Универсальный УМЗЧ со стабилизацией режима

[asgladd]

Универсальный УМЗЧ со стабилизацией режима.

Схема усилителя представлена на рис.1 и 2.
Универсальным усилитель назван потому, что в выходном каскаде можно использовать любые мощные транзисторы (биполярные или полевые) без изменения схемы, причем глубокая ООС, действующая в нем, автоматически выводит каскад на режим супер-А ( с невыключаемым током выходных транзисторов) с параметрами 40 мА- ток минимума и 90 мА- ток покоя ( на каждый транзистор)- (смотри эпюры на рис.3) и поддерживает такой режим при любой температуре выходных транзисторов (нет термодатчиков!).В выходном каскаде применена схема вольтдобавки (на R19-R22,C6,C7,VD3, VD4), которая дает питание +/- 9 V усилителям обратной связи на VT15-VT32 и позволяет полностью использовать напряжение питания всего усилителя (даже для выхода на полевых транзисторах с напряжением затвор-исток более 4B).
Параметры выходного каскада : Кусил = 0,87, Rвх - более 700 кОм, Rвых = 0,17 Ома, полоса частот более 1 МГц, коэффициент гармоник 0,015 % - 0,03 % для 8 и 4-х Ом.
Добавляем к этому усилитель напряжения с усилением более 70 дБ, заводим общую обратную связь и получаем почти идеальный усилитель. Тестирование макета подтверждает получение неплохих параметров :
Коэффициент гармоник 0,01% / на частоте 20 кГц при номинальной мощности
На частотах ниже 5 кГц гармоники менее 0,001 %
Выходное сопротивление около 0,005 Ом (измерено до индуктивности L1).
Полоса усиления 5 Гц – 360 кГц/560 кГц (по уровню -3 дБ с входным фильтром и без )
Скорость нарастания выходного напряжения 50 В/мкС с входным фильтром на R3-C2.
Интересны и другие свойства усилителя :
Питание от нестабилизированного источника +/- 20 – 50 В.
Амплитуда выходного напряжения равна напряжению питания минус 2,5-3 В.
АЧХ не имеет выбросов, ограничение сигнала тоже без выбросов.
Выход защищен от короткого замыкания ограничением тока на уровне 10 А на каждый выходной транзистор.
Выходная мощность определяется фактически количеством параллельно включенных выходных транзисторов и мощностью блока питания. Например для блока питания
+/- 45 В-4А ( 40 В под нагрузкой) и двух транзисторах в плече (как на схеме) номинальная мощность не менее 90/140 Вт при 8/4 Ом нагрузки.
Универсальность схемы подтверждается ее абсолютной симметричностью (при включении питания отсутствуют щелчки) и возможностью использования усилителя в инвертирующем и неинвертирующем режиме и даже в режиме мощного ОУ без емкостей на входе и в цепи ОС ( при такой схеме входа и таких транзисторах с h21 более 500 входные токи усилителя менее 10 нА).
Усилитель стабильно работает даже при установке в цепях питания резисторов 5-10 Ом или при подключении к выходу емкости в несколько микрофарад (при полном сигнале)!!!
Универсальность схемы заключается и в том, что с её помощью может быть доработан почти любой имеющийся в наличии УМЗЧ (подходящей мощности и с любыми, даже не очень качественными, выходными транзисторами). Как говорится в известном фильме "легким движением руки брюки превращаются...". В нашем случае - это звучит так : "при наличии нескольких часов свободного времени на пайку схемы,(выделенной пунктиром), на монтажную плату размером 4х5 см (стоимость деталей – менее 250 руб) Ваш усилитель превращается ...
Во вложении представлены схемы в формате Микрокап-9 для желающих поэкспериментировать...При разработке печатной платы нужно учитывать, что "абсолютный ноль" на выходе устанавливается с помощью одного из резисторов R14 и R15, а ток покоя,при желании, может быть изменен с помощью резисторов R28 - R29.
Желающие сделать усилители с отрицательным выходным сопротивлением или с регулируемыми токами режима супер-А могут прочитать мою статью "Схемотехника УМЗЧ со стабилизацией режима" на сайте "Паяльник" http://cxem.net/sound/amps/amp225.php
Александр Гладкий

[Ясен Пень]

Offтопик:
Здесь, значит, "откройте глаза":

В моем усе коммутационные импульсы с уменьшением мощности уменьшаются по амплитуде и увеличиваются по длительности. При средней мощности пропадают совсем. (Наблюдение на частоте 20кГц).

