Проект Волжская Рысь, или Готовим LME49810, второй заход

[Romanoff]

Эта тема призвана заполнить информационный вакуум, образовавшийся в старой ветке, посвященной драйверу ЛМЕ49810. Как показала история с нашумевшей эпопеей "ЛМ3886, второй заход" - форумчанам интересны ветки, где идет реальная работа, а не симуляторные мерянья пиписьками или теоретизирование, поэтому и появилась эта ветка.

Итак, немного об истории проекта: после успешных экспериментов с ЛМ3886 мне захотелось двигаться дальше, и сделать усилитель, не уступающий A&R как по формальным показателям, так и по субъективному качеству звучания. В качестве консультанта согласился выступить Дима Андронников, за что ему огромнейшее человеческое спасибо! В результате недолгих обсуждений концепция выработалась следующая: использую ЛМЕ49810 в инвертирующем включении, с настолько низким Ку, какой получится без загрубления коррекции и снижения скорости. В качестве буфера перед ЛМЕ использую ОУ в неинвертирующем включении, выход ОУ умощняю транзисторным повторителем с динамической нагрузкой, как это сделано в ЦАП Lynx D29. В ВК используем старые добрые звуковые Санкены - они позволят использовать всего пару жирных 1216/2922 для работы на требуемой мощности в 60-70Вт на любую, даже самую мерзкую нагрузку с наикривейшим импедансом. Ну и как то само собой родилось название для проекта - "Волжская Рысь"
Не буду утомлять читателя лишними подробностями, скажу лишь, что была разработана и изготовлена печатная плата первой версии усилителя, несущая на борту выпрямители, защиту и вообще вся из себя навороченная, как мне тогда казалось. Да, я старался, вкладывал душу и мозг, насколько он того позволял на тот момент.

Получилось вот так:


Мерялось оно так:


Не впечатляет, правда?
Тут то и пришла пора работы над ошибками. Началось чтение теории, макетирование, проверка прописных истин на пальцах и всякое такое. В результате, основная причина провала была выяснена, и я принялся за разработку второй (текущей) версии платы. Компоновка поменялась до невозможности, подход к проектированию был пересмотрен в корне, в результате получилось вот так:



Понятно, что на фото не установлен еще ВК

Макет второй версии усилителя выглядит на сегодняшний момент так:


При работе от этого генератора УМ версии 2.0 показал такие результаты:


Совсем другое дело, не находите?

На сегодняшний день схемотехника выходного каскада и режимы немного изменились, текущая версия 2.3 показывает следующие результаты:


Про звук - предварительное прослушивание одного канала выявило весомое преимущество "Волжской Рыси" над моим экземпляром A&R.

Ремарка на полях: этот усилитель, в отличии от A&R, требует для своей сборки и настройки несколько бОльшую квалификацию сборщика. Это обусловлено, в частности, дискретным ВК на довольно шустрых транзисторах, который норовил засвистеть. Не имея хорошего генератора и осциллографа лучше за повторение не браться - будете разочарованы итоговым результатом

Дополнение от 31.10.2013
Проект полностью закончен, закрыт в корпус и прошел уже ряд прослушиваний в Саратове. Для набора статистики аппарат был передан в Москву, где сейчас ходит по рукам. Отзывы послушавших собираются в этой теме.
Текущая версия проекта v.3.4, метрологически является точной копией финальной версии, описанной в этой ветке. Технически отличия от макета в том, что в аппарат добавлен софтстарт, селектор входов на 4 источника, защита от постоянки на выходе. Выглядит законченное устройство так:

[Romanoff]

Вадим, спасибо за подробную инструкцию

Схему защиты по току

Пока не планирую. Все таки у меня не 200Вт и не про-применение Ограничусь пока защитой от постоянки.

[waso]

Offтопик:
А тут дело не в ПРО. К хорошему быстро привыкаешь, а надёжность при КЗ на выходе - это хорошо Думай сам, но вообще людям интереснее надёжные аппараты, где не приходится менять детали и предохранители.

[Romanoff]

Offтопик:

но вообще людям интереснее надёжные аппараты

Если бы проект был коммерческим, тогда да, затраты оправданы. Но для меня этот аппарат - своеобразная школьная парта, я учусь на нем. Чему то вот уже научился, чему то научусь в процессе работы и обкатки третьей ревизии Защита от КЗ - безусловно "хорошо", но надо двигаться постепенно, иначе все остановится, погрязнет в непонятках. Так что пока проект обойдется без такой полезной опции.

[viktor8m]

Вроде все замечания учтены?

1. R27 должен опираться на вывод 3 (это же коррекция на внутреннем транзисторе и надо её делать относительно выводов этого транзистора), а не на другую землю.

2. Я уже где-то предлагал, но ещё раз, почему-бы не отказаться от внутренней выходной пары и не подключить внешнюю (т.е. внешний ВК сделать тройкой), во-первых, тогда можно использовать более качественные транзисторы (особенно PNP, которые в микросхемах совсем не ахти, если говорить про высоковольтные), во-вторых, тогда можно будет на порядок уменьшить R28 и соответственно получить от первой пары класс А, а в-третьих, нагрев микросхемы будет меньше и стабильней, что также великолепно (особенно с точки зрения влияния на входной каскад).

[waso]

2. Я уже где-то предлагал, но ещё раз, почему-бы не отказаться от внутренней выходной пары и не подключить внешнюю (т.е. внешний ВК сделать тройкой

Есть микрушка, LME49811, как раз для такого случая

[viktor8m]

Есть микрушка, LME49811, как раз для такого случая

Знаю, но у Romanoff-а 49810 и её тоже можно использовать с полностью внешним ВК (единственное внутренние транзисторы, даже не подключенные, будут вносить ёмкость БК, но всё равно выигрыш налицо). Кстати, 49811 возможно расчитана на двойку в ВК и при тройке и показанной коррекции может генерировать, а если увеличить коррекцию, то ухудшим характеристики (это только предположение судя по даташиту, возможно в жизни всё не так и 49811 это просто 49810 без ВК).

