Усилитель мощности ZD-50

[Nick]

В общем я думаю эта ветка будет для вопросов по конструкции и наладке данного усилителя (cтатья тут, схема тут).
Размер плат 57x190mm. Плата 4-х слойная, в целях уменьшения индуктивности цепей питания питания ВК и соответсвенно конструктивных искажений.

Замечания по сборке:

1. Резисторы R44, R45 необходимо устанавливать над платой, на расстоянии около 5...10мм, т.е. корпуса резисторов не должны касаться платы, и ближайших элементов тоже.
2. R71 не запаивается.
3. Блок питания должен быть отдельный на каждый канал, как например смотрите тут.
4. На схеме нет выходного фильтра - я использовал 18 витков на 8 мм оправе провод 1.5 мм и параллельно 10 ом резистор, они были размещены прямо на выходных клемах. Также параллельно выходным клемам желательно поставить последовательную цепочку из плёночного 0.1μF и 2Вт 10 Ohm резистора.

Ошибки:

1. В BOM-е: R4, C4 и R6 - не устанавливаются - их нет на схеме и плате; Q1, Q2, Q3 - MMBTA06; Q4, Q5, Q6 - MMBTA56.
2. В статье: подбирать по минимуму напряжения на выходе U2 нужно R23 (80k6), а не R22 как указано в статье.

Ссылки на другие ветки:

1. Как разрабатывался усилитель тут
2. Про сравнения с другими усилителями тут

Герберы можно взять тут

Платы возможно можно заказать тут

FAQ (спасибо ANHO) - тут

[Nick]

Не, ничего .
В общем мне давно не давала покоя мысль сделать параллельное включение. Но идея с интеграторами мне не нравилась по многим причинам ("в лоб" она нормально работать не будет, т.к. вторая петля ОС будет пытаться всё исправить). Поэтому я пришёл к выводу, что лучше снизить Ку ЛМок до 3, тогда можно поставить по 0.4ома. Входной ток их нужно сбалансировать обеспечив одинаковый импеданс по постоянке на обоих входах (тогда только напряжение смещения будет играть роль).
Т.к. ЛМки будут усиливать в 3 раза, а надо в 20, то остальное усиление можно сделать на доп. буфере и поставить его прям перед ними. Тогда "дополнительный" ОУ не заметит подмены

---------- Добавлено в 20:56 ---------- Предыдущее сообщение в 20:52 ----------

Т.к. на устойчивость влияет главным образом участок в районе 1мГц, то значимого снижения усиления в этом районе из-за доб. резисторов не будет, если поставить выходной фильтр. Либо по ВЧ можно снимать прямо с выходов LM3886, но это не удобно в разводке. Хотя даже без этого потеря 10-20% в усилении ни к чему плохому не должна привести.

---------- Добавлено в 21:05 ---------- Предыдущее сообщение в 20:56 ----------

Да, и если параллелить, то думаю лучше уже штуки 4-6, тогда даже на небольшом питании искажения будут ещё ниже

---------- Добавлено в 21:07 ---------- Предыдущее сообщение в 21:05 ----------

Вот, как то так...

---------- Добавлено в 21:15 ---------- Предыдущее сообщение в 21:07 ----------

Как я понимаю дело во входном токе LM-ок. Если он окажется разным то между усилителями будет течь ток. Вопрос: окажется ли разница между каналами большой при использовании половинок LM4780?

Я так и не нашёл ответ на этот вопрос, в даташите этого нет, а статистику собрать будет не легко....

[ViktKors]

Но идея с интеграторами мне не нравилась по многим причинам ("в лоб" она нормально работать не будет, т.к. вторая петля ОС будет пытаться всё исправить).

Ага, только один интегратор "ставит на ноль" выход одной из LM-ок (сигнал в ее ОС), а второй "ставит" вторую LM-ку (или весь усилитель, это непринципиально) сигналом в суммирующую точку селектора, тогда все нормально.

Измышленных вариантов тоже есть. Вроде того, когда один интегратор (через селектор) ставит ноль на выходе одной LM-ки, а второй интегратор подстраивает оставшуюся половину (в ее ОС) под выставленную. Причем в данном случае, можно вполне ограничится и одним интегратором, который бы просто подстраивал выход одной LM-ки под выход другой.

Согласен, что это довольно громоздко и не очень-то красиво, со всеми вытекающими.

Поэтому я пришёл к выводу, что лучше снизить Ку ЛМок до 3, тогда можно поставить по 0.4ома. Входной ток их нужно сбалансировать, тем что обеспечить одинаковый импеданс по постоянке на обоих входах.
Т.к. ЛМки будут усиливать в 3 раза, а надо в 20, то остальное усиление можно сделать на доп. буфере и поставить его прям перед ними. Тогда "дополнительный" ОУ не заметит подмены.

