Усилитель Сергея Рубальского

[Olegyurich]

Опубликован в апрельском Радиохобби, я так понимаю только начало.
Статьи я не читал из-за отсутствия журнала, но на сайте РХ доступны МС файлы частей усилителя. Прилагаю их. Предлагаю обсудить, насколько актуально. Насколько я понимаю, заявлено высокое быстродействие и ультранизкие искажения. Лично мое мнение - вариация на тему УМЗЧ ВВ. единственное, что заинтересовало- подача напряжения в эмиттер второго транзистора каскода, насколько это оправдано?

P.S. Добавлена полная схема усилителя.

[wert]

Как пример линейной системы, которая будет давать страшные результаты в вашем методе измерения, может являтся входной фильтр в УМЗЧ. Но это же не значит, что он плохой

Чисто методологический вопрос. Назначьте входной узел на выходе фильтра и результаты будут ожидаемыми.

[sia_2]

В МС схемы замещения биполярных транзисторов представлены в виде модели Гуммеля-Пуна (более 50 параметров) в формате SPICE, которая автоматически упрощается до простой модели Эберса-Молла при трансляции файла в текстовый формат (на 2 десятка параметров меньше). Стандартная модель МС имеет защиту, ее нельзя изменнить, можно изменить параметры модели в текущем схемном файле, но при открывании нового схемного файла параметры модели от производителя прогр. продукта.
МС явно лидирует перед PSpice - значения сопротивлений, емкостей, индуктивностей, диодов, параметров активных элементов могут быть числом или выражением. зависящих от времени, узловых потенциалов или токов ветвей, температуры и др. параметров ( в PSpice непосредственные зависимости параметров от времени не предусмотрены). По этой причине у нас могут быть разночтения в эмулировании сложных и не очень процессов.
По транзисторам 2SA1302, 2SC3281 перепроверил, стандартные модели в МС изменить невозможно, параметры обьемного сопротивления коллектора, базы и эиттера, коэф плавности переходов, токи начала спада BF и др. в разных версиях программы (разных лет) совпадают, нет оснований не доверять производителю программного продукта, т.к. если бы была ошибка, ее давно бы выловили с последствиями для разработчика.

Хм, реальная ситуация не столь радужна. На самом деле МС - не более чем графическая оболочка над классическим ядром Spice, в котором (как раз в текстовом формате) доступна богатейшая параметрика, лишь часть которой видна в МС. А модели компонентов, даже поставляемые изготовителями компонентов, зачастую годны разве что для анализа по постоянному току, и то не всегда. Дело втом, что MC - это программа для студентов, учебная, и для простейших практических применений. А при проектировании микросхем используются совершенно другие библиотеки, явдляющиеся собственностью конкретного предприятия. Вот они - как правило, более-менее адекватны в пределах инженерной точности.

sia_2 добавил 03.08.2006 в 19:00
Транслировал в текстовый формат.
.MODEL 2SC3281 NPN (IS=10f BF=107.06 VAF=100 IKF=16.941 ISE=0.578669f
+ NE=1.14481 BR=10 IKR=1.04175 ISC=1.218480E-020 NC=2.99843 RE=1 RC=30.7022m
+ CJE=2p MJE=500m CJC=1.05579n VJC=700m MJC=500.059m TF=4.16856n XTF=500m
+ VTF=10 ITF=10.4762m TR=10n)
*** PNP
.MODEL 2SA1302 PNP (IS=10f BF=129.738 VAF=100 IKF=16 ISE=0.414467f NE=1.12865
+ BR=10 IKR=9.99995 ISC=2.16381n NC=2.21849 RE=1 RC=149.165m CJE=2p MJE=500m
+ CJC=1.83549n VJC=699.998m MJC=499.587m TF=6.72889n XTF=444.956m VTF=10.5982
+ ITF=1.13444p TR=10n)

Пример просто бреда - VA у NPN занижено на порядок у pnp раз в 5, емкость эмиттера - занижена в несколько тысяч (!) раз. RE - завышено раз в 100. Дальше разбирать ? тьфу!

