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.

[Gajdar]

Nick, попробуй сделать "виртуальную среднюю точку из конденсаторов.
По идее, с точки зрения баса )) как максимальных токовых режимов, стабилизатор напряжения "изолирует" усилитель от силового трансформатора с выпрямительными диодами. По сути, всю нагрузку получает конденсатор, потом он импулсно подзаряжается и вот в этот самый момент стабилизатор 5ю амперами ограничивает ток подзарядки кондера. Это предотвращает дикую нагрузку на выпрямительные диоды и силовой транс. Конечно время такой зарядки очень мало, но как я понимаю, ток, который кондер может отдать в нагрузку и ток, который он жрет при подзарядке очень различается по величине. )) Вот тут стабилизатор напряжения и работает как "сглаживающий" пульсации подзарядки силовых кондеров фильтра.
Но применение железного дросселя решит и проблему "кондеров" и их позарядки и подавдения грязи от питания.

Возможно еще и слив противоЭДС как то влияет в реальности.

Ну и самый радикальный способ фильтрации - это "виртуальная" средняя точка из элетролтов большой емкости. Эта комбинация будет работать и как защита акустики от постоянки и как фильтр питания. Кондеры 44000 ЕСР очень маленькое в звуковом диапазоне, потом растет "фильтруя" всю прочуу грязь.

Очень уж не хочется стаб делать... Попробовать "виртуальную" землю дело пары минут, дроссельгьный Г фильтр тоже.... Требуем эксперемента!!!!!!

[MikeF]

По сути, всю нагрузку получает конденсатор, потом он импулсно подзаряжается и вот в этот самый момент стабилизатор 5ю амперами ограничивает ток подзарядки кондера.

что-то у меня сомнения по поводу этого сценария.

Конечно время такой зарядки очень мало, но как я понимаю, ток, который кондер может отдать в нагрузку и ток, который он жрет при подзарядке очень различается по величине.

да, из-за разных длительностей этих циклов

[Gajdar]

Для того, чтобы вычислить систему с неизвестным содержанием, но известным результатом - есть только один способ. Сетод проб и ошибок для выявления корреляции. Нужно собрать несколько гипотез и вариантов их решения. Вот парочка гепотез и парочка вариантов эксперимента.

[dekko]

Вот парочка гепотез и парочка вариантов эксперимента.

ПОДДЕРЖИВАЮ!! надо бы попробовать...

[Audiomaniac]

Незамеченным прошло предложение проверить организацию питания
входного операционника.. Как оно сделано? Из схемы не видно.
Может там собака порылась - важный участок схемы.

[Sagittarius]

даже умеет читать

Алексей

М-да. Вот оно где собака порылась. Обычно - не умеют?

Для хороших людей и тех, кто всё-таки умеет читать: см. РадиоХобби, №4.2007 год, стр. 23 или первоисточник: "Радиомир", №6.2007, стр. 12-13.

Наберите воздуху, Лексей. Смех обещает быть долгим. Зато вы узнаете, какова у старухи проруха.

Добавлено через 18 минут

Ничего не видно, там где есть она всё берёт. Придумайте какое нибудь обьяснение получше.

Ещё в порядке бреда. Ну, раз это мозговой штурм, то и бред - метод позволительный.

Мерил искажения, вносимые электролитами. Зависят от напряжения сигнала на них и тока - через. Если на СЧ-ВЧ (до 20 кГц) напряжение на электролитах падает небольшое, то и скажений нет, поскольку начинает сказываться малое ёмкостное сопротивление кондика. А вот на НЧ, где в RC-цепочке напряжение на электролите увеличивается, то и искажения растут. Как растут - это индивидуально, от марки, напряжения ПТ, чуть ли не от дуновения. Их легче померить, чем задумываться над этим .

Так вот. У нас через электролиты питания проходят ДВА сигнала. Один - звуковой, другой - гармоник выпрямленного диодами переменного тока. К тому же форма ТОКА через те электролиты СОВСЕМ не соответствует форме НАПРЯЖЕНИЯ на них. Их ток равен току диодов выпрямителя, а он - импульсный на фронтах. Импульс - это гармоники. И чем больше те гармоники... Они хотят и могут излучаться токовой петлёй выпрямитель - кондики. А УМЗЧ хоть и не хочет их принимать - а куда ему деваться?

