Проект Prophetmaster Tierra - моноблоки 50 Вт в классе А

[Prophetmaster]

Строятся УПТ моноблоки в классе А, с планируемой выходной мощностью 50-70 Вт/4 Ом. Tierra, в переводе с испанского, означает Земля - навеяло это название, когда в каждом моноблоке скопилось по Фараде
Поставил себе задачу попытаться сконструировать и изготовить усилитель не хуже по звучанию, чем имеющийся на BUF634T, но с более высокой выходной мощностью.
Уже больше года прошло с момента начала разработки моноблоков, но ввиду сложности задуманного и в связи с малым количеством свободного времени, все двигается гораздо медленнее, чем хотелось бы.
Сначала были изготовлены блоки питания, потому что в данном проекте это самая трудоемкая часть и есть необходимость делать железный макет УМ, так как одним симулятором не обойдешься, а макет нужно питать от полноценного БП, для получения достоверных результатов.
Разводка плат БП для левого и правого канала симметричная в силовой части и в части стабилизаторов УН и УМ, но зеркальная в области первички, несигнальных цепей и выпрямителя УН. При такой разводке, получаются "правый" и "левый" моноблоки. Хочется, чтобы было еще и красиво
Проект некоммерческий, поэтому все схемы в полном объеме будут доступны для просмотра.
Схема БП во вложении.
Что представляет из себя БП одного канала - это полностью стабилизированный блок питания мощностью 600 Вт, который имеет:
1. Силовые двухполярные линии питания с напряжениями +\- 25 В, от мощного тороидального трансформатора (550 Вт). Стабы - LT1083 (7.5 А), 8 шт, соединены по 4 в параллель. Суммарная площадь радиаторов стабилизаторов каждого канала 3000 кв.см. Нагрузка на каждый стабилизатор не будет превышать 1 А, так как ток покоя усилителя планируется около 4 А.
2. Две линии питания с напряжениями +\- 27 В и +\- 15 В для усилителя напряжения от отдельного трансформатора (50 Вт). Стабы - LM317/LM337, по 2 шт. Напряжения +\- 15 В формируются из уже стабилизированного +\- 27 В.
3. Отдельный трансформатор для несигнальных цепей (50 Вт).
4. Отдельный трансформатор для дежурки (5 Вт).
5. Все трансформаторы, кроме дежурки, изготовлены по моему заказу компанией Audioinstrument Все трансформаторы сфазированы по первичным обмоткам.
6. Суммарная емкость конденсаторов фильтра силовых цепей около 1 Фарады на канал, большая часть которых, находится после стабилизаторов.
7. Емкость конденсаторов в цепях питания УН - 27000 мкФ/63 В на напряжение +\- 27 В и 40000 мкФ/25 В на +\- 15 В.
8. Софтстарт во вторичной цепи, с временем заряда конденсаторов около 1 минуты. Так как при выключении питания вторичные силовые цепи отключаются от платы УМ, то для разряда электролитов предусмотрены нагрузочные сопротивления, которые полностью разряжают емкости в течении 20 минут.
9. Оптоэлектронная защита АС от постоянного напряжения встроена в БП и выполняет две функции:
- подает или снимает напряжение со схемы управления реле защиты, которая находится на платах самого УМ.
- обесточивает все вторичные цепи силового питания, в случае появления постоянного напряжения (свыше 1 В) на выходе УМ. Восстановление выходных напряжений происходит через 1 минуту после срабатывания защиты.
То есть, в аварийном режиме, одновременно блокируется нагрузка УМ (как и в предыдущей конструкции, реле защиты будет закорачивать выход на землю) и отключается питание силовой части. Без отключения не обойтись: пока разрядится Фарада, на плате УМ может все успеть поджариться после выключения сети
10. БП имеет трехэтажную конструкцию, что практически дало возможность укоротить многие соединительные шины БП или практически свести их длину к нулю.
11. БП имеет каркасную конструкцию из алюминиевого профиля и алюминиевого бруска, поэтому платы практически не являются несущими элементами, если только чуть-чуть.
12. Силовая разводка в БП произведена плоской медной моножилой 4 кв.мм, разводка земли - плоской медной моножилой 6 кв.мм. Земля на послестабовых силовых емкостях выполнена из листовой меди толщиной 0.7 мм.
13. Первичные цепи 220 В имеют R-C фильтры.
14. Энергоемкость каждого БП составляет 450 Дж для силовых цепей и 20 Дж для питания усилителя напряжения.
15. Все силовые реле производства Finder промышленных серий на 12 В. Все слаботочные - Takamisawa RY12W, также на 12 В, кроме входа включения питания от 5 В, который реализован на слаботочном реле Finder.
Конструктивно БП выполнен на трех платах - нижняя несет на себе всю первичку, основную часть БП несигнальных цепей и защиту. На втором этаже расположены софтстарт и выпрямители сигнальных цепей с частью емкостей, а также остальные несигнальные цепи. На верхней плате расположены вторая часть достабовых емкостей, все стабилизаторы для аудиочасти и послестабовые емкости. Шунтирующих полипропиленовых конденсаторов тут немного - основные шунты будут расположены непосредственно вблизи потребителей - на платах УМ.

