Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[Docent]

СВЕРХЛИНЕЙНЫЙ УМЗЧ С ГЛУБОКОЙ ООС

Разработчик: Агеев С.И.
Дизайнер: Docent(тоже учёный).

[sia_2]

СВЕРХЛИНЕЙНЫЙ УМЗЧ С ГЛУБОКОЙ ООС.

Оркестр играет туш, гремят фанфары, развеваются знамена

[Анатолий_В]

СВЕРХЛИНЕЙНЫЙ УМЗЧ С ГЛУБОКОЙ ООС.

Если посмотреть на форуме, автора, то можно увидеть картинки крупнее.
Вид сверху на открытый аппарат. Ощущение, что перед тобой изделие для пром. применения, явно не бытового назначения.

[sia_2]

Если посмотреть на форуме, автора, то можно увидеть картинки крупнее.
Вид сверху на открытый аппарат. Ощущение, что перед тобой изделие для пром. применения, явно не бытового назначения.

Интересно, это хорошо или плохо ?

[Meta|_]

Если посмотреть на форуме, автора, то можно увидеть картинки крупнее.
Вид сверху на открытый аппарат. Ощущение, что перед тобой изделие для пром. применения, явно не бытового назначения.

Тьфу, наконец-то понял, чего не хватает на этом корпусе! РУЧЕК для усановки в стойку!
Для такого дизайна они явно напрашиваются
Хотя, конечно, если габариты корпуса не соответствуют стандартным, это будет несколько глупо...

[Анатолий_В]

Интересно, это хорошо или плохо ?

Я расцениваю это как - хорошо. Как позиционируется, так и выглядит.

Комуфляж под Хай-Энд тоже был бы интересен. Надо только найти желающего делать передние панели по 20мм в толщину
Но такой камуфляж - трата денег и сил практически ради внешнего вида и престижа.

***
Как я понимаю, в подобных корпусах будут изготавливаться как СЛ так и другие аппараты. Неплохо.

[Meta|_]

Надо только найти желающего делать передние панели по 20мм в толщину

Ну насчет 20-ти не знаю, а 10 - вполне реально, т.к. все равно нужна алюминиевая плита аналогичной толщины под радиаторы...

[Анатолий_В]

РУЧЕК для усановки в стойку!

У DynaAmic Precision два варианта исполнения. С ручками и без. Например dpA1b и dpa1p. Хотя оба явно не в стандартную стойку.

[Владмет]

Кто подскажет где купить печатки для ВК на 4 х 2SA1215 и 2SC2921
и какие детали и номиналы надо изменить в схеме "из Радио" для лучшей работы УМЗЧ (Rн=8 Ом питание ВК 2Х45)

[sia_2]

