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]

Ромыч, завтра, сегодня усилитель ночует на работе. Для чистоты эксперимента я мучал один канал, выходные фильтры будут одинаковые от Зуева, ибо они уже смонтированы на макете.

dekko, посмотреть можно конечно, но в данной конструкции любые доработки появляются после того, как я разберусь в работе того или иного решения. Обезьянничать - много ума не надо.

[dekko]

Обезьянничать - много ума не надо

согласен, надо посмотреть, подумать, тогда многие доработки и не появились бы, в любом случае, ты получаешь опыт, который в симуляторе не приобретёшь. Вдобавок ещё и другие много ценной инфы получают. Так что всё путём, "верной дорогой идёте, товарищ!" (с)

---------- Добавлено в 20:07 ---------- Предыдущее сообщение в 20:01 ----------

выходные фильтры будут одинаковые от Зуева

это которые из последней версии его усилителя?

[viktor8m]

Цобель имитирует нагрузку на ВЧ. Без него многие усилители имеют высокий Open Loop Gain - там где он не задушен нагрузочными резисторами.

Совершенно верно, причиной повышения импенданса нагрузки УМ на ВЧ является естественно индуктивность (колоночного кабеля и колонки). Кроме того и выходное сопротивление УМ повышается с частотой и без цобеля в определённых схемах может повлиять на цепь ООС.

Не выбрасывайте советские транзисторы КТ815 и аналогичные. Они великолепно подходят для узлов термостабилизации капризных выходных каскадов усилителей.

Подобных (с частотой 2-4 МГц) полно и иностранных, а они понадёжней КТ815 и других КТ.

[Serge_L]

Romanoff, Илья, привет! Сегодня прочитал хронику последних пятнадцати дней МОЛОДЦЫ!!! Жду результатов прослушки!
Вадим, тебе отдельное спасибо и от меня лично. Давно не читал столь увлекательных вещей!

[Romanoff]

Serge_L, привет Сергей! Результаты будут завтра А сериал у нас получается и правда интересный

[Prophetmaster]

...параметры транзистора термостабилизации установленного по схеме. Это же весьма и весьма высокочастотный прибор. Где на плате стоит LM и где находится термодатчик. Прикинь длину проводников их соединяющих. Паразиты монтажа ещё никто не отменял. Вот и происходили вспышки генерации при изменении тока протекающего по цепи смещения ВК. И конденсатор параллельно термодатчику не помог - не там расположен.

То есть, не стали заморачиваться и просто взяли низкочастотный транзистор. В данном конкретном случае это можно было сделать - тут не нужна широкая полоса, но я больше чем уверен, что грамотным шунтированием по питанию и "играми" с землей в оконечном каскаде можно было и с тем транзистором генерацию убрать. Генерил не транзистор, генерил конструктив, который просто загрубили и он заткнулся.

на земляных дорогах там никто не экономил - все жЫрно и коротко.

Когда я советовал усилить шину земли, то имел в виду не широкие дорожки, а впаивание провода с площадью поперечного сечения 2.5-4 квадрата в земляные дорожки плат. В моем усилке, скажу по секрету, земля по плате разведена сечением 10 квадратов, в среднем К советам старого инженера по СВЧ можно иногда прислушиваться

[belka]

Ещё одна просто фраза. Склонен к паразитной генерации не конструктив сам по себе, а неправильно выбранные компоненты в неудачном конструктиве.

[Wired]

Мда, ребята. Читаю вас и удивляюсь. Вы пытаетесь мне объяснять, что там генерило?

мне лично интересно уже не что, а почему?

[.Васильев]

мне лично интересно уже не что, а почему?

Открой Хоровица и Хилла на стр317 ,там как раз разбирается паразитный генератор. Схема рис 5,46.
5 глава.

[belka]

По мне так этот звон должен всетаки шунтирующий К-Э кандер отрабатывать. ИМХО.

Вот это не правильно. Не будем погружаться в сущности, но я таки отвечу на этот вопрос.
Конденсатор , который на схемах обозначают как шунтирующий К-Э термодатчика, нужен не термодатчику, а является шунтирующим по отношению к базам транзисторов, которые смещает термодатчик.
Я всё жду, когда вы заметите, что в термодатчике вообще-то не хватает ещё одного резистора, да видимо не дождусь. Но всему своё время. Когда у Ильи появится генератор для снятия спектров герцах на двухстах, тогда и будем с этим разбираться.

[Wired]

.Васильев, спасибо почитаю

[.Васильев]

Что перекомпенсация? Тогда в эмиттер резистор.Хотя если верить ХХ,то можно и в базу резистор малого номинала поставить. Генерация спадет. Вот два мысля

[belka]

мне лично интересно уже не что, а почему?

Выше я отвечал на этот вопрос.
Отвечу ещё раз, простыми словами. Усилитель получился "жгутиковый". Это жаргонный термин, означающий, что УН и ВК имеют между собой связь по длинной проводной линии - жгут проводов. Построение конструктива усилителя по такому принципу, так сделаны многие старые Сони, Аккуфейзы и т.д. накладывает определённые ограничения на выбор элементной базы в связи с тем, что быстродействующие девайсы в таком исполнении склонны к паразитной генерации...но, при этом, удобны технологически.

---------- Добавлено в 00:16 ---------- Предыдущее сообщение в 00:14 ----------

Что перекомпенсация? Тогда в эмиттер резистор.

Элементарный монотонный рост гармонических составляющих ниже 300 герц.