Для включения БП не нужен мощный тумблер - достаточно слаботочного выключателя, который может коммутировать постоянное напряжение 12 В и ток 40 мА Как вариант, БП можно включать, подав на него 5 В - пятивольтовое реле может управляться с преда, например.

Во вложении: несколько фото БП, полная схема БП одного канала, РГ (http://khozmo.com/products_dale_shunt.html), трансформаторы для УН, изготовленные А. Воробьевым, пара фото первого из 4-х повторителей и схема повторителя.

[SAS-M]

Трансформатор 1 к 4. Зачем тебе полоса сверху полмегагерца? Закажи бас. Что бы полоса была как можно шире снизу.
Первый резонанс идеально (в мечтах бы лучше - выше), если получится за 100-120 кил.

С очень широкой полосой на НЧ, разумеется, согласен и приветствую.
Но сегодняшнее прослушивание усилителя Олегюрича показало, что зауженный диапазон драйвера (около 150 кГц) - это плохо.
Это плохо и на ламповом драйвере даже без межкаскадного транса. Явно недостаёт разрешения на ВЧ и послезвучий.

И сегодняшнее же прослушивание показало, что нельзя экономить на полосе НЧ, хотя Олегюрич сказал, что у него аж 1 Гц, кажется.
И это странно, поскольку выходные сопротивления у моего и у его усилителя практически идентичны, а полоса моего 1,4 Гц.
А слышно очень заметное ограничение по басам в усилителе Олега. И при этом слышно набег фазы на НЧ.
Нужно докладывать "мяса тигру",... т.е. в его случае - конденсаторов на выходе.

В ульяновском усилителе тоже было слышно ограничение по НЧ из-за межкаскадника, хотя, кстати, пожалуй, и меньше, чем в усилителе Олега.
Это, конечно, по памяти.

Не понимаю, почему нельзя сделать ламповый УПТ-драйвер с любой нужной амплитудой перед повторителем ВК на транзисторах.

[Latvian]

Не понимаю, почему нельзя сделать ламповый УПТ-драйвер с любой нужной амплитудой перед повторителем ВК на транзисторах.

А что? На низковольтных нувисторах с двухполярным питанием.

[SAS-M]

Ну, на нувисторах или нет - это уж будет видно, когда требуемые напряжение и ток сигнала для расчёта появятся. И паразитная ёмкость.

[Prophetmaster]

Что ты решил с трансформаторами?

Думаю пока. Мне не нравится тот факт, что полоса все равно будет ограничена, особенно снизу.
А если расширить полосу транса в сторону НЧ, то поползет вниз верхняя граница, что тоже на айс.

сегодняшнее прослушивание усилителя Олегюрича показало, что зауженный диапазон драйвера (около 150 кГц) - это плохо.

Вот и получается, что вверху тоже должно быть достаточно запаса.

Не понимаю, почему нельзя сделать ламповый УПТ-драйвер с любой нужной амплитудой перед повторителем ВК на транзисторах.

Я в этом ни бум-бум

А что? На низковольтных нувисторах с двухполярным питанием.

Что и такие есть? Можно подробнее про них - что им надо по питанию?

[belka]

Что и такие есть? Можно подробнее про них - что им надо по питанию?

Олег, забудь за нувисторы - это гэ.
Лампа должна быть взрослая и с маленьким внутренним сопротивлением.
Не обязательно ТелефункенЪ, хорошо покатят пентоды в триоде 6П14, а лучше 6П15, например. Да полно ламп советских которые вполне себе играют хорошо.
Да я кажется тоже уже всласть наигрался с этими транзисторами. Наверное достану коробки с лампами и в новом свете попробую. Всё может быть.
Я вот всё думал, может гибрид замутить, как в усилителях LAMM? Там ведь элементарно сделано всё, народу вроде нравится.

