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.

[Audiomaniac]

Nick, можно конечно, только места там мало совсем.. пленка уж точно не влезет. Есть эльна неполярная, может ее поставлю.

[Nick]

Nick, можно конечно, только места там мало совсем.. пленка уж точно не влезет. Есть эльна неполярная, может ее поставлю.

На ADC наверно вообще можно выкинуть. А на DAC поставить в разрез кабеля например, если постоянка большая. Хотя могут быть ньюансы, схему бы глянуть.

[Audiomaniac]

Nick, а разве кондеры вообще могут давать такие вот "измеряемые" искажения?

[Nick]

Nick, а разве кондеры вообще могут давать такие вот "измеряемые" искажения?

Поидее как раз на НЧ, да.

[MadAleks]

Ну вот, добрались до искажений конденсаторов, ещё немного - всплывёт вопрос об абсорбции .

Попробовал развести в Спринте питание и выхлоп ЛМ-ки по всем правилам, и пришёл к выводу, что Николай прав насчёт четырёхслойки. . Чтобы выполнить условия минимальных площадей контуров питания и нагрузки (соответственно, и их индуктивностей) приходиться хорошо подумать . Чуть погодя выложу на всеобщее обозрение для сбора поучений и тумаков

[Nick]

Ну вот, добрались до искажений конденсаторов, ещё немного - всплывёт вопрос об абсорбции .

Абсорбцию нет смысла рассматривать как показатель степени искажений конденсатора. В моделях он вообще линейный. Степень его нелинейности больше даже зависит от конкретного материала диэлектрика, чем от его типа.
При этом нелинейности в конденсаторе могут преобладать несвязанные с абсорбцией вообще.

Добавлено через 1 минуту

Попробовал развести в Спринте питание и выхлоп ЛМ-ки по всем правилам, и пришёл к выводу, что Николай прав насчёт четырёхслойки.

Да, я питание как раз развёл уже, на 4 слоях, думаю над остальным...

[MadAleks]

Я прям сейчас сижу рисую, питальник вроде развёл на двухсторонней (и в двух версиях) разводке, не всё гладко, вроде ничего. Мож выложите поглядеть, чего наробили ?.

Абсорбция проявляется при больших сопротивлениях последовательно/параллельно кондёру, в питании её влияние, думаю, несущественно.

[Nick]

Я прям сейчас сижу рисую, питальник вроде развёл на двухсторонней (и в двух версиях) разводке, не всё гладко, вроде ничего. Мож выложите поглядеть, чего наробили ?

Я бы глянул...

[MadAleks]

Я бы глянул...

А Спринт есть? Если есть брошу проект, проще посмотреть будет.

[Nick]

А Спринт есть? Если есть брошу проект, проще посмотреть будет.

Да, 3-й.

[Audiomaniac]

Вообще похоже что все-таки вход я подпалил, раньше таких искажений не было.. Куплю новую, перемерю. Кстати, что щас из бюджетного стоит купить? Я во всех этих audigy не очень разбираюсь, их щас много видов есть с совсем разным ценником..

[SMD-n]

Николай прав насчёт четырёхслойки.

- Далеко не факт !
На малых мощностях безусловно полигоны и дорожки максимальной площадью дают свое положительное влияние, но с увеличением тока все не так радужно.
Это просто проверить.
В четырех слоях какая будет толщина меди? И самое неприятное, что ее не усилить .

Offтопик:
Для наглядности предлагаю такую зарисовку:
- представьте сварочный аппарат и провода к электродам...
А теперь один из проводов заменим на широченный лист, но тонкий... Как выдумаете , будет ли такое работать? Или отгорит этот лист в местах соединения?
Пример грубый, не учитывающий многих факторов, но довольно наглядный.

[Nick]

В четырех слоях какая будет толщина меди? И самое неприятное, что ее не усилить .

Я это уже всё считал, за счёт того что полигоны можно сделать широкие, при 1oz меди сопротивление дорожек около 2.5mOhm, что вполне достаточно. Индуктивность при этом значительно ниже чем на 2 слойке.

[MadAleks]

А у меня 5-й, блин. Ну ничего брошу прогу просмотрщика, она мелкая. 5-й много лучше, позволяет всякие полезные фичи, в том числе шаблоны и 4-х слойки с маской.