Относительно перекомпенсации*** я не проверял, но неплохо было бы этим вопросом тоже озаботиться. В данном случае этот вопрос решается правильным выбором номиналов делителя в цепи базы термокомпенсирующего транзистора. То есть отношение токов протекающих через транзистор и резисторы не должно быть случайным, а должно быть чётко подобрано под конкретный тип прибора выбранного в качестве термокомпенсатора. В данном случае транзистора КТ815.

*** - перекомпенсация в данном контексте. Явление, когда при включении усилителя ток через выходные транзисторы в разы больше номинального. При прогреве конструктива и радиатора ток ВК снижается и устанавливается в определённой термостабильной точке. Так вот, в неправильно рассчитаных термодатчиках при включении ток через выходные транзисторы может в РАЗЫ быть выше тока покоя. На этот момент начинающие конструкторы маломощных усилителей обращают мало внимания, в то время как для систем мощных этот момент является весьма напряжённым. При включении группы спараллеленных транзисторов может преодолеть все разумные пределы и начинающий конструктор начинает его усиленно снижать - при прогреве девайса ток снижается очень сильно и усилитель заходит в класс В со ступенькой.

При одинаковом схемотехническом построении, в принципе, для маломощных усилителей однотранзисторный термодатчик может быть посчитан под компенсацию изменения падения напряжения от температуры 2-х эмиттерных переходов, 4-х переходов или 6-ти переходов****. Всё это описано в популярной литературе. Просто обращайте на этот момент своё внимание.

**** - за количеством переходов видно количество каскадов двухтактного повторителя ВК. Один каскад - два перехода.

О качестве транзистора применяемого в качестве термодатчика.
Термодатчик являет собой простой термозависимый двухполюсник создающий при определённом протекающем токе через него необходимое напряжение смещения между базами транзисторов ВК.
Что важно. Устойчивость этого транзистора к некачественному монтажу (некачественный он у него практически всегда, так как транзистор часто на проводках вынесен за пределы ПП усилителя - жгут), читай - ограничение его полосы усиления и не стабильному току через него протекающему. Нестабильный ток мы можем уменьшить лишь частично шунтированием конденсатором, соответственно очень желательно, что бы динамическое сопротивление двухполюсника было минимальным. Для этого нужно применять транзисторы с максимальным коэфициентом усиления или даже составные, или сборки шиклаи.
Ещё вводят резистор в коллекторную цепь транзистора термодатчика, которого сейчас не хватает и действие его видно на частотах менее 300 герц - особенно в системах без общей петли ООС.

Следует отметить ещё вопрос уменьшения паразитной ёмкости термодатчик - радиатор усилителя, который заземлён. Эта паразитная ёмкость является нагрузкой для выходной ступени УН и в самой первой интерации является ограничивающим моментом в повышении быстродействия системы. Эту ёмкость надо всеми известными методами снижать. Так, под транзистор кт 815, у которого железная подложка соединена с выводом коллектора, желательно положить прокладку из окиси алюминия, керамики. Она существенно толще (стало быть уменьшится паразитная ёмкость радиатор- коллектор транзистора термодатчика), чем из тонкой слюды при аналогичных термосвойствах.

Всё. Дальше всё описано в книжках.

[Ромыч]

Конденсатор , который на схемах обозначают как шунтирующий К-Э термодатчика, нужен не термодатчику, а является шунтирующим по отношению к базам транзисторов, которые смещает термодатчик.

Спасибо за пояснение!

Я всё жду, когда вы заметите, что в термодатчике вообще-то не хватает ещё одного резистора

Ещё вводят резистор в коллекторную цепь транзистора термодатчика, которого сейчас не хватает и действие его видно на частотах менее 300 герц - особенно в системах без общей петли ООС.

Мелькает в схемах. Номинал насколько я помню порядка нескольких десятков ом.

[Romanoff]

Относительно перекомпенсации*** я не проверял, но неплохо было бы этим вопросом тоже озаботиться.

Я проверял. Перекомпенсации не вижу, скорее уж немного недокомпенсирован - стартует с низким током покоя, по мере прогрева радиаторов ток покоя подрастает, пока усилитель не "термостатируется". Минут за 5 выходит на выставленый ток покоя и больше не мотается, при прогоне на высокой мощности радиаторы разогреваются, но по мере остывания ток покоя приходит в норму. В разнос я его загнать так и не сумел, хотя откровенно варварские эксперименты ставил.

отношение токов протекающих через транзистор и резисторы не должно быть случайным

А как посчитать?

но я больше чем уверен, что грамотным шунтированием по питанию и "играми" с землей в оконечном каскаде можно было и с тем транзистором генерацию убрать

Олег, ты разберись сперва, кто генерил.

[audiomun]

А как посчитать?

Ток через резисторы должен составлять 1/10 общего, их и транзистора, тока. Это, как-бы - азы.

[Pyku_He_oTTyda]

А чем отличаются схемы 2,2 от 3,1, и зачем их две, когда усилитель обсуждают один?

[Romanoff]

А чем отличаются схемы 2,2 от 3,1

Вторая версия - на текущей плате собирается, третья - соответственно на платах третьей версии, они в пути. Если посмотреть внимательно, то можно заметить, что отличаются схемы, в первую очередь, коррекцией УМ. Есть и другие отличия, но на схеме они не настолько очевидны, хотя и отображены.

[Ромыч]

Следует отметить ещё вопрос уменьшения паразитной ёмкости термодатчик - радиатор усилителя, который заземлён.

Кстати для этого удобней крепить термодатчик не на радиатор, а на один из выхлопников.

[Romanoff]

Залил актуальную схему проекта для печатных плат второй версии в первый пост