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]

1. Замерил параметры буфера постом выше с помощью другой карты.
2. Еще по поводу одной схемки, побаловался в первом приближении на досуге:

При амплитуде вых. напряжения 5В, частоте 20 КГц на нагрузке 100 Ом симулятор рисует искажения 2е^-5.
Без дросселей с эмиттерными резисторами номиналом 51 Ом при тех же условиях - 6е^-5.
При увеличении выходного сопротивления источника искажения растут (базовый ток все таки).

Буфер на полевом ДК, ПМСМ, все же получше будет для высокоомных источников, да и в целом, наверное, тоже. Лично мне больше нравятся схемы с одиночным ДК. Все таки "голова" в схеме должна быть одна .

[fakel]

Базы Q11 Q12 по постоянке в воздухе болтаются?

[bukvarev]

Базы Q11 Q12 по постоянке в воздухе болтаются?

Соединены с коллекторами Q7 / Q8 и R14 / R15, R16 / R17. При конвертации точки плохо "пропечатались".

[fakel]

Эмиттеры Q3 Q6 пробовал шунтировать емкостью?

[bukvarev]

Эмиттеры Q3 Q6 пробовал шунтировать емкостью?

Да, результат хуже.

[fakel]

А коллектор Q1 перенести на эмиттер Q12? Внизу аналогично

[fakel]

Да, результат хуже.

Сейчас огрехи одного плеча исправляет другое. С переходом в класс В малина наккроется

[bukvarev]

А коллектор Q1 перенести на эмиттер Q12? Внизу аналогично

Искажения чуть больше - 2,3e^-5 vs 2,1e^-5.

По поводу режима. Эта схема предназначена исключительно для режима А. Принцип работы локальной петли ООС состоит в стабилизации падения напряжения на цепочке резисторов R1R2.
Тогда при условии линейности этих резисторов и достаточного усиления по току ЭП предвыхода и выхода, схема в принципе будет весьма линейна.
Причем стабилизация работает по плечам практически независимо. Сперва нужно виртуально заземлить вход. Далее пусть, например попытается увеличиться / уменьшиться напряжение на верхнем выводе R1. Тогда рассогласование будет отрабатывать Q7, причем для своего плеча, а коллектор Q4 подключен к низкоомной точке, и нижнее плечо реагировать на возмущение не будет.
Думаю, должно быть так. Это подтверждается (косвенно) еще и тем, что коллекторы Q12 и Q11 лучше подключить не перекрестно, а как на схеме. Проверял.

Вообще, я сам не знаю, зачем эту схемку запостил, т.к. с буфером уже определился, а к симметричным схемам с перекрестными связями душа не лежит. Просто "мотнуло" меня случайно .

[bukvarev]

Провел испытания усилителя версии 0,4 в комплекте с буфером, от штатного источника питания.
В общем, уже "полной" схемы того, что будет в корпусе.
К сожалению, не смог избавиться от широкополосной синхронной помехи с частотой повторения 50 Гц, поэтому компоненты с частотами 1, 2, 3 КГц и.т.д. нужно рассматривать между "палок" помехи. Все сигналы снимались с выходных зажимов усилителя.
1. Без нагрузки, -6дБ от максимального сигнала: .


2. При выходной мощности 100 Вт и максимальном выходном напряжении (40 В ампдитуда, 8 Ом - нагрузка),
источник - 2 генератора Г3-118: и звуковая карта (каждый канал формировал свою частоту, а потом суммировал на резисторах): .
(Фазовый шум Г3-118 великоват для современного уровня.)


3. При выходной мощности 240 Вт (38 В, 3 Ом): .


4. 1 КГц, 100 Вт, с режектором: .


Теперь - клип частоты 20 кГц (нагрузка - 8 Ом), при разных уровнях входного сигнала:
.

Выводы:
1. Искажения - хорошо, клип - приемлемый . Схема отличается малым порядком искажений и уровнем разностной компоненты не хуже, чем с тремя нулями в процентном отношении во всех режимах работы. Более того, при воздействии двухчастотного сигнала разностная компонента оказывается значительно ниже, чем компоненты вблизи испытуемых частот. С моей точки зрения, именно такой характер искажений придает схеме чистоту воспроизведения ансамбля высоких голосов, колоколов и.т.д, т.е. инструментов с явно выраженным "многочастотным" характером. Ближние компоненты гарантированно маскируются из-за психоакустических особенностей восприятия.
2. Мягкий ограничитель в буфере для целей безопасности усилителя не нужен. Если только - для максимизации динам. диапазона при многочастотном тесте.
3. Схема имеет право на существование, и по совокупности параметров может оказаться лучше многих конкурентов.
4. При достаточно большом токе коллектора и аккуратном выборе типа транзисторов можно обойтись без эмиттерных резисторов, без опасности потери устойчивости схемы.

