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.

[Ремонт-NIK]

это сделано для того чтобы разделить более важную точку ссумирования ОООС (инв. вход U2) от более "грязной" и менее важной (инв. вход U1),

и в чем смысл такого разделения точек суммирования?
Через R13 (rev.C) получается паралельный канал усиления?

Offтопик:
Если не заводить обратную связь на главный ОУ

что есть "главный" ОУ?
Вижу U1 и U2.какой из них главнее.не понил.

[Nick]

и в чем смысл такого разделения точек суммирования?
Через R13 (rev.C) получается паралельный канал усиления?

Offтопик:
Если не заводить обратную связь на главный ОУ

что есть "главный" ОУ?
Вижу U1 и U2.какой из них главнее.не понил.

Нет, принцип работы не меняется, как и хар-ки в симуляции, в незвисимости есть это вторая цепочка или нет. Просто это защита от наводок с инверсного входа LM3886 (главный ОУ) в более важную точку - инв. вход LT1363 (или LM318 - доп. ОУ).

[VADIK]

Суть её в том, что мы получаем около 65дБ глубины ООС на 20кГц, вместо 25дБ как у одной LM3886.

За счёт введения местных ОС, и не традиционного использования ЛМ , Инвертирующий-неинвертирующий. Вот только R4? что это?

Ревизия А самая проверенная и прослушанная (и сейчас её слушаю) и повторенная как минимум ещё одним человеком. ОУ LT1363 или LM318

Как Вам разница, между столь разными ОУ?!!! По- моему ЛТ играет более точно и собранее. Или Нет?
Помоему здесь целесообразно применять на входе более быстрые ОУ. Так что схему можно утрировано назвать Пред к ЛМ3886!! Охваченный ОС!

[Nick]

За счёт введения местных ОС, и не традиционного использования ЛМ , Инвертирующий-неинвертирующий. Вот только R4? что это?

Резистор По какой схеме ? Вообще идея отсюда https://forum.vegalab.ru/attachment....9&d=1192665399 .

Добавлено через 5 минут

Как Вам разница, между столь разными ОУ?!!! По- моему ЛТ играет более точно и собранее. Или Нет?

В данном включении я невижу (и неслышу ) разницы.

Добавлено через 6 минут

Так что схему можно утрировано назвать Пред к ЛМ3886!! Охваченный ОС!

Можно конечно и так сказать, но скорее это усилитель с многопетлевой ООС.

[VADIK]

Резистор По какой схеме ? В

Пост №1. Из чего одно плечо питания через 10кОм. В Вашем вложении только теория, причём на LF356, на которых строились преды и эквалайзеры 80-90-х годов.

[Nick]

Пост №1. Из чего одно плечо питания через 10кОм

То не плечо питания, то сигнал MUTE Вот эту лучше схему смотрите (Ревизия А) https://forum.vegalab.ru/attachment....8&d=1195609132

[VADIK]

Из вложенной схемы, я понял что R4, это 10кОм в цепи питания. Извиняюсь в ПДФ видно. Ревизия Б, это не усил, это фильтр. Лишних деталей много , сложу в коробочку.

[Ремонт-NIK]

Просто это защита от наводок с инверсного входа LM3886 (главный ОУ)

это ответ на вопрос о разделении точек суммирования?

Нет, принцип работы не меняется, как и хар-ки в симуляции, в незвисимости есть это вторая цепочка или нет.

Если ничего не меняется-зачем тогда эта цепь?
И как ее правильно назвать?
Зы:"главный ОУ"-"неглавный".. давайте по позиционным обозначениям со схемы оперы идентифицировать.
Так меньше путаницы.

Offтопик:
и ближе к теме..

[Nick]

Просто это защита от наводок с инверсного входа LM3886 (главный ОУ)

это ответ на вопрос о разделении точек суммирования?

Да. Вторая цепь нужна для уменьшения помех в более важной точке ссумирования (инв. вход U2), естественно в симуляции это не видно. Будет толк или нет увижу когда сделаю.

Добавлено через 6 минут

И как ее правильно назвать?

Незнаю
PS. Главным я называю LM3886, который собственно и является УМЗЧ. Дополнительным называю LT1363(LM318), потому что он нужен для улучшения хар-к главного. Поэтому вообщем и нумерация такая U1 - LM3886 U2- LT1363(LM318).

[A.R.]

Можно конечно и так сказать, но скорее это усилитель с многопетлевой ООС.

А мне нравится думать, что это усилитель с error feedback, т.е. с ОС по вычитанию искажений.

[Nick]

А мне нравится думать, что это усилитель с error feedback, т.е. с ОС по вычитанию искажений.

Ну помоему это не главное - как называть, главное понимать как это работает .

[Ремонт-NIK]

Незнаю

так отож.
ЛМ3886 получается включена вычитателем.
Не слишком наворочено всего получается?

