LME49810 и усилители на ее основе

[Yury Novikov]

LME49810 - высоковольтный, качественный УН - драйвер выходных каскадов УМЗЧ. Идеи, концепции, схемы.

С биполярным выходом:
http://www.mstc.ru/GAINCLONE-2007-part1.pdf

С мосфетовым выходом:
http://altor.sytes.net/Articles/lstone_pre.pdf

Пообсуждаем?

[KNLL]

ЛИРИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ, ИЛИ МНОГО ФЛЕЙМА НА ЗАДАННУЮ ТЕМУ.

Я уже где-то раньше писал, что последние лет 10-15 работаю управленцем. Так вот, в силу этого обстоятельства, по великому долгу службы, мне довольно часто приходится проводить экспресс-анализ коммерческой эффективности того или иного проекта.

Появление ИМС LME49810 от National Semiconductor меня довольно сильно озадачило. Разработка этой микросхемы никак не укладывается в рамки экономически эффективного проекта. Поясню свою мысль – я не вижу широкого рынка для этой ИМС, и это притом, что деньги на ее разработку (судя по заявленным характеристикам) были потрачены далеко немаленькие.

Производителям массового ГШП LME49810 не нужна в силу нескольких причин:
- сама ИМС не из дешевых, да еще и требует подключения внешнего выходного каскада на дискретных элементах, что тоже недешево.
- ИМС очень критична к качеству компонентов обвязки, а цена на компоненты, почти всегда, растет пропорционально квадрату их качества. Предложенные в описаниях и рекомендациях по применению внешние компоненты относятся к разряду далеко не дешевых, даже несмотря на то, что NSC специально делает в application note акцент на их коммерческую доступность.
- Применение LME49810 требует качественного материала для изготовления платы, грамотной разводки и аккуратного монтажа. Требования, практически не выполнимые даже для аппаратуры достаточно высокого класса, что уж говорить о ширпотребе, на долю которого и приходится максимум продаж.
- ИМС требует высоковольтного питания, а при использовании дешевых импульсных БП наверняка «зазвенит». Можно найти еще с десяток причин, препятствующих широкому использованию LME49810 в бытовой аудио аппаратуре массового спроса, однако мне кажется, что и приведенных выше более чем достаточно.

Offтопик:
Я думаю, что многие, из присутствующих на этом форуме, заглядывали внутрь принесенных им на ремонт всяких там Hi-Fi и HI-END бумбоксов и 107.1 ресиверов от известнейших мировых производителей. (Мне на то, ЧТО там стоит и КАК это сделано смотреть страшно, за редким исключением, когда просто боязно). Там главенствует маркетинг, который в состоянии похоронить ЛЮБЫЕ инженерно-технические решения и ЖАБА, которая душит производителя зачастую не только на применение хороших компонентов, а на применение каких либо компонентов вообще.

Итак, сегмент рынка аппаратуры массового спроса для LME49810 закрыт. Для многоканальных ресиверов – слишком сложный двойной выходной каскад на дискретных элементах, для него при 7,1 просто не хватит места в корпусе аппарата. А ведь его еще и охлаждать как то нужно… Что остается – аудиофильские фирмочки? Так у них выпуск продукции исчисляется десятками, ну в лучшем случае, сотнями изделий в год. С такими продажами, средств, потраченных на разработку ИМС, не удастся «отбить» никогда. Кроме того, там, как впрочем, и на этом форуме, закаленные в боях с транзисторами аудиофилы скажут – усилитель на камне? - Нет, это моветон, ниспровержение идолов! Это не может звучать, потому что не может звучать никогда. И все. Даже сэмплы у National Semiconductor заказать не удосужатся.

Итак, рынка сбыта нет, а микросхемы выпущены. Вложены ОГРОМНЫЕ деньги в бесперспективную в коммерческом плане разработку. На западе уже давно научились хорошо считать деньги, и таких чудес просто не бывает. И вот тут-то выясняется, что «старшая сестра» этих ИМС - LM4702 находит применение в сонарах для военно-морского флота. И не просто ВМФ, а ВМФ США – на данный момент – самой богатой и сильной страны в мире (как бы нам, в России, от этого не было противно, но это так).

