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

[audiomun]

Лучше, чтобы исходная линейность схемы высокая была, в том числе и выходного каскада, короткий спектр искажений, чтобы не ломать голову как задавить десятую гармонику бэшеной глубиной ООС.

Исходная линейность подразумевается само собой, короткий спектр искажений - режим А, например. А если хватает ума и конструкторской мысли - почему бы и не задавить, тем более, если остальные характеристики не ухудшились. Уменьшение гармоник идет только во благо звуку. С уважением, Вячеслав.

[Mepavel]

Чтобы эффективно давить широкополосные гармоники выходного каскада

fakel, так откуда же в звуковом усилителе с ФНЧ на выходе возьмутся гармоники сверхзвукового диапазона частот, с амплитудой большей, чем гармоники в звуковой полосе? Спектр-то в общем случае спадающий. Разумеется, если стоит задача через УМЗЧ воспроизводить мегагерцы или даже гигагерцы, то да...

---------- Добавлено в 16:05 ---------- Предыдущее сообщение в 16:00 ----------

Лучше, чтобы исходная линейность схемы высокая была, в том числе и выходного каскада, короткий спектр искажений, чтобы не ломать голову как задавить десятую гармонику бэшеной глубиной ОООС.

Я не согласен, исходя из практики. Усилитель с хорошей исходной линейностью и малой глубиной ООС хорош при работе на идеальную резистивную нагрузку, а не реальную АС. К тому же как обстоит дело с шумами в таком усилителе при использовании биполярных транзисторов? (ответ на вопрос думаю понятен)

[audiomun]

Вообще-то я привёл на тех графиках АЧХ и ФЧХ петлевого усиления AL.

Извини, проглядел, просто у нас разные школы - раньше всегда имелась ввиду АЧХ с разомкнутой ООС, только и тогда глубина обратной связи маловата. С уважением, Вячеслав.

[Mepavel]

Вы сами ответите на этот вопрос, если примете во внимание активное вх и вых сопротивление каскада при различных видах вещественной ООС

Ну я же у Вас спросил. Но если нет времени или желания, то что уж тут поделаешь

---------- Добавлено в 16:17 ---------- Предыдущее сообщение в 16:09 ----------

Извини, проглядел, просто у нас разные школы - раньше всегда имелась ввиду АЧХ с разомкнутой ООС

Да ничего страшного. Но как-то странно. Читал разные книги начиная с изданий 60-х годов и теория вроде чётко соблюдается.

только и тогда глубина обратной связи маловата

Куда ж больше для схемы с двумя полюсами?

Offтопик:
Хотя fakel в своём усилителе намерял глубину ООС в 80 дБ на 20 кГц. Разумеется неправильно.

[fakel]

Offтопик:

Offтопик:Хотя fakel в своём усилителе намерял глубину ООС в 80 дБ на 20 кГц. Разумеется неправильно.

Потом исправил. Завидно, да?

---------- Добавлено в 17:39 ---------- Предыдущее сообщение в 17:36 ----------

Ну я же у Вас спросил. Но если нет времени или желания, то что уж тут поделаешь

Второе есть, первого мало Имхо, параллельная по напряжению (а иначе на одном транзисторе и не сделаешь) широкополоснее, т.к. вх и вых сопротивления малы, а вых емкость та же (считая сопро источника =0), иначе миллер портит всю картину (с последовательной по току он меньше)

[Mepavel]

Производители ОУ имеют возможность подобрать транзисторы ДК с высокой точностью на одном кристалле и сохранить ее в большом диапазоне температур. Также, шум, приведенный ко входу, тоже явл немаловажным фактором, составляющим предмет конкуренции производителей.

fakel, вы всерьёз думаете, что резисторы в эмиттеры ДК надо ставить из-за плохой точности дискретных транзисторов? И по поводу шума, Вам нравятся шипящие усилители? Знаете, а мне нет. Поэтому на вкус и цвет, как говорится.

Offтопик:

И вообще, почему все забыли о ППК?

fakel, потому что ничего хорошего это не даёт. fakel, отношусь к Вам и другим участникам с большим уважением и всё-таки ещё раз призываю давать более обоснованные ответы. А так из-за этого получаются постоянные бездоказательные споры. Как говорится, раз сказали, что лучше с резисторами, то покажите это хоть на примере модели. Я же, наверное, с этими резисторами и начинал оптимизацию схемы. Что касается ППК, то тоже самое. Покажите на примере. Будет в 100 раз лучше и нагляднее. И сразу видно, что Вы действительно хорошо разбираетесь с научной точки зрения, а не даёте бестолковые советы.

Offтопик:

Потом исправил. Завидно, да?

