Улучшение линейности (и не только) усилителя на LM3886

[Nick]

Финальные платы пришли, собираю. Посмотреть на них можно у меня на сайте или тут.

Ссылки по теме:
Новые платы дают около -120дБ искажений на THD 11кГц 60W (левый канал - усилитель). Интермодуляционные за гранью обнаружения IMD19+20 , IMD19+20 полный диапазон .

Черновик описания, списка деталей, и схемы, новой версии. Zero D 50 Rev D7.12.

Последняя рабочая версия схемы усилителя, питания и список используемых деталей - Zero D 50 Rev D4 (исправлена ошибка с MUTE, нумерация деталей не совпадает с предыдущими версиями). Небольшое описание усилителя.

Упрощённая версия для тех кто самостоятельно проектирует платы и не хочет возиться с большим количеством конденсаторов и резисторов. Вариант однослойных печаток под утюг от devisangela тут (упрощённая версия без стабилизаторов).

Модель (АФЧХ) в LTSpice.

Замерянные искажения у прототипа на 10кГц Rev. D4 THD 10kHz 40Vp-p (50W) 4Ohm - < 0.0004%. На графике -вверху вход, внизу выход.

Фото прототипа 1 и 2.

Печатки для прототипа использовал от ревизии С (нумерация деталей не совпадает).

Описание принципиальных отличий Rev. D от предыдущих версий тут.

Интересные осцилограммы: шунтировние электролита керамикой , и продолжение, работа стабилизатора, и продолжение, выход U1 под нагрузкой и без, то же (более правильно снято)

Метод измерения искажений звуковой картой с вычитанием гармоник (использовался вначале, когда небыло AMBER 3501 и генератора с низкими искажениями): 1, 2, 3, 4 . Обсуждение метода было тут.

История предыдущих версий. Статья Yewen-a есть тут.

[Audiomaniac]

Ремонт-NIK,

или так

[sia_2]

Ремонт-NIK,

или так

Однозначно левый. Правый - бред.

Offтопик:
Уж сколько раз твердили миру....

[Ремонт-NIK]

Audiomaniac,
не вижу разницы между этими вариантами,за исключением тонких проводников во втором случае.
Ник верно тебе подсказал-соединяй земляные выводы шунтов вместе,->в эту же точку приходит сигнальная земля->из этой точки уходит провод в мекку БП.Я же ложил где-то здесь рисунок по мотивам..

Добавлено через 2 минуты

Уж сколько раз твердили миру....

например,сколько?

Добавлено через 4 минуты
Вот нашел.

[MAXIM_A]

Нужно UltraLowESR.

Nick привет! С праздником.
Подскажи как померить эту ESR, где посмотреть? Сколько у хороших кондёров?

[MadAleks]

Доброго времени суток всем!
Решил предъявить разводящим платы ешё один вариантик построения питания. Заранее отмечу, что размещение кондёров в "линию" позволяет разместить трассы питания друг под другом, и соответственно, компенсировать излучаемые гармоники цепей питания. Другие варианты, например кондёры в 2 ряда, хорошо получатся только в четырёх слоях . На рисунках смотрим только питание, на остальное не обращайте внимания.

[MadAleks]

как померить эту ESR, где посмотреть? Сколько у хороших кондёров?

Николай где-то делился в ветке...
А параметры берём из даташитов производителей, для Panasonic FM 1000 мкФ, например, ESR = 0.015 Ом на 100 кГц

[Vidalgo]

Доброго времени суток всем!
Решил предъявить разводящим платы ешё один вариантик построения питания. Заранее отмечу, что размещение кондёров в "линию" позволяет разместить трассы питания друг под другом, и соответственно, компенсировать излучаемые гармоники цепей питания. Другие варианты, например кондёры в 2 ряда, хорошо получатся только в четырёх слоях . На рисунках смотрим только питание, на остальное не обращайте внимания.

