Американский усилитель - схемотехника

[key08rus]

Попала мне в руки схема одного дорогущего американского усилителя. Очень бы хотелось узнать мнение уважаемых специалистов о схемотехнике этого уся.

Ну и, конечно, хотелось разобраться досконально в его работе, но это - уж как получится

[Mepavel]

входной ток равен выходному (с точностью до тока базы).

Ну так точно это Вы уже подшаманили в своей модели, поставив вместо 976 Ом - 960, и вместо 1N914 - 1N4148.

Offтопик:

Отсюда и линейность, а не компенсация искажений. Аминь!

Ну так у fakel*а, что не усилитель, то "так себе" и т.п. Поскольку его коробит, когда он не видит компенсации нелинейных p-n-переходов, такими же переходами. Или компенсации ёмкостей. Или когда каскад УН упирается эмиттером в шину питания, тем самым способствуя проникновению помех из него. В общем продолжать можно долго.

P.S. Выкладываю свою модель усилителя, которая максимально приближена к схеме из первого поста. Итого имеем при делителе общей ООС 1:10 петлевое усиление в звуковой полосе в районе 50 дБ, запас по фазе 85 градусов при любом выходном напряжении, скорость нарастания 6 В/мкс. 2-я гармоника на 10 кГц - минус 80 дБ.

[G.S.S.]

скорость нарастания 6 В/мкс.

Спорим, сделаю 0,6 В/мкс.
Правда это будет не быстродействие усилителя, а мои "шаловливые ручки"

[Mepavel]

Правда это будет не быстродействие усилителя, а мои "шаловливые ручки"

Да я уже заметил работу эти Ваших "ручек" в той модели из поста #50. Зачем себя и других обманывать? Усилитель то практически неработоспособен из-за сильной чувствительности к изменению температуры. В моей модели, которая соответствует оригиналу схемы, при изменении температуры с 27С до 85С ток УН изменяется с 6 до 30 мА. И соответственно катастрофически меняется ток покоя ВК. А значит есть большой риск выгорания и УН, и ВК. Оно и не удивительно. Поскольку отсутствует термокомпенсация в УН и в ИТ диф.каскада.
Мне вот интересно, Вы всерьёз думаете, что парой диодов в ИТ можно компенсировать всю эту кривоту? И то, что ток на выходе ТЗ с точностью до тока базы равен току коллектора транзистора диф.каскада путём подгонки резистора?

Спорим, сделаю 0,6 В/мкс.

Кстати, а как Вы измеряли скорость нарастания?

[ОРорин]

Бесконечный спор получается. И никто не хотел уступать... Как-то не стыкуется с предстоящим праздником и выходными. Вобщем уважайте друг друга.

[Mepavel]

Бесконечный спор получается. И никто не хотел уступать... Как-то не стыкуется с предстоящим праздником и выходными. Вобщем уважайте друг друга.

ОРорин, прошу прощения, но мы вроде как уважаем друг друга! И дискуссия вроде вполне ничего.

[G.S.S.]

Зачем себя и других обманывать?

Вы бы полегче на поворотах.
Да и передергивать ни к чему.
Честь имею.

[Mepavel]

Раз уже интересуют доработки данного усилителя, то предлагаю свою модификацию.

Основной доработкой схемы является термокомпенсация источника тока дифкаскада и токовых зеркал (в т.ч. УН), а также применение каскодной схемы в УН для увеличения его выходного сопротивления и, следовательно, глубины ООС на звуковых частотах.
Принцип термокопенсации ИТ и первого токового зеркала заключается в выравнивании мощности, выделяемой на кристаллах токозадающих транзисторов (например пары Q5 и Q6, Q7 и Q10) и в выравнивании их базовых токов. Благодаря этому прямое падение напряжения Ube, а также его ТКН на этих транзисторах равны друг другу. И самое интересное, что такая термокопенсация совершенно не требует теплового контакта этих пар транзисторов.
Это позволило свести к минимуму уход токов покоя УН от температуры, и, следовательно, дрейф нуля усилителя и тока покоя ВК.
Кроме того, за счёт такого решения повышается линеаризация усилителя, а также устраняются искажения, вызванные саморазогревом кристалла.
На рисунках слева направо приведены: АЧХ и ФЧХ петлевого усиления ( v(OUT)=0, коэф. делителя цепи общей ООС примерно 1:28), меандр на частоте 10 кГц и спектр гармонических составляющих на частотах 1 и 10 кГц.

