УН с однотактным выходом

[bukvarev]

Уважаемые форумчане!
Попробовал реализовать УН с однотактным выходом, "коротким" трактом и малыми искажениями... Решил применить "жесткое" управление транзистором Q11.
Изначально хотел все реализовать при небольшом усилении ДК, с "резисторными" нагрузками. Думаю, так будет лучше по звуку.
Схема первоначальной идеи.
Ее АФЧХ с разомкнутой ОООС: УН_резисторный_АФЧХ.pdf

Предыдущая схема усилителя мощности (вер. 0.3):MW_ver_0_3.pdf, предыдущая версия ПП.Плата_ver_0_3.pdf.
(вер. 0.5)MW_ver_0.5.pdf
Текущая версия схемы (ver.0.6): MW_schematics_ver_0.6.pdf .

[bukvarev]

..но в нагрузке 150 пФ. Но внимательно- имеется мелкий и длинный колебательный процесс.

Проанализировал причину возникновения этого колебания на модели с учетом паразитов (саму модель не привожу ввиду ее ужасающего вида ). Виноваты индуктивности выводов верхнего выходного транзистора. Если отказаться от выводных компонентов, то можно сделать без "бороды" только за счет платы. Вот как сейчас выглядит упрощенная модель:

Собственно, решение (которое мне кажется оптимальным для данного конструктива) - в цепи R15L3.
Зеленым прямоугольником обведены элементы необязательные. Они улучшают форму меандра. На финальной плате места под них оставлю (может быть).
Макет стабилен и без этих элементов, и без емкости Миллера (которая C3). Но с ними меньше выброс на "ВЧ" меандре.
Пересчитал также коррекцию. Можно выжать значительно лучшую частотку (вот, например, записанный с макета меандр 3 МГц, 1 КОм):

Если увеличивать значение емкости дальше, наступит "кирдык". А может, и не наступит нужно будет попробовать..

Кирдыка не будет! Зря волновался. Там получается шунтирующая коррекция ВК. Главное - не выкидывать R13 .
Вот осциллограммы (3 МГц: 150 пФ, 300 пФ и 1 МГц, 1 нФ).


Макетик еще постоит, поиграет, "даст сок". Может, найду способ его упростить. Например, выкину необязательные корректирующие цепи и "пропишу" шунтирующую коррекцию в ВК на постоянной основе. Такой вариант тоже имеется.

[bukvarev]

По поводу измерения искажений. Если с мощником можно было все измерить достаточно легко, то с буфером серьезно уперся в инструментальные погрешности моей измериловки.
Вторая гармоника лучшего из трех лабораторных генераторов находится в районе -125 дБ, и вокруг этого значения "пляшут" измерения, если нет явной нелинейности.

Вот спектры карты и буфера при амплитуде сигнала 1 В и нагрузке 1 КОм.
Перед картой - режектор от Г3118, гармоники нормированы к уровню 0 дБ.

То же при 3 В амплитудного:

Потом поставил на выход генератора самопальный сдвоенный режектор на 2 и 3 гармонику. Амплитуда - 1В. Режектор неэкранирован, поэтому появилась куча "сетевых" наводок:

Уровень второй обмеряется уже в районе -135 дБ.
Но самопальный режектор вносит большое ослабление, поэтому измерить нелинейность на амплитуде больше 1 В не получается .

Теперь интермоды. При нагрузке 750 Ом и амплитуде 1 В:

И при 3 В амплитудного (~+10 дБ от максимального уровня), при пониженном сопротивлении нагрузки (750 Ом). Вот теперь видна перегрузка, вылезла аж разностная второго порядка :


Рискну сказать, что при номинальном режиме (1 В, 1 кОм), буфер линеен на уровне -120 дБ.

Ну и видимо, нужно подтягивать метрологическую часть. А то процесс измерений превращается в сущую пытку.

ЗЫ. Буферок отслушан на EMU0202+TDA7294+вот такой макет АС (MOREL H10.1 + Visaton_DSM50FFL + scanspeak_d2905950000):

В общем, в этом тракте его не слышно .

[belka]

Пользуя режектор от г3-118, при подавлении основного тона 60дБ не нужно забывать, что вторая одновременно давится на 9-10дБ и третья на 5-6дБ.
Тут картинки.
Успехов!

