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.

[Анатолий_В]

ЗОЛОТЫЕ СЛОВА!!!!

К сожалению воплощать их в дело намного сложнее, чем говорить

[Tetragramaton]

Ясно (зеленка мне кстати понравилась больше чем та, что применяется в платах ПК). Теперь хотелось бы практически уточнить несколько деталей. В очередной раз перечитав про Ваши комплекты опять понял, (полная мощная версия, и это окончательно) в связи с этим
1) я собираюсь делать комплект абсолютно полным и нивчем он урезан не будет, гарантирована ли коректная работа всех каскадов даже при мощности 400 вт/4Ом?, (предполагаю всеже 300 ват на 8 Ом, но всеже)
2) какой коефициент усиления XLR разъема( простите я не понял так 2 или -2 ) ?
3) какой общий коефициент усиления всей системы(ДБ) для полной мощной версии?
4)Предполагаемая мною емкость будет 56400, в связи с отсутствием высоковольтных конденсаторов на бОльшую емкость при тех же габаритах. Если следовать всем критериям о выборе силового трансформатора не будет ли слабым местом эта емкость? РеАльно ее будет достаточно, и какой примерно строк ее деградации(до сл замены)?
5) Банальный вопрос, но какая термопаста лучше всего подойдет для "известных" целей?
6) испытывался ли комплект полной мощной версии когда либо в живую? какие искажения(примерно)внесет усилитель для 250....300 вт\8Ом*?
Спасибо

[Эзотехник]

Дак лучше КТП-8 ничего и непридумано.

КПТ, а не трансформаторная подстанция.
Ещё о выборе межбазовых конденсаторов (С48, С49) для "вечного" усилителя.
Ведущие производители ВЧ полипропиленовых конденсаторов приводят скромные цифры для
Rated voltage pulse slope (dU/dt)R at 63V (DC): 20V/µs
или
Pulse Handling Capability 60V/µs (Max 10000 cycles)
Что будет с этими MKP или рекомендованными К73-17 2,2мкФ 63В на выходе усилителя, где возможна скорость нарастания 150 В/мкс? Или входной фильтр всё срежет, а из-за индуктивной нагрузки и ООС такой скорости неоткуда взяться?

"Другой проблемой при измерении шумов являются наводки с частотой сети"

А теоретически, если проектировать усилитель "с нуля", только для балансного входа, сколько получится сумматоров и фазоинверторов?

[Анатолий_В]

Что будет с этими MKP или рекомендованными К73-17 2,2мкФ 63В на выходе усилителя, где возможна скорость нарастания 150 В/мкс?

У меня предложение туда еще в параллель WIMA FKP-2 0.033x63В или подобные. У них 1000В/мкс. Не думаю что это что-то даст, так на всякий случай Вроде как ВЧ составляющую они должны на себя взять. Или керамику туда какую... Интересно чего больше от этих кондеров пользы или вреда. Всеж их введение увеличивает размеры ВК. Но я влепил их в Суховик. Показалось что немного выравнивают переходную. (около 100В/мкс)

[sia_2]

А теоретически, если проектировать усилитель "с нуля", только для балансного входа, сколько получится сумматоров и фазоинверторов?

Межбазовые конденсаторы - C48, C49 - поддерживают неизменным в динамике напряжения между базами. Поэтому напряжение между их выводами просто не зависит от скорости на выходе усилителя.
Количество сумматоров и фазоинверторов для полностью "симметричного" усилителя будет 2 и 2. Только где в этом практический смысл???

[sia_2]

Ясно (зеленка мне кстати понравилась больше чем та, что применяется в платах ПК). Теперь хотелось бы практически уточнить несколько деталей. В очередной раз перечитав про Ваши комплекты опять понял, (полная мощная версия, и это окончательно) в связи с этим
1) я собираюсь делать комплект абсолютно полным и нивчем он урезан не будет, гарантирована ли коректная работа всех каскадов даже при мощности 400 вт/4Ом?, (предполагаю всеже 300 ват на 8 Ом, но всеже)
2) какой коефициент усиления XLR разъема( простите я не понял так 2 или -2 ) ?
3) какой общий коефициент усиления всей системы(ДБ) для полной мощной версии?
4)Предполагаемая мною емкость будет 56400, в связи с отсутствием высоковольтных конденсаторов на бОльшую емкость при тех же габаритах. Если следовать всем критериям о выборе силового трансформатора не будет ли слабым местом эта емкость? РеАльно ее будет достаточно, и какой примерно строк ее деградации(до сл замены)?
5) Банальный вопрос, но какая термопаста лучше всего подойдет для "известных" целей?
6) испытывался ли комплект полной мощной версии когда либо в живую? какие искажения(примерно)внесет усилитель для 250 вт\8Ом*?
Спасибо