[Latvian]

https://forum.vegalab.ru/showthread....BE%D1%80%D1%8B
Нет, все-таки повышающий трансформатор- лучшее решение. Лампу еще нужно хорошо запитать надо,иначе нет смысла. А транс такой как в рижском буфере вполне, первый резонанс на 360 кГц.
А еще лучше биамп: на бас упт с оос, на сч-вч транс с буфером.
Ну это если на собираетесь укрощать Монтаны.

[SAS-M]

Я вот всё думал, может гибрид замутить, как в усилителях LAMM? Там ведь элементарно сделано всё, народу вроде нравится.

Главное-таки, чтобы самому нравилось... А народу понравится то, что понравится...Вам.

Уж тогда лучше сделать по мотивам Олегюрича: ламповый SE с разделительным кондёром на выходе ... в отдельном ящичке на колёсиках, как было у моего корректора Фанатик, у которогшо, правда, колёсиков не было, а только ящичек, который по размерам равен нынешнему усилителю Олега на BUF-634.

---------- Добавлено в 02:14 ---------- Предыдущее сообщение в 02:12 ----------

Ну это если на собираетесь укрощать Монтаны.

Укрощение Монтан WAS входит в программу нынешних Олимпийских Аудиоигр.

[belka]

Укрощение Монтан WAS входит в программу нынешних Олимпийских Аудиоигр.

Это олимпийская мечта, Ю.А.

Уж тогда лучше сделать по мотивам Олегюрича: ламповый SE с разделительным кондёром на выходе ...

Уж не знаю, что лучше. Буду пробовать для начала буфер соорудить для идеологического регулятора громкости.

[SAS-M]

А если расширить полосу транса в сторону НЧ, то поползет вниз верхняя граница, что тоже на айс.

Вот и получается, что вверху тоже должно быть достаточно запаса.

Поэтому и межкаскадник-транс не очень желателен.
Полоса УПТ-драйвера приемлема до 1,5 МГц, но ещё лучше до 3,0 МГц.

На лампах могу сделать проектик при питании, наверное, 250 В.
Нужно знать амплитуды напряжений и токов, паразитную ёмкость ВК.
Экономичнее делать SE-драйвер и даже усилитель.

[Semigor]

С очень широкой полосой на НЧ, разумеется, согласен и приветствую.
Но сегодняшнее прослушивание усилителя Олегюрича показало, что зауженный диапазон драйвера (около 150 кГц) - это плохо.
Это плохо и на ламповом драйвере даже без межкаскадного транса. Явно недостаёт разрешения на ВЧ и послезвучий.

По моему опыту работы с такой схемотехникой тут дело вовсе не в зауженном диапазоне драйвера, (хотя заужать его не необходимости), а в примененной элементной база, и в первую очередь в IRFP240.

И сегодняшнее же прослушивание показало, что нельзя экономить на полосе НЧ, хотя Олегюрич сказал, что у него аж 1 Гц, кажется.
И это странно, поскольку выходные сопротивления у моего и у его усилителя практически идентичны, а полоса моего 1,4 Гц.
А слышно очень заметное ограничение по басам в усилителе Олега. И при этом слышно набег фазы на НЧ.
Нужно докладывать "мяса тигру",... т.е. в его случае - конденсаторов на выходе.

Конденсатор на выходе конечно стоит увеличить, но главная причина "ограничения" по басам - нестабилизированное питание усилителя.

Не понимаю, почему нельзя сделать ламповый УПТ-драйвер с любой нужной амплитудой перед повторителем ВК на транзисторах.

Сделать можно, но боюсь искажений под -120дб получить не удастся.

[belka]

Всю ночь просидел, разваливается ВК. Прямоугольник плохой. Никак не получается сделать его шустрым... Приходится резать полосу, это не годится.

[bukvarev]

Обсуждение плавно перешло в русло трансформаторного каскада, но тем не менее..
"Александеровский" каскад удовлетворяет важному требованию - максимальному усилению выходного транзистора УН по току
(и минимальному количеству транзисторов, работающих при большом значении сигнального тока), но этот каскад - не самый "резвый", т.к.:
1. выходной транзистор питается от относительно высокоимпедансного источника,
2. в цепи сигнала по меньшей мере два каскада ОЭ (правда, один из них - "сверхбыстрый" на кристалле ОУ или буфера).
Но есть достоинство - хорошее использование напряжения питания, а как я понял, УН нужно проектировать исходя из

Две линии питания с напряжениями +\- 27 В и +\- 15 В для усилителя напряжения от отдельного трансформатора (50 Вт).

, и это - изменению уже не подлежит.
При таком малом запасе по питанию напрашивается "сломанный" ОК-ОБ-ОБ.

