Усилитель Prophetmaster Audio MCA-100

[Prophetmaster]

Этот УМ является третьей модификацией бюджетного усилителя, который был создан по просьбе моего друга, под его проект восьмиканального УМ для построения четырехполосной активной АС. Не знаю, будет ли продолжение в виде 8-ми канального аппарата в одном корпусе (друг остыл к многополосному усилению, как мне кажется), но вариант стерео получился интересный. Для создания данного образца был сначала заказан корпус на Али, а потом, чисто под него, разведена плата. В данном случае это необходимое условие, потому что весь усилитель (кроме силового трансформатора, сетевых фильтров, БП для РГ ATT-6 и селектора входов Максима Волобуева ATT-6) интегрирован на основной плате. На ней выпрямитель, электролиты и шунты фильтра питания, оптронная защита АС с реле, два канала усилителя, селектор входов (разведен на плате, а РГ ставится вторым этажом). Корпус был выбран такой: https://aliexpress.ru/item/327927612...65d94aa68d3AQX - симпатичный, но оказался стальным. Алюминий только лицевая панель - между отверстиями под терминалы АС нужно делать пропилы, по идее. Но я поленился (Сейчас они уже сделаны) Да и некогда было: заканчивал сборку перед самым началом Выставки РосХайЭнд 2021, на который хотел взять его с собой. Из комплектации корпуса не подходят разъемы RCA - у них гайка внутри, а нужны с гайкой снаружи, да и качество этих гнез RCA так себе. Акустические терминалы тоже "не айс", но их оставил.



Основная особенность УМ - отсутствие проводов в сигнальных цепях и короткий путь сигнала от входа до выхода. Как видно из фотографий - плата одевается прямо на входные и выходные терминалы.



Схема усилителя очень простая - ОУ с плавающим питанием и обычная двойка на выходе. В оконечном каскаде две пары Санкенов. Все. Однако он играет и очень неплохо, поэтому решил поделиться разработкой - могу заказать платы для желающих собрать самостоятельно. Плат всего две - сам усилитель и БП для РГ Antecom с встроенными сетевыми фильтрами от помех, от постоянного напряжения в сети, а также реле софтстарта, которое тоже управляется от контроллера Максима Волобуева. Можно использовать вариант от Максима - на его плате БП тоже все необходимое есть. Полный бюджет усилителя (с корпусом и комплектом АТТ-6 с ДУ от Максима Волобуева) получился около 40000 руб, но это на платах Резонит (с медью 105 мкм) с очень хорошей оригинальной комплектацией из магазинов Терра Электроника и Промэлектроника: ОУ - AD843, резисторы Wishay, Firstronics, TE-connectivity, реле Finder, Shcrack, Fujitsu, электролиты Hitachi Aic, Nichicon KA, KZ Muse, PW, FW, транзисторы Toshiba и Sanken, тор 450 Вт от Аудиоинструмент, пленочные конденсаторы Wima MKP и т.д. Катушка на выходе намотана моножилой 1 мм в лаковой изоляции, 12 витков на оправке диаметром 6 мм.
С Али - корпус с акустическими терминалами, гнезда RCA с родиевым покрытием и стальной экран для тора. Есть одна трудность при повторении сего девайса: так как выходные транзисторы стоят на плате вертикально, то для сопряжения их с радиатором охлаждения нужно дополнительно изготавливать П-образную медную пластину, "ноги" которой входят между транзисторами, а "крыша" притягивается к радиатору. В принципе, из меди толщиной до 2 мм её можно сделать дома, если есть тиски и молоток Нашел фото усилителя второй версии (с одной парой Санкенов на выходе), где хорошо видно эту пластину, как раз из меди 2 мм толщиной:



Усилитель имеет только один подстроечник - ток покоя. Нужно выставить 70-80 мА на пару и если все остальное верно собрано из исправных деталей, то аппарат сразу работает. Время задержки подключения АС задают R8 и C2. При указанных номиналах задержка составляет 5-6 сек.
Спектры снимал Александр (And$er) только с первой версии и были выявлены искажения на 1 кГц около 0.001%, у этой версии должны быть меньше. Сделаем измерения попозже. Сам я смог посмотреть несколько параметров:
- выходная мощность - 70 Вт\4 Ом и 40 Вт\8 Ом
- коэффициент демпфирования - 500 (4 Ом)
- полоса пропускания - 0 Гц - 2.5 МГц
- скорость нарастания выходного напряжения - около 150 В\мкс
- отношение сигнал\шум - более 110 дБ
- вес 12.5 кг

