TubSuMo - гибрид с низким уровнем искажений и превосходным звуком

[vzaichenko]

Как обещал чуть ранее, публикую свой прошлогодний проект гибридного усилителя с низким уровнем гармонических и интермодуляционных (что особенно приятно) искажений. 12AU7 на входе, связь входного дифференциального каскада и УНа "а-ля Sansui", на выходе - выходная секция EF3 "non-switching". Оригинальный УН - комбинация супер-пары Баксандала и каскода Хоксфорда - обеспечивает высокую линейность в сочетании с прекрасным, ровным клиппингом без "прилипаний".

Замеры сделаны при питании +/-50В, для чего номиналы R6, R11 установлены в 10к, а стабилитроны D8, D9 сняты (изначально было сделано под +/-70В).
Спектры замерены при выходной мощности 50Вт на нагрузке 8 ом.

Хэв фан

[Nick-nack]

Ну как же не колышит-то? Берем простейший случай. Резистивная нагрузка. Выше определенного тока коллектора fT снижается (и без того медленный 21193/94 закрывается еще медленнее). Закрывается транзистор всегда медленнее, чем открывается. Одно плечо уже открыто, другое еще не закрыто. Бац - оба убиты.

Я это проделывал на живом прототипе с 21193/94
Затем меняем на NJW3281/1302 - эффект больше не наблюдается. В них происходит все то же самое, но в существенно меньшей степени и до "перекрытия" не доходит. Снижение тока коллектора происходит намного быстрее.

что сам Корделл писал про эту страницу книги:

Indeed, and most importantly, the hybrid pi is a small-signal model. Most of the hybrid pi parameters change with the current and voltage conditions of the transistor at the moment. .... in the real world ft & beta change somewhat to current and voltage conditions.

Keep in mind that Cbe or Cpi is connected from base to emitter, not from base to ground. In an emitter follower, Cbe is bootstrapped by the output signal, so the input impedance attributable to Cbe is smaller

For loading from a small-signal point of view, the capacitive component of the output transistor will be VERY roughly Ccb + Cbe*(1-G), where G is the voltage gain of the emitter follower.

И ни слова о ft !!! (Почти )
A теперь посмотрите графики ёмкостей этих транзисторов

От ft конечно зависит усиление G на высоких частотах
т.е вклад Cbe в общую ёмкость у 21193/94 с частотой растёт быстрее... G падает быстрее.
Но поставив на выходе фильтр, килогерц с двухсот, можно "отрезать" выходники от нагрузки. Там, где они "не могут" просто не нужно будет усиливать ток.
Хоть бета и падает, но и тока то нужно очень мало ->
изменения rbe по отношению к нагрузке маленькие -> G сильно не падает


P.S.
при запаралеливании ёмкостная нагрузка от Cbe остаётся (почти) неизменной... ёмкость растёт, но и крутизна тоже (нагрузка=конст.)
Ccb же увеличивается в N раз (N- количество БТ)

это так, на заметку

[fakel]

Коррекция «вперед» позволяет почти полностью избавиться от КИ.

Но ее надо очень точно балансировать и нет гарантии, что баланс не уйдет со временем и не получится перекомпенсации, когда ошибка появится с обратной фазой.

Наиболее эффективной, имхо, является структура УМ, обозначаемая «класс АА

Что это? Можете изобразить?

---------- Сообщение добавлено 09.57 ---------- Предыдущее сообщение было 09.50 ----------

Закрывается транзистор всегда медленнее, чем открывается. Одно плечо уже открыто, другое еще не закрыто. Бац - оба убиты.

Конденсатор между баз в помощь!

Offтопик:

Crossfire 149. Загрузка около 2-х... тяжеленький я

Эллиптический да при такой загрузке... шустренько!

[vzaichenko]

что сам Корделл писал про эту страницу книги:

Indeed, and most importantly, the hybrid pi is a small-signal model. Most of the hybrid pi parameters change with the current and voltage conditions of the transistor at the moment. .... in the real world ft & beta change somewhat to current and voltage conditions.

