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.

[Фэн-клуб "Звездочка"]

Аудиоманьяк, Вы просили макросы под панельки? Пардон, что в тему влез, туплю, не могу найти, как в личку файл прикрепить. Делались ешё в 3 спринте.

[MadAleks]

Так что там у нас с басом-то !?

Nick, уважаемый, не попробовать ли всё-таки посчитать/померить импенданс источника питания со стабом и без на герцах так, сотне? Я думаю, многое должно проясниться!

Предлагаю ещё репу почесать насчёт параллельного включения ЛМ-ок, может чего путнего родим

[Ремонт-NIK]

Поэтому я сам никогда не пытаюсь оценивать звучание. Для этого у меня есть брат, и я стараюсь ему не рассказывать что я сделал за схему (модификацию), и вообще что за усилитель в данный момент играет.

Весьма верно.
Я тоже почти также поступаю.за исключением того.что и своим прослушиваниям доверяю.но с перепроверкой через некоторое время.и со стороны кого могу привлекаю.

Поэтому я всегда нормально отношусь к тому, что кто то относится с недоверием к например моим описаниям, что лучше играет. И мне очень интересен опыт других, с той же схемой (усилителем), что я слушал и мне понравилось.

[Walter]

Насчет интегратора, уже обмусоливалась идейка насчет дивайса, который бы невмешивался в работу усилителя, пока не привышен определенный порог.
Но потом идею благополучно "заболтали".

[Nick]

Nick, уважаемый, не попробовать ли всё-таки посчитать/померить импенданс источника питания со стабом и без на герцах так, сотне? Я думаю, многое должно проясниться!

У стаба так и будет меньше 4 -х миллиом, я проверял. С длинными проводами будет около 15mOhm. У конденсаторов идеальных 30000uF на 50гЦ 106mOhm. Плюс провода и ESR. Т.е. разница около 10раз.

Добавлено через 2 минуты

Так что там у нас с басом-то !?

Фиг его знает, ещё буду искать.

Добавлено через 34 секунды

Предлагаю ещё репу почесать насчёт параллельного включения ЛМ-ок, может чего путнего родим

Это можно, но не всё же сразу В данный момент развожу 4-слойную плату для новой ревизии (схему прицепил).

Добавлено через 1 минуту

Книжка Лурье "максимизация глубины обратной связи"
http://ifolder.ru/5018102

Спасибо большое Сергей. Я не находил её в электронном виде, думал её купить, но это былоб для меня очень сложно.

Добавлено через 11 минут

Насчет интегратора, уже обмусоливалась идейка насчет дивайса, который бы невмешивался в работу усилителя, пока не привышен определенный порог.
Но потом идею благополучно "заболтали".

Так наверно неподойдёт, так как например с LM318 20-30мВ (хотя может быть и больше, зависит от экземпляра).

[MadAleks]

У стаба так и будет меньше 4 -х миллиом, я проверял. С длинными проводами будет около 15mOhm. У конденсаторов идеальных 30000uF на 50гЦ 106mOhm. Плюс провода и ESR. Т.е. разница около 10раз.

Это, похоже, и есть причина отличий в звучании баса (ИМХО). И ещё особо отметим характер изменения импенданса на НЧ - у стаба полка, а у конда - наклон -6дб на октаву к ВЧ.
Попробуем здесь собаку отрыть ?

Кажись, где-то уже отмечал, что есть существенная разница в величинах токов, которые могут отдавать разные кондёры, причём разница эта - может достигать десятка раз при одинаковой ёмкости. А ток этот, в свою очередь завязан со внутренним сопротивлением банки, применительно к сабжу - с выходным сопротивлением ИП.

Пример - EPCOS B41505 Ir @100Hz ~11 A 10000uF - 50V
EPCOS B41505 Ir @100Hz ~40 A (!) 7000uF - 50V
Jamicon SK Ir @120Hz ~5 A 10000uF - 35V
Причём максимальный ток зависит от конструктива выводов банки
Так что с кондёрами - никакого шаманства, всё по-взрослому!

[Nick]

Кажись, где-то уже отмечал, что есть существенная разница в величинах токов, которые могут отдавать разные кондёры, причём разница эта - может достигать десятка раз при одинаковой ёмкости. А ток этот, в свою очередь завязан со внутренним сопротивлением банки, применительно к сабжу - с выходным сопротивлением ИП.