[Nick]

Чисто методологический вопрос. Назначьте входной узел на выходе фильтра и результаты будут ожидаемыми.

Ожидаемыми - это какими ? А вообще я не понял что вы предлагаете.

Сегдня я звонил в спектрум-софт, поговорил с Биллом их техникал саппорт. Вообщем он сказал что старые модели (что унаследованы от старых MC) могут быть очень плохими. Сказал, что они эти модели не делают, а стараются брать у производителей или третих компаний. Сказал, что для старых тр-ров скорее всего у производителя на сайте модель лучше. Зато для новых (мосфетов особенно почему-то) у них очень хорошие модели.
Наш разговор незакончен, я обещал отслать ему файл с моими тестами, там где я менял RE и ничего не менялось (а должно было).

Так что преже чем делать какие-то выводы по симуляциям - проверяйте модели, это не так сложно, хотя бы сравнить с даташитом.

[kaskod]

Пример просто бреда - VA у NPN занижено на порядок у pnp раз в 5, емкость эмиттера - занижена в несколько тысяч (!) раз. RE - завышено раз в 100. Дальше разбирать ? тьфу!

Подписываюсь У моделей мотороллы всё боле менее,и где взять истинное описание моделей??? Самому описать сложно из за недостаточности данных или инструментов измерения.

[Nick]

Чисто методологический вопрос. Назначьте входной узел на выходе фильтра и результаты будут ожидаемыми.

Вы пожалуйста только не думайте, что у меня цель только критиковать вас. На самом деле мне интересно, что же на самом деле считать правдой, а что нет, что считать правильным, а что нет.
Уже сейчас я вижу, что вы бы могли перепроверить и исправить кое-что из того, что написали и выпустить вторую редакцию вашей статьи.
Ещё я бы хотел порекомендовать вам (и не только вам) прочитать Дугласа Селфа https://www.vegalab.ru/index.php?opt...ileinfo&id=101

[wert]

Вы пожалуйста только не думайте, что у меня цель только критиковать вас. На самом деле мне интересно, что же на самом деле считать правдой, а что нет, что считать правильным, а что нет.

Моя цель совпадает с Вашей. В связи с замечаниями по модели 2SC3281, переработал цепь смещения ВК УМЗЧ на транз. BD239 (можно и другие с минимальными емкостями переходов и Ic больше 1,5А). Один из четырех транзисторов в цепи смещения имеет цепочку между базой коллектором – диод ВАТ65, шунтирован конденсатором 200нФ. В результате режимы и параметры УМЗЧ без изменения, но с существенным удешевлением цепи смещения.
По методам оценки параметров я бы не стал торопиться с выводами, т.к. имею наглядные примеры низких THD, IMD, переходных искажений, но завышенных амплитудных , при многосигнальных тестах с использ функций del (тест относится к переходным и амплитудным искажениям). И примеры устранения (изменение режимов каскадов) этого неприятного явления, но об этом немного позже.

[wert]

Ожидаемыми - это какими ? А вообще я не понял что вы предлагаете.

Извиняюсь, на работе полный перегруз. Ответ в картинках без комментария.

[wert]

MC - это программа для студентов, учебная, и для простейших практических применений.

Юморист Задорнов часто выбирает тему о чайниках иностранцах и нашем непобедимом генофонде. Знаю пару организаций, которые уже несколько лет используют МС, а в начале года купили сетевые версии МС8 с библиотеками о 4 дисках. Ну понятно все иностранцы чайники, а наши то чего 4 штуки баксов за студенческие версии? И продукцию выпускают востребованную и жизненный цикл закрывают от разработки до утилизации и бизнес от "студенческой" версии не забряк. Может быть наши тоже все чайники, хотя вряд ли. А те бесплатные модели и версии программ, что к нам за пару долларов на паленых дисках попадают действительно могут иметь большие изьяны и это необходимо учитывать.
Господа иностранцы не обижайтесь это аллегорические излияния.

[kaskod]

А те бесплатные модели и версии программ, что к нам за пару долларов на паленых дисках попадают действительно могут иметь большие изьяны и это необходимо учитывать.

Ну не совсе так,есть и фицияльные с теми же косяками,а что такое 4тоны овощей для буржуев?Професионально пользоваться можно никто не претит,но нужно учитывать нюансы,практически все симмуляторы я ставил в угол,пытался найти самый верный,после чего плюнул нашёл самый удобный,МУЛЬТИСИМ,для дома хватает.

[wert]

Перечитал и понял что транзисторы ВК работают без отсечки. Я такой эффект наблюдал, но только когда пред и выходной тр-ры одинаковые. Поэтому работоспособность этого в реале вызывало у меня сомнение, учитывая как там не далеко от нуля.

А выходной каскад УМЗЧ по поводу отсечки уже посмотрели. Полное отключение одного из плеч происходит при выходной мощности около 86 Вт (в диапазоне мощностей 0-86 Вт на нагрузку работают оба плеча вых. каскада). По моему это интересный факт, обьясняющий и гарантирующий отсутствие переходных искажений. "Комплементарность" применяемой МОП пары не мешает и от нуля далеко. Прикрепляю рис с токами элементов плеч при 86 Вт, 30 Вт и 1 Вт вых мощности

[WP]

но конструктивно он выполнен в виде гребенки для увеличения периметра эмиттерного перехода

Увеличение объемного сопротивления эмиттера фактически приводит к тому что каждая полоска эмиттерно гребенки начинает работать как самостоятельный эмиттер. Транзистор с эмиттером в виде гребенки фактически многоэмиттерный.

[wert]

Любой современный мощный планарный транзистор является многоэмиттерным, в том числе и КТ818 КТ819. Одноэмиттерные это П210 и им подобные.

Современные мощные кремниевые, арсенид галиевые и пр. транзисторы имеют однозначную классификацию на одноэмиттерные и многоэмиттерные. Например фирма Sanken (как и многие другие известные и мало известные) продолжает разрабатывать и выпускать как одно так и многоэмиттерные целыми семействами. Так к одноэмиттерным относят 2SA1726/2SC4512, 2SA1694/2SC4467, 2SA1909/2SC5101, 2SA1673/2SC4388, 2SA1494/2SC3858... список можно продолжать до бесконечности. К многоэмиттерным относят 2SA1860/2SC4886, 2SA1303/2SC3284, 2SA1294/2SC3263, 2SA1216/2SC2922, 2SA1295/2SC3264...
Многоэмиттерные обладают завидной линейностью коэф передачи тока (вплоть до 7А тока коллектора для пары 2SA1303/2SC3284), но нестабильной граничной частотой, которая изменяется в 5-7 раз в диапазоне токов коллектора 50мА - 4А. Одноэмиттерные транзисторы не имеют такого замечательного свойства многоэмиттерных как стабильный коэф передачи тока, но нестабильность граничной частоты в диапазоне токов достигает всего 3-4 раза. Последнее свойство одноэмиттерных позволяет меньше оттачивать конструктив выходного каскада не боясь последствий внутренней нестабильности и в конечном итоге местного подвозбуда вых каскада в диапазоне токов, частот и импедансов нагрузки. Разработчик конечного устройства в зависимости от задачи выбирает одно или многоэмиттерный транзистор.

[Nick]

А выходной каскад УМЗЧ по поводу отсечки уже посмотрели. Полное отключение одного из плеч происходит при выходной мощности около 86 Вт (в диапазоне мощностей 0-86 Вт на нагрузку работают оба плеча вых. каскада). По моему это интересный факт, обьясняющий и гарантирующий отсутствие переходных искажений. "Комплементарность" применяемой МОП пары не мешает и от нуля далеко. Прикрепляю рис с токами плеч.

Посмотрели в симуляции или в реальной схеме ?

[MikeF]

А те бесплатные модели и версии программ, что к нам за пару долларов на паленых дисках попадают действительно могут иметь большие изьяны и это необходимо учитывать.

