Проект А, rev.1

[Mad optic]

Усилители Проекта "А" ( https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=19325 ) отлично отработали четыре года и несмотря на это идея оптимизации все равно постоянно не давала покоя. Основные направления оптимизации:

- Переход к пассивной системе охлаждения

- Улучшение линейности за счет «скрытых резервов»

Первая задача вызвана доставляющим некоторое беспокойство небольшим шумом от вентиляторов. Для идеального усилителя это неприемлемо.

Предварительным этапом внедрения пассивной системы охлаждения стал переход на планарные выходные транзисторы вследствие заметного усиления их теплового режима. Вертикальные не так надежны при нагрузке постоянным током и высокой температуре кристалла. Наиболее близкими по нагрузочной способности взамен HUF76639P3 являются FQP50N06L. Хорошим вариантом также могут быть FQP33N10L. Положительным следствием такого перехода стало снижение паразитных емкостей, нагружающих предвыходные повторители, что также привело к небольшому росту скорости нарастания базовой схемы до 110V/uS, несмотря на рост корректирующих емкостей в УН.

Второе направление объясняется наличием заметного резерва в широкополосности усилителя, которое можно конвертировать в дополнительное усиление и увеличение ОС. С этой целью первый полюс сдвинут от 35KHz влево к 14KHz после увеличения выходного сопротивления источников тока на Q1, Q2 и нагрузочных резисторов R7, R8. Корректирующие емкости С9, С10 тоже были немного увеличены.

Результаты измерений THD приведены на сайте.

[Mad optic]

Я двумя руками за эксперименты, даже за самые безнадежные, на первый взгляд

В данном случае эксперимент не безнадежный, надеюсь. Особенно, когда основные проблемы известны. Соответственно, были найдены технические решения. Т.е. эксперимент с достаточно предсказуемым результатом. Оптимизм внушает то, что на выходе нового БП получен абсолютно аналогичный отклик на импульсную токовую нагрузку, как и в предыдущем.

---------- Добавлено в 00:13 ---------- Предыдущее сообщение в 00:05 ----------

Я не сторонник большого усиления и глубокой ООС. Лучше избежать нелинейности, чем потом героически ее преодолевать

Может лучше и избежать нелинейности и иметь достаточно глубокую ОС? Кто знает. Во всяком случае, в версии А2 усилителя глубина ОС снижена с 70 дБ до 54Дб. Двинулся сознательно в направлении снижения ОС и стремился к росту линейности каскадов. Например в первой версии усилителя (Project A) повышение ОС с 61 до 70 дБ привело к снижению искажений всего на 1.5 дБ.

Опять же я не понимаю, зачем стремиться к увеличению крутизны, если даже при небольшом изменении напряжения ЗИ все равно характеристика будет квадратичная, и то только в идеале?...

Складывается впечатление, что в вашем понимании квадратичность переходной х-ки гарантирует отсутствие искажений в каскаде... На самом деле ничего более линейности ИЗМЕНЕНИЯ крутизны х-ки тока стока это не гарантирует, и то для идеального ПТ только. Поэтому именно высокая крутизна является основным ключом к получению линейности в повторителях.

[Prophetmaster]

По поводу впечатляет - пока инструментально. Далее - нужно подготовиться - все домерять до конца и сравнить вживую (на слух) с ИБП и обычным БП.

Интересно про звучание. Впечатляющие измерения меня не впечатляют То что я слышал - звук был либо грязный, плоский и утомляющий слух, либо чистый до противной стерильности, совсем неживой и тоже утомляющий слух.

---------- Добавлено в 23:32 ---------- Предыдущее сообщение в 23:28 ----------

основные проблемы известны. Соответственно, были найдены технические решения.

Будет очень интересно, что получится. Проблемы часто бывают известны, но не всегда это помогает

[Mad optic]

Проблемы часто бывают известны, но не всегда это помогает

Offтопик:

Пимиссист, Вы, батенька, однако. (именно так)

[Orion33]

Складывается впечатление, что в вашем понимании квадратичность переходной х-ки гарантирует отсутствие искажений в каскаде...

