TubSuMo - гибрид с низким уровнем искажений и превосходным звуком

[vzaichenko]

Как обещал чуть ранее, публикую свой прошлогодний проект гибридного усилителя с низким уровнем гармонических и интермодуляционных (что особенно приятно) искажений. 12AU7 на входе, связь входного дифференциального каскада и УНа "а-ля Sansui", на выходе - выходная секция EF3 "non-switching". Оригинальный УН - комбинация супер-пары Баксандала и каскода Хоксфорда - обеспечивает высокую линейность в сочетании с прекрасным, ровным клиппингом без "прилипаний".

Замеры сделаны при питании +/-50В, для чего номиналы R6, R11 установлены в 10к, а стабилитроны D8, D9 сняты (изначально было сделано под +/-70В).
Спектры замерены при выходной мощности 50Вт на нагрузке 8 ом.

Хэв фан

[Shaq]

ТХД, ИМД, СНР - не более буковок из рекламных журнальчиков, как и ультралоудисторшн в названии темы. не следует воспринимать все буквально)

Это как в анекдоте:
"А вы знаете почему женщинам тяжелее на глаз оценивать растояние? Потому что им всю жизнь расказывают сказки что є=3 это десять дюймов."

[vzaichenko]

Если спец мирового масштаба, то объяснение фокусам с режимами может быть только одно, Вами изначально было выдвинуто условие минимизировать до предела напряжение питания.
Не спец мирового масштаба, но позволю себе дать совет. Не экономьте на питании уж если речь идет о чем то супер, супер.
Нужна высоколинейная лампа на входе, исключенная из петли ОООС, естественно с правильно установленными режимами. Лампы такие есть, Ваш спец подскажет. Если все, что у Вас справа, не нагадит то получите по настоящему хороший звук.
Что же касается множества нулей после запятой, в части гармоник, то мы то с Вами понимаем, что подобные измерения в установившемся режиме, а ни какой, кроме маркетинга, смысловой нагрузки не несут.
Условия достаточные и необходимые не одно и тоже, однако.
С уважением hydr.

Рекомендация от спеца касалась только диода для защиты катодов при старте. Всё остальное - моё
Концепция имеет смысл - я пробовал два каскада SRPP усиления по напряжению + хороший буфер. 2 лампы 12AU7 с питанием 250в. Мне нравится меньше. В ближайшее время буду испытывать другой дизайн с высокой линейностью и достаточно невысокой глубиной обратной связи. Там будет дифференциальный каскад на 6DJ8, а в другом варианте - биполярные транзисторы. Посмотрим, что покажет прослушивание.

Моя философия относительно усилителей мощности заключается в высокой скорости и низком уровне искажений с хорошим профилем гармоник (вторая доминирует, выше четвертой - практически ничего). У этого усилителя - отличный звук "как есть". Одно из лучших воплощений того, что я считаю правильным звуком. Прозрачность, натуральность, микро-динамика, уровень детализации - всё как мне должно быть, с моей точки зрения.

Это вот знаете... я сейчас езжу на Ауди А4. Если углубиться в детали - тут непонятно почему именно так, там можно было сделать лучше, чтобы поменять лампочку в фаре - надо всю переднюю часть разобрать, бензонасос почему-то пластиковый... но в целом - отличный драйверский автомобиль, который я тщательно выбирал и от которого я "тащусь". А кто-то считает, что правильные автомобили делает только Субару, а кто-то - БМВ, у одних в приоритете размер, у других - динамика, у третьих - полный привод...

[hydr]

Концепция имеет смысл - я пробовал два каскада SRPP усиления по напряжению + хороший буфер. 2 лампы 12AU7 с питанием 250в. Мне нравится меньше. В ближайшее время буду испытывать другой дизайн с высокой линейностью и достаточно невысокой глубиной обратной связи. Там будет дифференциальный каскад на 6DJ8, а в другом варианте - биполярные транзисторы. Посмотрим, что покажет прослушивание.

Моя философия относительно усилителей мощности заключается в высокой скорости и низком уровне искажений с хорошим профилем гармоник (вторая доминирует, выше четвертой - практически ничего). У этого усилителя - отличный звук "как есть".

12AU7 не относится к разряду высоколинейных. SRPP имеет длинный хвост, поэтому ничего удивительного.

