Усилитель мощности ZD-50

[Nick]

В общем я думаю эта ветка будет для вопросов по конструкции и наладке данного усилителя (cтатья тут, схема тут).
Размер плат 57x190mm. Плата 4-х слойная, в целях уменьшения индуктивности цепей питания питания ВК и соответсвенно конструктивных искажений.

Замечания по сборке:

1. Резисторы R44, R45 необходимо устанавливать над платой, на расстоянии около 5...10мм, т.е. корпуса резисторов не должны касаться платы, и ближайших элементов тоже.
2. R71 не запаивается.
3. Блок питания должен быть отдельный на каждый канал, как например смотрите тут.
4. На схеме нет выходного фильтра - я использовал 18 витков на 8 мм оправе провод 1.5 мм и параллельно 10 ом резистор, они были размещены прямо на выходных клемах. Также параллельно выходным клемам желательно поставить последовательную цепочку из плёночного 0.1μF и 2Вт 10 Ohm резистора.

Ошибки:

1. В BOM-е: R4, C4 и R6 - не устанавливаются - их нет на схеме и плате; Q1, Q2, Q3 - MMBTA06; Q4, Q5, Q6 - MMBTA56.
2. В статье: подбирать по минимуму напряжения на выходе U2 нужно R23 (80k6), а не R22 как указано в статье.

Ссылки на другие ветки:

1. Как разрабатывался усилитель тут
2. Про сравнения с другими усилителями тут

Герберы можно взять тут

Платы возможно можно заказать тут

FAQ (спасибо ANHO) - тут

[Nick]

То что там есть стабилизатор еще ни о чем не говорит - слишком чисто даже в 50Гц

У меня это, 60Гц... А вообще я старался, как говорится разводка и ещё раз разводка...

Второе это низкая шумовая полка - резистор шумит сильнее - а тут столько всего и -140dB.

Это же не интегральный уровень шума, он может быть и ещё ниже, если разрешение FFT выше.

По поводу схемы - когда я вижу очень много кондеров не связанных с обеспечением питания и особенно в ООС
у меня возникает ощущение что чтото невпорядке с динамическими характеристиками, а иначе зачем душить звук.

Это как говорится - в перлы.

---------- Добавлено в 23:15 ---------- Предыдущее сообщение в 23:11 ----------

Выражаю огромную благодарность всем кто помог с этим проектом: Nick, за разработку схемы усилителя, antecom за регулятор громкости, Selin за изготовление ПП усилителя. Спасибо.

Спасибо тебе за фотки! Как у тебя с замерами дела обстоят, карты нет хорошей по близости ?

[DMix]

Nick,
Разводка судя по всему не только красивая но и грамотная . Пробовал по Вашей рекомендации SineGen_ом убирать гармоники
источника: не получилось - потому что полез такой сильный хвост гармоник во все щели как говориться что решено было спросить
про ньюансы. И все таки - что за секретная информация такая про меандр на ZD-50. Тут этот вопрос кто-то поднимал на заре
развития темы, а все ответа нет. Неужели никто уже осцилом не пользуется ?!

---------- Добавлено в 14:07 ---------- Предыдущее сообщение в 12:14 ----------

Nick,
Не подумайте что ни так - просто проект понравился - думаю делать - от того и вопросы задаю.
На модели получается или THD красивый или меандр, но никак не вместе. Модель от TexasInst.

[Валет]

А что у вас меандр на 20кГц показывает ? Не поймите привратно - творческое любопытство.

Offтопик:
У меня и в мыслях не было понимать такие вопросы превратно. Я и сам такой же любопытный. Меандр я смотрел и на 20 кГц и выше. Форма его совершенно одинакова при любом напряжении вплоть до ограничения, как на х.х., так и на двойной (2 Ом) активной нагрузке. Заваленные по экспоненте (примерно) фронты (соответствующие полосе 78 кГц), без выбросов и змейки. Очень похожие на то, что у Nick.