В моем понимании квадратичность переходной характеристики гарантирует "квадратичные" искажения, но только в идеальном случае.

Поэтому именно высокая крутизна является основным ключом к получению линейности в повторителях.

Вот оно как... А я думал, что мы говорим про ПТ как о приборе, а не о схеме его включения. Тогда да, большая крутизна дает возможность увеличить местную ООС. Но тут опять есть разные мнения: либо куча местных ООС, либо одна общая...

[Mad optic]

В моем понимании квадратичность переходной характеристики гарантирует "квадратичные" искажения, но только в идеальном случае.

Даже великий Google о таких ничего не знает. Что уж говорить обо мне...

Давайте немножко просуммируем. Вот ваши высказывания:

1. "А какая разница, где эта точка находится и какой диапазон затворных напряжений охватывается, ежели характеристика как минимум квадратичная (в идеальном случае)?"

2. "Опять же я не понимаю, зачем стремиться к увеличению крутизны, если даже при небольшом изменении напряжения ЗИ все равно характеристика будет квадратичная, и то только в идеале?..."

3. "В моем понимании квадратичность переходной характеристики гарантирует "квадратичные" искажения, но только в идеальном случае".

Из этого можно сделать выводы о вашем понимании работы каскадов на ПТ:

1. Рабочая точка ПТ не влияет на искажения построенного на нем каскада.

2. Амплитуда входного сигнала не влияет на величину искажений.

3. Если ПТ работает на участке описываемым квадратичной х-кой передачи, то он имеет некие волшебные "квадратичные" искажения, видимо, совсем незаметные.

Подправьте, если что-то не так понято. Но если все так, то все три вывода говорят о заблуждениях.

[Orion33]

Mad optic,
1. Рабочая точка влияет на искажения каскада, построенного на ПТ, но не влияет на линейность самого прибора - проходная характеристика ПТ на любом участке аппроксимируется квадратичной.
2. Амплитуда влияет, не влияет крутизна при прочих равных условиях. Т.е., коль скоро речь идет о повторителе, при равной глубине местной ООС на ИП искажения будут одинаковые при разной крутизне ПТ.
3. Эти "квадратичные" искажения исправляются местной ООС, которая присутствует практически в любом каскаде.

Поправьте, если что-то не так

[Mad optic]

1. Рабочая точка влияет на искажения каскада, построенного на ПТ, но не влияет на линейность самого прибора - проходная характеристика ПТ на любом участке аппроксимируется квадратичной.

Интересная интерпретация. Т.е. есть некая "линейность самого прибора", существующая в безвоздушном пространстве в отрыве от основных схем включения ПТ.
По-вашему, проходная х-ка ПТ снимается в каком-то четвертом измерении?
Далее,"проходная характеристика ПТ на любом участке аппроксимируется квадратичной." Т.е. и в точке перегиба тоже??? И на краях тоже???

2. Амплитуда влияет, не влияет крутизна при прочих равных условиях.

Скажем так, это неверно. При одинаковом входном сигнале и одной и той же нагрузке повторителя коэффициент передачи будет разный для ПТ с разными параметрами крутизны передачи. Параметр S в явном виде входит в формулу коэффициента передачи истокового повторителя.

Т.е., коль скоро речь идет о повторителе, при равной глубине местной ООС на ИП искажения будут одинаковые при разной крутизне ПТ.

Опять же, коэффициенты передачи при разной крутизне и прочих равных условиях будут разные, что уж говорить об искажениях.

3. Эти "квадратичные" искажения исправляются местной ООС, которая присутствует практически в любом каскаде.