[bukvarev]

Пользуя режектор от г3-118, при подавлении основного тона 60дБ не нужно забывать, что вторая одновременно давится на 9-10дБ и третья на 5-6дБ

Спасибо! Стараюсь про это не забывать. Но даже с учетом поправок вывод по линейности схемки остается в силе. В макете (в отличие от симулятора) оказалось, что уровень IMD выше, чем гармоник на 1 КГц. Видимо, этот тип искажений и будет определяющим.

Сейчас отлаживаю "ограничительную" часть буфера. Получаются такие параметры:
- При установке управляющего напряжения, соответствующего началу ограничения 1 В ампл, максимальная амплитуда "ограниченного" сигнала может достигать 1,4 В,
- при амплитуде сигнала 0,5 В (-6 дБ) имею относительный уровень третьей гармоники порядка -85 дБн,
- при амплитуде сигнала 0,3 В (~-10 дБ) можно считать, что искажений ограничитель не вносит.
Вопрос: нормальная характеристика, или сделать мягче/жестче ? Может, есть некоторая оптимальная кривая ?

[bukvarev]

Ну вот, закончились авралы и отпуск..

1. Ограничитель отслушан. Пойдет.
2. Собрано 2 платы усилителя, и сейчас производится их запуск.
Но написать этот пост меня побудила совсем другая причина.
В данный момент перед усилителем использован буфер на основе "вывернутого" ДК (https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1398317317). Но он - двухкасадный, а меня все никак не покидала мысль развить схемотехнику однокаскадного буфера на основе ДК+ЭП (по типу LM310), которую обсуждали здесь (https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1895234). Но при повторении схемотехники "в лоб" столкнулся с ограниченным усилением первого каскада (порядка 70-75 дБ) и соответственно, линейностью на уровне -110..-120 дБ. С другой стороны, у меня лежит 50 штук приобретенных ранее 2SK2145, с которыми теперь нужно что-то делать...
Путь улучшения буфера вначале сводился к тому, что бы использовать +6 дБ, которые можно снять с ДК за счет отражателей тока. Заодно выкинуть прецизионные источники тока. То бишь отойти от исходной схемы. В процессе набрел на такое решение:


Схема совсем сырая и не скорректирована, но это - на уровне идеи, так что не пинайте . Использование Q1 позволяет обеспечить требуемое усиление ДК. Даже с полевиками, симулятор рисует обалденную частотку и линейность (-140..-150 дБ по интермодам). Даже при 100 КОм сопротивлении источника линейность очень высока.
Буфер_пос.pdf
При использовании биполярного ДК потенциал еще выше..
Вот думаю, нет ли здесь подвоха, есть еще денек-другой, чтобы подумать, стоит макетировать, или нет

ЗЫ. Если в базу Q1 транслировать сигнал с истоков ДК, то такой ДК обеспечивает линейность на 10-15 дБ лучшую (по первым грубым симуляциям), чем обычный каскодный ДК с отражателем тока и плавающими базами у каскода.

[belka]

Всё будет работать, молодец. Проверено.
В пару к Q7 можно добавить PNP транзистор. На сложных нагрузках станет ещё линейнее.

[Sagittarius]

ППК включена неправильно и посему имеет в себе странное сопротивление рез. 5. Каскад усиления - один, на одном каскаде ни к качеству, ни к количеству выходного напряжения далеко не уедешь. Другое дело, что ООС 100%, что повышает линейность, но тогда это повторитель, и без следящей ПОС никакой линейности на ВЧ, тем паче, с заявленным сопротивлением источника, от него не добиться.

[bukvarev]

ППК включена неправильно и посему имеет в себе странное сопротивление рез. 5.

По коррекции я еще не задумывался особо.. Как с Вашей точки зрения правильно сделать?
ЗЫ. Следящая ПОС там как раз имеется..

[Sagittarius]

См. коррекцию ВВС-2011. Должны идти:
ФНЧ - его конденсатор выполняет роль заземляющего для ППК,
затем последовательно со входом - резистор, входящий в ППК,
потом - RC-цепь меж входами.

Но т.к. ФНЧ подбирается под выходное сопротивление источника, а его конденсатор - под АЧХ усилителя, то работать такой усь может только от источника с низким выходным сопротивлением. Лучше - резисторы в истоках и катушка между ними.

Следящая ПОС в этой схеме лучше работала бы в короткой петле, чем в длинной, где она наловит фазовых сдвигов.

[bukvarev]

Всё будет работать, молодец. Проверено.
В пару к Q7 можно добавить PNP транзистор. На сложных нагрузках станет ещё линейнее.

Спасибо!

