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.

[Валет]

что Вы имеете ввиду под "ошибкой Е на входе ДК, но уже в петле ООС.

Я имею в виду источник напряжения ошибки, включенный последовательно в цепь между точкой суммирования входного усиливаемого сигнала с сигналом ООС и входом входного дифференциального каскада. Имеется в виду УМЗЧ с параллельной ООС. При тех условиях, которые я указал в посте 247, его напряжение составляет 21х. С учетом действия ООС напряжение на входе дифференциального каскада от этой помехи составит 1х.

[sia_2]

Кто-то тут интересовался вопросом влияния места возникновения искажений на степень их подавления при помощи ООС ?
Вот здесь дан материал с простейшим объяснением "на пальцах". Естественно, по-английски.
https://forum.vegalab.ru/showthread....l=1#post137811

Offтопик:
Если и так непонятно - ну тогда к Всевышнему.

[Валет]

Что касается формул, то наиболее пригодным способом аналитических расчётов является в данном случае применение преобразования Фурье (разложение на ряды Фурье).

Я так понимаю, что Вы не можете опровергнуть мои рассуждения.

[Johny]

... и основной задачей ставится не троллинг запальчивых сторонников Агеева, давайте поговорим ...

Какая "изысканость" стиля!
Жаль только, что впустую.
"В чем ошибка в моих рассуждениях, основанных на ВУЗовских учебниках" - вопрошает "Валет". Да не очень интересно анализировать Ваши ошибки. Вы хотели конкретных ссылок на поднятые Вами вопросы - их есть у меня, и "никакой Вольтерры":
В.П. Матюшкин - О динамических искажениях, ООС и сопротивлении проводов. Радiоаматор, 2000, № 9 стр. 4.
В.П. Матюшкин - О влиянии ООС на форманты звуковых сигналов. Радиоаматор, 2006, №7, стр. 10.

[Валет]

если последующие каскады создают искажения в 00000000001%, то их можно не учитывать

А какие искажения нельзя не учитывать?

---------- Добавлено в 17:46 ---------- Предыдущее сообщение в 17:44 ----------

В общем-то, показать, что тезис Агеева верен, можно даже на постоянном сигнале.

Так покажите.

[A.R.]

Так покажите.

Да я уже выше писал, в общем-то. Если дифкаскад реализует не функцию f=a-b, a f*=E1+(a-b), это значит, что E1 можно объединить с а, т.е. с входным сигналом на неинв. входе. И полученная схема становится эквивалентна идеальному усилителю, но с подмешанной во входной сигнал ошибкой Е1, а на выходе, соответственно Е1*(beta+1), где beta - коэффициент передачи в цепи ООС. Ну вот совсем простой пример из жизни: в даташите говорят, что смещение по входу ОУ=1мВ. Это фактически ошибка входного ДК на постоянном токе. И мы получаем на выходе ОУ смещение 1мВ*(Ку с замкнутой петлей ООС), независимо, как он включен, с параллельной или последовательной ООС и какое у него усиление с разомкнутой петлей.

[Валет]

Да не очень интересно анализировать Ваши ошибки. Вы хотели конкретных ссылок на поднятые Вами вопросы - их есть у меня,

Не мешало бы дать конкретный адрес, или Вы думаете, что я сейчас начну перелопачивать сеть?
А вообще, если не очень интересно, то выступать здесь не обязательно.

---------- Добавлено в 18:21 ---------- Предыдущее сообщение в 17:59 ----------

Ну вот совсем простой пример из жизни: в даташите говорят, что смещение по входу ОУ=1мВ. Это фактически ошибка входного ДК на постоянном токе. И мы получаем на выходе ОУ смещение 1мВ*(Ку с замкнутой петлей ООС), независимо, как он включен, с параллельной или последовательной ООС и какое у него усиление с разомкнутой петлей.

Ваш совсем простой пример как раз и подтверждает положения ТАР. По цепи ООС на инвертирующем входе операционника действует напряжение 1мВ-1мВ/Ку. (Ку – коэфф. усиления на пост. токе). То же, что в моем примере, только цифры другие.

[Johny]

Не мешало бы дать конкретный адрес, или Вы думаете, что я сейчас начну перелопачивать сеть?

А вообще, если не очень интересно, то выступать здесь не обязательно.

[A.R.]

Ваш совсем простой пример как раз и подтверждает положения ТАР. По цепи ООС на инвертирующем входе операционника действует напряжение 1мВ-1мВ/Ку. (Ку – коэфф. усиления на пост. токе). То же, что в моем примере, только цифры другие.

