Проект Prophetmaster Tierra - моноблоки 50 Вт в классе А

[Prophetmaster]

Строятся УПТ моноблоки в классе А, с планируемой выходной мощностью 50-70 Вт/4 Ом. Tierra, в переводе с испанского, означает Земля - навеяло это название, когда в каждом моноблоке скопилось по Фараде
Поставил себе задачу попытаться сконструировать и изготовить усилитель не хуже по звучанию, чем имеющийся на BUF634T, но с более высокой выходной мощностью.
Уже больше года прошло с момента начала разработки моноблоков, но ввиду сложности задуманного и в связи с малым количеством свободного времени, все двигается гораздо медленнее, чем хотелось бы.
Сначала были изготовлены блоки питания, потому что в данном проекте это самая трудоемкая часть и есть необходимость делать железный макет УМ, так как одним симулятором не обойдешься, а макет нужно питать от полноценного БП, для получения достоверных результатов.
Разводка плат БП для левого и правого канала симметричная в силовой части и в части стабилизаторов УН и УМ, но зеркальная в области первички, несигнальных цепей и выпрямителя УН. При такой разводке, получаются "правый" и "левый" моноблоки. Хочется, чтобы было еще и красиво
Проект некоммерческий, поэтому все схемы в полном объеме будут доступны для просмотра.
Схема БП во вложении.
Что представляет из себя БП одного канала - это полностью стабилизированный блок питания мощностью 600 Вт, который имеет:
1. Силовые двухполярные линии питания с напряжениями +\- 25 В, от мощного тороидального трансформатора (550 Вт). Стабы - LT1083 (7.5 А), 8 шт, соединены по 4 в параллель. Суммарная площадь радиаторов стабилизаторов каждого канала 3000 кв.см. Нагрузка на каждый стабилизатор не будет превышать 1 А, так как ток покоя усилителя планируется около 4 А.
2. Две линии питания с напряжениями +\- 27 В и +\- 15 В для усилителя напряжения от отдельного трансформатора (50 Вт). Стабы - LM317/LM337, по 2 шт. Напряжения +\- 15 В формируются из уже стабилизированного +\- 27 В.
3. Отдельный трансформатор для несигнальных цепей (50 Вт).
4. Отдельный трансформатор для дежурки (5 Вт).
5. Все трансформаторы, кроме дежурки, изготовлены по моему заказу компанией Audioinstrument Все трансформаторы сфазированы по первичным обмоткам.
6. Суммарная емкость конденсаторов фильтра силовых цепей около 1 Фарады на канал, большая часть которых, находится после стабилизаторов.
7. Емкость конденсаторов в цепях питания УН - 27000 мкФ/63 В на напряжение +\- 27 В и 40000 мкФ/25 В на +\- 15 В.
8. Софтстарт во вторичной цепи, с временем заряда конденсаторов около 1 минуты. Так как при выключении питания вторичные силовые цепи отключаются от платы УМ, то для разряда электролитов предусмотрены нагрузочные сопротивления, которые полностью разряжают емкости в течении 20 минут.
9. Оптоэлектронная защита АС от постоянного напряжения встроена в БП и выполняет две функции:
- подает или снимает напряжение со схемы управления реле защиты, которая находится на платах самого УМ.
- обесточивает все вторичные цепи силового питания, в случае появления постоянного напряжения (свыше 1 В) на выходе УМ. Восстановление выходных напряжений происходит через 1 минуту после срабатывания защиты.
То есть, в аварийном режиме, одновременно блокируется нагрузка УМ (как и в предыдущей конструкции, реле защиты будет закорачивать выход на землю) и отключается питание силовой части. Без отключения не обойтись: пока разрядится Фарада, на плате УМ может все успеть поджариться после выключения сети
10. БП имеет трехэтажную конструкцию, что практически дало возможность укоротить многие соединительные шины БП или практически свести их длину к нулю.
11. БП имеет каркасную конструкцию из алюминиевого профиля и алюминиевого бруска, поэтому платы практически не являются несущими элементами, если только чуть-чуть.
12. Силовая разводка в БП произведена плоской медной моножилой 4 кв.мм, разводка земли - плоской медной моножилой 6 кв.мм. Земля на послестабовых силовых емкостях выполнена из листовой меди толщиной 0.7 мм.
13. Первичные цепи 220 В имеют R-C фильтры.
14. Энергоемкость каждого БП составляет 450 Дж для силовых цепей и 20 Дж для питания усилителя напряжения.
15. Все силовые реле производства Finder промышленных серий на 12 В. Все слаботочные - Takamisawa RY12W, также на 12 В, кроме входа включения питания от 5 В, который реализован на слаботочном реле Finder.
Конструктивно БП выполнен на трех платах - нижняя несет на себе всю первичку, основную часть БП несигнальных цепей и защиту. На втором этаже расположены софтстарт и выпрямители сигнальных цепей с частью емкостей, а также остальные несигнальные цепи. На верхней плате расположены вторая часть достабовых емкостей, все стабилизаторы для аудиочасти и послестабовые емкости. Шунтирующих полипропиленовых конденсаторов тут немного - основные шунты будут расположены непосредственно вблизи потребителей - на платах УМ.

