Интеграл. Двойной.

[bukvarev]

Обычно, освоив интегрирование, переходят к двойным интегралам..

Ниже - концепт усилителя, являющегося дальнейшим развитием "Интеграла".
Основная идея - сделать оригинальный усилитель с использованием простых и доступных компонентов.
Можно сделать на дешевом ОУ (например, КР544УД2), можно - только на транзисторах.
Диапазон напряжений питания схемы при должном выборе транзисторов может достигать значения +- 80В.

Принцип работы основан на использовании высоколинейного буфера со слежением, который нагружен на электронную индуктивность ("интегратор").

Буфер (VT1..VT4) выполнен по типовой схеме, которая использовалась в ряде серийных микросхем.
Буфер имеет слежение, и обеспечивает очень малые искажения даже при работе от высокоомного источника сигнала.
Такая реализация позволила без боязни увеличить разностное напряжение усилителя до уровня -70 дБ на 20 кГц, и обеспечить высокую перегрузочную способность, а также выполнить делитель ОООС на относительно высокоомных резисторах. R1 планируется установить номиналом 10 кОм.

"Интегратор" - ранее описанная цепь, имеет выходной транзистор VT5, и может быть выполнена как на транзисторах, так и на ОУ. В последнем случае напряжение питания ОУ целесообразно взять от источника тока I6, разделив его на два источника и стабилизаторы параллельного типа.

Усилитель напряжения - типовой.
Выходной каскад - любой по вкусу.

Вместо источников тока I1..I5 в простейшем случае можно использовать обычные резисторы.

По сути, эта схема очень похожа на типовой преобразователь "напряжение-ток" за исключением того, что нагрузка входного буфера подключена не к общему проводу, а выполнена таким образом, что ток сливается на минусовую шину питания.
Усилитель можно выполнить и с инвертирующим УН. Для этого выход на УН нужно взять с коллекторов VT5 и VT6.
Также можно взять выходной сигнал и с коллектора VT4, и с коллектора VT5.
Но в данном случае, считаю, что показанная схема достаточно проста, и дополнительное усложнение не приведет к значительному улучшению характеристик.

На схеме не показаны элементы антиклипа, и частотной коррекции. Единственное, показан источник ограничителя минимума (I3).

По уровню искажений пока не скажу, буду попробовать на макете.

Транзисторы VT1, VT2 - MBT6429 (BC847C), VT3 - 2SC3324 (BC846B), VT6 - 2SA1312 (BC856B), VT4 - KSC3503 (2N5551), VT5 - KSA1381 (2N5401), VT7, VT8 - BC857C.

[bukvarev]

Пульсации питания при клипе:


В общем, не превышают 5 мВ. Никаких электролитов там не требуется. Опасения, что все будет плохо, не подтвердились

Послушали оба канала, с разной степенью накачки усиления.
Платформа рабочая. Получается малоосник с очень хорошим, "фирменным" звуком. Похожим по динамике на безОООС, при этом чистым.

Скорее всего, предложу любительский вариант с одной парой полевиков на выходе, на дешевой элементной базе.
Параллельно будет сделан мощный вариант, при питании +-93 В.

[fagos]

Есть один патент, как избавиться от микротоков в транзисторе БК токового зеркала.

А не вспомните что за патент или кто автор? Вроде все и так понятно, но хотелось бы попробовать почитать в оригинале.

[misha88]

А не вспомните что за патент или кто автор?

Нет, не помню.

[bukvarev]

Восстановлю схемки УН.


Уже смакетировал.
PSRR верхней схемы при нагрузке 50 кОм на частотах 10, 100, 1000 Гц около -60 дБ, на 10 кГц - около -46 дБ, на 1 МГц -20 дБ.

[belka]

Уже смакетировал.

Смысл делать УН с ОЭ? Выдавить максимальное быстродействие при малом токе покоя выходной ступени УН? Так не микросхемку же проектируешь.

[bukvarev]

Смысл делать УН с ОЭ?

Так это же ОБ, а не ОЭ. VT5 и VT6 для полезного сигнала включены по схеме "ОБ". УН неинвертирующий.

Смысл в том, чтобы получить максимальный PSRR до охвата ОООС.
Тут недавно вновь столкнулся с этой проблемой, когда работал с прототипом "Интеграла-2".
Вообще, тема PSRR до охвата ОООС оказалась весьма актуальной. И ИМХО, лучше не полагаться на то, что усиление предыдущего каскада это исправит.
В процессе ряда экспериментов, начиная со своего первого усилителя, я понял, что такой подход должен быть лучше /практичнее, чем стабилизатор или раздельное питание УН.
Сейчас в стадии подтверждения "гипотезы".

[belka]

Смысл в том, чтобы получить максимальный PSRR до охвата ОООС

-60дБ в полосе 20 кил у выходной ступени УН. Ниже - транзисторы нужны с Альфы Центавры.

---------- Сообщение добавлено 20:28 ---------- Предыдущее сообщение было 20:24 ----------

Так это же ОБ, а не ОЭ.

