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]

Да, переключательных искажений в это время нет, но это не отменяет необходимость учитывать переменную составляющую тока в шине и возвратного. Это наводка на другие цепи, надо давить.

Это такая же наводка как и от выходного проводника. Давить её совсем необязательно, так как вреда от неё практически никакого нет.

Добавлено через 1 минуту

Поставьте пленочник, не керамику ни в коем случае.

Плёночник хуже, у него индуктивность больше. Это всё уже проходилось, считалось и мерялось. Эффект от ёмкостей порядка 10мк и меньше лежит за мегагерцами и эффект от них весьма спорный. Если нет стабилизаторов, то лучше поставить электролит, на сотни микрофарад, как можно ближе к LM3886.

[Audiomaniac]

Nick,

Если нет стабилизаторов, то лучше поставить электролит, на сотни микрофарад, как можно ближе к LM3886.

А вот интересно, с электронным дросселем такой кондер не противопоказан, как в случае со стабом?

[Vidalgo]

Это такая же наводка как и от выходного проводника. Давить её совсем необязательно, так как вреда от неё практически никакого нет.

Для входных цепей эта наводка может быть сигналом ПОС.


Nick, я тему читаю от случая к случаю, все не охватить. Такой вот вопрос: замерялись ли искажения для малых и сверхмалых уровней вместе с реальной нагрузкой? Может был такой мощностной график.

[Audiomaniac]

Проверить, наводятся ли гармоники с питания на вход достаточно просто - подключаем спектралаб ко входу и коммутируем нагрузку. Если при ее подключении Кг меняется - значит наводится. Надо полагать, аналогично можно проверить и ПОС.

[Vidalgo]

Зачем так, достаточно посмотреть скопом как отрабатывается однополярный меандр.

[Audiomaniac]

Посмотреть где?

[Vidalgo]

Как обычно по перепадам, на выходе без нагрузки и с ней.
Потом с другой полярностью входного сигнала.
Можно и с обычным двуполярным меандром, но тогда все шины питания в работе и трактовать картинку сложнее.

[Audiomaniac]

Vidalgo, мне кажется так можно посмотреть только очень грубо.
Спектралаб же покажет все с ДД 120дб.

[Vidalgo]

Ну, не так уж и грубо, ведь при более-менее нормальной разводке вогнать усил в генерацию довольно-таки трудно даже без ограничения полосы по входу. Однако изломчики-подзвоны на перепадах при этом вполне бывает что видны и отличаются для разных полярностей. Меняешь раскладку шин - картина меняется. Именно что наводки от шинных контуров.

[Audiomaniac]

Vidalgo, странно, не наблюдал такого. Чтобы прям скопом наводки было видно. Хотя, конечно, скоп у меня примитивный.
А может это особенности жизнедеятельности схемы мауро? Все-таки, далеко нестандартное включение, и слышал, что люди огребали проблемы с устойчивостью. У лмки частотные свойства заметно меняются с прогревом, однако. У Ника одна из версий его девайса как раз из-за этого была забракована.

[Vidalgo]

Так не наводки видим, а усиленный результат их действия, когда оно есть.
Смысл мероприятия - грубым способом зафиксировать тонкое явление.
Крутым фронтом схема загоняется в пограничную по устойчивости область, тогда малое влияние той индуктивной связи легче себя обнаружить может. Не обнаруживает - отлично, другие живущие в шинах сущности тем более вредить меньше будут, ведь послабше они.

[Ремонт-NIK]

Дело в том, что магнитное поле пропорционально току через проводники. Если если сделать + и - питания друг над другом и одинаковые, то магнитное поле от них будет пропорционально сумме токов через них

но компенсации этих полей от расположения +/- друг над другом не будет,т.е. магнитное поле от них не будет пропорционально сумме токов через них.

Offтопик:
Возможна только частичная компенсация

[Vidalgo]

может это особенности жизнедеятельности схемы мауро? Все-таки, далеко нестандартное включение, и слышал, что люди огребали проблемы с устойчивостью.

Это касается ревизии С, там автор перемудрил с коррекциями и неудачный монтаж либо другие какие отклонения очень существенно влияют. Ревизия А в этом отношении куда лучше, и нет проблем даже при весьма плотном монтаже. Если конечно не накосячить.

[Nick]

Для входных цепей эта наводка может быть сигналом ПОС.

А если усилитель инвертирующий то сигналом ОС . Вообще это на практике не имеет большого значения. Люди вон на плату ставят выходную катушку, и всё равно ничего такого не происходит.

Добавлено через 3 минуты

Nick, я тему читаю от случая к случаю, все не охватить. Такой вот вопрос: замерялись ли искажения для малых и сверхмалых уровней вместе с реальной нагрузкой? Может был такой мощностной график.

Графика нету, но я мерял для примерно 1 вольта на выходе - померять ничего не смог.

Добавлено через 2 минуты

но компенсации этих полей от расположения +/- друг над другом не будет,т.е. магнитное поле от них не будет пропорционально сумме токов через них.

Если сделать полностью симметрично , то будет равно сумме, если не совсем симметрично, то всё равно наводок искажений станет меньше.

Добавлено через 4 минуты

Зачем так, достаточно посмотреть скопом как отрабатывается однополярный меандр.