1. Зависит от фазового угла нагрузки. Версия 260 Вт на 8 Ом (питание +/-72В) НЕ РАССЧИТАНА на работу на 4 Ома с фазовым углом более 20 градусов. Будет срабатывать защита.
2. Входы XLR равноправны, поэтому хоть 2, хоть -2 - как распаять кабель.
3. Штатно почти точно 30 раз, то есть около 30 дБ.
4. На 8 Ом проблем никаких. Емксти предостаточно
5. КПТ8 или аналогичная западная.
6. Только макет в 4-омном исполнении (питание +/-57В). 72В-версия мной лично не делалась за ненадобностью.
По характеристикам этот вариант практически ничем не отличался. Искажения всех типов не выше 0.001...0.002%.

[sia_2]

1)Спасибо. Вы упоминаете всевремя фазовый угол нагрузки. В принципе что это такое?( смутно понимаю, но реального представления не имею)
2)Схема термостабилизации ВК у Вас выполнена по класической усложненной схеме хотелось бы подробнее понять Ваш подход а именно:коефициент теплового смещения для ВК равен 6*2.5( примерно 15мв/С), а тот двухполюсник получается работает примерно так (1+R62/(R61+R60))*2.5 тоесть около 18мв/с получается частичная перекомпенсация( с прогревом ток покоя должен уменьшаться). Был ли учтен факт разности теператур первой пары повторителя и основного теплоотвода? в каких пределах будет величина этого дрейфа при температуре радиаторов от 40 до 70 град ( какая средняя рабочая температура радиаторов предполагалась схемотехнически?)
Спасибо

1. Сдвиг фаз между напряжением и током через нагрузку. На разных частотах, он, естественно, разный. Из-за сдвига фаз резко увеличивается рассеиваемая мощность на выходных транзисторах. А для резистора сдвиг фаз отсутствует. Поэтому усилитель, рассчитанный "по учебнику", практически всегда сгорает при работе с полной мощностью на реальные АС. Фазовый угол тока через АС может достигать 60 градусов, а модуль импеданса - садиться примерно вдвое против обещанных 4 или 8 Ом.
2. Термокомпенсация на самом деле подбирается под конкретный радиатор, в статье приведен "среднебольничный" вариант, с очень небольшой перекомпенсацией. Точно рассчитать ее сложнее, чем банально подобрать.

[Olegyurich]

Поэтому усилитель, рассчитанный "по учебнику", практически всегда сгорает при работе с полной мощностью на реальные АС. Фазовый угол тока через АС может достигать 60 градусов, а модуль импеданса - садиться примерно вдвое против обещанных 4 или 8 Ом.

А если на выходе LR-цепь, все это тоже верно?Для усилителя.

[sia_2]

А если на выходе LR-цепь, все это тоже верно?Для усилителя.

LR-цепь работает (отсекает нагрузку) только на частотах намного выше звуковых.

[sia_2]

Ну, к моему счастью (надеюсь) уж наступил март. Подробно и еще раз подробно изучая конструкцию хотел бы задать еще несколько вопросов
1)В новой шеститранзисторной версии применяются насколько я понял теже самые одноватные резисторы. Какой их номинал( из чего исходя он считается)? и не маловата ли мощность для них - один ват?
2)Какое предназначение VD 36 VD 37, сколько не моделировал каскады вижу только их негативное влияние. Нужны ли они реально?
3) 2й полюс ( корекция из R71 C46). почему эти цепочки не с обеих сторон, на меньшую суммарную емкость соответственно? может ли возникнуть асимметрия в корекции?
4)синфазный трансформатор на выходе усилителя. Он придается в комплекте или его нужно будет покупать, или мотать?, из чего он сделан?

