Цирклотрон на полевых СИТ

[White Raven]

Чтобы не мешать развитию чужой темы https://forum.vegalab.ru/showthread....-транзисторами, решил создать свою.

Имеем самодельный цирклотрон на полевых СИТ, который проработал почти 10 лет. Решил привести в порядок конструкцию с минимальными затратами и заодно, если получится, доработать схемотехнику.
Исходная схема без излишней детализации и некоторые элементы конструкции:



Основная идея схемы: усилить сигнал высоколинейным дифференциальным усилителем с высокой перегрузочной способностью и затем кратчайшим путем передать его в выходной повторитель на полевых СИТ, работающий в классе А.
Полевые СИТы обладают высокой входной емкостью, поэтому для их прокачки без использования дополнительных повторителей транзисторы усилителя напряжения работают при довольно больших токах (45-50мА).
Хотя схема работала много лет и звучание нравится, готов принять от нашего сообщества мысли и рекомендации по ее доработке.

[OLZ]

готов принять

Сделано отлично. А вообще, что тут говорить. Ни у кого нет таких транзисторов и никогда не будет. И никто не знает, что это такое и что с ними делать (ну, кроме нескольких человек) . И гоняться за ними нет смысла, вполне доступны 2SK82 (и комплемент к нему) по 20$/шт., на diyaudio.com куча народа с ним развлекается.
По теме - глубоко уважая цирклотрон и понимая его смысл, не понимаю источники тока и особенно токовые зеркала и какое-то серво... А здесь они еще и на биполярных транзисторах, портят чистоту идеи. А Вы не можете их все чикнуть и заменить резисторами? Вдруг будет лучше? Про трансформаторный фазоинвертор молчу . Хотя, вещь хорошая и работает 10 лет...

[fakel]

Нижний ИТ в 110мА - лишний
Q3 Q4 - сами - ИТ

[White Raven]

Сделано отлично. А вообще, что тут говорить. Ни у кого нет таких транзисторов и никогда не будет. И никто не знает, что это такое и что с ними делать (ну, кроме нескольких человек) . И гоняться за ними нет смысла, вполне доступны 2SK82 (и комплемент к нему) по 20$/шт., на diyaudio.com куча народа с ним развлекается.
По теме - глубоко уважая цирклотрон и понимая его смысл, не понимаю источники тока и особенно токовые зеркала и какое-то серво... А здесь они еще и на биполярных транзисторах, портят чистоту идеи. А Вы не можете их все чикнуть и заменить резисторами? Вдруг будет лучше? Про трансформаторный фазоинвертор молчу . Хотя, вещь хорошая и работает 10 лет...

КП801 еще можно найти на просторах нашей необъятной, тем более, как оказывается, кроме Новосибирска их делала еще и Винница.
По поводу 2SJ18, 2SK60, 2SK82 и прочие SIT и V-FET - на зарубежных форумах народ жалуется на появление новодельного китайского контрафакта с такими маркировками.
Кстати, усилитель напряжения вполне успешно опробован с 2SK1058 на выходе, только им необходимо положительное смещение.
Источники тока увеличивают исходную линейность усилителя напряжения - так, замена каскодного источника тока в дифкаскаде на обычный увеличивает вторую гармонику при работе от небалансного источника сигнала.
Вторая гармоника при использовании чисто резистивной нагрузки увеличивается в полтора-два раза на выходе каждого из плеч усилителя напряжения, правда потом компенсируется в симметричном выходном каскаде,
но, на мой взгляд, все-таки лучше изначально от нее избавляться .
Токовых зеркал в своей схеме не обнаружил
Серво на отдельной платке была добавлена после долгих мучений и попыток успокоить схему по постоянному току, но из-за отсутствия ОООС сделать это практически невозможно.
Сейчас в "сломанном" каскоде проверяю 2SJ306, это даст независимость его работы от тока базы. 2SJ79 дороговато.
В нижние источники тока тоже предполагаю попробовать какие-либо n-канальные полевики. К сожалению КП903 неподходят по вольтажу. Но имеются стоявшие ранее в дифкаскаде КП902 (вольтаж на пределе) и КП901 (межэлектродные емкости поболее, но вольтажа хватает)

Из-за "триодности" характеристик СИТов при таких токах покоя выходного каскада пульсации источника питания из-за неполной симметрии плеч проникают на выход усилителя.
Поэтому в первоначальном конструктиве имелись стабилизаторы питания выходного каскада, которые располагались на дополнительных радиаторах, и усилитель имел бОльшую глубину.
Затем вместо стабилизаторов были применены фильтры на IRFZ44, которые "перекочевали" на внутренний радиатор с СИТами (они видны на фото с двумя радиаторами).
Вместо больших банок будут применены батареи конденсаторов меньшей емкости и, вообще в новой конструкции будет более эффективно использовано внутреннее пространство в высоту.

