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]

Да, эта тема вылазит периодически.
Чем резистор отличается от АС.

При работе на комплексную нагрузку возникающий сдвиг фазы между напряжением и током на выходе усилителя приводит к тому, что при синусоидальных входных сигналах нагрузочная прямая вырождается в эллипс. Причем, поперечный размер эллипса зависит от реактивной составляющей нагрузки, а продольный — от активной. При усилении импульсных сигналов, например типа «меандр», линия нагрузки представляет собой параллелограмм (по Шкритеку), что еще больше усугубляет положение. Амплитуда скачка напряжения в момент переключения (за счет ЭДС самоиндукции) зависит от отношения постоянной времени сигнала т0 к постоянной времени нагрузки т = L/R.
Импульсный характер реального звукового сигнала и комплексный характер импеданса громкоговорителей приводит к тому, что пиковое значение выходного тока в 5...8 раз превышает максимальное амплитудное значение Iт, соответствующее работе на активную нагрузку. Пиковые величины тока im гармонического сигнала рассчитывают по формулам того же Шкритека:

Il=1.41*sqrt(P/Rl) — Для активной нагрузки,
Il= 8.6*SQRT(P/RL)— Для комплексной нагрузки, где Р — выходная мощность, Вт;

RL — номинальное сопротивление громкоговорителя, Ом.
Кое кто конечно сомневается в правильтности коэффициента 8.6 для комплексной нагрузки, но лично я в Шкритеке не сомневаюсь....

Так, например, при выходной мощности 60 Вт и сопротивлении нагрузки 4 Ом пиковое значение тока на выходе может иметь значение 5,5 А при активной нагрузке и 33 А — при комплексной.

Поэтому так важно в фильтрах АС делать цепочки копенсации Бушеро-Цоблеля на каждую головку для того, чтобы привести АС как нагрузку как можно длиже к активному, скомпенсировав реактивности.
Замечу )) что цепочка цобеля на выходе усилителя стоит только для проводов )) а вот внутри АС - уже для динамиков ))))

Есть гдето в сети труды Оталлы по данному вопросу.
Поэтому, получается что для LM3886 реально лучше использовать АС с достаточно высокой чувствительностью, чтобы ЛМка работала в пределах 10-20 ватт (до ограничения по токовому режиму при работе на комплексную нагрузку в пределах даташитных 6-7ампер).
Сырицо в какомто журнале радио давал переводную статью, где он показывал реальные выходные возможности различных услителей с заявленной ваходной мощностью 100-200 ватт на реальную наргрузку.

Если же слушать на выходе резистор, то все это не нужно ))))
нашел оталу...

[MikeF]

Если же слушать на выходе резистор, то все это не нужно

затея, конечно, неплохая, но нужно слишком много подавать мощи на него чтобы бы было более-менее громко, да и низов маловато

[Nick]

Поэтому, получается что для LM3886 реально лучше использовать АС с достаточно высокой чувствительностью,

Или АС с более лёгким импедансом для УМЗЧ.

[...DO...]

А лучше всего - делать акустику активной

[Gajdar]

хум хау....

[anatol0]

Может, немного не в тему, просто проскочило обсуждение, при сравнении LM3886+LM318 с Creek-ом, про стабилизированный БП. Можно поподробнее, какой стабилизированный БП будет хорош?

[Nick]

Может, немного не в тему, просто проскочило обсуждение, при сравнении LM3886+LM318 с Creek-ом, про стабилизированный БП. Можно поподробнее, какой стабилизированный БП будет хорош?

Я пользовался лабораторным HY3003-3. Сейчас сделал на LT1083, вроде разницы пока незаметил, но сравнительное тестирование с HY3003-3 пока не делал (так чтоб переключать быстро то однин то другой). Сделаю отпишусь.

[MikeF]

сделал на LT1083, вроде разницы пока незаметил, но сравнительное тестирование с HY3003-3 пока не делал (так чтоб переключать быстро то однин то другой).