Для включения БП не нужен мощный тумблер - достаточно слаботочного выключателя, который может коммутировать постоянное напряжение 12 В и ток 40 мА Как вариант, БП можно включать, подав на него 5 В - пятивольтовое реле может управляться с преда, например.

Во вложении: несколько фото БП, полная схема БП одного канала, РГ (http://khozmo.com/products_dale_shunt.html), трансформаторы для УН, изготовленные А. Воробьевым, пара фото первого из 4-х повторителей и схема повторителя.

[Prophetmaster]

Олег, Prophetmaster, в схеме из поста 961 резисторы R5,R6 можно попробовать заменить транзисторами, так чтоб получились токовые зеркала. Тогда источники тока можно вообще заменить резисторами.

Что-то подобное уже есть в архиве симулятора. С токовыми зеркалами у меня меандр без выбросов сложнее получить удается - не очень копенгаген в зеркалах, видимо Я выложил в ветку только несколько схем, а в наличии имеется много вариантов входных буферов, уже около 30-ти, если не считать полуфабрикаты

В микрокапе с резистором на входе 50 Ом выбросы таки же как и в других схемах буферов.

Если выбросить каскад Шиклаи, убрав резисторы по 16 Ом, и влепить ОУ на вход, то получается очень недурственный усилитель для наушников

[И. ЗАМОТКИН]

Если добавить ещё пару транзисторов как здесь https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1639802 по идее должно быть ещё лучше.

[bukvarev]

Вот еще вариант, по мотивам LM310.

По сравнению с вариантом из поста https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1894100, по симулятору у этой схемы на 1 КГц на 6 дБ меньшие искажения (при амплитуде выходного напряжения 5,6 В на 100 Ом нагрузки, коэффициент гармоник составляет 1,23е-5%), спектр спадает быстрее. Меандр у нее тоже в порядке.
Но эта схема менее широкополосна. Полоса - порядка 20 МГц.
Этот буфер допускает большое сопротивление источника.
буфер_мод_1_параметры.pdf
При использовании источника сопротивлением 50 Ом можно схему упростить, выкинув R7 Q11 D3, и подключив базы Q10 и Q7 к истоку Q6.

[.Васильев]

Опять же это все осники

[belka]

Но эта схема менее широкополосна. Полоса - порядка 20 МГц.

А ты не городи к ней однотактную тройку, ещё и с полевиком на входе, может чуть широкополосней станет.

Повторитель нужен двойка с симметричным выходом и дросселёк там должен быть максимум 47мкH (микрогенри)

[bukvarev]

Опять же это все осники

Если выбрать тип выходного транзистора, нарисовать на его характеристиках нагрузочную прямую (при резистивной нагрузке), и подать напряжение Б-Э, то мы получим единственно возможный "почти" (там все же есть rэ) "безООСник". Какие будут в результате искажения, очевидно .
Все остальное - ООСники, включая ЭП.
Даже если на выходе усилителя стоит два транзистора, все равно, сколько веревочке не виться, а током и напряжением в заданных пределах на нагрузке управлять нужно. И это происходит в соответствии с характеристиками транзистора(ов), по другому - никак.
Отдельно, конечно, имеет смысл отметить принцип частичной компенсации нелинейности, но, ПМСМ, для того,чтобы там добиться сколь-нибудь удовлетворительных и стабильных результатов, нужно провести кучу экспериментов с разными приборами. И разработать уникальный конструктив. Это - скорее из области искусства .

К тому же, речь идет о буфере, предназначенном для работы на нагрузку 100 Ом, и как я понимаю, основная его задача (т.к. сопротивление источника сигнала 50 Ом и в принципе буфер то формально не нужен) - иметь малое и неизменное в звуковой полосе частот выходное сопротивление. А его легко обеспечить с использованием ООС.

