Усилитель на LM3886 c хорошим звучанием: возвращение LM3886 - второй заход

[Audiomaniac]

Прежде чем что-то спрашивать в ветке, прочтите FAQ в этом сообщении!

<эта конструкция> достаточно хорошо "вылизана", случайных решений - несмотря на кажущуюся простоту - нет. Именно поэтому и не надо "самодеятельности", даже из "самых лучших побуждений".

Некоторое время назад Romanoff вдруг достал из небытия и реализовал мою старую конструкцию на LM3886, причем реализовал правильно, за что и был вознагражден хорошим звуком
Дальнейшее существование заведенной им ветки "Готовим LM3886 - второй заход" показало, что тема, в которой подробно рассматривается КОНСТРУКЦИЯ усилителя, позволяющая повторить его и получить с уверенностью хорошее звучание - очень интересна широким слоям населения. Вопросам правильного конструктива усилителей на форуме исторически не уделялось достаточного внимания, в основном упор делался на обсасывание годами одних и тех же схем в симуляторе либо разводку плат. Однако, имея даже самую замечательную плату, но плохой конструктив всего изделия, как целого, о хорошем звуке можно и не мечтать. Впоследствии ветка была снесена из-за разгоревшегося флейма (актуальная тема вызвала бурные эмоции)
В то же время, люди, интересующиеся вопросом, не должны потерять возможность получить правильные знания, поэтому создана эта ветка, которая вмещает в себя частично материалы из ранее существовавшей ветки и предназначена для обсуждения данной конструкции усилителя на LM3886 и ее вариаций.

Итак, мое мнение относительно потенциала этого аппарата такое: усилитель переезжает в постоянный корпус с небольшими доработками, и ставится в стойку в качестве постоянного референса.
....

Что до сравнения, то Lynx VTA-39 лучше, но там бюджет А дорогущий VICTOR весом как полменя - много хуже. Вообще, получился реально очень хороший усилитель, очень "правильный". По почерку напоминает Димины аппараты, собственно, потому мне и понравился, яж давний любитель Рысей

1. Схема усилителя:

http://www.audiomaniac.narod.ru/roma...manoff-sch.pdf

2. Фото конструкции в реализации Romanoff:

... еще фото

[свернуть]

3. Печатная плата под ЛУТ в редакции Romanoff:

https://forum.vegalab.ru/attachment....2&d=1344664320

4. FAQ по конструкции:

Q: Какие ОУ можно применить в буфере?
A: ОУ с полевым входом (AD825, LT1122, OPA132). Если понизить питание буфера до 12в - то AD8065.

Q: Какие электролиты использовать в питании 3886?
А: Наиболее критичны свойства ближайших к 3886 электролитов. Желательно в качестве них применить низкоимпедансные (low ESR). Хорошо подходят Panasonic FM, FC, Nichicon PW, Hitano EXR. Остальные электролиты могут быть "общего применения".

Q: типы кондёров в mute и в питании ОУ?
A: SMD 1206 X7R.

Q: Требования к переменному резистору - регулятору громкости?
А: Сопротивление не выше 10к.

Q: Диоды выпрямителя?
A: Шоттки на напряжение не ниже 100в в корпусе DO-201A (SR510, SR810, 31DQ10).

Q: Где соединять землю схемы с корпусом?
A: В единственной точке рядом с входными гнездами. От земляных клемм входных гнезд короткий проводок на корпус. Больше нигде и ничего с корпусом не соединять!

Q: Можно использовать один трансформатор с двумя вторичками без средних точек для питания обоих каналов?
A: Нельзя. Нужен трансформатор с 4 одинаковыми силовыми вторичками либо два трансформатора с двумя вторичками.

Q: Что-то слышал про фазировку обмоток...
A: Первичные обмотки трансов должны быть включены одинаково (синфазно). Вторичные обмотки для питания каналов должны быть подключены ко входам диодных мостов так, чтобы между соответствующими входами диодных мостов в разных каналах вольтметр показывал 0V AC.

Q: Выходной фильтр?
A: Необходим. Размещается на выходных клеммах, не вплотную ко входу. Катушка 10-12 витков эмальпровода 1мм на оправке диаметром 10мм и R-C цепь на землю 0.068 (0.1) мкф - 18(22) ом. Конденсатор - любой пленочный, резистор - любой непроволочный мощностью 0.5вт (MF-0.5 или подобное).