по моему опыту подобные эксперименты заканчиваются ничем (конечно, если очень большая разница в свойствах сравниваемых устройств, то может и будет положительный результат). Пытался подобным образом сравнить два усилителя. Сидишь, щелкаешь тумблером, управляющим реле, и никакой разницы. А если несколько дней слушаешь один усилитель, а потом включаешь другой, то заметно.

[Semigor]

2MikeF
Совершенно верно.

[Nick]

по моему опыту подобные эксперименты заканчиваются ничем

Ну я вот именно долго слушал с HY3003-3, теперь 3 дня уже с LT1083. Вроде ничего не изменилось. Но я потом переключу обратно на HY3003-3, послушаю, ну и сделаю ещё слепое тестирование на всякий случай
Сравнение же с нестабилизированным показывает явное преимущество стаб. питания даже в двойном слепом.

[Sagittarius]

... Пиковые величины тока im гармонического сигнала рассчитывают по формулам того же Шкритека:

Il=1.41*sqrt(P/Rl) — Для активной нагрузки,
Il= 8.6*SQRT(P/RL)— Для комплексной нагрузки, где Р — выходная мощность, Вт;

RL — номинальное сопротивление громкоговорителя, Ом.
Кое кто конечно сомневается в правильтности коэффициента 8.6 для комплексной нагрузки, но лично я в Шкритеке не сомневаюсь....

Так, например, при выходной мощности 60 Вт и сопротивлении нагрузки 4 Ом пиковое значение тока на выходе может иметь значение 5,5 А при активной нагрузке и 33 А — при комплексной.

Поэтому так важно в фильтрах АС делать цепочки копенсации Бушеро-Цоблеля на каждую головку для того, чтобы привести АС как нагрузку как можно длиже к активному, скомпенсировав реактивности.
Замечу )) что цепочка цобеля на выходе усилителя стоит только для проводов )) а вот внутри АС - уже для динамиков

Никакой даже самый-самый золотой Цобель не даст 33 А и не скомпенсирует реактивность ГГ НЧ-звена АС. Ключ к ларчику: в ЛМ-ке стоит на выходе 1 несчастная пара выходников. В диапазоне токов 0,05...33 Ампера что делается с h21э? С ОБР?

Добавлено через 59 минут

[OFF]Оффтопа много, но читается замечательно. Sagittarius жжот, как всегда. Скопировал эти страницы на память. Некоторые моменты просто просятся в раздел перлов:

Сообщение от Sagittarius:
Мы - недоумкуватые. Это норма, с этим надо научиться жить.



Алексей

То Алесей.
Это была классическая, стандартная ловушка для особо одарённых. Поздравляю: она была рассчитана на тебя лично и ты в эту ловушку влез. Как, например, с "фазовыми характеристиками источников сигнала" (узнать бы, что это такое и как оно зависит от БП )

А почему ты попался? Потому, что дюже вумный. Читай дзеновские притчи и коаны. Там монахами часто употребляется банальная фраза: "Что в этом может понимать простой горный монах?" Правильный ответ таков: если монах знает, что он - простой, он уже как минимум наполовину не так прост, каковым притворяется. Знать свою глупость - первый, самый необходимый шаг к вершине. Думать, что ты самый вумный - первый шаг к "фазовым характеристикам источников сигнала" и прочему в том посте.
Сам факт нашего присутствия на форуме говорит о том, что "знаний" наших нам же недостаточно.

Ну, и коль скоро - Новый Год, надо как-то тебя проздравить и чего-то пожелать - за твои неравнодушные ко мне старания. Авось, забанят.

Поздравляю тебя, Алексей, с Новым, 2008-м, Годом! Вишь, уже 2008-й год! Не каждый из нас с твоими знаниями дожил бы в Англии до этого года, а ты вот - смог. Молодец! Так держать!

Желаю, чтоб пришёл к тебе наш, русский, Дед Мороз. Очень важно, чтоб именно русский - с рюкзаком водки. И хмелил бы тебя этой водкой, пока ты лицом в салат оливье не упадёшь. А потом чтобы пришла Снегурочка. Пришла, такая вся красивая... А ты, рождённый летать, уже и ползать не можешь.

