Транзисторный ламповик Сергея Рубальского

[toro]

Кто нибудь уже макетировал/отслушивал усилитель Сергея Рубальского с последнего Суховского РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38, С.Рубальский «Транзисторная альтернатива ламповому однотакту». Отличительная функция - регулируемый уровень гармонических искажений. Собираюсь повторить схема довольно проста, и в статье описаны и классифицированы "новые" искажения в УМ и простые способы их измерения. Могу скрины с приложить если это можно здесь.

Сергей Рубальский структурировал информацию о "транзисторном ламповике",
частично с 3 -го пункта по 9 пункт ссылки на результаты, полученные в макете - "железе".
1.Статья и тут
2.Файлы эмуляции в МС10
3.Принципиальная схема ВК и варианты макетных плат 1 2 3
4. Фото макета
5. Диф фильтр
6. Спектр гармоник макета ВК
7. Регулировка спектра гармоник макета ВК, меандр
8.Искажения при мягком клиппинге в макете 1 2
9.Оценка искажений амплитудно-фазового спектра сложного сигнала в макете

Дополнительно в теме рассматривались вопросы:
1. Искажения амплитудно-частотной характеристики (полюса)
2. Зависимость линейных и нелинейных искажений
3. Связь искажений АХ и ГВЗ в динамике.
4. Искажения фазо-частотной характеристики, запас фазы, устойчивость
5. Статическое и динамическое входное сопротивление ВК в полосе частот и нагрузок и
выходное динамическое сопротивление ВК в диапазоне токов покоя
6. Статическая и динамическая амплитудные характеристики
7. Переключательные искажения
8. Амплитудные искажения.
9. Клиппинг
10. Стресс тест
11. Искажения Амплитудно-фазового спектра сложных сигналов.
12. "Транзисторный ламповик" для наушников.

[wert]

Nota Bene,
Не волнуйтесь за моих соседей
Клипп можно устроить и на 1 W, представлял рисунки по клиппу при 3 W на нагрузке, на большей мощности значительно больше уровень искажений.
По поводу переключательных искажений на 1 W, МС10 показывает искажения при такой мощности. Много это или мало. на мой взгляд слишком много.
А при 130W просто зашкаливает, и это все на вход через ОС, та еще в таком частотном диапазоне, вот отсюда каша. рев и никакого звука.
Прикрепил картинки и cir файл. Чувствительность регистрации мгновенных отклонений монотонного сигнала повышена за счет применения LC фильтра. Доберемся и до практического показа, немного позже, собрать схемку в железе надо.

---------- Сообщение добавлено 20.16 ---------- Предыдущее сообщение было 20.09 ----------

я озадачен - выходит сходимости схем по результатам тоже не получим???
или математика в симуляторах - не электроника в железе (с ограничениями)

не работал с симом, сложно говорить о проге не видя на что она способна. уже советовал найти функцию в симе отражающую dU/dt, либо фильтрики на выход вашей схемы поставить как на рисунке либо RC, LC чувствительнее значительно. Проделайте минимальные действия в симе и получите на выходе фильтра искажения от переключения плеч ВК.

[lazertok]

dU/dt - это развертка осцилла внешний прибор в симе так сказать, но есть и куча внутренних/ математических измерений
у нас с вами разные подходы
- я добиваюсь наименьших искажений при максимальной мощности Уся
- на моих картинках 20кГц / 200Вт / Rн=4 Ом/ пит= +/-48В,
- при 1 Вт - замерить их просто невозможно, из-за малых величин, но посмотреть запросто!!!
- КИ также смотрю по форме и выбросам.
- мне не надо ставить фильтры и ловить "невидимую" помеху - сим просматривает пока всё, что я умею им делать и что меня устраивает.

[wert]

dU/dt - это развертка осцилла внешний прибор в симе

Если обидел чем, извини. На самом деле статью написал не ради схемки из трех деталек, а чтобы мои изыскания по поводу мгновенных искажений представить, так как расширяет возможности по оценке усилителя.
Микрокап дает хороший математический аппарат для анализа и приемлемые модели. Потому и пользуюсь этой прогой.
Вот короткое пояснение о функциях.
В операторах присваивания директивы .DEFINE и при указании переменных, выводимых на графиках при проведении моделирования, возможно использование математической операции DEL(y) — приращение процесса y(t) относительно предыдущего отсчета времени при расчете переходных процессов. Производная рассчитывается как отношение двух таких операторов, например производная dy/dt равна DEL(y)/DEL(t). DEL(y) - это оператор численного дифференцирования.
Если таких возможностей в симе нет, тогда не знаю чем помочь, переходите на МС10, я с МС2 начал и не жалею.

