Усилитель просто с высокими параметрами

[krulfa]

Собственно, сабж. В модели показывал THD около 0.0002% на 20К, 50Вт и 8 Ом.

Выход без реле, поэтому стоит отсекатель на полевых транзисторах. Левее - схема автоматического регулирования тока покоя с кучей транзисторов. Ну а еще левее - собственно усилитель. Коэффициент усиления - 37 дБ, предназначается, чтобы подключать к источнику просто через регулятор громкости. Так и сделано на шасси усилителя Одиссей-010. Глубина ООС на 20 кГц ~73 дБ расчетная.

Избыточность схемотехники есть, задача ставилась, чтобы просто заработало с первоначальной идеей и в той печатной плате, которая была когда-то заказана.

Еще есть стабилизатор напряжения +-37В с плавным включением, стаблизатор на +-60В и схема управления, но к усилителю это не сильно относится.

При прослушивании были успешно переиграны Cambridge Audio Azur 840 и семиканальный Arcam, по внешнему виду, кажется, P777, может быть, предыдущая модель. Источником был небезызвестный CD-плеер Arcam с Ring DAC, колонки Monitor Audio Gold.

Сейчас интересно послушать и сравнить с чем-нибудь еще.

Хронология создания:
Начало в 2005 году - первое моделирование, выбор элементной базы.
Январь 2006 - первый макет. Простой ВК, простой дифкаскад на ПТ. Расчетный КНИ 0.02% на 20 кГц. Макет звучал хорошо и объемно, что сохранилось и впоследствии. Принято решение добавлять усилитель тока на Т3 Т6.
Лето 2006 - готова модель с усилителем тока.
Зима-весна 2007 - начались эксперименты с моделью ВК в классе Super A. Цепь L1 L2 R44 R38 приобрела свои очертания. THD 0.0033%.
Июнь 2007 - совмещенный каскад SuperA и АВ моделирует THD 0.0006%
Август 2007 - появилась схема автоматического регулирования тока покоя. Схема приобрела рабочие очертания.
Лето 2007 - разводка и изготовление основной ПП.
Зима 2008 - сборка одного канала.
Весна 2008 - началась отладка, проверка моделей. Схема управления током покоя переделана с транзисторов на TL431. При нормальной работоспособности на малом сигнале остался один мощный возбуд на большом сигнале, причина которого неясна.
Апрель 2008 - смоделирована зависимость КНИ от тока покоя и эмиттерных резисторов. Найден минимум, который показал несостоятельность совмещения Super A и АВ. Переделано на AB, THD 0.0002%
Октябрь 2008 - найдена причина возбудов ВК. Добавлен двухступенчатый ограничитель D9 D10 D8 D12 LED3 LED4. ВСЕ! ПАШЕТ!!!
Ноябрь 2008 - усилитель собран в корпус и начал эксплуатироваться.
Декабрь 2008 - первое прослушивание (сравнение с Arcam и СА).
Начало 2009 - первые измерения THD (0.002% - 0.007%). Попытка уточнить модели и найти расходжения.
Лето-осень 2009 - усложненная перспективная модель показала 0.00002% на 20 кГц.
Ноябрь 2009 - устранение синфазных подвозбудов, улучшение тепловой стабильности тока покоя, правка входного каскада.
Декабрь 2009 - переделка входных цепей.
Январь 2010 - второе прослушивание.
Февраль 2010 - замена БП.
Март 2010 - попытка улучшить КНИ путем замены каскада УН на биполярный Шиклай и включения плавающего каскода во входном каскаде.
Май 2010 - третье прослушивание прослушивание показало проблемы с объемом звучания. Вернулся к первоначальной схеме входного каскада без плавающего каскода, заменил УН на составной источник тока. Убраны все "железяки" из путей прохождения сигнала на выходные клеммы. Результат - звук супероткрытый, эмоциональное впечатление перестало зависеть от уровня громкости.
Июнь 2010 года. Измерил КНИ, график и некоторые спектры приложены: правый канал 3 кГц под нагрузкой 50 Вт (0.00071%) и без нагрузки (0.00046%), правый канал IMD 14+15 кГц (0.00022%) и левый канал на 50 гЦ, чтобы посмотреть очаровательную гребенку помех от БП (0.0032% из-за этого).
P.S. Спектры не показывают реальный КНИ; так как использовалась измерительная приставка, их нужно читать: уровни гармоник и шумовую полку уменьшать на 24 дБ, т.к. уровень основной гармоники около -16 дБ
19.06 Вернул обратно следящий каскод входного ДК, но по другой схеме - звучит лучше.
17.07 Усилитель получил имя - Mont Blanc (или Монблан по-русски) по имени высочайшей горы Европы, находящейся в Альпах.
24.10.10 Уменьшил индуктивность выходного дросселя, добавил цепь Цобеля, изменил включение снабберной цепочки в ВК. Прослушивание выявило значительное влияние на звук процессов внутри БП, поэтому дальнейшие работа по доводке данного экземпляра усилителя прекращаются.


