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.

[Анатоль]

Такой вопрос : усилитель УПТ ( шумы,дрейф - ниже плинтуса ) - можно не озадачиваться в области НЧ ?

[wert]

Такой вопрос : усилитель УПТ ( шумы,дрейф - ниже плинтуса ) - можно не озадачиваться в области НЧ ?

Конвертация динамических импедансов в большей степени проявляется на полюсах.
В реальных устройствах в формировании полюсов участвуют БП и сопряженные блоки.
Если смотреть на график фазовых искажений, можно заметить, что искажения фазы динамически повторяют сигнал, динамическая модуляция фазы на полюсах, приводит она к шумам? к нелинейным искажениям да, связь с шумами можно проэмулировать. Посмотрим чуть позже.
Схему УПТ оправьте в личку, может смогу чем помочь.

[wert]

Всем привет.
На этой веточке много внимания уделено искажениям синусоидальных и сложных сигналов в зависимости от кривизны не только ВАХ, но и от реактивных импедансов схемы. Будь то RC цепи либо усилители, везде есть реактивные импедансы, которые существенно влияют на передачу или усиление звуковых сигналов.
Одна из характеристик, описывающих пространство влияния реактивных импедансов на сигнал это полюсная характеристика, подробно в постах 173, 175, 216, 242, 253, 317, 362.
Динамическая АХ на комплексном уровне показывает влияние реактивных импедансов схемы на искажения сигнала в диапазоне частот и амплитуд. Эта характеристика также завязана на полюсную характеристику, подробнее в постах 666, 667, 669-671.
Все эти эксперименты подтверждают только одно - на синусе в установившемся состоянии мы способны контролировать лишь линейность ВАХ в рамках амплитудного спектра (Кг) и не способны стандартными способами измерения видеть реальную картину искажений, которые в большей степени зависят от реактивных импедансов активных и пассивных элементов схемы.
В последних постах я предложил способ измерения искажений на комплексном уровне для сложных сигналов и сегодня метод доточен до уровня практического применения для измерения:
- форматных искажений основных тонов сигнала,
- амплитудных искажений всех видов интермодуляций, гармоник, формант в установившемся состоянии RC цепей, за один проход без накоплений и сглаживаний (реальные амплитудные искажения).
- динамические фазовые искажения, фазовые шумы.
Эти измерения очень точно описывают состояние усилителей, преобразований ЦАП АЦП, линий передач и прочее.
Некоторые форумчане воспользовались возможностью измерить свои усилители тестовым сигналом в wav формате, по этим сигналам я вывел характеристики и дал комментарии к ним.
Хочу предложить еще один тест, построенный в начале лета 2015, который ярко подтверждает постоянное присутствие тау для любых реактивных цепей, рассмотрим простейший случай для диф цепи.
Имеем три RC цепочки с частотами среза 1Гц, 10 Гц, 20 Гц.
Сигнал воздействия состоит из трех сигналов:
- синус 50 Гц один период,
- пять пачек импульсов с заполнением меандром звукового диапазона
- один период синуса 20 Гц, смешанного с меандром в звуковом диапазоне.
Анализ сигнала, прошедшего через RC цепи, проводим далеко в установившемся состоянии на отрезке времени 1,9 сек до 2 сек.
Казалось бы тау не должно влиять на сигнал после стандартного времени установления режима.
Однако мы видим постоянное возбуждение тау при смене частоты сигнала и уровня воздействия.
На первом графике сигнал прошедший через RC цепь с частотой среза 1 Гц.
Сигналы прошли через цепь практически без искаженний.
На втором графике (частота среза цепи 10 Гц) сигнал имеет явно выраженные искажения
- первый синус с искажением на опережение,
- пачки импульсов имеют спадающий уровень равный тау цепи,
- смесь синуса 20 Гц и меандра также искажена.
На третьем графике (цепь с частотой среза 20 Гц) искажения еще более выражены.
Повторюсь сигналы анализируются в районе второй секунды воздействия, где для одиночного непрерывного синуса давно установившееся состояние и нет искажений.
Как только изменяются частота или уровень воздействия, тау всех цепей схемы оживают и тем больше чем ближе к частоте среза этих цепей находится сигнал воздействия.
Картинки для наглядности прикрепляю.

