Составные усилители

[BesPav]

Создать новую тему побудило большое количество сообщений и схем, опубликованных в разных ветках, а то и даже на разных форумах.

Итак, предмет обсуждения - глубокоООСные усилители, так называемые "композиты", состоящие из первого малосигнального/маломощного ОУ и второго сильноточного ОУ в специализированном корпусе с повышенным теплорассеянием.

В качестве "подопытных" на роль первых ОУ выбраны следующие:
AD8065/66/67
THS4021/22+4011/12
LM6171/7171
LT1222
OPA1611/12+1641/42
AD797
Из предвыборной гонки потихоньку выбывают отличные ОУ LME49710 и LME49990.

Основные критерии выбора:
1. Возможно больший GBP
2. Возможно более высокая частота основного полюса (точка перегиба на кривой open-loop gain в даташите и/или модели)
3. Возможно меньшее произведение шума на усиление в начале аудиодиапазона
4. Наличие достоверной модели, более-менее совпадающей с графиками официального даташита.

На роль "вторых" народной молвой выбраны AD815, THS6012/TPA6120 и LT1210. Пожалуйста, не надо LM3886 сегодня...

Основные критерии выбора:
1. Достаточная мощность в качестве усилителя для наушников
2. Возможно более широкая полоса
3. Возможно меньший уровень шумов
4. Возможно большее петлевое усиление

Для начала обсуждения пара несложных схем с непривычно большой глубиной ООС:

Скрытый текст

[свернуть]

Условия устойчивости выполнены формально, номиналы коррекции подлежат алгоритмическому или ручному уточнению по переходной характеристике, а также в реальной конструкции с учетом паразитных параметров платы.

Основные недостатки подобных схем:
1. Сравнительно большой уровень шума на выходе, первый ОУ работает со своим полным усилением на НЧ и все его входные шумы усилены в Aol раз. ВНИМАНИЕ, не все SPICE-модели ОУ корректно воспроизводят даташитные графики шума.
2. Очень плохие последствия при перегрузке.
3. Необходимость плотного монтажа, частота единичного усиления порядка 20-30 МГц и сантиметры проводников уже вносят заметную задержку фазы на частоте замыкания характеристики.

Пример печатной платы, заботливо нарисованной форумчанином mellowman:

Скрытый текст

[свернуть]

Продолжение следует...

[EDDiE]

С другой стороны, несмотря на технологическую пропасть, нет решающего и однозначного прорыва в звучании супротив Беты22 и Динахи.
И если отрыв от привычных АБ-шников с дискретным умощнением ОУ еще можно объяснить лучшим удержанием режима ВК при его интегральном исполнении, то вполне уверенная конкуренция А-шных ушников "старой школы" может говорить о достигнутом пределе восприятия.

Cпасибо, Павел !
Жаль, конечно, что до "А" класса не дотягивает.

Через неделю-другую дам послушать один ЦАПоУсь, может и отпадет желание возиться с 1210.
Пришло время открывать новую страницу в нашей бесконечной книге.

не к тому чтобы взять послушать, а к тому какой усь имелся в виду?
не этот ли на LU1014D?

[BesPav]

Жаль, конечно, что до "А" класса не дотягивает.

Не, тут дело не в перетягивании. Вполне дотягивает, но у каждого есть свои +-сопоставимые достоинства и недостатки. Тут даже сам концепт «конкуренции» устройств с теплорассеянием 0,5 и 30 Ватт на канал выглядит изрядно диковато...

какой усь имелся в виду?

Можно сказать, что оба.
На LU1014 он другой by design goals, для высокочувствительных наушников, там 100 милливольт уже очень громко. Ну а раз большой размах не требуется, то напряжение питания можно смело уменьшить и ток покоя считай пропорционально увеличить. Все это позволяет получить сравнительно бОльшую крутизну выходного каскада, очень малую девиацию его же тока покоя, а заодно очень простой характер выходного сопротивления - считай одиночный повторитель.

