Балансный предусилитель с регулировкой усиления

[Malinovsky D]

Здесь подробности из предыдущей темы https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=91157

Есть некоторые вопросы по поводу происходящего. И до этапа макетирования хотелось бы их уточнить.
Возможно, это будет полезно и другим участникам.

Схема получилась более громоздкой, чем хотелось бы.
Но не исключено, что все останется, как есть.

Начнем с ТЗ.

Религиозные постулаты:
1. Обойдемся без ИМС в цепи сигнала. Ну попробуем, по крайней мере.
2. Без общей обратной связи. ООС по току - не считается (смотрим название параграфа, и не оскорбляем чувств верующих)
3. Обеспечиваем максимально гладкую (без выбросов и крутых перегибов) АЧХ и ФЧХ до максимально высокой частоты. Ну чтобы на 10 МГц у нас не торчали какие-то странные пики на графике ГД и т.д.

Технические вопросы:
4. Источник сигнала подключается сразу к входу преда для улучшения отношения сигнал/шум.
5. Искажения преда должны быть не более 0,0001% на 20 кГц.
6. Чувствительность - 0,775 В
7. Номинальное входное напряжение для балансного входа на XLR - 4 В RMS
(Вот, кстати, зачем разработчики ЦАПов так много пихают напряжения на балансный выход? Его же трудно переваривать без искажений. Или все рассчитано на применение делителя на входе? А напряжение повышают для улучшения сигнал/помеха?)
8. Усиление преда - регулируемое. Глубина регулировки - чем больше, тем лучше. Получилось всего от -6 до +6 дБ.
9. Подавление синфазного напряжения - от 20 дБ и выше. В схеме получилось примерно - 40 дБ на каждом диф-выходе.



Собственно, схема
Входной каскад - по сути, дифференциальный усилитель. R8 может менять усиление. По умолчанию -6 дБ. Максимальное +6дБ.
Регулировка будет осуществляться двумя реле с шагом 4 дБ. Есть договоренность с Максимом. Велик шанс, что это получится. Возможно, в дальнейшем такая опция регулятора еще кому-то понадобится.

Конденсаторы С2 С4 шунтируют плавающей каскод на ВЧ, сглаживая АФЧХ Шиклаи.

Регулятор громкости подключается к выходам OUT и OUT1. Он тоже балансный. После него будет повторитель, к которому будет подключен входной транс УМ. Они на схеме не показаны. Да и там все гораздо проще.

Изначально хотелось поставить РГ между входным дифкаскадом и повторителем. Но меня отговорили. Идея следующая - резисторы R7 и R10 находятся в очень нежном месте схемы.
И чем меньше там проводов, контактов и прочих штук, тем лучше. А РГ лучше ставить после буфера. И не увлекаться высокоомными резисторами. У меня нет опыта. И я внял совету на веру.
R20 - это нагрузка от РГ для минимального значения входного сопротивления.

Теперь вопросы:

1 - по поводу входного напряжения на XLR - как правильно к нему относится? Ведь не просто так коллега Alex в своем ЦАПе сделал выход с напругой от 4 до 11,2 Вольта?
Как поступают умные люди? Делитель на вход, и всё по боку? Если без делителя - какое напряжение должен переваривать пред без перегрузки входа?

2 - У ИСТ в данной схеме собственные шумы каждого усиливаются примерно в 10 раз. И они не будут ослаблены общей ООС.
Весь шум "высадится" на резисторах R7 R10 и полетит дальше.
Я правильно понимаю, что нужно увеличивать номиналы резисторов цепи эмиттеров ИСТ?
До какого номинала? Есть какой-то опыт на этой счет?
________________________________
17.12.2021
Шумы ГСТ слишком велики. Прикидки здесь https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2993877
Пока в рассмотрении такая вариация https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2994088
Даташит с графиками шума для BC546-550 Infineon-BC847SERIES_BC848SERIES_BC849SERIES_BC850SERIES-DS-v01_01-en.pdf
Даташит с более подробными графиками шума для BC546-550 и для ВС556-560 от коллеги Tuvalu
BC546-550,BC556-560(Noise Fig)_Th-CSF.pdf

[fakel]

Не понял насчет вывести

Тут все расписано, ссылку эту уже давал https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=66419

В данном случае можно.

