УН с однотактным выходом

[bukvarev]

Уважаемые форумчане!
Попробовал реализовать УН с однотактным выходом, "коротким" трактом и малыми искажениями... Решил применить "жесткое" управление транзистором Q11.
Изначально хотел все реализовать при небольшом усилении ДК, с "резисторными" нагрузками. Думаю, так будет лучше по звуку.
Схема первоначальной идеи.
Ее АФЧХ с разомкнутой ОООС: УН_резисторный_АФЧХ.pdf

Предыдущая схема усилителя мощности (вер. 0.3):MW_ver_0_3.pdf, предыдущая версия ПП.Плата_ver_0_3.pdf.
(вер. 0.5)MW_ver_0.5.pdf
Текущая версия схемы (ver.0.6): MW_schematics_ver_0.6.pdf .

[bukvarev]

Можно ли организовать классическую токовую защиту с замыканием выходного каскада?

не понял, что значит с "замыканием выходного каскада"?

а вот сверху непонятно как рассчитать этот ток. Не сгорит ли верхнее плече при замыкании его на выход?

В частности и по этой причине тоже позднее выходной каскад УН был выполнен по схеме "каскод", с ограничением максимального выходного тока (VD9 R48 VT25 по схеме ver. 0.5).

Кстати, нашел старый набросок со схемой попроще, для класса "А":

Была только начальная зарисовка, потом все брошено .

[bend]

Замыкание входа ВК (баз, затвора) на выход (эмиттер, исток). Классика короче, как в натали например.

я уже макет старый оживил. Там "жесткая" раскачка немного иначе, эмиттер выходного транзистора возбуждается от ЭП ( как и у Вас), а база напрямую от ДК (со задвигали уровня естественно).
Фото не грузится что-то, но оно и не нужно, пока пытаюсь упростить не ухудшив.

каскод мне не нравиться, теряется цимис схемы есть иные красивые варианты ограничения тока рабочего плеча?

[bukvarev]

Замыкание входа ВК (баз, затвора) на выход (эмиттер, исток). Классика короче, как в натали например.

У меня сейчас сделано похоже. В схеме ver.0.5 есть два резистора - R69 и R70, запирающих выходные транзисторы, при перегрузке отключаются источники тока VT19+VT21, VT26 и VT27 "тиристором" VT13, VT14. Резистор R41 обеспечивает на выходе нулевой потенциал.

Там "жесткая" раскачка немного иначе, эмиттер выходного транзистора возбуждается от ЭП ( как и у Вас), а база напрямую от ДК (со задвигали уровня естественно).

Боюсь, этого будет недостаточно для "жесткости". Вы пошли по стандартному пути . Неужели жалко двух транзисторов и двух резисторов?

есть иные красивые варианты ограничения тока рабочего плеча?

Тут как бы в противоречие вступает идея и необходимость ограничения тока. Установка датчика в коллекторе VT24 и тем более в эмиттере VT23 (нумерация по схеме ver.0.5) крайне нежелательна.
Красивых вариантов пока не вижу. Могу предложить резистор в коллекторе выходного транзистора УН. В принципе, много зависит от схемотехники выходного каскада. По идее, ограничение входного тока можно задать в выходном каскаде.

[bend]

Транзисторов не жалко, это макет. Кстати, уже переделанный.

может ограничивать ток стабилизатором питания УНа? Но тогда после него должен стоять не слишком большой электролит и хочется сделать попроще, без стабилизатора.

[bukvarev]

Транзисторов не жалко, это макет. Кстати, уже переделанный.

Ну так тогда и нужно начинать с повторения исходной топологии. Послушать. А потом аккуратно упрощать. А то получится "как всегда". Этих схем, которые используют простое подключение к коллекторам ДК, много, а цена этой простоты - плохой звук. Просто не хочется потом прочитать что-то в стиле "слышал я этого вашего Карузо" .

может ограничивать ток стабилизатором питания УНа? Но тогда после него должен стоять не слишком большой электролит

Электролит и быстрая защита по току - две вещи несовместные . В крайнем случае можно пробовать установку в коллекторе VT24 резистора, а ограничитель выполнить на транзисторе PNP, эмиттером к питанию, базой - к коллектору VT24, коллектором - к эмиттеру VT22.

хочется сделать попроще, без стабилизатора.

