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]

будет ещё грустней.... но, это где-то уже было

Мои наблюдения и эксперименты не сопровождаются восклицаниями - "эврика!"
Давно известно и о многочастотном анализе IMD в инете есть.
Микродрахмы для Кг и IMD в микросхемах вряд ли кто слышит,
меня более заинтересовали амплитудно-фазовые искажения несущих, на 23 кГц они очень значительны - 3,5%.
По моим наблюдениям это результат для УНЧ ниже среднего, а для микросхемки скорее негативный.

[dekko]

Мои наблюдения и эксперименты не сопровождаются восклицаниями - "эврика!"

уже хорошо! но со стороны на это очень похоже. Лично мне интересно, что будет дальше......

[Nick-nack]

амплитудно-фазовыми искажениями

таааак, тональные значит кончились, пошли другие


Это что за зверь такой, что аж 3.5 процента у 4562, просвятите пжлста. страшно интересно

[Джон Сильвер]

уже хорошо! но со стороны на это очень похоже. Лично мне интересно, что будет дальше......

Offтопик:
Дальше будет то же самое, поэтому и доставать его шутками смысла не имеет.

[Сухоруков Сергей]

А там V или Vrms?

Vrms.

[wert]

таааак, тональные значит кончились, пошли другие

Других нет, все о том же.
Если примененное название как тональные искажения раздражает до нельзя, перешел к первоначальному содержанию таких искажений.
И это не ново на ветке, постоянно применял пояснение к комплексным искажениям - амплитудно-фазовые искажения спектра, амплитудные искажения искажения спектра, фазовые искажения спектра.
В измерениях применил комплексное разложение спектра, способ выделения искажений и операции со спектрами ранее излагал.
В учебниках по комплексному разложению спектров звучит так:
FFT — прямое дискретное преобразование Фурье, промасштабированное таким образом, что RE(FFT(u)) вычисляет последовательность косинусных коэффициентов ряда, а IM(FFT(u)) вычисляет последовательность синусных коэффициентов ряда. Подобна функции HARM(u), но в отличие от HARM(u) вычисляет комплексные коэффициенты ряда (или амплитудный и фазовый спектры).
HARM(u) вычисляет амплитудный спектр, амплитудно-фазовый спектр может кардинально отличаться от амплитудного.

Это что за зверь такой

Т.е. зверь стандартизированный и давно известный, ну а как гармошки вычислять тут особых сложностей нет, все формулки давно известны.

аж 3.5 процента у 4562

У 140УД26 искажения на 23 кГц 1,6%, у резистивной цепочки 0%.
Ранее показывал на RC цепочке как вблизи полюса амплитудно-фазовые искажения имеют постоянный уровень в каждой частотной точке не зависимо от напряжения воздействия, условно можно обозвать статические линейные искажения.
Активные устройства имеют зависимость уровня амплитудно-фазовых искажений частот воздействия от уровня воздействия.
Реактивные импедансы активных элементов изменяются в зависимости от уровня и частоты воздействия.
Такие амплитудно-фазовые искажения условно можно назвать динамическими амплитудно-фазовыми искажениями или динамическими линейными искажениями (если судить по искажениям первой гармоники).

График амплитудно-фазовых искажений содержит непосредственно амплитудно-фазовые искажения частот воздействия, т.е. линейные искажения и нелинейные искажения в виде гармоник от частот воздействия и интермодуляции разных порядков.
А 3,5% амплитудно-фазовых искажений частоты воздействия 23 кГц, это и есть динамические линейные искажения, которые зависят от уровня и частоты воздействия на микросхему.
Для простоты визуализации применил набор "идеальных" синусов, чтобы по первым гармоникам можно было проследить линейные искажения, а по гармоникам рожденным в устройствах измерить нелинейные искажения.
Все сказанное справедливо для измерений сигналов любой сложности - шумоподобным, реальным звуковым и прочее.
Немного изменяется нормирование для расчетов, но это арифметика.

