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:

[s3tup]

Понял. Значит применимость трансформаторов без зазора зависит от качества сети и при нормальном напряжении в сети можно и обычные торы?

Ну, если

Вкратце, это тот факт, что трансформатор с зазором куда более устойчив к вынужденному подмагничиванию, вызываемого асимметрией сетевого напряжения и, или токов потребления. Всё остальное - вторично.

то убрать постоянку (любую) на первичке, и нагрузить симметрично = должно быть хорошо...

[belka]

при нормальном напряжении в сети можно и обычные торы?

Наверное можно. Если ещё и потреблять с торов симметрично. И если намотаны они правильно, что в 99% случаев не так...

Но это не мой случай. Торы в своих поделках я не использую в принципе, то есть совсем. Никогда.

Offтопик:
Мой коллега, Евгений Бабиченко использует активно в своих изделиях, не аудио, тороидальные трансформаторы. В его изделиях требуется строжайшая симметрия полуобмоток. Он договорился с изготовителем и они мотают строго так, как он пожелал. Конструкция получилась удачной. Но это и есть тот 1% нормально изготовленных торов. То, что я обычно вижу в поделках, на продажу , на заказ и т.д., повергает меня в жуткое уныние.
Судя по качеству задаваемых вопросов на эту тему, понимаю, что торы человеку не разбирающемуся, проще не использовать совсем. Вас обманут. Намотают гэ и скажут, что всё в порядке...

[Lynx]

Собирался использовать производства Talema (чешского производства), как они, если брать с запасом по мощности?

Плохо, как и любые другие серийные торы.

Через режектор с последующим усилителем гармоник без проблем, но напрямую (только с делителем) я бы так не был категоричен, во всяком случае проверка M-Audio Audiophile 192 показывает сильную погрешность напрямую ниже -110дБ.

У меня есть другие данные - по результатам сравнения с Agilent E4445A до уровней -124...-126дБ без режекторных фильтров и только с нормалиизацией входного сигнала никаких принципиальных погрешностей для непрерывных сигналов не наблюдал.

Понял. Значит применимость трансформаторов без зазора зависит от качества сети и при нормальном напряжении в сети можно и обычные торы?

ну, если можно гарантировать постоянную составляющую ниже 0.02...0.03В и четные гармоники ниже -80дБ да еще и известно, что транс намотан секторно и симметрично, то тогда, конечно, можно...
Да, и, как выше отметил Вадим, обеспечить симметрию потребляемого тока по полупериодам и по физическому размещению обмоток...
Конечно, всё это возможно, как и торы с разрезами, но не всегда реально. Никто в серийных торах не станет делать секторную симметричную намотку, да и на заказ в 90% случаев сложно объяснить производственникам, что от них хотят.

[viktor8m]

Никто в серийных торах не станет делать секторную симметричную намотку

А вообще есть какие-то серийные силовые трансформаторы (не обязательно торы) с гарантированной симметрией?

[classDfan]

belka, Да, я все понял! Не понял только одного. Транс должен (может) работать без захода в "нелинейность", т.е. А-виток должен быть правильным и достаточно легким. Естественно, это не проблема, немного толстой меди, немного расходов на ее "приготовление". А дальше что? Диоды все испоганят, приготовят так спектр, "мама не горюй" . И как с ним бороться?

[belka]

Offтопик:
classDfan, я никогда не забиваю себе голову ненужной теоретической ерундой. И вам советую.
Есть диоды, много и разных. Не нравятся диоды, ставьте кенотроны, селены и т.д.
Есть различные виды выпрямителей и фильтров.
Каждая задача ставится и решается применительно к конечному изделию. Зачем обобщать? Универсального рецепта не существует.

---------- Добавлено в 17:37 ---------- Предыдущее сообщение в 17:31 ----------

Диоды все испоганят, приготовят так спектр, "мама не горюй" . И как с ним бороться?

В этом месте я даже не понял о чём Вы. Честно.

---------- Добавлено в 17:44 ---------- Предыдущее сообщение в 17:37 ----------

Транс должен (может) работать без захода в "нелинейность"

Не может*** в сегодняшних реалиях и действительности силовой транс работать без захода "в нелинейность". Я не буду объяснять, почему, это далеко за темой ветки. Имелось ввиду, что транс должен заходить в эту "нелинейность" симметрично. Вот и всё.

*** - что бы не заходил, нужны особые схемотехнические решения. Существуют С-фильтр и L-C-фильтр, например, разницу улавливаете?

Последняя ремарка на тему трансформаторы:

Всё лучшие трансформаторы, которые когда-либо я применял в своих усилителях, были намотаны с индукцией в сердечнике 1,1-1,2 TL. Заметьте, не 0,8, как тут обсуждают в смешных ветках, а 1.2. Это две больших разницы.