Keep in mind that Cbe or Cpi is connected from base to emitter, not from base to ground. In an emitter follower, Cbe is bootstrapped by the output signal, so the input impedance attributable to Cbe is smaller

For loading from a small-signal point of view, the capacitive component of the output transistor will be VERY roughly Ccb + Cbe*(1-G), where G is the voltage gain of the emitter follower.

И ни слова о ft !!! (Почти )
A теперь посмотрите графики ёмкостей этих транзисторов

От ft конечно зависит усиление G на высоких частотах
т.е вклад Cbe в общую ёмкость у 21193/94 с частотой растёт быстрее... G падает быстрее.
Но поставив на выходе фильтр, килогерц с двухсот, можно "отрезать" выходники от нагрузки. Там, где они "не могут" просто не нужно будет усиливать ток.
Хоть бета и падает, но и тока то нужно очень мало ->
изменения rbe по отношению к нагрузке маленькие -> G сильно не падает


P.S.
при запаралеливании ёмкостная нагрузка от Cbe остаётся (почти) неизменной... ёмкость растёт, но и крутизна тоже (нагрузка=конст.)
Ccb же увеличивается в N раз (N- количество БТ)

это так, на заметку

Вот теперь ход мысли понятен Фильтр - идея интересная

Кстати, у полевого транзистора - такая же ситуация с входной емкостью, которая в случае повторителя равна Crss + Ciss*(1-Ags), где Ags - коэффициент передачи повторителя. Соответственно, роль входной емкости Ciss довольно мала, к тому же при нормальном смещении (порядка 3.5 вольта) мы уже находимся на достаточно линейном ее участке с незначительной крутизной.



Справедливо для латералов, у HexFET и с величиной и с линейностью входной емкости будет по-хуже и вот там уже без драйверов работает плохо

---------- Сообщение добавлено 10.07 ---------- Предыдущее сообщение было 09.26 ----------

Конденсатор между баз в помощь!

Конденсатор между баз помогает перезаряжать входную емкость, но не решает проблему в целом - невысокие скоростные характеристики определены конструкцией транзисторов "старой формации".
Более современные - так называемые транзисторы с кольцевым эмиттером (RET) - "быстрее" примерно на порядок.

Яркие представители семейства RET - On Semi NJW3281/1302, Sanken 2SK2922/2SA1216. Последние, при правильном использовании, позволяют творить чудеса Хотя сейчас появились еще более новые.

[fakel]

Более современные - так называемые транзисторы с кольцевым эмиттером (RET) - "быстрее" примерно на порядок.

Яркие представители семейства RET - On Semi NJW3281/1302, Sanken 2SK2922/2SA1216.

Хорошая новость! Спс!

---------- Сообщение добавлено 11.23 ---------- Предыдущее сообщение было 11.10 ----------

у HexFET и с величиной и с линейностью входной емкости будет по-хуже и вот там уже без драйверов работает плохо

Фишка с плавающим питанием коллектора драйвера для фета подходит как нельзя лучше: Uз-и, равное нескольким вольт обеспечивает драйверу полноценное питание, а возврат емкостного тока Iз-с в нагрузку замыкает ОООС на ВЧ закрытого плеча ВК

[Nick-nack]

Более современные - так называемые транзисторы с кольцевым эмиттером (RET) - "быстрее" примерно на порядок.

блин, опять "быстрее"!!!
У них ёмкости никак не ниже 21193/94. У одних санкенов есть похожие, но всё равно немного больше

не говоря о том, что у них ОБР ниже, для достижения той-же нагрузочной способности их надо будет просто больше пар - увеличение суммарной ёмкости

Не нужна в усилителе large signal-полоса в мегагерцы, соответственно и выходникам не нужна высокая ft

[Shurik]

Что это? Можете изобразить?

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=14346 японцы любят поэкспериментировать, но идея дополнительного усилителя в А-классе тихо скончалась, не показав внушительного результата.

