Транзисторный ламповик Сергея Рубальского

[toro]

Кто нибудь уже макетировал/отслушивал усилитель Сергея Рубальского с последнего Суховского РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38, С.Рубальский «Транзисторная альтернатива ламповому однотакту». Отличительная функция - регулируемый уровень гармонических искажений. Собираюсь повторить схема довольно проста, и в статье описаны и классифицированы "новые" искажения в УМ и простые способы их измерения. Могу скрины с приложить если это можно здесь.

Сергей Рубальский структурировал информацию о "транзисторном ламповике",
частично с 3 -го пункта по 9 пункт ссылки на результаты, полученные в макете - "железе".
1.Статья и тут
2.Файлы эмуляции в МС10
3.Принципиальная схема ВК и варианты макетных плат 1 2 3
4. Фото макета
5. Диф фильтр
6. Спектр гармоник макета ВК
7. Регулировка спектра гармоник макета ВК, меандр
8.Искажения при мягком клиппинге в макете 1 2
9.Оценка искажений амплитудно-фазового спектра сложного сигнала в макете

Дополнительно в теме рассматривались вопросы:
1. Искажения амплитудно-частотной характеристики (полюса)
2. Зависимость линейных и нелинейных искажений
3. Связь искажений АХ и ГВЗ в динамике.
4. Искажения фазо-частотной характеристики, запас фазы, устойчивость
5. Статическое и динамическое входное сопротивление ВК в полосе частот и нагрузок и
выходное динамическое сопротивление ВК в диапазоне токов покоя
6. Статическая и динамическая амплитудные характеристики
7. Переключательные искажения
8. Амплитудные искажения.
9. Клиппинг
10. Стресс тест
11. Искажения Амплитудно-фазового спектра сложных сигналов.
12. "Транзисторный ламповик" для наушников.

[wert]

В теме приводил много примеров фазовых искажений различных усилителей с пояснениями по методике эмуляции и измерения.
Возьмем самую фазо стабильную схему - усилитель тока, ВК двойка ЭП.
В динамике зафиксировать изменение спектра только Вейвлет анализ позволяет,
при помощи FFT можно увидеть в одинаковом окне анализа два граничных состояния фазы (при двух прогонах):
- постоянный фазовый сдвиг первой гармоники меандра при минимально возможном уровне воздействии на усилитель, почти вблизи рабочей точки ВК, где условно нелинейности не проявляются,
- фазовый сдвиг при максимальном уровне воздействии (без клиппа), уровень прироста угла фазы будет говорить об уровне нелинейности фазы, об уровне девиации фазы при изменении уровня воздействия.
Прикрепляю рис. ВК в двух режимах В и А,
- постоянный сдвиг фазы на частоте первой гармоники меандра 1,4 милиГрадус 2,2 милиГрадус соответственно,
- девиация фазы 5,8 милиГрадус и 6,2 милиГрадус соответственно.
Формулы под графиками
ABS(PH(FFT(V(OUT)))- PH(FFT(V(IN))))

[Hennady]

Лучше вот эту прогони . Кг что с оос ,что без почти одинаков в капе, лишь ближе к максимуму чуть отличается

Хорошая схема ВК, ИМХО именно таким и должен быть "параллельный выхлоп"...

[Rova]

Offтопик:
Интересно было бы провести такой эксперимент (только на реальном устройстве) - до 5 к белый шум, на 15к синус.
При этом до 10к должен наблюдаться подъем шумовой полки за счет нелинейности второго порядка. А на участке 10-20 должен быть подъем полки вплоть до шатра вокруг 15к. Площадь под шатром будет определять результат фазовой и амплитудной интермодуляций.
Сделал бы сам, да природная лень не дает (т.е. я тут не причем ). Так можно было бы оценить вклад динамических проблем (читай фазовой и амплитудной интермодуляций) но не разделит их типы.