Вроде самым быстрым должен быть каскад ОК-ОБ, но у меня сложилось впечатление о распространенности мнения о лучшем звучании именно ОЭ или каскода в выходном каскаде УН.
Такое мнение - на основании обсуждения усилителей Акулиничева (с глубокой ОС) и "Натали" (может, не прав?).
Более того, при ОК-ОБ "в лоб" в сильнотоковом режиме работают два транзистора, а при реализации "сломанного" ОК-ОБ-ОБ - уже три.

Может, неплохим вариантом будет заменить Q4 и Q6 исходной схемы на полевые?

Да, и еще (может, мое предубеждение). Токи лучше складывать на резисторах, а не нелинейном переходе Б-Э, а если уж складывать - то в компенсированной схеме (ДК). Должна быть меньше интермодуляция. А в исходной схеме прямой сигнал и сигнал токовой ОС подаются в базу и эмиттер транзистора соответственно.

[SAS-M]

Конденсатор на выходе конечно стоит увеличить, но главная причина "ограничения" по басам - нестабилизированное питание усилителя.

Сделать можно, но боюсь искажений под -120дб получить не удастся.

Да, есть две "претензии" к качеству баса в том усилителе: недостаточная полоса вниз и недостаточное разрешение на продолжительных звуках. Первое связано с малостью разделительного конденсатора, второе - с нехваткой ёмкости в питании и отсутствию его стабилизации.

Ну, если нужно именно -120 дБ...

Однако, главное отличие на слух PowerAmp-01 от усилителя Олега Prophetmaster - это отсутствие-таки ОООС, что и позволило получить такие свободные и подвижные, ненапряжённые СЧ. Поэтому для нового сабжевого усилителя есть смысл сразу не закладывать ОООС. Как мне кажется...

[bukvarev]

В продолжение темы о УН. Сегодня записал данные по-быстрому сляпанного
каскода из поста #659. Как это выглядит:

Меандр 1 МГц, 60 В амплитуды, нагрузка - 33 пФ. По оси X - 100 нс/дел. Скорость нарастания - порядка 600 В/мкс.

Искажения на частоте 20 КГц при нагрузке 50 кОм, без R6 и R5 и разных выходных напряжениях - 20, 40, 60 В ампл. (скорее всего, качество измерения и монтаж оставляет желать лучшего).



Недостаток - высокое напряжение питания (+-70 В) и плохой PSRR.
Частотка позволяет потом дополнительно охватить это добро на 20 КГц ООС до 50 ДБ. В общем, потенциал, на мой взгляд, есть. Хочу пристроить для уся в режиме Б.
Это все к тому, что скорость реализуется и на паре "ОЭ-ОБ".

Offтопик:
P.S.
Что касается "концепта", то он выродился в схему на двух дифкаскадах, с несимметричным съемом сигнала. С PSRR и режимами там стало все хорошо. Но скорость нарастания из-за проблем с устойчивостью - не такая высокая. Только выходная пара там обеспечивает совершенно бешеное усиление - порядка 60 ДБ, поэтому "концепт" применим в качестве полного усилителя, как Вадим и говорил Причем усилителя с очень коротким и быстрым трактом. После того, как "отмоделируюсь всласть", думаю его смакетировать.

[viktor8m]

Поэтому для нового сабжевого усилителя есть смысл сразу не закладывать ОООС. Как мне кажется...

И с ООС можно сделать прекрасный (и потенциально лучше большинства безосных) усилитель, но ООС надо применять с умом, десятки раз в разных темах я уже касался этого вопроса, главная беда ООС в том, что автоматически (раз есть такая цепь) вместе с полезным сигналом на вход неминуемо приходят гармоники и их комбинации (как генерируемые каскадами самого усилителя, так и нелинейным сопротивлением колонок), что при комплексном сигнале (музыке) приводит к такому расширению спектра и влиянию на входную цепь, что звуку плохеет (что и доказывают тысячи осных усилителей с низкими искажениями на синусе), поэтому для ООС в звуковых усилителей существует парадокс, чем линейней исходный (без ООС) усилитель, тем меньше негативное влияние ООС, т.е. чтобы осный усилитель переиграл качественный безосный и вообще, практически не изменял исходный сигнал (если не считать громкости), требуются как минимум три условия (при всём одинаковом остальном, как качественный БП, монтаж и т.д.):
1. Нелинейные искажения усилителя во всём диапазоне рабочих частот до охвата его ООС и при подаче на вход такого сигнала, при котором обеспечивается максимальная нужная мощность, не должны превышать 0.1% (при классе А это не так сложно).
2. Выходное сопротивление усилителя до охвата его ООС должно быть таким малым, чтобы влияние нагрузки было подавленно до тех же макс. 0.1% (возможно в ВК потребуется какой-то корректор).
3. Скорость изменения сигнала внутри петли ООС десятки В\мкс.