Корректирую плату и делаю 5 комплектов версии 0,4, для сотрудников нашей лаборатории. Разрабатываю дизайн корпуса, источник питания и контроллер управления . Это будет топовая версия.
Еще есть идея упростить схемку, выполнив ее по неинвертирующей схеме, на более простом ДК и с уменьшенным количеством ЭП в УН, с искажениями под -100 дБ.

ЗЫ. В посте https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1942447 я приводил меандры при малом и большом сигнале. Так вот, выяснил.. Увеличение выброса с ростом амплитуды сигнала - заслуга ВК. Тормозные все таки эти мощные биполяры .

[viktor8m]

при воздействии двухчастотного сигнала разностная компонента оказывается значительно ниже, чем компоненты вблизи испытуемых частот.

По мне это не однозначно, большая вероятность снижения компонент 1 кГц, 2 кГц и т.д. из-за воздействия сильных гармоник у Вас от 50 Гц (фазы могут быть противоположны, вот и кажущееся уменьшение), поэтому советую провести те же измерения, когда разница частот генераторов не кратна 50 Гц.

[bukvarev]

По мне это не однозначно, большая вероятность снижения компонент 1 кГц, 2 кГц и т.д. из-за воздействия сильных гармоник у Вас от 50 Гц (фазы могут быть противоположны, вот и кажущееся уменьшение), поэтому советую провести те же измерения, когда разница частот генераторов не кратна 50 Гц.

Виктор, Вы всегда сомневаетесь в достоверности результатов, это хорошо! Однако, у версии 0,3 при тех же параметрах генераторов ничто не мешало появляться разностным компонентам с уровнем порядка -105 дБ. Это были искажения УН (собственно, он и определяет общие искажения, см. результат без нагрузки). Дорабатывался именно выходной каскад УН.
Я просто уже перенес усилитель в другую комнату, прослушиваю . Очень неохота все тащить назад .

[viktor8m]

Однако, у версии 0,3 при тех же параметрах генераторов ничто не мешало появляться разностным компонентам с уровнем порядка -105 дБ.

И что это доказывает? Большая вероятность, что там фазы при измерении были в другом соотношении с гармониками 50 Гц, вот и результат ближе к истине, я лично верю только в измерения, которые не могут быть результатом побочных эффектов, если конечно важен реальный результат, а не самоуспокоение.

[bukvarev]

Таки обломали кайф . Пришлось поднимать пятую точку и тащиться в измерительную комнату.
Вот, с разностной 700 Гц (от генераторов):
и с разностной 965 Гц (от карты): .

Разностная - не больше (все порядка -125 дБ), а вот биения 700+100 с уровнем -135 дБ - вижу (из-за недоработанного выпрямителя УМ).

Убедил, неверующий Вы наш?

[viktor8m]

Убедил, неверующий Вы наш?

Так это же не для меня важно, а для Вас самого.

[Karmanov]

клип - приемлемый .

Сквозняки это приемлемо?Или это сарказм.

[bukvarev]

Сквозняки это приемлемо?Или это сарказм.

Никакого сарказма. Меня устраивает переходный процесс. У него нормированная длительность и он апериодический . В таком режиме усилитель проработает сколько угодно.

[bukvarev]

Решил ответить более развернуто. При клипе данного усилителя транзисторы ВК не насыщаются, и сохраняется постоянным отношение амплитуды импульса перегрузки к его длительности. При его максимальной амплитуде длительность обратно пропорциональна полосе полной мощности. Этот режим безопасен . Я раньше уже писал, что намерено ограничил максимальную скорость нарастания среза ВК.

Сегодня задачей было доработать УН, желаемый результат был получен, в качестве "бонуса" клип улучшился (стал "апериодическим"). В планах еще доработать цепь защиты первого каскада ВК, так что клип должен будет стать лучше. Также в планах проверить упрощенную защиту транзисторов УН от обратки Б-Э. Но это уже технические доработки. Основная, "идеологическая", была проверена сегодня.

ЗЫ. Похоже, спектры портил ИИП компа, в который установлена карта. Обнаружил магнитным пробником. Несмотря на заземление корпуса и подключение в сеть через гальваническую развязку. Наверно, правильнее будет выполнить "измерительный" комп в miniITX с линейным источником питания.