Размещение плюсовой и минусовой шин вплотную друг к другу (в плоскости или по слоям) не улучшит ничего, поскольку при заземленной нагрузке возвратный ток (сигнальный) в любой момент времени остается в третьей, земляной шине.
Постоянно протекающий через обе шины ток покоя никаких специальных мер разводки не требует.
Ситуация же, при которой бросок тока существует одновременно в обоих питающих шинах - это авария, сквозной ток через вых.каскад. Это будет последний в его жизни ток
Т.е., применительно к рисункам - ни особой пользы, ни особого вреда не получится. Если так конструктивно удобнее, узкая плата - почему нет. Слишком вытягивать в длину (например 364 конда ) пожалуй не стоит.

[antecom]

Решил предъявить разводящим платы ешё один вариантик построения питания.

Электролиты лучше паять с двух сторон платы расположив их вдвое плотнее. Я ещё стабилизаторы на плате поставлю.

Размещение плюсовой и минусовой шин вплотную друг к другу (в плоскости или по слоям) не улучшит ничего, поскольку при заземленной нагрузке возвратный ток (сигнальный) в любой момент времени остается в третьей, земляной шине.

Допустим на входе усилителя синус. По земле течет тот же синус, наводки от него не увеличивают искажения. А по цепям питания половинки синусоиды с значительно более широким спектром. Если плюсовую и минусовую шины питания расположить близко друг к другу (а точнее на одинаковом расстоянии от входных цепей) наведенное от них излучение так же будет синусоидальным и не причинит вреда.

[Vidalgo]

Допустим на входе усилителя синус. По земле течет тот же синус, наводки от него не увеличивают искажения. А по цепям питания половинки синусоиды с значительно более широким спектром. Если плюсовую и минусовую шины питания расположить близко друг к другу (а точнее на одинаковом расстоянии от входных цепей) наведенное от них излучение так же будет синусоидальным и не причинит вреда.

"Половинки синуса" в шинах питания будут при вых. каскаде с отсечкой, при АВ они уже сглажены, лучше сказать - эффективное значение этого тока меньше в зависимости от величины тока покоя. ВЧ-составляющие спектра этого тока замкнутся (хотя бы частично) на ближайшие локальные шунты, а при наличии дополнительного ВЧ-шунта с плюсовой шины на минусовую вблизи потребителя - через него. Поэтому синус на входе усилителя переварится оным без трагических последствий и отсюда сразу же делается важный вывод: красивую цифру нужно намерять на синусе.

[MadAleks]

Размещение плюсовой и минусовой шин вплотную друг к другу (в плоскости или по слоям) не улучшит ничего, поскольку при заземленной нагрузке возвратный ток (сигнальный) в любой момент времени остается в третьей, земляной шине.
Постоянно протекающий через обе шины ток покоя никаких специальных мер разводки не требует.

Совершенно правильно, но :

трассы питания друг под другом, и соответственно, компенсировать излучаемые гармоники цепей питания.

, это мы уже с Николаем обсуждали где-то во втором десятке страниц. Излучения почти полностью можно компенсировать только на 4-х слойке . Ещё один момент - возвратные пути также вытянуты в линию и для СЧ и НЧ токов (т.е. дальше близлежащих шунтов) и расположены рядом с "+" и "-", таким образом на существенном от шин питания расстоянии (например малосигнальная часть платы) получим минимальную сумму полей. Это уже не только к синусу . Любые другие варианты (кроме 4-х слойки) требуют размещния питания, возвратной земли, выхлопа "в одном жгуте", и поэтому плохо разводятся в 2-х слоях, увы... Также будут наводки гармоник питания на выход, и соответственно на цепи ОС, что совсем не есть хорошо.

Электролиты лучше паять с двух сторон платы расположив их вдвое плотнее. Я ещё стабилизаторы на плате поставлю.

Занятно получится, но не везде применимо .

[antecom]

Vidalgo, при токе покоя LM-ки 50мА на заметное сглаживание расчитывать не приходится. Синус я взял для простоты. Можно было написать "реальный музыкальный сигнал" от этого ничего не изменится.
Вариант MadAleksa для двухслойки считаю найлучшим, но выйгрыш на практике может быть небольшой по сравнению например с вашей трассировкой https://forum.vegalab.ru/attachment....4&d=1204296559

Занятно получится, но не везде применимо

Всего то поднять плату на высоту конденсаторов. Для себя ведь делаем.