Жертвы:
Два стабилитрона на 6.8В, один на 15В и одна TL431 (два КЗ щупом по питанию и неправильный монтаж). Один 2705 и 315 (сгорели при КЗ щупом в схеме управления током покоя). Резистор на 1 Ом (погиб при испытании схемы защиты). Два транзистора в стабе 37В (КЗ крышкой уся на корпус при надевании). Транзистор управления реле сигнала (КЗ на выходе). Два BS250 в разное время в одном месте (причина неясна, возможно КЗ щупом). LED4 (перегрелся после выхода BS250). Резистор на 3 Ом (погиб при просмотре формы тока нового транса). Последнее КЗ соплей припоя унесло T14, а вместе с ним - и весь стаб на -60В, что меня удивило, так как последний был защищен самовосстанавливающимся предохранителем.

Федор Круль.

[antiluser]

Валет, количество баса не показатель - как в сравнении усилители по легкости, скорости, управляемости этих самых басов?

[Walter]

Walter, не знаю почему, но даже при глубокой ООС я замечал разницу от транзисторов в ОК, именно на низах.

В ОК да еще и на 819/818 предыдущая пара должна "выплевывать" под 1-2А, да и снимать с них ватт больше 30 не позволит ОБР.
Но сильно сомневаюсь, что бы в стандартных 20 кв.м. пытались слушать на большей пиковой мощности.

[Валет]

Валет, количество баса не показатель - как в сравнении усилители по легкости, скорости, управляемости этих самых басов?

Эти критерии очень неопределенны, каждый вкладывает в них свой смысл. Поэтому сказать ничего не могу. Попробуйте спросить у krulfa.

Добавлено через 1 минуту

В ОК да еще и на 819/818 предыдущая пара должна "выплевывать" под 1-2А

Предыдущая пара (КТ830 – КТ831) «выплевывает» сколько надо. Усилитель без проблем работает на 2 Ом, а максимальный ток (ток К.З.) составляет 16 А.

[krulfa]

Валет, количество баса не показатель - как в сравнении усилители по легкости, скорости, управляемости этих самых басов?

Я не отметил особенностей после выравнивания регулятором тембра. Удар больших барабанов был иногда резковат в усилителе Валета, у меня всегда мягкий, "кожаный".

Нехватка баса может возникать из-за паразитной ООС по напряжению питания, если оно нестабилизировано. Просадка напряжения вызывает сдвиг рабочей точки на постоянном токе, что проходит на выход и плохо ослабляется ООС точно так же, как и постоянное смещение нуля.

Вторая причина - не провал амплитуды, а прогрессирующий фазовый сдвиг, и его слышно. Здесь 7 Гц нижней рабочей частоты может оказаться много. У меня схема с открытым входом и интегратором, расчетная нижняя граница около 0.3 Гц. У Валета кроме собственно усилителя мощности, перед ним еще три усилительных каскада - два буферных и регулятор тембра. Наверняка есть разделительные конденсаторы где-нибудь.

Разница в 0.5 - 0.7 дБ при сравнительном прослушивании заметна. А при эксплуатации совершенно неважна, так как ухо адаптируется.