[bukvarev]

Проверил температурную стабильность буфера.
В общем, опуская все подробности танцев с бубном (изучение модели и несколько вариантов переделок ), для получения хорошей стабильности достаточно выставить ноль подбором левого коллекторного резистора.
Вот табличка прогона в климатике -50..50 исходной платы (2 канала) и с одним отстроенным каналом.
t, °C____ U1, мВ ___U2, мВ _____Uкомп., мВ
-50 ______5,9_______ 9,6_________ -0,6
-25 ______6,3_______ 10,6________ -0,6
0 ________7,15______ 11,5________ -0,5
25 _______7,87______ 12,74_______ -0,5
50 _______8,64______ 14,3________ -0,3

Это все к вопросу реализации схемы интегратора в мощнике. Хочется сделать по разностной схеме, (который интегрирует величину (Uвх-к*Uвых)). Для этого нужен входной буфер с хорошими характеристиками по постоянному току. Вроде бы получилось .
Доработал схему буфера с учетом регулировки нуля и разных возможностей по управлению режимом ограничителя.
Буфер_схема_v0.5.pdf
Думаю, что в данном случае лучше регулировать подбором резисторов, чем установкой подстроечника.

Следующим на климатику двинется MW . Может, интегратор и не понадобится вовсе .

[bukvarev]

Прогнал MW в климатике -50..50.
В общем, в установившемся режиме при -50°C постоянка на выходе была +17 мВ, -25°C - +15 мВ, 0°C - +14 мВ, +25°C - +13 мВ, а вот при разогреве до +50°C получил уже -5 мВ. Весь разброс убрался в 22 мВ. Но есть два огорчающих фактора:
1. При включении режим устанавливается примерно за 20 секунд, и за это время выходное напряжение изменяется на 5-8 мВ.
2. При включении конвекции в камере а также при работе в условиях нормального охлаждения, из-за не 100% тепловой связи между транзисторами ДК, напряжение начинает медленно "гулять" в диапазоне приблизительно +- 10 мВ. Наверное, все таки воткну на всякий случай серво, благо есть в наличии OPA277U, ну и подумаю, может выполнить ДК на сборках PMP4501. Здесь меня останавливает малый по сравнению с BC860С коэффициент передачи тока, ну и некоторые неудобства компоновки на ПП.

ЗЫ. В климатике ток покоя - почти на месте, меандр - тоже .

[bukvarev]

Не в теме топика, но напишу .
Попробовал сделать линейный источник питания в корпусе miniITX для ASUS D2X.
.
Конечно, стало значительно лучше, но все равно много всяких компонентов в спектре осталось (под -120..-130 дБ относительно -20 dBV).

Поэтому все таки сделал над собой усилие и собрал первый вариант платы захвата на PCM4220. С питанием от сети 220 В.
Платка четырехслойная. Выход - SPDIF коаксиал и оптика.
.
Схема: АЦП_v0.1_схема.pdf.

1. Применил схему драйвера, использованную когда-то для раскачки 1446ПВ2. Там требовалось свести к минимуму количество ОУ в сигнальной цепи, т.к. их стоимость примерно равна слитку золота объемом, равному объему корпуса микросхемы . У такой схемы драйвера есть свои недостатки, и по разности АЧХ плеч, и по вкладу серво-ОУ в нелинейность, но хотелось попробовать (т.к. симулятор на любой схеме драйвера показывает исключительно малые искажения). Оказалось, что эта схемка лучше, чем на стандартном драйвере из 4-х ОУ (преобразователь сигнала в дифференциальный и сдвоенный инвертирующий фильтр, по типу использованной во многих звуковых картах). Во втором варианте платы использовал уже lme49724. Будет, с чем сравнить, когда соберу.

2. Сравнил LME49990 и ADA4898. По линейности - близнецы, но ток нагрузки у ADA поболе будет, так что в качестве драйвера с небольшим усилением наверно лучше взять ADA.

3. "Пощупал" PCM4220. От нее веет "благородным" происхождением. Модулятор хорош, хоть и жрет большой импульсный ток. Шумовая полка начинает расти лишь с частоты 65 кГц, чего нет у AKM AK5385, а у Cirrus Logic CS5381 - и подавно . Во временной области - очень чистенькая микросхемка. По искажениям при -10 дБ - убирается в лимиты по документации, а при -20 дБ - вполне тянет на "измерительную". Сейчас думаю, что может быть по линейности AK5394 могла бы быть лучше.. Но уж выбрал, так выбрал .

Полученные спектры суммы входов при открытом входе (относительно уровня -10 dBV), при входном двухчастотном 17+20 кГц с уровнем -10 dBV и -20 dBV (от двух Г3118).
.
Попробую в новой платке уменьшить импедансы во входной цепи АЦП. Искажения должны по идее снизиться.

Что еще.. В аппаратном режиме предлагаемый кодером DIT4192 Channel Status Buffer звуковая карта пережевать не смогла. Работало только на частоте дискретизации 48 кГц. Пришлось цепляться по SPI и прописывать, что я есть такой ацп, совсем без копитайту, хочу 192 кГц и.т.д. Только тогда Asus "согласилась". Сейчас в контроллере прописана только инициализация работы на 192 кГц. Когда двинусь дальше по программному обеспечению, не знаю. Надвигается очередной аврал на работе. А в планах измеритель уровня сигнала на ЖК индикаторе и переключение частоты сэмплирования 48-192.