Не получится. Либо - отдельный стабилизатор УН (как в сабже), либо - общий, мощный. У топологии недостаточный PSRR+, особенно при высоком коэффициенте передачи второго каскада УН. Там влияет любая мелочь. Не зря в версии 0.5 резисторы были заменены на источники тока, включая вспомогательные цепи смещения нижних источников тока. При коротком и весьма скоростном основном тракте, текущая схема буквально обвешана вспомогательными, "сервисными" каскадами. А вот, к примеру, интегратор был добавлен, отслушан, исправлен, еще раз отслушан и в конце концов безжалостно выкинут из схемы.

Вообще, я бы про защиты даже не думал. Сперва нужно включить максимально "чистую" от всяких вспомогательных узлов схему, отслушать (в лабораторных условиях, при питании от качественных стабилизированных источников). А после - очень аккуратно причесывать.
На этапе макетирования вполне можно не заморачиваться сервисом, иначе есть риск выплеснуть с водой ребенка.

[Sergo_PnL]

А не достаточно просто цобеля на выходе? Если есть возможность отказаться от катушки - лучше от нее отказаться, она больше всего портит выходное сопротивление, если не ИТУН, конечно
По питанию - хорошо бы раздельные стабы на УН и ВК.
По ВК еще не определились? На Супер А не тянет?
Не планируете ПОС для компенсации проводов?
Почему вход без ОУ, тем более, планируете ООС по полной?

[bukvarev]

Все ответы - по схеме https://forum.vegalab.ru/attachment....5&d=1418929565
Эта схема давно собрана в корпусе и радует хорошим звуком . https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2240156

А не достаточно просто цобеля на выходе? Если есть возможность отказаться от катушки - лучше от нее отказаться, она больше всего портит выходное сопротивление

Катушка у меня сейчас очень маленькая - всего 0,3 мкГн, она практически не оказывает влияния на звук, и имеет мизерное сопротивление. Усилитель держит на выходе большую емкость и без катушки, но убрать ее рука не поднимается. В посте https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2241913 рассказано, на какую емкость усилитель проверялся без цобеля, там же - фото катушки. Она не обычная.

По питанию - хорошо бы раздельные стабы на УН и ВК.

Так и есть.

По ВК еще не определились? На Супер А не тянет?

Я категорически против супер-А

Не планируете ПОС для компенсации проводов?

Нет, думаю, что сопротивление коротких проводов компенсировать нет необходимости. Во всяком случае, добавка компенсатора и интегратора в цепь ОООС приводит к деградации в большей мере, чем сопротивление проводов и десяток милливольт постоянки. Но часть мер принята: обратная связь снимается после контактов рэле, и уход постоянки - несколько милливольт.

Почему вход без ОУ, тем более, планируете ООС по полной?

Я не использую ОУ, так уж сложилось. И не являюсь сторонником композитов. На мой взгляд, это - лишнее. Вообще, к этому усилителю разрабатывается специальный ЦАП. Он уже сделан в железе (за исключением источника питания), но уже почти год мне некогда его отладить. Концепция такая, что в схеме, в непосредственной цепи прохождения звука, будет только один дифференциальный каскад.
Ниже, если интересно, схема ЦАПа. Правда, она уже устарела, но я сперва доделаю ее. Есть ряд архитектурных и программных новшеств, которые нужно "обкатать" и отслушать.
4_4_Schematic Prints.pdf
4&4_PCB 3D Print.pdf

[Sergo_PnL]

Очень интересно, самобытно. (ЦАП еще не смотрел)
Какая глубина ОООС в итоге получилась? Какое выходное сопротивление (можно расчетное, без катушки)?

[bukvarev]

Какая глубина ОООС в итоге получилась?

Я по глубине ОООС особенно не заморачивался.
76 дБ на 20 кГц, 78 - на 4 кГц. Пришлось вспоминать, искать модель. На практике получилось близко к модели.
Вот петлевое при коэффициенте усиления ~30 раз:

Красный - выход, синий - источник ЭДС в разрыве петли, зеленый - напряжение на коллекторе ДК.
Усиление ДК, кстати, выбрано очень небольшим - всего ~23 дБ. Практически все усиление (~80 дБ) обеспечивает УН с выходным сопротивлением 30 кОм (при разорванной цепи ОООС), в чем и состоит, собственно, "каприз", точнее, с чего он начался .

Какое выходное сопротивление (можно расчетное, без катушки)?

Не поверите, не считал и не проверял. Упущение, конечно . Должно быть совсем небольшим, и мало зависеть от частоты.

[Meta|_]

Катушки с профилированным (овальным) витком, для увеличения индуктивности при меньшей площади. Сделано аккуратнее, чем у меня

Овал - не самая оптимальная форма. Вот статья на тему:P. Murgatroyd_The-optimal-form-for-coreless-inductors.pdf. Там в частности написано про оптимальную форму тороидальных одно- и многослойных катушек. Правда лишь вскользь описан внутренний виток по Роговскому. А виток этот для максимальной компенсации "неявного" витка должен быть расположен чем точнее, тем лучше, и главное - иметь нужный диаметр.

