Усилитель просто с высокими параметрами

[krulfa]

Собственно, сабж. В модели показывал THD около 0.0002% на 20К, 50Вт и 8 Ом.

Выход без реле, поэтому стоит отсекатель на полевых транзисторах. Левее - схема автоматического регулирования тока покоя с кучей транзисторов. Ну а еще левее - собственно усилитель. Коэффициент усиления - 37 дБ, предназначается, чтобы подключать к источнику просто через регулятор громкости. Так и сделано на шасси усилителя Одиссей-010. Глубина ООС на 20 кГц ~73 дБ расчетная.

Избыточность схемотехники есть, задача ставилась, чтобы просто заработало с первоначальной идеей и в той печатной плате, которая была когда-то заказана.

Еще есть стабилизатор напряжения +-37В с плавным включением, стаблизатор на +-60В и схема управления, но к усилителю это не сильно относится.

При прослушивании были успешно переиграны Cambridge Audio Azur 840 и семиканальный Arcam, по внешнему виду, кажется, P777, может быть, предыдущая модель. Источником был небезызвестный CD-плеер Arcam с Ring DAC, колонки Monitor Audio Gold.

Сейчас интересно послушать и сравнить с чем-нибудь еще.

Хронология создания:
Начало в 2005 году - первое моделирование, выбор элементной базы.
Январь 2006 - первый макет. Простой ВК, простой дифкаскад на ПТ. Расчетный КНИ 0.02% на 20 кГц. Макет звучал хорошо и объемно, что сохранилось и впоследствии. Принято решение добавлять усилитель тока на Т3 Т6.
Лето 2006 - готова модель с усилителем тока.
Зима-весна 2007 - начались эксперименты с моделью ВК в классе Super A. Цепь L1 L2 R44 R38 приобрела свои очертания. THD 0.0033%.
Июнь 2007 - совмещенный каскад SuperA и АВ моделирует THD 0.0006%
Август 2007 - появилась схема автоматического регулирования тока покоя. Схема приобрела рабочие очертания.
Лето 2007 - разводка и изготовление основной ПП.
Зима 2008 - сборка одного канала.
Весна 2008 - началась отладка, проверка моделей. Схема управления током покоя переделана с транзисторов на TL431. При нормальной работоспособности на малом сигнале остался один мощный возбуд на большом сигнале, причина которого неясна.
Апрель 2008 - смоделирована зависимость КНИ от тока покоя и эмиттерных резисторов. Найден минимум, который показал несостоятельность совмещения Super A и АВ. Переделано на AB, THD 0.0002%
Октябрь 2008 - найдена причина возбудов ВК. Добавлен двухступенчатый ограничитель D9 D10 D8 D12 LED3 LED4. ВСЕ! ПАШЕТ!!!
Ноябрь 2008 - усилитель собран в корпус и начал эксплуатироваться.
Декабрь 2008 - первое прослушивание (сравнение с Arcam и СА).
Начало 2009 - первые измерения THD (0.002% - 0.007%). Попытка уточнить модели и найти расходжения.
Лето-осень 2009 - усложненная перспективная модель показала 0.00002% на 20 кГц.
Ноябрь 2009 - устранение синфазных подвозбудов, улучшение тепловой стабильности тока покоя, правка входного каскада.
Декабрь 2009 - переделка входных цепей.
Январь 2010 - второе прослушивание.
Февраль 2010 - замена БП.
Март 2010 - попытка улучшить КНИ путем замены каскада УН на биполярный Шиклай и включения плавающего каскода во входном каскаде.
Май 2010 - третье прослушивание прослушивание показало проблемы с объемом звучания. Вернулся к первоначальной схеме входного каскада без плавающего каскода, заменил УН на составной источник тока. Убраны все "железяки" из путей прохождения сигнала на выходные клеммы. Результат - звук супероткрытый, эмоциональное впечатление перестало зависеть от уровня громкости.
Июнь 2010 года. Измерил КНИ, график и некоторые спектры приложены: правый канал 3 кГц под нагрузкой 50 Вт (0.00071%) и без нагрузки (0.00046%), правый канал IMD 14+15 кГц (0.00022%) и левый канал на 50 гЦ, чтобы посмотреть очаровательную гребенку помех от БП (0.0032% из-за этого).
P.S. Спектры не показывают реальный КНИ; так как использовалась измерительная приставка, их нужно читать: уровни гармоник и шумовую полку уменьшать на 24 дБ, т.к. уровень основной гармоники около -16 дБ
19.06 Вернул обратно следящий каскод входного ДК, но по другой схеме - звучит лучше.
17.07 Усилитель получил имя - Mont Blanc (или Монблан по-русски) по имени высочайшей горы Европы, находящейся в Альпах.
24.10.10 Уменьшил индуктивность выходного дросселя, добавил цепь Цобеля, изменил включение снабберной цепочки в ВК. Прослушивание выявило значительное влияние на звук процессов внутри БП, поэтому дальнейшие работа по доводке данного экземпляра усилителя прекращаются.