[ViktKors]

FFT — прямое дискретное преобразование Фурье, промасштабированное таким образом, что RE(FFT(u)) вычисляет последовательность косинусных коэффициентов ряда, а IM(FFT(u)) вычисляет последовательность синусных коэффициентов ряда.

ОК, Можно вычислить действительную и комплексную части.

Подобна функции HARM(u)

Пускай.

но в отличие от HARM(u) вычисляет комплексные коэффициенты ряда

Верно

или амплитудный и фазовый спектры

Бред. Не "амплитудный и фазовый" (|z|и arg(z)) а действительную и мнимую части спектра (Re(z) и Im(z)).

А вот из действительной и мнимой частей можно получить как привычный амплитудный спектр (как корень квадратный из суммы квадратов действительной и мнимой частей - |z|= sqrt(Re(z)^2 + Im(z)^2)) - это и будет "HARM(u)",
так и фазовый спектр - зависимость от частоты для угла (это аргумент комплексного числа -arg(z)) между комплексным вектором амплитуды и действительной осью.
Википедия.

HARM(u) вычисляет амплитудный спектр, амплитудно-фазовый спектр может кардинально отличаться от амплитудного

Нет. В типичном случае все отличие амплитудно-фазового спектра сводится к тому, что пики амплитудного спектра (2 координаты, интенсивность-частота) "растаскиваются по фазе", обретают третье измерение - "фаза". При этом если посмотреть на такой спектр "спереди" (с направления "фаза") получим как раз привычный спектр. Амплитуды "амплитудно-фазового" спектра идентичны таковым у привычного.



ПС. порой амплитудно-фазовый спектр оказывается действительно полезным. Например зная фазы гармоник сигнала, вполне можно векторно сложить гармоники и сравнив с чистым синусом получить передаточную характеристику устройства. А уж на ней как на ладони может быть видна природа и масштаб нелинейности. по крайней мере ограничение, ступенька, разность плеч усилителя и пр. можно сделать весьма наглядным.

Что совершенно замечательно, так это то, что уровень гармоник не имеет при этом значения. Будь это искажения по уровню -130 дБ их тем не менее вполне можно визуализировать, просто увеличив масштаб именно для "искажений", не трогая основной тон.
Пример можно поискать.


ППС.
Наглядно визуализировать амплитудно-фазовый спектр можно представив его в двух проекциях. Первая - обычный частотный спектр, вторая - фазо-частотный спектр при взгляде "сверху", с направления оси амплитуды. При этом величину амплитуды стоит не игнорировать, а показать например как топографическую карту с высотой, обозначенной цветом. Тогда амплитудные пики будут хорошо заметны и их фаза будет легко читаться, контрастируя с случайным распределением "шумовой полки".

[wert]

Что совершенно замечательно. Уровень гармоник не имеет при этом значения. Будь это искажения по уровню -130 дБ их тем не менее вполне можно визуализировать, просто увеличив масштаб именно для "искажений", не трогая основной тон.

Не ходите далеко, примеры постоянно показываю, в последних постах - левые графики амплитудно-фазовые искажения основных тонов, правые графики - нелинейные искажения, тот хе правый график в увеличенном масштабе.

порой амплитудно-фазовый спектр оказывается действительно полезным

Если сравнить два амлитудно-фазовых спектра на входе и выходе устройства, то все, что произошло в устройстве в результате усиления сигнала на графике искажений амплитудно-фазового спектра отразится, и шумы и подвозбуды, ограничения, поджатия и проч, не ищите далеко примеры, все на этой ветке есть.

Нет Все отличие амплитудно-фазового спектра сводится к тому,

Все давно уже проверено, на ветке есть целое сообщение по этому поводу и отличия между амплитудно-фазовым и амплитудным спектром хорошо видны.

Бред. Не "амплитудный и фазовый" а действительную и мнимую части спектра.

Практически процетировал учебник, где все эти процессы пережевываются и для меньшей утомляемости некоторые шаги сокращаются со ссылкой на конечный результат, скобки об этом говорят. Слово "бред" как приветствие прям, а то, что вы знаете азы и кое с чем соглашаетесь, уже подвижка.

