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.

[Игорь Гапонов]

По всем канонам статический сигнал, это сигнал не изменяющийся во времени с момента его начала. Переходной процесс установления статического сигнала, каким бы малым он не был, статическим не является.

---------- Сообщение добавлено 15:22 ---------- Предыдущее сообщение было 15:21 ----------

Является ли нулевой сигнал статическим подлежит отдельному оговариванию.

Т.е. описывается переходный процесс с одной бесконечной во времени (минус бесконечность) константы к другой (плюс бесконечность. Однако, "нулевой сигнал" не содержит такого перехода, следовательно он "не динамический". Но содержится в h(t) в минус бесконечности (функция Хевисайда, класика жанра) или в дельта функции (функция Дирака) - везде ноль, кроме t0. Таким образом все сигналы кроме любых "констант времени" (т.е. с бесконечным периодом) - динамические . И накой ляд это бесполезное размножение сущностей?

---------- Сообщение добавлено 15:46 ---------- Предыдущее сообщение было 15:37 ----------

Вы не правы. Если синус имеет постоянную частоту и амплитуду (а значит его формула постоянна), то он стационарен, а если нет, то нестационарен, это же очевидно.

Т.е. Вы считаете, что любой периодический сигнал "стационарен"? А как быть с различными шумами - они "стационарны" или "нестационарны"? А не периодические сигналы, типа ступеньки или радиоимпульса? Кроме этого возникают нелепости вроде: любая реакция объекта на дельта-импульс приводит к нестационарному сигналу . В том то и дело, что "форма синуса" задаётся функциональной зависимостью, но не определяется её аргументом (т.е. полной фазой - wt+fi0)! Ведь можно чисто нарисовать синус, каждый раз меняющий точно в нуле свою частоту в любую сторону без изменения амплитуды. И "форма" и амплитуда не изменится. Следовательно "ступенчатый свип" - стационарный сигнал, а "непрерывный свип" - нестационарный?

[Dieselboy]

Почему в процентах? Мне в градусах удобнее.
Что-то измерили на выходе. А давай сравним с частотно-фазовой характеристикой. Какую она даст девиацию фазы? А вдруг это мы ее намерили, только другим способом?

Да, неплохо было бы если эту фазовую траеторию, предельные отклонения состояния сигналов, были представлены как предельные отклонения фаз и амплитуд, т.е. семества АЧХ и ФЧХ кривых при параметрах вых. уровня в частотной сетке. Научившись отчленять один искажений из других, werty будет не сложно выделить из них и более простые составляющие. Так скаать получим динамические (нелинейные) АЧХ и ФЧХ нелинейной системы.

[hippo64]

И накой ляд это бесполезное размножение сущностей?

отож.

---------- Сообщение добавлено 15:57 ---------- Предыдущее сообщение было 15:53 ----------

Если синус имеет постоянную частоту и амплитуду (а значит его формула постоянна), то он стационарен, а если нет, то нестационарен, это же очевидно.

А когда это становится очевидным? За один период, за два, за десять? И какая разница той же ООС синус это или треугольник, сигнал приходит с паспортом?

[misha88]

Т.е. Вы считаете, что любой периодический сигнал "стационарен"?

Нет конечно, я же выше написАл, если формула сигнала постоянна, то сигнал стационарный, а если не постоянна, то понятно нестационарный.

Следовательно "ступенчатый свип" - стационарный сигнал, а "непрерывный свип" - нестационарный?

Любой свип нестационарен, т.к. формула не постоянна (без разницы, что меняется, частота, амплитуда или оба одновременно).

А когда это становится очевидным? За один период, за два, за десять? И какая разница той же ООС синус это или треугольник, сигнал приходит с паспортом?

Важно для метода измерений искажений.

[hippo64]

Еще один момент возникает при измерениях реакции усилителя на синус, тем, кто считает, что синусоидальный сигнал не годится для измерений. В этом случае прийдется признать, что второй, третий или надцатый период синуса отличается от первого (привет Петрову), или переход синуса через ноль как то отличается усилителем от начала сигнала, не иначе чудесным образом.

