Собираем сверхлинейный усилитель Сергея Агеева.

[Эзотехник]

Транзисторный усилитель с глубокой ООС и ОУ на входе. См. журнал "Радио" №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.

[sia_2]

Теперь яснее.
Во-первых, токи покоя предвыходных транзисторов в Вашем выходном каскаде должны быть не ниже 65-70 мА для каждого транзистора, то есть сопротивления между их эмиттерами в каждой паре - ом 15-16, не больше.
Во-вторых, существуют стандартные грабли с 1943/5200 (и 1302/3281). Они заточены под применение в двухступенчатых выходных каскадах, в трехступенчатых их довольно часто нужно "успокаивать". Простое паллиативное решение - увеличить резисторы в их базах до 10-12 Ом, радикальное - заменить на MJL21193/194.

[ЮраБ]

Спасибо, тогда вопрос. Есть 6 пар 2SC3858\2SA1494 от SanKen . Допустимо ли их применение в этом ВК по 3 шт на плечо ? Предвыходные останутся в том же количестве(по 6 шт).

[sia_2]

Спасибо, тогда вопрос. Есть 6 пар 2SC3858\2SA1494 от SanKen . Допустимо ли их применение в этом ВК по 3 шт на плечо ? Предвыходные останутся в том же количестве(по 6 шт).

Практически я такой конфигурации не исследовал. Теоретически работать должно, но ВЧ характеристики выходных каскадов всегда надо исследовать экспериментально - моделирование со стандартными моделями, как правило, дает слишком оптимистичные результаты.

[ЮраБ]

Что ж, спасибо, будем развивать китайский рынок)). Тао бао никого не оставит в беде, качество правда как лотерея, ну а что делать. Спасибо , как только соберу усилитель в корпус - отпишусь.

[dortonyan]

sia_2, Сергей, подскажите пожалуйста еще по выходным транзисторам. По ДШ есть заметная разница в ОБР BD243/244 между онсеми и ST на напряжениях 40..50В. Транзисторы от онсеми на таких напряжениях практически эквивалентны DB911/912. При этом емкости 243-х от онсеми и ST примерно одинаковые. Приборы ONS действительно помощнее или там просто разные условия измерения?
Еще вы как-то писали, что для транзисторов небольшой мощности (типа 243-их) можно задать небольшой ток покоя (порядка 50мА). Какова за это расплата, полоса ВК?
Стоит ли ради ОБР менять 243/244-и от онсеми на 911/912? На много ли у последних большие емкости (в ДШ к сожалению не приведены)?

[Edvard]

Каково влияние стабилитронов в усилителе напряжения на шумы усилителя в целом, и как источников помех?

[begemot61]

Сергей, не могли бы Вы предложить способ инструментальной проверки наличия продуктов

снижающих "ясность" звучания

о которых вы говорили на предыдущей странице.

[Edvard]

И вообще, возможно ли с помощью ряда тестов (исключая прослушивание), сказать об усилителе наверняка, что он "не будет заметен" в тракте? Ведь выходит, что THD и IMD за сотню и ровный меандр - совсем не показатели.

[sia_2]

sia_2, Сергей, подскажите пожалуйста еще по выходным транзисторам. По ДШ есть заметная разница в ОБР BD243/244 между онсеми и ST на напряжениях 40..50В. Транзисторы от онсеми на таких напряжениях практически эквивалентны DB911/912. При этом емкости 243-х от онсеми и ST примерно одинаковые. Приборы ONS действительно помощнее или там просто разные условия измерения?
Еще вы как-то писали, что для транзисторов небольшой мощности (типа 243-их) можно задать небольшой ток покоя (порядка 50мА). Какова за это расплата, полоса ВК?
Стоит ли ради ОБР менять 243/244-и от онсеми на 911/912? На много ли у последних большие емкости (в ДШ к сожалению не приведены)?