Да я, в принципе, не ставил своей задачей опровергнуть ТАР Видимо, тут действует некоторая инерция мышления с Вашей стороны, я сам часто за собой такое замечаю. Дело просто в том, что этот пример как раз подтверждает тезис Агеева, если его свести к тому, что искажения в системе, приведенные ко входу, не меняются в зависимости от Ку с разомкнутой ООС, при условии, что источник искажений -- входной каскад. (Я специально пишу "каскад", а не ДК, т.к. можно расширить это утверждение на последующие каскады, если мысленно объединять их с ДК)

[Валет]

Дело просто в том, что этот пример как раз подтверждает тезис Агеева

Тезис Агеева состоит в том, что чем ближе помеха ко входу, тем хуже она исправляется ООС. А помехи на входе ДК вообще проходят на выход чуть-ли не один к одному. Или я что-то перепутал, все-таки 10 лет прошло?

[A.R.]

Тезис Агеева состоит в том, что чем ближе помеха ко входу, тем хуже она исправляется ООС. А помехи на входе ДК вообще проходят на выход чуть-ли не один к одному. Или я что-то перепутал, все-таки 10 лет прошло?

Ну да. Более того, они, помехи на входе ДК, усиливаются в (1/бета + 1) раз.

[Л. Зуев]

Offтопик:

Кроме ответа Сергея есть еще серьезные книги по ТОЭ, ТАР, по которым учились в ВУЗах. В них утверждается то, что я писал, а именно, что для искажений и помех внутри петли ООС компенсирующий сигнал приходит усиленным в число раз, равное петлевому усилению, независимо от места их возникновения и, следовательно, компенсируются они одинаково. Пример такой компенсации я привел сегодня в посте 247. Вы можете поместить источник искажений в любое другое место, чтобы убедиться в правильности этого положения теории. Так что мои утверждения (а не обвинения) не голословны.

Нет никакого противоречия. Перечитайте внимательно сообщение по моей ссылке и свой же пример.
Ошибка, возникшая непосредственно на входе усилителя, просто добавляется к усиливаемому сигналу, как уже написал A.R., и появляется на выходе усиленной приблизительно в 1/бета раз. В то же время сигнал ошибки, появившийся в одном из промежуточных каскадов, компенсируется с точностью, определяемой усилением каскадов, предшествующих месту возникновения ошибки.
Агеев своим утверждением о том, что "способность ООС исправлять искажения зависит не только от ее глубины, но и от места возникновения этих искажений" не опровергает написанное в учебниках, а подчеркивает этот важный момент, который на первый взгляд может показаться непринципиальным.

Я имею в виду источник напряжения ошибки, включенный последовательно в цепь между точкой суммирования входного усиливаемого сигнала с сигналом ООС и входом входного дифференциального каскада. Имеется в виду УМЗЧ с параллельной ООС. При тех условиях, которые я указал в посте 247, его напряжение составляет 21х. С учетом действия ООС напряжение на входе дифференциального каскада от этой помехи составит 1х.

Но сигнал, компенсирующий эту ошибку, приходит по цепи ООС непосредственно с выхода усилителя.

Я говорил о том, что искажения ОК класса АВ являются главными в УМЗЧ с ООС.

Не являются. Хотя, это зависит от серьезности ошибок, допущенных разработчиком.

[misha88]

Кроме ответа Сергея есть еще серьезные книги по ТОЭ, ТАР, по которым учились в ВУЗах. В них утверждается то, что я писал, а именно, что для искажений и помех внутри петли ООС компенсирующий сигнал приходит усиленным в число раз, равное петлевому усилению, независимо от места их возникновения и, следовательно, компенсируются они одинаково.

Валет, наконец то до меня дошло, что именно вы не можете понять. Ссылаясь на теорию автоматического регулирования вы мешаете в одну кучу разные понятия, а именно возмущения и помехи, которые ТАР и рассматривает, и для которых ваши умозаключения верны, и нелинейные искажения, для которых ТАР непригодна, т.к. для них применима только волновая теория с законами спектрального анализа. Может быть когда нибудь вы эту разницу поймёте, а сейчас спор беспредметен. И объясните всем, почему параллельная ООС воздействует на искажения иначе последовательной (так вытекает из ваших сообщений)?

[A.R.]

Offтопик:
усиленной приблизительно в 1/бета раз.

Кстати да, спасибо, исправил у себя в сообщении.

[Валет]

Offтопик:

сигнал ошибки, появившийся в одном из промежуточных каскадов, компенсируется с точностью, определяемой усилением каскадов, предшествующих месту возникновения ошибки.