Касательно философии, скорости, искажений.
У меня в библиотеке есть книга " Современный катодный осциллограф" 1951г. Это сборник зарубежных статей из научной периодики, посвященных рассмотрению конструкций прецизионных осциллографов высшего класса того времени и естественно ламповых.
Так вот, нет ни одной схемы УНа с обратной связью! Ответ на вопрос, почему, очень полезен и для аудио разработчика.

С уважением hydr.

[dekko]

Ответ на вопрос, почему, очень полезен и для аудио разработчика.

А почему? Патамушта на картинке аналогового лампового осциллографа порог заметности искажений приятен на глаз?

[fakel]

вторая доминирует

Налицо асимметрия при том, что схемотехника полностью симметрична. Непорядок

---------- Сообщение добавлено 12.51 ---------- Предыдущее сообщение было 12.49 ----------

Offтопик:

я сейчас езжу на Ауди А4

А системка у тебя какая?

---------- Сообщение добавлено 13.09 ---------- Предыдущее сообщение было 12.51 ----------

Мне кажется, что Вы черезчур техничны в профессиональных требованиях. Тут форум радиолюбительский - новички делются тем, что удалось собрать на радиокружке, и всякие PSD для них - от лукавого.
ТХД, ИМД, СНР - не более буковок из рекламных журнальчиков, как и ультралоудисторшн в названии темы. не следует воспринимать все буквально)

Ну как бы Вега больше инженерный формум все-таки. По крайней мере я таким хочу его видеть. Так что не снижаем планку!

[Валет]

Как бы расшифровать? Уменьшение стереобазы в усилителе с большими КИ? Очень голословное утверждение, не всякий А-класс порадует хорошей виртуальной сценой

Это следует расшифровывать как субъективное уменьшение уровня ВЧ-составляющих звука при наличии КИ.
КИ при реальном использовании УМ проявляются в том, что называют транзисторным звуком. Степень этой «транзисторности» зависит от величины КИ. К стереобазе, виртуальной сцене, КИ прямого отношения не имеют.

[vzaichenko]

На самом деле, я не очень понимаю, почему обсуждение в такой большой степени касается деталей спектров. Это совершенно индикативная вещь. Порядок искажений понятен. Он низкий по-любому. Смотрите сами. При разомкнутой петле ОООС, уровень второй гармоники порядка -46дб (0.5%). При замыкании петли глубиной 60дб, ее уровень станет -106дб (0.0005%). Что мы здесь и имеем. На частоте 20КГц глубина ОООС немного ниже - отсюда и немного более высокий уровень искажений, хоть и незначительно. А незначительно потому, что исходный усилитель (без ОООС) имеет достаточно широкую полосу.
При такой глубине обратной связи проблема в другом. С одной стороны, необходимо обеспечить стабильность системы, с другой - не "убить" динамику слишком "агрессивной" компенсацией. Компромисс довольно тонкий. Замените один компонент - с большой вероятностью придется корректировать элементы схемы компенсации.

Качество обработки прямоугольного импульса говорит о качестве усилителя намного больше. Покажите мне картинки меандров с выхода амплитудой 20 вольт на частотах 1, 20 и 50-100 КГц и я вам много чего расскажу о "характере" усилителя. "Финишную" настройку элементов компенсации я делаю именно глядя на прямоугольный сигнал. Еще одна полезнейшая тема - подключить к выходу усилителя конденсатор параллельно нагрузке - скажем 0.1-1мкф (проверка работы на емкостную нагрузку). Если получился генератор - усилитель спроектирован неправильно. Подаем меандр - видим затухающие (надеюсь) колебания на верхушках импульсов - по их характеру можно также многое сказать об усилителе.

Качество клиппинга - еще одна интереснейшая тема. Возможна масса самых разных артефактов - от банального "прилипания" до колебательных процессов различного характера, иногда довольно "жестоких".

Shurik правильно заметил - здесь весьма интересный УН. Со многих точек зрения. Он в большой степени определяет характер усилителя.

Для оценки уровня шума мне достаточно видеть положение шумовой полки относительно номинального уровня сигнала на спектре. Естественно, метод не точный. Но в большинстве случаев этого более чем достаточно. При общем коэффициенте усиления 29дб можно вообще не заморачиваться на эту тему.