Не скрою, завидно. Где исправлено? P.S. Задам вопросы в той теме.

---------- Добавлено в 16:58 ---------- Предыдущее сообщение в 16:41 ----------

Имхо, параллельная по напряжению (а иначе на одном транзисторе и не сделаешь) широкополоснее, т.к. вх и вых сопротивления малы, а вых емкость та же (считая сопро источника =0), иначе миллер портит всю картину (с последовательной по току он меньше)

Ну вот и хорошо. Разобрались, что чем больше сопротивление в эмиттере, тем хуже частотные свойства. Такая обратная связь ФЧХ плохо поднимает, из-за ещё больше отставания тока коллектора. Или другими словами увеличивается Rвых, следовательно произведение RвыхCвых растёт. Частота среза уменьшается. Вот всё это справедливо и для ДК с эмиттерными резисторами. Безусловно, здесь немаловажна величина этих резисторов по отношению к сопротивлению коллекторной нагрузки.

---------- Добавлено в 17:18 ---------- Предыдущее сообщение в 16:58 ----------

И ещё, стоит ли стремиться поднять частоту первого полюса за звуковой диапазон, при условии равной глубины ОООС на 20кГц? Однозначного ответа нет, здесь мнения разнятся.

Мой ответ не стоит. Наоборот, частоту первого полюса f1 нужно стремиться сделать как можно ниже. Например, как в случае высококачественного ОУ LM4562 (f1 ниже 10 Гц). Если сравнить два усилителя с одинаковой глубиной ОС на 20 кГц, то тот усилитель у которого f1 низкая (ниже 10 Гц) будет иметь глубину ОС при f=20 Гц на 60 дБ больше, чем усилитель, у которого f1 выше звукового диапазона. Следовательно, усилитель с низкой f1 будет иметь заметно меньший уровень гармоник при воспроизведении низких частот, спектр которых уходит в самую чувствительную область уха человека (в районе 1 кГц). Кроме того, как правило амплитуда низкочастотных колебаний в звуке самая большая, следовательно ей пропорциональна амплитуда гармонических составляющих, которые как раз и надо "душить" глубокой ООС.

[ОРорин]

fakel, вы всерьёз думаете, что резисторы в эмиттеры ДК надо ставить из-за плохой точности дискретных транзисторов? И по поводу шума, Вам нравятся шипящие усилители? Знаете, а мне нет. Поэтому на вкус и цвет, как говорится.

С чего вы взяли, что шум будет заметен на слух от введения эмиттерных сопротивлений в дифкаскаде?
Вы пишите красиво, но опираетесь все-таки на програмное обеспечение. А вот, обладающие большим опытом разработки и изготовления профессионалы в своем деле, указывают на моменты, которые абсолютно разнятся с вашими комментариями. Вас это не волнует? Отмечу, я во многом с вами не согласен, но оспаривать не собираюсь. Жаль будет тех, кто за основу возьмет некоторые вещи вами сказанные. Не сочтите за оскорбление, я тоже где-то заблуждаюсь и много чего не знаю.

[audiomun]

в самую чувствительную область уха человека (в районе 1 кГц).

Павел, самая чувствительная область уха человека, очевидно, находится у него в ухе - насмешил немного, не спеши с ответами. Посмотри кривые равной громкости, на самом деле - максимальная чувствительность слуха находится на частоте 3,5кГц. С уважением, Вячеслав.

[Mepavel]

не спеши с ответами. Посмотри кривые равной громкости, на самом деле - максимальная чувствительность слуха находится на частоте 3,5кГц. С уважением, Вячеслав.

Вроде не спешу. Область слухового восприятия (по Вегелю и Лэну).

Видно, что в диапазоне 200 - 3000 Гц чувствительность слуха на 20 дБ больше, чем скажем на частоте 50 Гц. Отсюда следует, что надо давить гармоники именно от НЧ колебаний. Лично я это давно усвоил на практике.

[ОРорин]

Область слухового восприятия (по Вегелю и Лэну).

На медкомиссии ежегодно прохожу проверку уровня чувствительности моих ушей на разных частотах - с графиком зона макс. чувствительности (500-1500Гц) совпадает.

[Mepavel]

На медкомиссии ежегодно прохожу проверку уровня чувствительности моих ушей на разных частотах - с графиком зона макс. чувствительности (500-1500Гц) совпадает.

О чём и речь.

---------- Добавлено в 19:45 ---------- Предыдущее сообщение в 19:18 ----------

С чего вы взяли, что шум будет заметен на слух от введения эмиттерных сопротивлений в дифкаскаде?

Я имел ввиду для одного и тоже образца усилителя. Если достаточно хорошо увеличить эти резисторы появится шипение, что не удивительно, больше R - больше падение напряжения - больше напряжение шумов. И меньше глубина ООС.