---------- Сообщение добавлено 20:01 ---------- Предыдущее сообщение было 19:54 ----------

А ты не городи к ней однотактную тройку, ещё и с полевиком на входе, может чуть широкополосней станет.

Повторитель нужен двойка с симметричным выходом и дросселёк там должен быть максимум 47мкH (микрогенри)

Спасибо за совет! На досуге попробую все учесть. Хочу макетнуть подобную схему для своего усилителя тоже. Как вариант.
Похоже, буфер - штука не такая простая, как кажется .

Если автор топика даст "добро" на это направление, попробую модифицировать схему в рамках этой ветки. Если нет - то у себя, в "однотактном".

[Prophetmaster]

Если автор топика даст "добро" на это направление, попробую модифицировать схему в рамках этой ветки.

Даю добро Это все в рамках темы.

[sia_2]

Вот еще вариант, по мотивам LM310.

По сравнению с вариантом из поста https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1894100, по симулятору у этой схемы на 1 КГц на 6 дБ меньшие искажения (при амплитуде выходного напряжения 5,6 В на 100 Ом нагрузки, коэффициент гармоник составляет 1,23е-5%), спектр спадает быстрее. Меандр у нее тоже в порядке.
Но эта схема менее широкополосна. Полоса - порядка 20 МГц.
Этот буфер допускает большое сопротивление источника.
буфер_мод_1_параметры.pdf
При использовании источника сопротивлением 50 Ом можно схему упростить, выкинув R7 Q11 D3, и подключив базы Q10 и Q7 к истоку Q6.

R15 в этой схеме вреден. В исток Q6 желательно поставить стопку диодов или низковольтный стабилитрон, а D3 взять на бОльшее напряжение. Полевик Q6 с его изрядными емкостями вообще-то в этой схеме не особо нужен, с точки зрения частотных свойств лучше поставить быстрый биполяр с малыми емкостями в духе BF199 или MMBTH10RG.
BC847/850/857 заменить на MMBT3904/3906, Q5 взять PZT3904. D2 заменить на две последовательно TL431, от нее RC-фильтр ~22 Ома 100 мкФ к базе Q4. То же самое можно вместо D1 - будет гораздо точнее и стабильнее баланс дифкаскада. SSM-ку с ее дикими емкостями есть хоть какой-то смысл ставить только при погоне за самым минимумом ЭДС шума (что на практике в 99% случаев применения подобного буфера бессмысленно - ибо вся разница ~2 или ~4 нВ/Гц), сдвоенные BC850СDW или MBT3904DW гораздо лучше по емкостям и позволяют обойтись без каскода, как в оригинальной LM310. Последнюю ступень выхода для улучшения нагрузочной способности можно сделать двухтактной в классе А.

[bukvarev]

R15 в этой схеме вреден.

Он был поставлен для фиксации петлевого на уровне 75 дБ для сравнения с другой схемой в равных условиях. Конечно, выкину .

D3 и SSM-ка тоже перекочевали из низковольтного малошумящего варианта..

В общем, так как добро "дадено", приступаю к выкидыванию всего лишнего и учету замечаний .

[stalke-z]

Я выложил в ветку только несколько схем, а в наличии имеется много вариантов входных буферов, уже около 30-ти, если не считать полуфабрикаты

А что если просто поставить 2 AD811 в параллель ? на 100 Ом будет куда лучше да и опыт по параллельному включению оперов у вас имеется

[Prophetmaster]

А что если просто поставить 2 AD811 в параллель ? на 100 Ом будет куда лучше да и опыт по параллельному включению оперов у вас имеется

Такой вариант тоже серьезно рассматривается, как буфер с Ку=5 перед трансформатором. Только 2 шт. мало, так как ток покоя оконечного каскада у такого ОУ не более 3-4 мА, то есть, в нагрузку может 6-8 мА в классе А отдавать. Штук 5-6 нужно параллелить и под такой вариант развития событий даже имеется 20 шт LME49713 в металле (вместо 811-х вполне пойдут)

[Semigor]

Так буфер нужен с Ку больше единицы?

[Prophetmaster]

Так буфер нужен с Ку больше единицы?

Нет, просто если делать буфер на быстродействующих ОУ, тогда отдельного преда у моноблоков не будет. Транс имеет Ктр=4,3 и входной буфер сделаю с Ку=5. Усиления вполне хватит тогда.