Логично. Видимо это только в железе можно выяснить, что же на самом деле предпочтительнее - дополнительный ОУ или интегратор "с одного выхода на другой". Такой интегратор ведь вроде как и не в цепи сигнала вовсе, и частоту среза ему можно не занижать и сделать вполне компактно..

[Pest]

В общем мне давно не давала покоя мысль сделать параллельное включение. Но идея с интеграторами мне не нравилась по многим причинам ("в лоб" она нормально работать не будет, т.к. вторая петля ОС будет пытаться всё исправить)

Провел симуляцию - и правда, не работает...
Тогда вопрос, какие требования будут для буфера, можно ли сделать его просто не инвертирующим усилителем, или его нужно будет как то корректировать?

[Nick]

Провел симуляцию - и правда, не работает...
Тогда вопрос, какие требования будут для буфера, можно ли сделать его просто не инвертирующим усилителем, или его нужно будет как то корректировать?

Да, можно поставить просто достаточно быстрый ОУ, такой чтобы с Ку ~7 давал фазовый набег на 1мГц не больше 1-2градуса (хотя я сейчас подумал, это не столь важно, можно больше, это потом можно скорректировать). Ну и макс. выходное напряжение у него должно быть достаточным (т.е. питание +/-15В или больше)...

---------- Добавлено в 21:52 ---------- Предыдущее сообщение в 21:36 ----------

Там надо будет номиналы коррекции для LM3886 немного поменять. Я когда то симулировал это, завтра поищу.

[dekko]

Да, и если параллелить, то думаю лучше уже штуки 4-6, тогда даже на небольшом питании искажения будут ещё ниже

я тоже так думаю, даже уже очень сильно хочу попробовать, и с Кус-3 (ну или -2) , рисуйте схему, надо пробовать. "Клиент созрел" (с) Это я про себя.

[ViktKors]

Там надо будет номиналы коррекции для LM3886 немного поменять. Я когда то симулировал это, завтра поищу.

Совсем не обязательно. За счет Ку = 3 углубляется ООС на НЧ, естественно на ВЧ фаза тоже несколько заворачивается. Для запараллеливания-же важно, чтоб ОС стала глубже только на постоянке. То есть достаточно обмельчить LM-очную ОС там, где это не критично для смещения (на переменном токе), например просто последовательной RC цепью с инвертирующего входа LM-ки на землю.

Если для реализации Ку = 3 поднимать резистор в LM-очной ОС с 4-х до 27 кОм, то резистор в такой цепи должен быть такого номинала, когда он в параллель с 27 кОм даст прежние 4 кОм т.е. R = 4.7 кОм.
Номинал конденсатора тут некритичен, под 4.7 кОм подойдет любой np0-шник в 1-100 нФ.

Скрытый текст

[свернуть]

Для прояснения, чтоб избежать вопросов: дополнительный буфер с К = 7 никак не влияет на устойчивость, поскольку никак не влияет на петлевое усиление. Поэтому требования к нему (ну кроме малого смещения) совсем не жесткие. Максимум, за счет кручения фазы в звуковом диапазоне частот сильнее разбалансируется мост.

То есть в основном все сводится к двум RC цепям:
а) Упомянутой - от инв. входа LM-ки на землю и
б) Параллельному RC в разрыв провода к неинвертирующему входу LM-ки. R - равно импедансу цепей на постоянке на инв. входе LM-ки, C - вероятно как и в предыдущем случае, скажем 100 нФ.

[derrik]

В общем мне давно не давала покоя мысль сделать параллельное включение

А с какой целью? Поднять выходную мощность? Как по мне, то 49810 имеет примерно такое-же звучание ,как и 3886, а мощност.
можно варьировать хоть до киловатта.
Но это мое мнение.

Offтопик:
Интересно будет посмотреть на приемницу 3886, выпуск которой по словам разработчика нейшинала должна начатся в феврале.Вроде как мощность будет побольше, а из фишек будет перевод микры в класс а простым джампером.Я вообще слабо представляю, как при таких размерах корпуса это осуществимо.Но поживем-увидем

[Nick]

ViktKors, всё так, только 27к может быть многовато из-за тока смещения (Input Offset Current) ...

[ViktKors]

ViktKors, всё так, только 27к может быть многовато из-за тока смещения...

Естественно, это-же просто иллюстрация. На 27 кОм там наверняка набежит почти столько-же сколько даст и само Ucm. Номиналы резисторов в LM-очной ОС стоит тогда понизить, не хотелось на эту тему распространяться. Работать (без особых нареканий) по идее будет и с 27 кОм, а часть "красивости" схемы (идентичные цепи ОС) уходит ;).
Сейчас лень рыться, но помниться, что уже ~ 10 кОм я когда-то счел вполне допустимыми (была тут как-то ветка).