Насколько я помню, Cкб у BD912 при 0В около 400 пФ, но могу ошибаться - прошло много лет. Гоняться за 911/912 имеет смысл при тяжелой нагрузке, или если приходится ставить выходных транзисторов меньше, чем 12 пар при питании +/-45...47В.
Ток покоя спокойно можно задавать 30-50 мА.
Что касается онсеми/томсон, сами кристаллы, ЕМНИС, чуть покрепче у онсеми, но у томсона очень качественные корпуса, с отличной плоскостностью. В итоге разница на практике несущественна.

---------- Сообщение добавлено 03.01 ---------- Предыдущее сообщение было 02.53 ----------

Сергей, не могли бы Вы предложить способ инструментальной проверки наличия продуктов о которых вы говорили на предыдущей странице.

Проблема в том, что более-менее "ловится" это только компенсационным методом, а он очень капризный, когда степень балансировки должна быть лучше 80 дБ. Смотреть надо в реальном времени, БПФ спектроанализатор при этом практически ничего не показывает из-за того, что усредняет сигнал в каждом бине за время измерения. Диффмейкеру на обычных АЦП немного не хватает чувствительности, когда речь идет о реально хороших устройствах..

---------- Сообщение добавлено 03.05 ---------- Предыдущее сообщение было 03.01 ----------

Каково влияние стабилитронов в усилителе напряжения на шумы усилителя в целом, и как источников помех?

Практически нулевое. Основной источник шума там - тепловой шум резисторов входного ФНЧ. Уменьшать их сколько-нибудь заметно нельзя - просядет входное сопротивление и увеличится влияние нелинейности выходного импеданса источника.

[begemot61]

более-менее "ловится" это только компенсационным методом

Т.е. сложность заключается в нестационарности сигнала?
И почему именно на нестационарных?
Это-же по сути разновидность модуляции, соответственно чувствительность метода на стационарном сигнале можно было бы значительно повысить.
Тепловые модуляции например (ясно что это не наш случай, просто для примера) прекрасно могут ловится и на уровнях -100/-110дБ.
Просто надо определится с соответствующими тестовыми сигналами.
Или имеется ввиду что-то ещё?

[dortonyan]

sia_2, Сергей, спасибо!

Ток покоя спокойно можно задавать 30-50 мА.

Это с соотв. увеличением номинала резистора в эммитере? Для такого тока по идее нужно не менее полутора Ом.

[Валет]

Проблема в том, что более-менее "ловится" это только компенсационным методом, а он очень капризный, когда степень балансировки должна быть лучше 80 дБ. Смотреть надо в реальном времени, БПФ спектроанализатор при этом практически ничего не показывает из-за того, что усредняет сигнал в каждом бине за время измерения. Диффмейкеру на обычных АЦП немного не хватает чувствительности, когда речь идет о реально хороших устройствах.

Когда говорят о снижении ясности звучания, то сразу приходит в голову термин «транзисторное звучание», причиной которого в являются коммутационные искажения и вообще нелинейные искажения высоких порядков, например, возникающих в некоторых усилителях класса суперА.

Поскольку КИ становятся заметными при усилении многочастотного сигнала, то естественно, на таком сигнале их и нужно регистрировать по по величине изменения шумовой полки при подаче на вход, например, Мультитона - 120 синусов в полосе до 24 кГц. Вот примеры таких испытаний усилителя Behringer A500 и усилителя на базе LM3886. Видно, что во втором усилителе шумовая полка почти не изменяется. Это означает, что он имеет значительно меньшие КИ.
Другая возможность увидеть КИ имеется, если увеличить диапазон регистрируемых частот при измерении коэффициента гармоник. В усилителе с глубокой ООС КИ можно увидеть очень четко, т.к. в них именно КИ являются в таких усилителях основными. В этом случае оценивать КИ можно по размаху и длительности коммутационных выбросов.

Источник

Почему вы не рассматриваете эти способы? Тем более что их можно использовать и в полных УМЗЧ (с темброблоком), в отличие от компенсационного. Проявление таких искажение четко можно видеть на осциллограмме в описании ZD-50. Как вы оцениваете эти методы?
Осциллограммы многочастотным методом есть на Хоботе по ссылкам выше, осциллограмму КИ на синусе 20 кГц, снятую с выхода УМЗЧ, могу выложить, если нужно.

