Улучшение линейности (и не только) усилителя на LM3886

[Nick]

Финальные платы пришли, собираю. Посмотреть на них можно у меня на сайте или тут.

Ссылки по теме:
Новые платы дают около -120дБ искажений на THD 11кГц 60W (левый канал - усилитель). Интермодуляционные за гранью обнаружения IMD19+20 , IMD19+20 полный диапазон .

Черновик описания, списка деталей, и схемы, новой версии. Zero D 50 Rev D7.12.

Последняя рабочая версия схемы усилителя, питания и список используемых деталей - Zero D 50 Rev D4 (исправлена ошибка с MUTE, нумерация деталей не совпадает с предыдущими версиями). Небольшое описание усилителя.

Упрощённая версия для тех кто самостоятельно проектирует платы и не хочет возиться с большим количеством конденсаторов и резисторов. Вариант однослойных печаток под утюг от devisangela тут (упрощённая версия без стабилизаторов).

Модель (АФЧХ) в LTSpice.

Замерянные искажения у прототипа на 10кГц Rev. D4 THD 10kHz 40Vp-p (50W) 4Ohm - < 0.0004%. На графике -вверху вход, внизу выход.

Фото прототипа 1 и 2.

Печатки для прототипа использовал от ревизии С (нумерация деталей не совпадает).

Описание принципиальных отличий Rev. D от предыдущих версий тут.

Интересные осцилограммы: шунтировние электролита керамикой , и продолжение, работа стабилизатора, и продолжение, выход U1 под нагрузкой и без, то же (более правильно снято)

Метод измерения искажений звуковой картой с вычитанием гармоник (использовался вначале, когда небыло AMBER 3501 и генератора с низкими искажениями): 1, 2, 3, 4 . Обсуждение метода было тут.

История предыдущих версий. Статья Yewen-a есть тут.

[Ulis]

На выходных собрал схемку (прототип), которая неплохо смотрелась в модели. Суть её в том, что мы получаем около 65дБ глубины ООС на 20кГц, вместо 25дБ как у одной LM3886. В симуляции отмечалось заметное снижение искажений, по идее до 100 раз. Было интересно проверить. В реалии искажения уменьшились более чем в 10 раз (IMD 19кГц+20кГц и THD 6кГц). Результаты тут http://www.dotnetgear.com/Audio/lm3886.html.

Собрал только один канал, поэтому слушал моно. Всё что заметил в сравнении с обычным включением - заметно чище становятся высокие частоты (какая-то что-ли зернистость пропадает ) .

PS. Начало было тут https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=377&page=141, но я подумал что возможно эта схема заслужила отдельной ветки . Идея взята отсюда https://forum.vegalab.ru/attachment....9&d=1192665399

LM318 и LT318 несколько разные вещи? Или я ошибаюсь?

[RAVe]

то что не очень большое входное сопротивление, можно будет сразу перед усилителем регулятор громкости повесить? может пробывать все таки вариант входной неинвертирующий, а 3886 в инверте? тогда и не идеальность входов 3886 побороть можно будет. как насчет применения других оперов и оконечников ? например, все той же LM1876 или OPA 549?

[Nick]

LM318 и LT318 несколько разные вещи? Или я ошибаюсь?

Ошибаетесь. В реалии стоит National LM318.

Добавлено через 2 минуты

то что не очень большое входное сопротивление, можно будет сразу перед усилителем регулятор громкости повесить? может пробывать все таки вариант входной неинвертирующий, а 3886 в инверте? тогда и не идеальность входов 3886 побороть можно будет. как насчет применения других оперов и оконечников ? например, все той же LM1876 или OPA 549?

Думаю лучше будет поставить буфер (с фильтром) на той же LM318. В таком включении как на схеме - минимум искажений. Если пробовать LM1876 нужно скорее всего будет коррекцию немного поменять (ёмкости) и делитель R7, R8.

[Gajdar]

Nick, При такой емкости конденсатора С7 нужно наверное применять фольгированный фторопласт или как в ВЧ клеить медь на стеклянную подложку.

Народ при изготовлении усилителя Акулиничева с подобным в железе сталкивается - те кто собирает Аклиничева (как говорил Автор) навесным монтажем и на стеклотекстолитовой плате получают абсолютно разные резултаты....
Ну и версию для ЛМ1875 было бы действиетльно интересно увидеть, хотя бы в симуляторе...

[Nick]

Nick, При такой емкости конденсатора С7 нужно наверное применять фольгированный фторопласт или как в ВЧ клеить медь на стеклянную подложку.