[Pest]

достаточно обмельчить LM-очную ОС там, где это не критично для смещения (на переменном токе), например просто последовательной RC цепью с инвертирующего входа LM-ки на землю.

Только мне кажется, что эту цепь нужно не на землю вторым концом, а к буферу.
Написал не подумав Если так сделать, на переменном токе Ку будет больше, чем нужно.

[Серый Мыш]

Написал не подумав

Я подумал, но не написал. Но мысль была та же - совать RC на землю с инв входа смысла нет.

[Nick]

В общем можно попробовать вот так. Я оставил 27к, т.к. это меньше нагрузит предыдущий ОУ и меняя R10 можно немного отрегулировать постоянку (ток покоя), если будет нужно. Хотя если микросхемы будут иметь близкие к типовым хар-ки по смещению, то этого делать не придётся. Если не типовые, то по моим подсчётам в самом худшем случает без подстройки будет 180мА. National в своём appnote в принципе используют теже экв. 20к на одной из схем.
R16 надо с малой паразитной индуктивностью.

[RAVe]

Nick , таким образом блоки из LM3886 3 дорожками собираются к 1-му буферу? На всякий случай уточняю...

[ViktKors]

В общем можно попробовать вот так...

ИМХО, при этом запас устойчивости не очень хорош на частотах вниз от единичного усиления в петле. Может стоит еще и C1 увеличить где-то вдвое...
Хотя понятно, что пока "начерно" все.

[Nick]

ИМХО, при этом запас устойчивости не очень хорош на частотах вниз от единичного усиления в петле. Может стоит еще и C1 увеличить где-то вдвое...
Хотя понятно, что пока "начерно" все.

По симуляции без изменений практически.

[ViktKors]

Я подумал, но не написал. Но мысль была та же - совать RC на землю с инв входа смысла нет.

В каком значении слова "нет смысла"? Смысл вернуть слишком углубившуюся (в сравнении с zd50) ОС к изначальным значениям. Никакой принципиальной разницы с примененной там коррекций (аналогичными-же RC цепями) нет. Просто две цепочки куда гибче чем одна и дают больше степеней свободы в получении требуемого петелевого усиления. А если учесть, что так можно получить точно такое-же петелевое, что и в опробованом практикой варианте (на частотах выше звукового диапазона), и если заметить, что два 0805 корпуса места практически не занимают, то ИМХО такой вариант вполне имеет право на существование.

При том, что, понятное дело, не ставить эту цепочку вполне можно, только тут уже возможны разночтения, а экспериментальной порверки нет (пока).

По симуляции без изменений практически.

Причин расхождений может быть масса. У меня при АЧХ почит "без изменений" фаза задвигается примерно так (сиреневое в сравнении с zd50 - синее):

Если же C1 увеличить (а можно заодно и R2 чуть-чуть уменьшить) то все более сравнивается еще и по фазе.

Впрочем это все не имеет никакого значения. Я не сомневаюсь, что в железе все будет вылизано. Потому наверное прекращаю .

[Nick]

Так а я смотрю на усиление когда фаза 0. Оно в обоих случаях около - 8дб. А то что частота немного другая это не важно.

---------- Добавлено в 09:05 ---------- Предыдущее сообщение в 09:02 ----------

Хотя у тебя конечно оно сильно отличается как то...

[Nick]

Кому не жалко ещё пару SMD элементов, можно сделать как ViktKors говорит (в аттаче, C11 R18).

[ViktKors]

Так а я смотрю на усиление когда фаза 0. Оно в обоих случаях около - 8дб. А то что частота немного другая это не важно

Да не, это справа, а я про то, что "слева", где запас фазы на усилении в петле больше единицы.

Просто после дополнительных резисторов на выходах есть вероятность, что нагрузка покрутит усиление/фазу сильнее чем это возможно в zd50, поэтому зону с запасом по фазе наверное стоит делать шире (скажем гарантированная устойчивость для усилений +/- 12 дБ).
Впрочем понятно, что это нужно внимательно смотреть. Скажем сейчас, просто "подсаживая" выход, активная нагрузка увеличивает запас по фазе. А с LR+RC-цепочкой на выходе (или без нее, но на реальной реактивности) есть вероятность, что "подсаживание" закрутит фазу в неблагоприятную сторону, и сколько запаса потребуется "в плюсе" - пока непонятно. После покручу, может там и нет ничего (скорее всего), о чем стоило бы волноваться.

[Nick]

С другой стороны у меня тоже разница небольшая, на +10дБ больше 20 градусов, что в общем достаточно (на градус даже больше чем в оригинале). Думаю это всё не принципиально.
Я выложил оба варианта, кто сделать захочет, может поэксперементировать. Главное чтобы кто-то захотел