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.

[MadAleks]

А почему тогда на ВЧ электролиты не работают, а пленка - да?

Вот и выходит из этого, что электролит штука далеко не простая. Возможно индуктивность у эл-лита небольшая, потому что выводы приварены к примерно середине ленты, токи по обкладкам от вывода распространяются в разных направлениях, следовательно имеем аналог бифилярной намотки.

[Nick]

А почему тогда на ВЧ электролиты не работают, а пленка - да

А что значит не работают ? Ты реально видел такой эффект ?

[Audiomaniac]

Nick,

А что значит не работают ? Ты реально видел такой эффект ?

В цифровых схемах конечно да. То, что ESR растет с ростом частоты общеизвестно.

[Nick]

В цифровых схемах конечно да. То, что ESR растет с ростом частоты общеизвестно.

Шунтирование например 270uF Panasonic-a FM полиэстером (Wima 2.2uF) или полипропиленом (Wima 1uF плюс 0.03ома) у меня не давало практически никакого эффекта на измерениях (в том числе индуктивности).
Конечно если смотреть на старые цифровые платы там можно найти 0.1uF плёнку для шунтирования, но во первых тогда электролиты были значительно хуже, во вторых они уменьшают индуктивность шин (дорожек) питания, ставить на их место электролиты непомерно дорого и менее надёжно. Современные электролиты будут работать скорее всего не хуже если их поставить вместо той плёнки.
Сейчас в цифровых схемах используют керамику, она бывает менее индуктивной раз в 10, чем те электролиты что я мерял, да и дешевле. Но это СМД и немного специальная (на процессоры такую запаивают).
Вообщем думается мне если у новых электролитов и есть деградация характеристик с частотой, то частота эта очень высокая, нас это скорее всего заботить не должно.

[MadAleks]

нас это скорее всего заботить не должно

В общем вскрытие покажет

[Audiomaniac]

Дело обстоит примерно так:

[MadAleks]

270uF Panasonic-a FM полиэстером (Wima 2.2uF)

А если Wima FKP и 0.01 мкФ?

[MadAleks]

Дело обстоит примерно так:

Вот как дело обстоит для FKP2

А судя по графику для ОСКОНа, у него индуктивность на частоте 10 МГц аж 1.6 нГ

[Nick]

Дело обстоит примерно так:

Да, но тут больше имеет место быть разный (минимальный) ESR. К тому же обычно для рекламы они берут не самые лучшие типы кондёров. Ну и если померять в пол сантиметре от кондёра то на ВЧ станет всё 2раза хуже.

Добавлено через 5 минут

А если Wima FKP и 0.01 мкФ?

До 10мГц никакой измеримой разницы. Да и быть не должно так как у идеального 0.01uF импеданс на 10мГц ~1.6ома.
Вообще наугад ставить кондёры в питание не надо, тем более разные в параллель. Желательно хотябы промоделировать в PSpice, с приблизительным учётом индуктивности проводников (дорожек) и паразитных параметров используемых кондёров.
Мне кстати легко удовалось найти довольно точно значение демпфирующих резисторов с помощью LTSpice.

Добавлено через 58 секунд

Вот как дело обстоит для FKP2

А судя по графику для ОСКОНа, у него индуктивность на частоте 10 МГц аж 1.6 нГ

Это зависит от размера кондёра, но 1206 керамика ~1.2nH. Я точно не помню, но помоему у провода 1см около 5nH.

Добавлено через 1 час 58 минут
Могу ещё сказать, что когда я мерял, было положительное влияние от керамики (1210 ~1.5nH) с демпфирующими резистором (чтоб не резонировало), но оно есть если мерять прямо на выводах электролита (SMD керамика запаивалась прямо на выводы, SMD через резистор). Меньше чем через 1см от кондёра по дорожкам (5мм шириной) эффекта от керамики практически уже не видно.
Вообщем на основании долгих опытов, я сделал выводы, что индуктивность моих электролитов дико низкая (как кусок толстого провода длинной в расстояние между выводами) и шунтировать их в данном применении нету никакого смысла, особенно на 1-2 сторонней печатке...

[Audiomaniac]

А операционник-буфер (или компенсатор, как у тебя) надо шунтировать пленкой-керамикой? Все-таки он гораздо скоростней чем лмка?

[Nick]

А операционник-буфер (или компенсатор, как у тебя) надо шунтировать пленкой-керамикой? Все-таки он гораздо скоростней чем лмка?