[pyos]

---------- Сообщение добавлено 16:28 ---------- Предыдущее сообщение было 16:28 ----------


Да нет, там чистая частотная модуляция синусом.
То что на масштаб явления влияет индекс модуляции сомнений ни у кого не вызывает. А при модулирующем сигнале в десять октав это будет еще более насыщенная картина.

На хабре фазовая модуляция рассматривалась только для случая манипуляции, там спектр исходного сигнала и так бесконечный, а промодудированного - так и тем более.
Но при частотной или фазовой модуляции чистым синусом, спектр хоть и будет формально бесконечным, но по сути очень быстро убывающим, так что компоненты высоких порядков будут в принципе малы. Это ещё плюс к тому, что искажения типа дифференциальная фаза непонятно как прослушиваются в случае звукового сигнала

[Rova]

На хабре фазовая модуляция рассматривалась только для случая манипуляции, там спектр исходного сигнала и так бесконечный, а промодудированного - так и тем более.
Но при частотной или фазовой модуляции чистым синусом, спектр хоть и будет формально бесконечным, но по сути очень быстро убывающим, так что компоненты высоких порядков будут в принципе малы. Это ещё плюс к тому, что искажения типа дифференциальная фаза непонятно как прослушиваются в случае звукового сигнала

Ну я же показал классический спектр частотной модуляции синусом. И влево и вправо от несущей через омегу синуса будут палки. В этом и состоит отличие фазовой модуляции от амплитудной. Картинки частотной и фазовой манипуляции там только вначале и непонятно для чего.
А дифференциальная фаза и есть суть - фазовая модуляция/интермодуляция )).

[pyos]

Так вопрос в высоте этих палок. При однотональном модулирующем сигнале там уже третья емнип спектральная компонента будет мизерной.

[Rova]

Так вопрос в высоте этих палок. При однотональном модулирующем сигнале там уже третья емнип спектральная компонента будет мизерной.

Могу поискать спектр двухтональной интермодуляции. 60 герц и 7000. Там как минимум по две палки +- 60 и +- 120 при чем +- 120 по памяти выше. Но это двухтонально. А вы можете сказать до какого уровня и какие "палки" вылезут при модуляции белым шумом (музыкальный сигнал практически такой и есть - розовый шум) ? Я вот не знаю, но, полагаю, что энергия интермодуляции обоих видов превысит энергию гармоник, при этом энергия фазовой интермодуляции будет превалировать (тем более тест Букварева об этом и говорит).

[pyos]

ХЗ, там вроде по цилиндрическим функциям (Бесселя, кажется) огибающая однотонального спектра идёт. Считать надо.

[wert]

Я вот не знаю, но, полагаю, что энергия интермодуляции обоих видов превысит энергию гармоник, при этом энергия фазовой интермодуляции будет превалировать (тем более тест Букварева об этом и говорит).

Вы правы, интермодуляционные составляющие фазового спектра не просто превалируют, а на порядки выше уровня девиации фазы.
На рис представлены графики фазовых искажений ВК ЭП в двух режимах, уровень интермодуляционных составляющих настолько высок, что о девиации фазы сигнала просто можно забыть для коротких трактов усиливающих ток. Испытательный сигнал меандр 10 кГц.

[Валет]

интермодуляционные составляющие фазового спектра не просто превалируют, а на порядки выше уровня девиации фазы.

Не означает ли это, что логичнее измерять интермодуляционный составляющие общепринятыми методами, не вдаваясь в подробности и заморачиваясь уровнем девиации фазы?
Тем более, что спектры меандра на выходе любого реального усилителя не показывают существенного влияния девиации фазы. Размывание палок частотных составляющих спектра меандра наблюдается на таких низких уровнях, что можно подозревать и погрешности измерительной аппаратуры.

[wert]

Валет, примеры выше были не только по ВК, но и по разным УНЧ, где помнится девиация фазы в одном из глубокоосников достигала 5,2 градуса.
Это в модели, без огромного количества дестабилизирующих факторов, что есть в реальных УНЧ.
"Зри в корень. Подвергай все сомнению." но очевидное не отбрасывай.