Offтопик:
P.S. Я отвечал на вопрос fakel, который, по-видимому, не замечает технического прогресса хоть тех же ОУ. А между тем шум это реальная проблема, которая в звуке решена не так давно. Проводил тест. в одну и ту же схему темброблока (у которого, кстати, регулятор громкости на входе, почему и было важно получить хорошее соотношение сигнал шум) ставил разные микросхемы K157уд2, OP27, LM833 и LM4562. С первой микросхемой шипение было очень заметно даже на большом расстоянии от динамиков, с OP27 шум был едва слышен и то в наушниках, с последними двумя его вообще невозможно было заметить даже в тишине и наушниках.
Я далеко не всегда слушаю музыку на больших уровнях мощности и ручка регулятора громкости усилителя может стоять в минимальных положениях. Потому для себя уже определил оптимальное соотношение сигнал/шум:
- для всей системы не хуже 100 дБ,
- конкретно для усилителя мощности - 105-110 дБ

[ОРорин]

Потому для себя уже определил оптимальное соотношение сигнал/шум:
- для всей системы не хуже 100 дБ,
- конкретно для усилителя мощности - 105-110 дБ

Для усилителя на дискрете шумы -105дБ не проблема даже на отечественных компонентах. Правда мной опробован только усилитель Л.Зуева на отечественных - не шумит. Но, там не дифкаскад.

[Mepavel]

Offтопик:

Вы пишите красиво, но опираетесь все-таки на програмное обеспечение.

Подобное программное обеспечение мне приходилось самому писать в рамках учебной программы. Физические основы, заложенные в моделях, так же подробно изучались в теоретических и практических курсах по физике полупроводниковых приборов, твёрдотельной и вакуумной-плазменной электронике. Поэтому мне несколько известно где можно доверять симулятору, а где нет. Тем более на работе приходится и проектировать, и изготавливать опытные образцы, которые предварительно были просчитаны на программном обеспечении (разумеется не только в МС). Результат моделирования достаточно хорошо согласуется с реальностью. И это заслуга не только ПО, но и создания точных моделей. ПО - это просто математическая считалка и решалка диф.уравнений. ПО просто надо уметь использовать.

[ОРорин]

Подобное программное обеспечение мне приходилось самому писать в рамках учебной программы. Физические основы, заложенные в моделях, так же подробно изучались в теоретических и практических курсах по физике полупроводниковых приборов, твёрдотельной и вакуумной-плазменной электронике. Поэтому мне несколько известно где можно доверять симулятору, а где нет. Тем более на работе приходится и проектировать, и изготавливать опытные образцы, которые предварительно были просчитаны на программном обеспечении (разумеется не только в МС). Результат моделирования достаточно хорошо согласуется с реальностью. И это заслуга не только ПО, но и создания точных моделей. ПО - это просто математическая считалка и решалка диф.уравнений. ПО просто надо уметь использовать.

Верю в возможностии моделирования. Но практический результат ставлю выше.

[Mepavel]

Offтопик:

А вот, обладающие большим опытом разработки и изготовления профессионалы в своем деле, указывают на моменты, которые абсолютно разнятся с вашими комментариями. Вас это не волнует?

Волнует, я бы был признателен, если бы Вы назвали тех разработчиков с большим опытом, которые комментируют мои сообщения. И вообще схемотехника диаметрально меняется, многие из этих разработчиков ещё по старинке пользуются образцами схем 70-х годов.

Offтопик:

Отмечу, я во многом с вами не согласен, но оспаривать не собираюсь. Жаль будет тех, кто за основу возьмет некоторые вещи вами сказанные. Не сочтите за оскорбление, я тоже где-то заблуждаюсь и много чего не знаю.

Не беспокойтесь, вряд ли кто-то возьмёт за основу вещи предложеные мной. Но могли бы сказать, с чем несогласны. С Уважением.
P.S. Я, например, за то, чтобы дискуссии способствовали обмену опытом и развитию, и были научно обоснованы. А не так, что какой-то профессионал так сказал, при этом не вникая в суть.

---------- Добавлено в 20:07 ---------- Предыдущее сообщение в 20:02 ----------

Для усилителя на дискрете шумы -105дБ не проблема даже на отечественных компонентах.

Да не спорю, что в грамотно спроектированном усилителе мощности это не проблема даже и на отечественных компонентах. Кстати отечественные транзисторы не шибко хуже зарубежных в плане шумов. Просто страдает стабильность, качество и надёжность (в частности, ужасная напайка кристаллов и малые запасы предельно допустимых параметров).