На плате усилителя, в цепи питания оконечных каскадов, установлено электролитов 48800 мкФ

Несколько прямоугольных сигналов с осциллографа (сняты с готового усилителя - сигнал подавался на вход RCA и снимался с выходных терминалов, то есть, все фильтры и РГ включены в путь сигнала):

1. Меандр 1 кГц:
2. Меандр 20 кГц:
3. Меандр 100 кГц
4. Ограничение сигнала:

Ограничение симметричное, но не очень красивое - следствие плавающего питания. Кстати, если убрать плавающее питание (это легко реализуется прямо на этой плате - не устанавливать R11, R12 и стабилитроны посадить на землю), то получится усилитель меньшей мощности, но с более красивыми осциллограммами. Если оставить питание ОУ +\- 18 В, то получится быстродействующий усилитель мощностью 30 Вт\4 Ом. Можно снизить питание оконечного каскада и увеличить ток покоя - до 1 А точно, термостабильность у усилителя хорошая. Чтобы загнать его в чистый класс А, нужно медную пластину согнуть из меди 2.5 мм, я думаю, или сделать цельный фрезерованный радиатор на заказ нужной формы. Только тогда придется делать пропилы под винты крепления транзисторов, чтобы радиатор можно было одеть сверху на вставленные в транзисторы винты крепления, на которых уже висят изолирующие прокладки. Иначе, очень сложно будет собрать всю эту конструкцию. Из-за того, что я между транзисторами добавил 4 низкоимпедансных электролита по 2200 мкФ, и так сложно надеть и держать гайки, когда прикручиваешь транзисторы к пластине, а если будет еще и радиатор сразу, то подлезть будет еще сложнее. Можно сначала прикрутить транзисторы к пластине, а потом впаять их - как вариант. Немножко помощнее паяльник понадобится.

Собранный в указанном выше корпусе аппарат выглядит так:



В дизайне корпуса две ручки, поэтому установлено два энкодера с кнопкой. Левому отдано включение усилителя и выбор входа (их 4 шт.), а правому - регулировка громкости и режим Mute.

Есть один нюанс на тыловой панели: обозначения акустических терминалов не соответствуют фактическому положению клемм - можно переделать тыловую панель или сделать свои надписи. А можно оставить так, если не мешает

В общем, если кому нужны платы, то пишите тут или в личку, тему в толкучке создал.


Видео с Выставки: https://zen.yandex.ru/video/watch/61...4cff1017239084 Играет этот усилитель с немецкой акустикой Fischer&Fischer

[Валет]

ток покоя (пока без радиаторов) сейчас 1 мА на пару всего - он такой получается сам, если потенциометр регулировки в среднем положении и все детали по номиналу штатные, но никаких ступенек на синусоиде нет и играет он без каких-либо слышимых искажений.

В усилителях кл.АВ неизбежно создаются КИ. В их влиянии на качество звучания вы убедились сами, сравнивая звучание вашего УМЗЧ и ZD-50. Подавление КИ в конкретном УМЗЧ определяется его схемой и вы можете подтвердить эффективность вашего подхода к проектированию УМЗЧ по размаху КИ в сравнении с ZD-50.
Это можно сделать очень просто. Достаточно закоротить вход вашего УМЗЧ, а сигнал подавать через резистор на инв. вход ОУ. Сопротивление этого резистора может быть 4к7, если ЗГ позволяет получать на выходе 10В. Далее смотреть на осциллографе КИ на инв. входе ОУ при нагрузке 4Ом на частоте 20кГц и максимальной мощности на выходе. Наблюдаемый размах КИ легко пересчитывается на выход УМЗЧ. Никаких особых требований к чистоте спектра ЗГ при этом не предъявляется.

