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.

[Nick]

Wired, я вот тут ещё посмотрел и понял, что разводка от инверсного входа U1 немного длинновата, надо бы как-то её уменьшить (на рисунке я её жёлтым выделил).

[Wired]

Wired, я вот тут ещё посмотрел и понял, что разводка от инверсного входа U1 немного длинновата, надо бы как-то её уменьшить (на рисунке я её жёлтым выделил).

Угу, мне она самому не нравилась.
воттак немного подправил.

[Nick]

Угу, мне она самому не нравилась.
воттак немного подправил.

Дорожку с выхода U1(3-й вывод) до выхода на колонку лучше сделать с синей стороны. И немного поработать с питанием, сделать ширину полигонов побольше и пооптимальней..

[Wired]

Wired, думаю не стоит дорожки питания делать такими узкими, и не стоит кондёры к шине питания подключать через дорожку.

та оно то так конечно, и твой вариант мне оч. нравится. НО он годится для метализированьіх отверстий, дома єто несколько проблематично.
Поєтому развел как проедложил некогда Audiomaniac

[Audiomaniac]

Смотрю на эту разводку и вижу, что в плане раскладки питания двухслойная плата ничего по сравнению с воплощенным мною вариантом на одном слое не дает. Все упирается в габариты и относительное расположение кондеров. Либо автор еще не сумел использовать возможности двухслойки. Либо переходить на СМД-компоненты, которые лепить с двух сторон. Но тогда непонятно, как это все громоздить на радиатор. В общем, мне кажется тут еще есть о чем подумать.

[Nick]

Wired, a чё некоторые дорожки кривые (плавно изгибающиеся) ?

Добавлено через 1 минуту

Смотрю на эту разводку и вижу, что в плане раскладки питания двухслойная плата ничего по сравнению с воплощенным мною вариантом на одном слое не дает.

Без металлизации это трудно сделать. Поэтому действительно как на однослойке.
Но с другой стороны я практически получил очень низкие искажения тоже практически на однослойке, главное кондёры поближе ставить...

[Audiomaniac]

Nick,

Без металлизации это трудно сделать. Поэтому действительно как в однослойке.
Но с другой стороны я получил очень низкие искажения тоже практически на однослойке, главное кондёры поближе ставить...

Вот и я тоже думаю.. Учитывая, что как показала моя конструкция, даже на однослойке реально получается 10мОм и можно еще меньше за счет примнения лоу еср кондеров и увеличения их числа в батарее (емкости) - стоит ли сильно рвать одно место? ;)

[Nick]

Nick,
Вот и я тоже думаю.. Учитывая, что как показала моя конструкция, даже на однослойке реально получается 10мОм и можно еще меньше за счет примнения лоу еср кондеров и увеличения их числа в батарее (емкости) - стоит ли сильно рвать одно место? ;)

Не, ну несколько то слоёв нужно не для уменьшения ESR, а для уменьшения индуктивности, которая вносит как сопротивление очень небольшой вклад, но зато при её уменьшении - уменьшается магнитное поле с гармониками, что и есть наиболее важное в этой конструкции. Так что в нескольких слоях выигрыш будет, но не за счёт импеданса.

[Audiomaniac]

И еще - ты все-таки пришел к необходимости установки пленки/керамики либо поставил "чтобы было"?

[Nick]

И еще - ты все-таки пришел к необходимости установки пленки/керамики либо поставил "чтобы было"?

Не, по измерениям я неуловил разницы. Да и на однослойках её и не будет, так как индуктивность за счёт дорожек набегает такая, что эффект от керамики сводится на нет (у электролитов 5-7nH, у керамики 1.2nH, у дорожек 7-10nH, несчитая LM3886). Вообщем на любительских платах шунтировать электролиты не рекомендую, эффекта либо не будет, либо будет хуже (резонанс легко поймать). Просто нужно ставить нормальные электролиты...

[Audiomaniac]

Nick, а электролит между + и - питания?

[Wired]

Смотрю на эту разводку и вижу, что в плане раскладки питания двухслойная плата ничего по сравнению с воплощенным мною вариантом на одном слое не дает. Все упирается в габариты и относительное расположение кондеров.

упирается в метализацию отверстий
а так, согласен, пользьі от 2-слоев не очень и много

[Nick]

Nick, а электролит между + и - питания?

Можно, но неуверен насколько это нужно. Поидее его импеданс будет в два раза ниже, там где это нужно, чем у двух на землю. Но большой не поставишь, а маленький может толком ничего не даст, потому как следом всё равно стоят большие. И со стабилизатором лучше так не делать.

[Wired]

Дорожку с выхода U1(3-й вывод) до выхода на колонку лучше сделать с синей стороны. И немного поработать с питанием, сделать ширину полигонов побольше и пооптимальней..

согласен.

[Л. Зуев]

Ток (амплитуда) = 3.12В*1.41/4.2ома ~= 1А
Импеданс конденсаторов на 10кГц ~= 0.01В/1A = 10mOhm.

Николай, немного не так. Амплитуда первой гармоники пульсаций тока в каждом плече питания равна половине амплитуды тока нагрузки, поэтому будет примерно 20мОм.

[Nick]

А помоему всё правильно. Я считал по пиковому значению одного полупериода. Если брать половину амплитуды выходного тока, тогда надо брать половину пик-пик амплитуты напряжения пульсаций, т.е. 5мВ.

[Audiomaniac]

Л. Зуев, а каков по Вашему мнению механизм действия электролита между + и - питания? Дело в том, что вопреки теории ;) на слух очень хорошо заметно его включение даже при небольшой емкости.

[Л. Зуев]

А помоему всё правильно. Я считал по пиковому значению. Если брать половину амплитуды выходного тока, тогда надо брать половину амплитуты напряжения пульсаций, т.е. 5мВ.

Да, извиняюсь, все правильно. Невнимательно прочитал сообщение Audiomaniacа. 10мВ - это размах пульсаций, а я решил, что амплитуда.

Добавлено через 10 минут

Л. Зуев, а каков по Вашему мнению механизм действия электролита между + и - питания? Дело в том, что вопреки теории ;) на слух очень хорошо заметно его включение даже при небольшой емкости.

Через него частично замыкается ток искажений, вызванный работой в АВ. Если "+" и "-" шины питания идеально закоротить между собой по переменному току, пульсации питающих напряжений станут неискаженными.

[Alex]

Либо переходить на СМД-компоненты, которые лепить с двух сторон.

Можно и с одной, ты же видел как я выкрутился на однослойке. Единственно, чем мой вариант плейсмента не всем подойдет - что радиатор не снаружи. С другой стороны - он чуть подогревает элеткролиты, уменьшая их ЕСР.

[Balakovec]

Можно, но неуверен насколько это нужно. Поидее его импеданс будет в два раза ниже, там где это нужно, чем у двух на землю. Но большой не поставишь, а маленький может толком ничего не даст, потому как следом всё равно стоят большие. И со стабилизатором лучше так не делать.

Николай, объясни, пожалуйста, почему именно со стабами (будет как по твоей RevD4) электролит лучше не ставить между + и - питаний (а я планировал...). И еще, я думаю, что у U1 не помешает поставить между питаниями 0,1мкФ (ессно как можно ближе)...