Я последнее время склоняюсь что достаточно электролитов, но только рядом. Если далеко то можно поставить локальные керамические шунты, как я сделал на схеме для D4.
Там токи очень небольшие, поэтому особо низкий импеданс не нужен, как для LM3886.

[MAXIM_A]

Вообщем на основании долгих опытов, я сделал выводы, что индуктивность моих электролитов дико низкая (как кусок толстого провода длинной в расстояние между выводами) и шунтировать их в данном применении нету никакого смысла, особенно на 1-2 сторонней печатке...

А какие конкретно электролиты? И какие самые лучшие.

[Nick]

А какие конкретно электролиты? И какие самые лучшие.

Я мерял Panasonic FM, 270uFx50V, 560uFx35V, 1500uFx35V - все офигительно хорошего качества, параметры (ESR)немного лучше чем указаны в даташите.
В питание LM3886 я поставил (и рекомендую) Panasonic FM 1500uFx35V (4 штуки в плечо, или 2 как экономный вариант), после стабилизатора имеется ввиду.

[MAXIM_A]

Почему дурацкие-то?! Они есть у меня в достаточном количестве, вот и поставил.

Во первых они много места занимают, и растёт паразитная индуктивность, а во вторых они мало распространены.

Добавлено через 3 минуты

Panasonic FM 1500uFx35V

Запас по напряжению не маловат? Может всётаки 50в.
А на плату уся тоже их?

[Nick]

Сообщение от Nick
Panasonic FM 1500uFx35V

Запас по напряжению не маловат? Может всётаки 50в

Так а оптимальное питание для 4ом нагрузки - 28В, для 8ом 32В, и оно к тому же стабилизированное, а 35В для кондёров - это рабочее напряжение, так то они выдержат 43-45В.

Добавлено через 4 минуты

А на плату уся тоже их?

В смысле ? Эти кондёры нужны главным образом только на питании LM3886, прям на её выводы, чем ближе тем лучше (С41-С50). Кондёры после диодного моста можно поставить практически любые по типу, но желательно 20000uF или больше в плечо на канал. Локальные кондёры перед стабом (С31-С36 - по 1500uF) можно панасоник, но это не так критично, можно просто хорошие.

[MadAleks]

Во первых они много места занимают, и растёт паразитная индуктивность, а во вторых они мало распространены.

Я же говорю - есть они у меня под рукой (кстати, с материнских плат можно понадрать бесплатно), а насчёт индуктивности - это по сравнению с чем!?
С SOT23 или SOT89 - согласен, чуть больше, а вот TO92 - никак нет. И вообще, индуктивность стаба здесь какое значение имеет?

Offтопик:
Упустил один вопрос - дырки на плате маленькие под ЛУТ - так точнее сверлить, как накернено

[MAXIM_A]

И вообще, индуктивность стаба здесь какое значение имеет?

Да вот же Nick иследует как влияет паразитная индуктивность питающих проводников на помехи и в конечном итоге на TND.

[MadAleks]

Это зависит от размера кондёра, но 1206 керамика ~1.2nH. Я точно не помню, но помоему у провода 1см около 5nH.

Разговор об ОСКОНе 47х16, так что график внушает сомнение.

Offтопик:
Николай, а ты Панасоники где покупал? (По цене/качеству самые приятные кондёры) Я тут через Фарнелл заказал, жду...

Да вот же Nick иследует как влияет паразитная индуктивность питающих проводников на помехи и в конечном итоге на TND.

Разговор не о стабах, питающих ЛМ-ку, а о питании ОУ, который зашунтирован близко стоящими ЛОУ-ЕСР кондёрами. Там этот фактор имеет меньше значения.

[Nick]

Да вот же Nick иследует как влияет паразитная индуктивность питающих проводников на помехи и в конечном итоге на TND.

Это относится главным образом к питанию LM3886 (ВК в АВ). В питании U1 это роли не играет.

Добавлено через 2 минуты

Разговор об ОСКОНе 47х16, так что график внушает сомнение.
Николай, а ты Панасоники где покупал? (По цене/качеству самые приятные кондёры) Я тут через Фарнелл заказал, жду...[/OFF]

Я в основном всё покупал в digikey. Могу выложить лист с номерами деталей на весь усилитель.

[MadAleks]

Я в основном всё покупал в digikey

Я вот пока с DIGIKEY не дружил, как они с Россией работают?