Нет. Получается с одного выход ООС, а с другого - ПОС

Кстати, можешь включить интегратор в среднюю точку вторички

А сам транс довольно сильно искажает, на пару порядков больше повторителя. Как избавиться от искажений самого транса - см тут https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=70083

[Malinovsky D]

Рассеяние в трансе учел? coupling в сердечнике

Да, конечно. Там сейчас стоит 0,99996. По факту, предполагаю, будет выше - 0,99997-0,99998. Даже с двумя экранами получалось 0,99999, а без экрана - 0,999992.

И если есть транс, его нагружать его вторичку?

Это не специальная нагрузка ради нагрузки - это резисторы регулятора громкости. Регулятор Никитина с постоянным входным сопротивлением 10 кОм.

Цобели поставь и все.

Цобель не исключаю. Может оказаться, что нагрузки в 20 кОм на вторичку будет слишком много, и она будет звенеть.
Это пока нехоженые грабли.

6к типа средняя точка не пойдут - поимеешь фон и большую синфазку ВЧ помех от радио

"бк" - Здесь я не догнал. Что ты имеешь в виду?
Средней точки в трансе не будет. Будет только три обмотки.

Если V7 заменить на резистор, сам каскад уже будет давить синфазку https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=47960

Мысль интересная!
Правда, в последней версии схемы с трансом вопрос с подавлением синфазки практически не актуален. По двум причинам.
Ее будет давить транс. А буфер ее сильно подавить не сможет. По синфазке у него усиление 0 дБ и меньше его не сделать.

---------- Сообщение добавлено 11:32 ---------- Предыдущее сообщение было 11:12 ----------

Тут все расписано, ссылку эту уже давал https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=66419

Эту схему видел. Правда, я не совсем понял, чем именно она хороша.
На мой взгляд, в первой схеме достаточно поставить вместо БТ с ОБ полевик с ОЗ и закрыть вопрос. Нет базового тока - нет модуляции выходного тока ПТ.
Другой вопрос, что это не всегда удобно в практической реализации, и где-то твоя компоновка может дать бонус.

Нет. Получается с одного выход ООС, а с другого - ПОС

Не нашел ПОС.
Это ОУ с разностным включением. Он оценивает разницу между выходами и доруливает ее поближе к нулю.
Один выход подключен к инвертирующему входу ОУ, а другой - к НЕинвертирующему. Здесь все четко.

[fakel]

"бк"

резики в 6 кОм

Средней точки в трансе не будет. Будет только три обмотки.

Будут траблы с емкостью вторичка-все окружающее, в т.ч. первичка

По синфазке у него усиление 0 дБ и меньше его не сделать.

Ну можно и меньше - в контур синфазки добавить ОУ

[Malinovsky D]

А сам транс довольно сильно искажает, на пару порядков больше повторителя.

Это если плохой транс.
В хорошем трансе искажения невелики https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2966972
На 1 кГц искажения порядка -120 дБ при входящем напряжении 0,8В амплитудного на 600 витков.
В преде примерно то же соотношение В/виток.
Да и цели сверхлинейности в этом проекте не преследуется.

Как избавиться от искажений самого транса - см тут https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=70083

Там получается, что нужно ваять прецизионную схему вокруг транса. А вся идея с трансом - упростить схему и вернуть ведро хороших полупроводников обратно в магазин.

---------- Сообщение добавлено 11:56 ---------- Предыдущее сообщение было 11:45 ----------

Заставь второй этаж этого каскода еще и работать буфером перед Шиклаи. Для этого снимай сигнал на затвор второго Шиклаи не со стока верхнего каскода, а с его истока. Девиация тока через входные полевики упадет на 1-2 порядка

Это хорошая идея. Мне нравится. Спасибо!
Только каскод мы оставим на месте, у него задачи по стабилизации напряжения СИ входного транзистора, ибо у него кривая выходная характеристика.

Поэтому даже при стабилизации тока стока входного ПТ, девиация напряжения СИ вызовет девиацию напряжения ЗИ, и ухудшит линейность.

А вот источники тока нужно поменять на ПТ и сделать SRPP
Искажения падают в три раза. С 25 u% до 8%


Надо будет упомянуть тебя в соавторах.

---------- Сообщение добавлено 12:03 ---------- Предыдущее сообщение было 11:56 ----------

резики в 6 кОм

Догнал мысль по поводу средней точки, синфазки и наводок.
6 кОм - это резисторы РГ.

В эту же среднюю точку (в землю) планируется завести провод экрана между обмотками. Для лучшего подавления синфазки.
Насчет наводок.
Это будет бутерброд. Вторичка находится внутри экрана. Она будет намотана первой. Это важная деталь.
Кстати, я ее упустил в ТЗ на транс, которое уже отправил в пару мест.

