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]

При такой разной схемотехнике, они должны звучать по-разному.

Ну вот в моей схеме звучат одинаково, как вообщем и с LM318, по крайней мере для меня и моего брата. Думаю это лишний раз говорит о том, что искажения за гранью слышимости и уже не играет роли их характер.

Добавлено через 2 минуты

Да и усиление с открытой петлей различается во много раз.
114dB против 10 V/mV.

Что вообщем я и говорил, у AD8065 за счёт хорошей схемы и возможно большего усиления - ниже искажения и считается, что звучит она лучше, и низкий полюс ничего плохого не делает.

Начиная с 15кГц, что у LT1363, что у AD8065 - одинаковое усиление. Потому как у них одинаковое произвидение на полосу и соответсвенно частота ед. усиления у них тоже одинаковая (так как коррекция однополюсная, в отличии от LM318). При одинаковой частоте ед. усиления и однополюсной коррекции при большем усилении будет более низкочатотный полюс, так как это жёстко связанно спадом усиления в 6дБ на октаву. Т.е. говоря, что у них одинаковое произвидение на полосу и более низкочастотный полюс мы сразу же определяем, что у этой микросхемы и больше усиление на постоянном токе.

Вообще вот график глубины ОС для разных ОУ в Rev. D https://forum.vegalab.ru/attachment....3&d=1202981975

[sia_2]

Вообще вот график глубины ОС для разных ОУ в Rev. D https://forum.vegalab.ru/attachment....3&d=1202981975

Одно небольшое замечание:
как видно из графиков, запас по фазе при использовании LM318 в области частот 0.5...2 МГц при прочих равных условиях оказывается существенно выше. Это позволяет изменить номиналы цепей ОС таким образом, чтобы повысить частоту единичного усиления и петлевое усиление примерно на 6 дБ. При этом за счет сложной (двух-дублетной) внутренней коррекции самого ОУ LM318 достижимая с ним площадь усиления схемы в целом заметно превысит таковую для случая ОУ с однополюсной коррекцией (AD8065). Вышеизложенное обстоятельство (а также очень высокая линейность "по входу", малая входная емкость и быстрый выход из ограничения) и привели в свое время к использованию LM318 в СЛ. Поэтому, учитывая распространенность 318, представляется оправданным сделать вариант данной схемы, "специально заточенной" под его использование в полной мере.

[dekko]

Поэтому, учитывая распространенность 318, представляется оправданным сделать вариант данной схемы, "специально заточенной" под его использование в полной мере.

вот кто делать будет? такую версию повторил бы!

[Audiomaniac]

Немного не в тему, но где-то рядом.. Где можно научно-популярно почитать про взаимодействие трансформатора и блока питания (диодов+емкости).. Щас плотно изучаю этот вопрос и прихожу к выводу, что у меня звучание усилителя во многом определяется величиной и спектром импульсов зарядки конденсаторов фильтра и открывания/закрывания диодов, которые "стучат" по вторичке и успешно проецируются в поле рассеяния трансформатора. Ширина спектра этого поля в итоге до сотен-двух кгц (это то, что мне удалось увидеть). Влияние этого на звук проявляется в виде крикливости, "кряканья", визгливости звука. Различные меры борьбы (шунтирование диодов емкостями, фильтр, начинающийся с дросселя или резистора, диоды шоттки) очень существенно меняют звучание, несколько урезают спектр помех, но радикально проблему не решают. Виток алюминиевой фольги вокруг транса абсолютно ничего не меняет.
Нужно определиться - спасет только новый транс, либо стоит пробовать другие методы борьбы. Сам-то транс вроде не очень плохой, ток ХХ всего 20ма, бывают и хуже.

[Nick]

как видно из графиков, запас по фазе при использовании LM318 в области частот 0.5...2 МГц при прочих равных условиях оказывается существенно выше. Это позволяет изменить номиналы цепей ОС таким образом, чтобы повысить частоту единичного усиления и петлевое усиление примерно на 6 дБ.

Поэтому, учитывая распространенность 318, представляется оправданным сделать вариант данной схемы, "специально заточенной" под его использование в полной мере.

