Проект А без ОООС

[Mad optic]

"Зачат" новый проект - усилитель без ОООС. Причины его появления можно посмотреть здесь:
http://madoptic.narod.ru/projects/a-seb_page2.htm

Усилитель построен с использованием схемотехнических решений близких к Проект А с ОООС (https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=59713), но применены, возможно, не совсем традиционные подходы:
1) получение необходимой линейности не за счет использования линейных свойств полевых тр-ров, а применением оных с высокой крутизной (изначально разработаны для работы в ключевых схемах)
2) применение импульсного БП для питания усилителя.
Так как в УМ используется балансный выход с однотактными плечами, то потребляемый ток усилителя ПОСТОЯННЫЙ. Это и определило возможность использования импульсного БП.

Собственно, схема усилителя:



Усиление К=9.7, измерянная полоса пропускания расширилась до 500 КГц по сравнению с 255 кГц у предыдущего УМ. Частота единичного усиления 4.1 МГц. Для небалансного включения (RCA вход) по измерениям искажения на 1 КГц/1W составляют 0.046% для 8 ом. До 0.8W присутствуют только (!) вторая и третья гармоники. На 4 ом искажения очень близки по структуре.
С изменением частоты искажения не меняются. Во всяком случае, на 10 кГц изменений не видно совсем.

Максимальная выходная мощность представленного варианта составляет 10W на 10 ом. При уменьшении номинала нагрузки снижается до 8W/8ом и 4W/4ом.

Схема усилителя может быть оптимизирована под выходную мощность не менее 10 Вт для нагрузок от 4 до 8 ом (15 Вт на 6 ом) с повышением общей линейности усилителя приблизительно на 6 дБ. Сопротивление резисторов R40, 41 становится 750 ом, а R 5, 21 - 62 ом. R32 должен быть 43К. Также изменяются номиналы резисторов в истоковых цепях выходных источников тока М2 и М4 - теперь это сборки из 6 одно ваттных резисторов 3.92 ома. Ток покоя устанавливается резистором R18 3.9К на 2.28А. R2 тоже становится другим - два 2-ваттных резистора по 0.068 ом. Обратите внимание - необходимо применить другой импульсный БП. Теперь здесь можно использовать TRACO TOP 200-124 (C12 в этом случае не ставится).
Дополнительно: входная сборка должна быть FDC3601N (FDS снята с производства); операционники обязательно использовать ОРА1652 или AD823; на выходе применять можно довольно широкий выбор транзисторов, рекомендую FQP50N06L, FQP33N10L. Вместо 2SD1898 можно применить PBSS4240X.

Ниже приведена аппаратная реализация усилителя, она немного отличается от предыдущего усилителя Проект А, но корпус используется того же типа.

Собственно, п/плата усилителя 4-х слойная с металлизацией 105 мкм, размером 203х146 мм и выглядит так:


Вид спереди моноблока: , сзади:
Вид частично разобранного изделия:

Измерения усилителя приведены на сайте (по ссылке выше).

Развитие проекта - усилитель Perfectio (28 W/6 ом):

[jett]

усилитель максимально интересен именно в балансном включении, а RCA вход является "вспомогательным".

Могу только подтвердить.

[Mad optic]

можно ли применить в качестве М5 М6 FDS9945?

Скорее всего можно. При этом совсем немного подрастет линейность, но на 100 КГц уменьшится полоса пропускания вследствие достаточно больших входных емкостей.

[Latvian]

Моделирование просто напрочь не соответствует действительности.

а услышанное - измеренному. На устои вегалаба замахиваетесь, тезка...

[Mad optic]

Найдена причина сохранения второй гармоники "в жизни" и отсутствие ее при моделировании балансного включения. Это разбалансировка входного дифкаскада по коэффициенту усиления вследствие неидентичности характеристик транзисторов и принудительная разбалансировка для получения нуля на выходе (компенсация неидентичности выходных транзисторов). Оба фактора приводят к росту второй гармоники.
Модель, как всегда, слишком идеальна с точки зрения идентичности параметров применяемых элементов.

[jett]

Найдена причина сохранения второй гармоники "в жизни" и отсутствие ее при моделировании балансного включения. Это разбалансировка входного дифкаскада по коэффициенту усиления вследствие неидентичности характеристик транзисторов и принудительная разбалансировка для получения нуля на выходе (компенсация неидентичности выходных транзисторов). Оба фактора приводят к росту второй гармоники.

Первую причину можно попробовать убрать применением вместо ДК балансного драйвера, например THS4131. Вторую - подбором вых. транзисторов.

