Улучшение линейности (и не только) усилителя на LM3886

[Nick]

Финальные платы пришли, собираю. Посмотреть на них можно у меня на сайте или тут.

Ссылки по теме:
Новые платы дают около -120дБ искажений на THD 11кГц 60W (левый канал - усилитель). Интермодуляционные за гранью обнаружения IMD19+20 , IMD19+20 полный диапазон .

Черновик описания, списка деталей, и схемы, новой версии. Zero D 50 Rev D7.12.

Последняя рабочая версия схемы усилителя, питания и список используемых деталей - Zero D 50 Rev D4 (исправлена ошибка с MUTE, нумерация деталей не совпадает с предыдущими версиями). Небольшое описание усилителя.

Упрощённая версия для тех кто самостоятельно проектирует платы и не хочет возиться с большим количеством конденсаторов и резисторов. Вариант однослойных печаток под утюг от devisangela тут (упрощённая версия без стабилизаторов).

Модель (АФЧХ) в LTSpice.

Замерянные искажения у прототипа на 10кГц Rev. D4 THD 10kHz 40Vp-p (50W) 4Ohm - < 0.0004%. На графике -вверху вход, внизу выход.

Фото прототипа 1 и 2.

Печатки для прототипа использовал от ревизии С (нумерация деталей не совпадает).

Описание принципиальных отличий Rev. D от предыдущих версий тут.

Интересные осцилограммы: шунтировние электролита керамикой , и продолжение, работа стабилизатора, и продолжение, выход U1 под нагрузкой и без, то же (более правильно снято)

Метод измерения искажений звуковой картой с вычитанием гармоник (использовался вначале, когда небыло AMBER 3501 и генератора с низкими искажениями): 1, 2, 3, 4 . Обсуждение метода было тут.

История предыдущих версий. Статья Yewen-a есть тут.

[A.R.]

собсно я до сих пор считал, что желание изменить громкость хоть громче хоть тише, как раз показьівает некоторьіе проблемьі в звуковоспроизведении.

Я не эксперт, но по моему опыту, косвенным признаком проблем является желание то сделать погромче, то потише. Как правило, на "простых" эпизодах -- погромче, а когда "жахнет", то потише т.к. что-то раздражает. А если делаешь только все громче и громче, пока не начинают пинать домашние, то все ОК.

Добавлено через 5 минут

A.R. а померять искажения у вас нет возможности ? Былоб интересно... Ну или хотя бы фотки

К сожалению, пока нет. В проекте мерялка векторных искажений. Фотки будут чуть погодя, я опять все расковырял

[Sagittarius]

Оставлять выбросы на выходе ОУ никак нельзя. Они указывают на то, что искажениями с выхода могут быть перегружены ВСЕ каскады ОУ, да ещё и перекошен ДК LM, работающий на низкое входное второго каскада с однополюсной коррекцией. И то, что качество звучания нельзя характеризовать однозначно - тому подтверждение. Песок, пыль, пелена в звуке.

Грабли.

Вообще, на изменение Ку и увеличение искажений мощных ОУ влияет даже изменение температуры того или иного выходника при протекании через него выходного тока. Неравномерный прогрев транзиков ДК изменяет их напряжения смещения в течение периода сигнала, а это не что иное, как паразитная ООС или ПОС.

Также обратите внимание на падение напряжений на проводах ОУ - БП. В ОУ с совмещёнными выводами питания ВК и УН при выходном токе 10 А сопротивление в цепи питания даже 0,001 Ом завязывает паразитную ООС ВК - ОЭ и ВК - ИСТ нагрузки второго каскада, уменьшающую усиление при увеличении выходного тока свыше тока покоя ОУ. Это ж не дискретный усь с его правильной разводкой и раздельным питанием ВК - УН. Не мучился бы ты, Ник.

[Nick]

Оставлять выбросы на выходе ОУ никак нельзя. Они указывают на то, что искажениями с выхода могут быть перегружены ВСЕ каскады ОУ, да ещё и перекошен ДК LM, работающий на низкое входное второго каскада с однополюсной коррекцией.

Ключевое слово - могут. Могут быть перегружены, а могут и небыть. Как показывают замеры всё работает без перегрузки.