Да, я об этом написал, в первом посте, усиление можно увеличить с LM318, заменив изменив два резистора и конденсатор:

График для LM318 дан при номиналах указанных на схеме. На самом деле для LM318 лучше поставить С1=68pF, R7=510, R2=220.

Добавлено через 6 минут

При этом за счет сложной (двух-дублетной) внутренней коррекции самого ОУ LM318 достижимая с ним площадь усиления схемы в целом заметно превысит таковую для случая ОУ с однополюсной коррекцией (AD8065).

В данном применении к сожалению лучше не получается. Если увеличить усиление на 6дБ, запас по фазе уменьшится, и станет практически такой же как с AD8065. Это происходит за счёт того, что использовано две петли ОС. LM3886 ссумирует сигнал от одной петли (в которой нет фазового набега, даже слегка наоборот) и с выхода U1, в котром набег определяется большей частью коррекцией. Поэтому если уменьшить усиление U1 сохранив при этом остальные характеристики, фазовый запас увеличится немного, за счёт того, что другая петля (более короткая) будет вносить больший вклад на этих частотах.


Добавлено через 10 минут

Нужно определиться - спасет только новый транс, либо стоит пробовать другие методы борьбы.

Думаю спасёт хотя бы какой нибудь экранированный тор и корпус усилителя из не магнитного материала.

[Audiomaniac]

Nick,

Думаю спасёт хотя бы какой нибудь экранированный тор и корпус усилителя из не магнитного материала.

Думаешь, тор - это панацея? У него ведь тоже может быть поле рассеяния большое и даже в некоторых случах больше, чем у стержневого - об этом Агеев тут писал, я помню..
Материал корпуса? Не знаю... Если б он все так определял, то не было бы хорошо звучащих усилителей в железных ящиках. Однако они существуют.. Тут комплексный подход нужен, я думаю.. А ты пробовал на своем трансе смотреть форму тока нагрузки? Интересно было бы сравнить.. И еще попробуй вторичку пошунтировать кондерыми 1-5 мкф, очень интересно, заметно ли будет влияние на звук у тебя или нет?
У меня вот очень заметно, блин.. А самое главное, что непонятен механизм влияния этого всего.. Ведь на выходе никаких помех не видно, в колонках тишина, ни фона, ни гула. "мультипликативные помехи" - 1000*0 = 0

[Nick]

Думаешь, тор - это панацея? У него ведь тоже может быть поле рассеяния большое и даже в некоторых случах больше, чем у стержневого - об этом Агеев тут писал, я помню..

Думаю по сравнению с тем, что у тебя - панацея. Тебе помоему просто сильно не повезло с трансом и корпусом. Корпус в твоём случае является проводником большого магнитного поля рассеивания твоего транса.

Добавлено через 3 минуты

А ты пробовал на своем трансе смотреть форму тока нагрузки? Интересно было бы сравнить..

Не, не смотрел, посмотрю как нибудь.

[Audiomaniac]

Nick,

Думаю по сравнению с тем, что у тебя - панацея. Тебе помоему просто сильно не повезло с трансом и корпусом. Корпус в твоём случае является проводником большого магнитного поля рассеивания твоего транса.

Да у меня ваще кашмар какой-то - все выходные убил, такое впечатление, что у меня звучание зависит только от процессов в трансе, а все остальное (усилитель и прочая мелочь) это так, ерунда
А если транс отвязать от корпуса через немагнитные прокладки - поможет?
И еще непонятно полное отсутствие эффекта от витка фольги поверх транса.. Правда Агеев писал про медную фольгу, но по идее алюминиевая тоже должна подойти. Или нет?

Не, не смотрел, посмотрю как нибудь.

Можно просто скоп параллельно вторичке через ФВЧ 10нФ-1к, все очень хорошо видно..

[Nick]

Правда Агеев писал про медную фольгу, но по идее алюминиевая тоже должна подойти. Или нет?

Насколько я помню, промшленно применяют и аллюминний, но очень толстый 1-2мм.

Добавлено через 1 минуту

А если транс отвязать от корпуса через немагнитные прокладки - поможет?

Возможно немного станет лучше, но тебе лучше всё таки подумать над новым трансом и корпусом.

