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]

Костя Мусатов показал Вейвлет анализ спектра свип сигнала на своем усилителе.
Впечатляют цветные графики.
Но, Вейвлет анализ не говорит где, говорит когда, т.е. мы видим трехмерный график амплитудно-частотного анализа во времени.
Много это или мало, для связи много, для передачи сложных сигналов появляется возможность применения алгоритмов восстановления сигналов из-за федингов, помех и проч., поисковые системы сигналов, алгоритм сжатия для изображений JPEG2000 на основе разложения Вейвлет базиса и др.
Анализ амплитудного спектра во времени это здорово.
В МС можем сделать подобие такого анализа, только вместо времени задать изменение любого параметра любого элемента или группы параметров.
На первом рис. простой глубокоосник Lanzar, без прикрас, немного ОС изменена.
На втором рис. график сложного напряжения и искажения амплитудно-фазового спектра в зависимости от изменения активного импеданса нагрузки при токе покоя 700 мА.
Красиво, еще и фазовые проблемы увидим если возникнут.
Третий рис. искажения амплитудно-фазового спектра в зависимости от тока покоя, при нагрузке 4 Ом.
Расшифровку составляющих искажений можно посмотреть в посте 687.

[dalidovich]

В соседней гибридной ветке появились схемы Uni&Vers, можите что сказать об их музыкальности или промоделировать, может что не так?

[wert]

появились схемы Uni&Vers, можите что сказать об их музыкальности или промоделировать

Музыкальность и точность воспроизведения это разные категории.
Единственную серьезную зацепку, на мой взгляд, имеем по наклону динамической АХ при сложном воздействии.
Все ламповозвучащие ламповые каскады имеют наклон динамической АХ.
Скорее музыкальность определяется крутизной наклона и уровнем модуляции АХ.
Можно промоделить схемы вечером, если в формате МС предложите, это ускорит и облегчит.
Возможно автор решений будет против, как с этим быть?

[wert]

Думаю автор схем не будет против, тем более его решения точнее подобных на лампах.
На рис. тестим три драйвера, ламповый и предложенные транзисторные.
Тест многосигнальный на амплитудно-фазовые искажения спектра.
Выровнял нагрузки, пришлось увеличить выходные емкости, в оригинале дают повышенную фазовую засветку и увеличение искажений.
По входу все схемы с разными частотами среза, немного входными емкостями пытался выровнять.
Третья схема имеет самое низкое входное сопротивление, поэтому тест проходит при 10 мкФ входной емкости, иначе снова фазовые засветки после 2-й секунды теста.
Искажения лампового каскада самые высокие, причем высоки искажения и окрас основных тонов, гармоники не имеют интермодуляций с НЧ составляющими, по моему это основное отличие от транзисторных решений.
Транзисторные драйверы имеют самое не выгодное соотношение гармоник внизу диапазона и гораздо более точное усиление вверху звукового диапазона.
Внизу искажения определены частотами среза, которые выше чем у лампового каскада.
Точность и музыкальность разные понятия, о музыкальности ламп все хорошо знают, над музыкальностью транзисторных схем нужно хорошо потрудиться.
Расшифровка гармоник в посту 687.

[Зёбра_]

Искажения лампового каскада самые высокие, причем высоки искажения и окрас основных тонов, гармоники не имеют интермодуляций с НЧ составляющими, по моему это основное отличие от транзисторных решений.

А вот если бы это как-то выразить в числах, можно подавать заявку на патент. Я даже знаю как они будут называться -" рубальчики".

Сергей, а если серьезно, можно как-то сравнивать усилители по этому факту ? Думаю, это действительно один из факторов, показывающий на " музыкальность " усилителя.

[dalidovich]

Большое большое спасибо за моделирование.

[wert]

Думаю, это действительно один из факторов, показывающий на " музыкальность "

спасибо за моделирование.

Благодарю за добрые слова.
Поиск секретов хорошего звука жутко интересен.
А если вместе искать, так вообще захватывающее приключение.

Разработанная методика измерения амплитудно-фазовых искажений сложных сигналов открывает ранее не изведанные горизонты.
В МС наблюдение и поиск закономерностей, как только что то нащупаем, можно в железе искать, подтверждать, оборудование готово для натурных тестов.
Чувствительность с двумя 12 битными АЦП (полоса до 200 мГц) достигнута около -110 дБ, компенсационным методом с "коррелированным подшумливанием".