Я чаще всего применяю компоненты, поведение которых мне хорошо известно. Поэтому конечно можно говорить, что лампа плохо работает при низких напряжениях и токах. Абстрактная лампа - да, плохо. Конкретно 12AU7 - отлично работает. Много экспериментировал, в разных режимах, замерял, слушал. Еще одна лампа, которая прекрасно работает при низких напряжениях - 6DJ8. Я знаю крайне удачную конструкцию, где она работает в усилителе с питанием +/-40в. Естественно, можно сказать - лучше подать на нее вольт 150. А там не надо лучше. Там и так уже превосходно.
Мощные полевые транзисторы плохо подключать к УН без повторителя (входная емкость, нелинейная, и т.д.). Да, в целом так и есть. Но в данном конкретном случае, 2 пары 2SK1058/2SJ162 при токе покоя 100-120мА на пару и токе покоя УН 8-10 мА - никаких проблем. Повторитель только вредит.

- "Не люблю кошек"
- "Ты просто не умеешь их готовить"

[Валет]

При разомкнутой петле ОООС, уровень второй гармоники порядка -46дб (0.5%). При замыкании петли глубиной 60дб, ее уровень станет -106дб (0.0005%). Что мы здесь и имеем. На частоте 20КГц глубина ОООС немного ниже - отсюда и немного более высокий уровень искажений, хоть и незначительно. А незначительно потому, что исходный усилитель (без ОООС) имеет достаточно широкую полосу.

Нелинейности высоких порядков (от КИ) имеют спектр до мегагерц. Глубина ООС на этих частотах ничтожна, поэтому они практически не ослабляются ООС. Но они не видны по Вашей методике измерения.

Для оценки уровня шума мне достаточно видеть положение шумовой полки относительно номинального уровня сигнала на спектре. Естественно, метод не точный. Но в большинстве случаев этого более чем достаточно. При общем коэффициенте усиления 29дб можно вообще не заморачиваться на эту тему.

Это справедливо для некоррелированного с сигналом шума. Коррелированный – субъективно уменьшает уровень ВЧ-составляющих звука и ухудшает его разборчивость при любом общем коэффициенте усиления. Зависит только от величины КИ.

[vzaichenko]

Налицо асимметрия при том, что схемотехника полностью симметрична. Непорядок

Порядок Нет в жизни совершенства - комплиментарные транзисторы никогда не одинаковы по характеристикам в действительности. Плюс разброс параметров всех остальных элементов. Плюс надо учитывать уровень этой самой гармоники.

---------- Сообщение добавлено 12.51 ---------- Предыдущее сообщение было 12.49 ----------

Offтопик:

А системка у тебя какая?

---------- Сообщение добавлено 13.09 ---------- Предыдущее сообщение было 12.51 ----------

А о какой системке вопрос?

Ну как бы Вега больше инженерный формум все-таки. По крайней мере я таким хочу его видеть. Так что не снижаем планку!

Вот тут согласен. Планку стараемся не снижать.

---------- Сообщение добавлено 13.21 ---------- Предыдущее сообщение было 13.13 ----------

Нелинейности высоких порядков (от КИ) имеют спектр до мегагерц. Глубина ООС на этих частотах ничтожна, поэтому они практически не ослабляются ООС. Но они не видны по Вашей методике измерения.


Это справедливо для некоррелированного с сигналом шума. Коррелированный – субъективно уменьшает уровень ВЧ-составляющих звука и ухудшает его разборчивость при любом общем коэффициенте усиления. Зависит только от величины КИ.

А есть "под рукой", чем замерить? У меня нет ни широкополосного вольтметра, ни Т-фильтра. Но очень интересно
И все же. Для того, чтобы эти самые, как вы говорите, КИ, повлияли на звук, они должны тем или иным образом проявить себя в звуковом диапазоне. То есть, при высокой выходной мощности - давайте возьмем 50 ватт без фанатизма - мы должны увидеть какие-то компоненты, кроме известных нам гармоник, которых мы не видим при небольшой мощности - 1 ватт - когда выходные транзисторы работают без отсечки. Покажите мне эти компоненты в звуковом диапазоне. Повышение коррелированного с сигналом шума? Нет его в нормальном усилителе класса АВ. Не видно его. Что еще там есть? А если мы заставим выходные транзисторы никогда не закрываться - это решит проблему? По-моему, вы сильно преувеличиваете влияние так называемых КИ на звук. В современном, правильно спроектированном усилителе - нету этого влияния.

