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.

[Teoretic]

Для случайных, шумоподобных сигналов нормирование через RMS функцию.

Среднеквадратичное значение? За какой период времени для музыкального сигнала? Почему вы называете это несущей вместо всем понятного термина среднеквадратичное значение?

- логарифмические шкалы уровни искажений в дБ
- линейные шкалы уровни искажений в %

Это очевидно. Мне непонятно, как были получены эти графики.
Вот я читаю эту ветку время от времени. Заинтересовался. Смотрю пост №2044.
Левые два графика - это осциллограммы сигналов. Верхний - видимо, выходной, сумма прямоугольника и синуса. Нижний - шумоподобный. Что это? Могу предположить, что это тот же выходной сигнал, пропущенный через ВЧ-фильтр. А может, и нет?
Далее какой-то спектр. Этого шумоподобного сигнала? Это амплитудно-фазовые или фазовые искажения? Откуда взялся спектр?
А что мы увидим при идеальном усилителе? Какие должны быть графики? С чем сравнивать? Я не знаю.

[wert]

А что мы увидим при идеальном усилителе? Какие должны быть графики? С чем сравнивать?

Представлю натурный тест трех ранее рассматриваемых усилителей,
графики амплитудно-фазовых искажений "транзисторного ламповика" рис.1, TDA1514 рис.2, лампового двухтакта МС-10Т рис.3.
Испытательный сигнал смесь синус 200 Гц и усеченный меандр 4 кГц.
Напомню,
уровень амплитудно-фазовых искажений отражает искажения формы и содержания сигнала,
разница уровней амплитудно-фазовых искажений компонент меандара 1-й гармоники и 5-й гармоники в случае превышения первой над остальными , это дифференциальные искажения (включает дифференциальное усиление и дифференциальную фазу).


рис.1 "транзисторный ламповик" имеет общий уровень искажений формы выходного напряжения около 0,7% (смотрим по среднему уровню искажений компонент меандра 1-й, 3-й, 5-й гармоник), дифференциальные искажения составляют 0,75%.
рис.2 усилитель на TDA1514 имеет общий уровень искажений формы сигнала 0,4% дифференциальные искажения отсутствуют. График напряжения снят с сумматора TDA1514.
рис.3 ламповый двухтакт МС-10Т, общий уровень искажений формы сигнала 6,3%, дифференциальные искажения 0,12%.

Видим разные усилители дают совершенно разные искажения формы сигнала, дифференциальные и нелинейные искажения.

Если звуковые образы связаны в том числе с формой сигнала, тогда параметр общих амплитудно-фазовых искажений усиленного сигнала важен.
Дифференциальные искажения отражают девиацию "болтанку" компонент усиленного сигнала в зависимости от уровня и плотности сигнала.
Влияние нелинейный искажений всем известно.

[wert]

Среднеквадратичное значение? За какой период времени для музыкального сигнала?

Ранее в этой теме я много выкладывал графиков амплитудно-фазовых искажений wav музыкальных композиций для моделей и реальных усилителей, с описанием тестов, времени анализа и прочее.
Повторюсь, для музыкальных композиций время анализа обычно выбирается исходя из нижней частоты звукового диапазона, примерно 3-5*1/fн. На практике адекватные результаты измерения искажений муз. композиций получаются при времени анализа 100-200 мсек, можно и более, ориентация на содержание муз. фрагментов.

Неоднократно отмечал, измерения на синусе дает малый, совершенно не достаточный обьем информации для оценки характеристик усилителя.
Шумоподобные сигналы, музыкальные фрагменты дают интегральные характеристики искажений и более реальное представление о качестве усилительного тракта.

Хочу еще раз показать как влияет на форму и искажения сигнала, как частный пример, разделительная емкость в усилителе без общей ООС.
На рис. модель усилителя без общей ОС, единственная разделительная емкость С4 между УН и ВК.
На входе усилителя муз.фрагмент (напряжение и спектр в центре рис.1),
анализ амплитудно-фазовых искажений проводится в глубоко установившемся состоянии на второй секунде (правый график в %).
При С4=1 мкФ, частота среза RC цепи около 5 Гц, амплитудно-фазовые искажения достигают 7% внизу диапазона и заметны до 1 кГц.
При С4=15 мкФ, частота среза RC цепи около 0,3 Гц, амплитудно-фазовые искажения достигают 0,7% с резким спадом с ростом частоты.

На практике результаты подобные, форма и искажения сигнала внизу диапазона определяется в основном разделительными емкостями, а в ламповых усилителях в добавок трансформаторами. Если к искажениям формы сигнала добавить динамические (дифференциальные) искажения усилителя, тогда становится несколько понятнее почему усилители с одинаковыми нелинейными искажениями звучат по разному.