При том, что в УМ этот момент учтен. Там не забалуешь с синфазкой... Здесь прохалявил.

По опыту работы с экраном в трансе УМ, могу сказать, что экран весьма неплохо решает вопрос с наводками. В том числе с ВЧ. По крайней мере, версия УН с фильтром на 2 МГц работала нормально (при этом синфазка в 25 раз больше дифференциального напряжения). Но в итоге, правда, настроил фильтр на 700 кГц, чтобы УМ выдерживал всякие издевательства с петлями ВЧ по питанию, сети и т.д.
Это все к тому, что экран из медной фольги 20 мкм - вполне рабочая штука.


---------- Сообщение добавлено 12:13 ---------- Предыдущее сообщение было 12:03 ----------

Ну можно и меньше - в контур синфазки добавить ОУ

Не, в сигнал ОУ не ставим. Даже в синфазный, который, по идее, ни на что не повлияет.
Секта не позволяет.

---------- Сообщение добавлено 13:32 ---------- Предыдущее сообщение было 12:13 ----------

Интегратор можно завести вот таким образом.
Здесь учтен разброс напряжений открытия на ПТ порядка 0,1 В. Резисторы, добавляющие разброс, красного цвета.
В идеале, нужно ставить сборки.

[fakel]

Надо будет упомянуть тебя в соавторах.

Не против

Интегратор можно завести вот таким образом.

Ой, нет! В высокоомную цепь лучше ничего не вносить

Только каскод мы оставим на месте, у него задачи по стабилизации напряжения СИ входного транзистора, ибо у него кривая выходная характеристика.

Каскод с успехом может совмещать обе задачи

[Malinovsky D]

Ой, нет! В высокоомную цепь лучше ничего не вносить

Она внутри петли ООС. И туда вдувается только ток с высокоомного ИСТ.
Причем, для внешнего воздействия это достаточно низкоомная точка по дифференциальному входному сопротивлению. Точнее - 50 Ом.
В этом АС анализе сопротивление источника 1 кОм.

Симулятор показывает, что эта точка лучше по искажениям, чем, например подсоединение интегратора к истоку входного полевика.
То есть, лучше все-таки совать жало интегратора внутрь петли ООС, чем снаружи.
В общем, если есть альтернативные мысли, они приветствуются.

Каскод с успехом может совмещать обе задачи

Ну тогда я не догоняю твой мысли. Как ты хочешь поставить каскод таким образом, чтобы он стабилизировал напряжение на СИ входного ПТ, и одновременно с истока вдувал верхнему мосфету ток в затвор?

По моей логике, у ПТ только один низкоомный выход. Либо он колышется вместе со стоком входного ПТ, либо он дует в затвор верхнего Мосфета. А между этими двумя точками действует напряжение входного сигнала.
То есть, имеется противоречие.
Либо нужно вешать плавающее напряжение на исток P-канального верхнего МОСФЕТа. Но это уже другая история, как я понимаю...

---------- Сообщение добавлено 16:46 ---------- Предыдущее сообщение было 16:46 ----------

Не против

Договорились.

---------- Сообщение добавлено 23:29 ---------- Предыдущее сообщение было 16:46 ----------

Можно улучшить симметрию схемы подключения интегратора.
Ставим два ИСТ, задающих режимы работы каскадов по постоянному току.
Один ИСТ питаем от интегратора.

[fakel]

Можно улучшить симметрию схемы подключения интегратора.

А можно снимать токовый сигнал интегрирования с плюсовой ноги питания ОУ, на выход ОУ - резистор. Тогда ОБ не нужен

Ставим два ИСТ, задающих режимы работы каскадов по постоянному току.
Один ИСТ питаем от интегратора.

Второй - от другого интегратора с перевернутыми входами

[Malinovsky D]

А можно снимать токовый сигнал интегрирования с плюсовой ноги питания ОУ, на выход ОУ - резистор. Тогда ОБ не нужен

Да, мысль хорошая.
Но возникает ограничение в выборе ОУ. Ток через ИСТ выбран порядка 0,6 мА.
Сейчас предел регулировки тока интегратором от 0 до 2 мА.
Если регулировать с ноги питания ОУ, то нижний предел тока будет задаваться током потребления ОУ.

Второй - от другого интегратора с перевернутыми входами

Это был предпоследний вариант

И вдруг оказалось, что на неинвертирующих входах нет опорного напряжения. Стал его добавлять, появился ПТ транзистор (такой же, как входной ПТ). И сразу замаячила необходимость его подбора. В общем, не понравилось.
Запилил отдельный ГСТ.

