Мостовой усилитель для наушников класса А с балансным входом Биврест

[misterzu]

Раз уж зарегался то кину свою схемку и здесь.
Основная фишка - ассиметрично-мостовая схема выхода, в которой одно плечо является виртуальной землей для другого. На входе стоят балансные преобразователи INA2134, с помощью которых эта виртуальная земля и превращается в сигнальную землю второго плеча. На выходе - повторители на транзисторах с высокой беттой, нагруженных на полевики. Этот финт позволил мостовому усилителю состоящему из двух однотактов в классе А иметь спадающий спектр искажений, характерный для одинарных однотактных схем (без преобладания в спектре нечетных гармоник).
Полевики управляются сигналом с противоположного плеча, таким образом (при выборе полевиков с линейном режимом) общий ток выхлопа усилителя практически константен, независя от нагрузки. Общий ток корректируется выделенным ОУ и составляет 360мА/канал при напряжении питания плеча 7В (столько получается после выпрямителя под нагрузкой от 6ивильтового трансформатора (TL48D-060-0833, 2*6V, 833mA). Это позволило поднять энерго эффективность усилителя и развязаться от частотных особенностей конденсаторов фильтра БП. Полевики требуют подбора по характеристике и должны сидеть рядышком на общем радиаторе.
Усилитель имеет два независимых канала усиления с раздельным питанием (иначе невозможно было бы подключать 3х-проводные наушники). Питание для ОУ формируется утроителем и составляет после фильтрации около 19В.

Схема:
Старый вариант:
Новый вариант (от 21 июня):

Результаты теста в RMAA (с использованием звуковухи EMU0404 USB):





кстати цифры имеют тот же порядок что звуковуха в режиме loopback*а. То есть уровень искажений - на грани погрешности измерения.

скрины меандра при различных нагрузках:

а так же скрин падения напряжения на токозадающем резисторе, свидетельствующий что размах колебаний общего тока, потребляемого выхлопом, составляеет всего около 1мА при размахе сигнала в 4Vpk на 68Омной нагрузке:


А еще вот моделька для 13го мультисима:
befrost_final.zip

[Pest]

Offтопик:

Видео и/или процессор, они очень обеспокоены действиями юзера.

Скорее первое, наличие видео не влияло на сколько помню. А кодек питался от +12 через стаб (AVDD) и от +5 (DVDD). На +12в в любом компьютере жуткая каша из помех, но я сомневаюсь что там могли проходить такие выраженные помехи с "несущей" в ЗЧ диапазоне... Тогда решил проблему установкой резисторов между шинами питания общими и шинами кодека, звуку порядком похорошело.

[misterzu]

Пришел вечер, а с ним и я.
Итак, вот THD EMU через лупбэк:


Вот еще до кучи THD моего старого усилка, не балансного.Это на нагрузке 68Ом, 1В амплитудного. Сразу скажу - что срач около 40КГц - не изза усилителя. Срач этот появляется-исчезает самостоятельно и проявляется как на старом усилке так и на Бивресте, правда на последнем - в значительно меньшей степени. Это какаято помеха по сети, единственный выход померять без нее - ждать когда пропадет:


Вот кстати схема этого старого усилка, авось кому интересно будет: однотакт по мотивам uxi, но с интегратором и с отключаемой общей ООС:

[Audiomaniac]

Пришел вечер, а с ним и я.
Итак, вот THD EMU через лупбэк:

А, ну это значит сама карта такая.. видимо джиттер конский у такт. генератора.

[misterzu]

так а не поделитесь в чем это выражается?
Устати хочу уточнить что у меня RMAA PRO, честно купленная. У нее вроде как разрешение по частотам лучше чем у фришной версии, если я правильно понимаю что значит FFT Size

[Audiomaniac]

так а не поделитесь в чем это выражается?

основание палки основного тона широкое-размытое.

[misterzu]

А. Гм, ну никогдаб не заподозрил возбуд, думал оно так изза интермодов бывает широким, да и не особо широкое (по своим старым измерениям). Ща кстати поколупаюсь в настройках проги мож там че накручу чтоб сузилось
PS На душе отлегло, а то так влом было разбирать усилок, и так намучался с ним порядком.
PPS Кстати, а не в том ли дело, что я нестандартно окно разворачивал? Вот так вот не привычнее вашему глазу будет?

[jett]

Ну а выхлоп такой специфический - он както сам вот получился..

Ну не знаю... у меня как-то проще всё получилось - https://forum.vegalab.ru/showthread....t=%FF%ED%F3%F1

[misterzu]

Видел я такие усилители в которых балансный вход на дискрете сделаю. Несколько выдержек из даташита ina134:
Вот его схема:

Во вторых цитата из даташита:

Laser-trimmed matched resistors provide optimum
common-mode rejection (typically 90dB), especially
when compared to circuits implemented with an op amp
and discrete precision resistors
.....
The source impedances connected to
the inputs must be nearly equal to assure good commonmode
rejection. A 10Ω mismatch in source impedance will
degrade the common-mode rejection of a typical device to
approximately 74dB.

