Проект А

[Mad optic]

Думаю, пришло время поделиться информацией. Хотя Проект "А" идет уже полгода, но сейчас, наконец, собран первый образец из 4-х заложенных "на стапелях".

Проект "А" - это "усилитель мечты", т.е. тот, который хочется иметь, потому, что в нем реализованы практически все лучшие мне известные технологии в аудиостроении. В качестве цели НЕ ставилась задача поразить кого-либо экстремальной выходной мощностью (многие почему-то считают это признаком качества и совершенства усилителя). Этот усилитель должен оптимально решать задачу качественного озвучивания помещения объемом до 100м3. И ничего более, не надо создавать уровни звукового давления, приводящие к деградации слуха и т.п.

Это НЕкоммерческий проект. Продавать усилители не собираюсь.

Думаю, что только сильно продвинутые энтузиасты аудиостроения смогут повторить его. (Хотя, для них это больше архив копилки идей, чем объект для повторения). Несмотря на то, что старался использовать самые современные технологии и элементную базу, многие ключевые компоненты уже стали недоступны, особенно это касется полевых диф.сборок (пали жертвой миграции индустрии эл. компонентов в сторону массового рынка

Основное, что нагоняет тоску в современном hi-fi/hi-end аудиостроении, это отсутствие разнообразия и свежих идей. Все усилители похожи конструктивно, а последнее время и схемотехнически. Новое это или хорошо забытое старое, или незначительные вариации "на тему". Редко в последние годы можно встретить свежее решение.

Здесь нельзя сэкономить денег, потому, что их не считал при создании оного. Себестоимость одного моноканала составляет около $2K.

Чтобы не переписывать довольно объемное описание, прошу заинтересованным обратиться на страницу

http://madoptic.narod.ru/projects/a.htm.

Сильно заинтересовавшимся и с реальной возможностью повторить изделие буду предоставлять файлы для производства платы после персонального обсуждения проекта.

Возможно, что-то еще не реализовал весьма стоящее. Именно поэтому информация размещена здесь. Критика, советы очень помогут, т.к. при накоплении "критической массы" смогут вылиться в нечто новое.

[sia_2]

Давайте отделим мух от котлет. Вы жаловались на THD - ответ был именно про THD. Что "не только в нем счастье" - это верно, но это отдельная тема. Про "ширину спектра искажений" - она зависит в основном от конструктивного исполнения и отчасти от схемотехники, элементная база (за несколькими исключениями) там непринципиальна. Про конденсаторы (коих в бытовом аудио лепят без надобности пачками) - тоже известно давно. Все проходили.

Offтопик:
Если кто не заметил, в моих конструкциях конденсаторов в сигнальных цепях вне ООС почти нет, и часто есть возможность их закоротки. Именно в силу упомянутых Вами причин.

[Mad optic]

Да нет, отделять не будем. Снижение THD это первый этап/шаг, который все равно обязательно сделать, т.к. при 10% не до тонкостей будет Необходимо довести систему до общего приличного уровня, когда большие значения Кг не будут выделять ее, а затем сравнить с другими и тут, может быть, такой подход себя и оправдает. Хотя, может и нет, пока говорить рано и от ошибок никто не застрахован. Пока это только предположение.

Если не сработает, перепаяю выходные полевики на пары дарлингтона, и все.

[sia_2]

Я пытаюсь проверить идею влияния ширины спектра на качество воспроизведения, практически, слабо зависимое (возможно!) от абсолютного уровня.

Это вообще-то исследовано еще много лет назад - для точности критичен спектр IMD, и непопадание их продуктов в немаскируемые области спектра. Для этого, в частности, нужен малый уровень частотно-разностных продуктов. Что же касается комфортности звучания, она очень зависит от прошлого слухового опыта и весьма индивидуальна.
Приаттачены довольно здравые мысли более чем полувековой давности (страницы из книжки 1955 года издания).
Добавлено через 1 минуту

Если не сработает, перепаяю выходные полевики на пары дарлингтона, и все.

Лучше не интегральные, а "сборные", у интегральных обычно слишком велики "закрывающие" резисторы база-эмиттер на втором транзисторе.

[Alex Nikitin]

У Никитина огромный запас по напряжению плюс местная ООС.

https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=471

THD+N без ООС вплоть до ограничения для разных токов покоя. Если убрать дополнительную местную ООС, то искажения на 70 мА станут примерно такими же, как с ней на 35 мА.

Алексей

[Mad optic]

Алексей,

Спасибо за измерения!

Мои последние в 429-м https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=429

P.S. По теме, обсуждавшейся здесь - какие-нибудь данные о поведении HUF76639 на малых напряжениях С-И есть?

[Alex Nikitin]

По теме, обсуждавшейся здесь - какие-нибудь данные о поведении HUF76639 на малых напряжениях С-И есть?

