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.

[Nick]

В то же время с одними большими банками, без мелких электролитов - звук совершенно тухлый.

Вероятно у них индуктивность большая и возможно сопротивление не супер маленькое тоже. Я уже писал, снимите вот этот график https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=901 с 220mF и без. И можно ещё такой же но на прямоугольниках, с нагрузкой.

[Audiomaniac]

Nick, мерял уже, выпрямленный сигнал на шине питания раза в 1.5 меньше с 1шт. 220мкф.
Насчет Вашей модели - а где там индуктивности электролитов и монтажа? Их ведь тоже надо учитывать, иначе слишком идеально.

[Nick]

а где там индуктивности электролитов и монтажа?

Они там есть как хар-ки конденсаторов, но в первом приближении. Сейчас делаю схему у Nikolav, для тестирования, чтоб посмотреть на прямоугольниках, звона недолжно быть.

Добавлено через 1 минуту

Nick, мерял уже, выпрямленный сигнал на шине питания раза в 1.5 меньше с 1шт. 220мкф.

А на прямоугольниках ? Думаю будет ещё больше разница.

[Audiomaniac]

Тут видимо дело не столько в звоне, сколько в том, чтобы лмка "видела" как можно более низкий импеданс на своих питаниях на ЗЧ и чуть выше.
Вариант с электролитом 220 на 35 + пленка 1мкф, либо 1 электролит 220 на 35 звучит куда хуже, чем два таких электролита вообще без пленки... Так что наверно надо просто засадить как можно ближе к лмке штуки по 4 лоу-еср электролита микрофарад на 330-470 на каждую линию питания и будет полный хайенд.
Что интересно, в новой конфигурации вновь стал рулить межблочник аудиоквест, ранее отвергнутый в пользу РК-50 ;)

Добавлено через 31 минуту
Проще говоря, не надо считать себя умней инженеров нешинала - написано на стр.16 даташита: This signal
causes low distortion at high frequencies requiring that the
supplies be bypassed at the package terminals with an
electrolytic capacitor of 470 μF or more.
Значит и надо лепить прямо на лапы не менее 470 мкф.
Что интересно, в даташите на 4780 это предложение несколько изменено (стр.16):
This signal causes distortion at high frequencies requiring that the supplies
be bypassed at the package terminals with an electrolytic
capacitor of 470μF or more.

Вместо low distortion - просто distortion. Что наводит на мысль, что эти искажения не настолько уж лоу.. И что подразумевают под "высокими частотыми" - тоже неизвестно, может и от 1 кгц... ;)
Вообще даташит на 4780 более содержательный чем 3886, надо его изучать тоже.

[Nick]

Вместо low distortion - просто distortion. Что наводит на мысль, что эти искажения не настолько уж лоу.. И что подразумевают под "высокими частотыми" - тоже неизвестно, может и от 1 кгц... ;)
Вообще даташит на 4780 более содержательный чем 3886, надо его изучать тоже.

Я это уже считал несколько страниц назад, зная ESR и ёмкость шунтирования, можно посчитать какие будет вносить питание - искажения.

Добавлено через 1 минуту

И что подразумевают под "высокими частотыми" - тоже неизвестно, может и от 1 кгц... ;)

Под высокими подразумевают реально высокие (от 5-10кГц). Потому что на 1кГц у идеального конденсатора 470uF будет импеданс 0.33 ома. К примеру на 10кГц если ESR=23mOhm то полный импеданс будет около 40mOhm.

[Nick]

Сделал я схемку из симулятора.
1 - Без 2.2uF
2 - 2.2uF + 0.1ома
3 - 2.2uF

[Nick]

Это с 10uF вместо 2.2uF и 0.05ома вместо 0.1ома.
1. Без кондёра 10uF
2. С 10uF + 0.05ома
3. C 10uF
4. Попробовал наложить друг на друга.

[Nick]

Видимо надо резисторы ещё меньше чем 0.05ома, но у меня их пока нет .

Добавлено через 5 минут
Кстати самый лучший результат с 10uF + 0.05ома, что и по симуляции тоже так, но ещё лучше по симуляции с 0.03ома. Все замеры очень похожи на те что были в моделе.

Добавлено через 4 минуты

Так что наверно надо просто засадить как можно ближе к лмке штуки по 4 лоу-еср электролита микрофарад на 330-470 на каждую линию питания и будет полный хайенд.

Я тоже думаю что наиболее важное это наименьший импеданс. Но с другой стороны как то некрасиво оставлять незашунтированным на очень ВЧ...

Добавлено через 2 минуты
Кстати стабилизатор делает это всё намного лучше, по крайней мере мой.

[Ремонт-NIK]

Два таких джамикона 220 на 35 в параллель - еще лучше звучание, видимо это и есть правильное направление: мелкие электролиты прямо на лапах м/с. Об этом и в даташите кстати, сказано.

Правильной дорогой идете дарагой товарисч!.
Только паралелить малкие э-литы на плате возле ЛМ нерационально.Место раходуется неэкономно.Проще поставить один на 1000мкФ хорошего качества и радоваццо.Странно что Вам эта мысль раньше не пришла в голову.