И вот здесь-то и начинается бред . См, Лексей. Я, если чего точно не знаю, всегда готов признать свою ошибку, даже заранее .

Если электролит на НЧ - нелинейный элемент, с Кг порядка процентов, то в НЕстаб БП звуковой и гармоник выпрямленного сигналы могут интермодулировать. А в СТАБ БП на электролитах в цепи звукового сигнала нету гармоник сетевого. Предположительно, того же эффекту можно достичь, повышая ёмкость кондиков фильтра. Уменьшится ёмкостное сопротивление и поест гармоники .

Добавлено через 10 минут

Т.Е. токовые импульсы выходников влияют на входные части уН на реальном сигнале больше чем на прямоугольнике.

Заступлюсь. Меандр - по ширине спектра самый крутой сигнал изо всех, известных человечеству. К тому же как просто его получить, так же просто и исследовать с его помощью. Просто смотри по всем доступным точкам УМЗЧ осциллом и отмечай разницу в форме: хошь - токов, хошь - напряжений. А уж форма ПХ = АЧХ = ФЧХ.

Добавлено через 10 минут

кста посмотри график ПСРР для 3886, при 1мег. она уже все пропускает и на выход и хз еще куда а тут как раз мусору от БП мост-конд предостаточно, возможно часть из этого не проходит через стаб (все таки некий ФНЧ из рег. транз и конда выходного то получается)

Это так. В любом Оу, а ЛМ - это тот же мощный ОУ, подавление помех по питанию зависит от Ку УН и в частотной области ухудшается так же, как уменьшается Ку. А вот всякого рода искажения с повышением частоты, наоборот, увеличиваются. Поэтому: хошь качества - повышай широкополосность УМЗЧ.

Добавлено через 11 минут

При 1-м мегагерце она и неусиливает практически, вообще нас интересует этот параметер в звуковом диапазоне.

Ошибка. Транзисторы в современных ОУ имеют fт десятки гигагерц. В древнейшей К1УТ531 уже были транзики с fт=1,5 ГГц. Спад усиления на 1 МГц обеспечен препаскуднейшей для звука, но крайне простой в применении и потому самой выгодной для производства однополюсной коррекцией. Все знают, что она реализуется ЧЗ ООС через кондик и охватывает второй каскад УН. А вот полоса частот входного ДК очень широка: прикиньте рабочие токи, мощности и возможные размеры (ёмкости Скб) транзисторов ДК. Поэтому ДК, как и всякий каскад, работающий на узел, определяющий fср1, будет перекошен разностным сигналом в прямой зависимости от его напряжения и частоты.

[Gajdar]

т.е. получается стабилизатор отвязывает усилитель от гармоник выпрямителя... работая как фильтр.... но добавляет своих ))

Так может тогда пассивным элементом в виде дросселя поробовать??? или пары дросселей НЧ и ВЧ...
Получается концептуально - дроссель с большой накопленной энергией разгружает диоды по току и работает как фильтр. Высокочастотную помеху фильтровать по жбанову.

Иначе для ЛТ1083 тоже понадобится линеаризующий операционник )))) чтобы минимизировать его собственные гармоники ))

[Sagittarius]

Я же и говорю: интегральный УМЗЧ с током покоя 50 мА, относительно большими сопротивлениями шин в цепях питания (а при реальном Iвых=10 А, неправдоподобно низком Rш=0,001 Ома напряжение второй гармоники сигнала на шине Uш=10 мВ сравнимо с входным напряжением второго каскада УН Uвх2кУн=1...2 мВ, охваченного нелинейной ООС по току выходного каскада, с критической точкой излома Iвых=Iпок=50 мА (это там, где генерируются "ступеньки")) и однополюсной коррекцией - не тот объект, который стОит пытаться охватывать глубокой ООС. Гармошки и помешки разного рода будут настолько рады проникнуть на его главный вход и промежуточные точки, что хоть ховайся.

Через пол-года Ник поймёт, что вот в это самое время мог бы начать собирать СЛ , а теоретических знаний у него хватит .