И то, что качество звучания нельзя характеризовать однозначно - тому подтверждение. Песок, пыль, пелена в звуке.
Грабли.

Я непойму, вы даже прочитать нормально неможете? Где вы нашли такие слова "Песок, пыль, пелена в звуке" ? https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...6&postcount=79

Вообще, на изменение Ку и увеличение искажений мощных ОУ влияет даже изменение температуры того или иного выходника при протекании через него выходного тока. Неравномерный прогрев транзиков ДК изменяет их напряжения смещения в течение периода сигнала, а это не что иное, как паразитная ООС или ПОС.

Скажите вы это сами придумали ?

Также обратите внимание на падение напряжений на проводах ОУ - БП. В ОУ с совмещёнными выводами питания ВК и УН при выходном токе 10 А сопротивление в цепи питания даже 0,001 Ом завязывает паразитную ООС ВК - ОЭ и ВК - ИСТ нагрузки второго каскада, уменьшающую усиление при увеличении выходного тока свыше тока покоя ОУ. Это ж не дискретный усь с его правильной разводкой и раздельным питанием ВК - УН.

Подавление пульсаций питания есть в даташите и тут уже обговаривалось.

Не мучился бы ты, Ник.

Sagittarius, всё работает и не только у меня (я уже более двух недель только его и слушаю, по этой схеме https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1195609132, вместо криика). Всё уже измерено (и IMD и THD) и прослушено, результатом я доволен. И я не мучаюсь . Не придумывайте несуществующих проблем... Или вам просто поговорить охота ?

Вот например отзыв для сомневающихся (писал Вадим, товарищ моего товарища Володи (vd-two). Писал Володе. Надеюсь меня он простит, я неспросил разрешения на публикацию тут).

Спаял на макетке усь на LM4780(2х3886). Вдохновляет. Но требует серьёзного преда ввиду низкого Rвх. У меня сладкая парочка ОРА2134+BUF634 в классе А(что под рукой было). Может, и вправду печатку под это дело сделать для разных вариантов(моноблок, стерео, 5ch и т.д.)? PIEGA P-5 Ltd зазвучали катастрофически хорошо, клиент попросил оставить ему макет на неделю. А у него двублочник Musical Fidelity F-15... С евонным предом звук зажатый какой-то, но детальный. Включил свой буфер-и всё, хочется просто сидеть и слушать музыку. А ежели с твоим, то чё будет? Вобщем, мой респект и уважение Коле! Буду делать сразу два уся-для себя походный вариант, и клиенту трёхблочник. За сим с уверениями в совершеннейшем к Вам почтении...

Кто незнает Musical Fidelity F-15 - Hi-End в классе А. PIEGA P-5 - http://www.stereotimes.com/speak051099.shtml.

[Sagittarius]

Там ключевое слово - ИСКАЖЕНИЯ. Если они будут - всё приложится. И песок, и пыль. Ведь если «искажение» возникло далее по схеме, чем узел, определяющий первый полюс АЧХ уся с разомкнутой ООС – например, в ВК ОУ LM, то. Компенсация его потребует от каскадов, работающих на упомянутый узел, гораздо больших выходных токов для зарядки кондика fср1, напряжений управления на переходах активных элементов и изменений параметров этих переходов. Суть, речь идёт о динамических искажениях.

Мне невыносимо льстит, что приписывается лично мне пара фраз из учебника по ИМС. Что-то будет, если я его найду, и ещё пару фраз зацитирую? Типа: "Компоненты ОУ имеют массу паразитных параметров, таких, как ёмкость относительно подложки и друг друга, сильную зависимость сопротивления резиков и ёмкости кондиков от температуры и т.д."? И пока выходит так, что ОУ на дискретах имеют более высокие парамеры, чем более дешёвые твердотельные.

Влияние сопротивления проводов - скажем, дорожек ПП - это вовсе не влияние пульсаций. Последнее обычно проявляется без сигнала, и с его появлением - маскируется. А тут в случае типичного двухкаскадного УН ДК-ОЭ/ИСТ + ВК имеем две схемы Шиклаи, состоящие одна из ОЭ-ВК, другая - из ИСТ (тоже ОЭ)-ВК, см. рис.
http://i050.radikal.ru/0712/ee/0898a439f197.jpg

Организуется петля паразитной ООС по цепям питания, снижающая усиление УН. И лечится она лишь уменьшением полного сопротивления шин питания.