Offтопик:
Давно хочу сделать параметризованную 3д-модельку каркаса для катушек Роговского. Чтоб можно было вбить желаемую индуктивность, диаметр провода и в 3д-принтер, а через полчаса готов удобный каркас с готовыми канавками для укладки провода.

[Hennady]

Попробовал реализовать УН с однотактным выходом, "коротким" трактом и малыми искажениями...

Схема 1970 года .....(патент)

[bend]

bukvarev, судя по схеме и плате (говорю про Цап, но не только) Вы инженер)) причём работаете с СВЧ...скорее всего оборонка. Угадал?))

а зачем такие заморочки с питанием у ЦАПа? ЛМ317 хватит с головой. Ну или LT1963 (она ещё и с низким падением). А для аналоговой части и лм317 выше крыши. Все, конечно же, моё личное мнение...
и зачем ДИР9001? Сейчас куча более интересных приемников. Р по параметрам и по функционалу 9001 устарела. Ни встроенного усилителя-формирователь фронтов, ни выбрав входов, ни высоких параметров шума.

[bukvarev]

Попробовал разобраться, почему же мы с Андреем в ходе одной из "лабораторных работ" могли на слух заметить катушки, подключенные к выходу УНЧ.
Сперва замерил АФЧХ на клеммах УНЧ под нагрузкой (реальная АС):


Потом вот такие катушки пробовал включать в разрыв провода АС в непосредственной близости от клемм УНЧ.

Вначале был плохой контакт, с верхней катушкой.. Искажения увеличились на 20 дБ! Вот что получилось (АЧХ и разностный файл, который можно послушать ).
MW-OUT-L-aver-Out_diff.zip

Далее сделал качественный контакт, и замерил АФЧХ с катушкой, до нее:

График показывает, что УНЧ не особо "чувствует", что там дальше, после клемм.

А вот замеры после катушек (пара катушек разной индуктивности):


Наблюдается взаимодействие с кроссовером АС, причем не просто небольшой "завал" по ВЧ, но искажения АЧХ занимают достаточно большую область выше 5 кГц, и в районе 100 Гц.
Эти искажения линейные, и как оказалось, их отлично слышно. Всего-то, казалось бы, 0,1 дБ выше 5 кГц, и 0,04 дБ на 100 Гц.
Выводы банальны.
1. Нужны качественные контакты.
2. Если взять два аппарата, у которых при работе на реальную нагрузку отличается АЧХ, даже на 0,1 дБ, это будет слышно. И перед тем, как искать причину в различном звучании, неплохо бы проверять АФЧХ. Мелочей не бывает.

---------- Сообщение добавлено 15.04.2017 в 00:08 ---------- Предыдущее сообщение было 14.04.2017 в 23:57 ----------

Вы инженер)) причём работаете с СВЧ...скорее всего оборонка. Угадал?))

Нет, я работаю в техническом университете .

а зачем такие заморочки с питанием у ЦАПа?

Просто захотелось не задумываться о питании. Более того, уже собираюсь отказаться от TPS717 в пользу ADM7151. Но сперва обкатаю данное решение, поскольку следующее по идеологии - совсем другое.

и зачем ДИР9001? Сейчас куча более интересных приемников.

Да подстраховался просто. Уже сделал все на ПЛИС. Эта DIR - страшный отстой, вот ее фазовые при воспроизведении файла:


Вот как их чистит CS2000:


А вот опорный генератор + клок дистрибьютер.

Все спектры сняты с платы ЦАПа.

Теперь в режиме приема от SPDIF буду делать так: ПЛИС -> CS2000 -> hmc1031ms8+хороший VCXO.

[begemot61]

Если оставить в стороне вопрос о том что слышно, что не слышно и как именно это всё прослушивалось и сравнивалось, результаты измерений мягко говоря вызывают сомнение.Можно поинтересоваться как выглядит схема фильтра АС, примерный вид импеданса самих динамиков и всей АС.А так же, чем именно производились измерения амплитуды и фазы.

[bukvarev]

Можно поинтересоваться как выглядит схема фильтра АС

Если за давностью времени ничего не перепутал, то так:

примерный вид импеданса самих динамиков и всей АС

Это - измеренное на выходных клеммах. Динамики:
ВЧ - scanspeak d2905950000,
СЧ - DSM50FFL,
НЧ - scanspeak 26w8534g00.