Жертвы:
Два стабилитрона на 6.8В, один на 15В и одна TL431 (два КЗ щупом по питанию и неправильный монтаж). Один 2705 и 315 (сгорели при КЗ щупом в схеме управления током покоя). Резистор на 1 Ом (погиб при испытании схемы защиты). Два транзистора в стабе 37В (КЗ крышкой уся на корпус при надевании). Транзистор управления реле сигнала (КЗ на выходе). Два BS250 в разное время в одном месте (причина неясна, возможно КЗ щупом). LED4 (перегрелся после выхода BS250). Резистор на 3 Ом (погиб при просмотре формы тока нового транса). Последнее КЗ соплей припоя унесло T14, а вместе с ним - и весь стаб на -60В, что меня удивило, так как последний был защищен самовосстанавливающимся предохранителем.

Федор Круль.

[DMix]

По моему опыту, звук складывается из многих факторов, и когда с технической точки зрения (по приборам) усилитель уже вылизан очень хорошо, начитают вступать в игру вещи, которые ранее были просто незаметны.

Получается ситуация с так называемой двойной ошибкой - когда вторая ошибка нивелирует влияние первой.
Столкнулся с такой ситуацией: схема одна и таже но из-за трансформатора первая выдавала на спектре преобладающую 2ую гармонику
звук мне нравился не нравились показания прибора. Вылизал питание Кг резко упал - вторая практически ушла ниже 110 - но звук первого варианта мне да и не только мне нравился больше. Возможно наклон синуса при 2ой гармонике как то благотворно сказывается на работе динамика в СЧ и ВЧ диапазоне особенно на малом сигнале.
Насчет ГВЗ - лично для себя стараюсь не применять ни интегрирующих ни форсирующих цепочек.

[viktor8m]

Насчет ГВЗ - лично для себя стараюсь не применять ни интегрирующих ни форсирующих цепочек.

Не только это влияет на постоянство ГВЗ если в усилителе есть общая ООС, т.к. и ООС приводит к непостоянству ГВЗ, если её добротность выше 0.5 (для ООС только с полюсами) или всегда, если есть нули передачи на частотах ниже 1 МГц (выше же существенно не повлияет на постоянство ГВЗ до частоты 20 кГц, если добротность менее 0.5). Кроме того, при добротности ООС выше 0.5 возникают колебательные процессы на резких перепадах сигналов (чего много в музыке), что также влияет на восприятие звука.

[DMix]

Offтопик:

viktor8m, Интуитивно чуствую что вы правы.
Т.е. получается применение частотно зависимых цепей ООС противопоказано для натурального звучания. Или их влияние на коэффициент передачи должно начинать проявляться на возможно высокой частоте.

---------- Добавлено в 17:47 ---------- Предыдущее сообщение в 16:40 ----------

произведение девиации ГВЗ на малом сигнале на КНИ.

Сначала не до конца понял эту фразу - в принципе прослеживается прямая связь. Еще один момент - влияние 2ой гармоники на связку УМ+АС - парадоксально но ничего не могу поделать с ушами - мелочи больше(не послезвучия) а реальных звуков типа шепота на втором плане - все это где-то на уровне шумов самого УМ т.е. очень слабый сигнал.
Возможно(зависит конечно от фазы гармоники) из-за наклона сигнала она влияет на - преодоление инерции дифузора в большей степени именно на малом сигнале.

