Транзисторный ламповик Сергея Рубальского

[toro]

Кто нибудь уже макетировал/отслушивал усилитель Сергея Рубальского с последнего Суховского РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38, С.Рубальский «Транзисторная альтернатива ламповому однотакту». Отличительная функция - регулируемый уровень гармонических искажений. Собираюсь повторить схема довольно проста, и в статье описаны и классифицированы "новые" искажения в УМ и простые способы их измерения. Могу скрины с приложить если это можно здесь.

Сергей Рубальский структурировал информацию о "транзисторном ламповике",
частично с 3 -го пункта по 9 пункт ссылки на результаты, полученные в макете - "железе".
1.Статья и тут
2.Файлы эмуляции в МС10
3.Принципиальная схема ВК и варианты макетных плат 1 2 3
4. Фото макета
5. Диф фильтр
6. Спектр гармоник макета ВК
7. Регулировка спектра гармоник макета ВК, меандр
8.Искажения при мягком клиппинге в макете 1 2
9.Оценка искажений амплитудно-фазового спектра сложного сигнала в макете

Дополнительно в теме рассматривались вопросы:
1. Искажения амплитудно-частотной характеристики (полюса)
2. Зависимость линейных и нелинейных искажений
3. Связь искажений АХ и ГВЗ в динамике.
4. Искажения фазо-частотной характеристики, запас фазы, устойчивость
5. Статическое и динамическое входное сопротивление ВК в полосе частот и нагрузок и
выходное динамическое сопротивление ВК в диапазоне токов покоя
6. Статическая и динамическая амплитудные характеристики
7. Переключательные искажения
8. Амплитудные искажения.
9. Клиппинг
10. Стресс тест
11. Искажения Амплитудно-фазового спектра сложных сигналов.
12. "Транзисторный ламповик" для наушников.

[vladimir sim]

Сам слышал в 72 году в первом усилителе собственной сборки, как верещит КМ5б 0,1мкф в Цобеле. Осмелюсь заметить, что конденсаторы из пьезокерамики, приготовленные в соответствии с кашрутом, не свистят и не верещат. Электрострикцию никто не отменял. Сорри за оффтоп.

[Джон Сильвер]

P.S. Кстати, "резонанс" у керамичесикх конденсаторов - далеко на мегагерцах, и даже не на десятках.

Завидую его слуху.

[Alex]

Сам слышал в 72 году в первом усилителе собственной сборки, как верещит КМ5б 0,1мкф в Цобеле.

Разумеется.

Осмелюсь заметить, что конденсаторы из пьезокерамики, приготовленные в соответствии с кашрутом, не свистят и не верещат.Электрострикцию никто не отменял.

конечно, потому и верещат.
Просто не надо в звуковых цепях использовать керамические конденсаторы из пьезокерамки.

[mellowman]

Просто не надо в звуковых цепях использовать керамические конденсаторы из пьезокерамки.

А какие например надо ставить?

[Alex]

А какие например надо ставить?

NPO (C0G -это тоже самое).

[mellowman]

NPO (C0G -это тоже самое).

Любого производителя?

[Alex]

Любого производителя?

Если не подделка, то да, практически любого.
А в чем, собственно, разница?
Ну я обычно Мурату, Панасоник, Самсунг использую.

[wert]

Пока местные гномы поносят все и вся, покажу первый результат измерения межканальных амплитудно-фазовых искажений платы NI PCI-4461.
Для написания программы в LabView еще потребуется кусок времени, потому воспользовался стандартными средствами SignalExpress.
Правда это приближение к реалии, но очень близкое.
С выхода генератора платы на входы анализатора подан синус сигнал 160 Гц, амплитудой 1В.
На графике 1 межканальное тональное искажение равное 0,005%.
На графике 2 тот же спектр в ином масштабе, чувствительность измерений составила около 0,00002%, т.е. до такого уровня можно измерять нелинейные искажения - Кг и интермодуляции.
Что касается межканальных тональных искажений:
анализаторы спектра с открытым входом, считаем искажения 0,005% калибровочным пределом для анализатора.
С закрытым входом на частоте 160 Гц искажения увеличиваются до 0,012%, что говорит о не идентичности входных канальных конденсаторов, можно будет подобрать конденсаторы и уменьшить межканальные тональные искажения.
Также можно вычесть собственный спектр тональных искажений платы из результата при проведении тонких измерений, это достаточно просто.
Первые результаты измерений тональных искажений и способности анализатора и генератора PCI-4461 очень обнадеживают.

