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.

[Nick]

Пробовал. Сегодня проверил с ещё одним делителем. 4.99кОм (smd1206 4шт. параллельно - последовательно и 205ом (Susumi RR 0805 510ом 2шт. впараллель). IMD и уровни 16, 17кГц не изменились по сравнения со штатным 1.91к/100ом. Провода не длиннее чем у тебя. Да и каналы, для проверки, я перекидывал много раз.

Проверял и эту версию, запаяв последовательно с входом правого канала 300ом. Искажения в канале не увеличились.
И выходной делитель собирал с номиналами 510ом/26.7ом. Не повлияло.
И при всем этом IMD не зависит от нагрузки, по крайней мере от хх до 4ом.

Тогда у меня остаётся один вариант. У твоего ADC относительно большие искажения на этих частотах и даже незначительный фазовый сдвиг усилителя даёт ошибку в вычитании. Вот на этом графике https://forum.vegalab.ru/attachment....2&d=1216993437 16, 17 и 22, 23 больше чем 18 и 21 ? (Я просто непойму где там какие частоты).
Эту версию можно проверить, если поставить RC цепочку в лупбэк, которая будет иммитировать задержку усилителя.

[Nick]

Выход из ограничения, с нагрузкой и без. Частота 20кГц. Нижний график - выход усилителя 1:10. Верхний график - выход U1 по схеме Rev D4.
Кого это беспокоит, могут попробовать поставить мягкий ограничитель . А лучше детектор ограничения.

[MadAleks]

Выход из ограничения, с нагрузкой и без. Частота 20кГц. Нижний график - выход усилителя 1:10. Верхний график - выход U1 по схеме Rev D4.
Кого это беспокоит, могут попробовать поставить мягкий ограничитель . А лучше детектор ограничения.

Мдя... в ограничение его лучше не вгонять, а то от осознания таких красивых картинок станет тоскливо...

[Nick]

Мдя... в ограничение его лучше не вгонять, а то от осознания таких красивых картинок станет тоскливо...

Да ничего страшного в них нет. Вообще чтобы страшным не казалось нужно смотреть только на выход . А там видно как он зависает в минусе, и слегка подзванивает в плюсе... К сожалению, как я уже когда-то писал, это так просто с LM3886 не исправишь, но с другой стороны нефиг слушать с ограничением, так как тогда теряется весь смысл низких искажений.
Для удобства наверно самое классное было бы сделать индикатор искажений/ограничения, что вообщем легко сделать используя выход U1, на графиках видно как он "зашкаливает" когда LM в ограничении. И так как это вообщем ни на что не влияет, кроме другого характера искажений при ограничении (не музыкальных ), на это вполне можно забить.

[antecom]

Тогда у меня остаётся один вариант. У твоего ADC относительно большие искажения на этих частотах и даже незначительный фазовый сдвиг усилителя даёт ошибку в вычитании. Вот на этом графике https://forum.vegalab.ru/attachme...2&d=1216993437 16, 17 и 22, 23 больше чем 18 и 21 ? (Я просто непойму где там какие частоты).

А это вариант! Похоже так и есть.
Искажения карты на 18 и 21кГц действительно намного меньше, чем на 16, 17, 22, 23. Частоты 18 и 21кГц я давил двумя генераторами.

Эту версию можно проверить, если поставить RC цепочку в лупбэк, которая будет иммитировать задержку усилителя.

Завтра с утра проверю с RC цепочкой. (Всё железо на работе).

Кого это беспокоит, могут попробовать поставить мягкий ограничитель

По мне лучше не усложнять. Для дома мощность достаточна. У меня нынешний усь выдает 50Вт при 3в амплитуды на входе, т.е. при максимальном уровне записи фонограммы под 0дБ. Чутье АС 86дБ. На полную мощность включаю крайне редко.

[nazar]

Для удобства наверно самое классное было бы сделать индикатор искажений/ограничения,

не надо ухи имеются, индикатор дармовой
да и выше 0дб не прыгнеш

[antecom]

У твоего ADC относительно большие искажения на этих частотах и даже незначительный фазовый сдвиг усилителя даёт ошибку в вычитании.