[Валет]

Валет, примеры выше были не только по ВК, но и по разным УНЧ, где помнится девиация фазы в одном из глубокоосников достигала 5,2 градуса.
Это в модели, без огромного количества дестабилизирующих факторов, что есть в реальных УНЧ.

Ваши модели вызывают большие сомнения, поскольку спектры реальных усилителей показывают девиацию фазы на уровнях погрешности аппаратуры. Да и какой смысл ее учитывать, если она не заметна на фоне огромного количества дестабилизирующих факторов, что есть в реальных УНЧ. По-другому и не может быть на ЗЧ. Девиация фазы на ЗЧ слишком мала.
Проверяйте ваши модели.

---------- Сообщение добавлено 22:56 ---------- Предыдущее сообщение было 22:05 ----------

И вообще, то что вы называете продуктами интермодуляции, таковыми не являются, т.к. при фазомодулированном сигнале в любой момент времени физически существует только один сигнал, который не может интермодулировать сам с собой. Может идти речь только о спектре фазомодулированного сигнала. Но и на такой спектр они тоже не похожи. Спектр ФМ сигнала содержит несущую и боковые частоты. Так что на ваших графиках фазовых искажений показано вообще неизвестно что.

[wert]

Можно конечно проверять свои и чужие модели,
но помнится я не раз сообщения прикреплял с измерениями фазы усилителей в железе.

Покажу живое измерение девиации фазы усилителя Одиссей 010 оконечник.
на входе меандр 10 кГц, нагрузка усилителя 4 Ом.
усилитель инвертирующий
при напряжении на выходе 100 мВ фаза первой гармоники меандра имеет постоянный сдвиг 8 градусов (рис. 1)
при напряжении на выходе 13 В, фаза первой гармоники сдвинулась до 11 градусов (рис. 2).
Девиация фазы при изменении выходного напряжения с 0,1 В до 13 В составила 3 градуса!
Измерения проведены на оборудовании NI PCI4461, генератор сигналов В 332, приборы откалиброваны.

---------- Сообщение добавлено 07:07 ---------- Предыдущее сообщение было 00:27 ----------

Спектр ФМ сигнала содержит несущую и боковые частоты. Так что на ваших графиках фазовых искажений показано вообще неизвестно что.

На формулы не смотришь, на графики смотришь сквозь пальцы, по входному сигналу не задал ни одного вопроса
и полное отрицание, это называется каличный подход.
Кроме рассуждений и на пальцах умозаключений, ни одной эмуляции, практического теста, одно бла бла бла.
Давай по делу встречные эмуляции, тесты вживье, к осмыслению быстрее приблизишься

[pyos]

На формулы не смотришь, на графики смотришь сквозь пальцы, по входному сигналу не задал ни одного вопроса
и полное отрицание, это называется каличный подход.
Кроме рассуждений и на пальцах умозаключений

Верх самокритики!

[wert]

Проверим таким же образом на девиацию фазы ламповый усилитель однотакт 6Н23П 6П14П.
Меандр 10 кГц на входе, нагрузка 8 Ом.
При выходном напряжении 14 мВ постоянный сдвиг фазы первой гармоники меандра составил 10,365 градуса (рис.1).
При увеличении выходного напряжения до 600 мВ сдвиг фазы составил 11,2 градуса (рис.2).
при изменении выходного напряжения с 14 мВ до 600 мВ девиация фазы на частоте 10 кГц 0,835 градуса.
Приборы калиброваны, показания фазы стабильны и повторяются при многочисленных измерениях.

[_Сам_]

Меандр 10 кГц на входе

на мой взгляд это чрезмерно суровый испытательный сигнал. Он содержит слишком много мощных высокочастотных гармоник. Если ориентироваться на ставшую сейчас стандартной де-факто фонограмму с дискретизацией 48 кГц, то выше 24 кГц в ней тишина. По сути вы делает метрологические выводы испытывая усилитель ЗВУКОВОЙ частоты не характерным для него утразвуковым сигналом.