---------- Сообщение добавлено 21.06 ---------- Предыдущее сообщение было 16.23 ----------

Нет. В типичном случае все отличие амплитудно-фазового спектра сводится к тому, что пики амплитудного спектра (2 координаты, интенсивность-частота) "растаскиваются по фазе", обретают третье измерение - "фаза". При этом если посмотреть на такой спектр "спереди" (с направления "фаза") получим как раз привычный спектр. Амплитуды "амплитудно-фазового" спектра идентичны таковым у привычного.

Вы ошибаетесь, разница при отражении искажений спектров хорошо видна.
Привожу рис. работы арифмометра, показывающего разницу между спектрами наборов синусов IN и OUT, в виде искажений амплитудно-фазового спектра, искажений амплитудного спектра и искажений фазового спектра.

В спектре амплитудно-фазовых искажений отражены изменения фазы и амплитуды источников (в процентах).
В спектре амплитудных искажений отражены изменения только амплитуды на 10%.
В спектре фазовых искажений отражены только изменения фазы источников (в градусах).
Красным отмечены источники напряжения, между которыми введены изменения. В наборе синусов OUT собственно внесены изменения амплитуды на 10% и фазы на 5 и 10 градусов. По идентичным источникам напряжения в наборах IN, OUT арифмометр показывает 0% (градусов) искажений.
Такие же арифмометры прописал в LabView, SignalExpress и МС для анализа усилителей и прочего.

---------- Сообщение добавлено 06.07.2016 в 08.19 ---------- Предыдущее сообщение было 05.07.2016 в 21.06 ----------

ППС.
Наглядно визуализировать амплитудно-фазовый спектр можно представив его в двух проекциях. Первая - обычный частотный спектр, вторая - фазо-частотный спектр при взгляде "сверху", с направления оси амплитуды. При этом величину амплитуды стоит не игнорировать, а показать например как топографическую карту с высотой, обозначенной цветом. Тогда амплитудные пики будут хорошо заметны и их фаза будет легко читаться, контрастируя с случайным распределением "шумовой полки".

Если работать со спектрами на входе и выходе устройства, то выловить полезную информацию в таком потоке очень сложно.
Я применил более простую визуализацию выделив изменения амплитудно-фазовых, амплитудных и фазовых спектров, пронормировав и подав в виде искажений.
В трехмерном графике по амплитудно-фазовым искажениям работать можно с осью времени или с осью изменения параметра элемента или группы параметров.
(Можно в трехмерной системе амплитуда-фаза-частота отразить искажения амплитуды и фазы, нужно попробовать).
Это легко реализуется как в МС так и LabView.
Если есть интерес могу реализовать.

---------- Сообщение добавлено 11.42 ---------- Предыдущее сообщение было 08.19 ----------

что аж 3.5 процента у 4562, просвятите пжлста. страшно интересно

За просветлением тут есть к кому ходить, они курсы линейных устройств еще в 8 классе прошли, а кто и в ПТУ.
LM4562 хорошая микросхема, даже если в цепь коррекции поставить несколько нанофарад, все одно не удастся обнаружить переключательные искажения выходного каскада ОУ.
Видно выходной каскад по уму сделан с повышенным током покоя.
А вот амплитудно-фазовые искажения не радуют, есть значительно лучше микросхемы по этому параметру.
На рис. 2 искажения амплитудно-фазового спектра LM4562 с емкостью коррекции 130 рФ.
Естественно, нелинейные искажения не изменились, график не показываю, а вот график амплитудно-фазовых искажений (на рис. справа) показывает резкое увеличение искажений, на частоте 22,4 кГц искажения достигли 25%. В тоже время если судить по графику амплитуды входной и выходной несущих (на рис. внизу слева), то уменьшение амплитуды напряжения несущей 22,4 кГц всего 8%, остальные проценты до 25 набежали за счет искажения фазы.
Ну и на графике искажений видно, как искажения резко возрастают с ростом частоты.
Коррекцию убираем, все восстанавливается на частоте 22,4 кГц искажения 3,5%.