Компенсирующий сигнал поступает по цепи ООС в этом случае (как и в любом другом) с выхода УМЗЧ. Если сигнал ошибки (или помехи – разницы нет, реакция одинаковая) возник на входе (но внутри петли ООС), как в моем примере, когда каскадов, предшествующих месту возникновения ошибки нет, точность компенсации такая же, как для ошибки в последнем каскаде. Действительно, сигнал ошибки, проходя на выход, усиливается всеми последующими каскадами. С учетом цепи ООС компенсирующий сигнал поступает на вход усиленным в число раз, равное петлевому усилению, хотя предшествующих каскадов перед входным ДУ нет. Аналогично будет компенсироваться ошибка в любом другом каскаде, т.е. компенсирующий сигнал поступит усиленным в число раз, равное петлевому усилению УМЗЧ. В моем примере ошибка будет ослабляться в 20 раз, хотя и возникает в самом первом каскаде. То же самое будет с ошибками в других каскадах. В моем примере это легко проверить, переместив источник напряжения ошибки в любое другое место. Блок-схема приложена.

[misha88]

Компенсирующий сигнал поступает по цепи ООС в этом случае (как и в любом другом) с выхода УМЗЧ. Если сигнал ошибки (или помехи – разницы нет, реакция одинаковая) возник на входе (но внутри петли ООС), как в моем примере, когда каскадов, предшествующих месту возникновения ошибки нет, точность компенсации такая же, как для ошибки в последнем каскаде.

Надеюсь вы прочли мой пост 273. Вы всё время говорите об ошибках петли регулирования, что в усилителях верно для постоянного тока (т.е. поддержание выходного напряжения в отсутствие сигнала при других различных воздействиях, как то изменение температуры, напряжения питания и т.д.), а вот при подаче сигнала искажение каждым каскадом сигнала и различные комбинации этих гармоник между собой и шумами деталей не позволяют распространить ваши умозаключения и на влияние ООС на искажения усилителя. Но когда человек упёрт, как закостенелый сталинист, и не видит всем очевидное несоответствие, то ему же хуже, т.к. он из тех, кто сто раз наступает на те же грабли. Но даже в вашем примере вы делаете в каждом посте одну и ту же ошибку (поэтому вы и не понимаете Агеева), вы входной смеситель входного сигнала и сигнала ООС считаете идеальным, а того в электронике не бывает, как минимум из-за наличия во входном каскаде входной проводимости, а она всегда нелинейна и является комплексным числом (т.к. имеет ёмкостную составляющую). Так что всё что вы пишете, может быть только в теории и к действительности никакого отношения не имеет в случае электроники (а не для механики или других областей).

[Валет]

Так что всё что вы пишете, может быть только в теории и к действительности никакого отношения не имеет в случае электроники (а не для механики или других областей).

Вы считаете, что в электронике теория и практика несовместимы? Как тогда относиться к Вашим теоретическим потугам?

[sia_2]

Э, вопрос - то по сути простой, как репа.
Ответить на него можно двумя способами.
Первый - строго научный. Чисто алгебраически разложить формулу Найквиста для передаточной функции усилителя с ОС, введя вместо абстрактного K выражение для многокаскадной структуры с источниками ошибок в каждом каскаде. Способ точный, но крайне громоздкий.
А можно - "по рабоче-крестьянски".
Берем структурную схему многокаскадного усилителя с заведомо глубокой ООС и перемещаем по нему "источник ошибки". И при этом смотрим, какое напряжение должно образоваться НА ВХОДЕ собственно усилительной части ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ СИГНАЛА ОШИБКИ, наблюдаемого на ВЫХОДЕ. Считая ООС достаточно глубокой, чтобы единичкой в формуле Найквиста можно было пренебречь.
Если источник помехи в первом (входном) каскаде - то ровно такое же (в противофазе, естественно). То есть, введение ООС его не подавляет по абсолютной величине.
Если после первого каскада - уже меньше в Ку1 раз.
Если после второго - уже в Ку1 х Ку2 раз.
И так далее.

[misha88]

Вы считаете, что в электронике теория и практика несовместимы? Как тогда относиться к Вашим теоретическим потугам?

Почему несовместимы, просто вы используете одну теорию (видимо только её вы знаете хорошо) к вещам, требующих другие теории. Если бы вы прочли мой пост 273, то и до вас бы это дошло. А ещё хоть раз посмотрите спектроанализатором реальный усилитель мощности и ваша упёртость улетучится (хотя встречал и совершенно не обучаемых людей, верящих только в то, что узнали в школе).

[Валет]

Э, вопрос - то по сути простой, как репа.

Вот цитата из Вашей статьи ( https://www.vegalab.ru/content/view/167/52/ ) «степень ослабления искажений и шумов прямо пропорциональна усилению от суммирующей точки до места возникновения этих искажений и шумов». Я же утверждаю, что степень ослабления искажений и шумов независимо от места возникновения определяется петлевым усилением. Более подробно в посте 275.