1. Мощность резисторов достаточна. Считаем - их по 12 на плечо, суммарное сопротивление 1/12 Ома, мощность 12 Вт. И еще ток через них идет лишь примерно половину периода. Суммарная мощность рассеивания в обоих полуплечах - 24Вт, а при нагрузке даже 3,2 Ома (по модулю) на них выделяется лишь около 1/(3.2*12) ~ 1/40 мощности. При выходной в 400 Вт это всего 10 Вт - налицо двойной запас. Вопросы есть ?
2. VD36/37 - это отбойные диоды, предотвращающие бросок напряжения, возникающий при отключении выходного каскада при индуктивной нагрузке во время срабатывания защиты.
3. Никакой асимметрии она не создает. Там еще 0.47 мкФ между базами.
4. Он сделан из ферритового кольца диаметром порядка 50-60 мм, витков 10 скрученным жгутом проводов. Делается самостоятельно.

[sia_2]

Sia-2. Хотел бы задать Вам еще несколько вопросов
1)LRC по выходу как я вижу исходя моделирования обеспечивает спад –3дб на частоте 180 кГц и выкручивает фазу до –45 град на частоте 155 кГц. Как конкретно настроена работа двух путей ООС. Основной и высокочастотной?. Насколько понимаю я глубина основной ООС после 180 кГц значительно уменьшается, и на более высоких частотах сигнал ООС идет уже по ветке R28 R27 C17 C18. Меня интерисует как именно выбиралась глубина ООС на частоте разделения петель. Глубина ВЧ ООС таже, или была увеличина\уменьшена, или она частотнозависимая?*
2)Почему собственно частота среза LRC около 200 кГц, а не выше и не ниже? Какое предназначение R121 C78 R119 C77. Эти цепи шунтируют «наводки» на ВК, для которых он имеет бОльшое вых сопротивление, или это наоборот давление сигнала с выхода усилителя? ( если можно подробнее)
3)Точность подстройки (границы работы интегратора компаратора) насколько понимаю я ограничены диодами VD20VD21 на уровне их минимального прямого напряжения ПН перехода.(0.7 – 0.7 в). Зачем они там?
4)В придачу к комплекту поставляется ПОЛНАЯ схема со всеми обновленными ( добавлеными ) деталями?( изменены названия советских деталей на импортные) И есть ли монтажная схема?
Спасибо.

1. На ВЧ, естественно, LRC-цепь из петли ООС исключена. Частотная зависимость там простая - точка "переключения" места взятия ООС около 150 кГц в зависимости от импеданса нагрузки. Полоса порядка 150-200 кГц выбрана из условия достаточно малых нелинейностей ФЧХ.
2. R121C78R119C77 демпфируют резонансы, могущие возникнуть в выходной RLC цепи при реактивной нагрузке.
3. Эти диоды - банальная защита (если хотите - перестраховка на всякий пожарный). Больший диапазон реально не нужен.
4. Да. Естественно. Сейчас как раз перебираю автоматику для обеспечения двухступенчатого "мягкого пуска", необходимого для мощной версии.

[sia_2]

1) Этот блок тоже переведен на импортную ел базу ?(можно ли использовать в таком случае менее дифицитные советские микросхемы?)
2)В мощной версии как написали Вы пуск будет двухступенчатым. Зачем? трансформаторы ведь ориентировочно теже?(двухступенчатость,- это поочередность подключения мощного и дополнительного, или общее среднее/высокое питание)
3)Вход в мощной версии тоже будет через синфазный трансформатор?, зачем кнопка отключения корпуса?
Cпасибо.

1. Естественно. Там все широкодоступное.
2. Одной ступени зарядного резистора при высокой мощности не хватает - очень велик ток через тиристоры в момент включения "на полную". Приходится вводить 2 резистора, сначала один, затем оба в параллель, и только после этого - напрямую к сети.
3. На усмотрение. Можно не ставить

[Tetragramaton]

Еще Вам один вопрос. (столкнулся при моделировании)
1) Как правильно посмотреть широкополосность ООС?, ( в смысле до LR или после нее). Если до, вижу 88дб на частоте 25 кГц, и прямое совпадение данных по глубине описаных в статье. Точка пересечения порядка 8 мГц
2)Можно ли было бы увидеть внутреннюю компановку узлов в Вашем усилителе?( конечно если есть фото)
3) выходной синфазный трансформатор обязателен?, какова польза от него???(неужели LR там недостаточно?). Как считаете Вы это действительно существенная мера необходимости?

[sia_2]

1. Естественно, до . А совпадение цифр с реально измеренными - критерий более-менее адекватного моделирования .
2. Как выберусь из цейтнота, сделаю.
3. Выходной СТ в домашних условиях строго необходим только, если рядом базовая станция сотовой связи или телевышка. А реально без него часто можно обойтись, но хуже от него точно не будет, кто бы что ни говорил..