[lazertok]

ну вот в этом видимо разница и ступор для многих (в том числе для меня)
- понимание математических функций и просто измерения по тому же алгоритму мат/вычислений, напрямую приборами,
- по этому сим как бы проще для освоения, куча всяких наглядных измерений с графиками и теми-же мат. зависимостями, модели практически не отличаются, а точность моделей - 6 нулей после запятой и более.
П.С. тут свои картинки выкладывал, а которые здесь - это 2-ой заход измерений по вашей методе, но в равных условиях с моими замерами, далее (см. по страничкам в теме) выложил по шумам и тепловые зависимости формы тока плеч ВК.

[wert]

модели практически не отличаются, а точность моделей - 6 нулей после запятой и более.

В статье 2006 года я использовал оператор DEL, и вижу что мало кто воспринял. Потому намеренно в статье о транзисторной альтернативе.. не использовал математические операторы в чистом виде, а применил дифференциаторы - фильтры вч для выделения искажений. И на практике показал искажения при клиппе, выделенные простейшим RC фильтром. Я думаю, если в Симе поставить фильтр вч на выход ВК, должна быть сходимость результата с практикой и МС, попробуйте, мне это очень интересно. Номиналы фильтра 161 пост.

[lazertok]

сделал
в симе при большом времени развертки - долго ждать
-(в реальных изм. в железе - тоже), но на мой взгляд точнее и наглядней
схема измерений

без фильтра на полной мощи

с фильтром на малой мощи

с фильтром на полной мощи (до клипа ещё далеко)

в динамике - есть смещение от нуля - это влияет на искажения в том плече в моей схеме,
но устранимо с ОООС)))
как дополнительный наглядный метод поиска "блох" - ОДОБРЯЮ!!!
- спасибо

Добавлю - полная схема ОСник
видна перегрузка и искажение формы огибающей - а также работа ОС

чуть снизили входное напряжение - всё нормализовалось

[wert]

сделал

Поздравляю! Третий глас открыт .
Теперь можно много чего увидеть, осмыслить и оценить по новому.
Кривизну ВК, работу ОС, сумматоров и проч.
Но, не обольщайтесь "прекрасной" работой ОС, этот простейший пример все же на монотонных синусах.
И ОС справляется без проблем. В реалии не все так просто и вы это знаете.
Это только первый шаг к тестам на сходимость реалии с эмулятором и измерением в железе.
Желаю вам успеха и новых возможностей.

Если поиграться с токами и температурными режимами ВК можно найти его минимальную кривизну. чтобы отдать ОС и сумматорам минимальную нагрузку по исправлению уродца. или в лучшем случае найти неискревленный ВК. но это другая не менее интересная тема..
Параллельное соединение вых транзисторов резко снижает все рождаемые в ВК артефакты, Сергей Агеев аж 10 шт на выходе использует. теперь многим станет понятно, что там за микродинамика...

[wert]

В посте 161 рисунки по переключательным искажениям симметричного двухтактника при токе покоя 65 мА и выходных мощностях 1W и 130W.
Оценим динамику изменения переключательных искажений при росте тока покоя через вых транзисторы с 65 мА до 3 А.
Переключательные искажения при 65мА имеют уровень до 6В со спадающим спектром до 500 кГц,. С ростом тока покоя переключат искажения уменьшаются. Уже при токе покоя в 1 А они примерно равны уровню возникающих амплитудных искажений (которые содержат в составе и тепловые), при 3 А переключательных искажений уже нет, но выросли амплитудные до уровня 150 мВ, со спектром похожим на переключательные. Увеличим амплитуду вых напряжения с 32 В до 40 В, еще до клиппа, уровень амплитудных (тепловых) возрос до 1,5 В.
Многое из всего увиденного лечится параллельным включением выходных транзисторов. Почти нет переключательных и амплитудных. Сергей Агеев был прав про микродинамику .

