Интеграл. Двойной.

[bukvarev]

Обычно, освоив интегрирование, переходят к двойным интегралам..

Ниже - концепт усилителя, являющегося дальнейшим развитием "Интеграла".
Основная идея - сделать оригинальный усилитель с использованием простых и доступных компонентов.
Можно сделать на дешевом ОУ (например, КР544УД2), можно - только на транзисторах.
Диапазон напряжений питания схемы при должном выборе транзисторов может достигать значения +- 80В.

Принцип работы основан на использовании высоколинейного буфера со слежением, который нагружен на электронную индуктивность ("интегратор").

Буфер (VT1..VT4) выполнен по типовой схеме, которая использовалась в ряде серийных микросхем.
Буфер имеет слежение, и обеспечивает очень малые искажения даже при работе от высокоомного источника сигнала.
Такая реализация позволила без боязни увеличить разностное напряжение усилителя до уровня -70 дБ на 20 кГц, и обеспечить высокую перегрузочную способность, а также выполнить делитель ОООС на относительно высокоомных резисторах. R1 планируется установить номиналом 10 кОм.

"Интегратор" - ранее описанная цепь, имеет выходной транзистор VT5, и может быть выполнена как на транзисторах, так и на ОУ. В последнем случае напряжение питания ОУ целесообразно взять от источника тока I6, разделив его на два источника и стабилизаторы параллельного типа.

Усилитель напряжения - типовой.
Выходной каскад - любой по вкусу.

Вместо источников тока I1..I5 в простейшем случае можно использовать обычные резисторы.

По сути, эта схема очень похожа на типовой преобразователь "напряжение-ток" за исключением того, что нагрузка входного буфера подключена не к общему проводу, а выполнена таким образом, что ток сливается на минусовую шину питания.
Усилитель можно выполнить и с инвертирующим УН. Для этого выход на УН нужно взять с коллекторов VT5 и VT6.
Также можно взять выходной сигнал и с коллектора VT4, и с коллектора VT5.
Но в данном случае, считаю, что показанная схема достаточно проста, и дополнительное усложнение не приведет к значительному улучшению характеристик.

На схеме не показаны элементы антиклипа, и частотной коррекции. Единственное, показан источник ограничителя минимума (I3).

По уровню искажений пока не скажу, буду попробовать на макете.

Транзисторы VT1, VT2 - MBT6429 (BC847C), VT3 - 2SC3324 (BC846B), VT6 - 2SA1312 (BC856B), VT4 - KSC3503 (2N5551), VT5 - KSA1381 (2N5401), VT7, VT8 - BC857C.

[Malinovsky D]

Евгений, две идентичных схемы буфера и интегратора сделаны на транзисторах разного типа проводимости для уменьшения четных гармоник?

[bukvarev]

Евгений, две идентичных схемы буфера и интегратора сделаны на транзисторах разного типа проводимости для уменьшения четных гармоник?

Нет.

[fakel]

который нагружен на электронную индуктивность ("интегратор").

Почему не на обычную?

I4 в гираторе можно заменить на зеркало

[bukvarev]

Почему не на обычную?

Потек ток на землю, и капец усилителю
А так "правильную пичатку" нарисует любой.

---------- Сообщение добавлено 13:03 ---------- Предыдущее сообщение было 13:01 ----------

I4 в гираторе можно заменить на зеркало

Да, можно. +1 транзистор.

В принципе, PSRR лучше в случае использования ОУ, поэтому я пока сомневаюсь, какой из вариантов выбрать.

[fakel]

Потек ток на землю, и капец усилителю

На то предохранители есть

Вместо I4 можно зеркало, но если задача получить компенсацию входных токов Дарлингтона VT3 VT4 то

Что за странная ПОС с коллектора VT1 на базу VT2? Не засвистит? У меня свистела, поэтому сделал так
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=40063 - коллектор первого ДК вывел на выход ИТУНа (красный провод)

В результате получилось это https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1283758492

Но УН имеет искажения на порядок хуже, чем входной ИТУН - надо компенсировать базовые токи VT9 VT10, но их Эрли ничто не скомпенсирует, даже каскод. Потому что надо выводить выход ИТУНа из-под действия высокого напряжения на входе ВК

[bukvarev]

На то предохранители есть

Не, я имел в виду качество звука, а не аварийный режим.
Если сделать дроссель на землю, то придется здорово повозиться с топологией печатной платы.
А здесь выходные ток ИТУНа преобразовывается в противофазные колебания на шинах питания.