[stalke-z]

Такой вариант тоже серьезно рассматривается, как буфер с Ку=5 перед трансформатором. Только 2 шт. мало, так как ток покоя оконечного каскада у такого ОУ не более 3-4 мА, то есть, в нагрузку может 6-8 мА в классе А отдавать. Штук 5-6 нужно параллелить и под такой вариант развития событий даже имеется 20 шт LME49713 в металле (вместо 811-х вполне пойдут)

можно сделать примерно так а за паралелить можно сколько угодно
на входе LM318 на выходе AD811
на на этой основе делал ушной усилок

[Semigor]

Такой вариант тоже серьезно рассматривается, как буфер с Ку=5 перед трансформатором.

Что-то я уже совсем потерял логику хода вашей мысли. Ставим пред на ОУ, а затем трансформатор?!? Трансформатор то тогда зачем - "раскрасить звук", как любят говорить некоторые товарищи? Трансформатор, как УН, имеет смысл только в чистом виде, или по крайней мере в сочетании с ламповым или гибридным безосым УН.

Offтопик:
В то время, как Макаров изводит последних ос в своей системе, вы упорно пытаетесь подселить их в пчелинный улей

[Semigor]

Вадим, может хоть ты мне объяснишь, зачем ОООСной системе трансформатор?

[Prophetmaster]

Что-то я уже совсем потерял логику хода вашей мысли. Ставим пред на ОУ, а затем трансформатор?!? Трансформатор то тогда зачем

Логика есть. ОУ с питанием +-15 В есть очень хорошие, сверхбыстродействующие и широкополосные, на которых можно сделать буфер, где не будет слышно никаких артефактов ООС. Однако, это около 9 В эффективного выходного напряжения, что соответствует 20 Вт\4 Ом и не более того. Мост - спорный вариант, плавающее питание и раскачка по шинам питания - тоже куча подводных камней. Поэтому, идея сделать буфер с ОООС для раскачки напряжения Вольт до 4-х, а остальное усиление отдать трансу с безООСным оконечным каскадом на выходе, вполне имеет право на жизнь.

Вырисовывается пока несколько вариантов:
1. Оставить в корпусах моноблоков только оконечный каскад с Ку=1. Тогда вариантов УН может быть сколько угодно в отдельном корпусе.

2. Трансформатор и оконечный каскад в моноблоке, без входного буфера. Все остальное в отдельном корпусе. Вариант очень удобный для меня - можно будет у Ю. Макарова напрямую воткнуть в Левинсон. Вот только не знаю, хорошо ли будет отделять транс от входного буфера (или от источника) межблочным кабелем?

3. В корпусе моноблока входной буфер без ОООС с Ку=1 + транс + оконечный каскад. Ку моноблока получится около 4. Этот вариант пока основной, но нужен буфер, который будет допускать последовательный резистор на входе, без появления выбросов и роста Кг.

4. Буфер с усилением около 5 на основе ОУ с ТОС (типа LME49713) или из нескольких таких ОУ в параллель + транс + оконечный каскад без ООС. То есть, весь усилительный тракт будет в корпусе моноблока. Можно всунуть и РГ сюда же.

Пока не могу принять решение по выбору варианта. Может есть идеи какие-нибудь?

---------- Сообщение добавлено 11:37 ---------- Предыдущее сообщение было 11:32 ----------

Вот вам возможный стержень построения малоискажающей системы с трансформатором. Искажения будут ОЧЕНЬ низкие, на уровне лучших глубокоосных образцов усилителей. Скорострельность зависит от полосы пропускания трансформатора.

Вот, собственно, весь усилитель. Один ОУ и трансформатор. Не нужно ничего больше городить, раз решили с ООС делать.

Ого! Что это такое? Вадим, а можете объяснить, как это работает?

[Prophetmaster]

Сразу предупреждаю, что скорректировать такую систему не каждый сможет, тут нужно постараться немного. Повторяемость можно обеспечить только на серийных трансформаторах, разумеется.

В чем особая сложность? А повторяемость мне не нужна

[Semigor]

За тем, что по предложенному варианту можно сделать глубокоосный усилитель с 15 в RMS выхода используя стандартный ОУ с двумя питаниями по 12 вольт.

Ну да, как я сразу не сообразил, что это самый простой и эффективный путь. Вообщем, успехов вам в ээээ... нетрадиционной схемотехнике.

[audiomun]

Благодаря тому, что нижний вывод автотрансформатора отвязан от земли конденсаторами, система замыкается по DC

Чтобы не ловить блох с шин питания - будет лучше вместо этих двух конденсаторов(C3 и C6) поставить один и соединить его на землю.