[Romanoff]

1. R27 должен опираться на вывод 3 (это же коррекция на внутреннем транзисторе и надо её делать относительно выводов этого транзистора), а не на другую землю.

Виктор, спасибо - на плате именно так и сделано, неточность на схеме. Сейчас поправлю.

2. Я уже где-то предлагал, но ещё раз, почему-бы не отказаться от внутренней выходной пары и не подключить внешнюю

Я не хочу столь значительно менять схемотехнику между итерациями - потом не найду концов, что на что повлияло. Кроме того, с полностью внешним ВК-тройкой сложность (деталеёмкость) конструкции становится такова, что проще уйти целиком на дискрет.

[viktor8m]

Виктор, спасибо - на плате именно так и сделано, неточность на схеме. Сейчас поправлю.

Секунду, я опять посмотрел даташит, наверное правильнее опирать R27 вообще не на землю, а на минус (вывод 10), т.е. на эмиттер внутреннего транзистора.

[Romanoff]

наверное правильнее опирать R27 вообще не на землю

В официальном аппноте этот резистор садится таки на землю.

[viktor8m]

В официальном аппноте этот резистор садится таки на землю.

Да, но коррекция то относительно эмиттера, т.е., если сажать на землю, то получается долгий путь (через шунт минусового питания), поэтому правильнее делать прямо относительно минуса (см., напр., книгу Дугласа), но работать конечно будет и если на землю.

[Mazila]

Да, но коррекция то относительно эмиттера, т.е., если сажать на землю, то получается долгий путь (через шунт минусового питания), поэтому правильнее делать прямо относительно минуса

Ага и цеплять с минусовой шины питания все г...но которое там будет под нагрузкой. Именно поэтому он и посажен на землю. Все это пройдено уже

[Romanoff]

Закончил плату V.3 В плане топологии и концепции это, по сути, чуть измененная вторая версия, с учетом советов, озвученных выше уважаемым сообществом
Размер по прежнему удается держать в халявном размере 10*10см

[belka]

Закончил плату V.3

Ты бы спектр показал после VT1, может ещё чего бы умного подсказали, в "халявный размер" вписать.: Не нужно забывать, что всё гэ производимое первым ОУ ты усиливаешь, и не сомневайся, плодится там всякого не мало.

[Romanoff]

Ты бы спектр показал после VT1

Вадим, да известно в общем то, что там на выходе - смотри спектры Линкс Д29 Буфер то целиком оттуда потянут.

может ещё чего бы умного подсказали

Ну так ты скажи, видно же, что есть у тебя идеи! Давай их сюда, может и приживутся

[Romanoff]

viktor8m, Виктор, на Ваш взгляд - каков порядок нелинейности, порождаемый неверным (ну, или не совсем верным) выбором точки подключения резистора коррекции?
Посмотрел внимательно структуру ЛМЕ49810, полистал Сэлфа - Ваши доводы видятся мне убедительными, а доработка плату займет буквально пару минут, нет проблем прицепиться непосредственно на 10 ногу ЛМЕ (-Vee). Есть альтернативные точки зрения у присутствующих?

[viktor8m]

viktor8m, Виктор, на Ваш взгляд - каков порядок нелинейности, порождаемый неверным (ну, или не совсем верным) выбором точки подключения резистора коррекции?

Не знаю (симулятором надо смотреть), зависит от грязности минусовой шины, чем чище минусовая шина, тем понятно меньше помехи на выходе УН (т.е. при чистой минусовой шине без проблем можно включать резистор коррекции на землю). Проблема Миллеровской коррекции (в т.ч. двухполюсной) в том, что она как правило работает и на звуковых частотах (иначе её нет смысла использовать, хватало бы небольшой ёмкости на выходе УН, которую всегда лучше использовать, чем Миллер, но если это обеспечивает нужное время нарастания, иначе приходится обращаться к Миллеру), поэтому помехи с неё и на звуковых частотах проходят на вход УН (не смотрите, что там малые номиналы ёмкостей, на самом деле там действует умножение на величину усиления УН, что собственно и называется эффектом Миллера, т.е. получается как бы ёмкость коррекции в нанофарады и больше), двухполюсная коррекция Миллера несколько улучшает ситуацию, но не на много.

[Romanoff]

viktor8m, спасибо, осознал

[Romanoff]

Почитал еще немного, подумал, порисовал - в итоге прицепил резистор двухполюсной коррекции непосредственно к выводу отрицательного питания ЛМЕ. Платы ушли в производство
Чтобы не терять времени, начал собирать второй канал на платах v.2, хочу немного помучать аттенюатор Максима, посмотреть что у него с помехоустойчивостью
Корректная схема в аттаче.

[waso]

Мдя, непонятно всё это. Если минусовое плечо драйвера по ВЧ заземлено через плёнку С9, то, подцепив нижний вывод R27 на минус, имеем те же яйца, только в другой руке. При компактной разводке - результат будет идентичным, ИМХО.

[Romanoff]

Если минусовое плечо драйвера по ВЧ заземлено через плёнку С9, то, подцепив нижний вывод R27 на минус, имеем те же яйца, только в другой руке.

Вадим, так и есть. Но, прицепив нижний вывод R27 непосредственно на 10 ногу ЛМЕ, мы избавляемся от реактивности цепи "земля-минус питания". Учитывая, что в трассировке оба варианта совершенно одинаковы по трудоемкости, почемы бы не избавиться от потенциально "узкого" места сразу?