Балансный предусилитель с регулировкой усиления

[Malinovsky D]

Здесь подробности из предыдущей темы https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=91157

Есть некоторые вопросы по поводу происходящего. И до этапа макетирования хотелось бы их уточнить.
Возможно, это будет полезно и другим участникам.

Схема получилась более громоздкой, чем хотелось бы.
Но не исключено, что все останется, как есть.

Начнем с ТЗ.

Религиозные постулаты:
1. Обойдемся без ИМС в цепи сигнала. Ну попробуем, по крайней мере.
2. Без общей обратной связи. ООС по току - не считается (смотрим название параграфа, и не оскорбляем чувств верующих)
3. Обеспечиваем максимально гладкую (без выбросов и крутых перегибов) АЧХ и ФЧХ до максимально высокой частоты. Ну чтобы на 10 МГц у нас не торчали какие-то странные пики на графике ГД и т.д.

Технические вопросы:
4. Источник сигнала подключается сразу к входу преда для улучшения отношения сигнал/шум.
5. Искажения преда должны быть не более 0,0001% на 20 кГц.
6. Чувствительность - 0,775 В
7. Номинальное входное напряжение для балансного входа на XLR - 4 В RMS
(Вот, кстати, зачем разработчики ЦАПов так много пихают напряжения на балансный выход? Его же трудно переваривать без искажений. Или все рассчитано на применение делителя на входе? А напряжение повышают для улучшения сигнал/помеха?)
8. Усиление преда - регулируемое. Глубина регулировки - чем больше, тем лучше. Получилось всего от -6 до +6 дБ.
9. Подавление синфазного напряжения - от 20 дБ и выше. В схеме получилось примерно - 40 дБ на каждом диф-выходе.



Собственно, схема
Входной каскад - по сути, дифференциальный усилитель. R8 может менять усиление. По умолчанию -6 дБ. Максимальное +6дБ.
Регулировка будет осуществляться двумя реле с шагом 4 дБ. Есть договоренность с Максимом. Велик шанс, что это получится. Возможно, в дальнейшем такая опция регулятора еще кому-то понадобится.

Конденсаторы С2 С4 шунтируют плавающей каскод на ВЧ, сглаживая АФЧХ Шиклаи.

Регулятор громкости подключается к выходам OUT и OUT1. Он тоже балансный. После него будет повторитель, к которому будет подключен входной транс УМ. Они на схеме не показаны. Да и там все гораздо проще.

Изначально хотелось поставить РГ между входным дифкаскадом и повторителем. Но меня отговорили. Идея следующая - резисторы R7 и R10 находятся в очень нежном месте схемы.
И чем меньше там проводов, контактов и прочих штук, тем лучше. А РГ лучше ставить после буфера. И не увлекаться высокоомными резисторами. У меня нет опыта. И я внял совету на веру.
R20 - это нагрузка от РГ для минимального значения входного сопротивления.

Теперь вопросы:

1 - по поводу входного напряжения на XLR - как правильно к нему относится? Ведь не просто так коллега Alex в своем ЦАПе сделал выход с напругой от 4 до 11,2 Вольта?
Как поступают умные люди? Делитель на вход, и всё по боку? Если без делителя - какое напряжение должен переваривать пред без перегрузки входа?

2 - У ИСТ в данной схеме собственные шумы каждого усиливаются примерно в 10 раз. И они не будут ослаблены общей ООС.
Весь шум "высадится" на резисторах R7 R10 и полетит дальше.
Я правильно понимаю, что нужно увеличивать номиналы резисторов цепи эмиттеров ИСТ?
До какого номинала? Есть какой-то опыт на этой счет?
________________________________
17.12.2021
Шумы ГСТ слишком велики. Прикидки здесь https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2993877
Пока в рассмотрении такая вариация https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2994088
Даташит с графиками шума для BC546-550 Infineon-BC847SERIES_BC848SERIES_BC849SERIES_BC850SERIES-DS-v01_01-en.pdf
Даташит с более подробными графиками шума для BC546-550 и для ВС556-560 от коллеги Tuvalu
BC546-550,BC556-560(Noise Fig)_Th-CSF.pdf

[Tuvalu]

Да просто Ник Сухов сделал корректор с взвешенным 82

Он писал 85 dBA.