См. коррекцию ВВС-2011. Должны идти:
ФНЧ - его конденсатор выполняет роль заземляющего для ППК,
затем последовательно со входом - резистор, входящий в ППК,
потом - RC-цепь меж входами.

По коррекции понятно, спасибо!

Лучше - резисторы в истоках и катушка между ними.

У сборки 2SK2145 истоки соединены аппаратно . Посему у меня в распоряжении:
ППК, коллекторная RC по запаздыванию в ДК, RCR по запаздыванию в цепи базы тр-ра Q1, наверно, из основных методов - все.

Следящая ПОС в этой схеме лучше работала бы в короткой петле, чем в длинной, где она наловит фазовых сдвигов.

Про короткую петлю я писал в ЗЫ поста. По симулятору "длинная" петля обеспечивает лучшую линейность (видимо, бОльшую глубину ОООС). В данном случае все решит макетирование. Если в железе получится, то, на мой взгляд, предпочтительнее оставить схему подключения ПОС как есть.

[bukvarev]

Пол ночи прочесал репу, как лучше скорректировать буферок. И стоит ли разделять коррекцию цепи ПОС и ДК.
Считаю, что лучшим вариантом будет такой:

Схема имеет хороший меандр и легко работает при амплитуде входного напряжения до 7,5 В (при этой амплитуде уровень второй гармоники -133 дБ, третьей -150 дБ). При амплитуде входного напряжения 1 В уровень второй гармоники -151 дБ. Третьей можно сказать, что нет. В общем, симулятор какие-то чудеса рисует.
Добавлен резистор в базовую цепь выходного транзистора. После макетирования также возможно появление резистора и в базе Q1 .

Двухтактный ВК пока не реализовывал, т.к. в моем случае сопротивление нагрузки (1 КОм) достаточно велико, а вот при работе на 100 Ом и менее, конечно же, нужно будет воспользоваться советом Вадима.

[Sagittarius]

Пробовал включать коррекцию меж стоками?

[belka]

сборки 2SK2145

Забудь за них в этой схеме. Без коррекции в истоках такую схемку не удержать. С большой долей вероятности.

[bukvarev]

Пробовал включать коррекцию меж стоками?

Конечно. Эта коррекция не охватывает цепь Q1 Q4 Q5. В этой схеме нужно ограничить глубину ПОС в верхней части частотного диапазона. Т.е. требуется управлять и АЧХ ДК, и АЧХ ПОС.
В предложенном методе коррекции глубина ПОС ограничена отношением резисторов R14/R3, причем с увеличением R3 растет усиление ДК. Если взять напряжения питания побольше (например, +-27В ), и заменить полевики на биполяры (с меньшим током коллектора) то можно выжать еще линейности и сделать коррекцию более высокоомной (например, R2 R3 - по 51 Ом).

Забудь за них в этой схеме. Без коррекции в истоках такую схемку не удержать. С большой долей вероятности.

Согласен, индуктивная коррекция здесь в тему.

Дополнительно, напрашивается замена D2 на резистор (сразу убиваем двух зайцев) и размещение в эмиттере Q6 чего-нибудь, на чем падает напряжение. В последнем случае можно поднять линейность за счет увеличения рабочего напряжения C-З транзисторов ДК.

[bukvarev]

По быстрому смакетировал буфер. Воткнул что было под рукой.

Вначале по быстродействию. Меандры 100 КГц (при подаче в точку соединения резисторов R7 и R5) и 5 МГц - при подаче прямо на затвор Q8:

У 5 МГц меандра выбросы и еле заметная "борода" сверху уходят при уменьшении амплитуды сигнала до 100 мВ. По выбросам схема ведет себя так же, как и на модели - с уменьшением сопротивления источника сигнала в верхней части АЧХ возникает незначительный "горб". В реальности планирую использовать входной резистор номиналом 1 кОм.

Теперь - линейность, IMD19+20. Сигнал подавал от двух генераторов Г3-118. Амплитуда суммарного сигнала составила 2В. Полное сопротивление нагрузки - порядка 700 Ом.
Спектры только звуковухи, при подаче с генераторов в точку соединения резисторов R7 и R5 (R источника ~1,3 кОм), и в точку "in" (R источника ~100 кОм).


В общем, учитывая то, что детали не подбирались и режимы не оптимизировались, вполне пригодная вещь получилась - можно разводить вариант буфера для мощника.
По сравнению с моделью, у реальных полевиков меньше крутизна.
Радует, что приемлемые для меня параметры получились на полевых транзисторах и без дальнейшего усложнения схемы .
Сделаю платку на 2SK2145 и bcv62. Надеюсь, что 2SK2145 окажется не сильно хуже по крутизне, чем bf862.

