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.

[Vidalgo]

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).

Правильно, поэтому взаимной компенсации полей от обеих шин питания никогда не случается, кроме аварийной ситуации сквозного тока через оба плеча двутактного выходного каскада.

[Nick]

Правильно, поэтому взаимной компенсации полей от обеих шин питания никогда не случается, кроме аварийной ситуации сквозного тока через оба плеча двутактного выходного каскада.

Я уже немного утомился повторять, но компенсации полей и не должно возникать, исчезают (компенсируются, значительно уменьшаются) только гармоники, так как выходной ток практически неискажён, а значит и сумма токов через шины питания тоже. То что при этом шины питания излучают практически тоже что и выход, большой роли не играет, так как выходная дорожка бывает длинее и ближе к слаботочке и обычно проблем это не вызывает (если гармоники играют роль на уровне <-80дБ, то обычный сигнал должен быть гораздо-гораздо большего уровня, чтобы вызвать хоть какие то проблемы с устойчивостью). Это уже всё проверено на практике, поэтому для меня это вопрос уже закрытый, можно спорить но на реальность это не повлияет .

[MadAleks]

Nick,
До меня тоже не сразу дошло
Наводки от выходного сигнала не должны вызвать проблем с устойчивостью, по крайней мере в рабочем диапазоне частот.

[Audiomaniac]

Считайте, что половинки сигнала с шин питания при сложении их в поле как бы "достраиваются" до полного сигнала.

[Л. Зуев]

Я уже немного утомился повторять, но компенсации полей и не должно возникать, исчезают (компенсируются, значительно уменьшаются) только гармоники, так как выходной ток практически неискажён, а значит и сумма токов через шины питания тоже. То что при этом шины питания излучают практически тоже что и выход, большой роли не играет, так как выходная дорожка бывает длинее и ближе к слаботочке и обычно проблем это не вызывает (если гармоники играют роль на уровне <-80дБ, то обычный сигнал должен быть гораздо-гораздо большего уровня, чтобы вызвать хоть какие то проблемы с устойчивостью). Это уже всё проверено на практике, поэтому для меня это вопрос уже закрытый, можно спорить но на реальность это не повлияет.

Николай, снова подписываюсь под Вашими словами.

[Ремонт-NIK]

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

а что же это,если не помеха?неужели полезный сигнал?

Добавлено через 1 минуту

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).

так вот эти токи,хотя и сумма в нагрузке,но +/- во времени разнесены.
И гармоники в них(от них) не компенсированы.
мне лень искать.,но пару страниц назад вы доказывали по моему,мэд Алексу,что +/- на плате нужно распологать друг над другом что бы наводки компенсировались,так?
Если-

но компенсации полей и не должно возникать,

то зачем тогда распологать + над -?
И каким способом-

исчезают (компенсируются, значительно уменьшаются) только гармоники,

?
Обьясните пожалуйста,на пальцах,на примерах,каким способом компенсируются гармоники?Кстати,вы про какие гармоники речь ведете?
И как понимать вот это-

То что при этом шины питания излучают практически тоже что и выход, большой роли не играет, так как выходная дорожка бывает длинее и ближе к слаботочке и обычно проблем это не вызывает

-?

Добавлено через 1 минуту

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

обьясните пожалуйста механизм компенсации?Каким образом происходит компенсация?

Добавлено через 7 минут
И последнее,какое отношение имеет проблемы с устойчивостью-<то обычный сигнал должен быть гораздо-гораздо большего уровня, чтобы вызвать хоть какие то проблемы с устойчивостью)> из поста 3723,к вопросу о компенсации?

[Vidalgo]

Наводки от выходного сигнала не должны вызвать проблем с устойчивостью, по крайней мере в рабочем диапазоне частот.

Они и не вызывают, если совсем уж специально не постараться.

Я уже немного утомился повторять, но компенсации полей и не должно возникать,

Слава богу.
Утомляться ни к чему.

исчезают (компенсируются, значительно уменьшаются) только гармоники, так как выходной ток практически неискажён, а значит и сумма токов через шины питания тоже.

Ключевое слово - сумма.
Ниже картинка, выходной ток и пунктиром наложены те самые переключательные искажения, в масштабе есс-но. (По ходу хорошо видна некомплементарность плеч).
Это же и есть наша условная сумма. Берите от нее половинки - токи шин, и хоть что-то скомпенсируйте.

То что при этом шины питания излучают практически тоже что и выход, большой роли не играет,

То есть об автокомпенсации чего-либо речи уже нет? Тогда зачем шины питания сближать. Пусть себе идут как получится.

так как выходная дорожка бывает длинее и ближе к слаботочке и обычно проблем это не вызывает (если гармоники играют роль на уровне <-80дБ, то обычный сигнал должен быть гораздо-гораздо большего уровня, чтобы вызвать хоть какие то проблемы с устойчивостью).

Разве я говорил о проблемах устойчивости?


Nick, боюсь что это тупиковый спор, насчет гармошек в шинах. Даже Дуглас Селф счел возможным прямо написать что у него нет конкретных рецептов как с ними бороться.
Кажущееся же очевидным правило расположить обе шины питания рядышком - ну оно по крайней мере не вредит.