[malefactor_8hz]

А еще можно убрать зеркало, добавить ДК, зеркальный входному, закаскодить оба ДК, предварить УНы повторителями и получить нормальный усь

Или сделать по мотивам Хафлера 9505, точно не хуже "ланзаровской" структуры. (Мне даже кажется, что лучше. Звук.) И точно лучше, чем в шапке темы, или EHHA(если не брать во внимание низковольтные безнакальные лампы - то же самое http://www.cavalliaudio.com/diy/ehha...%20Channel.png)

Если не нужен большой ток на выходе УН, можно зеркала поставить к Т8\Т11 по схеме 9505.

[malefactor_8hz]

Основной доработкой схемы...

Разбаланс дифкаскада потянет за собой весь УН.
И коррекция шунтирующая - хорошо, но емкость под нФ - это много. По симулятору нормально, но по звуку лучше тот вариант, где удается скорректировать меньшей, я в этом удостоверился.
Остальные излишества - дело вкуса.

[audiomun]

Раз уже интересуют доработки данного усилителя, то предлагаю свою модификацию.

Думаю, не стоило нагораживать столько каскодов для того чтобы затем убить все усиление гигантской нагрузкой на выходной каскад в виде C2,C3, резисторы эмиттеров дифкаскада почему-то потерял, слишком сложный ИТ питания ДК. Вот за подобные разработки любители симуляторов и не вызывают у меня уважения, извини. С уважением, Вячеслав.

[Mepavel]

Разбаланс дифкаскада потянет за собой весь УН.

Извините, не понял почему? Диф.каскад нагружен на стабильный ИТ. И сумма токов в обоих плечах постоянна.

Offтопик:

По симулятору нормально, но по звуку лучше тот вариант, где удается скорректировать меньшей, я в этом удостоверился.

Кстати можно послушать через микрокап 10.

---------- Добавлено в 16:50 ---------- Предыдущее сообщение в 16:43 ----------

Думаю, не стоило нагораживать столько каскодов для того чтобы затем убить все усиление гигантской нагрузкой на выходной каскад в виде C2,C3

Думаю стоит. Во-первых, нагрузка не гигантская, поскольку УН достаточно мощный, во-вторых ёмкости начинают себя слабо проявлять только в верху звукового диапазона (см. АЧХ петлевого усиления). А что касается каскода, то без него на НЧ максимальное усиление в петле было в районе 40-45 дБ, а с ним 75 дБ.

---------- Добавлено в 16:54 ---------- Предыдущее сообщение в 16:50 ----------

слишком сложный ИТ питания ДК.

Не вижу ничего сложного, просто привык работать в SMD. А там, как-говорится, одним элементом больше или меньше... Кроме того по работе часто приходилось делать схемы автоматики и измерения малых величин. И именно такая схема ИТ показала себя с хорошей стороны.

Вот за подобные разработки любители симуляторов и не вызывают у меня уважения, извини. С уважением, Вячеслав.

Согласен, что критерий истины практика.

[malefactor_8hz]

Диф.каскад нагружен на стабильный ИТ. И сумма токов в обоих плечах постоянна.

И где этот стабильный ИТ?
Токи в коллекторах Q1\Q9 резисторами выровнял что ли? Зеркало - оно же с одной стороны только источник тока, с другой - управляющий тр-р или диод. Вот если вместо R2\R6 поставить по ИТ, тогда может запоёт.
И про "острый" дифкаскад верно сказали, хотя не принципиально.