[Audiomaniac]

Nick, хм, то есть эффект зависит от толщины материала?

[Nick]

Nick, хм, то есть эффект зависит от толщины материала?

Возможно, но я в этом вопросе мало чего знаю, в практическом смысле.

[Midian]

А никто не пробывал аэрозольную защиту от KONTAKT CHEMIE типа этого ?

[sia_2]

Nick, хм, то есть эффект зависит от толщины материала?

Да. Толщина должна быть сравнимой с толщиной хотя бы одного слоя обмотки.

Добавлено через 3 минуты

В данном применении к сожалению лучше не получается. Если увеличить усиление на 6дБ, запас по фазе уменьшится, и станет практически такой же как с AD8065. .

Имеется в виду, что вернется к тому же значению, что у варианта на AD8065? Так это нормально. Лишний ни к чему.

[Nick]

Имеется в виду, что вернется к тому же значению, что у варианта на AD8065? Так это нормально. Лишний ни к чему.

Да, с теми номиналами, что я указал ,график и по фазе и по амплитуде c LM318 будет практически такой же как и с AD8065.

[Audiomaniac]

sia_2,

Да. Толщина должна быть сравнимой с толщиной хотя бы одного слоя обмотки.

А если много слоев обычной пищевой алюминиевой фольги намотать, чтобы толщина около 1 мм получилась? Просто медную фольгу не найти нигде...
Ну а вообще Сергей, что думаете по поводу описанной проблемы? Думаю ее надо решать комплексно, уменьшая как поле рассеяния транса, так и амплитуду и спектр стучащих по вторичке импульсов от работы системы "выпрямитель+фильтр"... Какие варианты стоит попробовать? Пока приходят в голову следующие:
1. Между диодами и кондерами - дроссель или резистор.
2. Уменьшение емкости кондеров.
3. Шунтирование входов диодного моста (по переменке) на землю большими кондерами, вроде 4.7мкф.
4. 1+2+3
Я вижу, что в СЛ Вы этим вообще не заморачивались - диоды 2д213, никаких снабберов и прочего. Это благодаря хорошему трансу все это не нужно или как?
И еще мне непонятен механизм влияния всего этого на звук - оно влияет только через поле рассеяния или есть и другие пути?

[Gajdar]

Лучшее ИМХО решение для экранирования трансформатора питания - это пермаллоевые плстины с крышек стрых винтов. Например от ВД кавиар 2-5гигобайт )) и сигейт до 40гб.... Там сверху отличные пластины, лучше которых такие низкочастотные поля не экранировать ни медными ни люминевыми фольгами.... Только эти пластины очень боятся механического воздействия... поэтому отрывать их от алюминиевого основания не надо..

[Ромыч]

Лучшее ИМХО решение для экранирования трансформатора питания - это пермаллоевые плстины с крышек стрых винтов. Например от ВД кавиар 2-5гигобайт )) и сигейт до 40гб.... Там сверху отличные пластины, лучше которых такие низкочастотные поля не экранировать ни медными ни люминевыми фольгами.... Только эти пластины очень боятся механического воздействия... поэтому отрывать их от алюминиевого основания не надо.

Ну вот, начинаем обвешивать трансы старыми винтами.

Offтопик:
Витя, ты наверное решил возродить на них спрос. Кстати, у меня один сиагейт дохлый на 40 гиг дома валяется... никому не надо?

[Audiomaniac]

Еще вот что хочу дополнить: пусть у меня транс хилый (активное сопротивление вторички - около 2х ом) и то, если даже с ним импульсы от выпрямителя доставляют такое серьезное беспокойство, что уж говорить о могучем трансе? можно себе представить какая там получается добротность (если вторичка допустим 0.1 ом) и спектр помех! Насчет рассеяния - я не думаю, что по этому показателю у меня такой уж плохой транс, скорей всего среднестатистический. Ибо если бы было рассеяние аномально-больше, то и ток ХХ был бы неприличный, а он вполне нормальный - 20мА. И я думаю, что многие имеют те же самые проблемы, просто мало кто исследовал этот вопрос у себя подробно (как и я до недавнего времени).
Оттого и бывает, что ставит человек все больше и все круче кондеры в фильтр за бешеные бабки, а звук все хуже и хуже...
Начинают посещать мысли о кенотронах....
И еще мысль -а может у меня там КЗ-витки есть во вторичке? Помнится, как-то он перегревался, некоторое время работал при почти КЗ в нагрузке... На это наводит то обстоятельство, что если постучать по трансу, меняется амплитуда и форма импульсов.. Хотя разные вторички друг на друга не звонятся..