Действительно, все именно так и было. Добавил 680pF параллельно верхнему резистору выходного делителя. С этим конденсатором ФЧХ усилитель - делитель укладывается в 1 градус до 50кГц. И сразу получил IMD 0.0001%

Также измерил Kг на 11кГц. Результаты чуть хуже, чем у тебя, но закономерность та же - под нагрузкой искажения растут в основном из-за наводок на вход.
На графиках, как обычно, правый канал вход усилителя, левый выход.
Надо скорее собирать второй канал и слушать.

[Nick]

Результаты чуть хуже, чем у тебя, но закономерность та же - под нагрузкой искажения растут в основном из-за наводок на вход.

У меня входная часть наверно подальше чем у тебя будет. Хотя как показывает практика надо ещё дальше Ну и у полигонов индуктивность поменьше, хотя и сопротивление тоже, что здесь не совсем на руку.

Добавлено через 1 минуту

И сразу получил IMD 0.0001%

Супер, так и должно быть. Конструктивные искажения как я заметил проявляются только как THD и то от частот 5 и выше КГц...

Добавлено через 1 минуту

Надо скорее собирать второй канал и слушать.

Вообще очень хорошие графики, думаю если даже снизить искажения на ВЧ разницу маловероятно услышать, так как -110дБ на 20кГц однозначно не слышно, а те искажения что попадают до 15кГц скорее всего будут -120дБ...
А на чём слушать будешь ?

Добавлено через 6 минут
Вообще Максим хочу сказать тебе огромное спасибо, так как ты проделал большую работу, и абсолютно независимо подтвердил характеристики моего усилителя, чем похвастаться может далеко не каждый усилитель. Теперь у людей будет меньше сомнений !
Также я очень благодарен devisangela, за независимое измерение и испытания, надеюсь скоро увидеть продолжение .

[antecom]

У меня входная часть наверно подальше чем у тебя будет. Хотя как показывает практика надо ещё дальше

Либо предусмотреть на плате возможность запайки экрана. И входной кабель хорошо экранировать.

А на чём слушать будешь ?

АС самодельные на Seas Excel, немного не завершенные, но слушать можно. ЦАП Lynx20.

[Nick]

АС самодельные на Seas Excel, немного не завершенные, но слушать можно. ЦАП Lynx20.

Выглядят охренительно . А фильтры какие, по ним есть ветка ?

Добавлено через 2 минуты

Либо предусмотреть на плате возможность запайки экрана.

Экран нужен толстый очень (из немагнитного материала), его точить надо. Если же ставить ферромагнетик то можно тонкий, но из-за него могут быть другие проблемы.

[antecom]

Вообще Максим хочу сказать тебе огромное спасибо, так как ты проделал большую работу, и абсолютно независимо подтвердил характеристики моего усилителя, чем похвастаться может далеко не каждый усилитель.

Николай, это тебе спасибо. Такой простой и технологичной схемы с искажениями на ВЧ на уровне одной десятитысячной процента наверное больше не существует.

Добавлено через 10 минут

Выглядят охренительно . А фильтры какие, по ним есть ветка ?

Спасибо. В текущей версии нижний раздел акустически L-R четвертого порядка, верхний второго. Ветки пока нет, хочу довести до ума потом выложить.

Экран нужен толстый очень (из немагнитного материала), его точить надо. Если же ставить ферромагнетик то можно тонкий, но из-за него могут быть другие проблемы.

Если память не изменяет медь 0.5мм на 10кГц уже экранирует на 20дБ.

[Nick]

Если память не изменяет медь 0.5мм на 10кГц уже экранирует на 20дБ.

Да, я прикинул, похоже ты прав. Надо будет попробовать.