[fakel]

Вот боюсь, что еще немного подумаю на бренной сущностью балансных проблем этого преда, и приду к мнению, что лучше трансформатора на входе ничего не придумать.

В РПУ, где надо линейно усиливать от 0.1мкВ до 50мВ в широкой полосе, резики давно не применяются, только трансы, в т.ч. и в ООС

[Tuvalu]

С одной стороны, вы ожидаете на входе многие вольты, чуть ли не 10, а с другой - желаете получить при этом много нулей после запятой. Это точно возможно в безООС-ной схеме при питании всего лишь от +/-25 В? Хилый пред-регулятор в истоках +/- 6 дБ (вроде, столько?), в этом смысле, мало на что не способен.

Я бы на вашем месте громкость регулировал синхронно и на входе, и на выходе - так будет лучше и по искажениям, и по шумам. Причём, единый РГ можно разделить на 2 части - входную и выходную. Если важны минимальные искажения, то входная аттенюация должна происходить быстрее выходной, а если шумы, то наоборот. Максимальные искажения будут только на макс. громкости, а не так, как сейчас - постоянно самые высокие.

Для баланса существуют прекрасные мостовые регуляторы, даже тема была года полтора назад.

[Alex]

Он писал 85 dBA.

82 или 85 - невелика разница
Главное что взвешенное и с головой.

[IVX]

а как предполагаете крутить усиление? Вроде нет ничего в схеме.
THD -120db дать на 20к не так уж сложно, по крайней 3ю, 2я может пойти паразитами в обход(сильно зависит от соединений и гнд, кроме собсно симметрии электрической утвари), но наверное до -120дб всё равно не поднимется.
4-10в и даже более на балансном выходе любят за то, что это всего 2-5в для каждого выходного оу и это шанс вырваться вперед по шуму почти единственный, без применения уж совсем низких импедансов типа ом 300. Шум им нужен за тем, что простолюдин покупает THD+N(или sinad как навязал всем известный макрософт-балбес-пенсионер Амир), а не уровень гармоник на 20к.

[Malinovsky D]

С несколькими обмотками для регулировки коэфф.передачи

В общем - да.
Смущает конкретика.
Потребуется немало витков. Одной тысячей для входного 4В RMS не ограничится. Тысячи две - это минимум. А лучше три-четыре. Вопрос с полосой становится актуальным. Хочется ведь побольше. Ибо жадность.
Межобмоточный экранчик будет приветствоваться.
В целом, штука побеждаемая. Ставить чей-то транс точно не будем. Не для того угрохана туева хуча времени на возню с ними, чтобы брать что-то со стороны. Это честь мундира и упрямство.

Но нужно попробовать дожать начатое...

Да просто Ник Сухов сделал корректор с взвешенным 82, и считает его "лучшим в мире" (ну не только из-за этого), а тут не взвешенный 93....

Пасс однозначно что-то приврал. Например, случайно добавил "не" к "взвешенный".
А "взвешивают" все одинаково? Нет таких прецедентов, что разный софт "взвешивает" по-разному

В РПУ, где надо линейно усиливать от 0.1мкВ до 50мВ в широкой полосе, резики давно не применяются, только трансы, в т.ч. и в ООС

Наверное, дело в маленьких напряжениях?
У нас так-то напряжение входное на 40 дБ больше.
Сначала попробуем решить вопрос без транса, держа его, как резервный маршрут отступления.

[Alex]

Пасс однозначно что-то приврал. Например, случайно добавил "не" к "взвешенный".

Так с "не" результат должен быть еще хуже, а у него существенно лучше. Скорее всего напрмую с генератора на входе.

А "взвешивают" все одинаково? Нет таких прецедентов, что разный софт "взвешивает" по-разному

"Взвешивание" - штука стандартная, А, В, С, или ITU-R, так что при одинаковом типе результат тоже должен быть одинаковый.