То есть вы понимаете, что эти 25КОм резисторы на чипе лазером подрезаны намного точнее чем 10 Ом? То есть всем схемам с балансным входом на дискрете так же как и схемам в виде двух моно усилителей, в которых каждый усиливает свою половинку балансного входа, да еще и с шунтовыми РГ в цепи балансного входа.. Всем им до такого 90dB CMRR как до Луны пешком, разве что напильничком подпиливать резисторы, глядя на микровольтметр. Если хочется нормального CMRR (а это как бы главная фича балансного подключения) - нужно или интегрированный ресивер (кстати INA134 - не самый лучший, у AD есть получше) или.. симметрирующий трансформатор. А я еще один бонус (ну, я надеюсь что бонус ) поимел с ресивера - плавающую виртуальную землю, благодаря которой он вроде как с одной стороны мост, а с другой - вроде как и чистый однотакт, просто с плавающей землей . То есть выход у него формально балансным не является. Во всяком случае еслик нему потом вместо наушников подключить балансный ресивер то высокого CMRR не получить. Ну да этого и не требуется.
А выхлоп.. Самое интересное в этом выхлопе ИМХО почти константный ток потребления. То есть будь схема и элементы идеальными - он был бы константным. А это значит что выхлоп по идее совершенно индифиррентен к характеристикам кондеров фильтра БП. Исключительно чем эти кондеры занимаются - фильтруют пульсации сетевого питания, от звукового сигнала они отсечены (ну, в идеальной схеме были бы отсечены )
Гм вы там даже защиту от постоянки сделали.. Не интереснее и практичнее бы было бы вместо нее сделать интегратор? Я подумывал сделать, да лень победила и я решил что К71-7 не попортит особо ниче.. Вроде и не попортил..

[jett]

А выхлоп.. Самое интересное в этом выхлопе ИМХО почти константный ток потребления.

Так у меня тоже постоянный (или константный, если хотите), это естественно.

А это значит что выхлоп по идее совершенно индифиррентен к характеристикам кондеров фильтра БП.

Аналогично, я об этом писал. Хотя практика показывает, что в реале всё чуть-чуть прозаичнее, тем не менее...
ПС. Применением на входе этих ОУ, где спокойно можно обойтись без них, звука вы не "добавите". Не нравится шунтовой РГ - можно применить дискретный с точными резисторами.

[misterzu]

10Ом/25КОм - это точность порядка 0,04%. И то это - уже очень плохо по сравнению с голым ресивером. Вобщем ИМХО смысла в балансном подключении как таковом при таком подключении нету, лучше уж обычным RCA.
Ну да впрочем если что - мою схему можно очевидным образом упростить до одного ОУ на пол-канала по пути сигнала, если вышеописанное не смущает.

Кстати еще мостовая схема в классически-независимом виде лишает спектр четных гармоник, удваивая нечетные, что не по кашруту. Но это наверно все же вопрос религиозный, возможно не у всех кашруты одинаковые, спорить не буду. Просто вот мне захотелось именно так - и сделал именно так

---------- Сообщение добавлено 03.00 ---------- Предыдущее сообщение было 02.29 ----------

Посмотрел я на ваш выхлоп внимательнее. Этож просто два повторителя нагруженные на ИТ. Я от этого отталкивался, но пошел немного дальше, надеюсь что в правильную сторону У меня нагрузка контролируется сигналом противоканала, то есть ток модулируется против сигнала канала. Эта модуляция улучшает энергоэффективность по сравнению с нагрузкой на ИТ, а если удачно подобрать режим под конкрутную нагрузку - то и снижает искажения, так как коллекторный ток транзисторов получаеся более стабильный чем при ИТ в эмиттере. В идеале, к которому я стремился - коллекторый ток биполяров стабильный, "перетекая" через "перемычку"- полезную-нагрузку, соединяющую эмиттеры. Оптимальная нагрузка моего выхлопа в этом плане - около 60Ом, именно при такой нагрузке ток коллектора максимально стабилен. Если затачивать под другую нагрузку - стоит скорректировать режим полевиков. Ну или забить - ООС все исправит.

[Pest]

10Ом/25КОм - это точность порядка 0,04%.

Сейчас не редкость резисторы 0,1%, разве этого не достаточно на практике?
Хотя INA - несравнимо удобнее. Интересно как она реагирует на синфазную ВЧ наводку по входу.