---------- Сообщение добавлено 16:12 ---------- Предыдущее сообщение было 16:09 ----------

Важно для метода измерений искажений.

И когда это становится очевидным для метода измерения искажений? Если каждый следующий период синуса начинается с того же нуля?

---------- Сообщение добавлено 16:21 ---------- Предыдущее сообщение было 16:12 ----------

Достаточно очевидно, что ежели предположить искажающее влияние усилителя на начало сигнала или сигнал неповторяющийся, то заложенные в матаппарат симуляторов методы не позволяют корректно разложить его в ряд для анализа (прямые физические измерения недоступны по определению, цифровые неверны опять же по той причине), и надо сначала дапонять аналогом от 0 и до двух пи далее, и уж потом проводить корректные измерения.

[Dieselboy]

Действительно, если принять ваше "с изменяющейся формой и амплитудой", то даже синус в течении периода меняет свою амплитуду и форму (а что такое для сигнала "форма"? а? всё "очевидное" далеко не очевидно в формальном смысле ).

Будет АФМ во времени. Синус всё-таки свою форму не меняет (так же как и треугольник, прямоугольник, пила), если его не искажать на каждом полупериоде/периоде намеренно. Но вот если в синс воткнуть треуголник более высокой частоты, то получится "зайчик" с ушками и не смотря на его повторяемость формы от периода к периоду, назвать уже стационарным сигналом не получится, а вот треугольник - да, прямогуглник - нет, пилу - непонятно, и да и нет. Думаю, тут всё гораздо тоньше - надо судить по форме - если гладкая или малоизломная (спокойные формы сигналов, не провоцирующие резких изменений формы) - относить к гладким сигналам (стационарным процессам).

Но, сдругой стороны, полоса пропускания на малосигнальном синусе и полносигнальном разнятся, т.е. не смотря на одинаково сглаженную форму, но имеющую разные скорости нарастания фронтов в зависимости от амплитуды, будем иметь уже разные результаты полосы пропускания, т.е. такое разноамплитудное сравнение уже показывает какую-то долю нелинейного поведения системы, с изменениме амплитуды синус стремится уже перейти в разряд нестационарных (случайных) сигналов. Имхо.

[hippo64]

полоса пропускания

полоса нужная для пропускания в рамках заданных искажений.

---------- Сообщение добавлено 16:29 ---------- Предыдущее сообщение было 16:28 ----------

Давайте таки более четко соблюдать терминологию.

[Игорь Гапонов]

Вы не правы. Если синус имеет постоянную частоту и амплитуду (а значит его формула постоянна), то он стационарен, а если нет, то нестационарен, это же очевидно. В усилителе нелинейные искажения продуцирует нелинейность усиления, а линейные продуцируют паразитные импедансы, и то и то проявляется по разному на стационарном и нестационарном сигнале, вот и всё объяснение.

Не правы вы. Синус или несинус - ничего общего со стационарностью не имеет. На самом деле нестационарность/стационарность - довольно сложный вопрос. В простом случае (система с памятью) симптомом (но не диагнозом!) нестационарности является неоднозначность выходного состояния. Например, тиристорный эффект, магнитный гистерезис, состояние выхода Д-триггера... Да, изменения условий эксплуатации приводят к нестационарным процессам: например, коэфф. передачи воздушной линии будет зависеть от ветра . И многие, если не все параметрические устройства (магнитные и ёмкостные усилители, модуляторы и т.д.) - нестационарные объекты, но с таки детерминированной целевой функцией. Поэтому давным давно специалисты различают хаос и шум. Первый - следствие нестационарного но детерминированного процесса ("упорядоченный хаос"), второй во многих случаях (например, флуктуации тока как следствие температурного взаимодействия электронов проводимости с атомами) - следствие стационарного (эргодического) процесса - вероятность распределения скоростей не зависит от времени, но зависит от температуры). Но ведь ни по амплитуде ни по форме шум проводников сам себя никогда не повторяет....