Скрытый текст

И еще, может быть вам будет полезно:

Есть оптимальный диапазон, от 60 до 110 мА, в котором качество оптимально.
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post3023918

Это очень поверхностное суждение. На самом деле субъективное восприятие качества звучания в зависимости от тока покоя зависит от многих факторов. В их числе раздрай усилительных свойств транзисторов плеч ВК на частотах до нескольких МГц, сопротивление АС, уровень громкости, спектральный состав сигнала, да и просто банальная вкусовщина. Поэтому объективно оптимального тока покоя не существует. Следует просто устанавливать максимально возможный ток покоя, допустимый по возможностям БП, теплоотвода с учетом требований энергосбережения. При этом дополнительным преимуществом такого подхода является то, что при комфортной громкости УМЗЧ может работать в основном в классе А.
Все ИМХО.

[свернуть]

[ДимычСф]

Сводный перечень.
Вроде в итоге всё учёл, надеюсь...
ЗЫ. Резюки 5Вт - металл. Из соображений, что цементники вроде как не рекомендуют таки в эмиттерные цепи.
Парт лист.xls

[Prophetmaster]

Я Купил Talema чешской сборки - как понять он плохой или хороший ?

Талема хорошие трансы. Торел тоже бывают хорошие. если на заказ сделаны. Этот был куплен готовый.

---------- Сообщение добавлено 19:37 ---------- Предыдущее сообщение было 19:24 ----------

А не высоко получается до основного радиатора?

Нет, там толщина алюминия уже 14 мм. Тепло отведется.

2. Nichicon KZ на 22мкфх50В не маловат будет? Было бы в этих позициях места на полноценные 10мм - было бы отлично.

Я поставил попробовать в этой версии. Такие кондеры у меня стояли в более ранних вариантах.

Ну, вот и ещё один существенный нюанс образовался - силовой трансформатор!!! Всё-таки, думаю, должны быть какие-то критерии выбора данного трансформатора. Присоединяюсь к вопросу о трасформаторе... И ещё, Олег, а каким компаундом заливается транс?

Заказал в Форварде 300 Вт 130 мм диаметр и 60 мм высота. 4300 руб. Вторички по 28 В. Чашки под них на Али - 140 мм диаметр и 65 мм высота. Заливаю нашим клеем ЭДП с песком в качестве наполнителя. Сначала эпоксидку до уровня заполнения 25%, потом песок, потом добавляю еще эпоксидки, потом песка- слоями, в общем, но разом, в течение 15-20 минут. Если засыпать транс песком полностью, а потом вылить смолу, то часто бывает, что до дна чашки она не везде доходит и образуются песочные полости. Песок, в принципе, можно вообще не сыпать, но тогда смолы нужно гораздо больше. И так, один флакон целиком на транс уходит.

---------- Сообщение добавлено 19:46 ---------- Предыдущее сообщение было 19:37 ----------

Резюки 5Вт - металл. Из соображений, что цементники вроде как не рекомендуют таки в эмиттерные цепи.Парт лист.xls

Те, которые у меня стоят в аппарате из 1 поста - сняты с оконечника Technics SE-A100. Они должны быть подходящие по типу. Партлист посмотрел - все есть, вроде

[ДимычСф]

Заливаю нашим клеем ЭДП с песком в качестве наполнителя.

ЭДП штука опасная - она "ползёт" со временем и может рвать изоляцию обмоток. Я в итоге плюнул на эту возню и заказал на 250Вт с пропиткой - 4500р, как выше писал. Теперь, глядя на то, что ты 300Вт заказал, задумался )))
ЗЫ. У меня вся комплектация получилась на 50тыр. Чуть позже уточню всю сумму, если кому интересно. Могу даже с раскладкой где что взято.
ЗЗЫ. Кто-то что-то слышал о разработках Ильи *Nem0* Стельмаха? Повторял? Можно и в личку, чтобы ту не мусорить.

[Prophetmaster]

Поэтому объективно оптимального тока покоя не существует.

Интересно, но при симуляции данного усилителя в программе Мультисим получается, что наименьшие искажения при токе покоя по 70 мА на пару.

---------- Сообщение добавлено 20:02 ---------- Предыдущее сообщение было 20:00 ----------

ЭДП штука опасная - она "ползёт" со временем и может рвать изоляцию обмоток.