[Malinovsky D]

С одной стороны, вы ожидаете на входе многие вольты, чуть ли не 10, а с другой - желаете получить при этом много нулей после запятой. Это точно возможно в безООС-ной схеме при питании всего лишь от +/-25 В? Хилый пред-регулятор в истоках +/- 6 дБ (вроде, столько?), в этом смысле, мало на что не способен.

Да, 12 дБ - не вполне хватает для оптимального окучивания входного напряжения от 0,775 до 4В RMS

В идеале было бы 14 дБ. А лучше 16-20, чтобы смело охватить источники с низким напряжением выхода (250 мВ)
Но для 0,775 - 4 В пару дБ можно простить. Не сильно вылетаем за пределы оптимума.

Я бы на вашем месте громкость регулировал синхронно и на входе, и на выходе - так будет лучше и по искажениям, и по шумам. Причём, единый РГ можно разделить на 2 части - входную и выходную. Если важны минимальные искажения, то входная аттенюация должна происходить быстрее выходной, а если шумы, то наоборот.

Так в этом и кроется основная идея этой схемы.
Здесь я полностью согласен с Вашим подходом.

Писал об этом в предыдущей теме.

Сначала РГ прощелкает всеми своими релюхами до значения -12 дБ, чтобы ослабление РГ достигло 0 дБ.

При значении -12 дБ и выше, релюхи РГ разрядов с 6 по 3-ий отключаются от получения новых значений громкости, и остаются в своем положении, и перещелкивание на РГ происходит только на младших разрядах 2 и 1 дБ (выскочивший в состоянии единицы мифический 7-й разряд игнорируется)
Также при значении -12 дБ и выше, коммутация 4 и 3 разряда переходит на две релюхи регулировки усиления преда, который будет обеспечивать ступени громкости -12, -8, -4 и 0 дБ, по фату обеспечивая усиление преда -6, -2, +2, +6 дБ.

Таким образом, общая глубина регулировки громкости получится 75 дБ - 63+12

Сейчас по умолчанию в схеме стоит ослабление на 6 дБ. И ослабление будет меняться на усиление при увеличении громкости.
Заниматься этим будут две релюхи регулировки усиления входного каскада по ступеням -6,-2, +2, +6 дБ.

---------- Сообщение добавлено 09:56 ---------- Предыдущее сообщение было 09:48 ----------

Так с "не" результат должен быть еще хуже, а у него существенно лучше.

Ааа! В том смысле, что даже если допустить, что ПАС фактически привел значения SNR взвешенные, все равно слишком хороши значения?

"Взвешивание" - штука стандартная, А, В, С, или ITU-R, так что при одинаковом типе результат тоже должен быть одинаковый.

Да, это понятно, в идеале должно совпадать. Кривые стандартные.
А там можно как-нибудь намухлевать? Например, нечаянно усреднить шум? Типа, "забыл" выключить усреднение после измерения искажений, и оппаньки - рекорд?

[IVX]

можно смухлевать и ESS это делал, когда обещал ES9038Q2M 129db(A), а в сноске, незаметно указав, что это AVG детектор, а не RMS. Около 3дб "выигрыша".

[Malinovsky D]

а как предполагаете крутить усиление? Вроде нет ничего в схеме.

Усиление преда резистором R8 в схеме первого сообщения.

В этой схеме номер резистора поменялся. Это будет R6. Он будет "подкручивать" усиление после достижения на регуляторе громкости -12 дБ.
И диапазон от -12 дБ до 0 дБ будет реализовываться совместно с работой РГ.
Усиление преда будет меняться с шагом 4 дБ, а шаги в 1 дБ будет осуществлять РГ, прокручивая пару младших разрядов с шагами 2 и 1 дБ.



Каскоды отправлены на мусорку. На религиозные цепи коррекции можно не обращать внимания. Они выглаживают АФЧХ в диапазоне от 1 до 100 МГц. Фетиш.