А низкоимпедансный шунт - керамика или пленка 0.1мкф, хотя наверно
можно и без него.

Никакой керамики.только пленка номиналом от 1мкФ и более.Правда нужно аккуратно с шунтами пленочными.

Вообще думаю штук 10 в парралель на 220мк будет ещё лучше

Механизм явления мне все же непонятен - ведь у меня же прямо на плате стоят большие банки, почему так влияют какие-то мелкие электролиты, расположенные лишь чуть ближе к лмке?

Думаю.потому что "чуть ближе" а также через банки и мелочь скорее токи разных частот замыкаются.А также видимо время реакции на импульс по шине питания у мелкого э-лита и банки 10000мкФ разное.

Вообщем у меня наилучшие результаты по измерениям помех в питании со стабилизатором на прямоугольниках на входе, это с просто 270uF 50V (Panasonic FM) по три штуки в параллель, в плечо. С большим количеством возможно будет лучше.

Ник.а если посмотреть без стаба?Сильно хуже?
У меня от стабов осталось впечатление что они портят динамику.особенно на мощностях выше половины от мах.а также страдает естественность вокалов(телесность).

[Nick]

Ник.а если посмотреть без стаба?Сильно хуже?

Хуже. Если посмотреть на график выходного напряжения при нагрузке меандром, то становится понятно почему. Смотреть надо то что пунктиром.

[Nick]

У меня от стабов осталось впечатление что они портят динамику.особенно на мощностях выше половины от мах.а также страдает естественность вокалов(телесность).

Наверное зависит от того какой стаб...

Проще поставить один на 1000мкФ хорошего качества и радоваццо.Странно что Вам эта мысль раньше не пришла в голову.

Проще но не лучше, 270uF Panasonic FM или Rubycon ZLG имеют меньше 0.025ома ESR. 4 штуки будут давать около 6 миллиома ESR, сомневаюсь что можно найти такой кондёр на 1000uF. К тому же как я заметил, чем больше размер кондёра тем больше его индуктивность, а при использовании 4 в параллель маленьких индуктивность уменьшается ещё до 4 раз.

[Ремонт-NIK]

Смотрели уже. Если без пленки - то никаких резонансов.

Не обольщайтесь.Под нагрузкой будет намного хуже.Со множественными резонансами на разных частотах.Притом Вы смотрели синусом.а реальный муз.сигнал скорее импульсный.и притом постоянно изменяющийся по амплитуде.

Тут видимо дело не столько в звоне, сколько в том, чтобы лмка "видела" как можно более низкий импеданс на своих питаниях на ЗЧ и чуть выше.

который можно обеспечить только зашунтировав в непосредственной близости от ИС э-литом достаточной емкости и качества.
Для себя я пользуюсь таким соотношением(для интегральных УНЧ):
Емкость шунта выбираю из соображений- 0.7/0.8 Iload max по каждой из шин питания.

Offтопик:
И всегда-"неизменно превосходный результат"(с)

Проще говоря, не надо считать себя умней инженеров нешинала - написано на стр.16 даташита: This signal
causes low distortion at high frequencies requiring that the
supplies be bypassed at the package terminals with an
electrolytic capacitor of 470 μF or more.
Значит и надо лепить прямо на лапы не менее 470 мкф.

Я тоже думаю что наиболее важное это наименьший импеданс.

Ник.помнится.чуть ранее Вы думали иначе.


Добавлено через 3 минуты

Хуже. Если посмотреть на график выходного напряжения при нагрузке меандром, то становится понятно почему. Смотреть надо то что пунктиром.

Что хуже?
Это график для стаба.а я спрашиваю-без стаба

[Nick]

Ник.помнится.чуть ранее Вы думали иначе.

Совсем непомница. Помница что вы говорили что 470uF влияют на НЧ А я говорил что на ВЧ, так же как и провода, и даже посчитал для вас . Так что вопрос с басом остаётся пока открытым.

Добавлено через 5 минут

Это график для стаба.а я спрашиваю-без стаба

Хуже без стаба, на сколько - можно прикинуть по графику. По нему видно, что даже со 10uF на выходе изменение напряжения менее 50mV при токе более 7.5A. Получается импеданс менее 7 миллиом и это на частоте около 100кГц, на меньшей меньше...
Без стаба Audiomaniac приводил, у меня без стаба совсем немного лучше, но я эти данные к сожалению не сохранил. Вообщем значительно хуже чем со стабом. Когда закончу с новой версией печатки, со стабами, проведу сравнительное тестирование, замерю питание и искажения на ВЧ, со стабами и без.

Добавлено через 34 минуты

Тут видимо дело не столько в звоне, сколько в том, чтобы лмка "видела" как можно более низкий импеданс на своих питаниях на ЗЧ и чуть выше.
Вариант с электролитом 220 на 35 + пленка 1мкф, либо 1 электролит 220 на 35 звучит куда хуже, чем два таких электролита вообще без пленки... Так что наверно надо просто засадить как можно ближе к лмке штуки по 4 лоу-еср электролита микрофарад на 330-470 на каждую линию питания и будет полный хайенд.