[Andrey Orloff]

Даже не понимаю откуда такое колоссальное и принципиальное расхождение с моделированием.

Все ИМХО:
если схема без общей ООС и не на одном транзисторе, то вера в "моделирование" сильно под большим вопросом. В моем варианте без-ООСного ИТУН получались зверские расхождения с реальностью, подробнее тут (схемотехника специфическая, с низким питанием, что дополнительно усугубляла разницу).
Причем модели от Корделов и прочих деятелей - это такая шляпа, что годится только для анализа ООС-ных устройств (сам пользую модельки от уважаемого sia_2, очень доволен

[Mad optic]

если схема без общей ООС и не на одном транзисторе, то вера в "моделирование" сильно под большим вопросом.

Не всегда так. Часто проблема не в моделях и симуляторах, а в моделирующих. В данном случае (Проект А-S.E.B.) - тоже

Модель схемы принципиально не может учитывать разброс параметров элементов..., если ее не заложил моделирующий. Она использует одну и ту же модель элемента для всех идентичных компонентов в схеме. В данном случае совершенно забыл ввести неидентичность параметров, что и привело к заметной идеализации схемы в модели.

Однако все эти моделирования не отменяют главного - на слух балансное включение дало небольшое улучшение, особенно заметное на повышенных громкостях для данного усилителя.

---------- Сообщение добавлено 11.15 ---------- Предыдущее сообщение было 11.05 ----------

Первую причину можно попробовать убрать применением вместо ДК балансного драйвера, например THS4131. Вторую - подбором вых. транзисторов.

Применение THS кардинально нарушит идею усилителя - отказ от каких-либо параллельных ООС, поэтому неприменимо. Это можно будет попробовать на полуООСном варианте Проект А, что тоже самое.

Подбор выходных должен немного помочь энтузиастам.

---------- Сообщение добавлено 11.28 ---------- Предыдущее сообщение было 11.15 ----------

1. Извините, может пропустил, но почему бы не исключить источник дополнительного смещения затворов в диффкаскаде. Ведь можно рт диффкаскада задать в ИТ истоков? (это про потенции УПТ реализации).

2. Я понимаю, что последовательные резисторы в затворах диффкаскада и выхлопа - "антизвоновые" (доп. ФНЧ, для аварийного ограничения тока затворов они маловаты). Не пробовали пощупать без затворных резисторов и там и там?

3. Смысл подстройки ток покоя (рт) "налету": это почти эквивалентно поиску оптимальной по минимуму НИ величины нагрузки, включая "динамическую балансировку" (у Вас она, судя про ноль чётных гармоник, не нужна), который вероятнее всего в этой схеме имеется. Т.е. этот "динамический" критерий ближе к реалиям, т.к РТ влияет на качество и количество НИ любых порядков.

1. Не совсем понимаю, что вы предлагаете.
2. Нет не пробовал. А какова идея этого, учитывая примененные номиналы резисторов?
3. Тут все проще. Минимум НИ достигается при максимально большом допустимом токе. Поэтому схема рассчитывается прежде всего на то, что она может выдержать по температуре в данном конструктиве и особенно подбирать "на лету" тут нечего.

[Orion33]

Моделирование просто напрочь не соответствует действительности. Буду еще разбираться.

А я Вам это еще год назад говорил И разбирательства в этом вопросе не помогут: модели сильно упрощены и не учитывают многих динамических параметров. Так что в жизни по КНИ картинка получается примерно на порядок хуже, чем в виртуале.

[jett]

Применение THS кардинально нарушит идею усилителя - отказ от каких-либо параллельных ООС, поэтому неприменимо. Это можно будет попробовать на полуООСном варианте Проект А

Я уже попробовал у себя. Результатом удовлетворен.

Подбор выходных должен немного помочь энтузиастам.

Подбирал. Помогло. Ничего сложного.

Минимум НИ достигается при максимально большом допустимом токе. Поэтому схема рассчитывается прежде всего на то, что она может выдержать по температуре в данном конструктиве

Это да.

---------- Сообщение добавлено 14.31 ---------- Предыдущее сообщение было 14.30 ----------

(сам пользую модельки от уважаемого sia_2, очень доволен

Где их украсть, не подскажите?

[Игорь Гапонов]

1. Не совсем понимаю, что вы предлагаете.
2. Нет не пробовал. А какова идея этого, учитывая примененные номиналы резисторов?
3. Тут все проще. Минимум НИ достигается при максимально большом допустимом токе. Поэтому схема рассчитывается прежде всего на то, что она может выдержать по температуре в данном конструктиве и особенно подбирать "на лету" тут нечего.