Тут ведь понимаешь, что произошло? Ты показал, что схемы УМЗЧ надо делать проще, а звучать они при этом будут лучше. И зачем эти все ВВ, СЛ, Линксы и зуевские?

[Nick]

Там ключевое слово - ИСКАЖЕНИЯ.

Искажения есть всегда и везде. Другое дело какая их величина без ООС, и какова при этом глубина ООС. Если усилитель имеет достаточную скорость наростания и перегрузочную способность, то не играет большой роли где первый полюс. Глубина же ООС в моём усилителе более 60дБ на 20кГц и более 100дБ на 1кГц, и это достигается за счёт дополнительного ОУ, который работает в малосигнальном режиме. Поэтому SIA_2 и говорит, что искажения уже только определяются наводками...

Добавлено через 1 минуту

Тут ведь понимаешь, что произошло? Ты показал, что схемы УМЗЧ надо делать проще, а звучать они при этом будут лучше. И зачем эти все ВВ, СЛ, Линксы и зуевские?

Я с ними не сравнивал, поэтому ничего сказать немогу.

Добавлено через 3 минуты

Влияние сопротивления проводов - скажем, дорожек ПП - это вовсе не влияние пульсаций.

Это проявляется как искажения, и они уже входят в померяные в даташите. Установка доп. ОУ уменьшает все искажения, в том числе и вызванные этим.

[Ремонт-NIK]

что искажения уже только определяются наводками...

в точку суммирования?

[Sagittarius]

Искажения есть всегда и везде. Другое дело какая их величина без ООС, и какова при этом глубина ООС. Если усилитель имеет достаточную скорость наростания и перегрузочную способность, то не играет большой роли где первый полюс. Глубина же ООС в моём усилителе более 60дБ на 20кГц и более 100дБ на 1кГц, и это достигается за счёт дополнительного ОУ, который работает в малосигнальном режиме. Поэтому SIA_2 и говорит, что искажения уже только определяются наводками...

Установка доп. ОУ уменьшает все искажения, в том числе и вызванные этим.

Скажи-ка, дядя, ведь недаром ? Что-то ведь мы должны заплатить за транспортировку ВЧ-сигнала компенсации гармоник по тракту с ограниченной в ОУ и LM полосой? Не будет ли это выглядеть как изменение режимов каскадов на пути следования? Не признак ли этого - выбросы? А что будет с одновременно усиливаемыми полезными сигналами?

[AudioKiller]

А моя идея дополнить LM3886 выходниками с ОБ похоже никого не вдохновила?

[Nick]

Скажи-ка, дядя, ведь недаром ? Что-то ведь мы должны заплатить за транспортировку ВЧ-сигнала компенсации гармоник по тракту с ограниченной в ОУ и LM полосой? Не будет ли это выглядеть как изменение режимов каскадов на пути следования? Не признак ли этого - выбросы? А что будет с одновременно усиливаемыми полезными сигналами?

В том то и дело, что эта петля дополнительной ООС (доп. ОУ) работает большей частью в звуковом диапазоне, там где нас это интересует, а где-то с 400-500КГц доп. ОУ практически неработает, благодаря коррекции (многополюсной). Чем вы к примеру платите когда меняете коррекцию с однополюсной на двуполюсную ? В нашем случае мы платим набегом фазы там, где нас это не сильно волнует (достаточно иметь запас по фазе в точке единичного усиления ОООС, см. картинку), и платим глубиной ООС на частотах свыше 20кГц, но нас это ведь не волнует тоже, ультразвук мы не слышим.
Кстати "выбросы" на меандре остаются почти такими же (всего до 1.5 раз больше) как и для одной LM3886, если смотреть между её инверсным и неинверсным входом. Хотя меандр мы никогда не слушаем Спектр меандра, что вы предлагаете для тестирования содержит частоты больше звуковых. Поэтому замеров ИМ 19+20 на максимальной мощности я считаю вполне достаточным. Если вы уж и хотите померять интермодуляционные искажения связанные к примеру со скоростью наростания, то делать это надо по общеизвестной методике для TIM (3.18кГц ограниченной полосы прямоугольники и 15кГц синус), а не смотреть АФЧХ для сверхзвуковых частот внутри схемы усилителя, чем вы сообственно и занимаетесь

Добавлено через 1 минуту

А моя идея дополнить LM3886 выходниками с ОБ похоже никого не вдохновила?