[Валет]

Нехватка баса может возникать из-за паразитной ООС по напряжению питания, если оно нестабилизировано. Просадка напряжения вызывает сдвиг рабочей точки на постоянном токе, что проходит на выход и плохо ослабляется ООС точно так же, как и постоянное смещение нуля.

ООС постоянно сравнивает выходное напряжение со входным. В случае их несоответствия сигнал рассогласования резко бы увеличился. В моем усилителе имеется устройство контроля перегрузки, которое зарегистрировало бы это увеличение, если бы оно возникло бы по любой причине, в т.ч. из-за просадки питания. Устройство регистрирует потерю слежения ООС длительностью не менее 1 мкс и выдает сигнал вспышкой светодиода. Так что выходное напряжение на басах соответствует входному даже с большей точностью, чем на остальных частотах, за счет увеличения глубины ООС с понижением частоты.
Сдвиг рабочей точки на постоянном токе эффективно устраняется, т.к. глубина ООС увеличивается от 80 дБ на 20 кГц, до 100 дБ на 2 кГц, до 120 дБ на 200 Гц и ниже, вплоть до постоянного тока (на 20 кГц измерено, остальное – прикидки).

Вторая причина - не провал амплитуды, а прогрессирующий фазовый сдвиг, и его слышно. Здесь 7 Гц нижней рабочей частоты может оказаться много. У меня схема с открытым входом и интегратором, расчетная нижняя граница около 0.3 Гц. У Валета кроме собственно усилителя мощности, перед ним еще три усилительных каскада - два буферных и регулятор тембра. Наверняка есть разделительные конденсаторы где-нибудь.

Действительно, разделительные конденсаторы я ставил везде, где можно. Я хотел добиться максимальной крутизны спада на нижней границе полосы пропускания (7 Гц) за счет увеличения числа дифференцирующих цепочек. Всего их, примерно, пять. Я исходил также из того, что фазовое опережение, создаваемое этими цепочками на самых низких звуковых частотах, скомпенсируют в какой-то мере отставание по фазе самых низких частот в АС с фазоинвертором. Так что насчет «прогрессирующего фазового сдвига» Вы, возможно, правы.

Разница в 0.5 - 0.7 дБ при сравнительном прослушивании заметна. А при эксплуатации совершенно неважна, так как ухо адаптируется.

Я не думаю, что разница в 0.5 - 0.7 дБ при сравнительном прослушивании заметна. Такую разницу, ИМХО, не заметно даже при общем изменении громкости скачком. ИМХО, здесь какой-то другой эффект, связанный с физиологией слуха, и влиянием на слуховые ощущения общих искажений, в основном интермодуляции.

[antiluser]

krulfa, благодарю за ответ.

[krulfa]

В моем усилителе имеется ... выходное напряжение на басах соответствует входному даже с большей точностью, чем на остальных частотах

Я уверен, что в вашей схеме с этим все в порядке. Это скорее ошибка в схеме, если такой эффект есть.

Действительно, разделительные конденсаторы я ставил везде, где можно. Я хотел добиться максимальной крутизны спада на нижней границе полосы пропускания (7 Гц) за счет увеличения числа дифференцирующих цепочек. Всего их, примерно, пять.

Ага, так вот почему измерительная схема не смогла сделать вычитание сигналов на частоте 50 Гц. В нее нужно тоже было вводить дифференцирующую цепочку для баса, а то и несколько - причем побдирать до равенства фазового сдвига на 50 Гц, а это очень накладно - нужен конденсатор большой емкости - от нескольких мкФ с ничтожными собственными искажениями. Иначе мы бы измеряли искажения этого конденсатора, а не усилителя.

Я не думаю, что разница в 0.5 - 0.7 дБ при сравнительном прослушивании заметна.

Я "чистил" некоторые записи звуковым редактором, в котором все величины усиления, ослабления и частоты можно было вводить числами с клавиатуры, а не двигая регуляторы мышкой "на глазок", как в 90% других программ (убожество!!!). Там 0.5 дБ изменения при работе в наушниках было хорошо заметно. Разница переставала уверенно улавливаться на изменениях порядка 0.2 - 0.3 дБ

[Валет]

Это скорее ошибка в схеме, если такой эффект есть.

