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.

[.Васильев]

Ну зачем это? Никчему .

[Сергей Кор]

Ну зачем это? Никчему .

Я написал то что думаю основываясь на достижениях которые видел.Это конечно мое скромное мнение и не более.

[MiSol62]

, считаю его одним из лучших конструкторов. Надеюсь что не только мы с Вами его оцениваем по заслугам.

и не только...а еще уважительное отношение к любому оппоненту, что характеризует его , как культурного, интеллигентного и здравомыслящего человека за здоровье Максима.

[wert]

за здоровье Максима.

Пусть здоровы будут все участники форума, стоит поучиться у Максима уважению, толерантности, терпимости, профессионализму. Присоединяюсь к отзывам.

О начальном участке амплитудно-фазовых искажений (АФИ) в усилителе Максима.
На входных микросхемках LM308 и OP37 эффекта динамической АФИ не удалось обнаружить при входных воздействиях от 1мВ до 10 мВ.
Микросхема NE1532 дает значительный динамический АФИ при входных напряжениях воздействия до 10 мВ.

На рис.1 графики искажений амплитудной характеристики для усилителя c LM308, полученные через напряжения V(OUT) V(IN), вторая через оператор DEL и третий - график АФИ в частотном спектре.
Первый график учитывает нулевую гармонику - постоянное напряжение на выходе усилителя, поэтому при малых воздействиях - 1мВ вылет характеристики искажений к 100 %, по мере увеличения напряжения воздействия эллипсоидная характеристика искажений приближается к нулевой отметке. При этом размер эллипса по Y не изменяется, говоря о стабильном уровне амплитудных искажений не зависимо от напряжения воздействия.
Второй график искажений АХ через оператор DEL, не учитывает нулевую гармонику, но учитывает мельчайшие отклонения от входного воздействия.
Видим, вершины графиков равны при разных напряжениях воздействия, что также говорит о стабильном уровне искажений амплитудной характеристики.
Третий график - амплитудно-фазовые искажения частоты воздействия 20,3 кГц при разных входных напряжениях, вершина искажений находится в одной точке, ее уровень постоянен.
На рис. 2 графики искажений для усилителя с OP37, искажения также носят постоянный уровень, говоря об отсутствии девиации амплитуды при любых напряжениях воздействия.
Обратите внимание на первый график искажений амплитудной характеристики с учетом постоянного напряжения на выходе УНЧ. Есть не большой вылет характеристики при входном напряжении 1 мВ, этот вылет очень не значительный, говоря о стабильном удержании выходного напряжения микросхемой OP37.
ВК усилителя чуть изменен под нагрузку 4 Ом, добавлены пару транзисторов ВК и емкости между базами транзисторов буфера и ВК.

[.Васильев]

Замена оу не сказывается на работоспособности?

[wert]

Замена оу не сказывается на работоспособности?

Были проблемки с запуском анализа с LM308, уменьшил емкости в цепях питания, чуть с коррекциями мудрил по устойчивости.
В целом уменьшение емкостей в фильтрах питания дало возможность анализа.
Для работы усилителя это не важно, для анализа в МС ожидание установившегося режима (при первом включении) до 0,5 сек критично, так как step нужен около 0,1u.
Такой эффект не заметен на синусе, он проявляется на сложных сигналах.
При использовании AD811 необходимо изменять режимы, коррекции, с маломощными ОУ в основном проблем не заметил.

---------- Сообщение добавлено 28.09.2016 в 09:37 ---------- Предыдущее сообщение было 26.09.2016 в 16:19 ----------

Несколько слов по поводу искажений, которые удалось регистрировать и измерять в усилителях.