Как можно заметить из моих графиков, увеличения искажений при приближению к ограничению не наблюдается. Единственное, что я знаю - это сильное увеличение проходной ёмкости при понижении напряжения СИ ниже 3-4 В, в результате чего требуется дополнительный запас по стабильности в усилителе. Это проявляется в мягком подвозбуде при приближении к ограничению, если компенсация не достаточная. Как тут уже заметили раньше, в 5350 выходные полевики включены последовательно, по 2 в плечо, так что напряжение на каждом - меньше 25В без сигнала, и никаких дополнительных проблем не наблюдается.

Алексей

[Mad optic]

...сильное увеличение проходной ёмкости при понижении напряжения СИ ниже 3-4 В, в результате чего требуется дополнительный запас по стабильности в усилителе. Это проявляется в мягком подвозбуде при приближении к ограничению,

Да это специально проверял. Очень точно подмечено - именно при подходе к клиппингу может упасть устойчивость. Моделирование это отлавливает.
Еще один критический/жесткий режим - выход из глубокой отсечки при меандре с уровнем выше номинального. Устойчивость тоже крайне необходима, иначе тоже...
Все это проверил и внес некоторые уточнения в коррекцию еще при тюнинге схемы.

[Mad optic]

Чудные вещи тут открываются - усилитель становится все интересней и интересней

Давеча, после оптимизации параметров схемы на получение хорошей устойчивости на уровнях гармонического сигнала близкого к клиппингу и после глубокой отсечки на меандре, занялся линейностью схемы.

Проанализировав систему уравнений, описывающих взаимосвязь входа и выходов структурной схемы усилителя, выяснил, что существует некоторое соотношение номиналов элементов цепей ОС, когда схема становится хорошо сбалансированной и происходит минимизация искажений. Интересно также то, что наибольшее влияние на сбалансированность оказывают резисторы R20, R18 и R19, а R36 и R17 остаются вне данного процесса. Это очень хорошее свойство схемы, т.к. сопротивление источника не влияет на балансировку.
Правда, есть и ложка дегтя. Более-менее приличная балансировка получается при точности номиналов около 0.1%, что мне дома недоступно (мой мультиметр 0.42% только гарантирует). Но и тут есть возможность выкрутиться, т.к. такие жесткие требования к точности относятся только к паре R20 и R18, а точнее к соотношению их сопротивлений, что уже облегчает задачу. При всем при этом надо не забывать и о температурной стабильности номиналов сопротивлений.
Последующее моделирование в Spice сбалансированной схемы показало еще более интересные вещи - балансировка частотнозависима, что понятно, но при этом имеет явно выраженные наборы частот с максимальным подавлением и исчезновением сигнала ошибки разностного сигнала полуволн, как такового. Этакая "супербалансировка". Для моего усилителя этими частотами оказались 125.9Гц и 3.89МГц. Почему именно они, пока определить не могу, особенно в отношении 125Гц.
Это хорошо видно на графике, где зеленым цветом дан разностный сигнал полуволн выходов, а синим суммарный, т.е. выходной сигнал усилителя.



Интересно также наблюдение за заметностью искажений от переключения в режиме АВ. Вопрос возник в связи с тем, что шум от вентиляторов ночью в комнате может быть заметен все-таки, когда усилитель упакован в корпус. Когда он стоит без корпуса на столе, то их не слышно, т.к. они еле вращаются, а "переехав" в корпус температура повышается и они заметно раскручиваются. Поэтому и решил исследовать вопрос искажений от переключения при снижении тока покоя. Выяснилось, что даже работа в режиме АВ на 4 ома практически незаметна при токах покоя выше 1А. При 1.5А ее вообще не видно даже при 15-16В в амплитуде на выходе. Так зачем загонять так глубоко в класс А? Сначала ток покоя был 2А, затем 1.96А, затем 1.5А, теперь 1.25А (искажений практически не видно в режиме, когда отсечка тока есть). При этом, на резистивную нагрузку выше 6ом усилитель всегда остается в классе А. Температура корпуса выше 38С не поднимается теперь и шум от вентиляторов ночью не беспокоит

Открою страшную тайну - зачем нужен второй контур ОС по температуре. Напомню, что первый контур состоит из датчика, прикрепленного к фланцу выходного транзистора и контролирует схему, определяющую ток покоя выходного каскада, а второй контролирует температуру радиатора и управляет схемой питания вентиляторов. Так вот, второй контур нужен для того, чтобы реагировать на изменение напряжения в сети, на которое практически не реагирует первый контур из-за наличия стабилизатора напряжения питания выходного каскада. При росте напряжения в сети рассеиваемая мощность выходной пары остается постоянной, а тр-ры стабилизатора, "сидящие" на том же радиаторе начинают "раскочегариваться", растет температура радиатора и второй контур раскручивает вентиляторы для увеличения эффективности системы охлаждения.