[Tetragramaton]

Хорошо, принял во внимание. Фотка мне не к спеху (пока что мне нечего компановать, а "поприколу" посмотреть - безчеловечный подход предвзятого цинизма). Моделирование действительно доволи объективное ( по табличке ФЧХ и АЧХ все сходится ). Назрел у меня еще один вопросик
1)Вы говорили о том, что УН работающий в режиме близком к насыщению в меру ухудшения частотных свойств выкручивает 2 й полюс больше чем надо, а в Вашей конструкции, как бы не так. Вы упоминали, что какой то диод выкорачивает цепочку R71C46, или отключает ее. Я бы хотел подробнее понять суть процесса.
2) и в дополнении по корекции. Цепь R25C16 как назвали ее Вы "корекция по нулю". Именно какое ее предназначение, по нулю какого полюса она работает???, кстати насколько вижу я, она не меняет картины ФЧХ с разомкнутой петлей, а в петле после участка 4.4мГц до 6.5мГц(где фаза заходит за 180 град) поднимает фчх на частоте около 7 мГц до уровня - 110град!!! (это как раз частота единичного петлевого усиления). Всели правильно я понимаю?, или где то есть заблуждения.

[Karen]

Народ. какие проблемы с радиаторами У нас в магазинах продаят фирменные. Примерно так 40 х16х5 см .если не длиннее и шире . Правда не очень они красивые - покрашены черной краской Стоят примерно 35 баксов
А вот есть очень красивые неокрашеннные 21х16х5 см Стоят они вдвое меньше первых

[sia_2]

Хорошо, принял во внимание. Фотка мне не к спеху (пока что мне нечего компановать, а "поприколу" посмотреть - безчеловечный подход предвзятого цинизма). Моделирование действительно доволи объективное ( по табличке ФЧХ и АЧХ все сходится ). Назрел у меня еще один вопросик
1)Вы говорили о том, что УН работающий в режиме близком к насыщению в меру ухудшения частотных свойств выкручивает 2 й полюс больше чем надо, а в Вашей конструкции, как бы не так. Вы упоминали, что какой то диод выкорачивает цепочку R71C46, или отключает ее. Я бы хотел подробнее понять суть процесса.
2) и в дополнении по корекции. Цепь R25C16 как назвали ее Вы "корекция по нулю". Именно какое ее предназначение, по нулю какого полюса она работает???, кстати насколько вижу я, она не меняет картины ФЧХ с разомкнутой петлей, а в петле после участка 4.4мГц до 6.5мГц(где фаза заходит за 180 град) поднимает фчх на частоте около 7 мГц до уровня - 110град!!! (это как раз частота единичного петлевого усиления). Всели правильно я понимаю?, или где то есть заблуждения.

1. Это VD26, VD27. Они шунтируют R71C46. Это резко уменьшает коэффициент усиления для "малого сигнала", но уменьшает фазовый сдвиг почти на 80 градусов в момент ограничения. Соответственно выход из ограничения становится значительно чище.
2. Коррекция нулем не обязательно должна делаться точно на каком-то полюсе. Это всего лишь формирование подъема АЧХ/ФЧХ в необходимой области частот. Так что все правильно.

[Tetragramaton]

SIA_2 еще пару вопросов если можно.
1) в какой программе "подгонялся" сверхлинейный усилитель?
2) бросалось уже давно в глаза. А почему ОУ запитаны с точек фиксированного смещения баз VT6 VT8, ведь можна же было скажем взять питание ОУ прямо с 16 вольт( при необходимости ввести туда дополнительные RC), и аналогично поступить и с теми базами. У меня назревает одно подозрение. ОУ получается создает на тех базах противофазные гармонические пульсации аналогичные своему выходному сигналу, а они "отражаются" на инв входах ОБ схемы, образовывая цепочку ОС. Я еще не успел разобраться положительная она или отрицательная, ведь только заметил даное обстоятельство. Хотел спросить Вас, это запланированая связь, или паразитное влияние этих узлов? Те два кондерчика конечно тоже важное обстоятельство, но там в базе и миливольты пульсаций многозначительны.(ООС идет по пути включения этого каскада с ОЭ. т е линейность по идее определяется I=f/Uбэ для этой связи, а это самая капризная зависимость линейности.) . Прошу прощения если чего то напутал.
3)Выходная LRC отсекает переменный ток частотой выше 200 кГц, тем самым ограничивая "реальнодопустимую" скорость нарастания вых сигнала на уровне V=2пFmUm. т е для частоты 200 кГц = 50 в/мКс. Как в этом случае будет вести себя фронт меандра. Ведь участок нарастания - величина постоянного тока, следовательно не отсекается LR. в таком случае усилитель покажет свою максимальную скорость?
Спасибо

[sia_2]

SIA_2 еще пару вопросов если можно.
1) в какой программе "подгонялся" сверхлинейный усилитель?