А учитывая, что любая военная разработка ВСЕГДА стоит на порядок дороже гражданской, понятно, кто заплатил за разработку LM4702 – министерство обороны США. Все становится на свои места. ИМС хороша, а самое главное для National Semiconductor – что она сделана за счет налогоплательщиков США, а не за собственные деньги. Однако сонаров выпускается недостаточно много (даже Америка не может позволить себе печь, хотя бы катера береговой охраны, в таком же количестве, как электронные чипы). И тут у кого-то появляется гениальная идея - использовать эту ИМС в бытовой аудиотехнике. Тем более, что аудио для NSC – одно из профильных направлений деятельности. К тому же, так хочется повторить успех разошедшейся по всему миру миллионными тиражами LM3886… Появляется гражданская версия LM4702B, и ее «отбраковка» LM4702С. (Кстати, наличие версии-«отбраковки» косвенно подтверждает высокую внутреннюю сложность этих ИМС). Вот только оказывается, что два канала высоковольтного усилителя на одном кристалле LM4702, которые в милитари использовались либо для включения по мостовой схеме, либо вообще в качестве «горячего» резерва – оказывают огромное взаимовлияние друг на друга. Микросхема «не звучит». (Законы физики еще никто не отменял, и напряженность электрического, как впрочем, и магнитного поля все еще обратно пропорциональна квадрату расстояния, а расстояния на кристалле ИМС исчисляются микро- и нано- метрами).

И National Semiconductor делает ход конем - просто режет кристалл пополам. Вводит в оконечный каскад зажим Бэкера (Baker Clamp), а заодно и переименовывает ИМС в LME49810 - обходя тем самым ограничения на экспорт продукции военного и двойного назначения. И все это всего лишь легкие косметические изменения в топологии, практически ничто, по сравнению с затратами на разработку новой ИМС «с нуля», – и вот нам всем на радость прекрасный продукт – микросхема LME49810, разработанная с учетом жесточайших требований к продукции военного применения. Даже Mute оставили от милитари – им СОНАР выключали! Быстро выключается и моментально включается, всегда в «горячем» режиме. А на потребление тока выходным каскадом в режиме Mute никто и не смотрел – что для авианосца или атомной субмарины (и даже для катера береговой охраны) какие-то миллиамперы по сравнению со скоростью включения (или выключения) передатчика сонара в условиях боевого применения? Полную внутреннюю схему тоже не опубликовали – и не опубликуют еще лет 10 – военная тайна.

Однако сложности с продажами гражданских версий микросхемы у National Semiconductor все еще сохраняются. ИМС LME49810 требует использования выходного каскада с применением предвыходных транзисторов, а это дорого и сложно в массовом производстве. Тогда появляется адаптированная под прямое управление MOSFET LME49830 и чисто домашняя, без схемы Беккера, с shutdown вместо mute и заточкой под дарлингтоны - LME49811. И все они отличаются друг от друга только небольшими изменениями в выходном каскаде. Дешево и сердито. И для National Semiconductor и для производителей аппаратуры. Что до качества внешних компонентов – так LME498* даже с откровенным г…..м в обвязке и ключевыми IRF в выходном каскаде просто ДОЛЖНА звучать много лучше LM3886. Военное происхождение обязывает. А учитывая, что за разработку этих микросхем почти полностью заплатило министерство обороны США, у NSC появляются весьма обоснованные надежды на неплохую прибыль от продажи этих ИМС производителям многоканальных ресиверов…

Как дальше будут развиваться события, покажет время…

Конечно, все сделанные выводы – ВСЕГО ЛИШЬ МОИ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ и ни в коей мере не претендуют на истину в последней инстанции, вот только в слишком уж красивую мозаику складываются друг с другом известные мне факты …

Offтопик:
P.S. Я пытался изложить свои мысли максимально доступным языком, поэтому к некоторым упрощениям в технических терминах и определениях прошу отнестись с пониманием.

P.P.S. Боясь праведного гнева со стороны аудиофильского сообщества, да и ВАЩЕ на всякий пожарный случай, автор этого текста свалил в дальнюю командировку, и не будет доступен в сети недельку-другую.

[ditter]

много дельных мыслей, тока наверное имелась ввиду лм4702 а не 4902

[KNLL]

лм4702 а не 4902

Спасибо, уже поправил.

[Sagittarius]

Постарайтесь не путать назначение какого-либо полупроводника и его качество. По собственному опыту знаю, что хотя время наработки на отказ при определённом проценте вышедших из стоя аппаратов (т.н. гамма-ресурс) у военной аппаратуры больше, выходит она из строя точно также, как и гражданская. Этот случай оговорен теорией вероятности.