---------- Сообщение добавлено 10:07 ---------- Предыдущее сообщение было 10:06 ----------

можно смухлевать и ESS это делал, когда обещал ES9038Q2M 129db(A), а в сноске, незаметно указав, что это AVG детектор, а не RMS. Около 3дб "выигрыша".

Вот-вот!
Ага, значит, таки можно )))

[IVX]

в смысле, реле там будет?

[Malinovsky D]

Это точно возможно в безООС-ной схеме при питании всего лишь от +/-25 В?

ООС здесь присутствует. Все с местными ООСями. Без них линейность в ауте.
Общей нет, но это такая условность... ОООС здесь и не нужна, по правде сказать. Да и лепить ее сюда сложно.

А целом - можно.

Это для балансного входа с 4В RMS



Если подать 4В RMS "небалансом", то все становится сильно хуже, да.


Но для небалансного входа напряжение на входе все-таки планируется поменьше - выше 2В RMS вряд ли будет, судя по спецификациям ЦАПов

В этом случае включится ослабление на -2 дБ. (2,2 В на выходе преда в амплитуде будет достаточно для полной раскачки УМ)
Номиналы резисторов в эмиттерах изменены на 4,15 кОм, вместо 6,6 кОм изначально.

[Alex]

Ааа! В том смысле, что даже если допустить, что ПАС фактически привел значения SNR взвешенные, все равно слишком хороши значения?

Если он мерял с головой - да, но не верится в его 93дБ.
Если он мерял без головы, то у меня в схеме на 2-х ОУ 99дБ, а у Мазилы, где еще дифкаскад на полевика на взоде - и выше 100дБ легко.
Только когда голову (или ее квивалент) цепляешь, все это сразу децибелл на 20 рушится...

Да, это понятно, в идеале должно совпадать. Кривые стандартные.
А там можно как-нибудь намухлевать?

Мерять со взвешиванием, а писать что без
Ну или как я упоминал выше - мерять без головы.

[Malinovsky D]

в смысле, реле там будет?

Да, пара релюх.
Хотелось очень глубоко регулировать усиление преда. Но не получилось.
Итог этой попытки с урезанием глубины регулировки написал в этом сообщении.
Там много воды. Суть в последнем абзаце.
Примерный алгоритм работы на этой картинке.
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=91157&page=2

[fakel]

Malinovsky D, собери так - преобразователь напряжение-ток (с переменной крутизной) -> преобразователь ток-напряжение

[Malinovsky D]

Мерять со взвешиванием, а писать что без
Ну или как я упоминал выше - мерять без головы.

По правде сказать, после того, как стало понятно, что в тексте есть минимум одна ошибка, верить цифрам уже как-то не очень хочется.
Только и остается гадать, где он поимел общественность? А в том, что поимел, сомнений уже нет

[fakel]

Вопрос с полосой становится актуальным. Хочется ведь побольше. Ибо жадность.

2 а то и 3 транса, каждый на свою полосу. Да, проблемы с повторяемостью (L рассеяния) и со сведением

Да и лепить ее сюда сложно.

Не сложно, в эмиттеры ДК всего лишь. Да, глубина ОООС будет переменной

[Malinovsky D]

Malinovsky D, собери так - преобразователь напряжение-ток (с переменной крутизной) -> преобразователь ток-напряжение

Ну ты хитрый!
Хочешь мне вход с общей базой засватать?
В моих обезбашенных фантазиях с УМ были такие схемы. И, как ни странно, немного рабочие.
Но здесь возникает вопрос входного сопротивления. Мне страшно.

[Alex]

после того, как стало понятно, что в тексте есть минимум одна ошибка,

Напомни - какая?

[fakel]

Хотелось очень глубоко регулировать усиление преда. Но не получилось.

Несколько каскадов с регулировкой в каждом. В приемниках АРУ работает при изменении сигнала на 60дБ выход изменяется лишь на 6дБ, причем регулировка - электронная

Хочешь мне вход с общей базой засватать?

Нет. На входе ДК с последовательной ООС по току, на выходе - он же, но с параллельной ООС по напряжению