[viktor8m]

Offтопик:

viktor8m, Интуитивно чуствую что вы правы.
Т.е. получается применение частотно зависимых цепей ООС противопоказано для натурального звучания. Или их влияние на коэффициент передачи должно начинать проявляться на возможно высокой частоте.

Offтопик:
Частотно-зависимая ООС противопоказана, если эта зависимость существенна на частотах меньше пары мегагерц, а так не страшно. Главное, как я писал, добротность контура ООС, поэтому проектировать усилитель, т.е. распределять усиление и частоту среза между каскадами, надо изначально с учётом ООС. Моё видение идеального усилителя мощности с выходом в АВ режиме состоит в усилителе с двойной общей ООС, где первый каскад с ломанным каскодом (симметричный или несимметричный) обеспечивает основное усиление и частоту среза (20-30 кГц), а второй каскад как, например, в Nataly от Waso, т.е. охвачен своей общей ООС и обеспечивает второй полюс выше 1 МГц (т.е. в Nataly надо или входной ОУ поменять на однополюсный, или собрать на дискретах, и естественно изменить коррекцию).

[DMix]

Offтопик:

viktor8m, Т.е. как я понял для каждого каскада своя ООС, основное усиление в 1, а сильноточный практически в качестве повторителя.
И все это без общей ООС.

[viktor8m]

Offтопик:

viktor8m, Т.е. как я понял для каждого каскада своя ООС, основное усиление в 1, а сильноточный практически в качестве повторителя.
И все это без общей ООС.

Offтопик:
Нет, не верно, посмотрите здесь на форуме Nataly от Waso (такая конфигурация используется и во многих промышленных усилителях), в таких усилителях первая часть на ОУ (но не правильно выбранные) с общей ООС с выхода всего усилителя, а вторая часть собрана по симметричной схеме, содержит каскады усиления и выходной каскад, и охвачена своей общей ООС.

[DMix]

Offтопик:
viktor8m, Спасибо. Посмотрю.
Такое включение как я понимаю увеличивает глубину ООС

[viktor8m]

Offтопик:
viktor8m, Спасибо. Посмотрю.
Такое включение как я понимаю увеличивает глубину ООС

Offтопик:
Наоборот, уменьшает необходимую глубину ООС для первой части. Т.к. вторая часть усилителя (включающая и выходной каскад) охвачена своей общей ООС, то искажения выходного каскада (а в режиме АВ они значительны) будут значительно снижены без влияния первой части, что и позволяет уменьшить необходимую глубину ООС для первой части (которая должна просто добить остатки искажений), а в итоге и обеспечит оптимальное распределение частот среза (но первая часть обязательно должна быть однополюсная). Такое невозможно в стандартном усилителе только с одной общей ООС.

[DMix]

Offтопик:
viktor8m, Т.е. у первой части нет своей ООС а только общая. И в этом случае я так понимаю первый ОУ не должен быть слишком шустрым чтобы не загнать в ступор последующий каскад.

---------- Добавлено в 20:03 ---------- Предыдущее сообщение в 19:58 ----------

Я бы попробовал новый параметр качества как произведение девиации ГВЗ на малом сигнале на КНИ.

С количественной оценкой КНИ вроде бы все понятно - а вот как быть с количественной оценкой ГВЗ и какой параметр выбрать для этого - вот это вопрос. Все это очень любопытно.

---------- Добавлено в 20:21 ---------- Предыдущее сообщение в 20:03 ----------

Offтопик:
viktor8m, И в этом случае я так понимаю первый ОУ не должен быть слишком шустрым чтобы не загнать в ступор последующий каскад.

[viktor8m]

Offтопик:
viktor8m, Т.е. у первой части нет своей ООС а только общая.

Offтопик:
Верно (хотя небольшую местную в виде эмиттерных резисторов обычно ставят), как и в любом усилителе с ООС, причём входная часть первой части и определит точность ООС.

Offтопик:
И в этом случае я так понимаю первый ОУ не должен быть слишком шустрым чтобы не загнать в ступор последующий каскад.

Offтопик:
Независимо, первая часть собрана на ОУ или дискретах, она должна иметь только один полюс (частоту среза) на 20-30 кГц, а не так как большинство ставит обычные ОУ.