Активная часть УНЧ дает не только нелинейные искажения, за счет кривых ВАХ и АХ.
Но и амплитудные и фазовые искажения, которые можно увидеть на АЧХ, совместив входное и выходное воздействие
для каждой частотной точк. Собственно речь идет о неоднородном комплексном коэффициенте передачи УНЧ.
В режиме анализа АС, где все привыкли фиксировать АФЧХ, эту неоднородность мы видим только на краях характеристик,
модель усилителя представлена в виде комплексных чисел, но применяемые методики лишены динамики, режим АС - малосигнальный, статический режим анализа.
Режим trаnsient заточен на динамику и комплексные составляющие можно фиксировать различными способами.
В частности режимы FFT, оператор DEL, множество функций от V I учитывают или раскладывают на комплексные величины.
На ветке об этом много написал.
Стандартно применяемые harm учитывают только амплитудный спектр, и в стандартных измерениях мы не видим половины от реалии.
Я предложил различные измерения с учетом амплитуды и фазы, основанные на разностном методе.
В частности, измерение искажений амплитудной характеристики двумя способами, измерения амплитудно-фазовых искажений в чстотном спектре (АФИ), учитывают амплитуду и фазу активной и пассивной части УНЧ.
Пассивная часть УНЧ дает статические АФИ, когда при изменении амплитуды воздействия, искажения амплитуды (в %) в конкретной частотной точке не изменно.
В звуковом диапазоне такие искажения воспринимаются так, как работает пассивный эквалайзер, заметность при больших величинах как тембральное отклонение.
При малых статических АФИ происходит быстрое привыкание слуха, не ощущаем изменений.
Активная часть УНЧ способна давать динамические АФИ, когда при изменении амплитуды сигнала изменяется искажение сигнала в конкретной частотной точке.
Речь идет об относительных величинах искажений, в частности результаты вывожу в процентах.
Динамические АФИ говорят о том, что в конкретной частотной точке комплексный коэффициент передачи изменяется - при изменении амплитуды воздействия изменяется фаза и амплитуда выходного сигнала от значения первично заданного К на минимальных по уровню сигналах, т.е. происходит нелинейное изменение комплексного коэффициента передачи.
Такой эффект имеет много последствий, в частности приводит к девиации амплитуды и фазы выходного сигнала, которые рождаются в транзисторных структурах на эффектах Эрли и Миллера.
Мои методы измерения направлены на регистрацию статических и динамических АФИ.
Удалось регистрировать и анализировать АФИ при помощи эмуляции в МС, измерять на реальных обьектах УНЧ пост обработкой в МС, а также при помощи измерительных приборов с применение LabView.

[Nick-nack]

Отлично, только термин "статические АФИ" не используйте, это линейные искажения! Их отлично видно на диаграмме Боде (она же АФЧХ). Только там они в привычных дБ и градусах, а не в процентах
А другие, которые "динамические"...


Я как то задавал вопрос, если определённый метод показывает какие-то "динамические АФИ", которых совсем не видно на спектре, но

когда при изменении амплитуды сигнала изменяется искажение сигнала в конкретной частотной точке

это:
а) новый супер метод?
б) где-то собака порылась? (где- где, в математике)


Добавлю. Все модельные искажения, связанные с эффектами

Эрли и Миллера

отлично видны на спектре.
Того, что не видно на спектре простые модели не выдают. В них просто не заложены эти механизмы.

[wert]

термин "статические АФИ" не используйте

Благодарю за вопросы.
Почему не использовать такие термины?
АФИ это комплексные искажения, содержащие изменения и амплитуды, и фазы. Измерение в процентах удобно.
Комплексный спектр в свою очередь раскладывается еще на два спектра - амплитудный и фазовый.
Все три спектра очень информативны и дают огромное количество информации.

это:
а) новый супер метод?
б) где-то собака порылась? (где- где, в математике)

Есть вопросы по математике?
На рисунках я представляю формулы для измерения искажений амплитудной характеристики.
например:
- c применением оператора DEL
100*(Del(V(OUT)/K-V(IN))/del(V(IN))
- без оператора DEL
100*(V(OUT)/K-V(IN))/V(IN)

где K- коэффициент передачи вблизи нулевой гармоники при минимальном сигнале воздействия, рассчитан как отношение выходного и входного спектров.

Разница между входным и выходным воздействием, нормирована по входному воздействию, выражена в процентах.
Что не так в математике для характеристики искажений АХ?
На мой взгляд все корректно.

[Scop]

Мои методы измерения направлены на регистрацию статических и динамических АФИ.

А чем эти методы удобнее (нагляднее, информативнее) чем анализ традиционной АФЧХ (в любом её виде) и таких же традиционных зависимостей нелинейных искажений (Кг, IMD) от частоты и/или уровня сигнала?