[Nick-nack]

Других нет, все о том же.

Вопросов больше нет.
Один последний:
Если вам ваш метод показывает 20 с гаком "динамических линейных искажений", а нелинейные при этом без изменений, то стОит
а) писать об этом на форуме


или таки
б) пересмотреть матчасть ???

[wert]

Один последний:
Если вам ваш метод показывает 20 с гаком "динамических линейных искажений", а нелинейные при этом без изменений, то стОит
а) писать об этом на форуме
или таки
б) пересмотреть матчасть ???

Ну наконец-то вижу - читаете.
Когда в одном посте три сообщения без реакции, приходится искусственно вносить некоторые погрешности, а вдруг отреагируете, все ответы по вашему вопросу - "что за зверь?", а вы молчок.
Да, нелинейные искажения увеличились, график выложу вечером, после работы.
По поводу - "вопросов больше нет", не торопитесь отрезать, может и сами вскоре будете пользоваться, как оператором del .

---------- Сообщение добавлено 13.48 ---------- Предыдущее сообщение было 13.35 ----------

Вопросов больше нет.
или таки
б) пересмотреть матчасть ???

По арифмометру вопросы есть?
Или видна не сходимость результата с внесенными изменениями?
Такой арифмометр работает во всех моих измерениях.
Если есть сомнения, задайте задачу для арифмометра, которая бы вас привела к мысли об адекватной или нет арифметике при вычислении искажений.
Если есть сомнения по поводу реализации арифметики в LabView, можете сформировать любые звуковые файлы с известными вам искажениями, высылайте файлы, по результатам измерения оцените адекватность математики и измерения.

---------- Сообщение добавлено 13.54 ---------- Предыдущее сообщение было 13.48 ----------

"динамических линейных искажений"

Как бы вы назвали амплитудно-фазовое искажение первой гармоники? у вас есть предложения?
с учетом того, что на пассивных цепях этот показатель неизменен в частотной точке, а для активных изменяется пропорционально амплитуде входного воздействия.
Такие искажения можно продемонстрировать на пассивных и активных элементах и в эмуляции и в измерении на живых обьектах. Я это измеряю, а вы пугаете последним вопросом, может попытаемся вместе измерить, чтобы вы убедились, что это не виртуальные, а явные искажения.

---------- Сообщение добавлено 23.56 ---------- Предыдущее сообщение было 13.54 ----------

Учел калибровочную таблицу анализатора в измерениях.
Теперь ошибки прибора меньше влияют на результат.
Например, ошибка по разнице усиления каналов анализатора составила дельта Ку =0,000225.
При измерении малых величин такие поправочные коэффициенты существенны.
Еще раз измерил комплексные искажения LM4562 без коррекции рис. 1 и с коррекцией емкостью 132 рФ рис. 2.
На рис. 1 амплитудно-фазовые искажения в основном определяются фазовыми искажениями,
для ОУ с коррекцией рис.2, кроме фазовых искажений добавляются амплитудные искажения несущих ( это видно по амплитуде несущих на графике слева внизу).

Как ранее сообщалось, коррекция привносит значительное увеличение амплитудно-фазовых искажений первых гармоник и нелинейных искажений.
Т.е. тенденции общие для искажений линейных (амплитудно-фазовых первых гармоник) и нелинейных в активных устройствах.
Возможно коррекция слишком велика для данной схемы включения ОУ, но проведенный тест нужен для того чтобы видеть общие тенденции.
Хотя многие проверенные УНЧ имеют достаточно сложные схемы и глубокие коррекции, но амплитудно-фазовые искажения у хороших УНЧ гораздо ниже чем у ОУ LM4562 без коррекции.
На рис.
слева сверху - амплитудно-фазовые искажения несущих,
слева внизу - уровень несущих на входе и выходе, нормированных по шумовым полкам,
Справа - нелинейные искажения.