[Mepavel]

И где этот стабильный ИТ?

Транзисторы Q3,Q4,Q5,Q6 микросхема X1 TL431, преобразователи напряжения-в ток - резисторы R5 и R8. При этом значение резистора R8 подбирается таким, чтобы ток через этот резистор был равен выходному току ИТ. А стабильность можете проверить хоть по симулятору. Так же можете посмотреть мощности рассеяния на кристаллах.

---------- Добавлено в 17:14 ---------- Предыдущее сообщение в 17:10 ----------

Токи в коллекторах Q1\Q9 резисторами выровнял что ли?

Вы, по-видимому, не совсем поняли суть схемы. Обращу внимание на следующие равенства резисторов R2=R10, R6=R9, думаю этот намёк сразу всё прояснит.

Зеркало - оно же с одной стороны только источник тока, с другой - управляющий тр-р или диод.

По-моему, токовое зеркало должно иметь токовый вход и токовый выход. Последний является источником тока. Поэтому опять не совсем понял, что в схеме не так?

Вот если вместо R2\R6 поставить по ИТ, тогда может запоёт.

По-моему тогда усилитель сгорит. Т.к. получим неконтролируемое падение напряжения на этом ИТ. Т.е. ток покоя УН будет неконтролируемый. А в случае с резисторами он задаётся ИТ диф.каскада. Тогда падение напряжения на R2 и R6 преобразуется снова в ток УН. Так что необходимо соблюдать хронологию преобразований тока в напряжение.

[malefactor_8hz]

Транзисторы Q3,Q4,Q5,Q6 микросхема X1 TL431, преобразователи напряжения-в ток - резисторы R5 и R8. При этом значение резистора R8 подбирается таким, чтобы ток через этот резистор был равен выходному току ИТ. А стабильность можете проверить хоть по симулятору. Так же можете посмотреть мощности рассеяния на кристаллах.

Против этого ИТ ничего не имею, я подразумевал нагрузку в коллекторах ДК.

---------- Добавлено в 15:27 ---------- Предыдущее сообщение в 15:18 ----------

Вы, по-видимому, не совсем поняли суть схемы. Обращу внимание на следующие равенства резисторов R2=R10, R6=R9, думаю этот намёк сразу всё прояснит.

Симметрия конечно некоторая просматривается, но вот смысла использовать зеркала с большим "коэф. отражения", т.е. сильно разным током в плечах от этого больше не становится.

[Mepavel]

Против этого ИТ ничего не имею, я подразумевал нагрузку в коллекторах ДК.

Ни разу не видел схемы, где в коллекторах обоих транзисторов ДК стоят ИТ. И честно, говоря не представляю реального применения этой схемы, кроме как в компараторах. И то во всех компараторах, с которыми я имел дело, нагрузкой ДК обычно является ТЗ.

---------- Добавлено в 17:30 ---------- Предыдущее сообщение в 17:27 ----------

Симметрия конечно некоторая просматривается, но вот смысла использовать зеркала с большим "коэф. отражения", т.е. сильно разным током в плечах от этого больше не становится.

Ну так эта симметрия далеко не "некоторая", а является изюминкой этой схемы. А о каком ТЗ с большим коэф.отражения идёт речь?

[malefactor_8hz]

Ни разу не видел схемы, где в коллекторах обоих транзисторов ДК стоят ИТ.

Распростаренные THS4061, AD826 и некоторые другие ИМС. (вложение)
Из дискретных - небезызвестный услилитель Канеды, там в обоих стоках ДК ИТ..

[Mepavel]

Из дискретных - небезызвестный услилитель Канеды, там в обоих стоках ДК ИТ..