[wert]

Посмотрев на графики сигналов, прошедших через RC цепи, наверняка возникнет вопрос -
хорошо, реактивные импедансы вносят искажения в сигнал, на стационарном непрерывном синусе эти искажения не регистрируются, но сложные сигналы имеют явные искажения.
В жизни чаще мы слушаем не синус, а реальные сигналы. Как зафиксировать и измерить искажения реальных сигналов?
Много постов на этой ветке посвящено этому вопросу.
Форматные искажения сигналов, особенно в стереобазе, в стерео панораме дают заметность уже на уровне долей процента.
Постом выше хорошо видно, как сложный сигнал пройдя через обычную RC цепь изменил свою форму.
Можем измерить искажение формы сигнала?
Да можем!
Привожу график форматных искажений сигнала, прошедшего через простейшую RC цепь.
Сгенерил семитоновый сигнал в НЧ диапазоне, частоты 20, 50, 80, 100, 150, 200, 300 Гц.
Пропустил сигнал через RC цепь с частотой среза 23 Гц.
На рис. изображена панель прибора.
Правый верхний график - форматные искажения основных тонов.
Уровни искажений основных тонов (первое значение форматные, второе значение амплитудные):
20 Гц - 23%, 0,14%
50 Гц - 8%, 0,04%
80 Гц - 4%, 0,02%
100 Гц - 2,4%, 0,01%
150 Гц - 1%
200 Гц - 0,5%
300 Гц - 0,1%
Обращаю внимание на графике форматные искажения основных тонов (первая гармоника) на комплексном уровне по амплитуде и фазе.
Амплитудные и фазовые искажения в полосе пропускания мизерны, в основном амплитудные и фазовые искажения проявляются в районе полюса.
В усилителях все сложнее, там смешаны амплитудные и фазовые искажения в самых разнообразных комбинациях.
Измерения проведены в реальных условиях, на реальной RC цепи, на измерительном оборудовании АУРИС.
И мифы о том, что линейные цепи и реактивные импедансы не искажают сложные сигналы, не вяжутся с полученными результатами.

Обратите внимание на приведенные цифры.
Вершина полюса (район частоты среза 23 Гц) рождает амплитудные искажения основных тонов, в нашем случае на 20 Гц амплитудные искажения основного тона 0,14%. Т.е. примененный метод измерения позволяет фиксировать эффект конвертации фазовых искажений в амплитудные. Ранее такое можно было увидеть только в научных работах в виде расчетов, теперь можно измерять.
Рождают ли полюса гармоники высших порядков, на применяемом оборудовании АУРИС это сложно зафиксировать в виду ограниченной чувствительности, а вот эмуляция в МС вполне позволит это увидеть.

---------- Сообщение добавлено 22.03.2016 в 08.12 ---------- Предыдущее сообщение было 20.03.2016 в 18.52 ----------

Всем привет.
Провел испытание двух конденсаторов МБМ и К73-17 емкостью 1 мкФ на сложном сигнале.
Сигнал 50 Гц с частоколом гармоник уровня -40 дБ.
МБМ. Искажения основного тона в амплитудном спектре достигли уровня 5% (частота первой гармоники 50 Гц), остальные гармоники резко спадающие.
У К73-17 искажения основного тона 4%, остальные гармоники расположились частоколом с плавным спадом до 20-й гармоники.

Стандартные параметры конденсаторов:
МБМ
С=1,3 мкФ
Vloss = 0,9%
ESR = 0,56

K73-17
С=0,98 мкФ
Vloss = 0,1%
ESR = 0,3

По параметрам К73-17 значительно лучше выглядит, а по искажениям сложного сигнала значительно хуже МБМ.
От многих слышал, что К73-17 звучит посредственно, теперь вижу причину.
Да частота среза RC цепи 23 Гц, чем выше частота воздействия и дальше от частоты среза, тем меньше конденсаторы вносят искажения.
Но все одно, совсем далеко от частоты среза конденсаторы искажения вносят не большие, но есть.
Искажения сигнала выражены в процентах.
Рисунок искажений у разных конденсаторов индивидуальный, уже отбраковал несколько МБМ, лес гармоник дают, хотя по стандартным параметрам нормальные.
Вот уже практическое измерение искажений конденсаторов появилось.

[full_ignore]

---------- Сообщение добавлено 23.05 ---------- Предыдущее сообщение было 23.04 ----------

Эти измерения конденсаторов ни о чем не говорят, пока не ясно в каких конкретно условиях проведены измерения( амплитуда напряжения,тока). И работают ли в этих условиях конденсаторы в реальных цепях. Например как разделительные.(межкаскадные)
С уважением

[mellowman]

А если запитать от двухполярного БП, можно избавиться от выходного конденсатора?