[bukvarev]

Один канал мощника настроен и воткнут в "испытательный" корпус.
Пока идет его ежедневное сравнительное прослушивание с другими усилителями, решил "отутюжить" буферок.
Формфактор как у предыдущего буфера. Для совместимости с корпусом.
Плату сильно не вылизывал, попробую собрать, измерить и отслушать Потом "причешу".
Буфер_пос_схема.pdf
Буфер_пос_плата.pdf

[bukvarev]

Выкладываю часть актуальной информации, касающейся самого мощника .
Вот так выглядит блок радиатора с защитой и транзисторами на планках:


Так - канал в сборе:


А это - фото с другого ракурса:


Немного про режим.
Ток покоя выходных пар пока выбран по 40 мА. При изменении мощностной нагрузки, ток покоя практически не уходит (при одной установленной паре - перекомпенсация при снятии нагрузки ~12..15% в сторону снижения тока, при трех парах - можно сказать, что идеально, а при четырех парах при длительной нагрузке незначительный уход в плюс).

Получены следующие скоростные и частотные параметры (измерял при нагрузке 8 Ом):
- Полоса единичного усиления по уровню -3 дБ(малосигнальная) - 2,5 МГц. Но так как на АЧХ есть участок с наклоном менее 6 дБ/окт, то сигнал на выходе с достаточно неплохим ослаблением можно выловить и выше 10 МГц.
- Полоса максимальной мощности - между 450 и 550 КГц (точнее измерить не удалось т.к. начинает греться резистор в цепи Цобеля, нужно мерить на ЛЧМ импульсах).
- Максимальная скорость нарастания/спада (до выходного LR фильтра) - 165 В/мкс. Но, как писал ранее, фронт - честный, а срез - с "форсажем".
- Меандр в режиме слабого сигнала:


- Меандр в режиме сильного сигнала:

Все номиналы приведу на схеме версии 4, после завершения наладки второго канала.
Сейчас меандр почти апериодический. Возможно, еще коррекцию "подвигаю".
Но оставлять меандр совсем без выброса пока не стал, решил не "душить" песню, так сказать .

ЗЫ. Сегодня закончились многодневные сравнительные тесты этого усилителя с:
- TDA7294 (в инвертир. включении),
- усилителем на LM3886 c хорошим звучанием от Аудиоманьяка в редакции Romanoff,
- усилителем П.Зуева с многопетлевой ООС из Радио 11 1984.
Но отчет - чуть позже .

[GPSP]

Сегодня закончились многодневные сравнительные тесты этого усилителя

Вот и молодец,не только писаниной и упражнениями в симуляторе,но и руками поработал (результат
"на лицо").Немного смущает расположение вых. клемм около входа.
Ждем отчет.

[bukvarev]

Обещанный отчет .
В этом деле мы попробовали силы впервые, уж как шмогли, без сибилянтов и консонантности .
Отчет о прослушивании.pdf

[bukvarev]

Отутюжил плату буферка. Спаял на 2sk2145, BCV62, MMBT3904LT1 и BC860C. Кой чего подрулил. Все работает, как надо .
Обновил скорректированную схемку: https://forum.vegalab.ru/attachment....1&d=1408472998.

Измерил IMD19+20 карты, при амплитуде выходного напряжения 3В, нагрузке 1 КОм, при сопротивлении генератора 1 кОм и 1 МОм, без С3, С6.
карта: 1 кОм: 1 кОм окрестность 19+20: 1 МОм: .

Смещение ~10 мВ в одном канале и ~15 мВ - в другом. При изменении входного сопротивления смешение не плывет. В общем, полевики работают, как должно!

В связке с мощником постоянка будет корректироваться в ДК мощника.
Думаю, что со схемой буфера мощника, а также входным буфером преда вопрос решен.

ЗЫ. Сделал измерения с помощью ASUS D2X, при амплитуде выходного напряжения 3В на нагрузке 1 КОм и обновил спектры. Пока - с земляной петлей, но через через некоторое время доведу измериловку и этой проблемы тоже не будет
Что еще. На искажения влияет тип конденсатора входного фильтра, а также конденсаторов коррекции (так как на них девиация напряжения равна входной). Гумно туда ставить категорически нельзя! Нелинейности дросселя (при нагрузке 1 КОм) не обнаружил.