1. (по поводу УПТ реализации) У Вас потенциал затворов ПТ дифф.каскада - приблизительно + 2,2В относительно земли. Но можно сделать 0В, снизив на 4-5 В питание ИТ в истоках (т.е. ввести второй ИП на -5В и пару десятков мА) и исключить цепь смещения от плюса и конденсаторы на входе.
2. Идея в том, что их отсутствие (вместе с отсутствием возбуждения) благотворно влияет на звучание.
3. На самом деле абсолютный минимум НИ достигается выбором трёх параметров - тока покоя, напряжения покоя (т.е. "рт") и сопротивления нагрузки. Поэтому ограничение максимально возможной мощности рассеяние Pmax=U*I при Pнагр.= const на самом деле не даёт однозначного выбора оптимума по НИ. Другими словами - на максимуме тока покоя при неизменном напряжении покоя есть минимум НИ по Rнагр., которое может не совпасть с величиной номинальной нагрузки.

[Mad optic]

1. (по поводу УПТ реализации) У Вас потенциал затворов ПТ дифф.каскада - приблизительно + 2,2В относительно земли. Но можно сделать 0В, снизив на 4-5 В питание ИТ в истоках (т.е. ввести второй ИП на -5В и пару десятков мА) и исключить цепь смещения от плюса и конденсаторы на входе.
2. Идея в том, что их отсутствие (вместе с отсутствием возбуждения) благотворно влияет на звучание.
3. На самом деле абсолютный минимум НИ достигается выбором трёх параметров - тока покоя, напряжения покоя (т.е. "рт") и сопротивления нагрузки. Поэтому ограничение максимально возможной мощности рассеяние Pmax=U*I при Pнагр.= const на самом деле не даёт однозначного выбора оптимума по НИ. Другими словами - на максимуме тока покоя при неизменном напряжении покоя есть минимум НИ по Rнагр., которое может не совпасть с величиной номинальной нагрузки.

1. На затворах +9.2В вместо +2.2В. На схеме расставлены напряжения.
Введение отрицательного ИП здесь уже обсуждалось. Считаю, что УПТ делать неверно, т.к. Во всем тракте должен быть один конденсатор, который снимает температурный дрейф, включая от источника. Самое ему место на входе УМ. Убирать смещение из-за темп. дрейфа интегратором противоречит концепции усилителя.
2. В случае с биполярами такие номиналы еще могут быть заметны, но вот с полевиками....
3. Зона ОБР с которой приходится работать очень далеко от того, о чем вы пишете.

[Andrey Orloff]

Offтопик:
Это к автору сих моделек

Где их украсть, не подскажите?

[Игорь Гапонов]

1. На затворах +9.2В вместо +2.2В. На схеме расставлены напряжения.
Введение отрицательного ИП здесь уже обсуждалось. Считаю, что УПТ делать неверно, т.к. Во всем тракте должен быть один конденсатор, который снимает температурный дрейф, включая от источника. Самое ему место на входе УМ. Убирать смещение из-за темп. дрейфа интегратором противоречит концепции усилителя.
2. В случае с биполярами такие номиналы еще могут быть заметны, но вот с полевиками....
3. Зона ОБР с которой приходится работать очень далеко от того, о чем вы пишете.

1. Потенциал относительно истока, извините (со слепу на схеме увидел 13,4В на делителе, тогда относительно истока будет +4,7В, но это не прнципиально) . С Вашей концепцией не согласен, т.к. "проблема дрейфа случайного источника" решается простой коммутацией конденсатора на входе в нужном случае и не отменяет защиту АС от постоянки (см. решение Профетмастера).
2. Опять не согласен с концепцией ограничения полосы. Адекватных обоснований, кроме "кривых равной громкости", в психоакустике до сих пор нет, а регистрируемая даже в домашних условиях "слышимость ЧХ" (при совершенно "фантастических" частотах среза) не эквивалентна "слышимости громкости чистых тонов". С другой стороны отсутствие или очень слабая частотнозависимая нелинейность в Вашем проекте по моему мнению позволяет сохранить слуховые преимущества расширения полосы пропускания.
3. Объективно это требует экспериментальной или графической проверки. Экспериментальная проверка не возможна без регулировки РТ и нагрузки. А графическая - без наличия полноразмерных ВАХ в используемой схеме включения. От адекватных регулировок Вы выше отказались. Значит Вы проводили анализ по ВАХ? У Вас есть ВАХ Ваших транзисторов в ОИ? Дело в том, что (даже не говоря о девиации внутреннего сопротивления источников напряжения на ОИ в одну тысячную от 8Ом) для уровня НИ, регистрируемого на реальном девайсе (0,03%=-71дБ), на экв. схеме выходного каскада следует указывать величину внутреннего сопротивления и ёмкости источников тока, т.к. для Rн=8Ом уже 80кОм и 1пФ "внутренних" характеристик нижних транзисторов критичны.