[nazar]

Nick, попробуй сделать "виртуальную среднюю точку из конденсаторов.

я об этом по скайпу нагружаю Николая уже несколько дней пока безрезультатно

Ну и самый радикальный способ фильтрации - это "виртуальная" средняя точка из элетролтов большой

это не способ фильтрации уж никак

Меандр - по ширине спектра самый крутой сигнал изо всех, известных человечеству

а дельта импульс

Поэтому: хошь качества - повышай широкополосность УМЗЧ.

или не плоди левого мусора

Если электролит на НЧ - нелинейный элемент, с Кг порядка процентов, то в НЕстаб БП звуковой и гармоник выпрямленного сигналы могут интермодулировать. А в СТАБ БП на электролитах в цепи звукового сигнала нету гармоник сетевого. Предположительно, того же эффекту можно достичь, повышая ёмкость кондиков фильтра. Уменьшится ёмкостное сопротивление и поест гармоники .

с 100,150 итд Гц согласен но вч мусору от этого меньше особо не будет

Высокочастотную помеху фильтровать по жбанову

герленом

Через пол-года Ник поймёт, что вот в это самое время мог бы начать собирать СЛ

только зачем, вроде не для студии усь надо)

[Sagittarius]

а дельта импульс

А сгенери? Сгенерил? Подай? Подал? Пойми?

или не плоди левого мусора

И то, И другое. См. СЛ: форева.

с 100,150 итд Гц согласен но вч мусору от этого меньше особо не будет

Правильно. Дык, вишь, я етую проблему с двух возможных сторон обрисовал. Перестрах.евался.

вроде не для студии усь надо

Дык ведь правда! Святая правда! Гари она ясно, студия-то! Для сибя же, родного!

Як нэ робыты, можна жыты, алэ як не жэрты, можна вмэрты.

[nazar]

А сгенери? Сгенерил? Подай? Подал? Пойми?

Я не умею делать невыполнимые вещи Разве что псевдо ДИ сгенерить

Дык ведь правда! Святая правда! Гари она ясно, студия-то! Для сибя же, родного!

Нахера для себя 150Втный усь? 10с головой хватит (ну 20 для маньяков)

Як нэ робыты, можна жыты, алэ як не жэрты, можна вмэрты.

Жрать не срать, можно обождать.

[Ремонт-NIK]

Николай.я так и не понял.шунтировать 3886 электролитами на плате УНЧ.в непосредственной близости от микросхемы Вы пытались?

Что мне пытаться ? Я тестирую стаб и нестаб в одинаковых условиях.

С моей точки зрения-Вы поставили эксперимент некорректно.
Назар вижу тоже так считает.
Л. Зуев, как Вы считаете.правильно Николай организовал свой эксперимент в плане шунтирования 3886?

Ник.а емкости в фильтре БП(30000мкФ) у Вас набраны из мелких номиналов или из 2х15000?
И еще вопрос-Вы можете посмотреть широкополосным скопом.что происходит на выводах питания 3886 (при питании от разных источников) во время подачи ей на вход меандра 25/50/100Гц (или кратных частот) с амплитудой 2/3 от макс Рвых?

[Nick]

Цитата:
Николай.я так и не понял.шунтировать 3886 электролитами на плате УНЧ.в непосредственной близости от микросхемы Вы пытались?

Что мне пытаться ? Я тестирую стаб и нестаб в одинаковых условиях.

С моей точки зрения-Вы поставили эксперимент некорректно.
Назар вижу тоже так считает.
Л. Зуев, как Вы считаете.правильно Николай организовал свой эксперимент в плане шунтирования 3886?

Ник.а емкости в фильтре БП(30000мкФ) у Вас набраны из мелких номиналов или из 2х15000?
И еще вопрос-Вы можете посмотреть широкополосным скопом.что происходит на выводах питания 3886 (при питании от разных источников) во время подачи ей на вход меандра 25/50/100Гц (или кратных частот) с амплитудой 2/3 от макс Рвых?