Ну помоему это не главное - как называть,

Добавлено через 52 секунды

Вторая цепь нужна для уменьшения помех в более важной точке ссумирования (инв. вход U2),

а каким образом происходит уменьшение помех?

[Nick]

так отож.
ЛМ3886 получается включена вычитателем.
Не слишком наворочено всего получается?

Вы можете предложить проще с сохранением характеристик ? Вообще советую почитать Yewen-a https://forum.vegalab.ru/attachment....9&d=1192665399 для понимания этих "наворотов" и что нибудь по теории устойчивости ОС. И как называть это роли не играет, потому что многпетлевая ООС, ООС по вычитанию, или схема Yewen-a всё впринципе правильно. Главное правильно рассматривать эту схему с математической точки зрения...

Добавлено через 52 секунды

а каким образом происходит уменьшение помех?

Таким что они не будут поступать с инверсного входа LM3886, на который наводятся токи выходного каскада. Когда используется только LM3886, то чувствительность точки ООС в более чем в 100 раз меньше, поэтому это не играет большой роли. Когда же мы вводим дополнительный ОУ то петлевое усиление возростает и эти помехи уже могут быт решающими...

[Ремонт-NIK]

Вы можете предложить проще с сохранением характеристик ?

Нет.
Yewen-a ессно почитаю как будет время.

Таким что они не будут поступать с инверсного входа LM3886

Помехи с инверсного входа ЛМ3886 (?) не будут поступать куда?

Offтопик:
Ник.я в самом деле не соображу ..

[Nick]

Помехи с инверсного входа ЛМ3886 (?) не будут поступать куда?

Offтопик:
Ник.я в самом деле не соображу ..

В ревизии А когда инверсный вход U1 соединён с инверсным входом U2, помехи с входа U1 могут проникать на вход U2. Так как U2 дополнительный усилитель, то чувствительность (усиление) его инверсного входа больше чем инв. входа U1, поэтому он более чувствителен к помехам и помехи на его входе не подавляются. Если мы разделяем эти входы, то они станивятся независимыми и тогда все помехи и искажения U1 будут подавлятся в коэф. усиления дополнительной схемы на U2.
На инверсном входе U1 они возможно появляются из-за интегральной ст-ры LM3886, так как там всё близко, плюс питание ВК и предварительных каскадов у LM3886 не разделено. Значимость этих помех пока не ясна, но я надеюсь что выясню.

[Ремонт-NIK]

ревизии А когда инверсный вход U1 соединён с инверсным входом U2, помехи с входа U1 могут проникать на вход U2.

На инверсном входе U1 они возможно появляются из-за интегральной ст-ры LM3886, так как там всё близко, плюс питание ВК и предварительных каскадов у LM3886 не разделено.

инверсный вход-это "виртуальный ноль" .как на этом входе появляются помехи мне не понятно..Может sia_ обьяснит??

Так как U2 дополнительный усилитель, то чувствительность (усиление) его инверсного входа больше чем инв. входа U1, поэтому он более чувствителен к помехам и помехи на его входе не подавляются.

А зачем подавлять помехи на входе U2?
Даже если предположить что помехи с инв.входа 3886 каким то образом попадают на инверт.вход U2.они после инвертирования в U2 и ослабления делителем на выходе (rev.A) приходят на неивертирующий вход 3886 уже в противофазе.и снова должны подавиться 3886..

[Nick]

инверсный вход-это "виртуальный ноль" .как на этом входе появляются помехи мне не понятно..Может sia_ обьяснит??

Вот именно что виртуальный. На самом деле на инверсном входе присутствуют полезный сигнал в Ку усилителя (без ООС) раз меньше чем на выходе, и это понятно - это же усилитель, его вход связан с его выходом (и наоборот) через Ky. Там также присутсвуют и искажения, довольно точно равные (в процентном отношении к полезному сигналу в этой точке) искажениям этого усилителя без ООС, хотя это уже не важно для того что мы обсуждаем.
Поэтому, если к примеру усиление усилителя без ООС - 100дБ, то помеха в 1микровольт на инв. входе ОУ создаст помеху на выходе в 0.1вольта! Помехи могут наводится из-за паразитных связей - емкостных, индуктивных... В мощном ОУ, когда это всё на одном кристалле, это возможно актуальная проблема. Например токи питания выходных каскадов содержат гармоники усиливавемого сигнала. Поэтому если они наводятся на вход - это может быть источником дополнительных искажений. Но так как это никто не мерял говорить о значимости этого эффекта трудно.

Вот пример. Возьмём ревизию А. Например наш полезный сигнал 6кГц и 20вольт на выходе. Возьмём к примеру 3-ю гармонику - 18кГц. Глубина ООС на 18кГц предположим 60дБ (т.е 1000 раз), т.е усиление из точки соединения инв. входов U1 и U2 - 1000раз на этой частоте. 0.001% гармоник на выходе от 20 вольт это 0.0002вольта или 200микровольт. Теперь разделим 20микровольт на 1000 (60дБ) и получим напряжение - которое надо навести как помеху (18кГц) на инверсный вход, чтоб получить 0.001% искажений - и это всего 200nV!