MadAleks, там таких токов небыло при прослушивнии (3А). Ну и не совсем понятен параметер "величина тока которую может отдавать конденсатор".
Насколько я знаю в даташитах указывают макимальный ток пульсаций, но он имеет отношение только к сроку службы конденсатора, и по моему он имеется ввиду средний, а не пиковый. Пиковый же ток через конденсатор ограничен его ESR, которое у нормальных конденсаторов весьма малое ( у моих 10000uF 34mOhm).

Добавлено через 58 секунд

Это, похоже, и есть причина отличий в звучании баса (ИМХО).

Причина в блоке питании, это очевидно.Она может быть из-за пульсаций и/или из-за высокого импеданса источника. Непонятно только почему усилитель так восприимчив к питанию.

[Audiomaniac]

Nick,

Ну и не совсем понятен параметер "величина тока которую может отдавать конденсатор".
Насколько я знаю в даташитах указывают макимальный ток пульсаций, но он имеет отношение только к сроку службы конденсатора, и по моему он имеется ввиду средний, а не пиковый

Да, точно так. Мэдалекс непраивльно понял.

[Nick]

Audiomaniac, сегодня ещё мучал стабилизатор, и окончательно пришёл к выводу, что в такой конфигурации, как тут https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1200782392, он мало чем отличается от идеального (по осцилографу), так как все дефекты, что мне не нравились, действительно из-за дорожек. Реально получилось сделать около 12mV для 5А импульса (если не считать первые 10uS, на них играет роль ESR и ESL конденсаторов, после первой микросекунды 18mV), причём на плате, что я развожу (четырёх слойной) должно стать ещё меньше

Добавлено через 3 минуты
Так что советую поискать 1500uF 35V чего нибудь низкоимпедансное. Я использовал Panasonic FM 1500uF 35V (Dia 12.5mm High 35mm ESR 0.012Ohm Lead Space 5mm Lead Dia 0.8mm EEUFM1V152L)

[Balbes3]

Audiomaniac, сегодня ещё мучал стабилизатор, и окончательно пришёл к выводу, что в такой конфигурации, как тут [url]https://forum.vegalab.ru/attachment.php?attachmentid=26078&d=1200782392[/url

TL431AC вместо резисторов и кондеров не пробовал? -- н-р, вот так: http://forest2.homeip.net/electronics/audio/LM3886/ps-tl431.GIF

[MadAleks]

Давайте попробуем разобратся

Ник, а "там" токи в 3А были средние или пиковые?

Величина тока, отдаваемого кондом в нагрузку, (тут вы правы, что такого параметра в природе нет , я его сам придумал ), но ежели заряженую банку нагрузить на что-либо, ток в цепи будет определятся ПОЛНЫМ сопротивлением в цепи, т.е. зависеть от параметров кондёра в том числе.
Далее, допустимые токи пульсации в емкостях определяются, ИМХО, максимальной рассеиваемой активной мощностью (поэтому в даташитах ток зависит от температуры), т.е зависит от ESR, ESL конда.
Я полагаю, что есть некий конструктивный предел тока, выше которого кондёр отдать будет не в состоянии, т.е напряжение на банке провалится ниже какого-то идеального предела (в теории - экпоненты разряда)

Данное наблюдение сделал на основе ряда даташитов, где при увеличении ёмкости сверх определённого предела допустимые токи не увеличиваются. , а значит имеют конструктивный предел.

О влиянии на бас, думаю, что атака зависит от тока, который может отдать усилитель в нагрузку.

Сие всё моё ИМХО, поэтому шибко не пинайте, давайте попробуем обсудить.

Прошу прощения, если оффтопом испытаваю чьё-либо терпение.

Добавлено через 5 минут
Ник, а ESL разве пиковый ток не ограничивает?

[Nick]

Ник, а ESL разве пиковый ток не ограничивает?

Ограничивает, но реально это заметно только в первые микросекунды (1-2). Прикиньте импеданс индуктивности 6-10nH, на интересующей вас частоте и станет понятно. У хороших электролитов индуктивность не на много больше чем у провода в диаметре 0.5мм и длинной в растояние между выводами (скорее наверно в расстояние как диаметер конденсатора, ну это конечно ориентировочно, потому что конструкция может быть разной).

