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]

тема уже немаленькая и ориентироваться в ней не так просто.

Для простоты восприятия и сопоставления с весом искажений Кг ИМИ, выразил фазовые искажения в процентах.
На рис график фазовых искажений модели усилителя Ланзар в диапазоне выходных напряжений.
Сигнал - меандр 4 кГц, скорость изменения фронта/спада 100 В/мкс, нагрузка усилителя 4 Ом.
До 4 В на выходе наблюдается постоянный сдвиг фазы первой гармоники меандра, это линейные искажения фазы составили около 2% относительно фазы сигнала на входе, может существенно повлиять на тембральный баланс.
От 4 В до 24 В на нагрузке наблюдается резкое изменение фазы первой гармоники меандра, девиация фазы в процентах составила около 5 %.

Глубокоосники в железе как правило дают не малую девиацию фазы при трех-четырех знаках Кг, ИМИ после запятой.
Фазовая девиация как составляющая нелинейных искажений фазы на разных частотах сигнала имеет различный уровень и по разному воспринимается, усилители с фазовой девиацией более 0,02% на частоте 4 кГц я различаю.

[Orion33]

А формулу под графиком опять прячете?

[wert]

А формулу под графиком опять прячете?

Так представлял формулки выше.
Из спектра фазы выходного напряжения вычитается спектр фазы входного напряжения.
Есть в этой разнице гемор, спектр фазы новых гармоник на выходе усилителя не найдя с чем сравниться на входе при стандартных окнах анализа дает шумовую засветку по диапазону.
Что в эмуляции, так и в железе. Нужно "изгаляться", чтобы избавиться от засветки, не всегда удобно.
А чтобы построить подобный представленному график, нужно указать номер анализируемой гармоники, представляете засаду при засветках и не малом количестве новых гармоник.
Первый график представил в эмуляции, но уже и в железе получилось, из амплитудно-фазового спектра вычитаем амплитудный спектр, в остатке только разница спектра фазы без шумовых засветок и доп гармоник. Все в относительных единицах, сходимость со стандартной разницей спектра фаз высока.

[теоретизирующий практик]

Сигнал - меандр 4 кГц, скорость изменения фронта/спада 100 В/мкс, нагрузка усилителя 4 Ом.

По понятиям (моим) при подобии фигур меандра скорость нарастания фронта/(тыла) зависит от амплитуды.
___Если при регулировки входного/выходного сигнала "качество" меандра не изменяется, то скорость нарастания сигнала уменьшается пропорционально снижению амплитуды сигнала. Нет?
___Под "качеством" я обозначил отношение времени одного периода к времени нарастания.

До 4 В на выходе наблюдается постоянный сдвиг фазы первой гармоники меандра

Наверное скорость нарастания фронта не превышает допустимую для данного усилителя, и усилитель ещё не клиппирует? Сдвиг фазы постоянен и определяет время задержки сигнала в тракте усилителя?

От 4 В до 24 В на нагрузке наблюдается резкое изменение фазы первой гармоники меандра, девиация фазы в процентах составила около 5 %.

Ну а здесь возможно усилитель уже в перегрузке (по скорости нарастания выходного сигнала). Время задержки уже нелинейно зависит от амплитуды сигнала. И это уже проявление нелинейности УНЧ при перегрузке. Или ошибаюсь?

Глубокоосники в железе как правило дают не малую девиацию фазы при трех-четырех знаках Кг, ИМИ после запятой.

Может быть всё-таки это элементарное время задержки, которое одинаково для всего диапазона воспроизводимых частот, и тогда о искажениях сигнала не может идти речь. Или ошибаюсь?
__Естественно, что фаза задержки для НЧ будет меньше, чем на ВЧ, но при постоянном времени задержки это может проявится только на несинхронности "видео" и "аудио". Нет?

[wert]

По понятиям (моим) при подобии фигур меандра скорость нарастания фронта/(тыла) зависит от амплитуды.

100 В/мкс такая скорость изменения фронта/спада меандра устанавливается для максимальной амплитуды на выходе (пересчет скорости изменения меандра на входе через коэффициент передачи усилителя).

Сдвиг фазы постоянен и определяет время задержки сигнала в тракте усилителя?

Да, постоянный сдвиг фазы определяется реактивным импедансом схемы, который постоянен вблизи рабочей точки каскада и может быть постоянен в начальном диапазоне напряжений воздействия, кое зависит от режима каскада.

Время задержки уже нелинейно зависит от амплитуды сигнала. И это уже проявление нелинейности УНЧ при перегрузке. Или ошибаюсь?

Выше показывал эксперимент при воздействии на Ланзар синусом 20 кГц, девиация меньше чем при импульсном воздействии, однако значительная, чтобы ее игнорировать.
И про перегруз на частоте синуса 20 кГц также не скажешь. УН нагружен большими нелинейными емкостями мощного каскада. Сам УН построен по схеме ОЭ и имеет высокую емкость Миллера. показывал выше в теме как амплитудно-фазовые искажения можно свести к сотым долям процента переведя УН в каскод и поставив буфер после УН.
Девиация амплитуды и фазы в этом случае будет мизерной.