[Shaq]

Помимо полной каши в голове у автора еще присутсвует существеная рукожопость. LME49710 (половина LM4562/LME49720). Все те же три тона, 1кГц, 10кГц и 22.5кГц в равных пропорциях, 14В общей амплитуды (т.е. по 3.3Vrms/+10dBVrms кадый), G=-1, общая нагрузка ~660Ом. Питание +/-16.5В. Только не один из продуктов нелинейных искажений не лежит выше -116dBVrms или же -126dBc.
Пик на 175кГц это лабораторный БП, не обращайте внимания. Добавил жельтинький график что-бы прибить не относящиеся к делу помехи.
Как можно было его так "талантливо" померять что-бы получить такие ацкие IMD как ранее в теме, для меня загадка.
Рубальский - можете не утруждатся отвечать. Пост адресован не вам. Да и ваша писанина уже не доставляет. Ниодного свежего прикола за последние тридцать страниц.

[wert]

Как можно было его так "талантливо" померять что-бы получить такие ацкие IMD, для меня загадка.

Милай, а что ты намерил, небось повторитель?
А ты попробуй в не инвертирующем с Ку =22 и про коррекции не забудь.
Потом если читаешь, так не теряй даром время если мозги не включены.
Не раз писал, нелинейные искажения на амплитудно-фазовом графике существенно отличаются от нелинейных искажений на амплитудном графике.
Повтори эксперимент адекватно описанию, может просветление наступит?

[Shaq]

Вам же ясно было сказано, не непрягайтесь с ответами

[wert]

Вам же ясно было сказано, не непрягайтесь с ответами

Команды отдавать будешь домочадцам, а повторить эксперимент так понимаю - слабо?

[Alex]

а повторить эксперимент так понимаю - слабо?

Зачем повторять глупые эксперименты, и мерять неизвестно что?

---------- Сообщение добавлено 08.42 ---------- Предыдущее сообщение было 08.41 ----------

Команды отдавать будешь домочадцам

Это была не "команда", а всего-лишь уведомление.

[Shaq]

Вот и G=22, нагрузка 1к, все остальные условия не поменялись, все те же "ацкие три тона". Ну стало не -126dBc и -104dBc, выводы не поменялись - у автора руки из задницы растут.

[PMCF]

Милай, а что ты намерил, небось повторитель?
А ты попробуй в не инвертирующем с Ку =22 и про коррекции не забудь.
Потом если читаешь, так не теряй даром время если мозги не включены.
Не раз писал, нелинейные искажения на амплитудно-фазовом графике существенно отличаются от нелинейных искажений на амплитудном графике.
Повтори эксперимент адекватно описанию, может просветление наступит?

ИМХО пора показать измеряемые различия между каскадом на ламповом пентоде в родном включении с Ку=22 (подобрать номинал анодной нагрузки), и микросхемой с Ку=22 с коррекцией. В лампе межэлектродные емкости не зависят от напряжений, как это проявится в Вашей методике?

[wert]

Вот и G=22, нагрузка 1к, все остальные условия не поменялись, все те же "ацкие три тона"

С выводами и оскорблениями у вас все нормально, можете не повторяться.
На главный вопрос не ответили - в амплитудно-фазовом спектре покажите нелинейные искажения.
Каким оборудованием измеряете, калибровки проводили и как?

[Shaq]

А чего это вы вдруг ждете что я вам буду что-то показывать? Я показал то что было мне интересно, что вы не в состоянии провести нормальные измерения существующих искажений. Ту билеберду которую вы выдумали я даже упоминать не хочу. Мне мой врач запретил.

[wert]

пора показать измеряемые различия между каскадом на ламповом пентоде в родном включении с Ку=22 (подобрать номинал анодной нагрузки), и микросхемой с Ку=22 с коррекцией.

Благодарю за предложение, на следующей неделе постараюсь такой эксперимент провести.
Однако сообщал, что есть тесты транзисторных УНЧ в живье, у которых амлитудно-фазовые искажения меньше чем у LM4562 без коррекции.
Хотя Alex считает, что это не нужные измерения, на мой взгляд любая дополнительная информация об электронных устройствах может быть полезна.