[DMix]

Offтопик:

причём входная часть первой части и определит точность ООС.

Надо будет это хорошенько обмозговать - вроде бы все логично. Попробую в модели - может какие подводные камни вылезут по устойчивости и диапазону.

[Shurik]

где первый каскад с ломанным каскодом (симметричный или несимметричный) обеспечивает основное усиление и частоту среза (20-30 кГц), а второй каскад как, например, в Nataly от Waso, т.е. охвачен своей общей ООС

Схематически не нарисуете, как Вы себе это представляете? Усилитель Натали я делал в разных вариациях, представляю как это работает, знаю какой звук получается (идея о двух ООС правильная), но не представляю, как прикрепить сюда сломаный каскод. Как поставить диффкаскад, а после него каскад усиления напряжения с местной ООС - понятно, таких схем достаточно много, в том числе промышленных. Но сломаный каскод, а после УН с местной ООС?

[waso]

viktor8m, DMix, посмотрите на Сталкер-Лабе Nataly v2. Это значительно улучшенная версия усилителя, опробованная в железе и скорректированная в реальных условиях, а не в симуляторе.

[DMix]

waso, Посмотрю. Спасибо.
Мысль у меня была такая - тракт усиления с возможно меньшим (а лучше бы полным отсутствием)интегрирующих и диференцирующих цепей с максимально возможной шириной полосы пропускания - даже если это будет влиять на КНИ не в лучшую сторону - ну до определеного предела конечно - примем его за менее 0,01%.

[waso]

DMix, У PropetMaster"а усилитель на BUF634 в этом плане удался ;)
Советую посмотреть также ZD-50, принцип такой же, как и у v2. И тоже - трах с корректированием. Это оно в симуляторе всё просто, а вот когда дошло до железа и особо до платы с финальной топологией... Оказалось, что кондики-то от симуляторных ой как отличаться будут.

[DMix]

У PropetMaster"а усилитель на BUF634 в этом плане удался

Это где их очень много в паралель.?

[waso]

Это где их очень много в паралель.?

Да. Хотя, по идее, всё это количество можно было бы заменить параллельным усилителем на 4-6 транзисторов. Но это только по идее.

[DMix]

можно было бы заменить параллельным усилителем на 4-6 транзисторов

кондики-то от симуляторных ой как отличаться будут

Вот поэтому и не только когда вижу что все небо в кондерах - вижу проблемы с устойчивостью и динамическими искажениям которые задушили вместе со звуком.

[waso]

Вот поэтому и не только когда вижу что все небо в кондерах - вижу проблемы с устойчивостью и динамическими искажениям которые задушили вместе со звуком.

К сожалению, без коррекции по фазе реально реализовать только двухкаскадные усилители. И то, на практике-не всегда. Методы борьбы с динамическими искажениями - "конёк" Виктора Жуковского ака Saggitarius, да и начали думать об этом еще в 70е годы. Устойчивость тоже давно изучалась. Ну что поделаешь - за 0,000... приходится чем-то платить...

[DMix]

Сообщение от krulfa Я бы попробовал новый параметр качества как произведение девиации ГВЗ на малом сигнале на КНИ.

В этом я с Федором солидарен - в конце концов мы ведь музыку слушаем а не показания приборов. Хорошие показатели нужны - спору нет - но мне кажется не в ущерб звуку.
Считаю важным сохранить атаку и наполнение без изменения фазы. Кстати любопытный момент - атаку на НЧ отрабатывает и сч и вч динамик.

---------- Добавлено в 13:43 ---------- Предыдущее сообщение в 13:07 ----------

К сожалению, без коррекции по фазе реально реализовать только двухкаскадные усилители. И то, на практике-не всегда.

Мне кажется, если не ставить перед собой цель достичь на чистом синусоидальном сигнале 0,000 искажений, то возможно с минимальной(2...3МГц) или вообще без коррекции.

---------- Добавлено в 13:54 ---------- Предыдущее сообщение в 13:43 ----------

krulfa,
Может быть я и не прав - надо послушать аппарат с 0,000 искажениями и широкополосник, возможно у меня мнение изменится.

Предлагаю сравнительное прослушивание - коньяк с меня.