25 лет назад начал заливать трансы в экранах эпоксидной смолой и проблем не было ни разу.

[ДимычСф]

25 лет назад начал заливать трансы в экранах эпоксидной смолой и проблем не было ни разу.

ну если он поверху закрыт обмотокой из лакоткани, то да - максимум лакоткань потянет.

[Валет]

Интересно, но при симуляции данного усилителя в программе Мультисим получается, что наименьшие искажения при токе покоя по 70 мА на пару.

Я писал что субъективное восприятие качества звучания в зависимости от тока покоя зависит от многих факторов. В связи с этим вопрос: как программа учитывает реальный раздрай в усилительных свойствах транзисторов плеч ВК на частотах до нескольких МГц? Как учитывается спектральный состав искажений в их субъективной заметности? Ведь известно, что ВЧ компоненты искажений (практически это КИ) значительно сильнее влияют на субъективное качество усиления, чем НЧ составляющие. Полученная вами цифра в программе Мультисим не дает такого ответа. Но его ориентировочно (вкусовщина, однако) можно оценить по реальному размаху КИ.

---------- Сообщение добавлено 22:54 ---------- Предыдущее сообщение было 22:25 ----------

При увеличении тока покоя до 200 мА звук ВЧ стал более натуральным. Я сделал вывод, что выставлять оптимум тока покоя на одночастотном сигнале не годится. (…) По приборам я вижу больше гармоник, на слух - звук яснее и натуральнее.
Парадокс.

[Prophetmaster]

Валет,
В программе работают модели деталей с кучей разных параметров. С технической точки зрения Мультисим показывает очень близкие с реальными параметры и даже форма меандра реального усилителя похожа на его модель в Мультисиме, но никаких связей с субъективной заметностью искажений нет, естественно. Субъективно, когда выше ток покоя, звучание лучше, но только в том случае, если БП на это рассчитан. Если в усилителе, в котором был ток покоя 50 мА, а в БП стоят два электролита по 6800 мкФ, задрать ток покоя до 1 А, то звук станет намного хуже, потому что пульсации выпрямленного напряжения станут размахом в Вольты, даже на холостом ходу.

[Валет]

В программе работают модели деталей с кучей разных параметров

Какой раздрай в усилительных свойствах транзисторов плеч ВК на частотах до нескольких МГц был заложен в ваших симуляциях? А спектральный состав искажений как-нибудь индицировался?

Если в усилителе, в котором был ток покоя 50 мА, а в БП стоят два электролита по 6800 мкФ, задрать ток покоя до 1 А, то звук станет намного хуже, потому что пульсации выпрямленного напряжения станут размахом в Вольты, даже на холостом ходу.

Это плохо, если увеличение тока покоя приводит к ухудшению звука. Пульсации выпрямленного напряжения размахом в Вольты, даже на холостом ходу вовсе не обязательно определяют качество звучания. А вот размах КИ очень даже определяет. Но для мощного БП в вашем усе этот вопрос вообще не стоит и вполне можно было бы проверить зависимость КИ и субъективного качества звука в зависимости от тока покоя. По-моему игра стоит свеч, особенно учитывая парадокс ИГВИНА в моем предыдущем посте. Но, конечно, дело хозяйское, а я сказал все, что хотел.

[Prophetmaster]

Это плохо, если увеличение тока покоя приводит к ухудшению звука.

Имелась в виду ситуация, когда в каком-нибудь бюджетном промышленном аппарате накручивается ток покоя в разы, при хилом по энергоемкости БП.

---------- Сообщение добавлено 00:12 ---------- Предыдущее сообщение было 00:11 ----------

ну если он поверху закрыт обмотокой из лакоткани, то да - максимум лакоткань потянет.

Эпоксидкой бабочек заливают и даже крылышки не рвутся

[aganext]

Преположительно, при жёстком компаунде, при хорошей адгезии его к лаку провода, циклическая, температурная деформация может оголить провод. Т.е. проблема может возникнуть при тяжёлом температурном режиме и при не удачно выбранном составе компаунда, с большой усадкой.