Народ при изготовлении усилителя Акулиничева с подобным в железе сталкивается - те кто собирает Аклиничева (как говорил Автор) навесным монтажем и на стеклотекстолитовой плате получают абсолютно разные резултаты....
Ну и версию для ЛМ1875 было бы действиетльно интересно увидеть, хотя бы в симуляторе...

Фотки того как сделано - тут https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...postcount=2828, большая часть SMD. LM1875 в симуляторе нет смысла гонять, так как в реалии коррекция будет всё равно другая (по крайней мере для LM3886 расхождение с моделью большое, в ней тр-ры идеальные)

Добавлено через 13 минут
Посмотрел я даташит на LM1875. Возможно понадобится уменьшить R8 до 100 ом и C7 увеличить до 2pF. А так они очень похожи.

Добавлено через 17 минут
RAVe LM1876 возможно заработает без изменений в схеме.

Добавлено через 3 минуты
OPA549 лучше не ставить.

[Gajdar]

Nick, А не пробовали убрать Р5Л1 на выходные клеммы. Кажется в ДУгласе Сэлфе про усилители есть параграф про эту цепочку и взаимодействие её с входными и корректирующими цепями и результирующим Клирфакторе )).

[Nick]

Nick, А не пробовали убрать Р5Л1 на выходные клеммы. Кажется в ДУгласе Сэлфе про усилители есть параграф про эту цепочку и взаимодействие её с входными и корректирующими цепями и результирующим Клирфакторе )).

В прототипе всё рядом , усилитель инвертирующий.

[RAVe]

Nick, всетаки вариант oy неинвертирующий, Lm3886 инвертирующий гонялся в симуляторе?

[A.R.]

А я себе сделал вот так. Входное сопротивление низковато, но это было частью ТЗ, источник подключается через ушной буфер. C3 можно бы и не ставить, я его отпаивал без ущерба для стабильности. Оставил просто на всякий случай.

[Melhior]

Находчивое решение! https://forum.vegalab.ru/attachment....7&d=1194760040
А радиатор то похож на кулер для камней АМД, или я ошибся?

[nazar]

На выходных собрал схемку (на макетке), которая неплохо смотрелась в модели.

А ти реально швидкий

При такой емкости конденсатора С7

NP0 уже не катит?

LM318 и LT318 несколько разные вещи? Или я ошибаюсь?

Одинаковы а вот LM318 и LT318А довольно таки разные

[Nick]

А я себе сделал вот так. Входное сопротивление низковато, но это было частью ТЗ, источник подключается через ушной буфер. C3 можно бы и не ставить, я его отпаивал без ущерба для стабильности. Оставил просто на всякий случай.

Очень похоже . Только наверное ООС на ВЧ поменьше будет. Я старался выжать максимум.

Добавлено через 2 минуты

Nick, всетаки вариант oy неинвертирующий, Lm3886 инвертирующий гонялся в симуляторе?

В симуляторе гонялся, но был отброшен из-за бОльших искажений.

Добавлено через 33 секунды

Находчивое решение! https://forum.vegalab.ru/attachment....7&d=1194760040
А радиатор то похож на кулер для камней АМД, или я ошибся?

Ага

Добавлено через 11 минут

А ти реально швидкий

Одинаковы а вот LM318 и LT318А довольно таки разные

Я бы сказал слегка разные, LT318A улучшенный вариант LM318 (улучшили смещение, CMMR PSRR и немного добавили усиления). Но здесь это не принципиально. Но чтоб закрыть этот вопрос, я поменял название в схеме на LM318.

[A.R.]

Очень похоже . Только наверное ООС на ВЧ поменьше будет.
Я старался выжать максимум.

Тут надо в эксплуатации посмотреть. Дело в том, что с форсирующим конденсатором мне форма сигнала ошибки не нравится. (см. прикрепленные файлы). Похоже на звон. Кстати, только что придумалось (спасибо Сергею) поставить диоды из точки суммирования в ноль и из нуля в нее же. И немного уменьшить конденсатор 150пф. Тогда больше шансов всему сооружению не сдохнуть при клиппинге.

[Nick]

Тут надо в эксплуатации посмотреть. Дело в том, что с форсирующим конденсатором мне форма сигнала ошибки не нравится. (см. прикрепленные файлы). Похоже на звон. Кстати, только что придумалось (спасибо Сергею) поставить диоды из точки суммирования в ноль и из нуля в нее же. И немного уменьшить конденсатор 150пф. Тогда больше шансов всему сооружению не сдохнуть при клиппинге.