Спасибо за иллюстрацию, да такая схемотехника имеет место. Просто для меня в этом случае нагрузкой ДК является не ИТ, а транзисторы с ОБ, ток в эмиттерах которых задаётся ИТ. Тут же нагрузкой является каскад по схеме с ОЭ. Поэтому для правильного задания режима работы, необходимо выполнить смещение напряжением, а не током. Именно по этому американцы и поставили туда резисторы.

[malefactor_8hz]

Ну так эта симметрия далеко не "некоторая", а является изюминкой этой схемы. А о каком ТЗ с большим коэф.отражения идёт речь?

Про изюм я понял, скажу прямо: не вижу смысла ставить тр-ры Q2, Q12.

А по Q8\Q11 у меня вопрос - зачем они?

---------- Добавлено в 15:57 ---------- Предыдущее сообщение в 15:40 ----------

Просто для меня в этом случае нагрузкой ДК является не ИТ, а транзисторы с ОБ, ток в эмиттерах которых задаётся ИТ. Тут же нагрузкой является каскад по схеме с ОЭ. Поэтому для правильного задания режима работы, необходимо выполнить смещение напряжением, а не током. Именно по этому американцы и поставили туда резисторы.

Терминологию оставим, положим: "нагрузкой является каскад по схеме с ОЭ". Вот его закаскодил правильно, тройка - правильно, это можно считать улучшением. Остальное - усложнение. Кроме того, токи в плечах дифкаскада равными не будут, резисторами - это можно частично скомпенсировать, всё равно режимы плавать будут.
Эмиттерные резисторы в ДК и коррекция - повторюсь.
Кроме всего, "острый" ДК больше всего подвержен тепловым искажениям, но это уже так, факультатив.

-------------------

Предлагаю к обсуждению пост №88.

[fakel]

Резики в зекркале лучше уменьшить - нечего миллера в ДК кормить

[Mepavel]

Про изюм я понял, скажу прямо: не вижу смысла ставить тр-ры Q2, Q12.

Ого, а как же термокомпенсация тока покоя УН? Кроме того, с этими транзисторами наблюдается хоть какая компенсация нелинейности напряжения Ueb в УН (см. Q13 и Q17).

А по Q8\Q11 у меня вопрос - зачем они?

Для выравнивания мощности рассеивания на токозадающих транзисторах Q7 и Q10. Согласитесь, эти транзисторы располагаются не на одном кристалле, а поддерживать температуру на их переходах надо постоянную. Также уменьшается эффект Эрли и повышается выходное сопротивление ТЗ.

Кроме того, токи в плечах дифкаскада равными не будут, резисторами - это можно частично скомпенсировать, всё равно режимы плавать будут.

Прошу прощения, не понял причём здесь равные или не равные токи дифкаскада? В рабочем режиме они и не должны быть равными. Их соотношение постоянно меняется. Но главное, чтобы их сумма была постоянна. И никаких режимов в этом случаем плавать не будет, кроме небольшого температурного дрейфа нуля на выходе усилителя. Последний эффект я старался приблизить к минимуму.

---------- Добавлено в 19:25 ---------- Предыдущее сообщение в 19:11 ----------

Эмиттерные резисторы в ДК и коррекция - повторюсь.

Хорошо. Вот мне лично непонятно зачем там эмиттерные резисторы? Из-за них упадёт петлевое усиление (которого кстати в этой схеме маловато) и возрастут искажения.
Что касается коррекции... то был бы очень признателен, если бы Вы смогли правильно отстроить этот усилитель, чтобы получить более хорошие результаты по КНИ. Разумеется интересно было бы, если бы эти изменения были не существенны (т.е. принцип действия схемы не меняется, только коррекция и резисторы в ДК).

Резики в зекркале лучше уменьшить - нечего миллера в ДК кормить

Тут всегда есть два противоречивых фактора. Либо хорошая устойчивость, либо большая глубина ООС. Уменьшив резисторы, снизим петлевое усиление.