Честно говоря, что такое неизвестные мне, гуглу и, смею подумать, науке некие "квадратичные искажения" не понял.
Если это искажения, возникающие в схеме, описываемой квадратичной характеристикой передачи, то они, согласно формуле, как и всякие другие искажения зависят и от положения рабочей точки, и от амплитуды сигнала.

[Olegyurich]

Не, Вы уж определитесь - про прибор, или про каскад. Если про прибор - то ему действительно параллельно, какую мы ему рабочую точку задаем или что подаем на вход(ну в пределах ОБР, конечно). Но ровно так же ему все равно на какието там местные ООС, его ВАХ от этого ну никак не меняются. Меняются характеристики каскада, которые в том числе зависят от рабочей точки, амплитуды и т.д. Т.е. от того как мы прибор используем(если уж на то пошло и рабочая точка - понятие применимое к каскаду, но ни как не к прибору).

[Orion33]

Но ровно так же ему все равно на какието там местные ООС, его ВАХ от этого ну никак не меняются. Меняются характеристики каскада, которые в том числе зависят от рабочей точки, амплитуды и т.д. Т.е. от того как мы прибор используем

Спасибо, именно это я и хотел сказать

Т.е. есть некая "линейность самого прибора", существующая в безвоздушном пространстве в отрыве от основных схем включения ПТ

Конечно. Когда Вы достаете транзистор из коробки, он обладает всем спектром своих характеристик, в том числе линейностью или нелинейностью.

По-вашему, проходная х-ка ПТ снимается в каком-то четвертом измерении?

По-моему, проходная характеристика снимается в конкретной схеме включения. ЕМНИП, с общим истоком без истокового резистора, т.е. при отсутствии местной ООС.

"проходная характеристика ПТ на любом участке аппроксимируется квадратичной." Т.е. и в точке перегиба тоже??? И на краях тоже???

Простите, я забыл употребить слово "идеального" До краевых эффектов мы еще не дошли, давайте с простым разберемся.

Параметр S в явном виде входит в формулу коэффициента передачи истокового повторителя.

Формула - это, конечно, хорошо... Но в нее также входит и истоковый резистор, за счет которого осуществляется ООС. И чем больше его сопротивление, тем больше ООС. С этим Вы согласны?

коэффициенты передачи при разной крутизне и прочих равных условиях будут разные

Поправьте, если я ошибаюсь, но я считал, что коэффициент передачи повторителя близок к единице...

Честно говоря, что такое неизвестные мне, гуглу и, смею подумать, науке некие "квадратичные искажения" не понял.

Будем считать, что это искажения, получаемые при проходе сигнала через четырехполюсник, передаточная характеристика которого X^2.

[Mad optic]

Конечно. Когда Вы достаете транзистор из коробки, он обладает всем спектром своих характеристик, в том числе линейностью или нелинейностью.

Совершенно верно, только ни вы, ни сам прибор о них еще не догадывается.

По-моему, проходная характеристика снимается в конкретной схеме включения.

Вот-вот, именно об этом я и говорил. И ТОЛЬКО в конкретной схеме включения он обретает свои характеристики.

Простите, я забыл употребить слово "идеального" До краевых эффектов мы еще не дошли, давайте с простым разберемся.

Я не зря упомянул о близости точки перегиба к рабочей. Квадратичная модель в данном случае, это уровень аппроксимации, утверждающий, что Земля плоская при планировании полета на Луну.

Но в нее также входит и истоковый резистор, за счет которого осуществляется ООС. И чем больше его сопротивление, тем больше ООС. С этим Вы согласны?

Вообще-то резистор всегда входит в схему включения с общим стоком и независимо от его величины в схеме с общим стоком местная ОС всегда 100%. Больше еще не встречал.

Поправьте, если я ошибаюсь, но я считал, что коэффициент передачи повторителя близок к единице...

Мягко говоря ошибаетесь. Он может быть от >0 до <1.
Для изучения данного вопроса возьмите модель простейшего ИП на Exicon*е с резистором 0.5 Ом в цепи истока и посмотрите на коэффициент передачи ПРИ ЛЮБОМ входном сигнале.