Q: Я хочу расположить платы (трансы, входы, выходы) по фен-шую.
А: Нужно придерживаться той компоновки, которая указана в первом посте этой ветки, иначе звук непредсказуем. Если уж очень хочется чего-то сильно передвинуть - то сначала спросить в ветке.

Q: Радиаторы заземлять?
А: Обязательно. Корпус микросхемы от радиатора должен быть изолирован!

Q: Сигнальные провода экранированные?
A: Да. Если длина получится меньше 5 см, то не надо.

Q: Тороидальный трансформатор как прикручивать к корпусу?
А: Через немагнитную прокладку толщиной не менее 5мм. Если корпус немагнитный, то прокладка не нужна. Винт для крепления может быть из магнитного материала (стальной), никаких проблем это не создает.

Q: Что за пропилы между клеммами?
А: Если задняя стенка корпуса железная, то между "+" и "-" выходных клемм каждого канала следует сделать пропил (щель) в задней стенке шириной около 1мм. Это снижает искажения. В немагнитной стенке пропилы не нужны.

Q: Резистор ОС 3886 33к?
А: Выводная металлопленка 0.25вт (MF-0.25 или подобное).

Q: Корпус сетевого фильтра (третий контакт сетевой вилки) с корпусом (землей схемы) соединять?
А: Нет.

Q: Постоянное напряжение на выходе?
А: Менее 100мв (типично - 20-50).

Q: Сетевой фильтр?
A: Необходим. Синфазный дроссель (например Murata PLA) индуктивностью не менее 3мгн (лучше больше) на ток 1.5-2А.

Q: Конденсатор параллельно первичке транса питания?
А: Необходим. X2 0.47-1мкф. Для двух трансов достаточно одного общего конденсатора.

Q: Входной разделительный конденсатор нужен?
A: Да. Пленка MKP (например Epcos B3265x), ставится перед РГ, емкость для РГ номиналом 10к оптимальна в пределах 0.47-0.68мкф. Этот конденсатор совместно с РГ образует фильтр верхних частот с частотой среза около 20гц, который ослабляет инфразвуковой мусор, присутствующий во многих записях, что приводит к снижению интермодуляционных искажений в АС и "разгрузке" источника питания усилителя.

Вид правильно собранной платы заводского изготовления с диодами в корпусе ТО-220:

[свернуть]

5. Измерения искажений усилителя + файлы измерительных сигналов:

Измерения проведены программой Spectralab и звуковой картой SB Audigy SB0570.

Схема измерений:




Тестовые сигналы для измерений (специально приготовленные синусоидальные сигналы с разрядностью 16 бит):

https://forum.vegalab.ru/attachment....6&d=1319994840

1 трек - синус 1кгц 0дб для измерения Кг.
5 трек - тест интермодуляционных искажений синус 8+9кгц.
6 трек - тест интермодуляционных искажений синус 19+20кгц.

[свернуть]

6. Запись звучания усилителя на iphone4 (АС - MVV Клячина) в сравнении с серийным усилителем Yamaha:

https://forum.vegalab.ru/attachment....2&d=1345181374

Всем умникам и юмористам по поводу "гаджетов" - суть этой записи состоит в СРАВНЕНИИ звучания двух усилителей в одних и тех же условиях.
Об абсолютном качестве звучания она мало говорит (хотя, если разбираться в предмете, то все равно говорит достаточно).
Встроенный микрофон айфона имеет ровную АЧХ начиная с 200гц, поэтому разницу между аппаратами слышно уверенно, т.к. в первую очередь слышны продукты искажений усилителя, находящиеся в среднечастотной области 2-5кгц (человеческое ухо имеет максимальную чувствительность в этом дипазаоне). Если в этой области нет "криминала", то и все остальное будет звучать хорошо.

7. Простой "твик" платы:

Ставим две перемычки (красные линии), резистор с неинв.входа убираем (красный крестик).
Перемычки должны проходить именно так, как нарисовано, никаких длинных петель и хвостов! Короткие прямые отрезки.

[свернуть]

7.1. Твик #2: установка емкости (smd-керамика NPO) параллельно резистору ООС буферного ОУ:

С56 на схеме pdf из этого поста



7.2. Твик #3: модификация снабберных цепей:



Благодаря этой модификации обеспечивается лучшее подавление самых высокочастотных (>1мгц) помех от работы диодного моста.
Конденсаторы 100нф (керамика smd) просто напаиваем сверху на smd-резисторы.

