точеная из толстого дюралюминия.
Этот агрегат стоит у нас в салоне. Там его слушал и разглядывал.

И как играет ? Мой товарищ только его и слушает (на проаках) и ничего другого не хочет, несмотя на искажения Класс А!

Добавлено через 3 минуты

Вот присмотрел для ВК SMD Welwyn 2512 1.5W
http://www.tevalo.com.ua/cgi-bin/ind...rtnr=60-231-05

До этого пробовал ставить по несколько толстопленочных точных резисторов в параллель (Philips RC01, RC02H - 1206). Неплохо получалось.

Если их запаивать друг на друга, нужно учитывать, что мощность будет меньше чем их простая сумма.
Я вообще думаю, что лучше всё (ну или почти всё) на СМД делать.

[Л. Зуев]

Ребра не горизонтальные, а идут под наклоном. Думаю воздух поступает в нижней части ребра и поднимается вдоль ребра кверху. Все ребра идут параллельно. Ширина ребер 8-10см. У основания ребер закругления.

Мне кажется, что это чисто дизайнерское решение. В карманах, образованных горизонтальными пластинами, циркуляция воздуха в любом случае будет плохая. Высокая рассеиваемая мощность, скорее всего, обеспечена большими габаритами, а не эффективностью теплоотвода.