[DMix]

Валет,
Спасибо за ответ. Т.е. как я правильно понял - выбросов нет !
Возможно у меня моделька не совсем корректно работает. Поясню:
пробовал схемки с компенсационным ОУ типа как у Nick или у Янг и
еще ктото предлагал не помню уже. Так вот получилось(в модели)
или THD очень красивые или меандр ровненький без выброса . Убираю выброс
- растут гармоники - похоже это моделька так себя ведет. Потому что
на рабочей плате(схема другая инв LM + буфер) получаю 0,001%, а моделька эту же схему рисует с 0,03%.

---------- Добавлено в 15:59 ---------- Предыдущее сообщение в 15:42 ----------

Nick,
Помогите побороть сомнения. Вы измеряли характеристики плат в
готовом усилителе ? Т.е. установлено две платы + регулятор громкости или
ПУ + регулятор + трансформатор(2 транс) + все это в корпусе и измерения от
входа до выхода на нагрузку(и она подключена) . Уж больно платы красивые
и характеристики заманчивые. У меня наводки от нагруженного транса ниже
105dB на 50Гц (остальные ниже 110) не получается получить. Правда транс
намотан на 1,65Тл на железе которое по справочнику max 1,62Тл. Может в этом
все дело ? Провода сигнальные витые пары в экране, вход дифференциальный буферизированный.

[scarp]

Разводка судя по всему не только красивая но и грамотная

Схемы подобного рода попросту не будут работать правильно(или вообще не будут), при безграмотной разводке.

[DMix]

scarp,

Схемы подобного рода попросту не будут работать правильно(или вообще не будут), при безграмотной разводке.

Это в точку. Поэтому мне и интересно как это все в корпусе + пред или РГ + ТК + транс(ы).

---------- Добавлено в 16:40 ---------- Предыдущее сообщение в 16:24 ----------

Offтопик:
У меня и в мыслях не было понимать такие вопросы превратно. Я и сам такой же любопытный. Меандр я смотрел и на 20 кГц и выше. Форма его совершенно одинакова при любом напряжении вплоть до ограничения, как на х.х., так и на двойной (2 Ом) активной нагрузке. Заваленные по экспоненте (примерно) фронты (соответствующие полосе 78 кГц), без выбросов и змейки. Очень похожие на то, что у Nick.

Если не секрет - что из себя схема представляет. И характеристики - если не затруднит.
Заранее благодарен.

[Валет]

Если не секрет - что из себя схема представляет. И характеристики - если не затруднит.
Заранее благодарен.

Offтопик:
Схему разрабатывал около 10 лет назад. Структура ее очень похожа на структуру ZD50. Усилитель состоит из 2-х последовательно усилителей. Первый – операционник 544УД2 с закороченными выводами 1-8. Второй – мощный (относительно) усилитель по типовой схеме: ДК на 3-х транзисторах КТ3108, УН по каскодной схеме с динамической нагрузкой, тоже на 3-х транзисторах (КТ312, КТ630, КТ830), ОК по схеме Шиклаи на 2-х транзисторах в каждом плече с током покоя 250 мА (КТ831-КТ818 и КТ830-КТ819). Смещение на ОК создается схемой на 2-х транзисторах (КТ208, КТ312). Смысла в выборе транзисторов не ищите, использовал что было. Мощность УМЗЧ – 30 Вт на 4 Ом. Кг 0,003% на 20 кГц при максимальной мощности, но в него входят искажения генератора и часть шумового спектра усилителя. Размах коммутационных пиков примерно 3 мВ на 20 кГц и макс. мощности. На частоте 100 кГц и макс. мощности Кг 0,01% .Скорость отклика 45 В/мкс. Чувствительность 5 В.
Усилитель также содержит темброблок с нормализатором уровня сигнала.
Усилитель я недавно «выводил в люди». См. https://forum.vegalab.ru/showthread....E0%EC%E8/page9 пост171.
Если есть еще вопросы, с удовольствием отвечу, лучше в личку, здесь это сильный оффтопик.

[DMix]

Валет, Спасибо за детальный ответ. Характеристики впечатлили ! Вот думаю пустится в погоню за низкими гармониками без потери динамики и широкой полосы. Пытаюсь выбрать техническое решение. Я так понял что принцип такой же как и у NICK за исключеннием дискретного мощника. Простите за очередную просьбу: не могли бы картинку спектра показать на номинальной мощности, если есть такая возможность. Почему-то повторители ZD-50 не выкладывают спектр готовых решений, кроме автора. Хочется подтверждения из стороннего источника пусть даже и не совсем по той же схеме, но основанных на том же принципе. Заранее благодарен.