[MAHO]

Трансформаторная тема - конечно заслуживает уважения, как и бесконечная тема с буфером. Однако - есть предложение, уделить непосредственное внимание LME.
Предлагается - увеличить R вх. до 10К - Ку до21 - поднять ток через LME ~ 10мА и прогнать чисто LME c ВК. На 10К входного любой опер без ЭП потянет, только
успевай переставлять, снимать спектры да прослушивать. Так бы само и решилось, нужен ли ЭП в буфере или нет. И вообще, нужен ли буфер - который запитан
от питания ВК. Что ЧУВСТВУЕТ главный шаман? Асисяй.

[SashaNetrusov]

...Может чем маятся з зазором и симметрией проще применить магнитное экранирование транса ?
Жестью от консервных банок...

[audiomun]

есть предложение, уделить непосредственное внимание LME.
Предлагается - увеличить R вх. до 10К - Ку до21

Но при этом ухудшатся характеристики по скорости и Кг, в данном случае Илья выбрал некий оптимальный вариант.

нужен ли буфер - который запитан
от питания ВК

Не криминально - питание буфера от питания ВК развязано стабилизаторами.

На 10К входного любой опер без ЭП потянет

Ну, это вполне логично.

[ИГВИН]

Всё лучшие трансформаторы, которые когда-либо я применял в своих усилителях, были намотаны с индукцией в сердечнике 1,1-1,2 TL. Заметьте, не 0,8, как тут обсуждают в смешных ветках, а 1.2. Это две больших разницы.

В соответствующей ветке это рассматривалось очень подробно.
Клаву стесали, объясняя про выбор индукции с учетом интегрального качества.
Ссылка и далее, с десяток страниц.
Все вопросы по трансам можно туда адресовать.

[belka]

Offтопик:

Все вопросы по трансам можно туда адресовать.

Зачем мне туда? Как раз мне с трансформаторами практически всё ясно. Но всё равно, спасибо, Игорь.

[ИГВИН]

Offтопик:

Зачем мне туда? Как раз мне с трансформаторами практически всё ясно.

Не сомневаюсь
Вот чтоб тебя не бодали, туда и посылай

[belka]

Offтопик:

...Может чем маятся з зазором и симметрией проще применить магнитное экранирование транса ?
Жестью от консервных банок...

Может и так, не вопрос. Только банок консервных много понадобится.

---------- Добавлено в 11:26 ---------- Предыдущее сообщение в 11:21 ----------

Предлагается - увеличить R вх. до 10К - Ку до21 - поднять ток через LME ~ 10мА и прогнать чисто LME c ВК. На 10К входного любой опер без ЭП потянет, только

На этом моменте я заострю Ваше внимание. Дело в том, что входной ОУ+ЭП мы несколько неправильно называем буфером. Буфер в привычном понимании - это неинвертирующий каскад с усилением по напряжению стремящимся к 1, в данном случае ОУ+ЭП представляет собой УН с мощным (относительно) выходом по току. Усиление LME намерено уменьшено, дабы LME + ВК оказались охвачены более глубокой собственной ООС. Благодаря такому каскадному построению усилителя удалось выйти на уровень искажений существенно более низкий, чем даташитное включение одиночной LME + ВК.
Из тех же соображений, уменьшение искажений, цепь ООС LME + ВК собрана из резисторов с относительно небольшими номиналами по сравнению с общепринятыми и, или даташитными значениями. Дело в том, что вход LME биполярный и тянет из точки суммирования ток, причём достаточно нелинейно, в конечном итоге вызывающий ошибку в точке суммирования. При таком общем уровне искажений эта, пусть и небольшая ошибка, становится уже существенной.

[MAHO]

Да. В даташите разработчики упорно привязывают R вх. к 6,81К. Но они не пытаются применить инверсное включение. Возможно применить Т образную ОС и лестничную коррекцию.
Не вижу топологии печатной платы, но по любому, всё это попробовать недолго. Может быть оно этого стоит. Где то находится - золотая середина. Не факт, что Ку=7,5 - это та самая
оптимальная точка. По мне так она находится в районе Ку~15. Ку=21 - это исходя из реалей данной конструкции, так как, просится Ку буфера=5.

[Romanoff]

По мне так она находится в районе Ку~15.

Ну так попробуйте, сделайте свой вариант и играйтесь сколько душа пожелает, кто мешает? Мы с Вадимом в этом направлении провели такой объем работы, что можем довольно уверенно утверждать - текущее распределение усилений буфер/ЛМЕ очень близко к оптимальному. Возможно, это не идеальное попадание, но промашка не в локоть точно. Проверено все, и не один раз.

[belka]

Здесь я опишу один интересный эксперимент, который однажды делал. Подвигает меня к этому описанию безграмотная картинка, ссылка на которую есть в соседней ветке.
Вот эта картинка:



Мы хотим измерить выходную мощность нашего усилителя на активном сопротивлении, то есть на резисторе в качестве нагрузки. Нет ничего проще.
Подаём на вход усилителя синусоидальный сигнал и осциллографом оцениваем (аналоговый осциллограф - прибор для оценки, но не точных измерений. Погрешность да нескольких процентов (!!!) на краях экрана - норма) двойное амплитудное значение, сигнала на нагрузочном резисторе, так точнее получится. То есть пик-пик. Жаргонное название двойного амплитудного значения наблюдаемого на экране осциллографа - "размах". Получившееся значение этого размаха, то есть двойного амплитудного значения мы делим на два, получаем амплитуду, а получившееся значение на корень из двух. Мы получаем среднеквадратичное значение. Это выражение справедливо для синусоидального сигнала. Нормальный вольтметр, на котором написано True RMS сделает эту работу за вас с весьма неплохой точностью.
далее по формулке, получившееся среднеквадратичное напряжение возводим в квадрат и делим на сопротивление резистора. Всё.