[wert]

По сути вы делает метрологические выводы испытывая усилитель ЗВУКОВОЙ частоты не характерным для него утразвуковым сигналом.

Это жесткий сигнал, полностью согласен.
При частоте меандра 1 кГц девиация будет меньше, начальный сдвиг фазы будет много меньше.
Проявление девиации в том числе во многом зависит от испытательного сигнала, от скорости изменения фронтов и спадов импульсов.
Можно повторить измерения на меандре 1 кГц, ситуация по наличию и уровням девиации амплитуды и фазы изменится незначительно.
Если на входе усилителя ставить ВЧ фильтры для широкополосных глубокоосных УНЧ ситуация по девиации улучшится, но для основной массы глубокоосников, при наличии массы недочетов разработки и практической реализации, заметная девиация будет проявляться и на синусе в звуковом диапазоне.

Для форумчан с целью исследования усилителей я выложил тестовые сигналы в формате wav, меандр 2 кГц ограничен по частоте 20 кГц, но даже этого будет достаточно, чтобы выявить девиацию и попытаться ее устранить.

[Валет]

Покажу живое измерение девиации фазы усилителя Одиссей 010 оконечник.
на входе меандр 10 кГц, нагрузка усилителя 4 Ом.
…
Давай по делу встречные эмуляции, тесты вживье, к осмыслению быстрее приблизишься

«Делай то, делай это» вместо ответа по существу показывает, что вы (не «ты», - я не хамло, как вы) не понимаете ни того, что измеряете, ни того, что пишете ни, вообще, работу усилителя.

По существу. Проверка на меандре показывает не величину девиации фазы, а задержку сигнала из-за ограниченной скорости нарастания на фронтах меандра. На ЗЧ нормальный усилитель в таком режиме не работает и суждение по такой проверке о УМЗЧ не имеет смысла.

В то же время на Вегалабе выложено много спектров различных усилителей на разных частотах и все они показывают девиацию фазы лишь на уровнях погрешности аппаратуры.
Сдвиги фазы, о которых вы постоянно пишете, соответствуют по времени микросекундам, и их можно было бы легко увидеть на осциллографе, если засинхронизировать его входным сигналом. Но ничего подобного при изменении выходного напряжения не наблюдается не только на ЗЧ, но и на сотне и больше кГц, пока усилитель работает без искажений из-за ограничения по скорости нарастания.

Слабо осмыслить?

[wert]

Меандр 10 кГц на входе
на мой взгляд это чрезмерно суровый испытательный сигнал.

Вечером проведу испытания разных усилителей на меандре 1 кГц, результаты выложу.

[Orion33]

Покажу живое измерение девиации фазы усилителя Одиссей 010 оконечник.
на входе меандр 10 кГц, нагрузка усилителя 4 Ом.
усилитель инвертирующий
при напряжении на выходе 100 мВ фаза первой гармоники меандра имеет постоянный сдвиг 8 градусов (рис. 1)
при напряжении на выходе 13 В, фаза первой гармоники сдвинулась до 11 градусов (рис. 2).
Девиация фазы при изменении выходного напряжения с 0,1 В до 13 В составила 3 градуса!

Проверим таким же образом на девиацию фазы ламповый усилитель однотакт 6Н23П 6П14П.
Меандр 10 кГц на входе, нагрузка 8 Ом.
При выходном напряжении 14 мВ постоянный сдвиг фазы первой гармоники меандра составил 10,365 градуса (рис.1).
При увеличении выходного напряжения до 600 мВ сдвиг фазы составил 11,2 градуса (рис.2).
при изменении выходного напряжения с 14 мВ до 600 мВ девиация фазы на частоте 10 кГц 0,835 градуса.

Ламповый заведомо находится в более простом режиме. Давайте одинаковые условия.