[Prophetmaster]

aganext,
Наш клей ЭДП не изменяет объем при застывании, а трансы у меня вообще не греются.

[Prophetmaster]

Вчера установил алюминиевые профили и разметил, просверлил отверстия для крепления радиаторов. Осталось резьбу нарезать и привернуть их к профилям, тогда можно будет настроить ток покоя.

[aganext]

Prophetmaster, Олег, в Ваших изделиях, конструктивных просчётов или сомнительных решений не было замечено, ни разу. Реплика
предназначалась Димычу.

[MAXIM_A]

Вчера установил алюминиевые профили и разметил, просверлил отверстия для крепления радиаторов.

А у транзисторов пришлось изгибать ножки, толщина пластины 4мм, а не 2мм?
И прокладки керамика или слюда?
Олег, а полимерные электролиты пробовал?

[Prophetmaster]

Олег, в Ваших изделиях, конструктивных просчётов или сомнительных решений не было замечено, ни разу

И на дедуху может быть проруха))

---------- Сообщение добавлено 18:57 ---------- Предыдущее сообщение было 18:51 ----------

А у транзисторов пришлось изгибать ножки, толщина пластины 4мм, а не 2мм?

Большие совсем немного пришлось раздвинуть, а маленькие побольше, но у них и ножки не такие тугие. Расчет был на пластину 2.5 мм.

И прокладки керамика или слюда?

Ставил слюду. Она была в наличии.

Олег, а полимерные электролиты пробовал?

Нет, пока не применял в аудио конструкциях.

---------- Сообщение добавлено 22.02.2022 в 01:02 ---------- Предыдущее сообщение было 21.02.2022 в 18:57 ----------

Резьбу нарезал и прикрутил радиатор, но на ток покоя времени не осталось. Позже займусь - все равно трансформатор и экран к нему еще едут.

[cshiuka]

И на дедуху может быть проруха))

Олег, откуда такой пессимизм? Вопрос по резисторам R11, R12 750Ом... Если они включены в параллель, как об этом писалось ранее (здесь или на Дзене?), то на плате левого соединения между ними НЕТ! Где несоответствие - на схеме или на плате? Если на схеме, то верен-ли номинал резисторов R11, R12? И какова мощность их в паре или одиночного в правильном включении?

---------- Сообщение добавлено 10:49 ---------- Предыдущее сообщение было 10:20 ----------

И, кстати, маркировка стабилитронов на плате перепутана местами.

[bepo]

Сводный перечень.
Вроде в итоге всё учёл, надеюсь...
ЗЫ. Резюки 5Вт - металл. Из соображений, что цементники вроде как не рекомендуют таки в эмиттерные цепи.
Парт лист.xls

И что по деньгам выходит вся комплектуха?

[Prophetmaster]

Вопрос по резисторам R11, R12 750Ом... Если они включены в параллель, как об этом писалось ранее (здесь или на Дзене?), то на плате левого соединения между ними НЕТ! Где несоответствие - на схеме или на плате?

Вот и проруха Я забыл сказать, что нужно перемычку сделать, как на схеме. На предыдущей схеме между стабилитронами был небольшой резистор, поэтому и резисторов с выхода было два (R11, R12). Потом резистор между стабами я убрал, R11 и R12 так и оставил, а перемычку на плате не нарисовал.

И, кстати, маркировка стабилитронов на плате перепутана местами.

Нет, с ней все в порядке.

---------- Сообщение добавлено 15:23 ---------- Предыдущее сообщение было 15:06 ----------

И что по деньгам выходит вся комплектуха?
Ответ * Ответить с цитированием

Около 50 тысяч, в полном комплекте с корпусом и ДУ

[MAXIM_A]

Вот и проруха Я забыл сказать, что нужно перемычку сделать, как на схеме. На предыдущей схеме между стабилитронами был небольшой резистор, поэтому и резисторов с выхода было два (R11, R12). Потом резистор между стабами я убрал, R11 и R12 так и оставил, а перемычку на плате не нарисовал.

А как-же я включал без перемычки....
Что могло сгореть? Микры? Причём, когда от ЛБП +/-30в, то нормально, а от транса питание +/-40 вольт, дымились резисторы 3,6 ком....