[fakel]

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=14346 японцы любят поэкспериментировать, но идея дополнительного усилителя в А-классе тихо скончалась, не показав внушительного результата.

Спс! Познавательно

[Johny]

но идея дополнительного усилителя в А-классе тихо скончалась, не показав внушительного результата.

Прежде, чем "скончаться", идея разошлась по миру миллионами проданых/купленых усилителей.

Offтопик:
Только не начинайте ср...ть на Technics, это не интересно!

[vzaichenko]

Прежде, чем "скончаться", идея разошлась по миру миллионами проданых/купленых усилителей.

Offтопик:
Только не начинайте ср...ть на Technics, это не интересно!

Я вот тут соорудил выходную секцию "по следам" другой идеи Technics на тему "non-switchhing" - предотвращение отсечки выходных транзисторов.
Прототип еще не тестировался, но симулируется это очень хорошо.



---------- Сообщение добавлено 12.20 ---------- Предыдущее сообщение было 12.00 ----------

блин, опять "быстрее"!!!
У них ёмкости никак не ниже 21193/94. У одних санкенов есть похожие, но всё равно немного больше

не говоря о том, что у них ОБР ниже, для достижения той-же нагрузочной способности их надо будет просто больше пар - увеличение суммарной ёмкости

Не нужна в усилителе large signal-полоса в мегагерцы, соответственно и выходникам не нужна высокая ft

Надо мне еще немного над этим подумать...
Но упомянутые мной Санкены - это другая "весовая категория". Cob=250пф, fT=50МГц, Ic=17A. Корпус МТ-200. Красавцы
Хотя 21194/94 - единственные транзисторы с нормированным в даташите THD. Весьма неплохим при условии подбора по hFE.

[Валет]

Но ее надо очень точно балансировать и нет гарантии, что баланс не уйдет со временем и не получится перекомпенсации, когда ошибка появится с обратной фазой.

Что это? Можете изобразить?

Усилитель по структуре «класс АА»
не имеет таких недостатков.

При макетировании такой структуры на выходе маломощного усилителя использовались низкочастотные транзисторы КТ830/831 (других не было), они не были способны достаточно быстро реагировать на коммутационные выбросы. Но идея вполне работоспособна.

[Nick-nack]

Но упомянутые мной Санкены - это другая "весовая категория". Cob=250пф, fT=50МГц, Ic=17A. Корпус МТ-200.

я именно 1216 с парой и имел ввиду, когда говорил, что один Санкен дотягивает до 21193/94

Ёмкость почти такая же (никак не 250, а 500 типичная) У 21193/94 500пФ максимальная!

ОБР такой же, как у 21193/94.

Высокая ft - скорее даже зло, сложней успокоить в тройке.

[fakel]

Я вот тут соорудил выходную секцию "по следам" другой идеи Technics на тему "non-switchhing" - предотвращение отсечки выходных транзисторов.

ИТ Q10 Q12 можно заменить резисторами - девиация тока через них будет маленькой ввиду большого напряжения шин питания и класс А драйверов сохранится.
Вообще непонятно, зачем они - значит, заряжаем базы ВК неограниченным током (от ЭП), а разряжаем ограниченным (ИТ)?

[vzaichenko]

ИТ Q10 Q12 можно заменить резисторами - девиация тока через них будет маленькой ввиду большого напряжения шин питания и класс А драйверов сохранится.
Вообще непонятно, зачем они - значит, заряжаем базы ВК неограниченным током (от ЭП), а разряжаем ограниченным (ИТ)?

Такую "тройку" без ограничителя отсечки - с источниками тока и с резисторами я испытывал. С источниками тока искажений получается меньше.

[fakel]

Такую "тройку" без ограничителя отсечки - с источниками тока и с резисторами я испытывал. С источниками тока искажений получается меньше.

Тогда почему бы не поставить просто резистор между эмиттерами драйверов, ведь на нем напряжение постоянно, а значит он работает как ИТ

[Shurik]

идея разошлась по миру миллионами усилителей.

Что только не продавали миллионами усилителей! