Проект А

[Mad optic]

Думаю, пришло время поделиться информацией. Хотя Проект "А" идет уже полгода, но сейчас, наконец, собран первый образец из 4-х заложенных "на стапелях".

Проект "А" - это "усилитель мечты", т.е. тот, который хочется иметь, потому, что в нем реализованы практически все лучшие мне известные технологии в аудиостроении. В качестве цели НЕ ставилась задача поразить кого-либо экстремальной выходной мощностью (многие почему-то считают это признаком качества и совершенства усилителя). Этот усилитель должен оптимально решать задачу качественного озвучивания помещения объемом до 100м3. И ничего более, не надо создавать уровни звукового давления, приводящие к деградации слуха и т.п.

Это НЕкоммерческий проект. Продавать усилители не собираюсь.

Думаю, что только сильно продвинутые энтузиасты аудиостроения смогут повторить его. (Хотя, для них это больше архив копилки идей, чем объект для повторения). Несмотря на то, что старался использовать самые современные технологии и элементную базу, многие ключевые компоненты уже стали недоступны, особенно это касется полевых диф.сборок (пали жертвой миграции индустрии эл. компонентов в сторону массового рынка

Основное, что нагоняет тоску в современном hi-fi/hi-end аудиостроении, это отсутствие разнообразия и свежих идей. Все усилители похожи конструктивно, а последнее время и схемотехнически. Новое это или хорошо забытое старое, или незначительные вариации "на тему". Редко в последние годы можно встретить свежее решение.

Здесь нельзя сэкономить денег, потому, что их не считал при создании оного. Себестоимость одного моноканала составляет около $2K.

Чтобы не переписывать довольно объемное описание, прошу заинтересованным обратиться на страницу

http://madoptic.narod.ru/projects/a.htm.

Сильно заинтересовавшимся и с реальной возможностью повторить изделие буду предоставлять файлы для производства платы после персонального обсуждения проекта.

Возможно, что-то еще не реализовал весьма стоящее. Именно поэтому информация размещена здесь. Критика, советы очень помогут, т.к. при накоплении "критической массы" смогут вылиться в нечто новое.

[Nick]

Модели полевиков - дело вообще весьма тонкое . Я поставил по 1N4148 последовательно с 10 Ом в твоей симуляции, и Кг вырос до 0,05% сразу, хотя размах переменного напряжения на диодах - всего пара мВ.

Там может надо Timestep уменьшить, чтоб более точно считать. Но всё может быть. Даже пускай 1% будет. Всё равно искажения с ОС очень большие (если ОС 60дБ, как пишет Алекс).

[Alex Nikitin]

В повторителе ОС в том смысле, в каком мы привыкли понимать, совсем нету.

Простите, это неверно. В повторителе - самая элементарная ООС, причём её глубина определяется просто отношением сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению истока (эмиттера) транзистора (величина, обратная крутизне).

Добавлено через 1 минуту

Всё равно искажения с ОС нереальные (если ОС 60дБ, как пишет Алекс).

Это при условии, что УН линеен . А если нет, то 60 "малосигнальных" симулированных дБ не помогут при большом сигнале... .

Алексей

P.S. - на самом деле в такого рода схеме 0,02% искажений на максимальной мощности - это нормально .

[Nick]

Это при условии, что УН линеен . А если нет, то 60 "малосигнальных" симулированных дБ не помогут при большом сигнале... .

Алексей

Т.е. вы думаете что УН нелинеен настолько, что при 1-м вате на выходе, коэф. гармоник усилтеля без ОС 10% ?

[Alex Nikitin]

В нормальном - это в котором искажения без ОС не превышают ед. процентов в номинальном диапазоне мощностей.

У меня есть подозрение, что при разбалансе компонентов УН может заметно искажать сигнал. Но это - только подозрение, здесь 4 утра, голова уже совсем не работает и я отправляюсь спать. Завтра, на свежую голову, можно будет к этому вопросу вернуться. Подозрительно то, что 3-я гармоника... . Для начала я бы поставил приличного размера электролит между базами Q1-Q3 и +20 В. И посмотрел бы, если это повлияет на искажения.

Алексей

[Mad optic]

Ребята, спасибо за дискуссию!