[wert]

При обкатке и калибровке PCI-4461 по тональным искажениям, обнаружилась не достаточная идентичность и номинал входных конденсаторов анализатора спектра.
Полюсная характеристика входной RC цепи задевает диапазон до 300 Гц, соответственно амплитудно-фазовые искажения повторяя статическую границу полюсной характеристики возрастают с понижением частоты воздействия.
Представляю два рисунка.
На первом рисунке характеристика тональных искажений с открытым входом анализаторов, т.е. входные конденсаторы отключены. Тональные искажения равномерны в НЧ диапазоне анализатора, находятся на уровне 0,018%, что говорит о том, что это есть динамическая неидентичность каналов и уровень таких искажений может меняться в не больших пределах в зависимости от уровня и сложности воздействия.
На втором рисунке входные конденсаторы включены, тональные искажения возрастают до 0,36% с понижением частоты до 20 Гц.
Вывод можно сделать один:
Для того чтобы полюсная характеристика не создавала тональных искажений в НЧ диапазоне прибора,
нужен тщательный подбор входных конденсаторов и увеличение их емкости как минимум на порядок.

---------- Сообщение добавлено 15.05 ---------- Предыдущее сообщение было 13.09 ----------

Добавлю еще один калибровочный график тональных искажений PCI-4461 в диапазоне частот до 20 кГц.
Анализаторы с открытым входом, искажения увеличиваются с ростом частоты, 20 Гц от 0,015%, на 20 кГц до 0,023%.
Этот калибровочный график тональных искажений можно будет применять для уменьшения погрешности измерений.

[Medan]

нужен тщательный подбор входных конденсаторов и увеличение их емкости как минимум на порядок.

Блин, не въезжаю в точность, тщательность подбора порядками, уж простите меня. Нужно тип конденсатора подбирать? Плохие конденсаторы в дорогой прибор поставили?Но всё равно поздравляю с новым прибором! Чувствую, что Вы с ним многого добьётесь. Уверен, что такой инструмент, в умных руках, обеспечит создание усилителя с прекрасным звуком.. или малыми искажениями?

[wert]

Блин, не въезжаю в точность, тщательность подбора порядками, уж простите меня. Нужно тип конденсатора подбирать? Плохие конденсаторы в дорогой прибор поставили?Но всё равно поздравляю с новым прибором!

Благодарю, сам рад безмерно.
Прибор очень хорош, 24 бит ЦАП двухканальный генератор и 24 бит АЦП двухканальный анализатор, до 100 кГц нормирован.
Нелинейные искажения может до 0,00002% измерять.
А вот амплитудно-фазовые (тональные) искажения их же никто никогда не измерял. АЧХ ФЧХ это все же условно статические характеристики, они не дают информации о динамических амплитудно-фазовых искажениях. Чтобы измерять такие динамические искажения внизу диапазона, необходимо избавиться от влияния полюсной характеристики входной RC цепи, т.е. отодвинуть частоту среза желательно ближе к 0,1 Гц, тогда на 20 Гц полюсная характеристика влиять не будет и в случае наличия динамических тональных искажений внизу диапазона, мы их увидим и победим. А конденсаторы скорее всего не плохи, но отличаются по емкости, может быть и по другим характеристикам, емкость нужно увеличить на порядок.
Для нелинейных искажений это не важно, для тональных искажений это критично.
Первый этап пройден, прибор настроен для измерений.
Следующий этап - хочу показать всем полюсную характеристику на практике и как она в своей зоне искажает амплитуду и фазу, потом посмотрим как рождаются задержки на фронтах полюсных характеристик, а если удастся, то увидим на полюсе конвертацию линейных искажений в нелинейные.

[Alex]

Прибор очень хорош, 24 бит ЦАП двухканальный генератор и 24 бит АЦП двухканальный анализатор, до 100 кГц нормирован.
Нелинейные искажения может до 0,00002% измерять.

И ты можешь показать такие искажения этой карточки в лупе при 0dBFS?

P.S. Я их видел, ноу меня была старая карточка, может твоя новая просто чудо?

[wert]

И ты можешь показать такие искажения этой карточки в лупе при 0dBFS?

