УНЗЧ с малыми интермодуляционными искажениями Я. Токарева, Радио 2003г. №8 стр.20-23

[Alexsandr]

Господа! Помогите разобраться с этим усилком. В колонках прослушивается шум, вроде всё в норме, если снизить ток покоя выходных - шум уменьшается если увеличить до 100ма шум увеличивается. трансформаторы стянуть не удаётся и они гудят даже на холостом ходу- может это от них или какая хрень другая закралась. Земля разведена как положено.

[Sagittarius]

Я нашёл, что даже в ВВ с Ку до ООС на 20 кГц 44.000 раз уменьшение резиков нагрузки УН с 1,8 МОм до 470 кОм повысило Кг на 20 кГц, 100 Вт/4 Ома, на 0,001%, с 0,001...0,002% до 0,002...0,003%. Эффект устойчивый, и дальше я сопротивление не уменьшал.

[Serj]

Я нашёл, что даже в ВВ с Ку до ООС на 20 кГц 44.000 раз уменьшение резиков нагрузки УН с 1,8 МОм до 470 кОм повысило Кг на 20 кГц, 100 Вт/4 Ома, на 0,001%, с 0,001...0,002% до 0,002...0,003%. Эффект устойчивый, и дальше я сопротивление не уменьшал.

Я тоже намерял увеличение искажений при уменьшении сопротивления этих резисторов. Но схемка была мелкооснее.
И даже менял их сопротивление в играющем усилителе на ходу. Звук, как мне тогда казалось, ухудшался при уменьшении их сопротивления. Слушал не громко.
Интересны именно такие эксперименты, с прослушиванием и их статистика.
А если звучит лучше, то хрен с ним, лишним нулём после запятой, ради звука пожертвуем.

[nazar]

участок 25 мВ считается линейным, но это довольно условно

там местная оос дай боже и линейный участок аж никак не 25мв

[Sagittarius]

Дифференциальное сопротивление включено последовательно с бесконечным выходным нижнего ГСТ. Возможные шумы приложены к базам ОБ каскодов входного ДК, а через них - к бесконечному сопротивлению коллекторов ДК, входящему с килоомными резиками нагрузки ДК в формулу его усиления. Ку для шумов, как видим, намного меньше единицы. На крайняк, шумы представляют собой синфазку, невезучую по жизни - её подавят оба дифкаскада и жить она там не будет...

[fakel]

Этот эффект, и то отчасти, есть только на НЧ, а дальше емкость в высокоомной точке бодро превращает источник тока в источник напряжения. Важнее то, что в правильно сконструированном каскаде этой самой "ступеньки" на деле практически нет, т.к. вызывается она не схемотехническими, а конструктивными причинами (помехой от переключения токов по плечам). Не надо воевать с ветряными мельницами.

А если выходники включить по схемке ОБ, в эмиттеры вдувать ток, а низкое Rвых обеспечивать ООС? Сорри за офф

Добавлено через 2 часа 46 минут

В статье заявлено, что ВК питается от источника тока, в результате чего отсутствует "ступенька".

Это где же у него первый полюс? И насколько он гуляет от мгновенного значения сигнала?

[Л. Зуев]

так-же неизвестно что будет с положением термостабильной точки.

Во вложении кусочек о нахождении термостабильной точки из книги "Полупроводниковая схемотехника" Титце, Шенка. Простую формулку оттуда удобно использовать для предварительного отбора кандидатов (Ids - начальный ток стока; Up - напряжение отсечки).

[AudioKiller]

В моей схеме, ток вытекающий из эмиттера VT7 полностью используется для токового управления базой VT8, в Холтоне часть этого тока идет на обогрев резистора

Мне все же кажется, что в Холтоне - это другой ток, дополнительно к тому, что втекает в базу VT7. Т.к. там используется оба плеча ДК, т.е. суммарный ток обоих плеч. А при несимметричном съеме - только половина тока. Резюмируя - в Холтоне кроме тока, втекающего в VT7, еще частично используется и второй такой же ток. А тот факт, что один транзистор КУН работает на низкое сопротивление в общем-то и не очень страшен.