8. Материал про улучшенный вариант усилителя (с измерениями)

Те, кого интересуют подробности того, "как это было", могут ознакомиться с исходной веткой:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php/56985

Коммерческие вопросы в этой теме не обсуждаются!!!

[Nikolay_Po]

Что то где то аццки криво. В моем варианте вообще нет ничего между входов, совсем. При этом меандр чистый - ЛМ сама по себе внутри закорректирована вусмерть.

Конечно. Если у Вас усиление 12 (на схеме в первом сообщении темы 33/2.7) то у меня усиление 3 (7.2/2.4). Разница существенная. Отсюда и разнос без коррекции. Я удивился, что без коррекции мой вариант в возбуждение не ушёл.

---------- Добавлено в 09:52 ---------- Предыдущее сообщение в 09:38 ----------

Вот прикинул: если взять за единицу петлевое усиление паспортной схемы, то в Вашем варианте выходит 1.59, а в моём варианте 5.25 относительно паспортного. Отсюда и необходимость коррекции в моём случае. Никакой особой кривизны нет.

---------- Добавлено в 10:01 ---------- Предыдущее сообщение в 09:52 ----------

Частота перегиба АЧХ, добавленная коррекцией 1.1кОм 390пФ находится в районе 370кГц, может быть чуть ниже. То есть, в звуковом диапазоне такая RC-цепь между входами LM ничего портить не должна. Могу ошибаться, поправьте пожалуйста.

[Nikolay_Po]

Кстати, вариант чисто на резисторах, с 1кОм между входами при моих резисторах ОС 2.4К/7.2К даёт петлевое усиление 1.875 относительно паспортного, что близко сабжевому варианту 1.59 относительно паспортного.
Отсюда можно сделать выводы что: 1) Усиление схемы из первого сообщения близко к оптимальному. 2) Произоводитель микросхемы для паспортной схемы выбрал коэффициент усиления с запасом в 1.5-2 раза относительно оптимального по форме ПХ.

[Romanoff]

Nikolay_Po, я Вам больше скажу. Все эти игрища со снижением КУ рано или поздно приведут Вас к даташитному варианту, или крайне близкому к нему. Если конечно усидчивости хватит

[Nikolay_Po]

Offтопик:
Илья, моя интуиция не отвергает такого сценария . Но необходимо пройти это самому. Единственная огромная проблема для меня сейчас - отсутствие референсной акустики. Это может затруднить возврат к паспортной сехме.

[Сухоруков Сергей]

У кого какие мнения - пойдёт или есть что подкрутить?

Разумеется, надо. Такой неприличный выброс звуку не способствует. В терминах ОУ, у Вас недокомпенсированный ОУ. По мне, так пусть он будет лучше слегка перекомпенсирован (когда появляется легкий "завал" на переднем фронте). ИМХО

[Nikolay_Po]

...В терминах ОУ, у Вас недокомпенсированный ОУ. По мне, так пусть он будет лучше слегка перекомпенсирован (когда появляется легкий "завал" на переднем фронте). ИМХО

Спасибо, мнение принимается. Но не во всём согласен. Переходный процесс у недокомпенсированного ОУ, как я понимаю, будет колебательным. В моём случае колебательного процесса нет. А выброс обусловлен лишь конечной скоростью нарастания напряжения у каскадов ОУ.
Вернусь к цитатам из смежной ветки:

...получили пульсации на ПХ, определили частоту единичного петлевого, ввели правую ёмкость посчитав RC на раз так в 5 меньшую частоту, убрали пульсации на ПХ. Пульсации а не выброс. Выброс вы скорее всего убрать не сможете. Если смогли убрать выброс-вы недобрали петлевого усиления на ВЧ. Из-за которого всё и затевалось...

Выброс говорит только о том, что фаза начинает подкатывать к границе устойчивости. Увидели небольшой выброс, откатили немного назад...

Не, с двуполюсной такой критерий не катит, потому как если даже там будет 80 градусов на частоте ед. усиления, в оптимальном варианте выброс всё равно будет 30-40%. Это конечно цепи ОС частотонезависимы в рабочем диапазоне и нет фильтрации на входе/выходе.