Чтобы очень далеко не отступать от темы ветки, покажу работу регулятора гармоник на сложном сигнале способом изменения местной ОС ( при токовой регулировке несколько иной результат).
На рис. 1 схема "транзисторного ламповика", регулятор гармоник - резистор R21, изменяем от нуля до 200 Ом.
На рис.2 график почти Вейвлет анализа, только глубже (амплитуда, фаза, частота, вариация параметра, искажения) видим значительное изменение искажений основных тонов. Весь столб НЧ интермодов, окутавших основной тон, синхронно поднимается до уровня 1,5%, гармоники и обычные интермодуляции в таком масштабе мало заметны.
Есть такое понятие тональный баланс, нужно вводить понятие тонального окраса.
Фактически регулировка уровня гармоник на сложном сигнале значительно изменяет тональный окрас.
Нужно обозначить и описать параметр, набрать статистику по этому параметру в ламповых и транзисторных моделях и схемах, совместить наблюдения, измерения с прослушиванием, тогда предположения о музыкальности можно будет переводить в разряд натурного подтверждения. Пока рано .

[Зёбра_]

Искажения лампового каскада самые высокие, причем высоки искажения и окрас основных тонов, гармоники не имеют интермодуляций с НЧ составляющими, по моему это основное отличие от транзисторных решений.
Транзисторные драйверы имеют самое не выгодное соотношение гармоник внизу диапазона и гораздо более точное усиление вверху звукового диапазона.
Внизу искажения определены частотами среза, которые выше чем у лампового каскада.
Точность и музыкальность разные понятия, о музыкальности ламп все хорошо знают, над музыкальностью транзисторных схем нужно хорошо потрудиться.

Странно. Нет ажиотажа на ветке. Нет такой аппаратуры, или недопонимание ?

А я думаю, что этот пост нужно взять в красную рамочку, так как здесь впервые инструментально было подтверждено и показано различие лампового и транзисторного звучания.

Серей, не могли бы вы развеять еще одну догму вреда параллельного включения ламп в выходном каскаде.
У меня есть усилитель на основе схемы Иванова из г. Иваново на трех 6п6с , к которому хочется снова вернуться, так как по многим факторам по звуку сейчас его обходит мой гибридник ( повторитель Семынина , 6н8с ).

[wert]

Пожалуйста, не торопитесь.
Картинки показываю в МС, это эмуляции и несколько графиков в железе спектры амплитудно-фазовых искажений сложных сигналов.
В железе можно снимать практически все графики, как и в МС, для этого нужно немного больше времени, дорисовать математику в LabView, дорисую, покажу результаты обязательно.
Разработанная методика измерения искажений амплитудно-фазового спектра сложных сигналов оригинальна и по моему прототипов не существует как в эмуляции, так и в железе. Евгений Букварев, Игорь Гапонов с товарищами делают свою методику без фазовых составляющих, успехов друзьям.
Поэтому все очень ново, к новому, как правило отношение настороженное, на первом этапе нужно понять, потом попробовать, лишь после приходит осознание необходимости или забыть, пройти мимо.

[Orion33]

здесь впервые инструментально было подтверждено и показано различие лампового и транзисторного звучания.

А что там было нового? Про различный спектр гармоник, вроде как, давно известно.

[wert]

А что там было нового? Про различный спектр гармоник, вроде как, давно известно.

Благодарю за вопрос.
Ново то, что ранее никто не видел искажение основного тона не через гармоники, а напрямую.
Ранее не было возможности фиксировать все имеющиеся искажения на одном графике: основных тонов, гармоники, интермодуляции, перекрестные искажения, интермодуляции основных тонов низкочастотными составляющими.
Все перечисленные виды искажений говорят о взаимодействии всех основных тонов и гармоник. Это подтверждается окутыванием основных тонов и гармоник юбками НЧ составляющих.
Вот эти самые юбки в ламповых и транзисторных схемах различны, на тональном окрасе заострено внимание по поводу ламповости звучания.

[Orion33]

wert,
Сергей, на приведенных картинках ничего не разобрать того, о чем вы говорите.
1. На них представлены искажения основного тона через гармоники. И по другому быть не может, потому что искажения основного тона и порождает эти самые гармоники.
2. Возможность фиксировать все имеющиеся искажения есть в любом нормальном пакете в режиме анализа интермодов. В этом режиме возникают и гармонические, и интермодуляционные, причем совместно с гармониками. И в Спектралабе, и в Мультиинструментах есть БПФ анализ, на котором видны все возникающие продукты искажений. А в Спектре, например, есть еще режим, где можно посмотреть только разностный спектр, т.е. только искажения.
3. Ширина юбок очень сильно зависит от выбора типа окна и от корреляции его размера с исследуемым тоном. В теме "Амплитудные искажения..." об этом говорили. Естественно, чем больше искажения, тем больше будет ширина юбок. Что в этом нового и удивительного?