[krulfa]

Первый момент состоит в том, что "в принципе" выходной двухтактный эмиттерный (а при определенных условиях - и истоковый) повторитель, работающий в AB, при правильно выбранных режимах и малом влиянии паразитных параметров монтажа, весьма линеен без каких бы то ни было дополнительных мер. Именно поэтому подобные выходные каскады в интегральном исполнении (когда паразитные параметры малы и можно обеспечить поддержание оптимального режима) свободны от проблем, постоянно муссируемых применительно к УМЗЧ.
Однако паразитные параметры конструктивного исполнения реальных выходных каскадов УМЗЧ, работающих в классе AB (в первую очередь индуктивности цепей полуплеч) зачастую сильно изменяют ситуацию, в результате чего мы часто имеем характерные всплески "переключательных" искажений при переключении плеч. Существенным здесь является то, что их амплитуда зачастую увеличивается с ростом скорости изменения сигнала - скорость "переключения" тока из одного плеча в другое лимитируется паразитными индуктивностями, и характерные постоянные времени имеют порядок величины Lпар/Rэ. Соответственно, шаблонный путь борьбы с этим явлением в уже существующем конструктиве - "увеличение скорости ООС" - не дает существенного эффекта.
В частности, при заданном токе покоя (Io, А) и скорости изменения тока нагрузки (Q, А/мкс), требуемое время "переключения" тока однозначно определяется соотношением 2Io/Q. Если оно окажется сравнимым или меньше, чем постоянные времени, определяемые паразитными параметрами, то возникнут пресловутые "коммутационные" искажения.
Очевидно, что уменьшить их при неизменных конструктивных параметрах можно лишь за счет искусственного "удлинения" процесса переключения токов. А при заданной скорости изменения выходного тока сделать это можно только одним способом - увеличить ток покоя, статически или динамически (на момент переключения).
Первый способ очевиден, наиболее эффективен, но затратен экономически.
Второй способ - динамическое увеличение тока покоя в момент перехода тока с одного полуплеча на другое - и есть то, что в действительности выполняют работоспособные схемы "плавного переключения". Это хорошо видно даже при моделировании, если смотреть суммарные токи плеч.

Возьмем пример. Пусть амплитуда тока нагрузки ВК 5А, что соответствует 50 Вт RMS на нагрузке 4 Ом. Тогда скорость изменения тока через "ноль" на частоте 20 кГц составит около 0.6 А/мкс. При токе покоя 0.1 А, область "ступеньки" от тока +0.2А до -0.2А будет пройдена примерно за 0.67 мкс. Для ОООС в типичных схемах УМЗЧ, это время является недосягаемым, так как требует для компенсации формирования сигналов, выходящих за верхнюю полосу работы усилителя, которая обычно не намного больше ~2 МГц, на участке с низким петлевым усилением. Это почти исключает построение хорошо звучащих мощных концертных усилителей в традиционной схемотехнике Лина - без резкого роста искажений на ВЧ не удастся снять более 10-20 Вт.

Увеличение тока покоя картину улучшает незначительно - если длительность перехода через 0 станет больше, чем время реакции петли ОООС, то импульс распадется на два отдельных - при включении второго плеча и выключении первого, а между ними будет участок, на котором ОООС приведет выходной сигнал к выходному.

Теперь об индуктивности ВК. Для той же скорости нарастания 0.6 В/мкс и индуктивности цепей ВК порядка 0.1 мкГн (свитые провода длиной 10 см) получим амплитуду импульса 60 мВ. Поскольку ВК - это повторитель, то это напряжение ничтожно мало в сравнении с напряжением выходного сигнала (20 В), и это не повлияет на картину сигналов в цепи ОООС. Однако, поскольку это напряжение нелинейно и сопоставимо с напряжением ошибки ВК, то в худшем случае, это может привести к снижению линейности ВК в 2-3 раза на верхней частоте просто само по себе, еще до охвата ОООС, что, конечно, транслируется ею в рост искажений после охвата ОООС. Поэтому цепи ВК нужно проектировать с возможно меньшей индуктивностью.