А здесь, значит, "закройте глаза":

Кг ( от КИ в основном) измеряются в ZD-50 сотыми долями процента уже на 12Вт выходной мощности. Такие искажения легко можно увидеть за 2Т-фильтром. А уж на полной мощности и подавно.

Вы либо крестик снимите, либо трусы оденьте...

[MAXIM_A]

Придётся взятся за измерения этих забияк, а то не понятно, есть они или нет!

[fagos]

Что вы имеете ввиду?

[MAXIM_A]

Что вы имеете ввиду?

Взять усилок, подсоединить приборы и смотреть,, когда они появляются, а когда их не видно.

[hippo64]

Взять усилок, подсоединить приборы и смотреть,, когда они появляются, а когда их не видно.

жжошь, Андрей Константиныч, жжошь. Старый ты уже ( я тоже), так сейчас уже никто не делает. Картинки, *ля.

[fagos]

Ну если только с фильтром режекторным по примеру Валета, если усилитель с ООС. А если принципиальный вопрос, так как я говорил раньше, Шиклаи помучайте. Только время потратите, имхо. Ну увидите вы всплеск и что вам это даст? Не проще ли на готовые картинки Валета глянуть и сэкономить себе время? Если узнать существуют ли они в природе - да, существуют, даже широко известный здесь Агеев говорил о необходимости параллелить выхлоп и делать правильную трассировку и конструктив для их уничтожения. А вот каков их уровень и слышимы ли они - это отдельный вопрос и думаю к однозначному ответу мы и не придем.

[MAXIM_A]

Ступенька и коммутационные искажения, это одно и то-же?

[Petr-1951]

Ступенька и коммутационные искажения, это одно и то-же?

ступенька характерна для усилителей классов С, В с полным отсутствием тока покоя, в наибольшей степени проявляется при малых уровнях сигнала в безОСных усилителях, а в масштабе больших уровней сигнала не так бросается в глаза.
Коммутационные искажения характерны для усилителей класса АВ, также происходят при переходе сигнала через ноль и связаны с переходом плеч из открытого состояния в закрытое и обратно с задержкой этого процесса из-за особенностей выходного каскада ВК, растут с ростом уровня сигнала.

[fagos]

Ну,я бы сказал что ступенька в B и C это частный случай КИ. По сути если характеризовать их, то это искажения, вызванные коммутацией транзисторов.Не важно открыто ли противоположное плечо или закрыто, это уже частности. А так, как ее охарактеризовал Petr-1951, ее также описывали Ломакин и Паршин.

https://www.vegalab.ru/content/view/179/52/

[Валет]

По сути если характеризовать их, то это искажения, вызванные коммутацией транзисторов.Не важно открыто ли противоположное плечо или закрыто, это уже частности.

Да, именно так. Но если быть более точным, то это искажения, связанные с инерционность транзисторов из-за ограниченности их быстродействия, измеряемого предельной частотой усиления. При включении и особенно при выключении транзисторов не точно (с задержкой) отслеживается управляющий сигнал, что и создает искажения. При наличии ОООС могут возникать дополнительные искажения из-за запаздывания ее реакции. На осциллограмме искажений моего уся видны крутые участки на входе в класс А и выходе из него. При этом вход в класс А ОООС отрабатывает чисто, а выход – не вполне, с перерегулированием и колебательным процессом.

[теоретизирующий практик]

Но если быть более точным, то это искажения

могут быть связаны и с резкой нелинейностью передаточной характеристике при переходе уровня сигнала вблизи нулевого уровня. Независимо от изменения инерционных свойств компонентов выходного каскада. При приближении к С классу на участке вблизи нуля передаточная характеристика вообще приближается к нулю, и здесь, при обрыве петли ООС величина искажений, естественно, будет зависеть от ВЧ свойств во всей петле с ОООС.
Может ошибаюсь, но в значительной мере это вопрос - какой ярлык приклеить к тому или иному физическому явлению. Вообще спор о чём? Что как называется, или что там вообще может происходить?

[MAXIM_A]

Вообще спор о чём? Что как называется, или что там вообще может происходить?

Меня интересует два вопроса: как посмотреть на ральном усилке эти искажения, и второй, как их минимизировать?

[Валет]

могут быть связаны и с резкой нелинейностью передаточной характеристике при переходе уровня сигнала вблизи нулевого уровня. Независимо от изменения инерционных свойств компонентов выходного каскада.