[lazertok]

- вижу не одинаковые искажения, которые похоже происходят с ростом сквозных токов в плечах рис.3/4/5, искажения (не КИ) на пиках сигнала плеч.
- рис. 1/2 - не достаточный ток покоя и смещение от нуля, КИ при переходе через ноль.

[lazertok]

Привожу схему ВК на БИП и сравнения измерений ОСник / безОСник, в равных условиях (мощностях) и ТП ВК = около 70мА.
П.С. последние 2шт картинки выше в посту - тоже от него,
- благодаря этому методу, удалось исправить "косяк" в провале амплитуд и получить бОльшуюю мощность (изменены только пассивные элементы - замечу не в коррекции!!! АЧХ и ФЧХ)

2-х частотный метод амплитудное 100Вт
ОСник

безОСник

на 20кГц 100Вт зел. ОСник / кр. безОСник

П.С. ... и пусть говорят что безОСник звучит лучше.

[wert]

П.С. ... и пусть говорят что безОСник звучит лучше.

Если предложенным методом удается подправить железо в лучшую сторону, это уже хорошо.
Но, пока не делайте поспешных выводов по "ОСникам и без ОСникам". Чуть выше писал, что этот простейший тест ОСники хорошо отрабатывают. Испытательный сигнал не выводит УНЧ на задействование максимальных внутренних ресурсов.
Метод хорош для предварительной оценки артефактов в целом и отдельными элементами. Хорош при вылавливании неустойчивостей. Но для ОСников не годится - слишком легкое воздействие.
Уже нашел сложный тест в МС и удалось воспроизвести в железе, правда статистики в железе пока нет, потому не открываю.
Не торопитесь по ОСникам, чуть позже рассмотрим сложные воздействия.
А в целом я рад, так как уже не один в поле воин.

[lazertok]

- чем больше измерений на "вшивость" - при отладке - тем предсказуемо в тестах / результатах на живом сигнале,
- всё проделанное выше и доведённое по максимуму на полной мощи (с выжиманием "барсика") по любому приводит к чистому спектру.
- логически, если разница ощущается между ОСником/безОСником - то думаю только из-за обогащённого спектра гармониками (чет/нечет) и их спадом /распределением, но не чИстотой передачи исходного сигнала.
П.С. предположу, что "лучшее" восприятие на слух безОсника, обусловлено раздражающим/активирующим действием богатого спектра гармоник, на рецепторы слуха и обработку информации мозгом - во загнул...

---------- Сообщение добавлено 19.52 ---------- Предыдущее сообщение было 19.44 ----------

Уже нашел сложный тест

форму сигнала можно увидеть - плиз...

[wert]

- чем больше измерений на "вшивость" - при отладке - тем предсказуемо в тестах / результатах на живом сигнале

Предлагаю двигаться к намеченной цели не семимильными шагами, а рассмотреть еще пару тестов, очень влияющих на результат прослушивания.
Если вы заметили в статье по "транзисторному ламповику", нет ссылок на авторитеты.
Многие тесты сам разработал и считаю они достойны внимания и повторения, ими я пользуюсь во всех своих разработках. Один из них.
Полюсная характеристика
при помощи метода фиксации мгновенных изменений монотонных сигналов в усилителе можно увидеть искажения амплитуды на полюсах. Ну все мы знаем полюса крутят и фазу и амплитуду и считать на диаграмме Боде нас научили в школах. Но каждый раз считать, амплитуду, фазу, устойчивости ну просто непросто. Потому при помощи функции DEL решил посмотреть на быстрые изменения амплитуды на полюсах. А так как полюс не один, расширив вниз частоту анализа проявился и низкочастотный полюс. Смотрим на картинку. Полюс имеет свою частоту, амплитуду и добротность. Если связать с диаграммой Боде видим прописные истины, вершина полюса совпадает с частотой среза и изменением фазы на 45 град.
При оценке УНЧ, исследуя полюсные характеристики можно наглядно видеть как полюса и их характеристики пересекают звуковой диапазон, насколько велико влияние, корректируем проходные емкости для минимизации влияния на низы и ищем что влияет на верхи. Очевидно, полезная штука при оценке УНЧ.

[lazertok]

придётся симу покрутить с "примочками" - там они есть, по видам сигналов, я с ними ещё не разбирался...