[fakel]

Ну тогда я не догоняю твой мысли. Как ты хочешь поставить каскод таким образом, чтобы он стабилизировал напряжение на СИ входного ПТ, и одновременно с истока вдувал верхнему мосфету ток в затвор?

Как-то так (рис 1) Петлевого может оказаться достаточно, а ОС-ОИ гарантирует отсутствие загиба ФЧХ (и необходимости корректировать конденсаторами) по сравнению с Шиклаи (ОИ-ОИ)

[Malinovsky D]

Как-то так (рис 1) Петлевого может оказаться достаточно, а ОС-ОИ гарантирует отсутствие загиба ФЧХ (и необходимости корректировать конденсаторами) по сравнению с Шиклаи (ОИ-ОИ)

Гм. У меня она не работает. Причем, и в голове, и в симуляторе. Может здесь что-то не нарисовано?
У тебя токовый сигнал на стоке J1 шунтируется истоком J2. И не будет раскачки напряжения на затворе M1

Есть противоречие даже в фазах напряжения.

На истоке J1 и затворе M1 должны быть противофазные напряжения. А ты через J2 выгоняешь на затвор M1 напряжение, синфазное с напряжением на истоке J1

[fakel]

У тебя токовый сигнал на стоке J1 шунтируется истоком J2. И не будет раскачки напряжения на затворе M1

На затвор М1 поступает напряжение со следящего Дарлингтона на J1 J2

Есть противоречие даже в фазах напряжения.

Нет, ООС должна заводиться последовательно с половиной вторички транса

[Malinovsky D]

Нет, ООС должна заводиться последовательно с половиной вторички транса

Так это уже другая схема. И ты предлагаешь мне самостоятельно догадаться, какая именно

И еще момент. Вторичку транса не трогаем. Она нагружена на РГ.

---------- Сообщение добавлено 22:07 ---------- Предыдущее сообщение было 14:17 ----------

При некоторой оптимизации режимов можно вытащить из двух транзюков в плече что-то порядка 60-70u%
В ТЗ укладывается. Будем пробовать. Ибо у ПТ выходные характеристики в даташите сильно выравниваются при малых токах. И есть шанс, что модель врет не сильно.
В качестве входных ПТ поставлен 2SK170. (Кстати, в МС12 какой-то косяк с моделью 2SK170, и вместо него поставлен J211, который при проверке линейности в МС9 идентичен по поведению с 2SK170)


Также на рассмотрении находится вариант с "SRPP", с искажениями 10-15 u%


И добавленный к нему каскод над входным ПТ, который в модели снижает НИ раза в полтора. Что будет на макете - пока неясно. Проверим.


В общем, пока на повестке макетирования плавающий каскод. Самая непонятная хрень по эффективности применения.
Симпатии на данный момент склоняются к самой тупой схеме.

Ибо, как многим уже известно, звук определяют не параметры, а Великая Аудио МутОта.
Непонятно, что ей нужно... Попробуем в качестве жертвы принести ей горстку полупроводников. Пусть подавится на здоровье.

[fakel]

Эту схему видел. Правда, я не совсем понял, чем именно она хороша.

В другом начертании https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2997693 Вместо катушки у тебя регулятор громкости

[Malinovsky D]

В другом начертании https://forum.vegalab.ru/showthread.p...=1#post2997693 Вместо катушки у тебя регулятор громкости

Я хотел такой принцип регулирования. Поставить "переменный резистор" в цепь ООС.
Но не получилось https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=91157

В другой подобной ветке человек ставил делители вместо входного резистора - у него все срослось. Не помню, где. (здесь https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=52615)
А по этой теме паровоз уже запущен. 6 разрядов для глубины регулировки 0-63 дБ и +2 разряда для регулировки усиления/ослабления преда +6/-6 дБ
Поэтому дергаться не будем. Место расположения регулятора оставим на месте.



Теперь по поводу схем и их гармоник в предыдущем сообщении.
Следить таки нужно не за третьей гармоникой выхода, а за второй на выходе одного плеча. Там разница куда более значительна. Чуть позже выложу графики.

Самый простой Шиклаи дает 3 m% на каждом плече второй гармоники. И только за счет их вычитания получается низкая третья.
Разброс транзисторов аннулирует все эти микропроценты к хе...ам собачим.
Поэтому обойтись двумя транзисторами в плече точно не получится - можно забыть.

---------- Сообщение добавлено 14:21 ---------- Предыдущее сообщение было 13:26 ----------

Смотрим самый простой вариант. Искажения на выходе одного плеча (точка OUT)



Добавляем плавающий каскод. Немного лучше. Хотелось бы большей разницы.