Вот вы всё пишите попробуй то, попробуй это, а почему это должно влиять ?
У меня 4 усилителя. У 2-х из них серийных и конденсаторы на плате и из много мелких, это им не помогает. Алексей тоже считает что от хорошего стабилизированного источника звук другой. Почему - никто незнает. Тем что я буду заниматься шаманством и переносить туда сюда трансформаторы, кондёры я ответа на этот вопрос ненайду.

Скопом я конечно же смотрел, из ВЧ там только мусор из-за переключения ВК, такой же как и без стабилизатора.

Добавлено через 3 минуты

Гармошки и помешки разного рода будут настолько рады проникнуть на его главный вход и промежуточные точки, что хоть ховайся.

Я мерял спектр на выходе, при синусе и прямоугольниках, ваша теория, котороя была первоночально и моей тоже, не подтверждается.

[nazar]

Вот вы всё пишите попробуй то, попробуй это, а почему это должно влиять ?

когда при експериментальной части набрано некоторое количество информации, только тогда можно делать некие выводы

Offтопик:
вижу до компа добрался, получил сообщения?

[Nick]

Через пол-года Ник поймёт, что вот в это самое время мог бы начать собирать СЛ , а теоретических знаний у него хватит .

Одно другому немешает. С другой стороны вы уверенны что такого же эффекта небудет с СЛ ?

Добавлено через 53 секунды

Offтопик:
вижу до компа добрался, получил сообщения?

Да, пасибо, это уже что-то.

[dekko]

С другой стороны вы уверенны что такого же эффекта небудет с СЛ ?

не уверен, а может автор СЛ подскажет?

[Nick]

когда при експериментальной части набрано некоторое количество информации, только тогда можно делать некие выводы

Назар, эксперементы ставятся обычно для подтверждения теорий (гипотез). Их я пока невижу, точнее вижу некоторые, но они не могут быть протестированы переносом конденсаторов. А то что вы предлагаете это эмперически - метод тыка называется, он часто даёт какой-то результат, но почему очень часто остаётся неизвестным.

[sia_2]

не уверен, а может автор СЛ подскажет?

Эффект недостаточной насыщенности баса в легкой форме всплывал при разработке и экспертизе первого макета СЛ (на 4 КТ818/819 в плече). В последующих версиях СЛ означенный эффект был окончательно подавлен отдельным питанием УН с двойной фильтрацией и разделением полигонов земель. Плюс достаточно мощный БП с малой "просадкой" и питание первой ступени повторителя от повышенного напряжения. Что именно дало основной эффект - плата, умощнение выходного каскада или доработка схемотехники - не проверяли, т.к. проблемы не стало, а других дел хватало. Наиболее вероятная причина - проявление модуляции дифференциальных характеристик из-за изменений питания УН при отработке больших выходных токов. (из ряда данных по психоакустике, см. Хоэга и книжку Цвиккера/Фельдткеллера, можно сделать предположение, что "насыщенность", "фундаментальность" баса, как это ни покажется необычным, определяется не характеристиками на НЧ, а отсутствием влияния на ВЧ - составляющие).

[Nick]

См. СЛ: форева.

СЛ возможно и форева, но на печатных платах от SIA_2, а так это непонятно что.

Добавлено через 1 минуту

В СЛ означенный эффект (слегка наблюдавшийся в версии на 4 КТ818/819 в плече) был окончательно подавлен отдельным питанием УН и разделением полигонов земель. Плюс достаточно мощный БП с малой "просадкой".

Сергей, а по приборам это как-то было видно ?

[nazar]

Назар, эксперементы ставятся обычно для подтверждения теорий (гипотез). Их я пока невижу, точнее вижу некоторые, но они не могут быть протестированы переносом конденсаторов. А то что вы предлагаете это эмперически - метод тыка называется, он часто даёт какой-то результат, но почему очень часто остаётся неизвестным.

Ник, не так
вот например сидит студент с бабой на столиках пьет пиво и тут ему приходит в голову какаята гипотеза о влиянии абсцисы третьего градиента на выхревые токи в ластах плавца. бред правда В тоже время другая история, сидит студет в лаборатории с макетом какойто х..ни и натыкается на интересный еффект, посе чего строется гипотеза и продолжаются *дослидження*