Качественно это обычные (а не коммутационные) искажения, связанные с нелинейностью ПФ транзистора. Разница в количестве, но здесь количество не переходит в качество, т.к. эта нелинейность проявляется одинаково на всех частотах, т.е. не связана не только с коммутацией, но и с классом АВ. В классе А эта нелинейность будет проявляться точно также, если транзистор заходит в этот режим.
Но, конечно, нелинейность передаточной характеристики при переходе уровня сигнала вблизи нулевого уровня вносит свой вклад в искажения УМЗЧ.

Меня интересует два вопроса: как посмотреть на ральном усилке эти искажения, и второй, как их минимизировать?

Посмотреть их можно, за 2Т-фильтром, а минимизировать – глубокой ООС и применением токового режима управления ВК, об этом говорили недавно (тема в отстойнике).

[fagos]

Ну собственно на усилке смотреть как и Валет с режекторным фильтром и осциллографом. Валет подавал 20кГц с генератора на входу усилку, давил на выходе фильтром и смотрел что в сухом остатке. Само собой сначала глянуть насколько реально фильтр давит основной тон. Смотреть осциллографом и оценивать.

Тема, которую имеет ввиду Валет - "Новый усилитель Петрова",если будете искать.

[hippo64]

Константиныч, тут возникает интересный момент, пикантный, я бы сказал. Напрямую, глазами это не увидеть. Если смотреть косвенно - тоже непонятки, ниспровергатели основ ниспровергают теорию сугубо, как они утверждают практикой. Но вот беда, та практика, коией они пользуются основана на теории, которую они пытаются ниспровергнуть. Получается голимый Мюнхаузен.
И шо делать?

[fagos]

Напрямую, глазами это не увидеть.

А Валет, извините, чем тогда смотрел? Или ему божья благодать снизошла и во сне приснилось, так он и скринов накидал оттуда? Конечноежели вы будете без фильтра смотреть, то ничего и не увидите в осном усилителе, уровень то мал.

[hippo64]

без фильтра смотреть

Позвольте широко улыбнуться, закройте вход и смотрите, а если с фильтром, вы уверены, что смотрите не переходную характеристику фильтра?

---------- Сообщение добавлено 13:51 ---------- Предыдущее сообщение было 13:48 ----------

Что то, падшая женщина, ступеньку в конце в режиме В я видел на омл-76 влегкую. Покажите мне коммутационные искажения на современном осцилле.
Покажите, пожалуйста.

[fagos]

Offтопик:
Накормите меня сметано, ну накормите же))

Фильтр состоит из реактивных элементов, а на выходе мы видим всплески на синусоиде. Чем они вызваны? Режекторный фильтр не содержит активных элементов, генерить он не может, он может только реагировать на входной сигнал и выходной сигнал будет с учетом его отклика конечно, но КИ по своей сути высокочастотныи уж на том участке характеристики фильтр фазу не сильно крутит, там его характеристика ближе уже к линейной.

[hippo64]

посмотрите на переходные характеристики кремниевого транзистора, перегиб графика в районе примерно 0.6-0.7в, удивительно, да, а коммутационные искажения не видно глазом. Расскажите мне почему и с каким уровнем их видно и тоже почему, вот дожил до шестого десятка и тупой такой остался.

---------- Сообщение добавлено 14:02 ---------- Предыдущее сообщение было 14:01 ----------

Накормите меня сметано, ну накормите же

Offтопик:
Фигушки, рыба, мясо, пиво, водка.

[fagos]

Откуда я знаю где вы их смотрите? Вы тут всех раскритиковали, моделированию не доверяете и мните себя великим практиком, но ничего о ваших условиях при попытке обнаружить КИ неизвестно. Я ясновидящий? Откуда мне знать что и как вы там делали?

---------- Сообщение добавлено 15:13 ---------- Предыдущее сообщение было 15:04 ----------

В режиме АВ ООС замыкается через один как минимумтранзистор выхода, когда второй на границе отсечки и может компенсировать скачкообразное изменеие выходного напряжения призакрыв его или наоборот приоткрыв. То есть как минимум один транзистор у нее в активе есть и Ось замкнута, а значит искажения подавляются. Теперь представим выход без смещения ВК в районе нулевой точки - одно плечо создает допустим искажения условно, а второе не может ничем помочь, оно тоже на грани отсечки. Поэтому ООС не может эффективно подавлять создаваемые коммутацией искажения и вы видите ступеньку на экране осциллографа. Дайте чуть тока покоя и ступенька чудесным образом исчезает, поскольку одно плечо уже может компенсировать при помощи ООС всплеск напряжения на нагрузке.