[MadAleks]

Всего то поднять плату на высоту конденсаторов

В случае высоких емкостей - увеличим высоту вдвое, в тонкий корпус уже не впихать . А как паять-то их будешь ?

[antecom]

Да, высота увеличится на 35мм. Slim корпуса все равно не Hi-End-но смотрятся
Паять последовательно, при диаметре конденсатора 12.5мм и расстоянии между выводами 5мм, ещё можно запаять, хоть и впритык. Плата должна быть с метализацией и выводы откусывать заподлицо.

Подскажи как померить эту ESR, где посмотреть?

Panasonic FM одни их лучших по ESR
http://dkc3.digikey.com/PDF/T082/P1490.pdf

[MAXIM_A]

Panasonic FM одни их лучших по ESR

Ребята, а как померить ESR других типов, интересно, на сколько они хуже.
Есть генератор, миливольтметр, осцилограф.

[Vidalgo]

выводы откусывать заподлицо

заподлицо нельзя, такая пайка в производстве считается браком, ненадежная.

Вариант MadAleksa для двухслойки считаю найлучшим, но выйгрыш на практике может быть небольшой по сравнению например с вашей трассировкой

Да, вопрос практической значимости. Но - сейчас только сообразил, что у MadAleksa основной выигрыш вовсе не от того что шины перетасовали и друг к другу подвинули. А в том, что все это силовое хозяйство отдаляется от малосигнальных цепей. Ну что, одобрямс.

[antecom]

MAXIM_A, можно собрать делитель напряжения с измеряемым конденсатором в нижнем плече и резистором небольшого сопротивления в верхнем. Снять зависимость коэф. передачи от частоты и по нему расчитать ESR. Но проблема в том, что нужен либо генератор с мощным выходом, либо возможность измерять напряжения меньше милливольта. Можно то же самое измерить звуковой картой, но в полосе до 96кГц.

заподлицо нельзя, такая пайка в производстве считается браком, ненадежная.

Тогда можно раздвинуть кондеры на 1.5мм. Хотя, на современных платах думаю будет вполне надежно.

[Nick]

Ребята, а как померить ESR других типов, интересно, на сколько они хуже.
Есть генератор, миливольтметр, осцилограф.

Дело в том, что для UltraLowESR конденсаторов ESR должно быть в даташите. Если его нет, такие кондёры наверняка не подойдут.

[MAXIM_A]

MAXIM_A, можно собрать делитель напряжения с измеряемым конденсатором в нижнем плече и резистором небольшого сопротивления в верхнем.

Теоретически это всё итак ясно. А меня интересует практическая схема, кто уже занимался такими измерениями. Придётся измерять комплексные величины, а в математике я не силён.

[Nick]

"Половинки синуса" в шинах питания будут при вых. каскаде с отсечкой, при АВ они уже сглажены, лучше сказать - эффективное значение этого тока меньше в зависимости от величины тока покоя. ВЧ-составляющие спектра этого тока замкнутся (хотя бы частично) на ближайшие локальные шунты, а при наличии дополнительного ВЧ-шунта с плюсовой шины на минусовую вблизи потребителя - через него. Поэтому синус на входе усилителя переварится оным без трагических последствий и отсюда сразу же делается важный вывод: красивую цифру нужно намерять на синусе.

Дело в том, что магнитное поле пропорционально току через проводники. Если если сделать + и - питания друг над другом и одинаковые, то магнитное поле от них будет пропорционально сумме токов через них (ток смещения можно не учитывать, так как это постоянная величина, и мало того при суммировании он будет вычитаться). А сумма токов через них практически равна току через земляной проводник. Ток через землю, это практически ток через нагрузку, т.е. неискажённый, это справедливо для любой формы входного сигнала.

[MadAleks]

Николай привет!
Я тут набросал эскиз и с земляным полигоном максимальной площади на одной стороне, будет выигрыш по индуктивностям контуров питания, и, соответственно излучениям. Красоту наведу - выложу.

Offтопик:
Никак не придут посылки с деталями , образцы от LT уже месяц идут . Платы лежат сиротливо, ждут своих компонентов