Наличие такого немаленького уровня искажений на достаточно небольших мощностях у меня вызвало серьезный "ступор", поэтому и поднял тему в ветке.

Только давайте сначала определимся с отправными точками. В явном виде это не прозвучало, но выходной каскад представляет собой пару с общими стоками. Схему включения его отдельно прицепил в первый пост.
О каком коэффициенте передачи "2" речь шла, я, честно говоря, не понял, учитывая как подается сигнал управления.

Далее, обсуждались рабочие точки не совсем точно. Например, повторители перед выходным каскадом работают с током 13.7мА (10мА на ИТ и 3.7мА на смещение выходых, поэтому изменения тока в 0.3 мА (2.2% всего) не могут дать такие искажения. Потом, при токе покоя около 2А крутизна HUF приближается к 20А/V, по моему.
Чуть больше описания схемы здесь http://madoptic.narod.ru/projects/a_page5.htm .

Алексей, идея насчет "генератора искажений" в "J7, Q1, Q2, Q3" требует проверки. Попробую ее продумать.

Все-таки согласен с Nickом, что искажения для такой ОС нереальные и они не должны быть 0.02% с ОС в 60Дб и непонятно чем таким не нравится Алексею "род схемы" (щютка).

Nick, на симуляцию Кг всегда обращал внимания мало, т.к. она на практике весьма далека была от реальности (например при доработкеУМ от АХ3 расхождения были чуть ли не на порядок - реальные замеры луше показали результат). Но, здесь надо проверить, может быть удастся выявить источник.

Всем спасибо за участие, но, надеюсь, дискуссия продолжится.

[Prophetmaster]

Mad optic,

Нагрузку изменил. Теперь полка на уровне 0.01%, правда, не так четко выражена

Ток, отдаваемый в нагрузку, уменьшился, температура кристаллов стала больше и Кг стал в общем меньше. Может и есть прямая зависимость, но однозначных выводов сделать нельзя.
Есть еще один возможный источник Кг в этой схеме - электролит на входе. У конденсаторов тоже имеет место зависимость Кг от уровня проходящего сигнала. Попробуйте заменить его на пленочный кондер, емкостью хотя бы 1-2.2 мкФ, для проверки пойдет. Или, если на плате места нет, то можно попробовать поменять электролит на другой (насколько я помню, в запасе есть другие).
Но вообще, измеренный Кг для УМ в классе А, вполне приемлемый.

[CS-A]

Только давайте сначала определимся с отправными точками. В явном виде это не прозвучало, но выходной каскад представляет собой пару с общим стоком. Схему включения его отдельно прицепил в первый пост.
О каком коэффициенте передачи "2" речь шла, я, честно говоря, не понял.

Когда я выбирал схему ВК, то моделировал разные схемы, в том числе и ци(р)клотрон. При сравнении на одних и техже моделях получилось, что при одинаковой выходной мощности circlotron искажает больше истокового повторителя, как раз за счет усиления в 2 раза, при уменьшении вх. напр. у ци(р)клоторна в 2раза, искажения одинаковые, но мощность в 4 раза меньше.

P.S. Напряжение СИ транзисторов ци(р)клоторна в 2 раза больше вх. сигнала, а в повторителе почти равно.

[Prophetmaster]

Mad optic,
А как себя ведет усилитель без С2, С3, С14 и С15? Имеется в виду не на модели, а в жизни.

[Mad optic]

Mad optic,
А как себя ведет усилитель без С2, С3, С14 и С15? Имеется в виду не на модели, а в жизни.

В камикадзе хотите усилитель записать? Он еще не готов к этому

Хорошо, если сразу не сорвется в генерацию...

Добавлено через 6 минут

Когда я выбирал схему ВК, то моделировал разные схемы, в том числе и ци(р)клотрон. При сравнении на одних и техже моделях получилось, что при одинаковой выходной мощности circlotron искажает больше истокового повторителя, как раз за счет усиления в 2 раза, при уменьшении вх. напр. у ци(р)клоторна в 2раза, искажения одинаковые, но мощность в 4 раза меньше.

P.S. Напряжение СИ транзисторов ци(р)клоторна в 2 раза больше вх. сигнала, а в повторителе почти равно.