---------- Сообщение добавлено 21:01 ---------- Предыдущее сообщение было 11:42 ----------

Натурные испытания усилителя на TDA 1514, измерение амплитудно-фазовых искажений на муз. фрагменте Eagles - Hotel California - Live рис.2.
Искажения на динамичных участках муз. фрагмента, насыщенных голосом, ударными, гитарой значительно выше чем на многосинусных сигналах.
Корректнее испытывать усилители на динамичных, насыщенных муз.фрагментах, тогда изьяны и действительные искажения любого усилителя проявятся.
Амплитудно-фазовые искажения в %.

---------- Сообщение добавлено 21:51 ---------- Предыдущее сообщение было 21:01 ----------

Входная разделительная емкость усилителя на TDA1514 4,7 мкФ, входное сопротивление 47 кОм, fср=0,7Гц.
Амплитудно-фазовые искажения внизу диапазона достигали 1,5%.

Заменим входную емкость на 33 мкФ пленку MET FILM CAPACITOR 33UF 100V POLYESTER UNCOATED, EPCOS, при этом fср= 0,1 Гц,
искажения в НЧ области резко снизились с 1,5% до 0,27%. рис.3.
Форма сигнала на выходе усилителя в НЧ области с увеличением входной разделительной емкости стала ближе к форме входного сигнала, басы стали упругими, менее размытыми.

[wert]

Форма сигнала на выходе усилителя в НЧ области с увеличением входной разделительной емкости стала ближе к форме входного сигнала, басы стали упругими, менее размытыми.

Эффект размытия звукового образа, стереопанорамы в зависимости в том числе от качества разделительных емкостей давно известен.
Как то измерить это не удавалось, в основном златоухие такой эффект безошибочно распознавали.
При помощи амплитудно-фазовых искажений эффект размытия можно увидеть на графиках.
Вернемся к модели усилителя без общей ОС,
рис.1 при разделительной емкости С4 = 20мкФ амплитудно-фазовые искажения основных гармоник меандра (4 кГц, 12 кГц, 20 кГц...) окутаны интермодуляцией с синусом частотой 200 Гц. Интермодуляционные составляющие четкие, поддаются оценке уровня.
рис. 2 уменьшим С4 до 4 мкФ (С4 совместно с R23 дают Fcp около 0,4 Гц, входное сопротивление ВК повышает F ср до нескольких Гц) интермодуляционные составляющие вокруг искажений компонентов меандра размылись, образовав юбки. В этом случае интермодуляционные компоненты оценить сложно. особенно заметно на самой мощной основной компоненте меандра - первой гармонике, вместо нтермодуляционных искажений сплошная размытая юбка.
рис. 3 при С4=1 мкФ интермодуляционных составляющих различить не возможно, сплошные юбки.
Такой эффект размытия хорошо слышен, теперь и измерить можно.

[wert]

Хочу файл симулятора.

Offтопик:
Хотел Klipsch RF-7 II, а жена на 23 февраля подарила Klipsch RP-280F.
Не услышала в салоне большой разницы между системами, но в компактности и цене увидела существенный разрыв.
Вот такие девушки, вроде и подарок хороший и мечта осталась дальше жить.

Если есть желание разобраться в тонкостях метода, можем в личке обсудить.
Пока нет публикации, не хочу вывешивать арифметику в МС и программные продукты в LabView.

[Rova]

Offтопик:
Хотел Klipsch RF-7 II, а жена на 23 февраля подарила Klipsch RP-280F.
Не услышала в салоне большой разницы между системами, но в компактности и цене увидела существенный разрыв.
Вот такие девушки, вроде и подарок хороший и мечта осталась дальше жить.

.

Offтопик:
У меня предыдущей линейки - RF82 II, достойные колонки. А если выровнять импеданс и начать кормить ИТУН-ом, так и вовсе сказка.
Если поначалу будет жестковат верх - не стоит пугаться, "прогреются". Или вместо одной из перемычек бивайринга поставить резистор 1 ом - это самое простое, и лезть внутрь не надо.
Ну и поиграться с фазоинверторами (закрыт/открыт) и расстоянием до стены (тут зависит от помещения).

[wert]

У меня предыдущей линейки - RF82 II, достойные колонки.

