Модификация дискретного операционника для наушников (SG acoustics SGA-SOA-2) - нужны советы бывалых

[BarsMonster]

Добрый день,

Прошу любителя ногами не пинать, интегральные операционники не советовать (с ними все уже давно работает):

Для расширения кругозора решил сделать усилитель для наушников на основе модифицированного дискретного операционного усилителя SGA-SOA-2 (http://www.sg-acoustics.ch/analogue_...screte_opamps/).
Задача : перевести его на широкодоступные SMD компоненты и адаптировать для работы на 32Ом наушники.

Что было сделано:
1) Заменил все транзисторы на SMD с самым высоким Hfe (BC847C/BC857C - это первое приближение).
2) Подстроил токи для получения минимальных гармоник и смещения входного напряжения. Подстроил C2 - частотную коррекцию, т.к. после модификации усилитель получился быстрее и с бОльшим усилением.
3) Убрал защитные диоды на входе и выходе, по крайней мере на этапе моделирования.
4) После этого в симуляции гармоники почти не лезли без нагрузки (-130Дб и ниже). Однако после добавления 32Ом нагрузки (резистор) - вылезли гармоники до -80Дб. Пытался решить это разными способами - еще одной ступенью усиления мощности на биполярных, заменой последней ступени на полевые (но гармоники великоваты были, скорости возможно не хватало отработать "ступеньку" или нужны хитрости), а также заменой транзисторов на Sziklai (как это по русски?). В конечном варианте оставил последний.
5) Уменьшил сопротивления R10 и R11 до 1 Ом. С оригинальными 4.7 Ом вылезали гармоники.
6) Убрал 10 Ом резистор между C4 и C5. Не вполне понятно, зачем именно он там был нужен. Допускаю, что сделал это зря.

Получилось следующее:

В симуляции на 0.1В 1кГц синусе гармоники -124Дб и ниже.

Исходник для LTSpice.

Вопросы следующие:

1) Как реалистичнее смоделировать наушники? Резистор 32Ом - это очень уж грубо...
2) Какое назначение у резисторов R7, R10 и R11? Результаты симуляции не зависят от того, есть они или нет, но при больших значениях лезут гармоники...
3) Какое назначение связки C1/R8?
4) Что испортит этот усилитель при реализации в реальном мире для целевого примерения (32Ом наушники)? Разброс транзисторов - понятно, температура...
5) Есть ли возможность существенно улучшить характеристики с другими широкодоступными транзисторами? В частности шум - SS9014/SS9015 существенно ли меньше будут шуметь? Есть ли смысл для целевого применения выходные транзисторы менять на чуть более толстые (2N2222, 2N3904, 2N3906).
6) С ООС в симуляции вроде работает хорошо, но без ОС - при подаче слабого синуса на вход (~1мВ) усилитель выглядит жутко нелинейным. Является ли это проблемой, и есть ли смысл пытаться пилить его до какой-то линейности без ОС?
7) Советы?

[anatol0]

Offтопик:

Для расширения кругозора решил сделать усилитель для наушников на основе модифицированного дискретного операционного усилителя SGA-SOA-2 (http://www.sg-acoustics.ch/analogue_...screte_opamps/)

для "расширения" странный выбор схемы для модификаций. Все эти дискретные ОУ - результат маркетинга, чтоб можно было выделяться не только триодами в классе А, но и дискретными операционниками. Модификация исходной схемы - неблагодарное занятие, в частности по шумам точно ничего не требуется улучшать, это не микрофонный усилитель.

[IDDQD]

7) Советы?

Почитать для начала
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=12:55443
http://www.audio-perfection.com/forum/post-60.html
http://www.stalker-lab.ru/forum/showthread.php?t=1710
А уже потом изобретать велосипед...

[fakel]

7) Советы?

Ставь зеркало в нагрузку диффа, поднимешь петлевое еще на 6дБ, затем поставь ЭП перед УНом, а коррекцию сделай двухполюсную (но это на любителя потрахаться) Выходники ставь средней мощности, ток покоя ВК под 200мА чтобы ВК в глубоком А был. Для Шиклаи это очень полезнo

Читать на ночь Дугласа Селфа или в переработке Данилова
Читать Полонникова до посинения

Вопросы следующие:

1.Индуктивность последовательно с резиком. Замерить можешь по Лиссажу или мостом. Интересно, есть ли умные цэшки, которые комплексное показывают?
2. Термостабилизация ВК
3. Уравновешивает коллекторные напряжения плеч ДК. (R4) можно выкинуть или добавив еще один ДК получить Холтона
4. Ничего, если ДК будет на одном кристалле.
5. Нет. Да.
6. Да. Нелинейность безоосного уся должна быть в пределах 1-2% Пилить есть, но не в ущерб петлевому!

[Walter]

1) Заменил все транзисторы на SMD с самым высоким Hfe (BC847C/BC857C - это первое приближение).
.
.
Однако после добавления 32Ом нагрузки (резистор) - вылезли гармоники до -80Дб.

Тот самый BarsMonster ?
Для начала - вот это.
Вы ушли в эмпиреи не проведя элементарные мощностные прикидки.
12В амплитуды, 32 Ом нагрузка - амплитудный ток 0,375 А.
Шиклаи это хорошо, только в линейном режиме BC847C/BC857C на 0,4А это не хорошо.
Оставьте MJE180/170 как у изначальной схемы для начала.

ПС. В результате всего этого получится стандартный УМ, который уже толку нет умещать на платку для замены ОУ.