Вообще об этом я написал вам ещё 60 постов назад, тут ничего удивительного нет Это всё становится очевидным если прикинуть как просадки питания влияют на искажения. Это тоже было много страниц назад, я писал для Ремонт-NIK-а.
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=905
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...&postcount=909

[Ремонт-NIK]

Наверное зависит от того какой стаб...

Само собой.Но мы же не дети в конце-концов.
Я не утверждаю что у меня самый правильный стаб.но и не самый худший.

Проще но не лучше, 270uF Panasonic FM или Rubycon ZLG имеют меньше 0.025ома ESR. 4 штуки будут давать около 6 миллиома ESR, сомневаюсь что можно найти такой кондёр на 1000uF. К тому же как я заметил, чем больше размер кондёра тем больше его индуктивность, а при использовании 4 в параллель маленьких индуктивность уменьшается ещё до 4 раз.

Мне кажется Вы немного заблуждаетесь.
Зачем Вам супер-лов Z э-литы?Что Вы собираетесь шунтировать ими?
У усилителей макс энергия сосредоточена в диапазоне бас/мид-бас.На ВЧ энергия помех в шинах питания меньше.Поэтому ставить конденсаторы со сверхнизким и нормированным на 100кГц еср -не совсем практично.В первую очередь необходимо минимизировать просадки шин питания.и флуктуации импеданса земляного провода.которые в свою очередь зависят от входного сигнала.точнее количества баса во входном сигнале.и еср конденсатора на НЧ.
Именно от качества шунтирования по НЧ в большей степени зависит мощность и спектр помех на шинах питания и изменение импеданса земля
яного провода.Величина(глубина) шунтирования на ВЧ не столь важна.У Вас же не имп.БП с амперными токами на десятках и сотнях кГц.которые необходимо подавить любой ценой.
Поэтому 4шт в паралель 220x50V FM я считаю не лучшим вариантом.
На 60Гц максимальный ток у этого номинала снижается на 40%.т.е. именно там.где больше всего необходимо шунтирование.
Мой опыт подсказывает.что нужно обеспечивать ровный (по возможности)импеданс шин питания и земли в звуковом диапазоне.Для этого вполне подходят софт Low-ESR э-литы.

Offтопик:
и некоторые старые индустриальные серии.

Offтопик:
Кстати.я не забыл что у Вас усилитель с глубокой ООС.но считаю что ООС должна заниматься своими прямыми обязанностями .а не подавлением помех на шинах питания

Ник.ранее Вы планировали сделать измерения АудиоПрециссионом 2..
Что нибудь получилось из задуманного?

[Nikolav]

Кстати самый лучший результат с 10uF + 0.05ома, что и по симуляции тоже так, но ещё лучше по симуляции с 0.03ома. Все замеры очень похожи на те что были в моделе.

Привет Nick.
В выложенные мной измерения вошло не всё.
Также был рассмотрен вариант: (Электролит 47000мк)-(провода)- (Плёнка 1мк+электролит 220мк). Колебательных процессов не было. Объяснения вижу в том, что тот самый электролит на 220мк можно рассматривать как демпфирующею цепочку для плёночного шунта. Т.е. смотреть на него как на последовательную цепь: (конденсатор ёмкостью 220мк) + (R=ESR).

[Ремонт-NIK]

Помница что вы говорили что 470uF влияют на НЧ

Неужели?

Это всё становится очевидным если прикинуть как просадки питания влияют на искажения. Это тоже было много страниц назад, я писал для Ремонт-NIK-а.

Мне не нужно обьяснять очевидных вещей.
А также не нужно передергивать.
Сначала Вы вообще про э-литы в шунтах и слышать не хотели.потому что у Вас усилитель с оч.глубокой ОС.которая должна нивелировать пульсации или просадки на шинах питания.И поэтому поставили 30мкФ керамики х7r в шунты ЛМ считая их вполне достаточной мерой.
Но сейчас Вы утверждаете:
-

Вообще об этом я написал вам ещё 60 постов назад, тут ничего удивительного нет

-

Я тоже думаю что наиболее важное это наименьший импеданс.

что немного странно выглядит.

Так что вопрос с басом остаётся пока открытым.

для вас.но не для меня.В конце концов Вы проблемой баса озабочены.

[Yury Novikov]

Я тоже думаю что наиболее важное это наименьший импеданс.

Еще примерно 50-60 страниц и вы поймете что и это не важно

[Ремонт-NIK]

Yury Novikov,
раскрой секрет такой уверенности?
=)

[Yury Novikov]

раскрой секрет такой уверенности?

А зачем сразу? Интересно наблюдать процесс в динамике. Я за этой веткой слежу с момента ее появления. Я даже заранее знаю чем все закончится, но пронаблюдать развитие интересно.

[Audiomaniac]

Yury Novikov, 1000мкф прямо на лапы лмки и больше ничего!