Но решающим, качественным фактором будет все-таки топология усилителя и цепей ОООС, которая будет определять амплитуду импульса, приведенную через сопротивление нагрузки, крутизну выходного каскада и общее усиление ко входу усилителя. Индуктивность ВК - это вторичный, количественный фактор.

Схемы плавного переключения помогают замедлить процесс выключения плеча, в идеале - до времени, существенного большего, чем время реакции цепи ОООС. Этим они устанавливают практический предел скорости нарастания тока - если она будет сопоставима или больше скорости реакции схемы плавного переключения, то резко возрастут искажения и потеряется существенная часть ОБР за счет сквозных токов.

[Edvard]

Здравствуйте Сергей Игоревич! Не откажите в любезности, очень нужен Ваш совет.
1. С целью упрощения сборки, возможно ли компоновку платы сделать такой, как на рисунке? Четырёхслойка, питающие и выходные полигоны внутри, земли снаружи. При необходимости, можно ещё добавить пару емкостей в непосредственной близости от вых. транзисторов.
2. Возможно ли деление центральной земли на две части (как на рисунке)? “Неохота” тащить полигон с токами нагрузки до серёдки платы. Получается: одна земля – выход выпрямителя и нагрузка с вых. фильтром, другая земля объединит все земли остальных каскадов и уйдёт на соседний канал и корпус с экранами трансов. Обе земли платы объединятся полигоном на одном из наружных слоёв. Трансы: один мощный на 2 канала (только драйверы и ВК) и по одному маломощному на каждый канал (преддрайверы, УН, стабы, защита).

[ЮраБ]

Добрый день всем. Вопрос такой. Какое количество витков и каким проводом нужно для синфазной катушки в модуле балансного входа? Что то нигде не могу найти данные. Хоть Сергей говорит, что их ставить не нужно ввиду сложности намотки, но я рискну. Если будет не хорошо, то перемычки поставить никогда не поздно. И ещё. Экран для плат входа выполнять из металла, или алюминия?

[Edvard]

Цветмет защищает от электрических полей, а железо от электромагнитных. В промышленной аппаратуре экраны модулей из лужёной жести. Винил-корректоры, опять же, прячут в стальные корпуса. Я жесть использую, если в непосредственной близости со стенками нет катушек.

[Jazzer]

Цветмет защищает от электрических полей, а железо от электромагнитных.

Не совсем точно, зависит от частот. НЧ (до мегагерц) - отожженная низкосортная сталь (т.е. с малым сод. углеродда) + линейная заисимость от толщины стенок, выше - медь / алюминий, еще выше - опять железо (жесть). Хотя, в цифронике дост. жестянки.
Хотя, наблюдал в топовых японцах 70-х годов, колпаки - сендвичи, отжж.сталь + толстая медная фольга, электроически соединены только по контуру периметра.

Результаты измерений материал-толщина-частота видел в старых аппноутах Analog Devices и Maxim (еще когда они не были Далласами).

[Edvard]

Не совсем точно, зависит от частот

Мы же применительно к УНЧ.

[ЮраБ]