---------- Сообщение добавлено 13.27 ---------- Предыдущее сообщение было 13.21 ----------

А почему? Патамушта на картинке аналогового лампового осциллографа порог заметности искажений приятен на глаз?

Ну, да, во-первых заметность, во-вторых локальная ООС там присутствует практически всегда.

[fakel]

А о какой системке вопрос?

Не акустической

---------- Сообщение добавлено 16.19 ---------- Предыдущее сообщение было 16.16 ----------

Я знаю крайне удачную конструкцию, где она работает в усилителе с питанием +/-40в.

Поделись! Мне эта лампа тоже нравится

[Валет]

Покажите мне эти компоненты в звуковом диапазоне. Повышение коррелированного с сигналом шума? Нет его в нормальном усилителе класса АВ. Не видно его.

Вот отчет по испытаниям усилителя Behringer A500 на мультитоне при мощности 115 Вт на 3,9 Ом. Взято отсюда . Видно, что на мультисигнале (120 тонов), имитирующем реальный сигнал, шумовая полка поднимается на 15-20 дБ во всем звуковом диапазоне.



Интересно, что у микросхемы LM3886, в которой приняты меры по уменьшению КИ, результат аналогичного испытания значительно лучше. Этим и объясняется невысокий КНИ у ZD-50 (0,01-0,02% с учетом КИ, при 12 Вт на 4 Ом)

[vzaichenko]

Не акустической

---------- Сообщение добавлено 16.19 ---------- Предыдущее сообщение было 16.16 ----------


Поделись! Мне эта лампа тоже нравится

Проект не мой - поэтому даю ссылку: >Very Simple Hybrid Amplifier<
Там, соответственно, только фронт-енд, без ВК. Он был повторен несколькими известными мне людьми и успешно использовался с разными ВК.

Он в принципе похож на мой, еще более ранний, его ты уже видел: >Гибридный VFA<

Это все имеет довольно глубокую ОООС.

А вот из совсем нового - линейность с разомкнутой петлей еще выше, а глубина ОООС сильно ниже:




Тут опять же УН прикольный - два источника тока друг в друга и коллектор входного транзистора УН управляет током одного из них.
Компенсация Миллера на нужна. Это пока не прототипировалось - сейчас в процессе. Несколько вариантов плат уже разработали.
Начнем с самого первого.

[EDDiE]

Тут опять же УН прикольный - два источника тока друг в друга.

На соседнем форуме уже обратили внимание на Ваше прикольное "два источника тока друг в друга"

[vzaichenko]

Вот отчет по испытаниям усилителя Behringer A500 на мультитоне при мощности 115 Вт на 3,9 Ом. Взято отсюда . Видно, что на мультисигнале (120 тонов), имитирующем реальный сигнал, шумовая полка поднимается на 15-20 дБ во всем звуковом диапазоне.



Интересно, что у микросхемы LM3886, в которой приняты меры по уменьшению интермодуляции, результат аналогичного испытания значительно лучше. Этим и объясняется невысокий КНИ у ZD-50 (0,01-0,02% с учетом КИ, при 12 Вт на 4 Ом)

Интересно! Попробую на 10-ти тонах - это сейчас максимальное количество, которое я могу качественно подать на вход...

---------- Сообщение добавлено 19.22 ---------- Предыдущее сообщение было 19.20 ----------

На соседнем форуме уже обратили внимание на Ваше прикольное "два источника тока друг в друга"

Ну, как положено - положительный там, отрицательный

[81bas]

По-моему, вы сильно преувеличиваете влияние так называемых КИ на звук. В современном, правильно спроектированном усилителе - нету этого влияния.

ИМХО, нужно просто понимать механизм воздействия КИ на звук. Обычно КИ вызывают банальную перегрузку входного каскада, когда ни УН (обычно заторможенный частотной коррекцией), ни предвыход не успевают отработать высокочастотную помеху от КИ. Тут начинаются обычно пляски с максимальной скоростью нарастания, широкополосностью ВК, "мягким" переключением ВК, перевод в А класс, и прочее... Хотя всего-то надо просто предотвратить перегрузку тракта высокочастотными составляющими - использовать входной каскад с высокой перегрузочной способностью (вспоминаем резисторы в эмиттерах ДК), или использовать коррекцию по входу (а не в УН), или... или...