Тут поступило много вопросов по поводу "набора свойств" обсуждаемой конструкции (СЛ) в сравнении с остальными существующими усилителями. Отвечаю развернуто в доступной форме, без "математики".
Как известно, проектирование любого изделия начинается с а) выбора основных проектных решений, исходя из поставленных задач и б) разрешению неизбежно возникающих технических и экономических противоречий.
В случае с СЛ его изначальным назначением было создание близкого к эталону (как объективно, так и субъективно) усилительного устройства для работы на мониторы среднего и отчасти дальнего поля для студии. Этой первичной задаче (получение предельной точности и "прозрачности" работы усилителя, причем в реальных условиях эксплуатации - на реальные АС, а не "резистор", и в присутствии всевозможных помех одновременно с гарантией отсутствия "ползучей деградации" в эксплуатации) - и были подчинены остальные решения. Надо четко понимать, что это - устройство, сделанное под конкретную (причем в общем-то, достаточно узкую) задачу, а не "все и сразу для всех".
При этом неизбежно возникают несколько основных осей противоречий.
Первая группа противоречий - технических - между обеспечением необходимой выходной мощности, надежности и качественных характеристик.
Вторая группа противоречий - между экономической эффективностью ("продаваемостью"), реальным качеством конструкции и ее себестоимостью в производстве.
Первая группа противоречий вызвана тем, что для обеспечения одновременно высокого качества звучания и высоких измеряемых характеристик необходимо обеспечить выполнение условия высокой собственной линейности УМ при работе на реальную нагрузку при спаде спектра собственных искажений более быстром, чем падение глубины ООС с частотой, одновременно с максимальной площадью действия ООС. (Это прописные истины и их обсуждение лишено смысла.)
Для достижения высокой исходной линейности наряду с широкополосностью ООС ключевыми являются комплекс характеристик связки УН-ВК до введения ООС.
ВК, как наиболее мощный и конструктивно громоздкий элемент, оказывается основным ограничивающим фактором в обеспечении максимальной широкополосности ООС и динамической линейности УМ в целом, т.к. линеаризация УН выполняется несравненно более простыми и давно отработанными средствами. (Использование же, к примеру, раздельных каналов усиления НЧ и ВЧ с суммированием их на выходе УМ может решить проблему обеспечения малосигнальной широкополосности ООС, но в общем случае не обеспечивает выполнение условия динамической линейности - ввиду того, что собственные искажения "медленного" ВК быстро растут с частотой).
Тип усилительных приборов в ВК (полевые/биполярные транзисторы, вакуумные лампы и пр.) в данном случае определяется требованием обеспечения максимальной широкополосности и удельной крутизны ВК. (Т.е. минимального собственного выходного сопротивления и нагрузочной способности ВК до введения ООС при ограниченном - по условиям охлаждения - токе покоя). Это диктует применение в ВК биполярных транзисторов, которые - естественно, при правильном их применении - в этом отношении далеко превосходят остальные типы реально существующих усилительных приборов.
Далее, обеспечение значительной мощности при работе на комплексную нагрузку одновременно с соблюдением ОБР выходных приборов при отработке усилителем импульсных сигналов (особенно при работе усилителя на нагрузку с выраженными резонансными явлениями - АС), требует использования большого числа выходных приборов. Однако увеличение числа выходных приборов затрудняет обеспечение компактности конструкции ВК, его экономичности, а начиная с определенного количества транзисторов - и широкополосности (паразитные индуктивности/резонансы конструкции).
При этом все существующие в принципе методы сокращения числа транзисторов в ВК (последовательное включение для ухода с области вторичного пробоя биполярных транзисторов и/или применение многоуровневого питания) приводят к падению линейности на ВЧ и достижимых скоростных характеристик в линейном режиме (максимальные скоростные характеристики, снимаемые в заведомо нелинейном режиме, имеют не более чем чисто рекламное значение).
Последнее обстоятельство и диктует использование одноуровневого питания в ВК предельно качественного усилителя, несмотря на связанные с этим трудности. При этом одноуровневое питание ВК в сочетании с отсутствием последовательного соединения усилительных приборов обеспечивает наиболее компактные пути протекания токов и минимальное излучение ВК, что принципиально важно для обеспечения малых искажений на ВЧ. Любая другая топология ВК в этом отношении принципиально хуже.
Далее возникает вопрос о выборе типа, числа транзисторов, напряжений питания и режимных токов в ВК.
Главным критерием при этом является стратегия в отношении использования ОБР и обеспечения защиты выходных приборов: либо мы рассчитываем ВК на ненарушение ОБР при любых возможных условиях, кроме КЗ/неисправности нагрузки, и ставим защиту, отключающую ВК при превышении лимитов (при этом на любом сигнале при исправной нагрузке эта защита срабатывать не должна), либо мы или сознательно идем на возможность срабатывания защиты на определенном наборе сигналов в реальных условиях, или в той или иной степени кладем болт на соблюдение ОБР выходных транзисторов в расчете на производственный запас и ограниченный срок службы и легкие условия эксплуатации.