PSPICE 5.1 Естественно, все модели полупроводников я делал сам по результатам реальных измерений (т.н. "стандартные" или "по справочным данным" - не имеют отношения к действительности).

2) бросалось уже давно в глаза. А почему ОУ запитаны с точек фиксированного смещения баз VT6 VT8, ведь можна же было скажем взять питание ОУ прямо с 16 вольт( при необходимости ввести туда дополнительные RC), и аналогично поступить и с теми базами. У меня назревает одно подозрение. ОУ получается создает на тех базах противофазные гармонические пульсации аналогичные своему выходному сигналу, а они "отражаются" на инв входах ОБ схемы, образовывая цепочку ОС. Я еще не успел разобраться положительная она или отрицательная, ведь только заметил даное обстоятельство. Хотел спросить Вас, это запланированая связь, или паразитное влияние этих узлов? Те два кондерчика конечно тоже важное обстоятельство, но там в базе и миливольты пульсаций многозначительны.(ООС идет по пути включения этого каскада с ОЭ. т е линейность по идее определяется I=f/Uбэ для этой связи, а это самая капризная зависимость линейности.) . Прошу прощения если чего то напутал.

Немного напутали дело в том, что влияние сигналов на базе VT5,7 и VT6,8 совершенно одинаково (и не слишком велико), тогда как полезный сигнал присутствует в основном на базах VT5,7. Полярность паразитного сигнала на базах VT6,8 увеличивает коэффициент усиления всего на доли процента, и то на низких частотах.

3)Выходная LRC отсекает переменный ток частотой выше 200 кГц, тем самым ограничивая "реальнодопустимую" скорость нарастания вых сигнала на уровне V=2пFmUm. т е для частоты 200 кГц = 50 в/мКс. Как в этом случае будет вести себя фронт меандра. Ведь участок нарастания - величина постоянного тока, следовательно не отсекается LR. в таком случае усилитель покажет свою максимальную скорость?
Спасибо

Во-первых, максимальная скорость нужна только для гарантии обеспечения динамической линейности усилителя, реально таких сигналов нет (к тому же предусмотрен входной ФНЧ с полосой порядка 50 кГц). Во-вторых, на фронте меандра ток со стороны усилителя ограничен катушкой, так что никаких проблем для усилителя это не создает. Фронт после RLC-цепи, естественно, будет завален, но это не имеет практического значения - это линейная цепь, не вносящая нелинейных эффектов и практически не влияющая на АЧХ/ФЧХ в звуковом диапазоне частот.

[Tetragramaton]

SIA_2
Еще один вопрос по мягкому ограничителю и его недостатках. Насколько понимаю я вносимые им искажения обусловлены тем, что он добавляет нагрузку DA1. От того назревают вопросы а почему бы не зделать так?
1)тот же самый "пороговый ограничитель" ввести в местную нечастотнозависимую ООС первого операционника. Тоесть определить максимальную амплитуду вых сигнала, пересчитать ее через кУ, и урезать его максимальное усиление таким образом? Я считаю в этом случае сигнал не будет терять форму, а просто будет уменьшаться, что нивкоем случае не внесет отдельных искажений и "обрезаных голов" типо еще более мягкое ограничение.
2) оставить "ключевые елементы" последовательно R16 R17, тоесть тригер, или иное устройство когда видет на выходе обрезаный сигнал просто подключает уже имеющийся ограничитель на время порядка 10 с( ну ввести туда интегрирующую цепочку ). Реально пользователем не предполагается експлуатация в сильно максимальных режимах, по сему быстродействие этой схемы лучше определить просто защитой, которая "задним числом" будет убирать ненужные пики по входу. Недостатки конечно есть, но и достоинства тоже
3) устройство можна сделать с еще более жестким порогом ( чтобы не преоткрывалось раньше времени )... полагаю так и было зделано в самой самой версии Вашего усилителя. Какой там используется принцип???( есть ли схема?, хотелось бы посмотреть)...
Спасибо