Да хорошая линейка,
слушал Klipsch RP-280F с разными усилителями - транзисторными, ламповыми.
Хорошо, душевно, воздушно звучат с ламповыми усилителями, особенно мне понравилось звучание двухтакта с выходниками Юрия Малышева.
Много зависит от выходного трансформатора, мотал разные многосекционные, бифилярные, но трансформаторы Ю.Малышева звучат просто превосходно, сложно с мастером тягаться.
Есть пару не задействованных Малышевских выходника для КТ88, решил измерить амплитудно-фазовые характеристики.
На полную первичку подано напряжение с выхода генератора, со вторички 8 Ом замер характеристик.
Испытательный сигнал - смесь синуса 80 Гц и усеченного меандра 4 кГц.
на рис. 1 амплитудно-фазовые характеристики трансформатора, шкала по У логарифмическая, искажения в %.
Синус 80 Гц имеет искажение 1-ой гармоники на уровне 0,025%, гармонические искажения синуса 80 Гц от 1 мили% до 10микро% гребенка просматривается до 1 кГц.
Компоненты меандра 4кГц, 12кГц, 20 кГц, имеют амплитудно-фазовые искажения на уровне 2-3 мили%,
первая гармоника 4 кГц окутана интермодуляционными составляющими кратными 80 Гц.
Также просматриваются искажения на месте четных гармоник, кратные 4 кГц, эти искажения говорят о нарушении соотношения между положительной и отрицательной полуволной испытательного сигнала.
Еще в спектре искажений просматриваются две интермодуляционные составляющие созданные гармониками меандра.
Да измерения проведены в облегченном режиме, однако тест говорит об очень низком уровне амплитудно-фазовых искажений Малышевского трансформатора,
в будущем сравню с самомотанными.
Калибровка измерительной системы проведена на первичной обмотке трансформатора, амплитудно-фазовые искажения системы 0,5 мили%, чувствительность к нелинейным искажениям на уровне 5 микро%.

---------- Сообщение добавлено 03.03.2017 в 21:08 ---------- Предыдущее сообщение было 02.03.2017 в 23:53 ----------

Ради любопытства решил проверить свой выходной трансформатор на железе ОСМ1-0,25, катушка многослойная, с перекрестной намоткой, короче очень старался для себя...и трансформатор Ю.Малышева, испытания на сигнале с равными по амплитуде синусами 80 Гц, 4,8 кГц, 12 кГц, 20 кГц.
На таком испытательном сигнале хорошо видна неравномерность амплитудно-фазовых искажений в диапазоне частот.
Рис. 2 самомотанный выходник, амплитудно-фазовые искажения на часте 20 кГц достигают 1,2%
Рис. 3 вых. трансформатор Ю.Малышева, амплитудно-фазовые искажения на частоте 20 кГц достигают 0,2%.
Вот собственно яркая разница трансформаторов по амплитудно-фазовым искажениям, по звучанию эти трансформаторы также различны как ездить на КИА или добротном Мерсе.

[wert]

Ранее показывал результаты эмуляции в МС и измерения амплитудно-фазовых и нелинейных искажений макетов телефонных усилителей по топологии Гумеле.
Но одно дело синус подобные плоские испытательные сигналы, усилители дают 4-5 знаков после запятой нелинейных искажений и АФИ на уровне 0,05% (LM7171),
но на реальном музыкальном сигнале искажения значительно выше.

Покажу амплитудно-фазовые искажения модели усилителя при воздействии муз фрагмента - пара аккордов стаккато на фортепиано.
На первом этапе эмуляция, позже в живье на макете.
На рис. телефонный усилитель, графики амплитудно-фазовых искажений для микросхем AD825 (синий), LM7171 (красный).
ОУ LM7171 чемпион по комплексным показателям - нелинейным, амплитудно-фазовым искажениям и устойчивости.
Заказал такие операционники, жду, появятся проведу натурные измерения макетов, результаты выложу.
Измеренные мной усилители низкой частоты имеют амплитудно-фазовые искажения от единиц до десяткой процентов АФИ на реальных муз фрагментах. Только чемпионам удается преодолеть планку ниже 0,1% АФИ.

[dekko]

ОУ LM7171 чемпион по нелинейным и амплитудно-фазовым искажениям

кто бы мог подумать... но звучат действительно хорошо

[wert]

кто бы мог подумать

У нас замполит был в части, он часто говорил "у меня есть свое мнение по этому поводу, но я с ним не согласен"

Конечно, среди быстродействующих ОУ LM7171 дает очень хорошие результаты по АФИ.
Но многие видео ОУ превосходят LM7171, правда применение видео ОУ часто ограничено напряжением питания +/-6 В.
Для структуры усилителя по Гумеле это не помеха.
На рис.1 несколько измененная схема усилителя для наушников, сравнил амплитудно-фазовые искажения усилителя на LM7171(красный график) и видео ОУ AD8072 (синий график).
Искажения усилителя на LM7171 достигают 0,17%, на AD8072 0,025%. Явное преимущество ОУ для видеоусилителей.
На плоских синус сигналах такого явного преимущества не замечено.

---------- Сообщение добавлено 16.03.2017 в 10:17 ---------- Предыдущее сообщение было 15.03.2017 в 22:13 ----------

Явное преимущество ОУ для видеоусилителей.
На плоских синус сигналах такого явного преимущества не замечено.