Да, что-то я криво посмотрел, извиняюсь.

[Medan]

В процессе ряда экспериментов, начиная со своего первого усилителя, я понял, что такой подход должен быть лучше /практичнее, чем стабилизатор или раздельное питание УН.
Сейчас в стадии подтверждения "гипотезы".

Добрый день Евгений. А чем это подтверждается?

[bukvarev]

Добрый день Евгений. А чем это подтверждается?

Добрый.
Пока слуховых экспериментов с новой схемой не ставил.

Раньше был такой опыт.
1. При использовании дополнительного питания УН со стабилизатором (усилитель MW) пришлось потратить массу времени на то, чтобы сделать влияние этой части схемы за звук минимальным.

2. При разработке усилителя CSB, переход к измененной схеме УН (той, по которой защищен патент) сопровождался субъективным улучшением звука. Первоначально я думал, что такое изменение связано с лучшей линейностью измененной схемы. Но скорее всего, это не совсем так, поскольку дальнейшего улучшения удалось добиться только после корректировки схемы питания УН.

3. При увеличении нагрузки УН, существует оптимальный диапазон сопротивления нагрузки (15..50 кОм), при котором звучание наиболее "чистое". При этом нелинейные искажения УН, очевидно, растут, за счет увеличения девиации тока. С другой стороны, с уменьшением сопротивления нагрузки увеличивается PSRR. У простого каскада с общей базой он находится в пределах -6..-30 дБ, в зависимости от нагрузки и бетта транзисторов, т.е. очень невысок.
Есть идея попробовать сместить этот оптимум в область бОльших значений сопротивлений нагрузки УН.


Также есть гипотеза, что разница в звучании при использовании стабилизированного питания всего усилителя по сравнению с нестабилизированным, при прочих равных (измерение коэффициента гармоник, например, остается таким же), может быть связана с исходным PSRR именно УН.

[-UST-]

50 кОм

Есть гипотеза о том, что при равном подавлении гармоник в звуковой полосе звук лучше при умеренных глубинах ООС. При емкости на выходе УН 50..100пФ полюс будет выше 20кГц. Хотя, тут спорно, если есть еще каскады со своими полюсами на ЗЧ.
Далее, нагрузка изменяет динамический тепловой режим транзисторов (кривые Pdiss(t)), в свою очередь изменяется состав искажений, во временной и спектральной области. Однако же, если УН выполнен по последней схеме, то этот эффект будет существенно подавлен.

Вообще, не верю я в эти все чудеса со стабилизаторами в питании (особенно ВК). Скорее всего это признак кривой схемотехники (что-то неочевидное упущено из виду) или конструктива в каждом конкретном случае.

[bukvarev]

Вообще, не верю я в эти все чудеса со стабилизаторами в питании (особенно ВК). Скорее всего это признак кривой схемотехники (что-то неочевидное упущено из виду) или конструктива в каждом конкретном случае.

Вопрос веры - он такой

Тема стабилизаторов поднимается периодически.
Например, в известной теме про ZD-50, Николай тщательно прорабатывал конструкцию усилителя, и проводил эксперименты, как по измерению, так и по прослушиванию. Так что вряд ли там были значительные недостатки схем или конструктива. А вот к PSRR LM3886 (на ней и сделан тот усилитель) без охвата ОООС, скорее всего, будут вопросы (хотя сам не измерял). Например, есть пост здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread....l=1#post370059. Были и еще посты, но тем две, они большие, искать долго.
Стабилизатор часто ставят в безооосниках.
Мы тоже столкнулись с этой темой на практике. В результате оба коммерческих усилителя имеют стабилизированное питание силовой части аппарата.
Я не могу инструментально подтвердить или опровергнуть влияние стабилизатора. Но факт остается фактом. Влияние есть.

Стабилизатор по сути является токовым вентилем, пропускающим пульсации тока нагрузки в питание, а в обратном направлении имеющим большое входное сопротивление. В результате, сигнальный ток все равно замыкается, но уже через входные конденсаторы, со всеми вытекающими. А токи заряда - только по первичной цепи. Похоже, в случае стабилизатора, эти токи просто легче направить точно на мекку, без растекания по полигонам. ИМХО.

[belka]

При емкости на выходе УН 50..100пФ полюс будет выше 20кГц

Что вы носитесь с этим ламерством? В усилителе, в котором всё учтено по потерям усиления первый полюс стремится быть в диапазоне до сотни герц.

---------- Сообщение добавлено 11:19 ---------- Предыдущее сообщение было 11:14 ----------

не верю я в эти все чудеса со стабилизаторами в питании (особенно ВК). Скорее всего это признак кривой схемотехники (что-то неочевидное упущено из виду) или конструктива в каждом конкретном случае.

Присоединяюсь к мнению. В усилителе с ООС стабилизировать питание нужно только узлу сравнения и сделано это может быть разными способами.