---------- Добавлено в 02:44 ---------- Предыдущее сообщение в 01:48 ----------

Усилитель я недавно «выводил в люди». См. https://forum.vegalab.ru/showthre...E0%EC%E8/page9 пост171.

Почитал и еще раз понял что вопросы не зря задавал. Первое - это измерения. Если по аналогии пересчета автора того усилителя пересчитать шумы то они будут ниже порога тепловых и фликер шумов !?Теперь по поводу ощущения рваного верха - это и есть мой главный вопрос по поводу динамики - возможность отыграть несколько импульсных сигналов(не синусоидальных) которые расположены очень близко друг к другу, каждый по отдельности вроде бы в звуковом диапазоне но если мы посмотрим расстояние между ними то время будет соответствовать частотам уходящим далеко за звуковой диапазон - особенно при переходах от спада одного на фронт рядом стоящего. Все это определяет возможность слушателю четко слышать каждый инструмент по отдельности как бы если он слушал ансабль вживую, четко позиционируя инструменты в пространстве - эффект присутствия. Хотелось бы понять - может ли сам принцип "компенсации искажений" не совсем корректно отрабатывать импульсные сигналы - приходится ведь мощно ограничивать диапазон + частотозависимая ООС + хоть и небольшие но задержки в ОУ - т.е. запаздывание сигнала относительно образа в ООС с чем собственно и связаны вышеперечисленные меры.

[Nick]

Простите за очередную просьбу: не могли бы картинку спектра показать на номинальной мощности, если есть такая возможность. Почему-то повторители ZD-50 не выкладывают спектр готовых решений, кроме автора. Хочется подтверждения из стороннего источника пусть даже и не совсем по той же схеме, но основанных на том же принципе. Заранее благодарен.

Почему не выкладывали, antecom и devisangela выкладывали в этой ветке. Вот например. Вообще советую её почитать, может некоторые вопросы отпадут сами по себе.

[aal]

Почему-то повторители ZD-50 не выкладывают спектр готовых решений

Я так думаю, послушали - понравилось - зачем ещё и измерять ....

[DMix]

Почему не выкладывали, antecom и devisangela выкладывали в этой ветке. Вот например. Вообще советую её почитать, может некоторые вопросы отпадут сами по себе.

Спасибо. Иду читать.

---------- Добавлено в 12:33 ---------- Предыдущее сообщение в 12:24 ----------
...

---------- Добавлено в 12:49 ---------- Предыдущее сообщение в 12:33 ----------

М...да красиво. но хотелось бы увидеть весь спектр от хотябы 20Гц с частотой сигнала 1кГц
готового стерео усилителя в корпусе от входа до выхода(как плата на наводки транса реагирует и на синфазные наводки
сигнальных проводов).
А есть такие платки но без стаба и отключения АС(чтобы поменьше размер был), уже спаянные и проверенные.

[Валет]

не могли бы картинку спектра показать на номинальной мощности, если есть такая возможность.

К сожалению, показать картинку спектра у меня возможности нет.

---------- Добавлено в 12:46 ---------- Предыдущее сообщение в 12:43 ----------

мой главный вопрос по поводу динамики - возможность отыграть несколько импульсных сигналов(не синусоидальных) которые расположены очень близко друг к другу

Усилители с глубокой во всей полосе ЗЧ ОООС очень точно усиливают любой звуковой сигнал, т.к. в каждый момент времени производится сравнение выходного сигнала со входным и вырабатывается напряжение противоискажений. Но при усилении нестационарного сигнала (каким является звук) в некоторых УМЗЧ из-за переходных тепловых процессов в системе источник смещения – оконечный каскад возможен кратковременный заход ОК в режим В с отсечкой. Это заметно на слух, но не регистрируется обычными измерениями. В моем усилителе для исключения этого применен ОК по схеме Шиклаи. В мощной микросхеме усилителя ZD50, я думаю, это тоже учтено.