P.S. Я бы не задавал этих вопросов, если бы не хотел повторить Ваш проект. Для начала в телефонной реинкарнации.

[Mad optic]

1. Потенциал относительно истока, извините (со слепу на схеме увидел 13,4В на делителе, тогда относительно истока будет +4,7В, но это не прнципиально) . С Вашей концепцией не согласен, т.к. "проблема дрейфа случайного источника" решается простой коммутацией конденсатора на входе в нужном случае и не отменяет защиту АС от постоянки (см. решение Профетмастера).
2. Опять не согласен с концепцией ограничения полосы. Адекватных обоснований, кроме "кривых равной громкости", в психоакустике до сих пор нет, а регистрируемая даже в домашних условиях "слышимость ЧХ" (при совершенно "фантастических" частотах среза) не эквивалентна "слышимости громкости чистых тонов". С другой стороны отсутствие или очень слабая частотнозависимая нелинейность в Вашем проекте по моему мнению позволяет сохранить слуховые преимущества расширения полосы пропускания.
3. Объективно это требует экспериментальной или графической проверки. Экспериментальная проверка не возможна без регулировки РТ и нагрузки. А графическая - без наличия полноразмерных ВАХ в используемой схеме включения. От адекватных регулировок Вы выше отказались. Значит Вы проводили анализ по ВАХ? У Вас есть ВАХ Ваших транзисторов в ОИ? Дело в том, что (даже не говоря о девиации внутреннего сопротивления источников напряжения на ОИ в одну тысячную от 8Ом) для уровня НИ, регистрируемого на реальном девайсе (0,03%=-71дБ), на экв. схеме выходного каскада следует указывать величину внутреннего сопротивления и ёмкости источников тока, т.к. для Rн=8Ом уже 80кОм и 1пФ "внутренних" характеристик нижних транзисторов критичны.

P.S. Я бы не задавал этих вопросов, если бы не хотел повторить Ваш проект. Для начала в телефонной реинкарнации.

1. Проблема дрейфа есть ВСЕГДА, и не зависит от случайности источника. Многие здесь почему-то это или не признают, или закрывают на это глаза. Значит конденсатор нужен всегда.
Система защиты от постоянки в усилителе реализована, но она на два порядка грубее, чем нужно для допустимого дрейфа на выходе УМ.
2. Ну хорошо, не нравятся вам резисторы в цепях затвора - не ставьте. Только объясните себе чем эти резисторы отличаются от сопротивления РГ стоящего перед усилителем и имеющего обычно на порядок большую величину? У меня применяется пассивный РГ 5ком. Поэтому величина резисторов в затворах для меня несущественна.
3. Экспериментируйте, а я в этой части уже завершил эксперименты.

P.s. О телефонной реинкарнации. Думаю, что это не самая лучшая идея. В наушниках не формируется похожий на настоящий образ сцены. Внутри головы это все не то. Видимо, поэтому не люблю наушники. Усилитель как раз силен в предосталении натуральности КИЗ, что неосуществимо в наушниках.(IMHO)

[Игорь Гапонов]

...

1.От нормального источника нет проблемы дрейфа. Остаётся только дрейф в УМе. И хотите Вы этого или нет, в Вашей схеме, конденсатор его не устраняет. Между прочим, Ваш интегратор очень мало изменяет Кпер. выхлопа на ИНЧ и ПТ.
2. да хоть 1МОм. Есть такие частотно скомпенсированные делители. Но это однозначно требует повышения уровня источника, т.е. его мощности, что в пределах 0,1Ватт и даже 1Ватт допустимо, и переводит проблему из УМа во внешние девайсы, т.е. в "РГ+источник". Между прочим, "конденсатор на входе" как раз такая проблема. Но "переключатель" не потребляет мощности . И потом, если по-Вашему внутреннего источника достаточно для ограничения полосы на входной ёмкости, то зачем применять дополнительное ограничение?
3....
4. Это проблема не усилителя и даже не телефонов, а бинауральной обработки. Так вот для адкватной обработки нужен адекватный усилитель для адекватных телефонов (возможно современной изодинамики или электростатов). Кто запрещает применять тут Вашу схемотехнику для электростатов?