И вдогонку. Точность определения параметров линейных искажений объекта принципиально ограничена шумами и нелинейностями в объекте (например, 0,1% "Кг" ограничивают точность АЧХ в 0,01дБ, поэтому "метод Баксандала" - компенсация выхода входом- на малых нелинейностях чрезвычайно груб - невозможно сбалансировать линейно мост вычитателя). Для определения исчерпывающих параметров или продуктов нелинейности принципиально необходимо более эн тест сигналов, где эн- порядок до которого определяются эти продукты или характеристики. На "гармониках" свет клином не сошёлся,это лишь верхушка асберга. Для устранение/уменьшения эргодических шумов в эм раз необходимо повторить измерения в каждой пробе эм в квадрате раз....

[hippo64]

(система с памятью)

Осталось выяснить, обладают ли обычные УНЧ (да и необычные, например тразисторные ламповики ) памятью.

[Dieselboy]

полоса нужная для пропускания в рамках заданных искажений.

Имелась в виду полоса проускания усилителя (которая зависит от ампитуды сигнала), а не сигнала.

Осталось выяснить, обладают ли обычные УНЧ (да и необычные, например тразисторные ламповики ) памятью.

Если применены сегнетоэлектрики или электреты в качестве диэлектриков ёмкостей, то как бы да. Например, это более актуально для ЦА устройств выборки и хранения, на сколько понимаю.

Так же использование магнитных материалов (в частности железа) в выодах компонентов тоже запоминает состояние.

Не правы вы. Синус или несинус - ничего общего со стационарностью не имеет. На самом деле нестационарность/стационарность - довольно сложный вопрос

Михаил, наверное, имел в виду устовшесть процесса, т.е. если от периода к периоду форма сигнала не меняется, ни по частоте, ни по амплитуде, то сигнал является определённым/устоявшимся/постоянным/стабильным. Я бы с ним согласился. А вот АМ синус - даже повторяющийся - уже не уст. сигнал, хотя неразрывно ЧМ синус я бы отнёс к стационарным, т.к. переход через нуль обнуляет значимость переходного процесса.

[hippo64]

в выодах компонентов тоже запоминает состояние.

И каков процент этого запоминания?Стоит ли объявлять в таком случае усилитель низкой частоты устройством с памятью, т.е. устройством умеющим подстраиваться под входной сигнал, взависисимости от длительности и амплитуды сигнала, если да, то необходимо вводить параметр длительности и эффективности такой памяти.

[Игорь Гапонов]

Михаил, наверное, имел в виду устовшесть процесса, т.е. если от периода к периоду форма сигнала не меняется, ни по частоте, ни по амплитуде, то сигнал является определённым/устоявшимся/постоянным/стабильным. Я бы с ним согласился. А вот АМ синус - даже повторяющийся - уже не уст. сигнал, хотя неразрывно ЧМ синус я бы отнёс к стационарным, т.к. переход через нуль обнуляет значимость переходного процесса.

Ну, дык верт и не применяет термин "нестационарный сигнал". Более того в отношении к сигналам его вообще можно и нужно не употреблять. Но и вводить новые классы сигналов по признаку "динамический/статический" тоже бесполезно и вредно. Ведь можно просто напросто рассмотреть переходной опять таки процесс будь вин хоч линейным хоч нелинейным, будь вин круг, едрёна вошь (с).

---------- Сообщение добавлено 17:11 ---------- Предыдущее сообщение было 17:09 ----------

И каков процент этого запоминания?Стоит ли объявлять в таком случае усилитель низкой частоты устройством с памятью, т.е. устройством умеющим подстраиваться под входной сигнал, взависисимости от длительности и амплитуды сигнала, если да, то необходимо вводить параметр длительности и эффективности такой памяти.

Нестационарные явления в усилителях существенны перед их поломкой

[hippo64]

существенны перед их поломкой

это не память, это предвиденье

[Teoretic]

Точность определения параметров линейных искажений объекта принципиально ограничена шумами и нелинейностями в объекте (например, 0,1% "Кг" ограничивают точность АЧХ в 0,01дБ, поэтому "метод Баксандала" - компенсация выхода входом- на малых нелинейностях чрезвычайно груб

Игорь, о чем вообще речь? Какой 0.1%? Для современных УНЧ это не актуально. Они искажают на два порядка меньше (на уровне шумов и ниже). А грамотное проектирование позволяет исключить динамические искажения (всякие ТИМ, "скорости нарастания и пр. пугалки") по дизайну.
Следовательно. Необходимо сосредоточиться на уменьшении линейных искажений на пути громкоговоритель - комната - слушатель. Вот где поле непаханное. Здесь и "прозрачность", и "микродинамика", и прочее "звучание" усилителей.