[DMix]

Валет, Cпасибо за ответ. Возможно я не прав. Поясню свои сомнения. Моделировал подобные схемы и даже непосредственно представленные там где мне советовали почитать и получаю жуткие переходные процессы на меандре, если же сильно сужаю диапазон и уменьшаю Ку на ВЧ конденсатором в ООС то меандр приходит в себя а гармоники становятся как у обычного включения -ну может на один порядок получше но никак не на три. Может модель Tina Ti так себя ведет.

---------- Добавлено в 21:29 ---------- Предыдущее сообщение в 21:11 ----------

Кстати, по поводу измерений - есть такая программа SpectraLab относительно бесплатная.
По признанию многих пользовавших - выдает очень достоверные результаты - во всяком
случае я сравнивал результаты эталонных измерений с ее показаниями - практически один в один.

[DMix]

Вообще советую её почитать, может некоторые вопросы отпадут сами по себе.

Почитал... Большой респект за просто гигантскую работу и целеустремленность. Полностью согласен насчет стабилизированного питания.
Пусть неверующие посмотрят осцилом шину питания без стаба на 0,7 ном мощности, хотя бы, что там творится - ужаснутся можно, и вся эта гадость(а чем выше частота тем хуже PSRR), а гадость как раз и на ВЧ и на НЧ и на СЧ + интермоды + все это жутко греется(если правильно спроектировано) + провалы + гуляет КЭ(больше чем со стабом) - отсюда сложные тех решения на дискрете, по устранению того, что убирается стабилизатором. Много еще могу рассказать
о влиянии нестабилизированного питания - и уж точно Кг низкого не получить. В моменты подзаряда емкостей и сетевая гадость на выход лезет через наводки на вход, которые не скомпенсировать.

[DMix]

Nick,
В ветке по улучшению линейности Вы просили высказать гипотезу почему звучит лучше
со стабилизатором. Я вижу это так: 100Гц (и еще чего много) промодулированное ЗЧ начинает
пролезать пусть и с подавлением в тракт усиления и на земле и много где, но, оставляя
за собой, пусть и микроскопическое но падение напряжения(уровень зависит от грамотности разводки, а как известно ничего идеального не бывает), начинает гулять точка виртуального нуля с частотами отличными от ЗЧ ухудшая качество полезного сигнала, как бы маскируя его. Ну и разница в восприятии чистого и обогащенного немузыкальными наводками будет явно заметна. А то что подавление на 100Гц 100dB ну и усиление с разомкнутой ООС тоже не хилое под 100dB (ну может поменьше чуть) в итоге получаем полезный сигнал + немузыкальный. Причина - за счет ВЧ несущей проникает НЧ поднесущая как звук в TV сигнале передается.
Кстати я тоже программист Теперь будем ведра подставлять для камней в наш огород.
Да. Тут идея по этому поводу родилась - а если LM включить по инструментальной схеме.
Не знаю окончательный вариант при таком включении + доп ОУ , но подумать в эту сторону
можно.

[krulfa]

Nick,
В ветке по улучшению линейности Вы просили высказать гипотезу почему звучит лучше
со стабилизатором.

Стабилизатор желателен независимо от того, какого класса схема и насколько у нее глубокая ОООС. Если ООС сделать поглубже, то она будет больше ослаблять как помехи по питанию, так и искажения , а их относительный уровень друг к другу останется без изменений. Точно так же взвешиваются вносимые помехи при уменьшении амплитуды выходного сигнала. Большинство схем начинают деградировать, если пульсации по питанию превышают 0.5 - 1В, а это труднодостижимо с нестабилизированными БП.

[DMix]

Большинство схем начинают деградировать, если пульсации по питанию превышают 0.5 - 1В, а это труднодостижимо с нестабилизированными БП.

Согласен. И мне так кажется что чем выше Ку на ВЧ тем выше вероятность того что каскады усиления будут входить
в ступор при плохом кормлении. Может я не прав - но мне кажется что ВК + стаб чем то напоминают каскод.