Я в проектах всё лишнее похерил, что не понравилось. Поэтому они мал-мал куцые. Завтра, думаю, доразведу, выложу полностью.

[Nick]

Добавлено через 3 минуты

А теперь один из проводов заменим на широченный лист, но тонкий... Как выдумаете , будет ли такое работать? Или отгорит этот лист в местах соединения?

Не, здесь не отгорит. У меня сейчас на 2-х слоях тоже 1oz меди, при том что дорожки значительно тоньше. Если прикинуть какая мощность рассеиваится на 2.5mOhm при 10 амперах (защита питания) то понятно что ничего там не перегорит и даже не нагреется...

[MadAleks]

- Далеко не факт !
На малых мощностях безусловно полигоны и дорожки максимальной площадью дают свое положительное влияние, но с увеличением тока все не так радужно.
Это просто проверить.
В четырех слоях какая будет толщина меди? И самое неприятное, что ее не усилить .

Offтопик:
Для наглядности предлагаю такую зарисовку:
- представьте сварочный аппарат и провода к электродам...
А теперь один из проводов заменим на широченный лист, но тонкий... Как выдумаете , будет ли такое работать? Или отгорит этот лист в местах соединения?
Пример грубый, не учитывающий многих факторов, но довольно наглядный.

Для сварочника может и так , но давайте посмотрим на материнки: токи питания проца - десятки ампер, токи через ёмкости - тоже охренеть (да ещё спектр какой!!), соответственно там и речи не может быть о двухслойке. Причём с точки зрения дизайна на высоких частотах, часто предпочитают "звездатой" земле сплошной полигон возвратных токов, со щелями в нужных местах, чтобы разделить пути токов по полигону.

[Nick]

А у меня 5-й, блин. Ну ничего брошу прогу просмотрщика, она мелкая. 5-й много лучше, позволяет всякие полезные фичи, в том числе шаблоны и 4-х слойки с маской.

Я в проектах всё лишнее похерил, что не понравилось. Поэтому они мал-мал куцые. Завтра, думаю, доразведу, выложу полностью.

С целью минимизации помех лучше распологать полигоны + и - питания один под другим. Землю при этом можно сбоку.
Общую точку земли лучше делать поближе к сигнальной части, потому как так будет короче сигнальная земля, а это довольно важно.

Добавлено через 8 минут

Вообще похоже что все-таки вход я подпалил, раньше таких искажений не было.. Куплю новую, перемерю. Кстати, что щас из бюджетного стоит купить? Я во всех этих audigy не очень разбираюсь, их щас много видов есть с совсем разным ценником..

У меня есть EMU1212m, EMU0202 и MIA MIDI. Все довольно ничего, но MIA слегка лучше.

[SMD-n]

Не, здесь не отгорит. У меня сейчас на 2-х слоях тоже 1oz меди, при том что дорожки значительно тоньше.

Offтопик:
Понятно, что в усилителе не отгорит.
Не о том речь.

но давайте посмотрим на материнки: токи питания проца - десятки ампер, токи через ёмкости - тоже охренеть (да ещё спектр какой!!), соответственно там и речи не может быть о двухслойке.

Я скажу даже больше, если посмотреть на диаметр проводника в предохранителе ...
В материнке не борятся за нолики после запятой.

[ИГВИН]

Причём с точки зрения дизайна на высоких частотах, часто предпочитают "звездатой" земле сплошной полигон возвратных токов, со щелями в нужных местах, чтобы разделить пути токов по полигону.

В последнем случае получается именно звезда.

Непрерывный полигон облегчает разводку сложных схем, однако не позволяет управлять правильным порядком присоединения к земле.
В такой несложной схеме, как здесь, полигоны вполне можно сделать правильно. Тем более в 4-х слоях.
В сложной схеме, да еще в двух слоях, звезда мне кажется более предпочтительной.
Путь мощных токов, как советует SMD-n, действительно лучше дублировать.

[MadAleks]

С целью минимизации помех лучше распологать полигоны + и - питания один под другим. Землю при этом можно сбоку.
Общую точку земли лучше делать поближе к сигнальной части, потому как так будет короче сигнальная земля, а это довольно важно.

Насчёт "+" под "-" - не совсем так, думаю. И тот и другой должны быть над земляным полигоном, потому что ток возвращается по "земле", а не по противоположному полюсу.

Offтопик:
Всё, рабочий день закончен, поеду домой, оттуда общаться будем.