Простой усилитель для наушников на ОУ с буфером

[A.R.]

Вот, дошли руки обмерять макет, который у меня на рабочем столе валяется где-то год. Надо бы в корпус запихнуть, да все ленился. Что это такое: ушной усилитель на ОУ, охваченный общей ООС, неинвертирующий. Выходной каскад -- параллельный повторитель, с током покоя около 30мА. Для смещения выходных транзисторов применены диоды, как у Андрея anli Гайденко в "народном усилителе". При некотором увеличении искажений низших порядков, такое смещение дает мягкое переключение выходных транзисторов и обеспечивает "экономичный А" в достаточных, для ушного усилителя, пределах выходных токов. Ниже приведена схема, фото макета и результаты измерений разностным методом. Желтым показан сигнал ошибки, синим -- опорный сигнал для сравнения. К сигналу ошибки применен ЦФ с частотой среза 1МГц. На 10кГц при выходном напряжении 1.8В п-п искажения составили 7/244/1000 * 100% = 0.003%. На 20кГц, соответственно 15/244/1000 * 100% = 0.006%. Нагрузка в обоих случаях -- резистор 33Ом. Для измерения пришлось изменить Ку усилителя до 3.5, поэтому можно ожидать, что реальные показатели чуть лучше. По звуку усилитель достаточно нейтральный, из осциллограмм видно, что на малом сигнале, в основном, искажения состоят из второй гармоники.

Небольшое обновление. Перевел усилитель в инверт, так как искажения в неинверте подозрительно не зависели от выходной мощности, а только от уровня сигнала. Номиналы в цепи ООС составили 10к/47к. В реальном усе имеет смысл сделать Ку 2-3, больше не требуется. Разностный сигнал выделял на подстроечнике с компенсацией фазы. Ниже приведены осциллограммы разностного сигнала, увеличенного в 1000 раз. Первые две на 4В пик-пик на 32Ом, вторые -- 8В пик-пик, 32Ом. В первом случае не удалось подстроить разностный сигнал до конца, по крайней мере он не хуже, чем 15/1210/1000 * 100% = 0.0013% Во втором случае хорошо виден характер искажений, это вторая гармоника. В процентах 144/2430/1000 * 100% выходит порядка 0.006%.

Последняя осциллограмма -- напряжение между базой и эмиттером выходного транзистора верхнего плеча. Синус 20кГц, амплитуда 8В пик-пик, на нагрузку 32 Ом. Уровень выходного тока выбран специально, чтобы граница, где заканчивается запас тока покоя (30мА), проходила примерно посередине полуволны. Видно, что смещение выхода диодами дает плавное изменение Vbe, без выбросов и заходов в отрицательные напряжения, характерных для режима AB. Амплитуда изменения Vbe около 0.1В, что для амплитуды выходного тока 120мА соответствует изменению выходного сопротивления плеча примерно на 0.8Ом за полупериод.

Обновление от 19.06.2009:
Финальная версия усилителя, рекомендуемая к повторению, вот здесь: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=134
Примерная печатная плата и список деталей для нее -- здесь: https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=135
Схема для выделения искажений разностным методом -- здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=25364

[Olegyurich]

Мне нравится, чтобы частота единичного усиления в петле ООС была не выше единиц МГц, допустим двух. И чтобы при этом, даже если по каким-то причинам глубина ООС станет 100%, сохранился запас по фазе не менее 50 град. А из этого уже получается глубина ООС.

Offтопик:
Круто!

[A.R.]

Offтопик:
Круто!

Offтопик:
[горделиво поправляет ушанку и цыкает зубом] Дык!

[Olegyurich]

Offтопик:
ИМХО, при этом потенциальные возможности схемы используются не до конца.

[A.R.]

Offтопик:
ИМХО, при этом потенциальные возможности схемы используются не до конца.

Ты про глубину ООС? Ну это для данной конкретной схемы. Просто исходный Ку вынужденно невелик (для низкоомных ушей вообще хватило бы повторителя) и можно подобраться довольно близко к 100% ООС, скажем, если РГ будет высокоомным, и/или источник сигнала. А в общем случае, запаса по усилению 10-15дБ, ИМХО, вполне достаточно.

[Olegyurich]

Ну это для данной конкретной схемы.

Я думал, ты всегда так делаешь.
Просто если делать так для схемы с Ку>20 Дб, фигня получается, особенно килогерцах на 100 и выше.

[A.R.]

Я думал, ты всегда так делаешь.
Просто если делать так для схемы с Ку>20 Дб, фигня получается, особенно килогерцах на 100 и выше.

Ну да. На тот момент, все мысли были именно об этой схеме.
Но инвертор меня несколько разочаровал, надо сказать. Выигрыш на слух незаметен, а неудобств больше.

[Olegyurich]

Выигрыш на слух незаметен, а неудобств больше.

Видимо он был наиболее прозрачным звеном системы.

[anli]

Андрей, а как ты подключал (сори, если где-то уже разжевал - тыкни) в инвертирующем включении? Говоря вообще, если через сопротивление сколько-то килоом, то это сопротивление, думаю, физически должно быть на стороне источника, а не у инвертирующего входа.

[A.R.]