=YVT=, Ярослав, поясните все же, плз, в чем преимущество (по сравнению с усилителем Лина) ДК с Ку<1? Кроме того, насколько я помню, "фишка" схемы Лина в том, что ДК работает на ВЧ как преодразователь напряжение-ток. Раз в названии статьи упомянуты низкие ИМД, то интересно узнать, как это получается?

[Анатолий_В]

А что, они по уровням постоянного напряжения смещения, усилению, частотным свойствам, токам и проч. абсолютно совместимы?

О чем речь? ВК у них одинаковый. Я бы только уменьшил сопротивление межбазового резистора (R38) с 560 до 270-390.
Т.к. накопительные емкости установлены непосредственно на плате. Придется отказаться от защиты на полевиках.

На данный момент имеет смысл попытаться довести до кондиции первоначальный вариант. Но для этого Alexsandr должен затратить определенные усилия по описанию и фотографированию аппарата. Возможно придется выпаять некоторые транзисторы и снять их характеристики.

[fakel]

=YVT=, Ярослав, поясните все же, плз, в чем преимущество (по сравнению с усилителем Лина) ДК с Ку<1? Кроме того, насколько я помню, "фишка" схемы Лина в том, что ДК работает на ВЧ как преодразователь напряжение-ток. Раз в названии статьи упомянуты низкие ИМД, то интересно узнать, как это получается?

Только сейчас внимательно пригляделся к номаиналам резюков в ДК. До этого считал, что К сигнал усиливает, иначе зачем он там?
Действительно, в чем фишка?

[Sagittarius]

Ку ДК строго НЕ <1. В полосе частот до начала действия ППК (или до полюса R9СкбVT7) Ку ДК = (R9 + (R7 + R10) || R6) / ((R7 + R10) || R6), или Ку ДК = (1к + 0,23к) / 0,23к = 5,3 раза. Общий Ку УМЗЧ до ООС на 20 кГц прогнозируется на уровне 30.000 раз.

Добавлено через 1 час 8 минут
ИМХО. Представим дифкаскад на идеальных транзисторах, без сопротивлений эмиттеров, а эти сопротивления вынесем как отдельные элементы Rэ, рис. Тогда видно, что сигнал от эмиттера одного из транзиков ДК ослабляется делителем Rэ / R1. Если выбрать сопротивление R1 > 10Rэ, то очевидно, что влияние R1 минимизируется. В остальном схема "параллельного" ДК электрически эквивалентна ДК с последовательным питанием, используемым на малом сигнале и в узком диапазоне изменения температур.

[Sagittarius]

ИМХО. Представим дифкаскад на идеальных транзисторах, без сопротивлений эмиттеров, а эти сопротивления вынесем как отдельные элементы Rэ, рис. Тогда видно, что сигнал от эмиттера одного из транзиков ДК ослабляется делителем Rэ / R1. Если база правого транзика по переменному току сидит на общем проводе, то его rэ включено параллельно R1. Ежли выбрать сопротивление R1 > 10Rэ, то очевидно, что влияние R1 минимизируется. В остальном схема ДК с последовательным питанием (на малом сигнале и в узком диапазоне изменения температур) электрически эквивалентна схеме "параллельного" ДК.

[antiluser]

Это где же у него первый полюс? И насколько он гуляет от мгновенного значения сигнала?

Да , гуляет. Нужно повышать линейность R вх. ОК, а это только путем увеличения числа транзисторов на плечо.

[=YVT=]

Уважаемые, Вы здесь продолжаете поднимать все те-же вопросы, на которые я уже отвечал, неоднократно, в соседних ветках. Одних тем, посвященных моему усилителю, одноименных, на форуме три темы, плюс длинные дебаты в ветке "Хочу поделиться схемой хорошего усилителя" Но раз так, все-же повторюсь. Ky входного ДК = 3.6 на частоте 2 кГц,
и 1 на частоте 2 мГц. Rout УН в пределах 150 кОм, что обеспечивает частоту первого полюса 18 кГц. Эффект токового управления выходным каскадом, в моей конструкции, даже на низких частотах выражен крайне слабо. В виду того, что выходной трехэлементный повторитель УМЗЧ выполнен на качественных тр-исторах с высокой бета, то эффект гуляния полюса незначителен, т.к. Rвх тройки больше 1Мом при номинальных выходных рабочих токах. Снижение h21e у тр-исторов 2SC2922,1216 начинается с Ic > 10А

Добавлено через 19 минут

Я нашёл, что даже в ВВ с Ку до ООС на 20 кГц 44.000 раз уменьшение резиков нагрузки УН с 1,8 МОм до 470 кОм повысило Кг на 20 кГц, 100 Вт/4 Ома, на 0,001%, с 0,001...0,002% до 0,002...0,003%. Эффект устойчивый, и дальше я сопротивление не уменьшал.