Нижний ИТ в 110мА - лишний
Q3 Q4 - сами - ИТ

Нижний источник тока - регулируемый многооборотным потенциометром, им устанавливается ток покоя выходных транзисторов, переменная составляющая тока на нем практически отсутствует и в качестве него неплохо работают трехвыводные стабилизаторы типа LM317 и более современные. Получается каскодный источник тока с улучшенной линейностью.

[Prophetmaster]

Основная идея схемы: усилить сигнал высоколинейным дифференциальным усилителем с высокой перегрузочной способностью и затем кратчайшим путем передать его в выходной повторитель на полевых СИТ, работающий в классе А.

Идея очень хорошая. Мне только непонятно, почему питание дифференцального усилителя с одним знаком и так отличается в плечах? Я с цирклотронами не очень знаком, может мой вопрос и глупый

[White Raven]

Идея очень хорошая. Мне только непонятно, почему питание дифференцального усилителя с одним знаком и так отличается в плечах? Я с цирклотронами не очень знаком, может мой вопрос и глупый

Вроде бы на схеме питание правильно нарисовано

КП903 имеют ограничение по напряжению на стоке 20В, хотя PMCF утверждал, что они держат 40В, но у меня при 30-ти и выше увеличивался обратный ток затвора, что можно было измерить на входном резисторе, поэтому +25В.
Мои экземпляры КП801 при напряжении на стоке 30В для получения тока 0,75А требуют запирающего напряжения на затворе -10..11В, при другом напряжении на стоке будет другое значение - "триодные" характеристики
Поэтому от этого значения -10В амплитуда выходного напряжения каждого плеча в положительную и отрицательную сторону порядка 30В.
А так как цирклотрон это мостовой усилитель, то разностная амплитуда плеч чуть ли не 60В!!!
Которые, правда, теряются на невысоком коэффициенте передачи истоковых повторителей на СИТах ~0,75.

Если к предлагаемому усилителю напряжения добавивить повторители на N-канальных MOSFETах, то напряжения питания усилителя напряжения должны быть одинаковыми или положительное немного больше на удвоенное отпирающее напряжение выходных транзисторов.
Но при использовании КП903 не следует забывать про предельное напряжение на их стоках.
Если применять КП902 с меньшей крутизной, а выходных повторителях MOSFETы с меньшей входной емкостью, R5 и R6 можно увеличить, сохранив усиление и полосу пропускания.

[Prophetmaster]

Если к предлагаемому усилителю напряжения добавивить повторители на N-канальных MOSFETах, то напряжения питания усилителя напряжения должны быть одинаковыми или положительное немного больше на удвоенное отпирающее напряжение выходных транзисторов.

Теперь понятно. То есть, для этой схемы так и должно быть: - 45 В и + 25 В. Только у Вас еще и (-) нигде не поставлен, поэтому я и ввелся в некоторое заблуждение

[White Raven]

Теперь понятно. То есть, для этой схемы так и должно быть: - 45 В и + 25 В. Только у Вас еще и (-) нигде не поставлен, поэтому я и ввелся в некоторое заблуждение

Вроде бы батарейки правильно нарисованы, поэтому я особенно не заморачивался

[White Raven]

Добавлю схему серво.

[Prophetmaster]

Добавлю схему серво.

А зачем каскад с ОБ на выходе каждого серво? Что дают эти транзисторы?

[Turbo_man]

U-->I

[next sound]

я не эстет, но всё же
почему втекает 180 мА (90+90), а вытекает 200 мА (90+110)
???

[White Raven]

А зачем каскад с ОБ на выходе каждого серво? Что дают эти транзисторы?

Удержание нуля на выходе, как видно из схемы, происходит за счет уменьшения тока в одном из нижних источников тока и такого же увеличения в другом.
Транзисторы с резисторами 2КОм образуют управляемые выходными напряжениями операционных усилителей источники тока.
В отличие от резисторов большого номинала, которые, в принципе, могли бы быть применены в этой схеме, транзисторные источники тока позволяют в гораздо более широких пределах изменять выходные токи сервосхемы.
Кроме того, такое включение обеспечивает бОльшее усиление в петле серворегулирования.

U-->I

Простой резистор делает то же самое, но, как написал выше, транзисторный преобразователь гораздо лучше.

я не эстет, но всё же
почему втекает 180 мА (90+90), а вытекает 200 мА (90+110)
???

Эстетам простительно не знать закон Кирхгофа, а не эстет должен сообразить, что "лишний" ток утекает в резисторы R5 и R6, создавая на них напряжение смещения выходных СИТов.
Величина 110 мА показана условно и зависит от конкретного требуемого напряжения смещения выходных транзисторов и утекания тока в схему серво.

[itts78]

Если можно, чуть подробнее про питание устройства. Почему отказались от стабилизаторов, как добиваетесь симметрии плеч питания, как мотался трансформатор (по фотке, вторичка выглядит бифилярной, как там с ёмкостью) и т.д.

[White Raven]

Если можно, чуть подробнее про питание устройства. Почему отказались от стабилизаторов, как добиваетесь симметрии плеч питания, как мотался трансформатор (по фотке, вторичка выглядит бифилярной, как там с ёмкостью) и т.д.

Полевые СИТы КП801 имеют "триодные" характеристики, из-за чего пульсации питания проникают на выходы истоковых повторителей в бОльшей степени чем для других типов транзисторов, характеристики которых скорее "пентодные"
В балансном усилителе (цирклотроне) эти пульсации компенсируются, но, из-за практической невозможности подобрать в плечи выходного каскада одинаковые транзисторы, небольшие пульсации все равно проникают на выход усилителя,
и на близом расстоянии от громкоговорителя (10-15см) слышен легкий фон, а я этого не люблю .
ОООС давила бы эти пульсации, но ее нет
Даже при идеальном подборе транзисторов при усилении сигнала плечи все равно разбалансируются и на спектре вырастает палка сетевого фона.
Это как бы констатация необходимости снижения пульсаций питания выходного каскада.

Разработка стабилизатора на такой диапазон токов с хорошими динамическими характеристиками является не самой простой инженерной задачей.
Вначале была испытана пара-тройка вариантов на дискретных элементах, но потом на дополнительных радиаторах



запараллеленные стабилизаторы LT1083, выходы которых объединялись через безиндуктивно намотанные отрезки провода.
Такое включение допускается дэйташитом на LT1083.
Работало все неплохо, но в результате дальнейших исследований оказалось, что транзисторный фильтр на IRFZ44 работает лучше всего.

Какая-то особенная симметрия плеч питания не нужна.

Трансформатор был взят готовый от сгоревшего блока питания радиостанции. Там была обмотка со средней точкой, намотанная для увеличения сечения двумя проводами диаметром 1,9 мм.
После разделения соединений получилось четыре обмотки по 20В переменки под нагрузкой.
В дальнейшем для повышения выходной мощности по магнитопроводу равномерно были домотаны четыре обмотки, витки которых видны на фото. Сверху видна "страшная" коммутация обмоток.
Габаритная мощность - Ватт 400, вес 4,6 кГ. Ток холостого хода на 240В - около 20 мА. Без пропитки, хотя тут спорно.
Емкость между вторичками - 2000пФ, между вторичками и первичкой - 1500 пФ.

В первоначальной конструкции стояли "банки" по 22000 мкФ, сейчас - "батареи" из 8-ми штук по 4700мкФ, а место съэкономилось

Конструктивная особенность усилителя - из-за невозможности при имевшемся количестве КП801 подобрать комплект одинаковых транзисторов они подбирались квартетами.
На внутреннем радиаторе установлены КП801-е имеющие при смещении -10,5В ток 0,5А, на среднем - 1А, на внешнем - 0,8А.
Транзисторы установленной на внутреннем радиаторе платы усилителя напряжения рассеивают около 14 Вт, транзисторы двух фильтров - около 10-ти.
Средний радиатор рассеивает больше всего - 60 Вт, против 54 на внутреннем и 48 на внешнем, но охлаждается нормально за счет эффекта эжекции воздушного потока, внутренний радиатор отдает часть тепла на элементы конструкции (алюминиевые уголки) усилителя.
Хорошая печечка - больше 300 Ватт в тепло
Прорабатывался вариант принудительного охлаждения радиаторов расположенными снизу, в районе размещения КП801-х, двумя тихоходными 80мм компьютерными вентиляторами, но он не прижился из-за увеличения высоты конструкции.
Площадь каждого из 6-ти радиаторов ~2100-2200 кв.см.

Фото платы усилителя, проработавшей около 10-ти лет и "пострадавшей" в результате последних изысканий.

[itts78]

Спасибо за развёрнутый ответ. Есть над чем подумать. ОООС, как я понимаю, не подходит идеологически или пробовали, но было хуже?

[White Raven]

Спасибо за развёрнутый ответ. Есть над чем подумать. ОООС, как я понимаю, не подходит идеологически или пробовали, но было хуже?

Здесь чистая идеология для данного типа транзисторов, поэтому ОООС не пробовал.