Добавлено через 1 минуту

А зачем подавлять помехи на входе U2?
Даже если предположить что помехи с инв.входа 3886 каким то образом попадают на инверт.вход U2.они после инвертирования в U2 и ослабления делителем на выходе (rev.A) приходят на неивертирующий вход 3886 уже в противофазе.и снова должны подавиться 3886..

В противофазе с чем ? Почему они должны подавится усилителем 3886 ? Любой сигнал присутсвующий в точке ссумирования ООС будет усилен в Ky (без ООС) раз.
Если вы пользуетесь симулятором - это легко увидеть.

[Ремонт-NIK]

В противофазе с чем ?

с самой собой(помехой).
На инверт.входе U1 помеха имеет фазу=0.
Значит и на инверт.входе U2 фаза помехи=0.(смотрим по схеме rev.A)
Пройдя через U2 помеха инветируется опером U2.ослабляется делителем r1/r4 и на вход U1 попадает уже в противофазе с самой собой.Противофазные сигналы как известно подавляются.Что и должно произойти в первом дифф.каскаде ЛМ3886.
В реальности видимо немного иначе.так как из-за задержки распространения по цепям.помеха на неинверт.входе U1 присутствует все таки не строго в противофазе к самой себе(инверт вход U1) и полного подавления не происходит....

Вот именно что виртуальный.

подразумевается-низкоомный.близкий к потенциалу земли.

[Nick]

с самой собой(помехой).
На инверт.входе U1 помеха имеет фазу=0.
Значит и на инверт.входе U2 фаза помехи=0.(смотрим по схеме rev.A)
Пройдя через U2 помеха инветируется опером U2.ослабляется делителем r1/r4 и на вход U1 попадает уже в противофазе с самой собой.Противофазные сигналы как известно подавляются.Что и должно произойти в первом дифф.каскаде ЛМ3886.
В реальности видимо немного иначе.так как из-за задержки распространения по цепям.помеха на неинверт.входе U1 присутствует все таки не строго в противофазе к самой себе(инверт вход U1) и полного подавления не происходит....

Эта помеха попадает на разные входы U1. Поэтому во первых она проинвертируется инверсным входом U2, и во вторых проинвертируется инверсным входом U1, потом сложится, т.е. фаза будет как раз одинаковой. А если бы было бы как вы говорите, то усилитель вообще неработал бы, потому что помеха усиливается как и сигнал из точки ссумирования, а если бы была противофаза, так что помеха уничтожалась бы, то усиление было бы 0.
Если глянуть несколько страниц назад, я там где-то приводил усиление этой точки... Усиление около 90дБ на 20кГц.

Добавлено через 19 минут

подразумевается-низкоомный.близкий к потенциалу земли.

В таких рассмотрениях, как мы с вами проводим, принебрегать сигналом в точке ссумирования нельзя. А для 90дБ усиления достаточно навести около 100 нановольт искажений, чтобы на выходе получить 0.01% их же (при 20 вольтах выходного сигнала).

[Ремонт-NIK]

Эти помехи попадают на разные входы U1. Поэтому первая проинвертируется U2, а вторая проинвертируется инверсным входом U1, т.е. фаза будет как раз одинаковой.

верно.. .почему-то решил что 3886 включена инвертом для сохранения 0-ой фазы на выходе усилителя..
Осталось выяснить.каким путем появляется помеха на инверт входе 3886.

Offтопик:
LTSpice симулирует наведенные помехи?

В таком случае-ревизия А в целом-инвертирующий усь.
Почему-бы не включить 3886 инвертом?
Nick, -не дал впасть в маразм..
Еще вопрос-каков реальный импеданс инверт входа 3886?

Добавлено через 1 минуту

А если бы было бы как вы говорите, то усилитель вообще неработал бы, потому что помеха усиливается как и сигнал из точки ссумирования

Само собой.
Ник.я читаю одновременно три ветки.и еще кое-что делаю..сорри.

Добавлено через 23 минуты

Если глянуть несколько страниц назад,

нет никаких сил. .слишком много страниц перечитывать..

Offтопик:
поэтому я за то.что бы оставлять в ветках только самое ценное.а лишнее удалять..

Offтопик:
Недалеко С.Агеев рассказал о внутренней структуре 5534.этот мессаг отвлек мое внимание напрочь.

В таких рассмотрениях, как мы с вами проводим, принебрегать сигналом в точке ссумирования нельзя. А для 90дБ усиления достаточно навести около 100 нановольт искажений,

а.теперь ясно.искажения на инвер входе 3886-подразумеваются исходя из реальных условий работы в реальном конструктиве..