Андрей, а как ты подключал (сори, если где-то уже разжевал - тыкни) в инвертирующем включении? Говоря вообще, если через сопротивление сколько-то килоом, то это сопротивление, думаю, физически должно быть на стороне источника, а не у инвертирующего входа.

Что подключал? Столько всего было, я уже сам не врубаюсь

Добавлено через 2 минуты

Видимо он был наиболее прозрачным звеном системы.

Кстати да, ты угадал. Слушал с мерзкой встроенной в компьютер звуковухи, которая позволяет аудиофильски слушать вентилятор на процессоре

[anli]

Что подключал? Столько всего было, я уже сам не врубаюсь

Ты говорил о наводках в случае варианта с инвертирующим усилителем. Грубо говоря, такой усилитель имеет инвертирующий вход, на который через сопротивление (назовём его R1) подается сигнал от источника, и на этот же инвертирующий вход подаётся черз цепь ООС сигнал с выхода. Так вот я писал про R1. Где он был? У на плате у инвертирующего входа? Для уменьшения же наводок этот R1 физически (пространственно) должен быть со стороны источника сигнала. Я так думаю

[Sagittarius]

Напротив, как можно ближе к И-входу ОУ, чтобы укоротить И-антенну, усиление от которой равно Ку ОУ.

[A.R.]

Ты говорил о наводках в случае варианта с инвертирующим усилителем. Грубо говоря, такой усилитель имеет инвертирующий вход, на который через сопротивление (назовём его R1) подается сигнал от источника, и на этот же инвертирующий вход подаётся черз цепь ООС сигнал с выхода. Так вот я писал про R1. Где он был? У на плате у инвертирующего входа? Для уменьшения же наводок этот R1 физически (пространственно) должен быть со стороны источника сигнала. Я так думаю

Хм. Призадумался. В принципе, диммер было слышно даже с отключенным входом. А неинверт, особенно с развязанными землями, при тех же условиях, совершенно тихий. Я думаю, сам факт виртуального нуля, привязанной к землям входа и выхода, дает повышенную чувствительность к помехам.

[anli]

Напротив, как можно ближе к И-входу ОУ, чтобы укоротить И-антенну, усиление от которой равно Ку ОУ.

Может быть, когда-то и напротив. Мои собственные эксперименты (возможно, неприменимые здесь) сказали мне другое. Они были такие. Соединял безоосный УН с усилителем мощности (УМ, повторителем с высоким Rвх). Ку УН определялся сопротивлением (также назовём его R1) с одной ногой на земле, а на другую скидывался коллекторный ток выходного каскада УН - то есть источника сигнала с высоким Rвых. В начале своих опытов были трансы с заметными ЭМ-наводками. Эти наводки стали значительно меньше, когда перенёс R1 с платы УН на плату УМ.

[A.R.]

Напротив, как можно ближе к И-входу ОУ, чтобы укоротить И-антенну, усиление от которой равно Ку ОУ.

У меня там еще и ФНЧ, 1к/несколько паразитных пФ, плюс пару диодов напаял, когда перегрузками тестировал. Все равно ловит.

Добавлено через 3 минуты

Эти наводки стали значительно меньше, когда перенёс R1 с платы УН на плату УМ.

Приму на вооружение, хотя тут надо всю картину заземлений видеть. С инвертором ситуация осложняется: емкость из точки суммирования ООС и так надо минимизировать, а тут ее придется далеко тащить проводками.

[Sagittarius]

У меня там еще и ФНЧ, 1к/несколько паразитных пФ, плюс пару диодов напаял, когда перегрузками тестировал. Все равно ловит.

Пара пик даже для УКВ/ФМ частот ничего не значат, не говоря уж о КВ. Представим входной ДК ОУ: транзисторы с фт в несколько гиг, они усиливают помеху беспрепятственно, и лишь в нагрузке ДК - корректирующая ёмкость Миллера. То бишь: помех как таковых может не быть, но ИМИ - обязательны. В т.ч. и в виде зависимости выходного постоянного (переменного) напряжения ОУ от подходящей по частоте огибающей напряжённости электрического поля помехи. В смысле, прямое детектирование.

[A.R.]

Пара пик даже для УКВ/ФМ частот ничего не значат, не говоря уж о КВ.

Ну да, в принципе там Фср десятки мегагрец. Я другого не могу понять, почему инвертор настолько хуже по помехам получился, чем неинвертор, при прочих равных.

[Sagittarius]

Предположительно, нужно общий входа сигнала соединять с не-И-входом ОУ так, чтобы площадь магнитной петли была минимальной. Это помимо укорочения И-антенны.

[A.R.]

Предположительно, нужно общий входа сигнала соединять с не-И-входом ОУ так, чтобы площадь магнитной петли была минимальной. Это помимо укорочения И-антенны.

Там все так примерно и разведено. И вообще оно ловит диммер без подключенного входа. Мне думается, это все-таки как-то с самой инв. топологией связано.

[Sagittarius]

Тогда хм...
Ещё может быть так, что наводки на более длинный провод И не уравновешиваются наводками на более короткий в И-включении провод не-И-входа.

[Гриша]

Я как-то собирал усь для навушников на ОУ с УН на трёх транзиках: ОК, ОБ + ГСТ, умощнённый трёхкаскадным ВК (как для низкоомной нагрузки). .........
Если порыться, могу найти полностью.

Поройся.
Зараннее спасибо.