---------- Сообщение добавлено 13.41 ---------- Предыдущее сообщение было 10.46 ----------

Вот примерно так:



Небольшое смещение остаётся, но оно не постоянное. Пробовал с irf510 вмето 530, амплитуда ещё больше становится, с 240/9240 чуть меньше. Как это исправить?

[wert]

А если запитать от двухполярного БП, можно избавиться от выходного конденсатора? Небольшое смещение остаётся Как это исправить?

На выходных посмотрю, отвечу.

full_ignore
Эти измерения конденсаторов ни о чем не говорят

Измерения проведены в комнатных условиях, расчеты спектров по напряжению.
Диф цепь нагружена на анализатор спектра АУРИС В423, на вход диф цепи подается сигнал с генератора произвольной формы АУРИС В332,
частота среза цепи 23 Гц.

[full_ignore]

full_ignore
Эти измерения конденсаторов ни о чем не говорят

Измерения проведены в комнатных условиях, расчеты спектров по напряжению.
Диф цепь нагружена на анализатор спектра АУРИС В423, на вход диф цепи подается сигнал с генератора произвольной формы АУРИС В332,
частота среза цепи 0,7 Гц.

Вы хотите найти обьективное в субьективном
Для начала , а обьективно, что к73-17 звучат посредственно?
Потом в каких именно цепях и в каких условиях?
Это проверено слепым тестом или частное мнение слушавших?
Почему вы уверены что там стоят именно к73-17, а не подделка или неисправный элемент?
Те же самые претензии и к вашим измерениям:
Что это за конденсаторы?
Их производитель?
Год изготовления?
Срок гарантийного хранения?
Соответствуют ли они ТУ на момент проверки?
Режимы проверки
Соответствуют ли они ТУ на конденсатор
И подобные вопросы можно писать и дальше....
Вы как грамотный человек понимаете ход моей мысли
Так что ваши выводы по искажениям в конденсаторах моему представлению- просто набор букв.

С уважением

[IDDQD]

А если запитать от двухполярного БП, можно избавиться от выходного конденсатора?
Вот примерно так...

Нельзя - в вашем варианте ток ИТ (источник тока) зависит от входного напряжения (а это булшит в чистом виде), юзайте оригинальную схему автора (в ней ток ИТ зависит от тока через нагрузку)...
P.S. Вообще-то, конечно можно, но... нужно схему мальца изменить...

[mellowman]

На выходных посмотрю, отвечу.

У меня с IRFP240/9240 лучше всего симулируется — на выходе -0.17DC, завал на ВЧ с 1МГц, кг на уровне 0.1% на 1В p-p. Что самое важное — искажения убывают на маленьком сигнале, я планирую не более 1 Вт слушать в основном, а если поднять ток до 1-1.5А, то искажения остаются очень маленькими уже на напряжениях сравнимыми с подаваемым питанием, можно сделать переключатель на бОльший ток на время дискотеки.

Нельзя - в вашем варианте ток ИТ (источник тока) зависит от входного напряжения (а это булшит в чистом виде), юзайте оригинальную схему автора (в ней ток ИТ зависит от тока через нагрузку)...

Ну вообще это тоже оригинальная схема автора, просто 4й вариант.
Хочу как-то без кондёра на выходе, портит всю концептуальную красоту схемы А в мостовом режиме оригинальную схему можно запустить? Например организовать балансный вход, потом преамп Balanced Zen Line Stage, и 2 буфера на + и -. Нагрузка на каждую половину должна снизиться в 2 раза, т.е. можно понизить питающее напряжение, чтобы не в 2 раза больше грелось. У меня есть ирфов 610 примерно на 4 канала и 4 irfp240.

[wert]

Вы хотите найти обьективное в субьективном
...Вы как грамотный человек понимаете ход моей мысли
...искажения в конденсаторах моему представлению- просто набор букв.
С уважением

многие так считают, если бы такие данные были у чудака с англицкой фамилией, какого-нибудь ауслендэ, тогда бы мысль не так бы мучила о регистрации ТУ в УкрСЕПРО, проведении испытаний на безотказность, сохраняемость, гамма процентный ресурс и только в украинской, назначенной, но не аккредитованной лаборатории, желательно в УкрМетрТесте, потому как другие не кашерны и не катят. А вообще без полного цикла климатики, механики, приемоздатки, периодики, квалификационных и типовых о чем разговор...