Усилители на реальных сложных сигналах ведут себя иначе чем на плоских синусах.
Подобрал пару для AD8072, это видео ОУ LMH 6722.
На смеси синус сигналов с разными фазами усилители отличаются по искажениям очень не значительно, с LMH 6722 усилитель имеет искажений АФИ на 0,001% больше.
А вот на сложном муз сигнале отличие амплитудно-фазовых искажений достигает 0,02% в пользу AD8072 рис. 2.
Собственно эксперимент подтверждает гипотезу о том, что синус сигнал для испытаний очень хорош, правда результат не отражает действительных комплексных искажений усилителя.

[dekko]

Offтопик:
енто всё хорошо, но когда же мы увидим усилитель, рекомендованный для повторения?

[wert]

когда же мы увидим усилитель, рекомендованный для повторения?

К сожалению со статьей медленное продвижение, публикация откладывается.
Если есть желание могу на эл. почту отправить схему, описание, печатные платы в lay, могу и печатные платы выслать.
Собирай, слушай, впечатлениями поделишься.
Но в таком случае попрошу тебя провести измерения по моим методикам,
для этого потребуется либо оборудование от VI,
либо добротная звуковая карта, можно измерения пост обработкой провести в МС.

[begemot61]

Ранее показывал результаты эмуляции в МС

А Вы в курсе что внутри модельки каждого конкретного ОУ?

кто бы мог подумать... но звучат действительно хорошо

Это ты их просто в симуляторе не слушал...

---------- Сообщение добавлено 19:04 ---------- Предыдущее сообщение было 19:02 ----------

либо оборудование от VI,
либо добротная звуковая карта

Не поможет...

[wert]

А Вы в курсе что внутри модельки каждого конкретного ОУ?
Это ты их просто в симуляторе не слушал...
Не поможет...

Offтопик:
Интересно к какой группе слушателей Вы относитесь к ректификатникам или дисцилятникам.
Вопрос на полном серьезе, выпады имеют признаки зависимости... существо не важно...

десяток LM7171 лежат перед макетом, будет время проведу натурные испытания, отслушаю, впечатлениями поделюсь

[dekko]

Если есть желание могу на эл. почту отправить схему, описание, печатные платы в lay, могу и печатные платы выслать.
Собирай, слушай, впечатлениями поделишься.

желание есть, если соберу- поделюсь впечатлениями

Но в таком случае попрошу тебя провести измерения по моим методикам,
для этого потребуется либо оборудование от VI

этого точно обещать не могу

---------- Сообщение добавлено 09:40 ---------- Предыдущее сообщение было 09:38 ----------

Это ты их просто в симуляторе не слушал.

ты поразительно догадлив!

[wert]

Это ты их просто в симуляторе не слушал.
ты поразительно догадлив!

ANALOG DEVICES и ему подобные бренды утверждают что их SPICE модели содержат обьективную информацию.
В лицензионных соглашениях по SPICE моделям содержится информации о применимости.
Графики характеристик в спецификациях, это усредненные расчетные характеристики в симуляторах.
Любая разработка ОУ начинается с ТЗ в котором основой лежит комплекс характеристик, а затем реализация через схемные решения, кристаллы, слои, литографии... тысячи процессов. В моделях обкатывают операционники, затем в железо воплащают...
Странно что до нашей деревни эта информация не докатилась, хотя страна имеет множество кристальных производств, с глубоким интеллектуальным слоем.

[Alex]

Странно что до нашей деревни эта информация не докатилась, хотя страна имеет множество кристальных производств, с глубоким интеллектуальным слоем.

Это про Сингапур или про Малазию?

[wert]

Это про Сингапур или про Малазию?

Согласен с Вами.
Ректификационными колоннами смывает интеллектуальные слои в унитаз.
Проблемы сверх чистых кристальных производств со сверх токсичными и грязными отходами завернул вектор брендов в сторону Сингапура, Малазии и прочих третьих стран..., ну а у нас как было, в соседних озерах комар не садится...

[Parakol]

Мне вот интересно, что же там такое в математике делается, что вылезают странные пики на около двести, триста итд Герц (сооб. 2055)
Не то, чтоб интересно ... просто интересно, почему автор, видя такое, не задумается, что-ли, ... не усомнится.
A может быть такое вообще, а может что-то не так.

[pyos]

Мне вот интересно, что же там такое в математике делается

Выше уже обсуждалось - это погрешности численных вычислений в районе машинного нуля и накопление ошибки ЕМНИП. Имеет отношения к искажениям пользователя симулятора

сверх чистых кристальных производств со сверх токсичными и грязными отходами

Чего?! Какими такими, нахрен, отходами???

ANALOG DEVICES и ему подобные бренды утверждают что их SPICE модели содержат обьективную информацию.
В лицензионных соглашениях по SPICE моделям содержится информации о применимости.

Объективно они не имеют отношения к твоему шизоидному бреду об "амлитудно-фазовых дифференциальных искажениях"