[wert]

Благодарю за вопрос.
Традиционным методом анализа АФЧХ сложно или не возможно вычислить динамические искажения амплитуды и фазы.
В основном на АФЧХ наблюдаем статические изменения амплитуды и фазы.
В УНЧ с ООС АФЧХ выглядит как ровная линия в полосе пропускания в некоторых усилителях до 1 мГц при малосигналном анализе в АС.
Предложенным методом наблюдаем неравномерность и амплитуды и фазы в полосе пропускания от единиц до десятков процентов в полосе до 20 кГц.
Связано с тем, что привязка идет к коэффициенту передачи для минимальных сигналов вблизи нулевой гармоники.
И как оказалось, комплексный коэффициент передачи сильно изменяется в полосе пропускания до 20 кГц, особенно для глубокоосников.
Что позволяет выловить все статические и динамические изменения амплитуды и фазы в полосе пропускания УНЧ в зависимости от уровня воздействия, сложности сигнала и проч.
Данный метод также захватывает и регистрирует все нелинейные искажения, рождаемые УНЧ.
Много раз показывал на ветке полное совпадение нелинейных искажений измеренных традиционным и предложенным методом.
Предложенный метод работает как на синусе так и на сигналах любой сложности.
Можно посмотреть амплитудно-фазовые искажения идеального импульса, не многие усилители справляются с такими задачами и не многими методами можно выразить такие искажения в амплитудных и фазовых спектрах.

[Scop]

Традиционным методом анализа АФЧХ сложно или не возможно вычислить динамические искажения амплитуды и фазы.

Неужели? А вот подаешь синус, или два и смотришь на спектр. Если есть новые спектральные составляющие (гармоники и/или интермоды) - стопроцентно есть "динамические искажения амплитуды и/или фазы". И даже их уровень определяется мгновенно.
"Статические АФИ" - сиречь АФЧХ - также измеряется в одно касание. Желающие выяснить причину появления новых спектральных составляющих - снимают АФЧХ на разных уровнях от милливольт до десятков вольт и получают семейство АФЧХ на котором максимально наглядно видно кто и как гуляет в зависимости от уровня.
Отклонения АФЧХ "от единиц до десятков процентов" в линейной цепи вообще фиолетовы на слух. А вот нелинейность на уровне -90...-120дБ оччень даже интересна и работать с ней нужно вдумчиво и тщательно. А у вас все намешано в кучу и отделить единицы процентов АФЧХ от микропроцентов реальной проблемы невозможно.
Нет?

[Nick-nack]

Есть вопросы по математике?

Вы забываете про ограничения дискретной математики.
Когда сигнал подходит к нулю или мин/макс (в случае с DEL) в программе идут операции с очень маленькими числами. По сути NULL/NULL проблема.
И чем выше частота, тем меньше становятся эти числа, тем больше всё упирается в ограничения алгоритма вычисления.
т.е. при переходе через ноль параметр DEL максимальный, точность ещё нормальная.
Сигнал подходит к максимуму, DEL стремится к нулю -> "искажения растут"

[Джон Сильвер]

Нет?

Ответ вы всё равно не поймёте, и ...спиной реку не остановите. Многие уже пытались, но автор всегда выходит победителем.

[wert]

А у вас все намешано в кучу и отделить единицы процентов АФЧХ от микропроцентов реальной проблемы невозможно.
Нет?

Считаю напротив, Ваша первая строка посвящена определению микродрахм - дополнительных гармоник, возникших от амплитудно-фазовых искажений сигнала.
Т.е. следствие в микродрахмах по Вашему значительно важнее чем причина - амплитудно-фазовые искажения сигнала?
Мой метод определяет суть - амплитудно-фазовые искажения сигнала и захватывает все следствия в виде микродрахм - дополнительных гармоник, о которых Вы пишите...

Отклонения АФЧХ "от единиц до десятков процентов" в линейной цепи вообще фиолетовы на слух. А вот нелинейность на уровне -90...-120дБ оччень даже интересна

Показывал выше усилитель Lanzar и его модернизацию.
Десятки процентов динамических АФИ в полосе до 20 кГц удалось устранить изменив УН на управляемый каскод, а статические АФИ удалось уменьшить за счет введения дополнительного буфера между УН и выходными МОП транзисторами.
И делается все в одно касание - измерение, а не ста косвенных измерений по косвенным параметрам. На графике видны и статические и динамические участки АФИ.
Интересно, что вы слышите, нелинейности на уровне -120 дБ, или проценты девиации самого сигнала?
Хотя у каждого своя каша в голове варится и свои привычки.
Никому не навязываю измерения, а только выкладываю свои наблюдения, кому интересно тот повторит и будет пользоваться.

---------- Сообщение добавлено 15:00 ---------- Предыдущее сообщение было 14:49 ----------

Сигнал подходит к максимуму, DEL стремится к нулю -> "искажения растут"

В АС пользоваться оператором DEL не имеет смысла, теперь и в trаnsient проблемы?
Проблемы решаются правильным выбором time step, обычно time step в 1000 раз меньше временного окна.
На практике time step уменьшается до стабилизации результата анализа.
АФИ в частотном спектре и искажения амплитудной характеристики через V DEL очень близки и коррелируют относительно уровней искажений,
показывал выше, если интересно могу выложить разные графики, условия можете задать сами.