Эти всплески - ошибка из-за выходников в B классе. С увеличением глубины ООС на ВЧ (и не только) полезныё сигнал в этой точке уменьшается, а ошибка (искажения) остаются.
Форсирующий конденсатор меняет ПХ, поэтому возможно изменение вида сигнала ошибки, он ведь высокочастотный. На звон это не похоже.
Диоды надо бы поставить, да и входной буфер с фильтром, тогда можно будет уменьшить резисторы ООС в моей схеме.
Если уменьшить конденсатор на 150pF то потеряем устойчивость (если его поставить меньше 100pF но на ВЧ Ку будет меньше 10, а LM3886 неустойчива при этом усилении, это правда без учёта фазы цепи ООС).

[A.R.]

Эти всплески - ошибка из-за выходников в B классе. С увеличением глубины ООС на ВЧ (и не только) полезныё сигнал в этой точке уменьшается, а ошибка (искажения) остаются. Форсирующий конденсатор меняет ПХ, поэтому возможно изменение вида сигнала ошибки, он ведь высокочастотный.

Да понятно, в таких частотах трудно о чем-либо судить, но с оторванной 318-й сигнал ошибки имеет форму, прикрепленную ниже. Т.е. паранойя ест поедом на предмет неустойчивости.

[Nick]

Да понятно, в таких частотах трудно о чем-либо судить, но с оторванной 318-й сигнал ошибки имеет форму, прикрепленную ниже. Т.е. паранойя ест поедом на предмет неустойчивости.

По сигналу в этой точке трудно говорить об учстойчивости. Устойчивость надо смотреть по прямоугольному сигналу с ёмкостной нагрузкой (что я правда ещё не делал), если нет возможности построить АФЧХ.
На графике без LM318 всплески по абсолютной амплитуде практически такие же как и с ней. Вероятно они происходят из-за разрыва цепи ООС в этих точках либо сильной нелинейности. Чем быстрее усилитель сможет скомпенсировать эти всплески (т.е. чем они визуально более короткие по времни) - тем лучше. Их форма имеет малое значение, если мы знаем АФЧХ нашего усилителя без ООС.

[A.R.]

По сигналу в этой точке трудно говорить об учстойчивости. Устойчивость надо смотреть по прямоугольному сигналу с ёмкостной нагрузкой (что я правда ещё не делал), если нет возможности построить АФЧХ.

По любому синтетическому тесту трудно говорить об устойчивости. Для того же теста на ПХ нужен хороший генератор, не валящий фронты и очень хороший осц. Кстати инжекция импульсного сигнала в суммирующую точку тоже применяется, насколько я помню. А какого происхождения этот сигнал, дело уже десятое

На графике без LM318 всплески по абсолютной амплитуде практически такие же как и с ней. Вероятно они происходят из-за разрыва цепи ООС в этих точках либо сильной нелинейности.

Нелинейность действительно сильная, в качестве модели использовался очень "грязный" усилитель в АБ с THD на 20кГц порядка 0.5% С 318-й он падает до 0.01%, что я считаю вполне адекватным.

Чем быстрее усилитель сможет скомпенсировать эти всплески (т.е. чем они визуально более короткие по времни) - тем лучше. Их форма имеет малое значение, если мы знаем АФЧХ нашего усилителя без ООС.

Чем визуально они короче по времени, тем дальше точка отключения ОС, согласен. Но если пичок визуально "провалился" или "умножился", для меня это признак захода фазы в опасные пределы. Впрочем для меня любая ПХ кроме апериодической в аналоговых схемах -- табу. Убеждения такие.
Но это все не важно. Если у Вас постоянка не плавает, а находится в пределах 1-3 мВ, ЛМ-ка сама по себе не греется и нет прочих признаков возбуждения, то все нормально. Просто я перестраховщик.

[Nick]

По любому синтетическому тесту трудно говорить об устойчивости. Для того же теста на ПХ нужен хороший генератор, не валящий фронты и очень хороший осц. Кстати инжекция импульсного сигнала в суммирующую точку тоже применяется, насколько я помню. А какого происхождения этот сигнал, дело уже десятое

"Инжекция" входного сигнала и так происходит в точку ссумирования ООС, это же инверсное включение. Визуально гораздо понятней на меандре, чем на сигнале искажений, которые изначально непонятно какой формы. Хочу ещё заметить, что симуляция в этом плане плохо совпадает с реальностью, из-за плохой модели LM3886.

[A.R.]

"Инжекция" входного сигнала и так происходит в точку ссумирования ООС, это же инверсное включение.

Не, вход при таком тесте заземляется, а в точку суммирования вдуваются прямоугольные импульсы. На выходе при этом -- то, с чем не справилась ОООС, в идеале должен быть только фронт и экспоненциальный спад.