[hippo64]

на пути громкоговоритель - комната - слушатель.

Полностью согласен. Может добавить еще звено усилитель - громкоговоритель как первый этап. Делается за столом с паяльником и вносит гораздо больше, чем снижение мифических искажений.

[Игорь Гапонов]

Игорь, о чем вообще речь? Какой 0.1%? Для современных УНЧ это не актуально. Они искажают на два порядка меньше (на уровне шумов и ниже). А грамотное проектирование позволяет исключить динамические искажения (всякие ТИМ, "скорости нарастания и пр. пугалки") по дизайну.
Следовательно. Необходимо сосредоточиться на уменьшении линейных искажений на пути громкоговоритель - комната - слушатель. Вот где поле непаханное. Здесь и "прозрачность", и "микродинамика", и прочее "звучание" усилителей.

А кто спорит? (в общем-то, при сложном сигнале продукты нелинейности распространённых глубокоосных усилителей выше шумов децибел на двадцать-сорок, см. ветку Букварёва). Ну, а "1дБ неточности в ЧХ" это 12% . Я просто проиллюстрировал, что линейные искажения (линейные ошибки в передаче спектра) у обычных усилителей гораздо (на порядок и более) больше по энергии, чем нелинейные. И это ставит крест "на установках Баксандала" и "векторных индикатарах Акулиничева". Вот и всё. Достаточно глянуть на "частотку" и "Кг" практически любого ОУ с Ос, обеспечивающей Ку, например, под 1000-10000 и более и иметь в виду, что эти оба вида искажений уменьшатся в одинаковое число раз (примерно), если увеличить глубину ОООС.

[Teoretic]

при сложном сигнале продукты нелинейности распространённых глубокоосных усилителей выше шумов децибел на двадцать-сорок, см. ветку Букварёва).

А в абсолютных уровнях это сколько, можешь сказать? Насколько я понимаю, шумы также не являются проблемой для усилителей мощности.
Если сравнить искажения "на сложном сигнале" с обычно измеряемыми интермодуляционными искажениями, будет катастрофический рост искажений? Что-то я не могу представить причины этого явления.
К примеру (скромно покажу свою модель) не такой уж хороший по искажениям усилитель не показывает тенденции к катастрофическому росту искажений:


Легкий сигнал - треугольник, сложный - импульсный (гребенка Дирака).
without-dyn2.cir

[Dieselboy]

Если сравнить искажения "на сложном сигнале" с обычно измеряемыми интермодуляционными искажениями, будет катастрофический рост искажений? Что-то я не могу представить причины этого явления.

Наверное что-то будет, если прицепить нагрузку и сымитировать накат противоЭДС, уж как-то она слабо, не в 0 компенсируется:

[Teoretic]

Я все свои модели усилителей проверяю на эквиваленте динамика. По-видимому, напрасно, поскольку на резисторе искажения всегда больше, чем на динамике.

[Dieselboy]

Напрасно не потому, а потому, что модели и алгоритмы моделирования какие-то упрощённые, например, не получается увидеть на вых. сигнале разницы в звучании БТ и ПТ и разными БТ, построении каскада УН ОКОБ против все остальные, введение следящего питания в первый буфер и его отсутствием. MC12 не видит разницы между моделью транзистора без указанных номиналов ёмкостей и сопротивлений переходов и с указанными. Что-то тут явно не так, симулятор симулирует (явно что-то не договаривает), т.к. в реальности различия слышны.

Обратил внимание на поведение нагрузки на холодном конце, когда сопроитвление кабеля не нулевое, для наглядности пусть будет 100 мОм, за одно служит и датчиком тока для ИТУН, вот получившиеся 2 картинки для ИНУН управления и ИТУН. ИНУН выдерживает форму на плюсе, но забивает на минус, ИТУН же забивает на плюс, но выдерживает на минусе.