Далее

[Prophetmaster]

Mad optic,

Более-менее приличная балансировка получается при точности номиналов около 0.1%

Резистор типа ОМЛТ с помощью надфиля можно очень точно подогнать, например из 1 кОм за 5 минут работы сделать 799 Ом - не вопрос, только замерять почаще, а то обратно не восстанавливается, если перепилил лишнего. Чтобы проверить теорию можно так добиться нужного соотношения.

Чудные вещи тут открываются - усилитель становится все интересней и интересней

Породили монстра, теперь приручаете?

[Mad optic]

Резистор типа ОМЛТ с помощью надфиля можно очень точно подогнать, например из 1 кОм за 5 минут работы сделать 799 Ом - не вопрос, только замерять почаще, а то обратно не восстанавливается, если перепилил лишнего. Чтобы проверить теорию можно так добиться нужного соотношения.

Какой-такой ОМЛТ?! У меня все резисторы SMD RK73H, а в цепи ОС 0805 типоразмера для уменьшения паразитной емкости
Вопрос-то решил, естесственно - там именно соотношение двух резисторов критично. Это проще

Добавлено через 2 минуты

Породили монстра, теперь приручаете?

Ага! Интересно, просто жуть

[Prophetmaster]

Mad optic,

Какой-такой ОМЛТ?! У меня все резисторы SMD RK73H, а в цепи ОС 0805

Это я видел на фото. Просто подобрать любого типа резисторы с такой точностью очень сложно, а чтобы быстро проверить рассчеты, так можно было получить нужные номиналы, с необходимой точностью. Потом уже поставить штатные, естественно.

Добавлено через 9 минут
anatol0,

К сожалению, резисторы с допуском 0,1% отличаются не только точностью, но и другой температурной и временнОй стабильностью.

Резисторы с допуском 0.1 % и подобрать пару резисторов с такой точностью, не совсем одно и тоже

[Nota Bene]

с помощью надфиля можно очень точно подогнать, например из 1 кОм за 5 минут работы сделать 799 Ом - не вопрос, только замерять почаще

Чудны дела твои, господи.... А я, грешным делом, думал, что только в "+" можно подгонять А как часто мерить надо?

Offтопик:
В пёрлы напрашивается...

[Prophetmaster]

Nota Bene,
Наоборот, естественно

[Prophetmaster]

Mad optic,
Как высокотехнологичный монстр поживает?

[Mad optic]

Mad optic,
Как высокотехнологичный монстр поживает?

Монстр становится ласковым и мяукает

На следующей неделе перейду к прослушиванию.

[alseco]

Монстр становится ласковым и мяукает

На следующей неделе перейду к прослушиванию.

Наступает момент- истины!

[Prophetmaster]

Mad optic,

На следующей неделе перейду к прослушиванию.

Значит, есть уже готовые два канала? Теперь начнется самое интересное

[Mad optic]

Промоделировал ситуацию с заменой выходных полевиков на пары Дарлингтона. Что-то расхотелось менять
Если при относительно высокоомных нагрузках (8ом и выше) все выглядит более-менее прилично, то с падением сопротивления нагрузки до 1-2ом картина становится совсем нерадостной - выход просто не может потянуть сильноточную нагрузку выше 8-9А на 1 ом и уходит в жесткое ограничение по току (К Heco уже не подключишь ). Закономерный итог падения коэффициента передачи по току. Даже на 4 омах уже не все гладко-пушисто.
В этом случае вся идея "токового" усилителя, т.е. способного работать с большими токами на низкоомные нагрузки летит к...

Данный конструктив не позволяет установить много транзисторов параллельно, поэтому переход на биполярники врядли целесообразен здесь в принципе. Один же полевик, при росте выходного тока ведет себя абсолютно адекватно и его, главное, ограничить вовремя от слишком большой рассеиваемой мощности, а то он и на 0.3-0.5ома нагрузки готов качать десятки ампер в амплитуде.

[Prophetmaster]

Mad optic,

Промоделировал ситуацию с заменой выходных полевиков на пары Дарлингтона. Что-то расхотелось менять

Зачем в этой схеме менять? Мне кажется, что Дарлингтоны хороши, если использовать их большой коэф. усиления по напряжению, но тогда надо схемотехнику менять и ниже 4 Ом на одной паре все равно не упадешь. 8.5 А на 4 Ом - максимум, что у меня получалось из них выжать на одной паре. Без каких либо проблем - 6.25 А на 4 Ом. Нагружать на 2 Ом не пробовал.

[Mad optic]

Все, решено. Чтобы не было сомнений потом, одну пару к прослушиванию делаю в классе "А" со стабилизатором питания выходного каскада (ВК), а вторую пару усилителей делаю в "АВ" (что-нибудь, 200-250мА ток покоя) без стабилизатора, чтобы поднять напряжение на ВК.
Сравним...