Могу сказать что при нормальном шунтировании и монтаже это не измеримо таким методом, при том как гармоники всё ещё наводятся до достаточно большого уровня.

[Vidalgo]

Графика нету, но я мерял для примерно 1 вольта на выходе - померять ничего не смог.

То есть с четверть ватта - все еще хорошо. Можно предположить что и в милливаттной области большого задира не будет. Придется пробовать вашу схему

[Nick]

Nick,

А вот интересно, с электронным дросселем такой кондер не противопоказан, как в случае со стабом?

Этот кондёр может вводить стабы в отсечку, так как с ним напряжение на выходе стаба может превышать напряжение стабилизации. Вероятно для электронного дросселя может происходить тоже, лучше промоделировать и посмотреть.

Добавлено через 2 минуты

Придется пробовать вашу схему

Да, давайте, может для народа сделаете неплохие печатки - кит, а то я как-то не планирую их отсюда слать...

Добавлено через 2 минуты

То есть с четверть ватта - все еще хорошо. Можно предположить что и в милливаттной области большого задира не будет.

Вообще интермодуляционные и гармоники сигнала частотой до 2-3кГц, должны быть практически неизмеримы на любом уровне.

[Ремонт-NIK]

Если сделать полностью симметрично , то будет равно сумме, если не совсем симметрично, то всё равно наводок искажений станет меньше.

Дело вовсе не в симметричности того что Вы собираетесь делать.
Дело в том,что полуволны +/- несимметричны во времени,т.е. когда активна "+" полуволна,в минусовой "-" полуволне нет зеркального отражения того что происходит в "+" полуволне.Соотвественно-метод не работает так,как Вы нам представляете..Компенсация происходит только тех сигналов,которые присутствуют в данный момент на +/- шинах питания,а эти сигналы не симметричны во времни.На реальном сигнале,сильно растянутом в редакторе это хорошо видно.
К тому же,FM хорошие э-литы,с очень хорошей повторяемостью параметров,но все же до 1-2%-ной точности им далеко.Т.е. всегда присутствует разброс в емкости/индуктивности/импедансе капациторов.
И вообще,я считаю что помехами через излучение до определенной вых.мощности можно пренебречь.А от помех проникающих через емкость,довольно эффективно применяют экран Фарадея.

[Nick]

Дело в том,что полуволны +/- несимметричны во времени,т.е. когда активна "+" полуволна,в минусовой "-" полуволне нет зеркального отражения того что происходит в "+" полуволне.Соотвественно-метод не работает так,как Вы нам представляете..

Ремонтник, вы знаете закон Кирхгофа, который гласит, что сумма втекающих токов равна сумме вытекающих ?

Добавлено через 4 минуты

К тому же,FM хорошие э-литы,с очень хорошей повторяемостью параметров,но все же до 1-2%-ной точности им далеко.

На ВЧ основной вклад в импеданс вносит ESR и дорожки подключения питания, а это достаточно точные характеристики (если температура у конденсаторов приблизительно одинаковая). Учитывая что ток в одном плече содержит около 50% искажений, то уменьшение их хотя бы в 10 раз даст большой выигрыш и практика это подтверждает.

Добавлено через 2 минуты

И вообще,я считаю что помехами через излучение до определенной вых.мощности можно пренебречь.

Когда вы сталкнётесь на практике с этим, тогда поймёте. А так как вы не меряли, не считали, не хотя бы моделировали, мне трудно с вами говорить. Короче хотите верьте, хотите нет.

[Ремонт-NIK]

Ремонтник, вы знаете закон Кирхгофа, который гласит, что сумма втекающих токов равна сумме вытекающих ?

естественно-нет.
Втекающих и вытекающих куда и откуда?

в импеданс вносит ESR и дорожки подключения питания, а это довольно точные характеристики (если температура у конденсаторов приблизительно одинаковая).

кто вам это сказал?ЕСР даже у пленочных конденсаторов промаркированных как 1-2%-ые различается.А где вы видели э-литы точнее 5-ти процентов?

Когда вы сталкнётесь на практике с этим, тогда поймёте.

когда сталкнусь-я вам о этом не скажу,будьте покойны.
И вообще,может хватит фантазировать,что я мерял или не мерял.

Короче хотите верьте, хотите нет.

верю,верю..что вы способны к самообразованию,практически налету.

[Nick]

кто вам это сказал?ЕСР даже у пленочных конденсаторов промаркированных как 1-2%-ые различается.А где вы видели э-литы точнее 5-ти процентов?

Даже если 20%-30%, это большой роли не играет. Вообще самую большую роль играет участок от LM3886 до ближайших шунтов. Чем он симметричнее, короче, и ближе друг к другу "-" и "+" - лучше вне зависимости от характеристик конденсаторов, так как ток там от них не зависит.

Добавлено через 2 минуты

когда сталкнусь-я вам о этом не скажу,будьте покойны.

Чтобы не сталкиваться на практике, можете почитать Марка Александера, помоему он об этом тоже писал. Ну и ветку Л.Зуева.

Добавлено через 5 минут

Втекающих и вытекающих куда и откуда?

Токи через питание и нагрузку. По закону Кирхгофа, ток через нагрузку равен сумме токов через питание, если принебречь токами других входов LM3886 (они слишком маленькие).