Вы можете предположить какого характера эта ошибка с физической точки зрения? Я бы попытался «схватить» ее инструментально, чтобы решить, что с ней делать.
Ваше утверждение, что «просадка напряжения вызывает сдвиг рабочей точки на постоянном токе, что проходит на выход и плохо ослабляется ООС точно так же, как и постоянное смещение нуля», ИМХО, неверно, т.к. глубина ООС на постоянном токе очень велика (порядка 120 дБ) и нуль на выходе поддерживается очень точно и стабильно.

[Prophetmaster]

Валет,

К сожалению, схема у меня в таком виде, что выложить ее нет никакой возможности.

А фото конструктива выложить сможете? Интересно было бы посмотреть.
krulfa,

Чтобы безоговорочно признать победу или поражение какого-либо аппарата, мне не хватило "эталона", тем более, что "вертушка" далека от идеала. У обоих усилителей яркое, открытое, выразительное звучание. В сравнении:

Усилитель Валета:
Больше верха, больше детализации, больше "бронзы" в духовых. Однако "больше-лучше" воспринималось однозначно только на некоторых записях. Звук имеет незначительный эффект резкости, "рваности"звуковой волны на сложных пассажах.

Усилитель krulfa:
Смазанный и недостаточный верх, недостаток детализации. Менее яркий и выразительный звук в верхней середине. Больше плотности, точности, ощущения непрерывности звуковой волны и звукового давления, более естественные тембры. Лучше слияние баса с серединой.

Когда сравниваются УМ между собой, то обычно озвучивают полный состав тракта и музыкальный материал, а также, с какими кабелями делалось подключение. Иногда хозяин использует только свои кабели (межблочные, для АС), например, или даже сетевые - об этом тоже пишут.

А разница по басам на других АС может оказаться и в другую сторону Одна пара транзисторов тут ни при чем, тем более на указанной громкости 2-4 Вт.

Добавлено через 14 минут

Действительно, разделительные конденсаторы я ставил везде, где можно. Я хотел добиться максимальной крутизны спада на нижней границе полосы пропускания (7 Гц) за счет увеличения числа дифференцирующих цепочек. Всего их, примерно, пять.

Странно, что после прохождения сигнала через столько кондеров, УМ еще как-то звучит.

[kaskod]

Странно, что после прохождения сигнала через столько кондеров, УМ еще как-то звучит.

Offтопик:
Да вообще то мн..ого сомнений вызывают все эти междусобойчикис их секретными нечитаемыми схемами и непонятными спектрами и кучами конденсаторов .

[Валет]

А фото конструктива выложить сможете? Интересно было бы посмотреть.

Фото конструктива выложу в ближайшее время.

Странно, что после прохождения сигнала через столько кондеров, УМ еще как-то звучит.

А как кондеры влияют, по-вашему, на звук? ИМХО, при нижней границе 7 Гц они создадут на самых низких слышимых частотах лишь небольшое опережение по фазе. Это ничто, если учесть, что на этих частотах ухо чувствует фазовый сдвиг не менее 2пи, к тому же этот сдвиг компенсирует в некоторой степени отставание фазы на басах в АС, особенно в фазоинверторах.

[krulfa]

Вы можете предположить какого характера эта ошибка с физической точки зрения?

Это в общем случае ошибка, связанная с большим приведением пульсаций питающего напряжения ко входу схемы. В случае применения ОУ это маловероятно, так как в них всегда применяются соответствующие меры, в случае "рассыпных" усилителей это возможно. Под особый риск попадают не дифференциальные, несимметричные схемы.

[Prophetmaster]

А как кондеры влияют, по-вашему, на звук? ИМХО, при нижней границе 7 Гц они создадут на самых низких слышимых частотах лишь небольшое опережение по фазе.