Коммерческие усилители по вполне понятным причинам всегда проектируются исходя из последнего критерия, при этом число выходных транзисторов подбирается опытным путем - по количеству рекламаций, с тем, чтобы поток отказов не превышал приемлемого уровня. В этой связи стоит упомянуть, что повсеместное распространение схем защиты типа ограничения тока, на деле достаточно часто срабатывающих при работе на реальные АС (вместо резистора), привело к формированию стереотипа о "вредности для звука" введения схем защиты в УМ, вследствие чего ряд УМ вообще лишены защит ВК или их пороги выбраны значительно выше ограничений по ОБР. Надежность работы ВК и отсутствие его деградации в условиях эксплуатации в таких УМ, естественно, гарантировать невозможно, т.к. при работе на комплексную нагрузку знак мгновенного тока зачастую не совпадает со знаком напряжения (т.е. большой ток может течь через "противоположное" плечо ВК, напряжение на котором превышает напряжение питания).
Кстати, аналогичные обстоятельства - необходимость обеспечения большого выходного тока без выхода из ОБР - ставит крест на попытках создания мощных и одновременно качественных усилителей, работающих в настоящем классе А. Самый тяжелый режим для них - это холостой ход.
В то же время ВК, даже для работы в классе АВ, спроектированный из условий соблюдения ОБР с учетом ее сокращения при нагреве и при наихудшем виде входного сигнала, имеет чрезмерное для практического применения число выходных транзисторов. (Для нагрузки с одним выраженным резонансом такой ВК должен рассчитываться на допустимость режима U=2*Uпит и I=2.27*Uпит*(Zmax-Zmin)/(Zmin*Zmax)).
Поэтому при проектировании СЛ был проведен детальный просчет различных вариантов и измерения токов через ВК на базе из примерно 1500 фонограмм, с тем, чтобы возможность срабатывания защиты имелась только на нескольких наиболее "тяжелых" фрагментах, при этом защита выбрана триггерного типа. Кстати, для студийного контрольника срабатывание защиты в таких условиях не является недостатком, ибо подобная фонограмма является техническим браком - она заведомо не будет нормально воспроизводиться с полным уровнем на "обычной" технике.
Номинальная мощность ВК при выбранных запасах по ОБР и оптимальной линейности для существовавшей на тот момент элементной базы как российского, так и зарубежного производства получилась порядка 160-200Вт, ее повышение лимитируется ухудшением характеристик ВК в отношении линейности и широкополосности (слабым местом становятся предвыходные транзисторы и транзисторы УН, работающие практически на пределе по ОБР). Некоторое повышение мощности возможно, но только ценой снижения качественных показателей УМ (падения собственной линейности УН и ВК под нагрузкой и ухудшении их частотных/скоростных свойств в линейном режиме). К сожалению, элементная база для построения УМЗЧ с тех пор скорее ухудшилась из-за снятия с производства многих удачных транзисторов и перевода других в изолированные корпуса, имеющие существенно худшие тепловые характеристики.
Использование в качестве выходных МОП-транзисторов, не имеющих в явном виде эффектов типа вторичного пробоя, широко практиковавшееся некоторое время назад в мощных усилителях, в современных условиях нецелесообразно ввиду того, что ОБР выходных биполярных транзисторов сравнялась с МОП при сохранении преимуществ по удельным характеристикам - через ВК на МОП транзисторах для достижения сходной линейности надо задавать примерно вчетверо больший ток покоя, при этом абсолютная величина, асимметрия и нелинейность входной емкости у 200-В МОП на единицу ОБР получается значительно выше, чем у биполярных, т.е. МОП-выход в действительности сильнее нагружает предвыходные каскады на ВЧ, что и снижает их линейность. Попытки исправить эту ситуацию путем введения местных ООС (как, к примеру, в ВК Halcro DM58 и DM68) приводят к снижению достижимой глубины и широкополосности петлевого усиления по общей петле ООС одновременно с ростом с частотой сигнала собственной (до охвата общей ОС) нелинейности ВК. Результатом этого является нарушение условия корректной применимости ООС, что, по всей видимости, и явилось причиной некоторой "жестковатости" звучания и не впечатляющих характеристик при измерении динамических интермодуляционных искажений (DIM-100).
Кстати, реализация усилителя подобного класса и мощности в принципе возможна и на основе вакуумных ламп, но требует использования строго класса А с соответствующим энергопотреблением и тепловыделением (по причине невозможности обеспечения идеальной связи половинок обмоток двухтактного трансформатора) и тщательной отработки конструкции выходного трансформатора. Это делает подобный подход неперспективным с точки зрения реальных рабочих характеристик (но не создания "игрушки для взрослых").