С обоими согласен. Коррекция у меня двухполюсная, второй полюс даёт конденсатор ППК (впрочем, не уверен, может это не второй полюс, а нуль?).
Стою на том, что любой реальный усилитель с ООС и большим петлевым усилением, без ФНЧ на входе и не перекорректированный, при скорости скачка на входе во много раз превышающей доступную усилителю скорость нарастания, обязан иметь выброс на ПХ. Выброс - это следствие срыва слежения ООС из-за большой скорост нарастания. При этом, если не было насыщения или отсечки каскадов, ООС сохранит энергию скачка. Насколько Вольт*секунд усилитель "протормозил", на столько Вольт*секунд и будет выброс.
Добавлю к сказанному, что не раз встречал отзывы, заслужившие моё доверие, что усилитель звучит лучше не когда закорректирован до остуствия выбросов, а наоборот, когда раскорректирован. Лишь бы не возбуждался и не звенел.

[dekko]

я Вам больше скажу. Все эти игрища со снижением КУ рано или поздно приведут Вас к даташитному варианту, или крайне близкому к нему

есть опыт, позволяющий делать такие выводы?

[Romanoff]

сть опыт, позволяющий делать такие выводы?

Есть, и не только мой.

Коррекция у меня двухполюсная

Это не так. Подробнее читать тут.
В данном случае очень похоже на некомпенсированный полюс от входной емкости, просится или емкостишка параллельно резистору ОС, или, если засвистит - RC цепь туда же.

[dekko]

Есть, и не только мой

а подробнее можно?

[Romanoff]

а подробнее можно?

В ветке по Волжской Рыси все есть, правда, не совсем прямым текстом. Но кто хотел, тот все заметил и принял к сведению

[dekko]

Romanoff, а без тумана, на основании чьих опытов такой вывод? Лично сам делал, слушал, сравнивал?

[Nikolay_Po]

Это не так. Подробнее читать тут.

В том смысле, что там больше двух полюсов - соглашусь.

В данном случае очень похоже на некомпенсированный полюс от входной емкости, просится или емкостишка параллельно резистору ОС, или, если засвистит - RC цепь туда же.

Спасибо за совет. Место для RC параллельно резистору ООС на плате предусмотрел. Входная ёмкость с сопротивлением 2.4кОм на входе даст полюс где-то выше 5МГц, может даже под десяток. Учитывая, что частота единичного усиления 3.5МГц (так и видно по звону без коррекции), я не понимаю, как входная ёмкость может заметно влиять на ПХ.
На вскидку, что будет меняться на ПХ при подключении конденсатора параллельно резистору ООС? Занимаюсь усилителем урывками, после работы и домашних дел, глубокой ночью. Буду очень признателен, если подскажете - возможно, сэкономлю драгоценные часы.

[Romanoff]

На вскидку, что будет меняться на ПХ при подключении конденсатора параллельно резистору ООС?

Два варианта: или заведется, и тогда придется городить РЦ, или уменьшится величина выброса. Начинать лучше с емкости в 3-5пФ, и смотреть что с ПХ. Если введение небольшой емкости дает снижение выброса, то надо будет подобрать емкость таким образом, чтобы задавить выброс, но еще не завалить фронт.

[viktor8m]

Думаю последовательно регулятору напаять резистор

Очень неправильный подход, во-первых, нарушится логарифмичность регулировки, а во-вторых, искажения возрастут, токопроводный слой потенциометров по характеристикам значительно хуже металлоплёночных резисторов, но потенциометр это делитель и поэтому искажения значительно снижаются (особенно в качественном потенциометре, где токопроводный слой достаточно однородный по всей длине), а при добавлении посл. резистора значительной величины это снижение искажений будет значительно нарушенно.

И почему выброса не может быть у однополюсной коррекции? К сожалению, я пока не смог вникнуть в теорию САР достаточно глубоко...

Конечно же выброс может быть и у однополюсной коррекции, если запас фазы меньше примерно 75-80 гр.

От того, что коррекция вводится в другом месте, количество полюсов передаточной функции не должно меняться.

Это абсолютно верно.

Скорость нарастания при таком варианте коррекции чуть выше: 8.6В/мкс фронт и около 6.5В/мкс спад.