[ИГВИН]

прихожу к выводу, что у меня звучание усилителя во многом определяется величиной и спектром импульсов зарядки конденсаторов фильтра и открывания/закрывания диодов, которые "стучат" по вторичке и успешно проецируются в поле рассеяния трансформатора.

Илья, в БП идут два основных процесса, дающих помехи. Это:
1. Импульсы на диодах и подзарядные импульсы на емкостях, и
2. Электромагнитные импульсы на пике амплитуды индукции (ЭМП).
Оба эти процесса синхронны, но имеют разную природу.

Помеха первого процесса в паузе воспроизведения зависит от тока покоя схемы. Под нагрузкой, т.е. при воспроизведении, растет пропорционально потребляемому току, накладываясь на усиливаемый сигнал и маскируясь в нем.

ЭМП не зависит от нагрузки (почти), точнее с увеличением нагрузки незначительно снижается.

Установить вклад каждого процесса можно, вынеся трансформатор на метр-полтора от работающей схемы в режиме молчания. Тогда мы исключим ЭМП.

Уменьшить помехи подзарядки помогают диоды Шоттки, схема фильтра C-R-C, разумное повышение выходного сопротивления трансфоматора.

На мой взгляд, радикальной мерой для исключения помех подзарядки служит фильтр, который тут почему-то называют электронным дросселем. Усилитель в классе А с током покоя порядка 2-3 А без такого фильтра в БП вообще собирать не стоит. Разумеется, после фильтра нужно поставить полноценный набор емкостей, т.е. они удваиваются. Или, как это сделал Николай, применить стаб.

Насчет импульсов подзарядки, которые "стучат по вторичке", обращаю внимание - здесь ошибка. ЭМП от трансформатора - самостоятельный процесс. Поле рассеяния трансформатора максимально в режиме холостого хода, и от нагрузки почти не зависит.

А если транс отвязать от корпуса через немагнитные прокладки - поможет?

В небольшой степени да.
Простой эксперимент - вынести транс на пару метров - расставит все на свои места.

[Audiomaniac]

ИГВИН,

Помеха первого процесса в паузе воспроизведения зависит от тока покоя схемы. Под нагрузкой, т.е. при воспроизведении, растет пропорционально потребляемому току, накладываясь на усиливаемый сигнал и маскируясь в нем.

Похоже, что имеет место именно этот процесс, поскольку в паузе никаких наводок от трансформатора не видно и не слышно.

На мой взгляд, радикальной мерой для исключения помех подзарядки служит фильтр, который тут почему-то называют электронным дросселем. Усилитель в классе А с током покоя порядка 2-3 А без такого фильтра в БП вообще собирать не стоит.

Насколько я понимаю, ЭД не смягчает импульсы от зарядки емкостей фильтра, это же не настоящий дроссель.. Он просто не пропускает пульсации питания в нагрузку...

Поле рассеяния трансформатора максимально в режиме холостого хода, и от нагрузки почти не зависит.

Ну вот, значит выводы о небходимости смены транса преждевременны

Простой эксперимент - вынести транс на пару метров - расставит все на свои места.

Да, надо будет попробовать.. Однако пара метров - это как-то уж очень экстремально!

Добавлено через 2 минуты

Поле рассеяния трансформатора максимально в режиме холостого хода, и от нагрузки почти не зави

У меня сложилось обратное мнение. Я намотал катушку 100 витков и подключив к ее концам скоп, поместил ее рядом с трансом. Очень хорошо видны все импульсы в поле рассения, в том числе жесткие по спектру выбросы от зарядки емкостей.. Если же отключить нагрузку, то в поле практически синус (немного искаженный). Диодный мост шоттки, вторичка со средней точкой.