Теперь про "экономические" характеристики.
В нормальном мире почти любая вещь разрабатывается и производится с целью ее последующей продажи, при этом технические соображения всегда имеют второстепенную роль по сравнению с необходимостью ее продажи на конкретном рынке и за конкретную цену. "Искусством ради искусства" занимаются разве что немногие профессора в университетах, и то при проведении поисковых работ (типа получится-не получится, или "что можно или нельзя таки сделать"). Поэтому изначальная постановка задачи при проектировании изделия, которое должно ПРОДАВАТЬСЯ, исходит отнюдь не из технических, а из маркетинговых соображений.
Применительно к дорогой аудиотехнике - это в первую очередь, "игрушка для взрослых", во вторую - средство демонстрации статуса владельца. Первое обстоятельство и означает, что звук (и вид) должен НРАВИТЬСЯ покупателю, при этом то, насколько звук "точен" - в действительности не имеет существенного значения. Технические параметры - естественно, должны выглядеть по возможности, внушительнее, чем у конкурента. Но в то же время любой инженер знает, что "бесплатных пирожных" не бывает - улучшая одно, неизбежно ухудшаем другое. В лучшем случае повышение указываемых формальных технических характеристик приводит к повышению цены и сложности производства и особенно "доводки" конструкции. Гораздо чаще, однако, причем не по "злому умыслу", а вследствие ограниченности времени/ресурсов - это приводит к ухудшению не указываемых в описаниях, и зачастую даже не формализованных, но значимых для реального качества характеристик. По той же причине методики, используемые для измерений параметров, к примеру, аудиоусилителей - достаточно далеки от реальных условий эксплуатации, к примеру, измерения искажений, как правило, выполняются на чисто активной нагрузке (изредка - на нагрузке IHF, существенная реактивность которой проявляется только на НЧ) в установившемся тепловом режиме, а не на реальном нестационарном сигнале, когда, к примеру, токи покоя выходных транзисторов в большинстве усилителей "плавают" в несколько раз. Измерения IMD производятся не по спектру, а по величине амплитудной модуляции ВЧ сигнала (без учета фазовой). Максимальные мощности измеряются на частоте 1 кГц, а не на низких частотах, где более чем удваивается нагрузка на БП (нет распределения потребления по плечам), в то время как нужна мощность именно на НЧ. Причем все эти методики закреплены в стандартах, и уже "зашиты" в большинстве приборов. Естественно, грамотные люди это прекрасно знают, и нередко проектируют устройства с расчетом именно "на прохождение тестов", а не на реально высокое качество.
В итоге интегральная оценка "на слух" (естественно, при условии достаточного опыта и квалификации прослушивающих) зачастую оказывается гораздо информативнее подобных "цифирек". В то же время нет ничего удивительного в том, что предельная точность одного звена на практике - при отнюдь не идеальных остальных - нередко может идти во вред общему художественному впечатлению. Пример из сходной области: портрет тетушки (особенно не первой молодости), сделанный мягко рисующим портетным объективом, выглядит гораздо симпатичнее и приятнее, чем тот же самый портрет, полученный жестким задиафрагмированным аэрофотосъемочным объективом на негатив 180х180, где видна каждая зазубринка на волосках и крупинки пыли в порах кожи.
Нахождение же баланса между "рекламными" характеристиками, сложностью/стоимостью и субъективным восприятием, особенно с учетом сложившихся стереотипов - весьма сложная задача, к примеру, усилители и АС с реально низкими искажениями/ровным тональным балансом субъективно звучат, как правило, тише и "скромнее" своих более "грязных"/"кривых" собратьев, причем проявляется это при уровнях искажений, еще далеко не воспринимаемых явно именно как искажения. К примеру, при эксплуатации СЛ в студийных условиях "мягкий" ограничитель выполнял, в частности, функцию предупреждения об установке чрезмерной выходной мощности - ибо, несмотря на большой уровень звукового давления (измеряемого, к примеру, микрофоном), ощущение именно громкости - довольно слабое, и определяется в основном АС. Мне потом даже пришлось сделать специальный квазипиковый индикатор выходной мощности с большим динамическим диапазоном (10 mW - 200W).
P.S. Для раскрытия истинного потенциала СЛ необходимы источники сигнала очень высокого качества, практически недоступные за пределами профессиональной среды, и АС классом существенно выше весьма в общем-то неплохих LSR32. Из того, с чем его тогда удалось послушать, лучше всего он играл с большими UREI, однако это - абсолютно не домашние АС, в частности, зона комфортного прослушивания у них (в отличие от LSR) невелика.
P.P.S. Описание СЛ я в свое время опубликовал именно потому, что это - не совсем "коммерческая" разработка, и, в силу цельности концепции, попытки без должной квалификации сделать из него "коммерческую" (т.е. более мощную и "навороченную" версию) приведут лишь к потере того очень тщательно выбранного компромисса между характеристиками, который и составляет главную "изюминку" данной конструкции.