[ОРорин]

Так же не вижу проблем, если в дифкаскаде будут стоять разные транзисторы. Для нормального усилителя с более ли менее глубокой ОС это не столь критично.

Разные транзисторы приведут к нелинейности первого каскада-дифкаскада. А это ни есть хорошо, пояснения к рис.6 из: https://www.vegalab.ru/index.php?opt...=167&Itemid=52

---------- Добавлено в 21:39 ---------- Предыдущее сообщение в 21:31 ----------

Но опять же часто, во многих схемах с глубокой ООС, тип включения (инв. или неинв.) слабо влияет на искажения.

Не опираясь на конкретную схему, все-таки инв. или неинв. схема - повлияет на устойчивость усилителя.

Например, неспроста в схемах многих высококачественных звуковых ОУ эмиттерные резисторы в диф.каскаде не ставят. При этом эти микросхемы звучат превосходно и не шумят.

О каких ИМС идет речь?

[variator]

усилитель с низкой f1 будет иметь заметно меньший уровень гармоник при воспроизведении низких частот

Offтопик:
А как будет с интермодами, и НЧ+СЧ и ВЧ+ВЧ ?

[Mepavel]

Разные транзисторы приведут к нелинейности первого каскада-дифкаскада. А это ни есть хорошо, пояснения к рис.6 из: https://www.vegalab.ru/index.php?opti...=167&Itemid=52

Спасибо внимательно читал, но не нашёл там ничего про разные транзисторы в дифкаскаде. Тем более я и не собирался применять разные транзисторы.
В статье С. Агеева много внимания уделялось большой перегрузочной способности входного каскада. Именно писалось, что эмиттерные резисторы повышают перегрузочную способность дифкаскада, которая необходима на высоких частотах (о чём пишется во многой литературе про универсальные ОУ, использование которых в самых разных применения может вызвать опасность ВЧ перегрузки. А надо ли это в звуковом УМЗЧ, где дифференциальное напряжение на входах не превышает несколько милливольт? Автор считает это главной причиной нелинейных искажений. Это его право как автора статьи. Причём он делает кучу необоснованных высказываний, как полагается в звукотехнике. Можно было бы там ещё писать про нелинейность конденсаторов и резисторов с проводами из некачественной меди, и при этом не приводить никаких ни теоретических, ни практических доказательств. ОРорин, всё сказанное автором может иметь место, но нужно приводить количественную оценку. В частности, я не собираюсь усиливать мегагерцы звуковым усилителем. И мне не принципиальна перегрузочная способность на этих частотах, которой так добивается Агеев.В звуковых УМЗЧ целесообразность высокой перегрузочной способности диф.каскада надо ещё доказать.
Агеев например, это не доказывает, просто безосновательно предполагает, что при воспроизведении звука обязательно появятся мощнейшие ВЧ составляющие, которые обязательно приведут к перегрузке входного каскада из-за недостаточно быстрой реакции усилителя на этих частотах. Опять же это его фишка! Он поставил задачу перед собой сделать такой усилитель, который нормально может работать и на высоких частотах (выше звукового диапазона). Опять его право. Но чем больше я черпаю знаний, тем больше начинаю понимать целесообразность схемотехнических решений коммерческих продуктов, разработанных в научных учреждениях.
P.S. В завершение хочу сказать, что всё это сказанное можно доказать хотя бы моделированием. Модели приборов сейчас учитывают практически все известные эффекты, включая динамику разогрева кристалла и т.п.

[ОРорин]

Самое тяжелое - постоянно что-то доказывать. Не собираюсь. Поэтому удачи в Новом году!

[Mepavel]

Не опираясь на конкретную схему, все-таки инв. или неинв. схема - повлияет на устойчивость усилителя.

О какой устойчивости идёт речь? Если об устойчивости к самовозбуждению, то пожалуйста обоснуйте. Так, например, петлевое усиление схемы с одинаковым делителем в общей ООС для инвертирующего и неинвертирующего включения равны. Следовательно, звуковой усилитель с делителем в общей ООС, обеспечивающим Ku, ну скажем, как минимум в 10 раз на ЗЧ имеет практически одинаковую устойчивость в любом включении. (Ku большинства УМЗЧ колеблется в пределах 20 - 60)

---------- Добавлено в 21:51 ---------- Предыдущее сообщение в 21:45 ----------

Самое тяжелое - постоянно что-то доказывать. Не собираюсь. Поэтому удачи в Новом году!

И правильно, спасибо и Вам всего самого хорошего в Новом году! И ещё, позвольте совет, не принимайте всегда за чистую монету высказывания многих "опытных" людей и не поддавайтесь всяким соблазнам. Поскольку это может вызвать бесполезную трату времени и здоровья.