Это происходит из за того, что когда Вы искуственно давите усиление последнего каскада УН, а в моем, и не только моем УМЗЧ этот каскад обеспечивает основное петлевое усиление, то возрастает амплитуда сигналов в каскадах ему предшествующих, из за чего возрастают искажения, т.к. сужается окно линейности.

Добавлено через 4 минуты

Нужно повышать линейность R вх. ОК, а это только путем увеличения числа транзисторов на плечо.

Как показывает практика, в том числе не только измерительно-рассчетная, но и чисто субъетивная, имеется ввиду качество звучания, то, в выходном каскаде УМЗЧ следует применять высокочастотные тр-исторы с минимально возможными емкостями, по возможности избегая их параллельного включения, последнее допускается только в тех случаях, когда одной пары становится недостаточно для получения искомой мощности. Параллелить без эффекта загрубления воспроизведения высоких частот можно только высокочастотные приборы с маленькими структурными емкостями.

Добавлено через 24 минуты

Во вложении кусочек о нахождении термостабильной точки из книги "Полупроводниковая схемотехника" Титце, Шенка. Простую формулку оттуда удобно использовать для предварительного отбора кандидатов (Ids - начальный ток стока; Up - напряжение отсечки).

Спасибо за напоминание, книжка эта у меня кончно есть. К слову, неплохо знать статистику параметров транзисторов серии. Буквально на днях понадобился тр-истор КП307Г, КП303Е с Iс нач. 20мА. По справочным данным у 307 Ic нач до 25мА, перебрал 18 штук разных лет выпуска, у всех Ic нач < 12мА.

Добавлено через 2 часа 31 минуту
Вот еще один аргумент, обьясняющий почему я против запараллеливания выходных транзисторов. Дело в том, что если Вы просто посчитаете результирующий h21e качественного трехэлементного эмиттерного повторителя выполненного по схеме Дарлингтона, или-же просто наберете в симуляторе схему тройного составного транзистора, без
рассасывающих резисторов, то Вы увидите, что входной ток такого повторителя будет находится на уровне единиц микроампер, при выходном токе, скажем 7А. Из сказанного следует, что входной ток тройки на самом деле определяется в бОльшей степени, не выходным током, а токами покоя первых ее двух каскадов, особенно первого, он определяет входной ток повторителя в наибольшей степени. Исходя из этого, понятно, что если запараллеливать мощные оконечные тр-исторы, то их лошадиные емкости надо перезаряжать соответсвующим образом. Для этого надо поднимать ток покоя второго каскада тройки и запараллеливать их то-же, что-бы они не погорели. В результате, в такой конструкции, к выходу УН оказывается подключена достаточно нелинейная и низкоомная нагрузка с приведенной ко входу значительной емкостью.

[sia_2]

Вот еще один аргумент, обьясняющий почему я против запараллеливания выходных транзисторов. Дело в том, что если Вы просто посчитаете результирующий h21e качественного трехэлементного эмиттерного повторителя выполненного по схеме Дарлингтона, или-же просто наберете в симуляторе схему тройного составного транзистора, без
рассасывающих резисторов, то Вы увидите, что входной ток такого повторителя будет находится на уровне единиц микроампер, при выходном токе, скажем 7А.

В моделях не учитывается ни квазинасыщение, ни резкое падение частотных свойств выходных транзисторов с током. К тому же в симуляторе нет учета нагрева транзисторов и его деградации при нарушении ОБР.
Поэтому параллелить выходные транзисторы надо, и прилично, просто по условиям обеспечения невыхода рабочей точки в динамике за пределы ОБР. Соответственно, все приличные промышленные усилители на мощности выше 30...40 реальных ватт делаются только так, и никак иначе. Все, что можно сделать для улучшения работы выходного каскада на ВЧ (кроме многократно описанных конструктивных мер) - выбирать выходные транзисторы с максимальным отношением ОБР к емкостям переходов, и не экономить на режимах предвыходных.