А так же, чем именно производились измерения амплитуды и фазы.

На шумовом сигнале. Тест файл: https://drive.google.com/open?id=0B0...VRKZXhINnJmWUE
Программа - собственная.

[begemot61]

Евгений, если я правильно понял это не импеданс а коэффициент передачи с учётом влияния выходного импеданса усилителя и входного колонки.
Меня интересовал просто входной импеданс колонки, не обязательно измеренный, можно и из симулятора. Если конечно он у Вас остался со времен проектирования колонки.
Кстати, Вы не смотрели на что похож выходной импеданс усилителя. В симуляторе или живьём.
Я спрашивал не на каком сигнале (хотя это безусловно важно), а чем именно, каким устройством.
Кстати, какова Ваша оценка точности таких измерений?

[bukvarev]

Если конечно он у Вас остался со времен проектирования колонки.

Отдельно импеданс я не моделировал и не измерял. При первоначальном проектировании фильтра брал данные из даташитов ДГ, и пользовался древней утилитой от JBL.
Колонка до конца так и не была доведена, во многом потому, что после экспериментов с фильтрами разных порядков мне так и не удалось создать желаемую диаграмму направленности в вертикальной плоскости (по горизонтали - все ОК). Так этот комплект АС и стоит в лаборатории в "недоделанном" состоянии несколько лет, тихонько играет

Кстати, Вы не смотрели на что похож выходной импеданс усилителя. В симуляторе или живьём.

У меня есть модель одной из версий этого УНЧ, правда, в Мультисиме 12. Могу смоделировать. Импеданс должен быть ровный в звуковом диапазоне, т.к. глубина ОООС практически неизменна (порядка 75 дБ). Могу измерить коэффициент передачи на активной нагрузке. Можно пересчитать.

а чем именно, каким устройством.
Кстати, какова Ваша оценка точности таких измерений?

Это измерялось картой ASUS Xonar D2X.
По точности измерений ФЧХ - не хуже, чем программы HOLMImpulse. По меньшей мере, результаты измерений ФЧХ звуковой карты двумя способами ("моим" и HOLMImpulse) очень близки.
Что касается точности измерений АЧХ, то при использованной базе измерительного сигнала (379000) дифференциальная ошибка должна составлять величину порядка -56 дБ (если я ничего не напутал). Способ достаточно устойчив к нелинейности тракта и джиттеру. Ошибка оценки общего коэффициента передачи определяется коэффициентами передачи ЦАП и АЦП звуковой карточки и может быть значительной.

[begemot61]

порядка -56 дБ

Т.е. примерно 0.12-0.13% или около 0.012дБ?

---------- Сообщение добавлено 14:32 ---------- Предыдущее сообщение было 14:29 ----------

т.к. глубина ОООС

Т.е. гарантированно менее 10 миллиОм?

[bukvarev]

Т.е. примерно 0.12-0.13% или около 0.012дБ?

Да, но там будет влиять еще уровень шума тракта. При измерениях с помощью микрофона в лаборатории из-за шумов трассы и др. ошибка от измерения к измерению получается больше. Вот пример измеренной АЧХ этой АС в лаборатории (с учетом резонансов и переотражений, помещение-то не специальное):

По серьезной статистике пока ничего вразумительного сказать не смогу. Измерений мало и аппаратуру никак не налажу (скрещиваю ЦАП EMU1212 с внешним самодельным АЦП, синхронизация EMU1212 - от внешнего АЦП по СПДИФ). Получается лучше,чем с ASUS, меньше джиттер, и отсутствует "земляная петля". Но пока все в "процессе", включая сами тестовые файлы и программу обработки.
Над этой темой работаем целой группой форумчан .

---------- Сообщение добавлено 01:43 ---------- Предыдущее сообщение было 01:34 ----------

Т.е. гарантированно менее 10 миллиОм?

На модели - 1,8 мОм, независимо от частоты в звуковом диапазоне. (-75 дБ от 10 Ом).

[begemot61]

При измерениях с помощью микрофона

меньше джиттер

Это как бы не имеет к делу особого отношения, по крайней мере пока...

На модели - 1,8 мОм

И как вы тогда обьясните -0.1дБ полку при добавлении индуктивности.Имено полку в достаточно широком (по крайней мере октава) диапазоне частот. А не плавное изменение. Да ещё и с отсутствием при этом заметных на фазе различий.Конечно надо было бы показывать не абсолютные значения а разность.Но что есть...
Может всё-таки померить на "старом добром" синусе. Или на синусе такого нет?
Я надеюсь что вы были достаточно далеко от клипирования и пик фактор применённого шума был промерен и известен