т.е. хотите сказать тот же МС но за 4000уе поставляется с другими бибилиотеками, чем на паленых дисках? Интересно как это возможно.

[WP]

Конструктивно многоэмиттерный транзистор от одноэмиттерного отличается только тем что в каждый элемент эмиттерной гребенки включен отдельный нихромовый резистор соединяющий эмиттерную полоску с обще металлизацией эмиттерного вывода. В одноэмиттерных транзисторах нихромовой металлизации нет, эмиттерная металлизация общая для всех полосок, при этом в зависимости от конкретного конструктивного исполнения эмиттер может состоять или из отдельных элементов или гребенчатой структуры выполенной в виде единого элемента. Стабильность коэффициента h21e в основном определяется периметром эмиттера и не зависит от того многоэмиттерный транзистор или одноэмиттерный, пример пары от SanKen 2SA1494 2SC3858 и 2SA1295 2SC3264, зависимость h21e абсолютно идиентична. Когда-то примерно 18 лет назад я занимался мощными транзисторами. Краткие конструктивные параметры кристалл 5х4.3 эмиттер из 20 полосок, было выполнено два варианта металлизации, первый вариант с общей металлизацией и второй вариант отдельные области металлизации эмиттерных полосок соединялись с выводом через нихромовую металлизацию. Так вот параметры обеих типов структуры были одинаковы в пределах технологического разброса, разница была только в том что где имелась нихромовая металлизация была значительно шире ОБР в области высоких напряжений. Оба типа структуры были выполены на одной пластине, в течении одного технологического цикла. Были получены транзисторы с P - 100 Вт U - 140 В h21e 40-160 F - 10-90 mHz, заметное падение h21e начиналось с 5А. Были получены структуры npn и pnp типа. В производство не пошли, т.к. работа была полуподпольной, мы опытную партию пластин подсунули под техпроцесс 544УД2, так как технология позволяла получить довольно высоковольтные структуры с высокой граничной частотой без внесения изменений в технологию. Получившиеся транзисторы очень выгодно отличались от КТ818 КТ819.

[wert]

т.е. хотите сказать тот же МС но за 4000уе поставляется с другими бибилиотеками, чем на паленых дисках? Интересно как это возможно.

У Вас обьем МС7 наверняка не более 200мБ. На сайте МС можно увидеть обьемы предлагаемых лицензионных версий - на порядок более будут.

wert добавил 08.08.2006 в 14:05

Посмотрели в симуляции или в реальной схеме ?

Ранее я отвечал на этот вопрос. Макет выходного каскада года два тому отрабатывал и слушал. Усиленный звук живых инструментов впечатлил не только меня, но и проф. музыкантов, а сравнить было с чем.
Сейчас представляю только то, что вижу в МС. Таким простейшим "измерениям" в МС даже Sia 2 наверное доверяет.
В пост 170 добавил картинки с токами элементов плеч для вых мощностей 1 Вт, 30 Вт. А в двойке ЭП с десятком транзисторов в параллель с током покоя через один вых. транзистор 100мА при какой вых мощности плечо отключится, как Вы думаете?
Отвечу на заданный вопрос при помощи МС. Плечо отключается при вых мощности 7,5 Вт. Прикрепляю рис. с граф токов через пару эмиттерн резисторов. В двойке ЭП предкаскад в режиме близком к классу А.
Вы должны заметить, что чем выше вых. мощность при которой отключается плечо, тем меньше заметны возникающие переключательные помехи, подобные переходным искажениям второго рода при прохождении сигнала через ноль. МС позволяет фиксировать уровень таких искажений, об этом я уже писал. В чистом классе А двойка ЭП не дает таких искажений, но по мере движения к АВ переключательные искажения синхронно с уменьшением тока покоя возрастают (это я про фиксацию искажений в МС, а не о физике процесса, т.к. многие форумчане разработчики знают физику процессов лучше меня). Извиняюсь, ухожу в отпуск на 10 дней, первый раз за пять лет. В деревне интернета нет.