[Shaq]

Впринчипе вам уже многое подсказали. По поводу моделирования импеданса нагрузки есть кое-что здесь - http://www.audio-perfection.com/forum/thread-93.html
Вот пример где усиления чуть побольше и оно немного более рационально распределено чем у вас. Покрутите - посмотрете, станет понятней куда двигатся.

[Walter]

Еще обрати внимание на распределение токов в покое.
Ну и мощностей заодно.
Ибо в твоей схеме уже выходные транзисторы рассеивают больше, чем могут.
У тебя 1ма - 2ма - 0,9мА- 44мА.
Лучше стремиться к 1ма - 2ма - 2-4мА- 4-8-12мА.

[Shaq]

Вот еще вариант с полевичком который мне нравится. Помогает добавить усилния в локальной петле VAS и в общей петле на НЧ.

[fakel]

Вот еще вариант с полевичком который мне нравится. Помогает добавить усилния в локальной петле VAS и в общей петле на НЧ.

С6 С8 можно оторвать от земли и объединить в один

Если усь инвертирующий, ИТ в хвосте ДК не обязателен. Достаточно резистора

[Shaq]

С6 С8 можно оторвать от земли и объединить в один

Нельзя.

Если усь инвертирующий, ИТ в хвосте ДК не обязателен. Достаточно резистора

Источник тока нужен для обезпечения хорошего PSRR, что особенно важно в случае общего питания с выходным каскадом. С источникамо тока усилитель можно без проблем питать и от нестабилизированого источника напряжения.

[fakel]

Нельзя.

Почему?

Источник тока нужен для обезпечения хорошего PSRR, что особенно важно в случае общего питания с выходным каскадом. С источникамо тока усилитель можно без проблем питать и от нестабилизированого источника напряжения.

Так зеркало в ДК есть. Т.е. синфазные колебания тока через каждое плечо им подавятся.

[Shaq]

Если настолько не верите, проверте оба ваших предложения в симуляторе и посмотрите что получится. В случае с кондесаторами оно не даст улучшения ФЧХ и АЧХ зеркала на ВЧ, т.к. оно по прежнему будет старатся "плавать" вместе с втекающим в него током, что через коллекторную емкость вых транзистора зеркала приводит в деградации АЧХ и ФЧХ. И в случае с источникм PSRR упадет в десяки, если не в сотни раз. В частности из-за несбалансированого импеданса у входов дифкаскада. Так же, в случае нестабилизированого источника, режим каскада, а в следствии и петлевое усиление, будут плавать.
Еще более0менее прокатит вариант с RCR и стабилитроном если так охота сэкономить.
Серьезно, хорошо бы проверять что вы рекомендуете прежде чем

[fakel]

Если настолько не верите.

Обоснуйте теоретически

Серьезно, хорошо бы проверять что вы рекомендуете прежде чем.

Для этой схемы незначительное ухудшение будет практически незаметным. В конце концов, любая схема - набор компромиссов между сложностью и качеством.

Так же, в случае нестабилизированого источника, режим каскада, а в следствии и петлевое усиление, будут плавать.

Это ж какие транзисторы надо брать? 50-лохматых годов МП39? Теоретически, да, интермодуляция и все такое (ячейка Гилберта на этом работает). Вопрос в количестве. А то ИТ тоже не идеальный же...

[Shaq]

Обоснуйте теоретически

оно по прежнему будет старатся "плавать" вместе с втекающим в него током, что через коллекторную емкость вых транзистора зеркала приводит в деградации АЧХ и ФЧХ.

Если не верите, проверте в симуляторе.

Для этой схемы незначительное ухудшение будет практически незаметным. В конце концов, любая схема - набор компромиссов между сложностью и качеством.

Соберите, проведите, потом покажите как это незаметно

Это ж какие транзисторы надо брать? 50-лохматых годов МП39? Теоретически, да, интермодуляция и все такое (ячейка Гилберта на этом работает). Вопрос в количестве. А то ИТ тоже не идеальный же...

При чем здесь транзисторы? gm входного каскада НАПРЯМУЮ связан с током его покоя. Надеюсь что формулу сопротивления эмитера вы помните.

[fakel]

Не, собирать не буду. Наигрался с Линнами лет 10 назад.

gm входного каскада НАПРЯМУЮ связан с током его покоя. Надеюсь что формулу сопротивления эмитера вы помните.

Помню и что с того? Какое петлевое здесь, и насколько оно будет меняться?

[Shaq]

Не, собирать не буду. Наигрался с Линнами лет 10 назад.


Помню и что с того? Какое петлевое здесь, и насколько оно будет меняться?

Ровно во столько раз восколько изменится ток покоя каскада, т.к. gm дифкаскада нагруженого на зеркало ~ (0.026/Ie)

[fakel]

Ну а петлевое?

[Shaq]

Повторяю, ровно во столько же раз, т.к. gm является одним из сомножителей. Откройте же симулятор да проверьте наконец!

---------- Сообщение добавлено 08.57 ---------- Предыдущее сообщение было 08.38 ----------

Что-бы вам стало стыдно:

[fakel]

Что-бы вам стало стыдно:

Мне стало смешно. Сколько процентов составляет это изменение по отн к среднему?

[Shaq]

Вы вобще шкалу в децибелах видите? 12дБ это сколько процентов по вашему? Или вы собираетесь проценты от децибел брать?
Усиление изменилось пропорционально току покоя дифкаскада, что и требовалось доказать. Какие могут быть еще возражения?