Offтопик:
Повторять прописные истины и банальности просто надоело. Дискретный же усилитель на мощность до 30-50 Вт строить сегодня смысла нет, в этом диапазоне мощностей достаточно грамотно включенных ИС.

[=YVT=]

В моделях не учитывается ни квазинасыщение, ни резкое падение частотных свойств выходных транзисторов с током. К тому же в симуляторе нет учета нагрева транзисторов и его деградации при нарушении ОБР.
Поэтому параллелить выходные транзисторы надо, и прилично, просто по условиям обеспечения невыхода рабочей точки в динамике за пределы ОБР. Соответственно, все приличные промышленные усилители на мощности выше 30...40 реальных ватт делаются только так, и никак иначе. Все, что можно сделать для улучшения работы выходного каскада на ВЧ (кроме многократно описанных конструктивных мер) - выбирать выходные транзисторы с максимальным отношением ОБР к емкостям переходов, и не экономить на режимах предвыходных.

Offтопик:
Повторять прописные истины и банальности просто надоело.

То что в симуляторах ничего не учитывается, я об этом знаю. Например даже
с использованием написанной Вами модели тр-истора КТ864, h21e = 25 при Ic = 300А.
И в этом Вашей вины нет, таковы упрощенные алгоритмы, а точнее алгоритм в спайсе.
Повидимому используется элементарная эквивалентная модель из учебника, в которую спайс
подставляет соотвествующие данные из БД. Но я говорю о другом. Все описанные Вами эффекты
имеют место быть при пиковых выходных токах, а те негативные эффекты о которых я написал
имеют место быть уже на первом ватте выходной мощности. Если на первом ватте усилитель
звучит так, как будто кошку проглотил, то никому не нужна будет высокая линейность на пике
максимальной выходной мощности, когда в ушах клиппинг наступает раньше. Реально-же если не
ставить дерьмо в выходной каскад, то все не так уж плохо, и при номинальной выходной
мощности с учетом сдвига фаз в комплексной нагрузке. Я могу привести кучу схем килобаксовых
оконечников и интегральников, в которых при мощности < 150Вт стоят по одной паре выходных
транзисторов. Я бы не назвал резким падение Fгр у 2SC2922 20мГц при Ic 10A, этого вполне
достаточно, что-бы схема работала устойчиво и не проявилась нелинейщина. Если-же
рассчитывать на то, что R нагрузки будет в какие-то моменты опускаться ниже 1Ом, и
рассчитывать ОБР в этом режиме, как в режиме постоянного тока, то да, 100 Ваттный усилитель
будет иметь такие габариты и вес, который не имеют киловаттные концертники с линейным питанием. Ни один производитель не возьмется делать такое, так как на практике STK-какашки рулят, и не сгорают. Ко мне на почту с форума периодически приходят письма с разными вопросами. Я неоднократно убеждал людей, что при выходной мощности <= 100 Вт, надо использовать одну пару транзисторов, и те кто меня послушал, отметили, что качество звучания заметно возросло, увеличилась детализация высоких частот. Недавно небезизвестный А.Шамаев убрал из своего УМЗЧ вторую пару тр-исторов вернув все режимы на место, и написал, что УМЗЧ стал звучать еще лучше, еще детальнее и утонченее, особенно на высоких частотах. Характеристики не ухудшились, но выходная мощность была снижена с 200 до 100 Вт. Хотя и с двумя парами, по его словам УМЗЧ обыгрывает топовые модели известных брендов. Я понимаю, что сей час скажут недоброжелатели, что в части усилителя напряжения моего УМЗЧ что-то не то, нехватает ОУ или ТОС или еще чего-то, то есть если бы все было так как надо, то тогда не чувствовалась бы разница в одной или более паре выходных транзисторов. Да, в других УМЗЧ, которые сделаны так как надо, может быть разница и не почувствуется, например на усилителе моего знакомого, до его доработки мной для исользования для озвучки компа, так сказать, я не мог уловить разницу между MP3 320 и CD-DA. Я вовсе не хочу сказать, что мой УМЗЧ самый совершенный, но что прикажете мне сказать? То есть солгать, из политкорректности, что-бы никого не задеть, и признать, что-да вешать в маломощные аппараты гирлянды выходных транзисторов - улучшает характеристики и облагораживает звучание. Мой УМЗЧ и УМЗЧ Сергея Агеева сравнивать "в лоб" бессмысленно, так как аппараты совершенно разные, Сергей положил в основу своей контрукции массу интересных, беспрецендентных для аудио техники решений, в т.ч. конструктивных, во многом еще и очень оптимальных несмотря на кажущуюся громоздкость. В некоторых аспектах я придерживаюсь других взглядов, и проектирую усилители исходя из своего опыта.
Несколько слов на счет деградации параметров транзисторов. У меня была одна пара санкенов для экспериментов, которые я преднамерянно не щадил. Во время возбуда УМЗЧ, свет в квартире становился темнее, потом я их перекалил так, что на них перестали быть видны надписи. После этого я померял их h21e - он оказался таким-же, каким он был в начале. Честно говоря я не рискнул ставить эти транзисторы куда либо на постоянное время, но факт остался фактом.