По сути нам понадобилось измерить ту часть напряжения ( и тока, как следствие) которое будет производить на резисторе какую-то работу, то есть будет его нагревать. Ведь совершенно очевидно, что в силу термоинерционности резистора значение этого нагрева не будет определяться пиковыми значениями напряжения и тока действующими на резисторе. Всё это дело проинтегрируется.
Дальше в учебники.

Стёрлось. Не ту кнопку нажал на компьютере
Я таки закончу.

Всё просто с синусом. Поделил амплитуду на корень из двух и всё, получил RMS значение. Пила - на конень из трёх. А если у вас кривулька непонятной формы и большой частоты? Значит надо измерить тепло с достаточной точностью выделяемого каким-либо элементом.
Была поставлена задача, сделать преобразователь, не точный конечно, но преобразователь уровня входного напряжения частотой до мегагерц в RMS DC значение.
Как я его решал на имеющихся у меня детальках. Экспериментально.
В тумбочке были всякое барахло, ОУ и транзисторная сборка МАТ04.
МАТ04. В едином техпроцессе, на кремниевом квадрате сформированы 4-ре идентичных транзистора. 2 из них, находящиеся в диагонали квадрата, я решил нагревать, Третий - в цепь обратной связи ОУ - драйвера нагревателя, четвёртый транзистор на ОУ измерителя. Вот так я сделал достаточно точный преобразователь всяко разного значения входного напряжения до мегагерц в True RMS DC значение за пол часа на коленке.
МАТ04 засунул в кусочек пенопласта, для минимизации паразитного разогрева. Это изделие весьма неплохо работало и точность была в пределах процента. Вот так.
Дело было очень давно, уже позже я узнал, например, про оптрон IL300 и тепловые преобразователи для вольтметров ( в школе то я не учился)
IL300
Джим Виллиамс и тепловые преобразователи LT.

[Romanoff]

Продолжаем двигаться дальше - прибыли платы третьей ревизии. Начинаю неспешно собирать один канал

[Romanoff]

Попытаюсь завтра настроить двухполюсную коррекцию - плата смонтирована, надо прикрутить на макетное шасси и можно тыкать осциллографом
Выглядит свежая ревизия как то так:

[Prophetmaster]

прибыли платы третьей ревизии. Начинаю неспешно собирать один канал

Илья, а на плате 3-й ревизии что стоит в термокомпенсации? КТ815 или уже что-то другое?
- рассмотрел на фото, стоят наши транзисторы.

Попытаюсь завтра настроить двухполюсную коррекцию - плата смонтирована, надо прикрутить на макетное шасси и можно тыкать осциллографом

Вот интересно, что у тебя получится с двухполюсной коррекцией в плане звука. У меня были эксперименты, когда по результатам прослушки двухполюсная коррекция проигрывала по звуку, хотя на экране приборов все выглядело получше.

[belka]

Выглядит свежая ревизия как то так:

С прикручиванием транзисторов - косяк. Правильно указали.
ОУ - развернуть на 90 градусов против часовой.

Красивая ПП - это когда дорожки на ней минимальной длины. То есть плата есть, а дорожек на ней почти нет. У профи в этом деле получается именно так. Специалист оценивает плату не по внешнему виду, пусть даже очень опрятному и красивому. Оценивается плата по "белке" - по чёрно белому изображению дорожек, когда все остальные изображения с рисунка убраны. Длинные, путанные, не оптимальные соединения на такой картинке видны сразу.

Ты идёшь по неправильному пути - впереди внешний вид, то есть эстетика, симметрия, красивое расположение элементов и.т.д. Во-первых должны быть правильные дорожки, особенно входных каскадов, ООС и силовое питание и блокировка его, разумно минимальной длины. Всякие серво- защиты и т.д как правило вторичны.

Ещё одно конкретное замечание. Никогда не подводи к ОУ питание с противоположных от него (ОУ) сторон. Питание к ОУ для получения идеальной трассировки всегда подводится с одной стороны оба. То есть и положительное и отрицательное. Питание с одной стороны, входные цепи, оос - в стороне. То есть блокировочная земля и питание нигде не пересекаются с сигнальным обвесом ОУ. Даже в разных слоях. Когда появится больше опыта, поймёшь почему. Это идёт вразрез со всей этой вашей внешней эстетикой, но очень нравится спектроанализатору.
Вот рисунок, очень хорошо видно, как должно разводиться питание ОУ.