[A.R.]

Жесть. Спасибо, давненько я не видел одновременно такого длинного и такого дельного постинга на форуме. Все покровы сорваны, как говорит один сетевой персонаж

[dekko]

Сергей,спасибо!

[Hennady]

... применение в ВК биполярных транзисторов, которые - естественно, при правильном их применении - в этом отношении далеко превосходят остальные типы реально существующих усилительных приборов.....

+1...

... использование одноуровневого питания в ВК предельно качественного усилителя, несмотря на связанные с этим трудности. При этом одноуровневое питание ВК в сочетании с отсутствием последовательного соединения усилительных приборов обеспечивает наиболее компактные пути протекания токов и минимальное излучение ВК, что принципиально важно для обеспечения малых искажений на ВЧ. Любая другая топология ВК в этом отношении принципиально хуже...

+2...

... необходимость обеспечения большого выходного тока без выхода из ОБР - ставит крест на попытках создания мощных и одновременно качественных усилителей, работающих в настоящем классе А. Самый тяжелый режим для них, кстати, - это холостой ход....

+3....

...Поэтому изначальная постановка задачи при проектировании изделия, которое должно ПРОДАВАТЬСЯ, исходит отнюдь не из технических, а из маркетинговых соображений...

а вот здесь sia_2 "ни хрена подобного" . Концептуально маркетинг имеет три(всего пять) основных(концептуальных) направления, и не хотелось чтобы здесь фигурировало "совковое" пониматие маркетинга, как комплекса мероприятий по сбыту.
В основе любой маркетинговой концепции лежат высокие технические характеристики изделия - все остальное "политика предприятия", которую кстати, согласно законодательству, определяет директор(руководитель) предприятия...

"Рыба гниет с головы"...

P.S. Кстати, HI-END - это результат одной из маркетинговых концепций...

[ditter]

хочется чтоб эти слова были в ФАК занесены.
и прямой вопрос автору сего замечательного поста -
следует ли сделать вывод что переработки уже имеющегося конструктива СЛ в сторону какого либо лайт варианта типа выхлоп на 4-х парах mjl21193/194 не будет ???

[Docent]

В основе любой маркетинговой концепции лежат высокие технические характеристики изделия - все остальное "политика предприятия",

---

"ни хрена подобного"

. Люди будут брать то, что им нужно, а не "высокие технические характеристики изделия".

[_KWW_]

Люди будут брать то, что им нужно,

Это по Марксу. К сожалению, временем не прошло проверку. Рыночное - Люди будут брать из предложенного.

sia_2, Мда... Сильно ВАс достали, чтобы такое прописать...

[sia_2]

а вот здесь sia_2 "ни хрена подобного" ....... В основе любой маркетинговой концепции лежат высокие технические характеристики изделия - все остальное "политика предприятия", которую кстати, согласно законодательству, определяет директор(руководитель) предприятия...

Для справки, директор предприятия отвечает за стратегию развития его производственных мощностей, а постановкой ТЗ на разработку - занимается именно служба маркетинга.

"Рыба гниет с головы"...

Это к чему ? Где рыба ?

P.S. Кстати, HI-END - это результат одной из маркетинговых концепций...

Именно о том и речь. И "высокие технические характеристики изделия" там совсем ни причем. Высокая там в первую очередь цена

[Hennady]

.... Люди будут брать то, что им нужно, а не "высокие технические характеристики изделия"....

Мдя , что сказать - учись Docent , даже пояснять не буду почему

Добавлено через 4 минуты

Для справки, директор предприятия отвечает за стратегию развития его производственных мощностей, а постановкой ТЗ на разработку - именно служба маркетинга...

, хорошо что удачливые директора фирм этого не знают..., зато хорошо знают об уголовной ответственности за несистематическую выплату з/п работникам его предприятия...

... Где рыба?...

в аллегории...

... Именно о том и речь. И "высокие технические характеристики изделия" там совсем ни причем. Высокая там в первую очередь цена

sia_2 прекращай прикалываться . Цена в Hi-Ende потому и высокая, что она не участвовала в создании концепции

[sia_2]

, хорошо что удачливые директора фирм этого не знают..., зато хорошо знают об уголовной ответственности за несистематическую выплату з/п работникам его предприятия...

Еще бы! Ведь удачливость (в Российском понимании) нередко означает именно умение вовремя смыться с деньгами

sia_2 прекращай прикалываться . Цена в Hi-Ende потому и высокая, что она не участвовала в создании концепции

Я не прикалываюсь. Просто ты пишешь о том, как должно быть "по академическому учебнику", а я - как есть на деле, причем отнюдь не в "совке". Идеализм, конечно, вещь хорошая, но непрактичная.

Добавлено через 1 минуту

Люди будут брать то, что им нужно, а не "высокие технические характеристики изделия".

А нужно большинству из них, в первую очередь, чувство собственной значимости

[dekko]

А нужно большинству из них, в первую очередь, чувство собственной значимости

Как сказал мой заказчик:"сделай в моём кафе такой звук, как в моей крутой "бехе"! И по фигу, что в "бехе" хрюкает, машина "крутая" значит и звук в ней крутой!