Может быть всё-таки это элементарное время задержки, которое одинаково для всего диапазона воспроизводимых частот, и тогда о искажениях сигнала не может идти речь. Или ошибаюсь?

Постоянное время задержки, постоянны угол фазы, относятся к линейным искажениям,
девиация фазы и амплитуды это нелинейные искажения, связанные с нелинейным изменением коэффициента передачи усилителя

Естественно, что фаза задержки для НЧ будет меньше, чем на ВЧ

С ростом частоты постоянный угол фазы растет,
девиация угла фазы (отклонение от постоянного угла фазы) проявляется на частоте воздействия при изменении напряжения воздействия, скорости изменения сигнала, температурных нелинейностей и прочих воздействиях.

[wert]

Просьба проделать следующее:
1. Подать на вход сумму синусов 20 и 16 кГц так, чтобы каждый из них давал 3 В амплитуды на выходе.
2. Измерить амплитуду интермоды 4 кГц.

При амплитуде гармоник 16 кГц и 20 кГц по 4 В, интермодуляционная составляющая 4 кГц дала 0,22 В, что составило 5,5%.
Такой неудовлетворительный результат по ИМИ получился при максимальной мощности однотакта без ОСного, при этом девиация фазы короткого тракта очень низка, около 0,2 градуса.
Напомню выходной трансформатор начального уровня ТВЗ 1-9, с адекватными выходными трансформаторами амплитудные искажения будут значительно ниже, как изменится уровень девиации фазы нужно будет проверить.
В связи с высокими интермодами и узкой полосой усилителя _Сам_ посоветовал закопать однотакт как старую кобылу.
Но, торопиться не буду, ведь есть возможность и Малышевкие трансформаторы поставить и посмотреть что будет с девиациями и восприятием звука.
а пока испытаю однотакт мультитоном от 80 Гц до 20 кГц, чтобы увидеть полосу пропускания усилителя в искажениях амплитудно-фазового спектра.
На рис. 1 спектр амплитудно-фазовый искажений однотакта при уровне напряжения на выходе усилителя около 250 мВ, фактически это линейные искажения амплитуды и фазы в совмещенном спектре в %,
- на частоте 80 Гц искажения достигли 17%
- на частоте 20 кГц - 30,5%, это уровень 0,7 по напряжению от максимума на частоте 800 Гц, для безосного однотакта не плохо.
На рис.2 тот же амплитудно-фазовый спектр искажений мультитона при уровне напряжения на выходе около 5 В. К уровню линейных искажений добавились нелинейные искажения в виде амплитудно-фазовой девиации составляющих сигнала.
Амплитудно-фазовые искажения как качели внизу диапазона снизилась с 17% до 13%, девиация составила 4 %
вверху диапазона искажения увеличились с 30,5% до 32,4%, девиация составила около 2%.
Учитывая мизерную фазовую девиацию в 0,2 градуса, цифири по девиации составляющих усиленного мультитона внизу и вверху диапазона можно отнести к амплитудной девиации.
Тест проведен чисто при синусном воздействии мультитоном в полосе пропускания усилителя.

[_Сам_]

1. Мне запомнилось из статьи Агеева, что

нелинейности в ламповых усилителях более "гладкие" и дают значительно меньше продуктов интермодуляции.

Интересно, это ошибочное суждение или испытанный вами однотакт какой-то нетипичный ламповик с высокими ИМИ.

2. По-моему, полезный результат.

Такой неудовлетворительный результат по ИМИ получился при максимальной мощности однотакта без ОСного, при этом девиация фазы короткого тракта очень низка, около 0,2 градуса.

Делаем вывод, что по одной фазовой девиации не распознать сильно искажающий усилитель.

[Orion33]

Да, но из этого напрашивается еще один вывод, который фигурирует во многих статьях по психоакустике: слух более чувствителен к фазовым искажениям, нежели гармоническим.

[pyos]

Offтопик:

Да, но из этого напрашивается еще один вывод, который фигурирует во многих статьях по психоакустике: слух более чувствителен к фазовым искажениям, нежели гармоническим.

Хмммм... Нет
Проведи простейший опыт с генерацией меандра в звуковом редакторе (ещё лучше - в математической программе с возможностью вывода звукового файла), а потом задай гармоникам в составе этого меандра разные функции фазового сдвига и послушай разницу.

[Orion33]

Offтопик:
Я проводил опыт, описанный в статье Шредера: генерировал пилу с разными сторонами нарастания и спада. Лично я разницу слышал. Но был ли это эффект восприятия или разная реакция тракта на переходные процессы - не известно.