Входным сигналом для "цирклотрона", как вы говорите является дифференциальный сигнал управления (см. картинку в пост№1), поэтому усиления в нем никакого нет. Это если переходить от сигнала управления относительно земли к разностному сигналу это имеет место, но в схеме это "разделение" производится в первом каскаде на дифусилителе, поэтому к дальнейшей части схемы это не имеет отношения, дальше рассматриваем исключительно дифференциальный сигнал.

[Prophetmaster]

Mad optic,

Хорошо, если сразу не сорвется в генерацию...

Вы думаете, что запас устойчивости УМ совсем небольшой?
Какие мысли насчет входного кондера (пост 266)?

[Mad optic]

Моделирование...
Как уже писал, доверия к моделированию Кг у меня мало. Вот что оно показывает.

1. Моделирование совершенно не "видит" зависимости Кг от уровня, я бы даже сказал, что видит наоборот. Далее все данные приведу только для 3-й гармоники, как доминирующей.
При номинальных мощностях ее уровень 0.03% (близко к реальному), но при 0.1Вт составляет 0.035%, что в двадцать раз выше реальности.

Далее просто некоторые наблюдения.
2. С ООС. На выходе 11.4В.
Выход УМ - 0.03%
выход УН - 0.06%
выход 1-го каскада - 0.09%

3. Без ООС.
Сигнал на входе 0.4мВ, на выходе 11.4В.

Выход УМ - 0.022%
выход УН - 0.009% (0.018-0.020% с учетом других гармоник, т.к. 3-я здесь не доминирует)
выход 1-го каскада - 0.03%

На входе и выходе истоковых повторителей на FDS3601 спектр практически идентичен.
Везде рассматривался дифференциальный сигнал только.

Вот и тема для размышлений.

Добавлено через 4 минуты

Mad optic,

Вы думаете, что запас устойчивости УМ совсем небольшой?
Какие мысли насчет входного кондера (пост 266)?

Запас при малых усилениях весьма приличен, но в усилителе коэффициент усиления около 28, и при определенных значениях усиления у него падает устойчивость, если так грубо не принимать контрмеры.

Мысль относительно емкости интересна и обязательно требует проверки.

[Prophetmaster]

Mad optic,

Запас при малых усилениях весьма приличен, но в усилителе коэффициент усиления около 28, и при определенных значениях усиления у него падает устойчивость, если так грубо не принимать контрмеры.

А зачем моноблоку-оконечнику такой коэф. усиления? Можно спокойно снизить чувствительность до 1 В и тем самым существенно повысить устойчивость схемы.

[Mad optic]

Mad optic,

А зачем моноблоку-оконечнику такой коэф. усиления? Можно спокойно снизить чувствительность до 1 В и тем самым существенно повысить устойчивость схемы.

У скорректированного усилителя запас устойчивости более, чем достаточен. Коэффициент усиления выбран из-за определенных обстоятельств "окружения".

Просто непонятно, зачем все это - отключение коррекции, и как ВЧ коррекция на мегагерце может повлиять на Кг на 1Кгц, если усилитель устойчив.

[Prophetmaster]

Mad optic,

Просто непонятно, зачем все это - отключение коррекции, и как ВЧ коррекция на мегагерце может повлиять на Кг на 1Кгц, если усилитель устойчив.

На Кг не повлияет, 2.5 пФ это очень мало, я это и не имел в виду, когда спрашивал про указанные емкости. Просто я всегда старался избавиться по максимуму от емкостей в цепи прохождения сигнала и добивался устойчивой работы усилителя в широком диапазоне частот. Но это мои собственные заморочки, не берите в голову

[Alex Nikitin]

1. Моделирование совершенно не "видит" зависимости Кг от уровня, я бы даже сказал, что видит наоборот. Далее все данные приведу только для 3-й гармоники, как доминирующей.
При номинальных мощностях ее уровень 0.03% (близко к реальному), но при 0.1Вт составляет 0.035%, что в двадцать раз выше реальности.

При моделировании искажений в SwCAD надо обязательно отключать компрессию (Tools-Control Panel-Compression - убрать галочки), ставить длину симуляции кратную периоду сигнала и шаг поменьше. Из моего опыта, симуляция обычно даёт более оптимистическую картину, чем получается в реальности.