Скорее всего такая же скорость будет и в петле ООС, а это явно мало для качественного усилителя (рекомендуют как минимум несколько десятков при том, что со входа и менее 10 допустимо).

То есть, в звуковом диапазоне такая RC-цепь между входами LM ничего портить не должна. Могу ошибаться, поправьте пожалуйста.

Такая цепь прекрасно защищает вход от перегрузок (откуда и местный термин ППК), но это дополнительная задержка в цепи ООС, где скорость чем больше, тем лучше, и если получается менее 30-50 В\мкс, то такая цепь может угробить больше, чем улучшить, и тогда уж лучше повысить усиление, даже ценой увеличения искажений.

впрочем, не уверен, может это не второй полюс, а нуль?

Нет, именно полюс (задержка).

Лишь бы не возбуждался и не звенел.

Наверное не только, может одиночный выброс и допустим, но не любой величины, не думаю, что выше 10% будет хорошо для звука (но лично не проверял).

[Nikolay_Po]

Romanoff и viktor8m, спасибо! Что ж, буду пробовать "на своей шкуре".

[Nikolay_Po]

Не смог осознать необходимости что-либо делать с выбросом на меандре (ампл. 25мВ на входе):

;
.

Посчитал по данным осциллограммы: получается, что площадь недобора напряжения (между курсорами на графике) в Вольт*секундах с точностью в 10% совпадает с площадью перебора (выброса) от второго курсора и до выхода на уровень полки. Площадь выброса получилась чуть меньше, чем площадь задержки.
Ставить ёмкость параллельно резистору обратной связи не стал. Считаю, что это оправданно для буфера, чтобы лучше согласовать его скорость нарастания (ПСН) с возможностями усилителем мощности. А для медленного усилителя мощности такая ёмкость нежелательна. Ею можно придавить выброс, но это подавление выброса по сути будет являться дополнительным искажением.
-=-
К примеру меандр выше: усилитель не успевает за сигналом. Но энергия сигнала сохраняется. Какой энергии был импульс - такой и остался. Что может оказаться важным: вне зависимости от длительности фронтов и спадов импульса, энергия импульса на выходе усилителя будет передаваться одинаково пропорционально. Если давить выброс ёмкостью с выхода на вход ОУ в инвертирующем включении, то получится, что при быстрых импульсах на входе, на вход будет попадать возвращающийся с выхода через конденсатор задержанный инвертированный фронт. Этот инвертированный фронт на короткое время создаёт обратную полярность на входе, форсируя остановку УМ при выходе из отработки фронта. Вроде всё красиво - выброс убран. Усилитель как будто точен. Но ведь фронт на выходе был задержан! Не поднялся вовремя и полностью. А выброс подавили. Получается, что импульс с коротким фронтом недосчитался своей энергии на выходе. При отсутствии ёмкости с выхода на вход задержка и плавность фронта компенсировались выбросом. С конденсатором выброса нет. Энергия импульса стала меньше. Если у входного импульса будут пологие фронты, то такого уменьшения энергии не произойдёт. Эффект завала на верхних частотах. Как у ФНЧ, но ещё и с временными искажениями. Получается, что "ППК" меньшее зло по сравнению с ёмкостью с выхода на вход. Она снижает петлевое усиление на высоких частотах, но не увеличивает проникновение задержанного выходного сигнала на вход.
-=-
Пока оставлю так, с выбросами. Скорость ещё можно будет "зарезать" в буфере. УМ в таком виде считаю самодостаточным.

[Ромыч]

во-первых, нарушится логарифмичность регулировки

сферический конь в вакууме.

искажения возрастут, токопроводный слой потенциометров по характеристикам значительно хуже металлоплёночных резисторов, но потенциометр это делитель и поэтому искажения значительно снижаются (особенно в качественном потенциометре, где токопроводный слой достаточно однородный по всей длине), а при добавлении посл. резистора значительной величины это снижение искажений будет значительно нарушенно.

можно в перлы.

[rumsol]

можно в перлы.

И все же, как правильно снизить максимальную громкость?
может защиту на реле, которая при 12.8 В RMS будет отключать нагрузку? (нагрузка 7Ом, получается ок.24 Вт мощности). И сюда же защиту от постоянки выше 2 В.

[Ромыч]

И все же, как правильно снизить максимальную громкость?

Как вариант снизить усиление 1122-й.

[dekko]

Ромыч, это хороший вариант