Кроме того, в применяемых по сю пору телефонах ТА-57 применены МП16ЯВП, о каковых многие и не слышали. Так что, этот транзик - чего-то особенного? У него - страшно подумать! - есть бэта, небесконечное коллекторное пробивное, Iкб0... Сама базовая структура сабжевой ИМС - Линн - и поныне широко распространена. Посмотрите хотя быб 741, 140УД8, 544УД1, AD744... Точно также в цифровой части используются хорошо, если 564-я серия КМОП, а то, бываИт, обходятся и 561. И ничего - очень надёжная серия ИМС. По крайней мере, при круглосуточной бесперебойной работе выхаживает до 25 лет.

Так что назначение не определяет надёжности, а аудиокачества - тем более: Линн - просто отработанная структура. Какое в сонарах требуется качество?!

[KNLL]

Какое в сонарах требуется качество?!

Offтопик:
Если на МП16Я - то НИКАКОЕ. Хотя в свое время был одним из лучших(других просто не было) 561 в ДИП а 564 - в планаре. и больше никакой разницы. 176-гражданская.
Я, блин, просто не могу понять, что Вы хотели сказать своим постом?

[Yury Novikov]

KNLL,

Почти все так, кроме того, что LM4702 это более старый продукт чем LM3886. И 49810 все же это не половина от 4702, а гражданская версия от более нового драйвера для тех же сонаров. В 2006 году Нейшл обновил оборудование и технологии и выпустил целый ряд совершенно новых продуктов. Кстати, есть и сдвоенная версия 498**, но она пока не продается.

[sia_2]

KNLL,

Почти все так, кроме того, что LM4702 это более старый продукт чем LM3886. И 49810 все же это не половина от 4702, а гражданская версия от более нового драйвера для тех же сонаров. В 2006 году Нейшл обновил оборудование и технологии и выпустил целый ряд совершенно новых продуктов. Кстати, есть и сдвоенная версия 498**, но она пока не продается.

LM3886 и 3876 - не более и не менее, как раскорректированные LM12 (3876 - слегка подрезана площадь выходных транзисторов для повышения выхода годных и выкинуты мелочи из схемы для удешевления проверки при производстве).

В сонарах 4702 делать нечего ввиду низкочастотности (там рабочие частоты только начинаются от 30 кГц), ее предшественник - LM391.

[Yury Novikov]

В сонарах 4702 делать нечего ввиду низкочастотности (там рабочие частоты только начинаются от 30 кГц),

Как раз-то есть что делать. 4702 (даже бытовая версия С) нормирована до 100КГц -1дБ и 200КГц -3 дБ.

Добавлено через 1 минуту
4702 и 391 это две большие разницы. LM391 это была вещь сама по себе, чистый аудио продукт.

[sia_2]

Как раз-то есть что делать. 4702 (даже бытовая версия С) нормирована до 100КГц -1дБ и 200КГц -3 дБ.

Не надо путать малосигнальную АЧХ (с каковой нет проблем даже у uA741) и полносигнальную (определяемую SR, каковое у 4702 всего 15...18 В/мкс). 200 кГц она может отработать на уровне всего 15-18 В в пике.
А самое главное то, что практически все мощные сонары уже с конца 60-тых годов делают не с линейными, а с ключевыми усилителями, причем сигналы для ФАР изначально формируются в цифре, с длиннобазовыми последовательностями, хотя бы ЛЧМ/ГЧМ (тупо наращивать мощность излучателей нельзя - начинается сначала сильная нелинейность среды, затем кавитация).

4702 и 391 это две большие разницы. LM391 это была вещь сама по себе, чистый аудио продукт.

С точки зрения потребителя - и то и другое драйвер выходного каскада. Как и TDA7250.

[Yury Novikov]

С точки зрения потребителя - и то и другое драйвер выходного каскада

По некоторым слухам 4702 это развитие LM143, а 391 это был просто аудио драйвер.

Добавлено через 2 минуты

200 кГц она может отработать на уровне всего 15-18 В в пике.

Не буду спорить, поскольку не могу показать даташит версии А и В. Так же как и с тем что все сонары непременно с импульсными усилителями. Всякие они есть. Разного назначения.

[sia_2]

По некоторым слухам 4702 это развитие LM143, а 391 это был просто аудио драйвер.