[wert]

Покажу на примере модернизации модели усилителя Ланзар пути уменьшения девиации фазы.
Меандр на входе частота 4 кГц, скорость изменения фронта/спада 100 В/мкс (пересчет к выходу), изменения фазы на выходе усилителя фиксируем в диапазоне напряжений от миливольт до 22 В.
Это сложное стресс воздействие, поэтому вносимые изменения будут оказывать более заметное влияние на уровень девиации фазы.
Рис. 1 стандартная схема,
постоянный угол фазы на частоте первой гармоники меандра дает линейные искажения до 2 % относительно фазы входного сигнала, девиация фазы составила более 5%.
Рис.2 сумматор изменен практически до ОК-ОБ, УН переведен из ОЭ в ОБ, коррекция с выхода УН в эмиттер ОБ сумматора, добавлен буфер Q8 Q9.
Постоянный угол фазы уменьшился, линейные искажения составили 0,19%, девиация фазы уменьшилась до 1,2%.
Рис.3 введем второй буфер и перестроим УН в каскодный ОБ,
постоянный угол фазы дал уменьшение линейных искажений до 0,13%, девиация фазы уменьшилась до 0,87%.


При модернизации все меры были направлены на уменьшение эффекта Миллера:
- перевод УН каскад ОЭ в ОБ, каскодный ОБ,
- перевод входного сумматора диф каскад в ОК-ОБ,
- уменьшение емкости нагрузки УН отсечкой ВК через буфер,
- уменьшение выходного сопротивления предыдущего каскада,
- перевод коррекции в сильноточные цепи.
Судя по результатам модернизации девиацию фазы удалось уменьшить с 5% до 0,87%.
Можно и далее уменьшать девиацию фазы до десятых долей процента, потребуется более коренная перестройка схемотехники усилителя и это уже будет совсем иной усилитель, хотя представленная модернизация уже мало от Ланзара что оставила.
Ламповые усилители короткие тракты дают девиацию фазы сотые доли процента, в этом их основное преимущество перед глубокоосными полупроводниковыми усилителями.

[Teoretic]

Offтопик:

генерировал пилу с разными сторонами нарастания и спада. Лично я разницу слышал

И должно быть слышно. Пилы с разными скоростями нарастания и спада имеют разные спектры.

А надо было слушать сигналы с одними и теми же гармониками, но по-разному сдвинутыми.

[Orion33]

Offтопик:

И должно быть слышно. Пилы с разными скоростями нарастания и спада имеют разные спектры.

Инвертированные во времени пилы имеют одинаковый амплитудный, но разный фазовый спектр.

[anatol0]

Ламповые усилители короткие тракты дают девиацию фазы сотые доли процента, в этом их основное преимущество перед глубокоосными полупроводниковыми усилителями.

Логика такова - берем изначально утверждение, что девиация фазы определяет ..."основное преимущество"... и далее занимаемся моделированием схем, измерениями этой девиации и стремлениями к снижению этой самой девиации. Ну и может проще всего смириться и делать только короткие ламповые тракты? А может в консерватории что-то поправить девиация фазы не определяет ..."основное преимущество"...

[pyos]

Offтопик:

Логика такова - берем изначально утверждение, что девиация фазы определяет ..."основное преимущество"... и далее

Далее видим удобные слова и выражения в чужих постах и пишем на них новые простыни про амплитудно-фазовые линейные нелинейности
Весь конструктив при этом игнорируем.

[anatol0]

Весь конструктив при этом игнорируем.

Только ответьте на один вопрос - где корреляция "девиации фазы" и субъективной оценкой качества?

[wert]

Ну и может проще всего смириться и делать только короткие ламповые тракты? А может в консерватории что-то поправить девиация фазы не определяет ..."основное преимущество"...

В контексте фазовой девиации ламповые усилители не превзойденные транзисторными собратьями, если откинуть контекст можно любые предположения прописывать и не только руками и ногами вокруг виска крутить, от того суть эксперимента что провел не изменится.
У меня немало и транзисторных и ламповых усилителей, в том числе с выходными трансформаторами Ю.Малышева.
По моим предварительным данным и набранной статистике написал и могу подтвердить измерениями, а не предположениями по поводу фазовой девиации ламповых и транзисторных усилителей, в том числе влияние конструктива, качества блоков питания и много другого на уровни девиации.

[pyos]

Только ответьте на один вопрос - где корреляция "девиации фазы" и субъективной оценкой качества?

Это вопрос к апоголету этой самой девиации

[Orion33]

В контексте фазовой девиации ламповые усилители не превзойденные транзисторными собратьями

А мне казалось, что на предыдущей странице писали, что у лампового уся девиация была около 5%, тогда как транзисторный ланзар путем добавления транзисторной схемотехники удалось свести до десятых долей %.
Или я что-то не так понимаю?

[_Сам_]

Ламповые усилители короткие тракты дают девиацию фазы сотые доли процента, в этом их основное преимущество перед глубокоосными полупроводниковыми усилителями.

а конкретный однотакт (ака старая хромая кобыла) с 5% ИМИ но малой фазовой ошибкой хорошо звучит? Интермодуляция не портит восприятие?