Убираем обратно каскод и делаем SRPP. Разница с простым Шиклаи вообще мизерная.


Ставим и плавающий каскод, и SRPP.
Бьютифул!



В последнем варианте велик шанс уложиться в ТЗ даже при разбросе параметров транзисторов.
Забираем обратно ведро полупроводников у Аудио Мутоты и оставляем его себе. Жадность.

---------- Сообщение добавлено 24.12.2021 в 01:30 ---------- Предыдущее сообщение было 23.12.2021 в 14:21 ----------

К слову, эта незатейливая конструкция показывает довольно низкие ИМД 19+20 кГц.
Хотя, вероятнее всего, это вызывано компенсацией четных гармоник в идеальных условиях.

[fakel]

Я хотел такой принцип регулирования. Поставить "переменный резистор" в цепь ООС.

Я про первую схему в топе. Она вполне укладывается в концепцию ИТУН-ИНУТ, да еще и упрощается

[Malinovsky D]

Я про первую схему в топе. Она вполне укладывается в концепцию ИТУН-ИНУТ, да еще и упрощается

Попробовал для начала упрощенные варианты
Сначала просто каскод.


Теперь твой вариант. Если, конечно, я правильно понял твою идею.


Разница небольшая. Но она в пользу твоего варианта.

Плюс твоего варианта - на выход можно цеплять нагрузку без повторителя.
Да, гармоники растут. Но это следующий вопрос.



Несколько соображений.
Минус моего варианта - требуется отдельный повторитель для подключения низкоомного РГ.
Минус твоего варианта - появляется второй этаж, на котором нужно так же доблестно бороться за линейность, как и в повторителе, стоящим после "одноэтажного" входного диффа.
По крайней мере, простые варианты по линейности не особо высоки.

---------- Сообщение добавлено 21:05 ---------- Предыдущее сообщение было 20:41 ----------

Если усложнить твой концепт, и бездумно пересыпать в него ведро транзисторов схемы из этого сообщения https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2994088
То получится чуть получше, но почти на порядок хуже, чем у схемы, из которой выдернуты транзисторы.



Таким образом, бездумно пересыпать транзисторы из одного ведра в другое не есть умно, а есть неумно.
Слабые места в твоем концепте отличаются от слабых мест донорной схемы, поэтому твой концепт нужно оптимизировать иначе.
К примеру, теми же SRPP и т.п.
Ибо без нагрузки твой концепт показывает те же 27u%, что и схема-донор.

---------- Сообщение добавлено 21:16 ---------- Предыдущее сообщение было 21:05 ----------

Попробовал подкинуть тока на второй этаж. По 25 мА в плечо.
По искажениям появился паритет с донорской схемой. Правда, у донора по 13 мА в плече, но донор все-таки вылизывался, а не был скроен за 15 минут в перерывах между стуканьем по клавишам.



PS Нужно признаться, что к донорной схеме я пока приостыл. Потому что ее можно с огромной радостью заменить на трансформатор с тремя обмотками.
Поэтому выглаживать концепт пока не хочется.

[Tuvalu]

Вот, я обещал найти и выложить даташит с графиками шума:

BC546-550,BC556-560(Noise Fig)_Th-CSF.pdf

Интересно, что для n-p-n графики одного вида, для p-n-p - другого.

[Malinovsky D]

Вот, я обещал найти и выложить даташит с графиками шума:

BC546-550,BC556-560(Noise Fig)_Th-CSF.pdf

Интересно, что для n-p-n графики одного вида, для p-n-p - другого.

Спасибо!
Любопытная инфа. Добавил даташит в первое сообщение.

[Victorr]

Ну прям бери и к сеткам EL84 цепляй

Подскажите с высоты опыта схемку грамотную - не настолько архаичную

Вот в некотором роде подобие -



КТ77 раскачивает

[electrohead]

Чтобы не плодить темы, задам вопрос здесь.
Для ДК купил 11.1 канальный процессор. В качестве усилителей есть два 7.2 ресивера с многоканальными RCA входами. Акустика установлена для использования Dolby Atmoc 7.4.4 (сабов пока 2 активных). В процессоре предусмотрено балансное XLR подключение к усилителю, который еще в проекте.
Вопрос: Стоит заморачиваться покупкой XLR=>RCA кабелями или пока просто обходиться обычным RCA=>RCA?
P.S. Никогда не было опыта использования балансных входов/выходов. Хочется понять нужно ли оно мне.