[vzaichenko]

ИМХО, нужно просто понимать механизм воздействия КИ на звук. Обычно КИ вызывают банальную перегрузку входного каскада, когда ни УН (обычно заторможенный частотной коррекцией), ни предвыход не успевают отработать высокочастотную помеху от КИ. Тут начинаются обычно пляски с максимальной скоростью нарастания, широкополосностью ВК, "мягким" переключением ВК, перевод в А класс, и прочее... Хотя всего-то надо просто предотвратить перегрузку тракта высокочастотными составляющими - использовать входной каскад с высокой перегрузочной способностью (вспоминаем резисторы в эмиттерах ДК), или использовать коррекцию по входу (а не в УН), или... или...

Очень правильно. Но это, на мой взгляд, вполне очевидные вещи, которые необходимо учитывать при разработке усилителя. В обсуждаемой конструкции все они (и некоторые другие - распределение коэффициентов усиления между каскадами, улучшенное подавление синфазной составляющей) учтены. Входной каскад никогда не перегружается, клиппинг, если происходит, то происходит в УН, где приняты меры для того, чтобы он был аккуратным и красивым.

[Валет]

ИМХО, нужно просто понимать механизм воздействия КИ на звук. Обычно КИ вызывают банальную перегрузку входного каскада, когда ни УН (обычно заторможенный частотной коррекцией), ни предвыход не успевают отработать высокочастотную помеху от КИ.

Механизм образования КИ. Причина КИ – задержка сигнала в УМ. Перегрузка входного каскада ни при чем. КИ есть и в УМ класса АВ без ООС, когда перегрузки входного каскада не может быть в принципе.

[81bas]

Перегрузка входного каскада ни при чем. КИ есть и в УМ класса АВ без ООС, когда перегрузки входного каскада не может быть в принципе.

КИ без ООС конечно есть, куда же им деться, только на звук они не оказывают такого пагубного воздействия, как в присутсвии ООС. А при задержке сигнала в УМ как раз таки обычно наступает перегрузка входного каскада... ну или входной каскад работает с намного бОльшим разностным сигналом (после вычитания ООС), в большей степени проявляя свою нелинейность...

[vzaichenko]

На всякий случай перечитал Боба Корделла. Динамические КИ возникают в случае, когда выходные транзисторы (будучи как правило самыми медленными) недостаточно быстро закрываются, таким образом, что возникает некоторый (больший или меньший) сквозной ток. То есть, одно плечо начинает открываться, в то время как другое до конца закрыться еще не успело.

Я собственными глазами наблюдал этот процесс на экране осциллографа на прототипе с медленными биполярными транзисторами MJL21193/94 (fT=4МГц). Ситуация усугубляется такими эффектами, как снижение беты и fT при росте тока коллектора.

При замене их на MJL3281/1302 (fT=30МГц) эффект полностью пропадает. Нет его и в случае с MOSFET транзисторами - они более чем достаточно быстры, чтобы аккуратно вовремя закрываться, даже при очень высоких частотах входного сигнала (1МГц - не проблема). Нет вообще ничего подозрительного. На слух "транзисторность" звучания также не отмечается.

[fakel]

А вот из совсем нового
Тут опять же УН прикольный - два источника тока друг в друга и коллектор входного транзистора УН управляет током одного из них.
Компенсация Миллера на нужна. Это пока не прототипировалось - сейчас в процессе. Несколько вариантов плат уже разработали.
Начнем с самого первого.

Не понял, зачем тащить сигнал из верхнего плеча в нижнее, если ОБ сверху уже есть и его эмиттер призывно смотрит на УН: ну войди же в меня, войди!

Offтопик:
Купол у тебя какой?

---------- Сообщение добавлено 09.26 ---------- Предыдущее сообщение было 09.26 ----------

А вот из совсем нового
Тут опять же УН прикольный - два источника тока друг в друга и коллектор входного транзистора УН управляет током одного из них.
Компенсация Миллера на нужна. Это пока не прототипировалось - сейчас в процессе. Несколько вариантов плат уже разработали.
Начнем с самого первого.

Не понял, зачем тащить сигнал из верхнего плеча в нижнее, если ОБ сверху уже есть и его эмиттер призывно смотрит на УН: ну войди же в меня, войди!

Offтопик:
Купол у тебя какой?