Лично я пока хочу довести до конца то, что запланировал.

[vd_two]

И пока выходит так, что ОУ на дискретах имеют более высокие парамеры, чем более дешёвые твердотельные.

Весьма спорное утверждение. ТАК не выходит

[Nick]

в точку суммирования?

Видимо да, поэтому в новой версии (ревизия С) я разделил точки ссумирования для LM3886 и доп ОУ, посмотрим что будет. Плюс конечно наводки по земле...

[Ремонт-NIK]

Плюс конечно наводки по земле

Offтопик:
скорее перекрестные помехи.

[Nick]

Offтопик:
скорее перекрестные помехи.

Между чем и чем ?

[Ремонт-NIK]

в новой версии (ревизия С) я разделил точки ссумирования для LM3886

Nick,
а где эта ревизия "С"?
В треде вверху страницы лежит -"CIRRevA"
Удобнее будет.если вверху писать-ревизия такая-то.А//В/С-и рядом файлик этой ревизии ложить.
Я уже запутался в апдейтах и ссылках.

Добавлено через 50 секунд

Между чем и чем ?

между токами протекающими по земле.

[Nick]

Nick,
а где эта ревизия "С"?
В треде вверху страницы лежит -"CIRRevA"
Удобнее будет.если вверху писать-ревизия такая-то.А//В/С-и рядом файлик этой ревизии ложить.
Я уже запутался в апдейтах и ссылках.
.

Добавил в первый пост (самый верхний).

[Семенович Игорь]

Скажите, Ник.На сколько здесь уместно не стабилизированное питание?

[Nick]

Скажите, Ник.На сколько здесь уместно не стабилизированное питание?

Я не пробовал, но что то мне подсказывает, что большой разницы не должно быть. Всё таки подавление пульсаций тут больше зависит от дополнительного ОУ, а у него питание стабилизированное плюс подавление пульсаций у него хорошее. Я заказал себе пару торов на 2x22вольта по 160ватт. Придут попробую.

[Ремонт-NIK]

Nick,
Мне не понятно назначение цепочки R9C9R13 из "ревизии С".
К тому же.ее труднее будет развести для достижения высоких результатов.по сравнению с "rev-A"

[A.R.]

Ну вот, наконец-то заковырял все обратно, заодно сподобился сфотографировать. Пока не могу сказать с определенностью, повлиял ли перенос LR-фильтра на выходные клеммы и постановка защитных диодов на звучание. Скорее нет, чем да.

[Nick]

Nick,
Мне не понятно назначение цепочки R9C9R13 из "ревизии С".
К тому же.ее труднее будет развести для достижения высоких результатов.по сравнению с "rev-A"

Я уже про это писал, это сделано для того чтобы разделить более важную точку ссумирования ОООС (инв. вход U2) от более "грязной" и менее важной (инв. вход U1), по крайней мере в звуковом диапазоне. Разводить надо тщательно R3R6C8C4R7C5, а R9C9C13 менее критично. Плату я развёл и заказал уже, во вторник должна прийти... С другой стороны это пока ещё эксперемент, а Rev. A вполне рабочая версия.

Вообще почему я отказался от ревизии B, хотя там разводить было бы ещё проще - схема Yewen-a хороша тем (раньше не совсем понимал это), что она даёт меньший набег фазы на ВЧ и он значительно меньше зависит от доп. ОУ. Глубина обратной связи в случае Yewen-a равна F(s) = b(s)*К1(s)*(K2(s)+1), где K1 усиление главного ОУ, K2 доп c учётом делителя после него, b коэф. передачи цепи ООС. Так вот получается что на ВЧ, там где усиление K2 меньше K1, устойчивость схемы определяется большей частью K1. Если не заводить обратную связь на главный ОУ, то глубина будет F(s) = b(s)*K1*K2 и тут видно, что К2 будет играть роль всегда. Вот такая вот многопетлевая ООС получается...