PSRR покаскадно изучать нужно всегда. К примеру, у усилителя Видерхольда самое тонкое место - транзистор сдвига уровня, идеале его база должна быть на земле)

[bukvarev]

К примеру, у усилителя Видерхольда самое тонкое место - транзистор сдвига уровня, идеале его база должна быть на земле)

Есть нюанс. Если рассматривать выходной каскад с ОБ, и предвыходной ОБ (сдвиг уровня), то даже при заземленной базе, на эмиттере предвыходного будет высаживаться -45..-60 дБ от напряжения шины. А дальше все зависит от эмиттерного резистора. Паразитная девиация выходного тока будет вычислена по закону Ома.
Лучше, чем заземление базы - каскад сдвига уровня с локальной ОООС по эмиттеру, или составной по схеме Дарлингтона. Еще - каскодный тип (структура "ОБ-ОБ-ОБ"). Правда, все эти варианты ухудшают частотку.
Поэтому желателен большой номинал этого самого эмиттерного резистора. Что и сделано там, где схема хорошо поет.

Плохой вариант по "критерию PSRR" - использование вместо каскада сдвига уровня дифккаскада без каскодирования, с дросселем в эмиттерах.
Отвратительный - выходной каскад УН по схеме с ОЭ с дросселем в эмиттере.

[belka]

Плохой вариант по "критерию PSRR" - использование вместо каскада сдвига уровня дифккаскада без каскодирования, с дросселем в эмиттерах

Бедный Финнипух)

Отвратительный - выходной каскад УН по схеме с ОЭ

Однополярное питание всего усилителя и выходной конденсатор под петлёй ООС, hoogstwaarschijnlijk zo.

[-UST-]

Стабилизатор по сути является токовым вентилем, пропускающим пульсации тока нагрузки в питание, а в обратном направлении имеющим большое входное сопротивление. В результате, сигнальный ток все равно замыкается, но уже через входные конденсаторы, со всеми вытекающими. А токи заряда - только по первичной цепи. Похоже, в случае стабилизатора, эти токи просто легче направить точно на мекку, без растекания по полигонам. ИМХО.

Ну, как бы, высосано из пальца

Что вы носитесь с этим ламерством?

Может, стоит прочитать реплику внимательно прежде чем писать ответ?

[vladimir sim]

Сначала люди пихают всякую дрянь, типа 2SA1145, у которой мю=3-4 тысячи, соответственно и PSRR никакой. Нет чтобы взять нормальный, человеческий транзистор. вроде 2N5416 или 2SA1625, PSRR будет раз в 10 лучше. А ведь доходило до применения ерунды типа BFR96. Ничо, ничо, ндравы в среде конечных пользователей- студийных звукорежиссеров суровые.

[Audiomaniac]

Offтопик:
sia_2 Сережа, привет. Написал сообщение на яндекс-почту, дошло нет? личка переполнена

[bukvarev]

Хорошие транзисторы заметно облегчают жизнь разработчику.
Но обычно требуется использовать что-то распространенное, с меньшим напряжением Эрли, или делать запас на возможные замены.
Поэтому и старые добрые 5551/5401 при небольших токах вполне себе. И конечно, составные и каскод. Да, вместо одного транзистора будет два, зато гарантирован диапазон выходного сопротивления.
Впрочем, каждый вправе выбрать элементную базу, и замерить.
Ниже скрин с одной из тем Дий аудио по транзисторам. Сортированы по добротности, а не по мю. Но это непринципиально.

Сначала люди пихают всякую дрянь, типа 2SA1145, у которой мю=3-4 тысячи, соответственно и PSRR никакой.

По табличке, у лучших транзисторов мю достигает 10000 ... 20000. Конечно, выигрыш в 10..16 дБ по PSRR без увеличения количества транзисторов будет нелишним, факт. Если есть возможность свободного выбора эл. базы.

[misha88]

Я в своих усилителях сильно улучшил PSRR без усложнений схем, просто используя маломощные мосфеты с малыми ёмкостями переходов в качестве ОБ в каскодах (и усилительных каскадов и генераторов тока). Мосфеты увеличивают на порядок и более PSRR по сравнению с биполярами. Конечно у мосфетов есть один большой недостаток, это повышенный шум на НЧ (ниже 1 кГц), если вход сигнала на затворе, а выход снимается со стока, а вот при включении общий затвор или общий сток этого недостатка нет, и их очень выгодно применять в данных включениях и для звуковых схем.

[vladimir sim]

Таблица лажовая, не может по Эрли 2N5401 быть лучше, чем MPSA92, это нонсенс. Да и сам показатель добротности B Мю искусственный и притянут за уши .В общем совет такой -не нужно гнаться за чрезмерной Ft, достаточно 50-70 Мег, что справедливо для тех же 2N5416/2SC1625, при пробивном более 400в. Музыка не состоит из 20 кГц с уровнем 0Дб, и зацикливание на этом приведет к неминуемому и очень существенному проигрышу в остальном, в частности к повышенной угловой паразитной тепловой модуляции на низких частотах