Добавлено через 1 минуту

но ежели заряженую банку нагрузить на что-либо, ток в цепи будет определятся ПОЛНЫМ сопротивлением в цепи, т.е. зависеть от параметров кондёра в том числе.

Да, от ESR и сопротивления нагрузки главным образом.

Добавлено через 5 минут

Я полагаю, что есть некий конструктивный предел тока, выше которого кондёр отдать будет не в состоянии, т.е напряжение на банке провалится ниже какого-то идеального предела (в теории - экпоненты разряда)

Незнаю, на 4омах 20вольтах я такого не наблюдал. Теоретичиски ESR конечно может зависеть от тока, но вероятно очень не на много.

Добавлено через 3 минуты

Ник, а "там" токи в 3А были средние или пиковые?

Пиковые. Вообще характер баса слышен даже на относительно малой громкости.

Добавлено через 7 минут

Данное наблюдение сделал на основе ряда даташитов, где при увеличении ёмкости сверх определённого предела допустимые токи не увеличиваются.

Допустимые постоянные средние токи пульсаций скорее говорят о максимальной рассеиваимой мощности при сохранении времени жизни конденсатора. Я незнаю как связан этот параметер с какими либо из электрических свойств конденсаторов. Он скорее только говорит, что вот в таком режиме конденсатор будет жить такое то время.

Добавлено через 7 минут

TL431AC вместо резисторов и кондеров не пробовал? -- н-р, вот так: http://forest2.homeip.net/electronic...6/ps-tl431.GIF

Пасибо, попробую для интереса. А что должно стать лучше ?

[MadAleks]

Занятно, чего-то цифра в 10 нг смущает, обычно приводятся 60-100 нг на большую банку (не в даташитах, а в книгах кой-каких), просто зная конструкцию конда,такая индуктивность -

ЕСР от тока зависит, может быть, но дело не в этом, а в конструкции кондёра, иначе бы эпкос не допускал тока в двадцать раз больше чем другие.

Ну а насчёт баса - может всё-таки частотная зависимость
импенданса виновата?

Тут ещё мыслишка появилась, как работает усилок с ООС
с нестабильным питанием, оформлю - выложу (хотя может быть заблуждение)

Добавлено через 2 минуты

Добавлено через 7 минут
Допустимые постоянные средние токи пульсаций скорее говорят о максимальной рассеиваимой мощности при сохранении времени жизни конденсатора. Я незнаю как связан этот параметер с какими либо из электрических свойств конденсаторов. Он скорее только говорит, что вот в таком режиме конденсатор будет жить такое то время.

так на чём мощность-то рассеивается

[Nick]

Занятно, чего-то цифра в 10 нг смущает, обычно приводятся 60-100 нг на большую банку (не в даташитах, а в книгах кой-каких), просто зная конструкцию конда,такая индуктивность

http://www.hitachiaic.com/pdf/HP3.pdf

Добавлено через 57 секунд

так на чём мощность-то рассеивается

На конденсаторе, точнее внутри него, что приводит к локальным (очаговым) нагревам и деградации. Ну это мои мысли, кто их делает думаю знает точнее.

[MadAleks]

Добавлено через 57 секунд
На конденсаторе, точнее внутри него.

То есть на конструктивном ESR, надо полагать?

По хитачи глянул, похоже 10 нг только для мелких размером.
Трудно в голове это уложить после работы с СВЧ, где 10 нг - кусок провода 1 см.

[Nick]

То есть на конструктивном ESR, надо полагать

Я так понимаю, что да. Но конструктивном это незначит на проводах. ESR у электролитов например зависит от температуры очень сильно. Такую зависимость проводами не опишешь.

Добавлено через 6 минут

По хитачи глянул, похоже 10 нг только для мелких размером.

Ну 15 для 10000uF, тех что у Audiomaniac-a. А если их параллелить то как бы меньше, если бы не провода... Те что я использовал для стабилизатора (1500uF), где-то 5-7nH.

[MadAleks]

Я так понимаю, что да. Но конструктивном это незначит на проводах. ESR у электролитов например зависит от температуры очень сильно. Такую зависимость проводами не опишешь.

Добавлено через 6 минут
Ну 15. А если их параллелить то как бы меньше, если бы не провода... Те что я использовал для стабилизатора (1500uF), где-то 5-7nH.