---------- Добавлено в 15:29 ---------- Предыдущее сообщение в 15:10 ----------

Когдато давно, я относился к стабилизатору как к чему-то ну абсолютно ненужному - пока явно не получил разительные(спасибо плохому трансу) результаты при прослушивании. Как-то , полазил щупом - меня аж холодный пот прошиб - такая гадость по питанию шла на реальной нагрузке. Увеличил емкости - немного помогло - еще увеличил - еще немного помогло - интерполировал результаты на 10mV пульсаций, получил, что в моем случае 2x100Вт среднеквадратических потребуется больше 1Ф !!!??? Учитывая их размеры и количество банок - с радостью и уже ничтоже сумняшися сделал стаб .

[DMix]

Тут начитавшись, правда не до конца, ветки по улучшению линейности, сделал измерения
при нагрузке 8Ом сигнал на выходе УМ 20кГц +- 27,2V амплитудное значение:
- синус :
- на выходе стабилизатора пульсации +- 4mV амплитудное значение;
- на (-) ноге LM пульсации +- 20mV амплитудное значение.
- меандр :
- на выходе стабилизатора пульсации +- 2,5mV амплитудное значение;
- на (-) ноге LM пульсации +- 21mV амплитудное значение.
На земле видимых пульсаций нет (конечно они должны быть но осцилографом не видно).
Осцилограф на разрешении 5mV (полоса 20МГц).
Питание ОУ - чисто - RC первого порядка.
Усилитель по балансной схеме, вход диференциально инструментальный - 2 инв LM навстречу.
Измерения делались при подаче сигнала на небалансный вход.

Что скажете - можно жить или надо улучшать.
LM зашунтированы 0,47мкФ X7R керамика + между шинами питания 2x470мкФ сразу на 2 корпуса. Расстояние до ближайших банок на плате от 7 до 10 см соответсвенно , банки 2x4700мкФ.

[krulfa]

ИМХО делать ничего не нужно.

Offтопик:
Но я бы посомневался в достоверности ваших измерений. Если вы измеряли классическим щупом с землей в виде провода с крокодилом, то наводка на эту петлю будет больше, чем измеряемые величины пульсаций. Сигнал нужно снимать и отводить к осциллографу витой парой так, чтобы не скрученные концы были не более 5-10 мм, т.е. ровно столько, чтобы дотянуться между выводами "банок" или выводами питания микросхемы.

[DMix]

ИМХО делать ничего не нужно. Offтопик: Но я бы посомневался в достоверности ваших измерений. Если вы измеряли классическим щупом с землей в виде провода с крокодилом, то наводка на эту петлю будет больше, чем измеряемые величины пульсаций. Сигнал нужно снимать и отводить к осциллографу витой парой так, чтобы не скрученные концы были не более 5-10 мм, т.е. ровно столько, чтобы дотянуться между выводами "банок" или выводами питания микросхемы.

Спасибо за ответ. Теперь как я мерил: земляной крокодил щупа на мекку, а сигнальный соответственно на (-) ногу ЛМ,
затем менял режимы генератора и затем на 7 ногу. Осцилограф в режиме АС. А другие измерения делаю витой парой до
инструментального усилителя, а от него экранированным проводом до карточки M Audio 2496. Хотя наверно и до карты
надо витой экранированной парой а то 50Гц лезут даже если выход карты на ее же вход -110dB.
Честно говоря из ваших и не только постов многое почерпнул - и точно дополнительное шунтирование ЛМ не помешает.
В принципе, энергия, которую нужно задемпфировать около 33мДж - правда за 50мксек. Буду думать.
Но Вы правы только если земля щупа будет в воздухе , а контрольная проверка наводок когда я замыкаю сигнальный щуп
с земляным на месте измерений - наводок нет - прямая линия. Хотя может Вы и правы. Иногда бывает такое что мама не горюй.
P.S. Никак не пойму как это у Nickа такая тишина в питании на спектре или у него БП в свинцовом ящике на глубине 1км и
рядом ни одной разетки или они там все перешли на питание постоянным током .
И еще - странно что на меадре пульсация стаба меньше - хотя возможно это емкость 2x15000) на выходе стабилизатора отрабатывает.

А это так пока выглядит ситуация с питанием ну и с искажениями.



Может кто что подскажет ?