Однако, сделать осознанный и однозначный выбор между всеми ними мне так и не удалось, приходится выбирать по настроению.

[EDDiE]

Можно сказать, что оба.
На LU1014 он другой by design goals, для высокочувствительных наушников, там 100 милливольт уже очень громко. Ну а раз большой размах не требуется, то напряжение питания можно смело уменьшить и ток покоя считай пропорционально увеличить. Все это позволяет получить сравнительно бОльшую крутизну выходного каскада, очень малую девиацию его же тока покоя, а заодно очень простой характер выходного сопротивления - считай одиночный повторитель.

потом сделаю, т.к. я сейчас одновременно 2 ушника делаю.

Однако, сделать осознанный и однозначный выбор между всеми ними мне так и не удалось, приходится выбирать по настроению.

Надо шо-та с этим делать.
Нельзя же иметь 3-ри корпуса ЦАП и 3 корпуса ушника, и включать их по настроению ))))

[EDDiE]

Ему-то нет, но вот если посмотреть на истоковый резистор и чутка подумать про сохранение слуха, то 5 В - более чем достаточно.

Много у нас ушников с током покоя под Ампер?
Девиацией тока нагрузки можно считай пренебречь, там где-то 20-50 мА наберется в самом плохом случае, особо одаренным с HE-6 просьба не беспокоиться.
Итого истоковый повторитель с собственными искажениями менее -80 дБ охвачен петлей LM6171/7171 с общим КУ~=-0,25. Реально это будет где-то 70/80 дБ на 20 кГц.
Измерять искажения можно даже не начинать.
БУФ отвязывает выходную Тройку 61/71 от входной емкости полевика. Коррекция взята из древнючей статьи Джима Карки и творчески адаптирована.
На защиту можно забить, 5 Вольт хоть и чрезвычайно громко, но для наушников не фатально.
Как вариант, полевик можно закаскодить, но тогда придется поднимать питание и снижать ток покоя, ибо ушник с теплорассеянием 100 Ватт не позволяет себе даже сам Пасс.

Павел, а как быть с конскими емкостями полевика да и линейностью он особо не отличается?
Всё-таки, это не биполярник.
Да и BUF634 немного странное решение (нагрузить его даймонд-буфер для раскачки ёмкости полевика). По даташиту он тоже параметрами не блещет.
Известный монстр на 41 буф в какч-ве примера не катит )))

[BesPav]

3-ри

Пять, коллега...

а как быть с конскими емкостями полевика

Поставить резистор 47-100 между ОУ и БУФом.

линейностью он особо не отличается?

Ну так у него и девиации тока не будет.
Если очень хочется линейности - ставить ИТ вместо R2.
Тогда можно взять ООС с затвора и получить безоосный однотактный ВК.
Следующим шагом будет каскод сверху полевика, тогда можно убрать БУФ.

Итого мы приходим к еще более элегантной схеме, но напряжение придется приподнять.

А то можно и вообще без ОУ.

Всё-таки, это не биполярник

Биполярнику с подобной крутизной сколько придется в базу надуть?
А где их взять?
А сколько Вольт при этом придется потерять?

Да и BUF634 немного странное решение

Ну Назар же прямо показал окончательное решение - LMH6321.
А ведь мог убрать маркировку и все бы думали про LME49600/610.

[EDDiE]

Пять, коллега...

.

Респект и уважуха ! (С) xZibit

Поставить резистор 47-100 между ОУ и БУФом..

Ок.

Ну так у него и девиации тока не будет.
Если очень хочется линейности - ставить ИТ вместо R2.
Тогда можно взять ООС с затвора и получить безоосный однотактный ВК.

Не, не, не ! Не хочу безООСный полевой ВК !

Следующим шагом будет каскод сверху полевика, тогда можно убрать БУФ.

Итого мы приходим к еще более элегантной схеме, но напряжение придется приподнять.

Так недалеко и до ВК Никитина 5350 дойти )))
Сверху что-то типа BSP129?
Резистор между выходом ОУ и затвором не надо?