2. С ООС. На выходе 11.4В.
Выход УМ - 0.03%
выход УН - 0.06%
выход 1-го каскада - 0.09%

3. Без ООС.
Сигнал на входе 0.4мВ, на выходе 11.4В.

Выход УМ - 0.022%
выход УН - 0.009% (0.018-0.020% с учетом других гармоник, т.к. 3-я здесь не доминирует)
выход 1-го каскада - 0.03%

Это данные из симулятора или измеренные?

Что всё же получается в железе, если поставить конденсатор, как я написал выше, с целью исключить местные проблемы в балансной нагрузке второго каскада? Там такой возможный механизм: разбаланс создаёт сигнал на затворе J7, который преобразует его в ток достаточно нелинейным образом, и далее этот ток модулирует ток динамической нагрузки, которая тоже не идеально симметрична. Насколько это может повлиять, навскидку сказать трудновато.

Алексей

[Mad optic]

При моделировании искажений в SwCAD надо обязательно отключать компрессию (Tools-Control Panel-Compression - убрать галочки), ставить длину симуляции кратную периоду сигнала и шаг поменьше. Из моего опыта, симуляция обычно даёт более оптимистическую картину, чем получается в реальности.

Алексей,
Отключение компрессии существенно не изменяет картину, более того, приводит в данном случае к еще более нереальным результатам. Например, Кг (3-й) с ООС стал 0.02% при 11.4В на выходе (практически полное совпадение с реальностью), но при снижении уровня до 0.1Вт Кг "улетел" аж до 0.082%.

Это данные из симулятора или измеренные?.

Это данные моделирования. В том посте речь идет только о нем.

Что всё же получается в железе, если поставить конденсатор, как я написал выше, с целью исключить местные проблемы в балансной нагрузке второго каскада? Там такой возможный механизм: разбаланс создаёт сигнал на затворе J7, который преобразует его в ток достаточно нелинейным образом, и далее этот ток модулирует ток динамической нагрузки, которая тоже не идеально симметрична. Насколько это может повлиять, навскидку сказать трудновато.

я над этим механизмом тоже думал, но мне кажется, что собака не здесь зарыта, т.к. даже если на затворе J7 возникнет помеха и промодулирует ток динамической нагрузки, то дифференциальный сигнал пострадает только пропорционально несимметричности нагрузки плеч, которые в свою очередь зашунтированы резисторами 200ком, которые существенно ниже выходных сопротивлений "источников" тока плеча.

Но с емкостью на шину питания попробую.

Где-то еще что-то. Усилитель выходит на пологую прямую Кг при амплитуде тока в нагрузке около 1.25А, хотя ток покоя существенно выше...

[CS-A]

Входным сигналом для "цирклотрона", как вы говорите является дифференциальный сигнал управления (см. картинку в пост№1), поэтому усиления в нем никакого нет. Это если переходить от сигнала управления относительно земли к разностному сигналу это имеет место, но в схеме это "разделение" производится в первом каскаде на дифусилителе, поэтому к дальнейшей части схемы это не имеет отношения, дальше рассматриваем исключительно дифференциальный сигнал.

Хорошо, для дифф. сигнала Ку=1, но изменение Uси на каждом транзисторе в 2 раза больше вх. сигнала и Ic тоже, отсюда и большая нелинейность. Т.е. режим работы каждого транзистора такой, как если бы он усиливал в 2раза.

[Alex Nikitin]

Где-то еще что-то.

А как искажения зависят от частоты?

Алексей

[Mad optic]

А как искажения зависят от частоты?

Алексей

Мало. 2-3Дб от 1к до 8кгц.

[Nick]

Mad optic, а ты не смотрел искажения усилителя в симуляторе без ОС ?

Добавлено через 10 минут

О каком коэффициенте передачи "2" речь шла, я, честно говоря, не понял, учитывая как подается сигнал управления.

Это я ошибся, так как сразу не понял, что в данном случае нужно считать входным сигналом для ВК, диф. сигнал с предвыхода. Да, думаю там фактически повторители и искажения должны быть довольно низкие.