---------- Сообщение добавлено 08.07 ---------- Предыдущее сообщение было 08.02 ----------

Ну вообще это тоже оригинальная схема автора, просто 4й вариант.

Посмотрю на выходных, в мосте может работать, только скомпенсируются четные, ламповый окрас потерять можем.

[full_ignore]

На самом деле тема очень интересная .
Не принимайте мои придирки как попытку обгадить
Просто хочется разобраться насколько это обьективно

С уважением

[wert]

Хочу как-то без кондёра на выходе, портит всю концептуальную красоту схемы

Конденсаторы по питанию не удастся убрать, они также не маловажные участники процесса по усилению звука..

---------- Сообщение добавлено 08.20 ---------- Предыдущее сообщение было 08.14 ----------

Просто хочется разобраться насколько это обьективно

До публикации метода и методик, набора достаточной статистики, все исследования и результаты субъективны.
Пишу статью, но не решенных вопросов возрастает с каждым новым экспериментом, так что не обессудьте, дело новое, фрагментально некоторые результаты буду выкладывать, может кто что подскажет, или вопросы натолкнут на решение...

По измерению искажений конденсаторов у меня вопросов больше чем ответов.
Во первых, по форматным искажениям основных тонов сигнала фиксируется полюсная характеристика конкретной RC цепи, эти искажения основных тонов мало связаны с искажениями самого конденсатора, а в большей степени определяются характеристикой RC цепи (АЧХ, ФЧХ).
(Почему это важно? в активных схемах (транзисторах, микросхемах и проч) таких импедансных реальных моделей не меряно и в активных схемах в динамике это все проявляется в виде динамических искажений на комплексном уровне).
В эксперименте искажения самого конденсатора фиксируются на гармониках генератора, т.е. это форматные искажения гармоник генератора, сигналов с малым уровнем, этот эффект проявляется только в присутствии сигналов с большим уровнем.
Что там происходит с поляризацией диэлектриков в конденсаторе сложно сказать, но без воздействия сигналов большого уровня, искажения на малых уровнях отсутствуют. Все это справедливо для пастеризованных синусоидальных сигналов.
Для музыкальных и шумоподобных сигналов постоянное проявление тау это катастрофа для формы сигнала, и тут сами по себе искажения конденсатора значительно менее заметны, но в районе действия полюсов они становятся более чем заметны. В этом случае полюсная характеристика работает как линза, многократно усиливая реактивные погрешности элементов и не только конденсаторов.
Отточу методику, тогда измерю для сравнения хорошие и очень хорошие конденсаторы, но это делается на редких выходных, быстро не получится

[mellowman]

Посмотрю на выходных, в мосте может работать, только скомпенсируются четные, ламповый окрас потерять можем.

я только за отсутствие окраса усилителя

Конденсаторы по питанию не удастся убрать, они также не маловажные участники процесса по усилению звука..

Конденсаторы в питании — использование по прямому назначению, как батарейки. А вот на выходе — костыль. Я же писал про концептуальную красоту, когда всё на месте, работает так как должно.

[wert]

Просто хочется разобраться насколько это обьективно

Прикрепляю рис амплитудных искажений RC цепи с частотой среза 23 Гц.
Сигнал воздействия как в посте 784.
Интересно, кроме форматных искажений основных тонов на графике присутствуют искажения похожие на интермоды.
Неужели диф цепи дают интермодуляционные искажения? нужно это изучить.
На 1-ом рис левый график - искажения сигнала на входе RC цепи отсутствуют, правый график искажения на выходе цепи.

---------- Сообщение добавлено 17.32 ---------- Предыдущее сообщение было 14.58 ----------

Линейные цепи на синусе не вносят искажений, это аксиома во всех школах.
Как линейные цепи реагируют на сложные сигналы похоже вопрос не стоит вообще, потому не изучен.
Эксперимент с диф цепочкой показывает - при сложном воздействии появляются значительные искажения основных тонов многотонового сигнала (синусы с разными фазами).
На рис.1 представлен график амплитудного спектра диф цепи, где кроме искажений основных тонов появились дополнительные искажения.
Что это за искажения?
Проанализируем два графика искажений амплитудного спектра многотонового сигнала пропущенного через диф цепь (второй рисунок).
В первой цепи использован конденсатор МБМ (левый график), во второй К73-17(правый график).
Графики имеют общий характер искажений при небольших отличиях.
Но главное, на обоих графиках присутствуют интермодуляционные искажения основных тонов.