Что за странная ПОС с коллектора VT1 на базу VT2? Не засвистит?

Коррекция не показана, чтобы рисунок не загромождать.
VT1VT2 - самый обыкновенный дифкаскад.
Так нарисовал, чтобы было понятнее насчет слежения.


По остальному - усилитель проектируется как очень простой.
Для составных транзисторов VT3-VT6 в компенсации токов баз нет необходимости.
А усложнять УН не хочется. Что сможет, сделает местная ООС на VT11 и VT12. Что вне ее - останется неподавленным.

[fakel]

Для составных транзисторов VT3-VT6 в компенсации токов баз нет необходимости.

Так она есть по умолчанию - через ДК. Базовый ток Дарлингтонов, пройдя через ДК, вдувается им же в эмиттер, не попадая в нагрузку!

[belka]

Так нарисовал, чтобы было понятнее насчет слежения.

Ты бы лучше треугольничками, конденсаторчиками и индуктивностями идею прорисовал, т.к. большинство присутствующих просто не воспринимают эскиз как таковой.

[fakel]

Ты бы лучше треугольничками, конденсаторчиками и индуктивностями идею прорисовал, т.к. большинство присутствующих просто не воспринимают эскиз как таковой.

Идея-то проста (рис 1), а вот реализация... Даже при идеальном ИТУНе (входной буфер на оригинальной схеме), мы упремся в искажения Эрли Q1 (УН на оригинальной схеме). А если вывести выход УН из-под действия высокого напряжения, то и Эрли не будет. И даже УН может не понадобиться (рис 2)

А здесь (рис 2) Эрли нет

[mellowman]

А здесь (рис 2) Эрли нет

А внутри X3 ещё один рис2, удобно

[fakel]

А внутри X3 ещё один рис2, удобно

Нее, там банальная тройка, но с плавающим питанием. Эмиттеры (выход) тройки заземляются, а средняя точка питания становится выходом

[bukvarev]

А если вывести выход УН из-под действия высокого напряжения, то и Эрли не будет.

Будет, куда он денется. Только внутри X3.
Сколько веревочке не виться, а перейти к высокому напряжению придется.

Но самое главное: искажения от Эрли гладкие, поэтому на них смело можно забить.
А на раскачку традиционно ставятся транзисторы с высоким напряжением Эрли, что уменьшает эффект.

[fakel]

а перейти к высокому напряжению придется.

Только в коллекторах выходников!

искажения от Эрли гладкие, поэтому на них смело можно забить.

В УН не только Эрли. Еще и ток базы, от которого ты (и я) избавился весьма красиво в первом каскаде
А емкость Скб гуляет, что в отсутствии конденсатора коррекции на землю (его заменил дроссель) вынуждает гулять и полюс, так что либо душим, либо рискуем нарваться на возбуд в клипе

[audiomun]

Нее, там банальная тройка, но с плавающим питанием. Эмиттеры (выход) тройки заземляются, а средняя точка питания становится выходом

Достаточно классическое решение, часто применяемое в схемах ПРО-усилителей.
К сожалению, на очень качественный звук не тянет ... Имхо.

[bukvarev]

Ты бы лучше треугольничками, конденсаторчиками и индуктивностями идею прорисовал

На рисунке показаны функциональные схемы первого и второго Интеграла.
Наглядно видны различия и сходство.

Задачей было сделать более короткий тракт, при этом сохранив принцип линеаризации преобразователя "напряжение-ток", и по возможности упростив схему.
Использование на эту линеаризацию ресурса по усилению первого каскада (условный ОУ) позволяет выполнить очень "робастный" узел сравнения по отношению к помехам, при этом сделать преобразование "напряжение-ток" весьма линейным.
Конечно, при этом уменьшается глубина ОООС, исправляющая искажения "УН+ВК", поэтому на практике я планирую сделать такую глубину ОООС, которая позволит ослабить эти искажения ниже уровня субъективной заметности.
Кроме этого, на схеме "Двойного Интеграла" показаны цепи динамической нагрузки R7C3R2 и ПОС R4, позволяющих уменьшить нагрузку УН и дополнительно увеличить усиление на частотах ниже 10 кГц.