[antiluser]

Если говорить про субъективные впечатления, то одна пара транзисторов на выходе в Marantz PM-14SA хуже справлялась с низкими частотами, чем три пары в моём.

[Sagittarius]

Это происходит из за того, что когда Вы искуственно давите усиление последнего каскада УН, а в моем, и не только моем УМЗЧ этот каскад обеспечивает основное петлевое усиление, то возрастает амплитуда сигналов в каскадах ему предшествующих, из за чего возрастают искажения, т.к. сужается окно линейности.

Полностью согласен, но сформулировал бы немного по-другому. Подгрузка каскада посторонними резисторами вместе с необходимостью получения от него заданного напряжения приводит к увеличению амплитуды его выходного переменного тока. Это бОльшее изменение тока влечёт за собой увеличение амплитуды напряжения сигнала на эмиттерном переходе, бОльшее изменение сопротивления эмиттера rэ, и мгновенного Ку каскада, в формулу которого это rэ входит.

[fakel]

Полностью согласен, но сформулировал бы немного по-другому. Подгрузка каскада посторонними резисторами вместе с необходимостью получения от него заданного напряжения приводит к увеличению амплитуды его выходного переменного тока. Это бОльшее изменение тока влечёт за собой увеличение амплитуды напряжения сигнала на эмиттерном переходе, бОльшее изменение сопротивления эмиттера rэ, и мгновенного Ку каскада, в формулу которого это rэ входит.

Еще короче - уменьшается петлевое усиление, т.е. глубина ОООС

[Sagittarius]

Еще короче - уменьшается петлевое усиление, т.е. глубина ОООС

Та не. Не надо отсебяЧины.

Первопричина искажений (по Эберсу-Моллу) - работа управляющего перехода (более широко - управляющего участка активного элемента) в широком диапазоне входных напряжений (или, что то же самое - выходных токов элемента). Представим две крайние ситуации. Нам требуется получить от элемента БЕСКОНЕЧНО большой выходной ток. Для этого напряжение сигнала на его управляющем участке также должно быть БЕСКОНЕЧНЫМ. Это соответствует БЕСКОНЕЧНО БОЛЬШОМУ ИЗМЕНЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ЭТОГО УЧАСТКА. Практически, в каждый следующий момент времени мы имеем дело с прибором с совершенно иными, по сравнению с предыдущим моментом, характеристиками. Поэтому изменяется Ку каскада. Напротив, если мы заполучим нагрузку с бесконечно большим сопротивлением, нам для получения требуемого бесконечного выходного напряжения вовсе не понадобится следующего: выходного тока элемента, входного напряжения и изменений характеристик управляющего участка. Т.о., мы в в любой момент времени имеем дело с одним и тем же по параметрам элементом и каскадом с постоянным Ку.

Применение каскадов с ОБ при уменьшении сопротивления нагрузки не спасает, т.к какой-то элемент должен сформировать для них неискажённый большой ток, а для этого... .

[Walter]

что сей час скажут недоброжелатели, что в части усилителя напряжения моего УМЗЧ что-то не то, нехватает ОУ или ТОС или еще чего-то

Забей


Немогу понять, почему все так бояться токов УН с современными то транзисторами. Где-то проиграешь, где-то выиграешь.
Что-то ненагружающих повторителей я нигде не видел, хотя решений гора и маленькая тележка.