[Ремонт-NIK]

самое смешное,что страниц 150 назад,Ник мне доказывал что усилителям с такой глубокой ООС(160дБ что ли) вообще пофигу какое питание,и питать его можно чуть ли не напрямую от выпрямителя.(утрирую ессно)Теперь же.Ник незаметно превратился в поборника чистого и здорового питания(шунты как можно ближе,емкость их агромадная(а как же 30мкФ керамики?),все симметрично и т.д.)
И как достичь консенсуса??
Но главное думаю не в этом,а в том что совместными усилиями рождается шедевр. beer

[Alex]

самое смешное,что страниц 150 назад,Ник мне доказывал что усилителям с такой глубокой ООС(160дБ что ли) вообще пофигу какое питание,

И тут он совершенно прав

[MadAleks]

Vidalgo,
Каждая шина по отдельности лучит с большими гармошками, две шины в сумме лучат только чистым выходным сигналом(т.е. с минимальными гармошками), на наводки от которого нам по большому счёту класть "вот такой вот таёжный прибор" (с). Полной же компенсации излучения можно достигнуть только если рядом с питанием класть и возвратную землю - с этим никто не спорит! (А полная компенсация и не нужна). Если интересно, разложи половинки синуса в ряд Фурье, учитывая фазу, и увидишь, что 1-я гармошка в фазе, а все хвосты в противофазе, т.е. именно хвосты и убивают друг друга.

[scarp]

Ремонт-NIK, Не путайте схемотехнические требования и конструктивные.

[Nikolav]

самое смешное,что страниц 150 назад,Ник мне доказывал

Ремонтник, да, ты у нас самый умный. Приходится это признать. Откуда? Да ты сам нам "об этом писал где-то выше", да и вообще "это общеизвестный факт".
Только вот парадокс, твой оппонент, скромно указавший в профиле "Программист", вызывает большее уважение как разработчик электронных схем, чем ты.

самое смешное,что страниц 150 назад,Ник мне доказывал что усилителям с такой глубокой ООС(160дБ что ли) вообще пофигу какое питание,и питать его можно чуть ли не напрямую от выпрямителя.(утрирую ессно)Теперь же.Ник незаметно превратился в поборника чистого и здорового питания(шунты как можно ближе,емкость их агромадная(а как же 30мкФ керамики?),все симметрично и т.д.)
И как достичь консенсуса??

Изворотливый ты типчик. Тот твой бред был про какое-то демпфирование на НЧ.

[Nick]

Ключевое слово - сумма.
Ниже картинка, выходной ток и пунктиром наложены те самые переключательные искажения, в масштабе есс-но. (По ходу хорошо видна некомплементарность плеч).
Это же и есть наша условная сумма. Берите от нее половинки - токи шин, и хоть что-то скомпенсируйте.

Неужели так трудно подумать над тем - почему то что я говорю верно? Надеюсь LTSpice вы поверите, если нет - я умываю руки .
R21 и R24 это дорожки питания. Красный график это сумма токов через плюс и минус питания (вверху графика подписано что есть что). Частота 100кГц.
Искажения тока одного плеча - Total Harmonic Distortion: 27.280142%
Искажения суммы токов обоих плеч - Total Harmonic Distortion: 0.089055%
Поэтому если мы добьёмся одинакового магнитного поля от плюсовой и минусовой дорожки питания, исходящего практически из одного и того же места, это поле будет иметь в сотни раз меньше искажений. В тоже время по отдельности для + и - шин питания это поле имеет искажения около 50-30% (немного зависит от тока покоя ВК и частоты сигнала).

[Nick]

Даже Дуглас Селф счел возможным прямо написать что у него нет конкретных рецептов как с ними бороться.

Читайте внимательней . Eсли не понятно, я могу перевести. Это с 398 страницы, Rail induction distortion - The best approach is :

[Nick]

обьясните пожалуйста механизм компенсации?

Ремонт-NIK , обьяснять что-то вам у меня нет особого желания. Я уже написал, хотите верьте, хотите - нет. Кто захотел, тот разобрался и понял.

[antecom]

Nick, помню ты писал, что сейчас слушаешь усилитель с переменным резистором в качестве регулятора громкости сопротивлением 10кОм. Не увеличиваются ли искажения при работе от такого сравнительно высокоомного источника?
Ставить дополнительный операционник на входе не хочется. В качестве РГ планирую использовать регулятор Никитина, пересчитанный на 2кОм.

И ещё вопрос. Насколько необходим усилителю входной ФНЧ? Частично его роль выполняет R1 C1, но инверт. вход LM3886 не защищен. А без доп. ОУ организовать ФНЧ на входе проблематично.

[Nikolav]

Вот как мне представляется, что имел ввиду Vidalgo, см. рисунок.
Если всё же сделать земля, +, -, земля, то вообще получим ноль

[Nick]

Вот как мне представляется, что имел ввиду Vidalgo, см. рисунок.
Если всё же сделать земля, +, -, земля, то вообще получим ноль

А если без земли, то почти тоже что и через выход (землю).

Добавлено через 3 минуты

Nick, помню ты писал, что сейчас слушаешь усилитель с переменным резистором в качестве регулятора громкости сопротивлением 10кОм. Не увеличиваются ли искажения при работе от такого сравнительно высокоомного источника?

Не, не увеличиваются. Входной фильтр не помешал бы, хотя я всё мерял и слушал без него. Если его сделать на AD8065 он практически ничего плохого вносить не будет.

[antecom]

Тогда, наверное, имеет смысл развести буфер на плате вместе с усилителем. Кстати, а в самом усилителе что лучше использовать LT1363 или AD8065?

[Nick]

Тогда, наверное, имеет смысл развести буфер на плате вместе с усилителем. Кстати, а в самом усилителе что лучше использовать LT1363 или AD8065?

Наверно AD8065, хотя разницы я не заметил не по измерениям, не на слух.