Исходная идея - построение ДК в LT6205.

Другой вариант - реализация СС - СV - VV преобразований, как в трансимпедансниках, наподобие OPA660:


В результате преобразований комбинированного VFA и появился "Двойной Интеграл" (красным показаны изменения в схеме):



Но все эти схемы имеют низкую линейность при девиации выходного тока UI звена, если этот ток напрямую использовать в качестве входного для УН ("короткий тракт").
Поэтому и был использован дополнительный первый каскад с полосой (при использовании транзисторов как в схеме топика) около 20 МГц.
Остальные тонкости, связанные с "однотактностью" практической реализации при увеличенном значении тока покоя и "виртуальным заземлением", были обозначены в первом посту.

ИМХО, такая реализация может оказаться практике более выгодной по сравнению с композитным вариантом, и двухтактным преобразователем "напряжение в ток".
По меньшей мере, результат прослушиваний первого "Интеграла" это частично подтверждает.

[antonluba]

В результате опять окажется, что AD844 будет самым удачным вариантом для реализации UI, имхо.
А на вход станет AD845, преимущества которого недавно обсуждали в соседней ветке.

Но лично мне кажется, что это оверкилл

[bukvarev]

К макетированию планируется такая схема:

На ней буду смотреть, как и что получается по динамике и искажениям, в зависимости от напряжения питания, режимов и петлевого.
Питание - от +-20 до +-80 В.

[belka]

Интересная штука, но весьма и весьма сложная- много транзисторов, 2 ОУ. Такое ощущение, что ты, Жень, на проектировщика ОУ учился) Давать быстрые рецензии полагаю весьма глупым, нужно уделить достаточное количество времени на обдумывание концепта. Очень интересно. Пока всё.

[bukvarev]

Да, макет получается сложноват на первый взгляд.

Из схемы можно много чего выкинуть, например, систему смещения и стабилизации тока VT8 VT12 VT14 VT17.
Но все это сделано для возможности реализации усилителя в том числе почти без ОООС (т.н. "малоосник"), с глубиной ОООС около 20..30 дБ. Чтобы рабочий режим стабилизировался не за счет набора усиления, а за счет системы задания рабочего режима. Очень хочется послушать именно такой концепт. В свое время я слышал промышленного "японца" этого класса ("малоосник"). И впечатление от звучания было весьма хорошее.

Также можно взять вместо набора транзисторов промышленные дарлингтоны (для небольших напряжений питания, до +-50В - КТ972 - КТ973). Вместо пяти транзисторов останется всего два

По ОУ. После долгого выбора, выполнить динамическую нагрузку только на транзисторах, или на ОУ, выбрал более простой вариант схемы. Благо, что требования к ОУ здесь не очень высокие.
Шум усилителя определяется транзисторами дифкаскада входного буфера, и верхним (по схеме) ОУ. В целом, с малошумящим ОУ симулятор показывает ориентировочно 15..20 нВ*корень Гц приведенных ко входу шумов.

ОУ проще взять сдвоенный, в корпусе SOIC, желательно JFET (но не обязательно), с частотой единичного усиления от нескольких до нескольких десятков МГц, и скоростью нарастания в единицы В/мкс.
Туда подойдут и 544УД2 (при соответствующем конструктиве), и NJM2068.
В качестве других ОУ:
OPA2132, OPA2134, OPA2197, AD8034, OPA2140, ADA4610-2, ADA4001-2, OPA2172, LMP7708, AD8512, и т.д.

И еще хочется сделать платформу, практически независимую от напряжения питания, при этом позволяющую подавать большие напряжения питания.
В результате, конечно же, появляются источники тока.
При соответствующем ВК такой аппарат в полумостовом режиме способен отдать 300 Вт на 8 Ом, и 600 - на 4 Ом. А это - выхлоп для систем, позволяющих иметь хороший запас по динамическому диапазону при прослушивании записей классической музыки, и других записей, отличных от современных пережатых "бум-циков".

Да, и еще, по частотным свойствам. Динамическую нагрузку можно выполнить практически любой на ВЧ. В результате, нет необходимости "тащить" во всем диапазоне сигнал через все каскады усилителя. Получается тракт не длиннее Линна с Дарлингтоном в УН. А это практически предел укорочения. Короче только концепция, предложенная Алексеем, с выхлопом по типу цирклотрона (минус один каскад УН).