Попытаюсь ответить, хотя может вызвать вопросы.
Я ранее сообщал, метод позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность измерений.
Насколько? и как?
Повышение разрешающей сопособности пропорционально идентичности каналов анализаторов, пороги чувствительности снизу зажаты шумами АЦП, однако можно применить подпорку коррелированным шумом.
Два канала анализатора измеряют одну величину, по аналогии вспомните уменьшение шумов усилителей параллельным включением входных транзисторов.
Привожу рисунок.
Слева сверху сигнал воздействия частотой 1 кГц.
Внизу спектр гармоник двух каналов анализатора, гармоники практически идентичны по каналам.
Так как метод измерения разностный, калибровочный график собственных нелинейных искажений - график справа, показывает нормированную разницу между каналами:
- на частоте 3 кГц Кг = 0,000009%
- на частоте 2 кГц Кг = 0,0000075%
на частоте 18,3 кГц вылезла помеха в виде искажения Кг = 0,000012%.
(В идеале калибровочные графики собственных искажений прибора должны быть равны нулю, например в MicroCap калибровочные графики на уровне 14 знаков после запятой).
Соответственно, если исследуемый обьект дает гармоники менее или более этих величин, то произойдет суммирование собственных гармоник анализатора и гармоник исследуемого устройства.
При измерении получим нормированную разницу между каналами анализаторов - искажение обьекта, из результата можно будет вычесть калибровочный график и зафиксировать искажение испытываемого устройства с разрешающей способностью вплоть до 2 микропроцента (судя по правому графику).
Поэтому ранее мечтал измерить искажение резистора, по моему это вполне реально, PCI-4461 позволяет многое.
Подобный прием повышения чувствительности и разрешающей способности показывал ранее на примере прибора АУРИС В-423, с чувствительностью -65 dB удалось измерить изменение искажений на уровне -90 дБ. Идентичность каналов АУРИС В-423 желает быть лучше, но опуститься вниз на -25 дБ тоже было не мало.

[Alex]

Попытаюсь ответить, хотя может вызвать море вопросов.
Я ранее сообщал, метод позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность измерений.

У меня вызвало удивление, заявленная тобою цифра THD, которая никоим образом не коррелирует ни с моим оптом по работе с более ранней версией этой карточки, ни с заявленными в ее даташите параметрами. И я подумал.ю что более новая ревизия платы (типа карточки тот-же самый) чем-то лучше.
Я не просил ТВОИХ методов, я просил показать спектр в лупе при 0dBFS, т.е. просто соединить взход с выходом и измерить.

Offтопик:
P.S. Я уже говорил - я предпочитаю оперировать общепринятыми терминами и опраделениями, а не отсебятиной. К примеру, уже какое-то время плотно работаю с фирмой AMS, Австрия (они микросхемы всякие делают).
Как все немцев, у них не очень хорошее знание английского языка, а мое знание немецкого - около плинтуса. Там в частности, есть один ведущий инженер, автор десятков патентов и один из "двигателей" этой фирмы. Он нормально читает и пишет на английском, поэтому в общении мейлом проблем не возникает. Он даже понимает болеее-менее, когда ему что-то говорят, но когда он сам говорит - тушите свет! (Причем, дело не в акценте). Мы раз в 2-3 месяца ездим друг к другу, и когда мы общаемся по рабочим делам - не возникает абсолютноникаких проблем. А почему? Да потому что и не зная самого языка, термины-то стандартные. А со "связкой слов в предложении" мы как-то разбираемся. Плюс бемага-карандаш или доска-фломастер - схемы они тоже на все языках одинаковые.

P.P.S. А "метод" измерения малых КНИ - мжоно посмотреть почти в любом даташите на ОУ с малым THD, например у Тексаса.

[wert]

я просил показать спектр в лупе при 0dBFS, т.е. просто соединить взход с выходом и измерить.

(По работе также приходится ежедневно общаться с коллегами на немецком, но совещания проводятся только на английском, правда мой разговорный немецкий лучше, хотя все применяют терминологию исключительно на английском. Часто терминология это мостик для понимания).
Прикрепляю график THD приборчика (график справа).

---------- Сообщение добавлено 09.51 ---------- Предыдущее сообщение было 09.01 ----------

P.P.S. А "метод" измерения малых КНИ - мжоно посмотреть почти в любом даташите на ОУ с малым THD, например у Тексаса.