[wert]

Андрей, еще раз приветствую.
По пунктам отвечу.
1. Показаны искажения основных тонов 12,5 кГц и 16,5 кГц через их искажения уровня и фазы, это основной короткий ствол, это не гармоники тона, это искажение основного тона на частоте 12,5 кГц и 16,5 кГц, они разные по уровню. В этих искажениях доминируют юбки НЧ составляющих в виде интермодов с основным тоном.
2. Может я что и пропустил, но на одном графике увидеть искажения основных тонов с юбками, гармоники с юбками, интермодуляции с юбками.
А главное какая из этих прог измеряет искажения сложных сигналов с разными фазами, совершенно не зависит какой уровень искажений и каких искажений имеет исходный тестовый сигнал, хоть шум, хоть музыкальные фрагменты.
И анализ проводится не амплитудного спектра, а амплитудного и фазового спектров, чего уж точно в приведенных программах нет, представленные графики это не спектры несущих, а возникшие амплитудные и фазовые искажения в процентах.
Может уже есть, а я велосипед изобретаю.
Ведь речь идет о том, что на чистом синусе фиксируемые искажения пастеризованные и не отвечают действительности, на сложных тестовых сигналах на реальных сигналах мы приближаемся к действительности и искажения носят другие порядки по уровню и содержанию.
3. Технические приемы определяют что видим и как видим, было подмечено с одним техническим приемом разницу между ламповым и транзисторным каскадами, но это нужно проверять, набирать статистику. Время анализа естественно коррелирует с содержанием тестовой посылки.

---------- Сообщение добавлено 13.59 ---------- Предыдущее сообщение было 13.50 ----------

Сергей, на приведенных картинках ничего не разобрать того, о чем вы говорите.

Приведу более подробные графики юбок для анализа.
Повторюсь, тестовый сигнал не синус, а псевдослучайный сигнал, состоящий из шести синусоид с разными фазами, покрывается звуковой диапазон от 22 Гц до 16,5 кГц.
На муз сигнале естествено юбки имеют другой вид, но, чтобы анализировать нужно постоянное псевдослучайное повторяющееся воздействие.
Посмотрите на юбки основного тона 12,5 кГц и можно обсудить результат. Все графики (кроме первого) это амплитудно-фазовые искажения в процентах.

[Orion33]

это искажение основного тона на частоте 12,5 кГц и 16,5 кГц

Сергей, объясните, пожалуйста, что Вы под этим понимаете. И масштаб в обсуждаемых картинках, пожалуйста, растяните. Ничего ж не видно, в последних немного больше. Если Вы изобретаете велосипед, то ведь не понятно, что это он, пока не покажете

И анализ проводится не амплитудного спектра, а амплитудного и фазового спектров

На приведенных картинках я что-то не вижу фазового спектра. Я вообще не понимаю, что там анализируется, потому как подписей нет

псевдослучайный сигнал, состоящий из шести синусоид с разными фазами

Фазы случайны во времени или в момент запуска? Во втором случае, это не является случайным сигналом вообще.

[wert]

2. Возможность фиксировать все имеющиеся искажения есть в любом нормальном пакете в режиме анализа интермодов. В этом режиме возникают и гармонические, и интермодуляционные, причем совместно с гармониками. И в Спектралабе, и в Мультиинструментах есть БПФ анализ, на котором видны все возникающие продукты искажений.

Андрей, я с радостью поясню графики, но утверждение что уже все было, со ссылками на программные продукты...
Может есть возможность демонстрации или ссылки где это все уже есть, тогда зачем копья ломать, пересядем на уже стандартное.

[wert]

масштаб в обсуждаемых картинках, пожалуйста, растяните. Ничего ж не видно

Может я не правильно пользуюсь техническими средствами сайта, кликнув по картинке получаю масштаб почти во весь экран монитора, трудно не увидеть даже мелочи.
Но если плохо видно, могу каждый график выкладывать отдельно.

Фазы случайны во времени или в момент запуска? Во втором случае, это не является случайным сигналом вообще.

относительно самой низкой частоты в испытательном сигнале 22 Гц. За 50 мсек сигнал из суммы шести синусоид не повторяется в масштабе Х У. Для анализа выбран интервал 100 мсек, это позволяет за второй проход накопить и детализировать информацию, большие временные окна анализа не дают улучшения результата.
Обратите внимание везде подчеркиваю - псевдослучайный сигнал для измерений и привязке к одинаковому воздействию. Если использовать звуковой файл, розовый или другой шум сто процентной повторяемости результатов не будет. Будет обще средняя характеристика устройства. Для измерения и сравнения различных УНЧ нужно одинаковое воздействие по входу. В железе хорошо отрабатывает низкочастотный шумовой сигнал, но зависит от генератора.
Начальные фазы подбирались таким образом, чтобы не возникало фазовых биений во временном окне анализа.
Остальное после Ваших примеров по названным программным анализаторам.