Через них проходят не только НЧ, но и весь полезный сигнал, поэтому увеличение количества нелинейных элементов в цепи прохождения музыкального сигнала всегда приводит к потерям в качестве звука. В большинстве конструкций один конденсатор на входе или интегратор, при полном отсутствии конденсаторов на пути сигнала. Я интеграторами не пользуюсь, так как считаю, что регулятор громкости должен быть гальванически развязан от входа, поэтому ставлю в усилителе один хороший конденсатор - на вход.

Offтопик:

Да вообще то мн..ого сомнений вызывают все эти междусобойчики с их секретными нечитаемыми схемами и непонятными спектрами и кучами конденсаторов.

УМ Валета я не видел пока, а усилитель krulfa сам бы с интересом послушал - такой сложной схемы (я такую не осилю, однозначно), да еще полностью на дискрете, слушать еще не приходилось.

[Валет]

Уровень фона наводок 50 Гц -88 Дб, что намного больше любых искажений, вместе взятых.

Это совершенно справедливо для одно- и двухсигнальных методов испытаний. Но при реальной работе, когда усиливается широкий спектр частот, а каждая из частот «интермодулирует» со всеми остальными, может быть и наоборот – намного меньше.

Добавлено через 3 минуты

Через них проходят не только НЧ, но и весь полезный сигнал, поэтому увеличение количества нелинейных элементов в цепи прохождения музыкального сигнала всегда приводит к потерям в качестве звука.

Нелинейные конденсаторов проявляются при наличии на них напряжения звуковых частот. Для того, чтобы получить нижнюю границу полосы пропускания 7 Гц, каждая из пяти дифференцирующих цепей должна иметь полосу пропускания от 2.5 Гц. Это означает, что на звуковых частотах конденсаторы выполняют функции разделительных и переменное напряжение на них практически отсутствует. Поэтому их нелинейные свойства не проявляются. По крайней мере, мне не удавалось обнаружить искажений на частоте 20 Гц на фоне шумов усилителя и всякого рода помех. Блок питания тогда был вынесен наружу и наводок от сети не было.

[Валет]

А фото конструктива выложить сможете? Интересно было бы посмотреть.

Выложил фото конструктива.

[Walter]

Offтопик:

а усилитель krulfa сам бы с интересом послушал - такой сложной схемы (я такую не осилю, однозначно), да еще полностью на дискрете, слушать еще не приходилось.

Не в обиду krulfa, она не сложная, она просто нечитаемая. У Зуева и Агеева не проще, но нормально нарисованы. Токи текут сверху вниз, более потенциальные точки выше низкопотенциальных, Логически разделены каскады- диф, УН, ВК.

Тут же нужно минут пять только на вычленение УН, все что над диффкаскадом- вызывает только спазм в зубах.
Для ремонта сей пдф сойдет, но для всего остального- нужно полностью перерисовывать.

[Серый Мыш]

Для того, чтобы получить нижнюю границу полосы пропускания 7 Гц, каждая из пяти дифференцирующих цепей должна иметь полосу пропускания от 2.5 Гц.

Посмотрел - такая цепь роняет полку меандра 100 Гц на 40% сигнала , для ФВЧ первого порядка срез 7Гц это же около 20%. Просто для размышления...

[Валет]

Посмотрел - такая цепь роняет полку меандра 100 Гц на 40% сигнала , для ФВЧ первого порядка срез 7Гц это же около 20%. Просто для размышления...

Сейчас проверил. Пять дифференцирующих цепей, каждая из которых заваливает синусоиду 2,5Гц на 3дБ, создают суммарно завал на частоте 20Гц в 0,34дБ. О частоте 100Гц даже и говорить не стоит. Да и krulfa снимал частотку, вопросов вроде не было.

[antiluser]

Не в обиду krulfa, она не сложная, она просто нечитаемая. У Зуева и Агеева не проще,

Offтопик:
Пожалуй, попроще будет

[Prophetmaster]

Нелинейные конденсаторов проявляются при наличии на них напряжения звуковых частот.

Если конденсаторы разделительные, то у них на обоих обкладках звуковой сигнал переменного тока.