На синусе? почему нет. А на сложных сигналах на комплексном уровне думаю не много информации найдете, если вообще такова имеется.

---------- Сообщение добавлено 13.19 ---------- Предыдущее сообщение было 09.51 ----------

Наконец первое измерение тональных искажений конденсаторов при помощи PCI-4461.
На вход RC цепочки (1 мкФ, 100 кОм) подан сложный сигнал, состоящий из четырех синусоид с разными фазами.
Измерены тональные искажения частот воздействия - амплитудно-фазовые искажения основных тонов (первых гармоник).
На рис. 2 искажения конденсатора МБМ
На рис. 3 искажения конденсатора К 73-17.
Тональные искажения конденсаторов значительно отличаются, плюс к тому уровень постоянной составляющей говорит о наличии утечек.
Нелинейных искажений (дополнительных гармоник) не обнаружено при рассмотрении спектров вплоть до шумовой дорожки .
Шумовая дорожка МБМ находится на уровне 20 микропроцента, К 73-17 шумовая дорожка на уровне 80 микропроцента, на фазовом спектре эти дорожки повторяются, можно предположить, что это фазовые шумы конденсаторов.

[Alex]

Прикрепляю график THD приборчика (график справа).

Ну т.е., речь идет о -107-108дБ THD, или примерно 0.0004%, что говорит о двух вещах:

1) разницы с первой ревизией этой платы нет, у меня были примерно такие-же результаты. Собственно, из-за чего в свое время я и затеял Onyx.
2) Ни о каких:

Нелинейные искажения может до 0,00002% измерять.

и речи быть не может, все как минимум на порядок хуже!

[wert]

2) Ни о каких:
Сообщение от wert
Нелинейные искажения может до 0,00002% измерять.
и речи быть не может, все как минимум на порядок хуже!

Любое утверждение справедливо когда оно имеет подтверждение.
Я вот тут шумовые дорожки конденсаторов рассматриваю на уровне 20 - 80 микропроцентов, предложите для дистанционной проверки измерение, которое убедит вас в вашей правоте, я уже готов к эксперименту, оборудование включено и прогрето.

---------- Сообщение добавлено 14.55 ---------- Предыдущее сообщение было 13.49 ----------

В посте 1035 измерялись тональные искажения конденсаторов в звуковом диапазоне, частота среза RC цепочки около 1 Гц.
В этом случае полюсная характеристик не затрагивала звуковой диапазон и не удалось обнаружить рождение дополнительных гармоник.
Теперь вместо конденсатора 1 мкФ установим 10 нФ, частота среза поднимется до 100 Гц и полюсная характеристика затронет практически весь звуковой диапазон, т.е. тональные искажения должны резко возрасти. С другой стороны полюсная характеристика рождает нелинейные искажения, которые также должны иметь значительный уровень.
На рис. два одинаковых графика тональных и нелинейных искажений конденсатора в зоне действия полюсной характеристики.
Один график в логарифмическом масштабе, второй в линейном.
По моему все более чем красноречиво, тональные искажения увеличились до процентов и чем ближе к полюсу там десятки процентов, и целый ряд нелинейных искажений, где присутствуют и гармоники и интермодуляции частот воздействия, нелинейные искажения имеют очень большой уровень.
Таким образом видим, как в зоне полюсной характеристики рождаются большие тональные искажения, так и значительные нелинейные искажения.
По уровню нелинейных искажений можно оценивать конденсаторы по качественным характеристикам - минимальному рождению нелинейных искажений.

[Alex]

Любое утверждение справедливо когда оно имеет подтверждение.

Это подтверждает даташит на карточку, плюс - твои измерения.

[wert]

Это подтверждает даташит на карточку, плюс - твои измерения.

В добавление к посту 1037 прирепляю графики тональных искажений в двух масштабах для конденсатора МБМ 1 мкФ, цепочка с частотой среза 1 Гц.
Для сравнения по поводу нелинейных искажений и получения представления о какой шумовой дорожке идет речь.

[Scop]

На 1037 и 1039
Похоже, просто прут гармоники 50 Гц. Наводка этой помехи скорее всего емкостная, т.к. RC цепь с тау 1 Гц гораздо лучше приземляет эту наводку низким сопротивлением источника, чем с тау 100 Гц. Как раз примерно в 100 раз.
Больше никаких "чудес" не наблюдается. Достаточно глянуть спектр с линейным масштабом по частоте