Вот именно, что конструкция кондёра - далеко не провод или фольга, поэтому влияние ESR как просто сопротивления рассматривать, пожалуй, некорректно.
Оно много сложнее, а значит его надо по возможности избегать либо стабом, либо кондёрами высокого качества.
Может стоит попробовать какие-нить RIFA ?

В принципе параллелить - вроде как бы хорошо, но второй конец палки - добавление паразитных емкостей дорожек и монтажа.

Кстати, интересно величина ESL в доках, как мерится с выводами, или без?

[Nick]

Может стоит попробовать какие-нить RIFA ?

Я же говорю, я не замечал при токах 5А (и даже около 15А) какие либо изменения ESR. Те Panasonic FM что я использовал для стабилизатора, устраивают более чем.

Добавлено через 1 минуту

Оно много сложнее, а значит его надо по возможности избегать либо стабом, либо кондёрами высокого качества.

Стаб как раз больше шунтирует ипеданс вызванный самой ёмкостью.

Добавлено через 2 минуты
Что бы к примеру обеспечить импеданс на 50гЦ какой даёт стабилизатор, нужна ёмкость около 1 фарада, и это при том что она идеальная.

Добавлено через 6 минут
Ёмкости работают больше на ВЧ (10-20кГц и выше), и сильно важен их ESR. Поэтому я поставил 5 конденсаторов с 12миллиом каждый. С учётом сопротивления дорожек, это как раз и даёт теже 4миллиома там где стабилизатор уже не может их обеспечить.

[MadAleks]

Я же говорю, я не замечал при токах 5А (и даже около 15А) какие либо изменения ESR. Те Panasonic FM что я использовал для стабилизатора, устраивают более чем.

Добавлено через 1 минуту
Стаб как раз больше шунтирует ипеданс вызванный самой ёмкостью.

Добавлено через 2 минуты
Что бы к примеру обеспечить импеданс на 50гЦ какой даёт стабилизатор, нужна ёмкость около 1 фарада, и это при том что она идеальная.

Занятно, а какую-нибудь роль играет характер импенданса на НЧ - он же ярко выраженый емкостной.

Добавлено через 6 минут
Ёмкости работают больше на ВЧ (10-20кГц и выше), и сильно важен их ESR. Поэтому я поставил 5 конденсаторов с 12миллиом каждый. С учётом сопротивления дорожек, это как раз и даёт теже 4миллиома там где стабилизатор уже не может их обеспечить.

К первой фразе:
Я не имел ввиду изменения ЕСР, а именно её абсолютная величина.

А по второму вопросу - вот именно об этом и речь, на низах кондёр работает плохо - стаб рулит, и наоборот.

Поэтом, наверное и такое отличие между стабом и простым ИП. Может бум считать, что разобрались , или ещё нужны эксперименты?

"Стаб как раз больше шунтирует ипеданс вызванный самой ёмкостью."

Поясните. Либо Вы неверно поняли, мою фразу, либо я Вашу.

Ник, если не трудно, забросте осцилограммы токов нагрузки и питания, уж очень занятно посмотреть снятое на хорошем приборе - буду очень признателен!

Интересно, имеет ли значение, то что на НЧ импенданс конда имеет емкостной характер?

[Sagittarius]

Вот тут закавыка.мнения расходятся..одни апноты утверждают что землю питания нужно пускать отдельно.другие наоборот-земля шунтов.есть сигнальная земля.это кстати Д.Андронников говорил.
В учебниках-тоже нет ясности.
Короче говоря сейчас я сам не уверен как правильнее .Хотя с точки зрения пути тока.который всегда-петля.земля шунтов-сигнальная земля.

Если схема на ОУ запитана от стабов с НИЗКИМ выходным сопротивлением и ВЫСОКИМ коэфф. пульсаций, то в цепи кондиков и далее по земле будет бегать достаточно большой ток и создавать, соответственно, нечистое опорное напряжение, усиливаемое, в худшем случае, при разных землях И- и неИ-входов, с Ку ОУ (после охвата ООС). Если схема ОУ-повторителя запитана через килоомные резики, то токи будут небольшими, а падение напряжения - определяться делителем: Rрезика питания / Rземляной шины и, тоже в худшем случае, повторяться. Но от греха подалее - отдельная земля лучше.