Итак по порядку.
Форматные искажения основных тонов в амплитудном спектре
Наибольшие искажения НЧ тона 20 Гц, он дал искажения порядка 0,17%
Затем тон 50 Гц дал искажение 0,04%
Тон 80 Гц дал искажение 0,02%
Интермодуляционные искажения.
Обратим внимание на искажения на частотах 30 Гц и 70 Гц, это интермодуляции 2-го порядка 50 Гц+/- 20Гц.
Искажение на частоте 120 Гц это ИМ 2-го порядка 100 Гц +20 Гц
искажение на 130 Гц - ИМ 2-го порядка 80+50 Гц
Искажение на частотах 130 и 170 Гц это ИМ 2-го порядка 150Гц+/-20Гц
Искажение На частотах 180 и 220 Гц - ИМ 2-го порядка 200 Гц+/-20 Гц.
Фактически все искажения, кроме искажений основных тонов, описываются на графике как интермодуляции второго порядка от основных тонов.
Таким образом, линейные цепи дают не только форматные искажения основных тонов, но и значительные интермодуляционные искажения для сложных сигналов и тем больше их уровень, чем ближе частоты воздействия к полюсу.
Напомню, графики построены на реальных цепях, при реальных воздействиях.

Можно считать данный эксперимент первым, ярким, где обнаружены эффекты конвертации линейных в нелинейные искажения на полюсах.
Наличие одновременно форматных искажений основных тонов и интермодуляционных искажений второго порядка в амплитудном спектре на выходе диф цепи подтверждает, что полюс (частота среза) работает как линза, где происходит максимальное искривление комплексного пространства, за счет чего происходит конвертация линейных в нелинейные искажения, в итоге в районе полюса максимально трансформируется сигнал на комплексном уровне.

[full_ignore]

В посте 784 сигнал также не описан полностью, поэтому я и задавал вопрос- сигнал какой амплитуды вы подаете на эту диф. цепь. Вы же понимаете что добиться искажений можно от любого конденсатора , при желании

[wert]

В посте 784 сигнал также не описан полностью

Пост 784 рис.3 левый верхний график - экран осциллографа, амплитудное значение сигнала 0,5 В
Каждый отдельный синус имеет амплитуду напряжения 0,1В.
Если есть желание могу выложить испытательный сигнал в формате wav.
Думаю такие амплитуды напряжения сигнала не навредят конденсаторам:
К73-17 1 мкФ 250В 81 года
МБМ 1 мкФ 160 В 86 года
Конденсаторы проверены, выше характеристики выкладывал.

[full_ignore]

Да 227 кОм приличный резистор и перегрузить конденсатор таким сигналом сложно.
Когда получаются результаты не стыкующиеся с теорией надо бы еще раз посмотреть схему измерений, подключения
На предмет наличия неучтенных нелинейностей.

[wert]

Да 227 кОм приличный резистор и перегрузить конденсатор таким сигналом сложно.

тесты поста784 проводились с диф цепочками - частота среза 23 Гц.

Тесты на интермодуляции проведены на диф цепи с частотой среза около 23 Гц (1 мкФ+/- 20%(МБМ) резистор 6,8к+/-5%).
Цепочка с частотой среза 0,7Гц имеет очень низкий уровень форматных искажений, а амплитудные при частоте воздействия 20 Гц зафиксировать не удастся.
Уточнения внес по тексту для однозначного чтения.

[IDDQD]

Конденсаторы в питании — использование по прямому назначению, как батарейки. А вот на выходе — костыль...

Это не костыль, а особенность. Двуполярное питание использовать в этой схеме нельзя, по той простой причине, что девиация токов через плечи ВК неодинакова - почти вся приходится на управляемый источник тока (ИТ). На низких частотах сигнал будет течь прямо через БП (будем слушать как играет БП), повторяя по форме ток через транзисторы ВК:

А вот если управлять источником тока не входным напряжением, а током повторителя, то можно добиться точной противофазной работы плеч ВК. Используя плавающее питание (что значительно снижает влияние конденсаторов на звук) можно добиться постоянства потребления от БП (ток БП практически не модулируется сигналом), тем самым улучшить звук, к тому же защита от постоянки не нужна (правая картинка).