[.Васильев]

Если чесно, то не нравится малое петлевое усиление на высоких,необходимость подбора деталей и сравнительно высокий уровень искажений при довольно сложной схеме

[misterzu]

По поводу подбора скажу что из 8ми купленных irf510 4 оказались один-в-один, еще парочка могла бы быть отдельной парой и еще 2 - имела по сравнению с предыдущими х-ки вразнобой. Кстати я не уверен что irf510 - лучший вариант из доступных. Изначально я делал схему полностью на биполярных тр-рах, схема выхлопа на них имеет меньше искажений, но хуже себя ведет на высоких частотах/меандре - сказывается коллекторная емкость.
По поводу сложности - как уже писал если помехоустойчивось баланса не важна - можно упростить по количеству ОУ, избавившись от INA, или наоборот - все на ней сделав...

[dekko]

сказывается коллекторная емкость.

а у irf ёмкость меньше?

[misterzu]

IRF напряжением управляется. С биполярными (такими же как вверху) у меня делитель был 27к/27к.

[jett]

Посмотрел я на ваш выхлоп внимательнее. Этож просто два повторителя нагруженные на ИТ.

Правильно. А разве что-то нужно ещё? Если мы имеем источник с балансным выходом 4...4,5 В дифф., то для наушников до 150...200 Ом достаточно усилить только ток. Лучше простого повторителя с этой задачей ничто не справится. Зачем огород городить? Модуляция ИТ - вещь в некоторой степени полезная, но и подходить к ней стоит осторожно, по принципу "не навреди". ООС в данном случаи и вообще ни к чему, имхо. А степень точности резисторов на практике не играет той роли, которую вы ей отводите, на слух во-всяком случаи это не заметно.
Главная "фича" тут в другом: в первую очередь компенсация достаточно больших чётных гармоник без применения ООС, почти исключение из тракта БП и его значительное упрощение (стаб вообще не нужен), ну и как бонус, вычитание в нагрузке синфазных помех. На слух всё это проявляется как лучшие нейтральность, разрешение, улучшение С/Ш. Это слышно. Гармоники (по симу) получаются менее 0,005%/ 1 кГц/ 50 мВт/ 50 Ом, практически только 3-я.
Так что, имея хороший балансный источник, заниматься преобразованием сигнала туда-сюда, используя даже отличные ОУ, это ээээ.... кощунство в какой-то мере...

Просто вот мне захотелось именно так - и сделал именно так

Ну, это я понимаю.

---------- Сообщение добавлено 12.25 ---------- Предыдущее сообщение было 12.12 ----------

Гм вы там даже защиту от постоянки сделали.. Не интереснее и практичнее бы было бы вместо нее сделать интегратор?

Это естественно для любого усилителя с открытым по постоянке выходом. Только эта защита работает на закорачивание выходов, поэтому на звук не влияет.
А что, интегратор защитит от постоянки в случаи аварии?

[misterzu]

Компенсация четных гармоник с удвоением нечетных - кощунство ИМХО не меньшее, но я думаю на этом форуме есть отдельно выделенная специальная ветка для срачей на эту тему
Ну и про точность резисторов - глядя на спектр шумов бивреста и старого усилителя, прихожу к выводу, что не зря я применил INA. Особенно в высокочастотной области шумы прут, фиг их знает какие интермоды могут из них вырасти потом.
И еще про те же резисторы. Еще когда рисовал схему приходила в голову мысля, что возможно существуют в природе готовые сборки отьюстированных с подобной точностью резисторов. Еслиб тогда нашлась такая - с радостью бы избавился от INA.

А что, интегратор защитит от постоянки в случаи аварии?

От аварии ДО усилителя - вполне может защитить, если его сделать определенным образом
Кроме того никто не мешает на выход интегратора добавить стабилитрон-ключ-реле, совместив таким образом интегратор и схему защиты.
Мне как бы не нравится сам факт наличия даже неаварийных нескольких десятков милливольт на выходе наушниковом.

[jett]

Компенсация четных гармоник с удвоением нечетных - кощунство ИМХО не меньшее

Всё зависит от количества, тысячные доли процента особо волновать не должны, имхо. Что и подтверждает прослушивание.

не зря я применил INA

Причину при желании всегда можно найти.

[misterzu]

Всё зависит от количества, тысячные доли процента особо волновать не должны, имхо. Что и подтверждает прослушивание.

Ну так если нечетных гармоник тысячная доля, то четных будет 2-3 тысячных доли, что по вашей аргументации опять же должно быть незаметно
Ну и мерять гармоники исключительно симом - это както не совсем правильно, имхо.

Причину при желании всегда можно найти.

при желании можно найти не только причину, но и следствие, и решение, и ключи от квартиры, было бы желание Полезная штука вобщем - желание;)

[jett]

Ну так если нечетных гармоник тысячная доля, то четных будет 2-3 тысячных доли

Чётных было бы больше как минимум на порядок. Но дело и не столько в гармониках, сколько просто в возможности "выжать" по максимуму из имеющегося балансного источника сигнала.
Мерять симом - слушать ухом. Это нормальная практика.