[wert]

теперь немного усложним задачу.
Видим полюса, они формируются из АЧХ и ФЧХ. Но мы с вами видим статическую характеристику.
Мы знаем, импеданс нагрузки постоянно меняется от частоты и амплитуды воздействия, эти изменения касаются всех составляющих импеданса нагрузки - емкость, индуктивность, активное сопротивление. Теперь все это нагрузим на УНЧ и вся его Диаграмма Боде оживет, полюса (амплитуда, фаза) в такт с воздействием промодулируются и будут меняться по частотной оси. Куда там джиттерам . Поэтому очень важно отодвинуть от звукового диапазона полюса. Тест архи важен при настройках и расчетах. В глубокоосниках полюса более чувствительны к изменению импеданса нагрузки. Кто желает промоделировать? Прошу к нашему столу, а то создается впечатление, что мы только с Lazertok тут вдвоем пирожки на симах печем.
Резюмирую главную мысль из сказанного, существует две причины модуляции полюсов:
1. широкополосное воздействие сигнала и внутренние изменения характеристик элементов схемы под этим воздействием.
2. значительное изменение импеданса нагрузки (включая линию передачи) под широкополосным воздействием вых напряжения.
Теперь вспоминаем про глубокоОСники и глубоко задумываемся.
Еще раз приглашаю желающих промоделировать сказанное, а я знаю как это посмотреть в железе

[wert]

Пока идет процесс модуляции полюсов и влияние этого всего на звук, представлю характеристики переключательных искажений в зависимости от количества транзисторов в плече ВК. А то два раза упомянули Сергея Агеева и микродинамику, а тему так и не раскрыли. Ниже представлены рис подобного ВК, примененного Сергеем Агеевым, 10 пар вых транзисторов. Будем уменьшать количество транзисторов в плече до одного и наблюдать за уровнем искажением и уровнем выходного напряжения. Выводы очевидны. Не просто крутые фирмы используют по два десятка пар вых транзисторов, наверное там тоже слухачи есть. Данный тест еще раз подтверждает сходимость практики, расчета и корректности инженерных калькуляторов. Ну а я, как автор теста и метода оценки мгновенных изменений монотонных сигналов в усилителях просто доволен результатом.

[lazertok]

- уменьшение искажений с количеством пар - это хорошо, но!!!
- для меня бОльший интерес представляет выжать хотя бы 50Вт из одного (в плече) мощного транзистора ВК,
при этом без повышения искажений по сравнению с другими схемами... - а то запрягаем 20-ку, а едем на четверке ... по питанию.
- так сказать дёшево и "сердито"- т.е. качественно!!!

П.С. попробовал сегодня совместить АЧХ и ФЧХ, взятые с контрольных точек моей схемы выше, Вых. гены/Вых. Уся, Вх/Вых ОУ, все базы каскадов.
- наглядная картина получилась - есть куда копать по "фазе" добиваясь линейности.
- там-же "блоха" под микроскопом... с фильтра в Лисажу (синус 20кГц)

[wert]

- так сказать дёшево и "сердито"- т.е. качественно!!!

качество у каждого свое. но дешево и сердито - это Китай для постсоветского пространства и недоразвитых стран.
Но, если кто обратил внимание на "выводы очевидны", то вернемся к Коэф передачи ВК при разном количестве пар вых транзисторов. все заметили что при 10 парах амплитуда вых напряжения около 40В, при одной паре выходников амплитуда около 30В. О чем это говорит? При отсутствии нагрузки для ВК коэф передачи условно стремится к 1, дали нагрузку в 120 W на одну пару вых транзисторов коэф передачи упал на 25%. Т.е. амплитудная характеристика ВК постоянно изменяется от нагрузки в диапазоне частот, напряжений, мощностей, фаз... все поплыло. А за модуляцией амплитудной характеристики поплыли и все параметры звука, огибающие, форманты, добавляем артефакты и прочая беда. Теперь опять нужно задуматься про качество, оно у каждого свое. Кто желает. весь процесс можно промоделировать. Я знаю как это сделать, есть желающие?

[lazertok]

уже готов... - в равных условиях
1. питание
2. ???
3. ???
и т.д.

[wert]

уже готов...

У Вас наверное отпуск, счастливчик.
У меня переговоры до самого вечера через 5 мин начинаются. До вечера. Тема безгранична и дает много ответов о качестве звука.