Но и это не всё. Числа пятого, подняв лицо из салата и добравшись на работу, ты бы узнал, что, пока ты спал, на пути от твоего дома к твоей работе перевернулся трейлер, весь гружёный евро. И все, кто мог, сказочно обогатились. А ты - нет. Мало того, еще бы и все соседи, собиравшие нежданный урожай евро, указали на тебя, как на вора. И тебя бы посадили.

Потому что на меня наезжал.

А если б не наезжал, события развивались бы по иному сценарию. Сначала перевернулся бы грузовик с евро и ты бы здорово подлохматился, таская ящики с валютой. Затем до тебя добралась бы красавица-Снегурочка. А самым последним - русский Дед Мороз с рюкзаком водки. Он-то и обеспечил бы тебе алиби: знать ничего не знаю, пил, дескать, Лексей со мной, лицо-то в оливье!

А почему во втором варианте всё хорошо, но лицом всё равно в салат?

А чтоб не наезжал. А то в следующий раз я тебе не оливье, а баклажанную икру поставлю.

С Новым Годом!

[Бурцев]

Блин, ну что за клоун...

[Andrey Orloff]

Если же слушать на выходе резистор, то все это не нужно ))))

нужно-нужно .. эту проблему решил просто - на всех полосах юзаю ИТУНы - проблема ушла в небытие ... нагрузка в таком варианте и есть "чистый резистор"

[dekko]

Сделаю отпишусь.

не, не отписывайтесь! СДЕЛАЙТЕ и опишите!!!!!!!!!!! С НОВЫМ ГОДОМ ВСЕХ! и удач не только с усилителями!!

[Nick]

Всех с Новым Годом и всего наилучшего!

Добавлено через 6 минут
Как я уже писал, я сделал стабилизатор на LT1083. После исправления некоторых недоработок в макете, мне удалось сделать снизить любые изменения питания на LM3886 до 10mV. Причём эти 10mV практически звуковой сигнал, я его даже записал (- питания) и послушал Если кому интересно, могу выложить файл - 35Mb.
В общем после прослушивания сложилось такое впечатление, что звучит ещё лучше , хотя это возможно из-за эффекта инжинерного уха .

[Audiomaniac]

Померял у себя, что творится на +питании лмки на меандре 10кгц.
Питание шунтировано пленкой на 1мкф на землю и между питаниями стоит также пленка 1 мкф. На входе усилителя ФНЧ с частотой среза
около 100кгц. Зеленый - выходной сигнал, красный - питание.
Это помехи от переключения ВК ?



Установка в шунт небольшого низкоимпедансного электролита позволяет еще немного снизить помехи..

[Nick]

Это помехи от переключения ВК ?

Думаю нет, это скорее из-за высокой добротности ёмкостей шунтирования (переколебания), хотя я неуверен. Помехи из-за переключения ВК лучше смотреть на синусе 20кГц или немного больше.
У меня сейчас макимум 10мВ на звуковом сигнале и нагрузкой на колонки. На прямоугольниках явно будет больше, так как у них спектр далеко больше чем у звука. Причём если неограничивать полосу прямоугольников, то будет ещё хуже, и это нормально.

[Audiomaniac]

Nick, на синусе 20кгц ничего интересного углядеть не удается..

[Nick]

Nick, на синусе 20кгц ничего интересного углядеть не удается..

Значит хорошо . А почему невидно 100гЦ, у вас стабилизатор ? Или этот небольшой наклон это и есть ?
А на что вы нагружаете ?

Добавлено через 4 минуты
Можете кстати попробовать синус 100кГц, я у себя когда то пробовал.

[Audiomaniac]

почему невидно 100гЦ

Да, масштаб времени такой, что 100гц видно только как наклон. А так вообще оно конечно есть, куда ж без него.
Два приведенных ранее графика - это без нагрузки..
С нагрузкой щас померяю...
Синус 20к, 8в РМС, нагрузка - резистор 3.8 Ома.