Если же эти условия не соблюдаются, то ООС будет обязательно вносить заметные необратимые собственные изменения в музыкальный сигнал. А если исходный (без ООС) усилитель имеет большие искажения, то ООС никогда из него качественный усилитель для звука не сделает, как это люди не понимают, видимо они загипнотизированы упрощённой теорией ООС, та что описана в учебниках, не понимая, что все эти формулы верны только для синуса одной частоты, но мы же не генератор строим, ООС конечно всегда улучшает разборчивость сигнала (для чего её и изобрели), но если стоИт цель не внести в музыкальный сигнал отсебятины, то ООС из плохого никак не сделает хорошое.

Токи лучше складывать на резисторах, а не нелинейном переходе Б-Э, а если уж складывать - то в компенсированной схеме (ДК).

Полностью согласен, из-за этого недолюбливаю токовую ООС.

[bukvarev]

Полностью согласен, из-за этого недолюбливаю токовую ООС

Да, но теоратики скажут, что в обоих случаях по базе течет лишь разностный ток, а в схеме с токовой ОС тракт короче из-за дополнительного "бонусного" усиления по току во входном транзисторе. Тут, скорее, все решается практически.

[viktor8m]

Да, но теоратики скажут, что в обоих случаях по базе течет лишь разностный ток, а в схеме с токовой ОС тракт короче из-за дополнительного "бонусного" усиления по току во входном транзисторе. Тут, скорее, все решается практически.

Дело не в токах, а именно в большей нестабильности смещения в токовых схемах по сравнению с ДК, а это влияет на точность ООС.

[Semigor]

Да, есть две "претензии" к качеству баса в том усилителе: недостаточная полоса вниз и недостаточное разрешение на продолжительных звуках. Первое связано с малостью разделительного конденсатора, второе - с нехваткой ёмкости в питании и отсутствию его стабилизации.

Согласен полностью, только еще хочу добавить, что качество баса, (как и вобще звука), сильно зависит и от типа разделительного конденсатора. Пока лучше ROE 82000uF х 25В мне ничего найти не удалось. Хотя я понимаю, что и они совсем не идеал.

Ну, если нужно именно -120 дБ...

Мне нет, но борьба почему-то идет за минимизацию измеряемых искажений, при том, что практически все участники дискуссии признают превосходство Императора с... боюсь предположить... процентами искажений на максимальной мощности.

Однако, главное отличие на слух PowerAmp-01 от усилителя Олега Prophetmaster - это отсутствие-таки ОООС, что и позволило получить такие свободные и подвижные, ненапряжённые СЧ. Поэтому для нового сабжевого усилителя есть смысл сразу не закладывать ОООС. Как мне кажется...

Мне тоже так думается. Но, мне казался бредовым и проект с кучей буфов на выходе, а он оказался вполне успешным. Поэтому, я остерегусь давать советы. Разве что кроме одного - не надо повторять уже пройденного.

P.S. Из транзисторных УН - чемпион по звуку СРПП на КТ602-х транзисторах.

[viktor8m]

при том, что практически все участники дискуссии признают превосходство Императора с... боюсь предположить... процентами искажений на максимальной мощности

Надеюсь объяснил этот парадокс в посте 716 (я его несколько поткорректировал).

[bukvarev]

не должны превышать 0.1%

Это потребует наличия локальных ОС, что приведет к неизбежному удлинению всего тракта из-за падения усиления каскадов, кроме того, усложнит обеспечение устойчивости. Обычные искажения УН на базе ОЭ, не охваченного локальной ОС - более 1%.

возможно в ВК потребуется какой-то корректор

Может, тоже мое предубеждение, но считаю, что выходной каскад (для режима Б) должен быть прямой, на параллельных транзисторах, можно сказать, "по Агееву". Никаких там штучек-дрючек... Вот проблема стабилизации рабочей точки - это да. Меня тут некоторое время преследует мысль (даже векторные диаграммы разрисовывал), что в процессе работы усилителя можно на основании данных по мгновенным значениям токов базы, эмиттера и напряжения база-эмиттер на лету вычислять участок характеристики Ik(Uбэ) и корректировать смещение. Но это - цифровая обработка комплексных сигналов. Думаю, что на подобное предложение мне покрутят пальцем у виска