Всем добрый день. Пришли из Китая 2SA1837/2SC4793 , а MJL ждать ещё долго - новый год у них, поэтому хотел проверить всё таки выходной каскад на 2SC3858\2SA1494 от SanKe, да и пластину верхнюю П образную для охлаждения предвыходных тр-ов. Всё по порядку и с подробностями. U УН= +-57V U ВК=+-44V R76.77=150 Ohm R82-85=27 Ohm R86-93=3,6 Ohm В эмиттерах выходных по 0,3Ohm. R82-85 у меня стояли по 12 ом и радиатор грелся жутко .Сергей Игоревич рекомендовал не более 16 ом, но у меня ток покоя выходных был равен 2-5 ма, а предвыходных при этом доходил до 120 ма.Благополучно спалив линейку 2SD669A было решено увеличить номинал этих резисторов до 27ом хотя бы для проверки ВК и возможности поиска компромиссов.
Поставил 3 пары 2SA1837/2SC4793 на 3 пары 2SC3858\2SA1494 . Выставил на R82-85 2,4 вольта, что соответствует приблизительно 40 ма на каждом предвыходном. Ток покоя выходных НОРМАЛЬНО ВЫСТАВИЛСЯ и составил 60 милливольт на эмиттерных резисторах!! Что в пересчёте составляет около 70 ма на каждый выходной. Счастье мне грешному. Подтвердилось высказывание Сергея о том, что с прогревом ток покоя немного уменьшается- так и есть. Температура радиатора предвыходных транзисторов почти такая же как и большого радиатора выходных транзисторов. но вот если их поставить на один радиатор, то температура будет градусов под 60 наверное а может и больше . На данный момент она градусов под 50 не больше. Ток покоя кстати почти одинаков на всех парах тр-ов. Разница в 2 - 4 милливольта.
АЧХ ровная, без всплесков, намёков на генерацию при увеличении или уменьшении тока покоя никаких.
Вопрос такой. Можно ли оставить R82-85 с данным номиналом? Или все таки нужно его уменьшать. Почему выбран такой малый номинал? И обязательно ли сажать предвыход с выходом на 1 плиту? Надо ли изменять номиналы резисторов , когда приедут MJL ? Может запараллелить транзистор тока покоя и поставить по 1 на каждый радиатор?
PS. Может кто нибудь всё таки помнит сколько витков и каким проводом нужно для катушки в балансный вход или поставить перемычки?

[sia_2]

Всем добрый день. Пришли из Китая 2SA1837/2SC4793 , а MJL ждать ещё долго - новый год у них, поэтому хотел проверить всё таки выходной каскад на 2SC3858\2SA1494 от SanKe, да и пластину верхнюю П образную для охлаждения предвыходных тр-ов. Всё по порядку и с подробностями. U УН= +-57V U ВК=+-44V R76.77=150 Ohm R82-85=27 Ohm R86-93=3,6 Ohm В эмиттерах выходных по 0,3Ohm. R82-85 у меня стояли по 12 ом и радиатор грелся жутко .Сергей Игоревич рекомендовал не более 16 ом, но у меня ток покоя выходных был равен 2-5 ма, а предвыходных при этом доходил до 120 ма.Благополучно спалив линейку 2SD669A было решено увеличить номинал этих резисторов до 27ом хотя бы для проверки ВК и возможности поиска компромиссов.
Поставил 3 пары 2SA1837/2SC4793 на 3 пары 2SC3858\2SA1494 . Выставил на R82-85 2,4 вольта, что соответствует приблизительно 40 ма на каждом предвыходном. Ток покоя выходных НОРМАЛЬНО ВЫСТАВИЛСЯ и составил 60 милливольт на эмиттерных резисторах!! Что в пересчёте составляет около 70 ма на каждый выходной. Счастье мне грешному. Подтвердилось высказывание Сергея о том, что с прогревом ток покоя немного уменьшается- так и есть. Температура радиатора предвыходных транзисторов почти такая же как и большого радиатора выходных транзисторов. но вот если их поставить на один радиатор, то температура будет градусов под 60 наверное а может и больше . На данный момент она градусов под 50 не больше. Ток покоя кстати почти одинаков на всех парах тр-ов. Разница в 2 - 4 милливольта.
АЧХ ровная, без всплесков, намёков на генерацию при увеличении или уменьшении тока покоя никаких.
Вопрос такой. Можно ли оставить R82-85 с данным номиналом? Или все таки нужно его уменьшать. Почему выбран такой малый номинал? И обязательно ли сажать предвыход с выходом на 1 плиту? Надо ли изменять номиналы резисторов , когда приедут MJL ? Может запараллелить транзистор тока покоя и поставить по 1 на каждый радиатор?
PS. Может кто нибудь всё таки помнит сколько витков и каким проводом нужно для катушки в балансный вход или поставить перемычки?

1. Ток покоя предвыходных порядка 50 мА допустим, если соотношение числа выходных и предвыходных транзисторов близко к 1:1.
2. Предвыходные лучше всего именно на общий радиатор, поскольку это самое "холодное" место в собранном в корпус усилителе.
3. Если симметричный вход собран на 140УД11/LM318 или AD842, от катушки практически всегда будет больше вреда, чем пользы.