[киса]

P.s. О телефонной реинкарнации. Думаю, что это не самая лучшая идея. В наушниках не формируется похожий на настоящий образ сцены. Внутри головы это все не то. Видимо, поэтому не люблю наушники. Усилитель как раз силен в предосталении натуральности КИЗ, что неосуществимо в наушниках.(IMHO)

Это проблема не усилителя и даже не телефонов, а бинауральной обработки.

Находясь напротив акустических колонок я могу, изменяя точку прослушивания подобрать более правильное для меня звуковое поле. А в наушниках чувствуешь себя собакой на привязи, не из-за шнурка, а из-за невозможности экспериментировать. Даже поворачивая голову на 90 градусов картина в наушниках не меняется, а в реалиях такого не бывает. Вот поэтому я не люблю наушники.

[Semigor]

1. Проблема дрейфа есть ВСЕГДА, и не зависит от случайности источника. Многие здесь почему-то это или не признают, или закрывают на это глаза.

Верно, но не кажется-ли Вам, что разделительный конденсатор надо ставить после УН, уменьшив, таким образом, дрейф нуля в Ку раз?
И еще, на мой вслух, привязка входа к земле заметно выигрывает по звуку, по сравнению с привязкой к делителю.

[Игорь Гапонов]

Offтопик:

Находясь напротив акустических колонок я могу, изменяя точку прослушивания подобрать более правильное для меня звуковое поле. А в наушниках чувствуешь себя собакой на привязи, не из-за шнурка, а из-за невозможности экспериментировать. Даже поворачивая голову на 90 градусов картина в наушниках не меняется, а в реалиях такого не бывает. Вот поэтому я не люблю наушники.

Здравое суждение, за исключением "не могу менять поле". Изменение возможно, правда неестественным способом - изменением установок обработки. Но бескомпромиссность даже в линейном аспекте (сюда относятся эти самые искажения первичного поля) на нынешнем техн. уровне не возможны ни в телефонной системе ни в колоночной. Ведь, если "вернуть время" и в малейших подробностях вспомнить "как я привыкал к электрозвуку" (т.е. историю появления "электроакустического стереотипа"), то большой разницы между наушниками и колонками не будет

[Mad optic]

Верно, но не кажется-ли Вам, что разделительный конденсатор надо ставить после УН, уменьшив, таким образом, дрейф нуля в Ку раз?

На первый взгляд это так.
Действительно, установив конденсатор на выходе УМ отсекается дрейф и предварительных устройств и самого УМ. Но, есть одно большое *НО* - конденсатор этот должен быть электролитический, а именно их я стремился полностью исключить из всего аудио тракта, т.к. убедился в усилителе Проект А, что они весьма заметны.
Дрейф в УМ есть величина контролируемая (закладывается при проектировании), поэтому, если вписывается в установленные рамки, не представляет проблемы. А вот на входе УМ можно поставить конденсаторы на любой вкус и цвет и, главное, достаточно просто создать условия для правильного применения полюбившегося конденсатора.

И еще, на мой вслух, привязка входа к земле заметно выигрывает по звуку, по сравнению с привязкой к делителю.

Достаточно неожиданное для меня заявление, т.к. причин появления такого явления не видно. Если вы проводили целенаправленный эксперимент, чтобы это установить, то поделитесь деталями - проблема может быть как в методике, так и в самой схеме/схемах.

[Игорь Гапонов]

Верно, но не кажется-ли Вам, что разделительный конденсатор надо ставить после УН, уменьшив, таким образом, дрейф нуля в Ку раз?
...

Игорь, меня в этой схеме (топологии) на самом деле интересует мощный ИТ. Потому что при очень большом его внутреннем (по сравнению с нагрузкой) и неаварийных изменениях напряжения до мин.=Uнас , мощность рассеивания на нём практически не зависит от сигнала. Т.е. если источники напряжения (собственно усилители в плечах) не имеют температурного дрейфа, то дрейф выхлопа практически полностью определяется температурным дрейфом источников тока, вызванного изменениями амбиентной температуры, а не изменениями в сигнале. И появляется принципиальная возможность его компенсировать термостатированием, т.е. "без всякой ос". Пока что я знаю только один тип "термостабильного" усилителя - лампа. Половой в ИТ подходит из-за очень простой схемы смещения и существования транзисторов прямой проводимости, а эта топология позволяет применять ОК каскады с прибитым к земле катодом со всеми вытекающими . Плюс независимое от сигнала токопотребление от ИП.