Будем считать, что это искажения, получаемые при проходе сигнала через четырехполюсник, передаточная характеристика которого X^2.

Почитайте учебники.

[Orion33]

Вообще-то резистор всегда входит в схему включения с общим стоком и независимо от его величины в схеме с общим стоком местная ОС всегда 100%.

Тогда, пожалуйста, уточните, о каком коэффициенте передачи Вы говорили выше. Если о передаче напряжения, то

посмотрите на коэффициент передачи ПРИ ЛЮБОМ входном сигнале

Посмотрел. Да, действительно меньше 1, но практически постоянный.
Но теперь я не понимаю, почему применяемые Вами выходные транзисторы лучше, если при изменении напряжения на затворе от 4 до 14В у Ексиконов к. передачи меняется от 0,3 до 0,44, а у FQB33N10 - от 0,07 до 0,7?

Почитайте учебники.

Почитал. "У. Титце, К. Шенк: Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том I", стр. 204, рис. 3.9 б)

[Mad optic]

Уважаемый Орион, если вам нравятся Exicon*ы, ради бога, применяйте их.

Только не забудьте, что кроме в разы меньшей крутизны х-ки у них сопротивление канала более, чем на порядок выше по сравнению с FQP50N06L. И из-за этого тоже они становятся не слишком удачным выбором для усилителей класса А.

Удачи!

[Orion33]

Хорошо, спасибо за помощь - придется разбираться самостоятельно...

[Mad optic]

Уважаемый tomtit,

Ну что я могу ответить? Только это:

1. Не надо "внутри SMPS источника просто один раз продевать заземляюший провод первичной стороны через ферритовое колечко"

2. Необходимо применять все возможные приемы, чтобы "избежать распространения синфазной ВЧ помехи по кабелям аудиосистемы"

3. Не надо делать петли в заземлении.

А главное - необходимо знать основные причины возникновения помех и способы борьбы с ними. Ведь в том же Тектрониксе стоит импульсный преобразователь и прибор можно использовать по назначению (для измерений).

Вот и посмотрим насколько все это мне это удастся.

[Orion33]

Mad optic, здравствуйте!
Как Ваши успехи? Что-нибудь сдвинулось в направлении импульсного источника?

[Mad optic]

Да, изменилась схема усилителя
Теперь УМ балансный с однотактными выходными каскадами. Это жутко неэффективно, но дает постоянный ток потребления по обеим шинам питания, что для импульсного БП несомненно большой плюс.

[Orion33]

А чем мост в классе А для этого не подходит?

[Mad optic]

У примененной ранее схемы, как и в любом двухтактном выходе, ток нагрузки приходит из источника питания, требуя от него такое же, если не лучшее быстродействие, как и у основного усилителя. Поэтому я в БП не применяю для таких схем интегральных регуляторов напряжения. У них частота среза АЧХ находится между 100гц и 1кгц. При всем при этом потребляемая от источника мощность (от трансформатора, в данном случае) постоянна пока усилитель работает в классе А.
Импульсные источники тоже очень не любят импульсную нагрузку.
Решить проблему можно балансным выходом с однотактниками,например. Выход каждого плеча БП (+V и -V) при этом имеет постоянную токовую нагрузку. Но КПД системы в этом случае оказывается крайне низкий - около 16%.

[Orion33]

Решить проблему можно балансным выходом с однотактниками,например.

Хм... А я считал, что мост - это и есть балансное включение двух идентичных однотактников...

[Mad optic]

Усилитель Проекта "А" пережил очередной апгрейд, т.е. небольшую оптимизацию. Основная причина оптимизации - адаптация устройства под работу с внешним пассивным предварительным "усилителем".
Подробности здесь: http://madoptic.narod.ru/projects/a_page8.htm

И "зачат" новый проект - Project A-SEB, усилитель без ОООС.