[wert]

2. Возможность фиксировать все имеющиеся искажения есть в любом нормальном пакете в режиме анализа интермодов. В этом режиме возникают и гармонические, и интермодуляционные, причем совместно с гармониками. И в Спектралабе, и в Мультиинструментах есть БПФ анализ, на котором видны все возникающие продукты искажений.

Еще раз покрутив и почитав указанные программы и не найдя те возможности о которых пишу на ветке, возвращаюсь к глубокооснику Lanzar.
В том виде, в котором он гуляет по просторам инета и тестирую, кроме изменения ОС, а то совсем плох УНЧ.
На рис 1 схема УНЧ и стандартное измерение (эмуляция) THD на синусе, составляет 0,01% на частоте 1 кГц.
Очень часто на просторах Вегалаб эмуляция или измерение Кг берется за основу обсуждения УНЧ.
На рис 2
1 график - сложное воздействие из 6-ти синусоид с разными фазами.
2 график - общая характеристика искажений в процентах, в таком виде доступны для анализа искажения двух частот 12,5 кГц и 16,5 кГц с юбками, их гармоники и интермоды (с юбками интермодов НЧ составляющих).
3 и 4 графики 2ая гармоника тонов 12,5 кГц и 16,5 кГц соответственно.
Расшифровку искажений для графика 2 ранее приводил пост 687.
Хочу обратить внимание на уровень вторых гармоник и окружающих их юбок интермодов НЧ составляющих тестового сигнала.
3-й график
Уровень второй гармоники тона 12,5 кГц составляет 0,07%, а уровень окружающих НЧ интермодов достигает 0,7%.
4-й график
Уровень второй гармоники тона 16,5 кГц составляет 0,13%, а уровень окружающих НЧ интермодов достигает 1,2%.

Такая картина касается всех гармоник, интермодуляций второго и третьего порядка.
Окружающие их юбки искажений почти на порядок выше самих основных гармоник.
Наверное этим фактом можно обьяснить парадокс
На синусе глубокоосник идеален, а звучать может хуже любого простейшего лампового или транзисторного короткого тракта.
Данный тест-эмуляция показывает явную не достаточность параметра Кг для оценки УНЧ.
Картинки прикрепляю для обсуждения.

[Orion33]

Может я не правильно пользуюсь техническими средствами сайта, кликнув по картинке получаю масштаб почти во весь экран монитора, трудно не увидеть даже мелочи.

Масштаб сетки не зависит от функциональности сайта Когда Вы говорите про юбки, то шага сетки в 10кГц явно не достаточно, чтобы там что-то рассмотреть.

За 50 мсек сигнал из суммы шести синусоид не повторяется в масштабе Х У.

Обратите внимание везде подчеркиваю - псевдослучайный сигнал для измерений и привязке к одинаковому воздействию.

ИМХО, это нельзя называть псевдослучайным сигналом. Он получается мат. методами, имеет повторяемость с гораздо большим периодом. А то, что Вы используете - это один период мультитонового сигнала с Т=50мсек. Такой сигнал может геренировать и Спектра (10 тонов), и Мультиинструмент (32 тона). Разве что начальная фаза там не задается, но мне кажется, это не существенно.

Начальные фазы подбирались таким образом, чтобы не возникало фазовых биений во временном окне анализа.

Хорошо, но если это такой уникальный сигнал, то что мешает сгенерировать его в звуковом редакторе и воспроизводить?

Остальное после Ваших примеров по названным программным анализаторам.

Примеров чего?

Offтопик:

ЗЫ: Я Вам в личку вчера написал

[wert]

Андрей, доброе утро!
В SpectraLAB нашел такие функции от FFT, связанные с фазой - это взаимный спектр, функция передачи и функция когерентности. Все остальные функции завязаны на действительные составляющие спектра.
Имеющимися средствами SpectraLAB не удастся воспроизвести искажения спектров сложных сигналов на уровне амплитудно-фазовых составляющих.
Попробуйте, может Вам удастся.
Юбки в хороших масштабах поданы уже в нескольких сообщениях.
По поводу псевдослучайного сигнала, расширил поиск, на секундном отрезке я не смог обнаружить повторяющихся в масштабе XY фрагментов, далее не стал искать. Для сгенерированного тестового сигнала достаточен анализ на отрезке 100 мсек. Для данного отрезка времени псевдослучайность воздействия, думаю справедлива.
По терминологии, по описанию и трактовке процессов, которые наблюдаем, можно много спорить, важно главное не упустить.

[Orion33]

Сергей, покажите, пожалуйста, хоть какую-нибудь картинку из Вашей методики, связанную с фазовым спектром. Может, я что-то упустил и потому не понимаю.