Нет. LM143 - это просто медленный высоковольтный ОУ, причем слепленный на скорую руку. Техмаршрут у них тоже разный.

Offтопик:
Слепить аналоговый чип, в отличие от крупного микропроцессора - по деньгам занятие не слишком дорогое, сейчас это сотни тысяч долларов. Так что никаких особых причин для этого изобретать не надо.

Не буду спорить, поскольку не могу показать даташит версии А и В. Так же как и с тем что все сонары непременно с импульсными усилителями. Всякие они есть. Разного назначения.

Не надо снобизма. Все проще, "А" - то, что хочется получить, "В" - то что получается иногда, "С" - то, что можно гарантировать.
Кстати, "улучшение" SR до 20...25 в/мкс в "А" дано для схемы включения с корректирующей емкостью не 30, а 22 пФ.

Ну а сказки про "военное" происхождение и 4702, и 498ххх имеют одну-единственную причину - незнание многими гражданами РФ того факта, что активные АС для развлекательных заведений - очень большой рынок, их делается много, и ломают/сжигают их часто. 3886 (из LM12) делалась туда же.

[Yury Novikov]

Не надо снобизма.

Сергей, не надо нервничать, ваш авторитет не подвергается сомнению. И не вижу я никакого снобизма, как и мифов.

P.S. Однако вижу перед собой схему варианта активного сонара (эхолота-фишфайндера если точнее) сделанного на 4702 с мостовым вых.каскадом. Поэтому и говорю сонары есть очень разные и очень разного назначения.

[sia_2]

Сергей, не надо нервничать, ваш авторитет не подвергается сомнению. И не вижу я никакого снобизма, как и мифов.

Offтопик:
Это вообще-то не в Ваш адрес, а к тому, кто искал "военные" корни у 4702.

P.S. Однако вижу перед собой схему варианта активного сонара (эхолота-фишфайндера если точнее) сделанного на 4702 с мостовым вых.каскадом. Поэтому и говорю сонары есть очень разные и очень разного назначения.

А вот в применение 4702 и прочих подобных ИС в бытовом сонаре на 32 кГц - очень даже охотно верю, ибо и сам такое наблюдал. В свое время был даже специальный чип под фишфайндеры "все в одном", тупой, правда, если интересно, найду в сусеках статью из JSSC.

[kiloWat]

Не надо путать малосигнальную АЧХ (с каковой нет проблем даже у uA741) и полносигнальную (определяемую SR, каковое у 4702 всего 15...18 В/мкс). 200 кГц она может отработать на уровне всего 15-18 В в пике.

Тоесть, получается, посравнению с хорошим ОУ никаких преимуществ, для построения УМЗЧ?

[Sheeck]

Скажите,а где можно купить парочку 49810 в Беларуси? Я пока нигде не нашел. Очень жаль.
Или хотя бы 4702.

[sia_2]

Тоесть, получается, посравнению с хорошим ОУ никаких преимуществ, для построения УМЗЧ?

Большое напряжение питания. Быстрых ОУ с допустимым питанием выше +/- 20 практически нет.

[kiloWat]

Большое напряжение питания. Быстрых ОУ с допустимым питанием выше +/- 20 практически нет.

А смысл в этом, большом напряжении, если большой размах выходного сигнала получается лиш в узкой полосе частот? Для саба или в ширпотреб?
Ведь можно найти ОУ, который выдаст теже 15 вольт, но в большей полосе частот?

[sia_2]

А смысл в этом, большом напряжении, если большой размах выходного сигнала получается лиш в узкой полосе частот? Для саба или в ширпотреб?
Ведь можно найти ОУ, который выдаст теже 15 вольт, но в большей полосе частот?

Скорости 4702 достаточно для частот до ~30..40 кГц, 498хх - до ~100 кГц. В 99% УМЗЧ больше просто не надо.

[Ivan_]

Переделал маленько защиту Алекса, поставил оптопару соответствующую. Пока плату не разводил, испытания не производил, но планирую так сделать. Вот ещё вопрос к народу по самовосстанавливающимся предохранителям. Дали мне на халяву MF-R300, MF-R160. Даташиты почитал, но так и не понял как юзать эти приборы. И стоит такое в звуке вообще применять? Жду комментарии.

[Ivan_]

MF-R300 только до 30в работает, для TDA7294(в питальник) можно применять. Хотя TDA очень не любит перекоса питания, наверно и туда не стОит.