А то можно и вообще без ОУ.

Это как-то больше на повторитель Мусатова похоже будет.

Ну Назар же прямо показал окончательное решение - LMH6321.
А ведь мог убрать маркировку и все бы думали про LME49600/610.

Если есть схема, ткните, пожалуйста, носом в неё

[sia_2]

Ну Назар же прямо показал окончательное решение - LMH6321.
А ведь мог убрать маркировку и все бы думали про LME49600/610.

А они на практике почти не отличаются, даром что ног разное количество.

[Petr-1951]

искал информацию по композитам и случайно наткнулся на эту ветку, решил проверить теорию ООС в действииУшник-композит.pdf
с уважением,
Александр Петров

[EDDiE]

тока там очень возможно придется поставить конденсатор последовательно с R6

[Teoretic]

искал информацию по композитам и случайно наткнулся на эту ветку, решил проверить теорию ООС в действии

По случайному совпадению, у меня оказался усилитель с очень похожими параметрами, и я решил испытать его по Вашей методике.

АЧХ/ФЧХ очень похожи:



Измеряем задержку сигнала:



такая же.

Смотрим векторные искажения:



тоже сходится.
(Я только не понял, как получен последний график, но думаю, измерив по Вашей методике, получим аналогичный результат).

Тааак. Все понятно. Опять эта ООС и низкий первый полюс гадят!

Глянем на схему:



Странно. Первый полюс, он же последний - где-то на 3 МГц. ООС как-то вообще не наблюдается. В чем же дело?
Какая-то неувязочка!
Может, методика хромает?

[audiomun]

решил проверить теорию ООС в действииУшник-композит.pdf
с уважением,
Александр Петров

Имхо, моветон - конденсатор C3 номинала 0.047 мкФ портит всю картину .....

[EDDiE]

С3, конечно, не нужен на инв входе ОУ

[mellowman]

искал информацию по композитам и случайно наткнулся на эту ветку, решил проверить теорию ООС в действии

... Уровень высших гармоник находится примерно на уровне минус 95 дБ или примерно те же 0,002% что уровень векторных искажений на пилообразном сигнале. ...

Хорошо что никто не собрал такой плохой усилитель и не померял кг. А то понарисуют композитов, что при 150 дб оос искажают больше чем одиночный средний оу

[EDDiE]

Хорошо что никто не собрал такой плохой усилитель и не померял кг. А то понарисуют композитов, что при 150 дб оос искажают больше чем одиночный средний оу

А если поставить один на 1200мкф, вместо 2-х? - не меряли в таком варианте искажения?
Или весь фокус в том, что FPCAP стоит почти на ножках?

[mellowman]

А если поставить один на 1200мкф, вместо 2-х? - не меряли в таком варианте искажения?

Не, т.к.:

Или весь фокус в том, что FPCAP стоит почти на ножках?

Но в симуляторе где угодно можно ставить, 0.002 это перебор как ни крути

[Petr-1951]

Странно. Первый полюс, он же последний - где-то на 3 МГц.
Может, методика хромает?

вот первый полюс только входной микросхемы - около 50 кГц

[Teoretic]

вот первый полюс только входной микросхемы - около 50 кГц

Я имею в виду схему моего поста №210.

[Petr-1951]

Имхо, моветон - конденсатор C3 номинала 0.047 мкФ портит всю картину .....

вот без конденсатора С3. Частота первого полюса генератора с 1 кГц поднялась до 4 кГц

[EDDiE]

Имхо, моветон - конденсатор C3 номинала 0.047 мкФ портит всю картину .....

Кстати

[Petr-1951]

интерпретация петлевого усиления
со второго периода на синусе уже все красиво, и мы не обнаружим ничего плохого, точнее получим десяток нулей после запятой
Именно на первом периоде из-за задержки как по времени так и по фазе и рождаются искажения неуловимые традиционными методами

в результате вместо ООС имеем ПОС по гармоникам самого чувствительного для слуха СЧ-диапазона