[devisangela]

Добавлено через 6 минут
Вообще Максим хочу сказать тебе огромное спасибо, так как ты проделал большую работу, и абсолютно независимо подтвердил характеристики моего усилителя, чем похвастаться может далеко не каждый усилитель. Теперь у людей будет меньше сомнений !
Также я очень благодарен devisangela, за независимое измерение и испытания, надеюсь скоро увидеть продолжение .

Если мы тут тебе благодарностями начнем выражать, то нашему доброму Слонику новых дисков не хватит; однако, польщен.
Пашу сильно над ИТУНОМ. В симуляторе, по той схеме что ты выложил - все ОК, Altium выдает 1 нанопроцент, почему-то меньше, чем в ИНУН. Развел платы на ИНУН-ИТУН, уже травлю. У нас в деревне осложнения с резисторами SMD (жаль, что номиналы не попадают в E24, многим было бы легче).
На практике - на сколько R7,R8 получаются меньше R15?
Примерно через недельку смогу начать слушать трехполоски.
Купил Djuli@ для измерений, заказал EMU 1212 (у нас не продают из-за патентных споров с Creative!). Померял Djuli@. В одном канале-0.0002%, в другом-0.0003%. Будем продолжать, хотя, в принципе уже ясно: схема-супер!
Куча вопросов!
А вот бы классный генератор на основе этой схемы сделать?
А еще: нельзя ли мерять КНИ как здесь http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa2134.pdf?
Если посчитать стоимость многоканальной системы в максимальном варианте, скучно становится.

[Nick]

А еще: нельзя ли мерять КНИ как здесь http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa2134.pdf?

Можно, но этот метод не учитывает конструктивных искажений, которые в основном только и остались...

Добавлено через 1 минуту

А вот бы классный генератор на основе этой схемы сделать?

https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...postcount=3231 - этот не подойдёт ?

[anatol0]

Пашу сильно над ИТУНОМ. В симуляторе, по той схеме что ты выложил - все ОК, Altium выдает 1 нанопроцент, почему-то меньше, чем в ИНУН. Развел платы на ИНУН-ИТУН, уже травлю. У нас в деревне осложнения с резисторами SMD (жаль, что номиналы не попадают в E24, многим было бы легче).

Я правильно понял, будет переключение ИТУН-ИНУН? Очень интересует плата ИТУНа по этой схемотехнике.
По резисторам: можно попробовать паять SMD чуть большего номинала и параллельно - второй для подгонки.

[Nick]

На практике - на сколько R7,R8 получаются меньше R15?

Можно в принципе одинаковые, разница будет незаметна.

[anatol0]

Николай, Вы писали, что, возможно, стабилизаторы достаточно поставить только для ОУ, а LM-ку питать напрямую. Будете ли исследовать такой вариант?

[Nick]

Будете ли исследовать такой вариант?

Ага.

Добавлено через 10 минут

Если память не изменяет медь 0.5мм на 10кГц уже экранирует на 20дБ.

Глянул, теоретически экранирует в 2.7 раза при толщине экрана равному скин слою данного материала на данной частоте.
Для аллюминия это 0.85мм на 10кГц.
Т.е. для 20дБ на 10кГц надо где-то 2мм аллюминий.
Медь будет тоньше.

[anatol0]

Для экранировки есть всякие многослойные материалы:
"...Наилучший экранирующий эффект в диапазоне 3-100 кГц дает многослойный экран, выполненный из разных материалов. Возможны различные варианты: медь-пермаллой; пермаллой-медь-пермаллой; медь-пермаллой-медь; медь-сталь-медь и др..."
http://www.ire.krgtu.ru/book/el_poso...art3/index.htm

[Leiv]

Николай, скажите пожалуйста, как сильно греется в вашей схеме LM3886? В собраных мною схемах в "штатных" включениях (ОУ+ инвертирующая схема LM) микросхема достаточно сильно нагревалась из-за постоянного потенциала на выходе. После установки балансирующих цепочек на ОУ и устранения "постоянки", нагрев резко уменьшился.
В вашей схеме возможна балансировка "0" ? Не повлияет ли она на качественные показатели?