[Scop]

Ответ вы всё равно не поймёте, и ...спиной реку не остановите. Многие уже пытались, но автор всегда выходит победителем.

Считаю напротив, Ваша первая строка посвящена определению микродрахм - дополнительных гармоник, возникших от амплитудно-фазовых искажений сигнала.

Действительно, в этом предложении ничего не понял...

Т.е. следствие в микродрахмах по Вашему значительно важнее чем причина - амплитудно-фазовые искажения сигнала?

Именно так! Потому, что эти -120 дБ показывают масштаб проблемы с которой нужно, или не нужно бороться.

Интересно, что вы слышите, нелинейности на уровне -120 дБ, или проценты девиации самого сигнала?

Не надо лукавить, девиация в 1% (фазы, или амплитуды) даст уровень нелинейных продуктов гораздо больше -120 дБ. Почитайте что-нибудь про АМ, ЧМ, ФМ.

[wert]

Именно так! Потому, что эти -120 дБ показывают масштаб проблемы с которой нужно, или не нужно бороться.

Извечная проблема - что важнее? причина или следствие?
Вы видите только следствие, я вижу причину и следствие, каждого удовлетворяет свое видиние.
И все же вопрос остается, что Вы слышите, какие проблемы? проблемы на уровне гармоник в -120 дБ, или слышите амплитудно-фазовую девиацию сигнала?
И что является проблемой? гармоники в микродрахмах или девиация сигнала в процентах?

Почитайте что-нибудь про АМ, ЧМ, ФМ.

Еще почитайте о квадратурной модуляции, позиционировании от нескольких источников по ФМ, методам повышения достоверности информации при ЧМ систем связи и много еще есть полезного, чем по жизни пришлось заниматься, полезно и увлекательно все это...

И теперь у меня не просто теоретические предположения и отвлеченные умозаключения по измерениям статических и динамических АФИ, а практические наработки и в них я вижу пользу.

[Scop]

Извечная проблема - что важнее? причина или следствие?
Вы видите только следствие, я вижу причину и следствие, каждого удовлетворяет свое видиние.

Нуда, нуда.
В огороде бузина, а в Киеве дядька. Где причина, а кто следствие? Или наоборот?

И все же вопрос остается, что Вы слышите, какие проблемы? проблемы на уровне гармоник в -120 дБ, или слышите амплитудно-фазовую девиацию сигнала?
И что является проблемой? гармоники в микродрахмах или девиация сигнала в процентах?

Что и как я слышу давно сформулировано и описано. В том числе и в постах на этом форуме. Поищите.

[wert]

Утомляет бесплодное меряние, кто лучше скажет, времени жалко.

Часто, показывая амплитудно-фазовые искажения транзисторных УНЧ, привожу в пример каскады на лампах.
На рис. представляю характеристики амплитудно-фазовых искажений в частотном спектре (АФИ) для трех ламповых каскадов.
Первый график для триода с резистивной нагрузкой в аноде, второй график ултралинейного каскода, третий график для мю каскада.
Две частоты воздействия 2,3 кГц и 20,5 кГц с разными фазами.
Искажения первых гармоник (АФИ) обозначены.
Остальные гармоники на графиках это нелинейные искажения, в основном вторые гармоники и интермодуляция второго порядка.
третьи гармоники мизерны по уровню, более высокие гармоники практически отсутствуют.
Судя по гармоническому составу и АФИ несущих, выигрывает триод с резистивной нагрузкой в аноде.
Триод также имеет чисто статическую АФИ, при изменении амплитуды сигнала АФИ не меняет своего значения и в диапазоне частот триод имеет самый низкий подьем АФИ.
Ультралинейный каскод занимает вторую позицию по уровню АФИ, однако имеет самые большие гармонические искажения.
Мю каскад имеет третью позицию по АФИ и вторую по нелинейным искажениям.
Однако мю каскад имеет больший динамический участок по АФИ, у ультралинейного каскода динамический АФИ есть, но не большой.

В целом АФИ маскируются гармониками низких порядков и не заметны в ламповых каскадах.
Особенно красив триод с резистивной нагрузкой в аноде, короткий хвост гармоник и отсутствуют динамические АФИ.
как я знаю триод с резистивной нагрузкой звучит значительно лучше мю каскада.

[.Васильев]

Продолжай работать.Не смотря на споры, данная ветка полезна для понимания .

[Джон Сильвер]

Offтопик:
Теперь я боюсь уже двоих.