[Nick]

У Вас обьем МС7 наверняка не более 200мБ. На сайте МС можно увидеть обьемы предлагаемых лицензионных версий - на порядок более будут.

wert добавил 08.08.2006 в 14:05

Ранее я отвечал на этот вопрос. Макет выходного каскада года два тому отрабатывал и слушал. Усиленный звук живых инструментов впечатлил не только меня, но и проф. музыкантов, а сравнить было с чем.
Сейчас представляю только то, что вижу в МС. Таким простейшим "измерениям" в МС даже Sia 2 наверное доверяет.
В пост 170 добавил картинки с токами элементов плеч для вых мощностей 1 Вт, 30 Вт. А в двойке ЭП с десятком транзисторов в параллель с током покоя через один вых. транзистор 100мА при какой вых мощности плечо отключится, как Вы думаете?
Отвечу на заданный вопрос при помощи МС. Плечо отключается при вых мощности 7,5 Вт. Прикрепляю рис. с граф токов через пару эмиттерн резисторов. В двойке ЭП предкаскад в режиме близком к классу А.
Вы должны заметить, что чем выше вых. мощность при которой отключается плечо, тем меньше заметны возникающие переключательные помехи, подобные переходным искажениям второго рода при прохождении сигнала через ноль. МС позволяет фиксировать уровень таких искажений, об этом я уже писал. В чистом классе А двойка ЭП не дает таких искажений, но по мере движения к АВ переключательные искажения синхронно с уменьшением тока покоя возрастают (это я про фиксацию искажений в МС, а не о физике процесса, т.к. многие форумчане разработчики знают физику процессов лучше меня). Извиняюсь, ухожу в отпуск на 10 дней, первый раз за пять лет. В деревне интернета нет.

По поводу моделей MC8, то что мне ответили из спектрум софт (они признают что модели неправильные):
Unfortunately, these particular models were created by a Japanese company
so we don*t have the raw data to optimize the models ourselves to get new
RE values. I*ll see if I can get that raw data from them but in the past
they have kept that information proprietary.
Поэтому я бы мог усомнится и в других цифрах, что даёт MC. То, что ваш каскад хорошо звучит, по моему не является доказательством его хар-к в MC, в реалии они могут быть (не) много другими. Кстати вы не проверяли режимы ВК при разной тем-ре ?

[wert]

Кстати вы не проверяли режимы ВК при разной тем-ре ?

Температура t__30___40___50___60___70___80___90 (градС)
_____M1M2__I_196__200__205__209___214__217__225 (mA)
_____M3M4__I_110__88___64___44____30____15___10 (mA)
Двойка ЭП__I__70__105__140___180__210___250__290 (mA)
Обозначение транзисторов в соответствии со схемой пост 1
Двойка ЭП BD139/140, MJL21194/21193.
При увеличении температуры от 30 до 90 градС для двойки ЭП ток увеличивается в 4 раза (с 70 до 290 mA), для моего ВК суммарный ток уменьшается в 1,3 раза.

[VADIK]

Offтопик:
Сергей(извините, что так). А Вы готовы подвердить Ваши заявленные параметры, в железе, не в симуляторе? Насколько я сталкивался с МикроКапрй, подбор необходим. Общее восприятие схемы, рабочее, но резы, транзисторы, и иже с ними немного но подобрать придётся.

[wert]

По поводу моделей MC8, то что мне ответили из спектрум софт (они признают что модели неправильные)...
Поэтому я бы мог усомнится и в других цифрах, что даёт MC.

Так что, все модели неправильные или только единичные экземпляры попадаются? Может ребята подскажут какие модели выкинуть, а какие использовать.

wert добавил 09.08.2006 в 01:24

А Вы готовы подвердить Ваши заявленные параметры, в железе, не в симуляторе?

Сам горю желанием. ВК готов, УН с сумматором клепаю. Вернусь с 10-ти дневного отпуска приступлю к испытаниям.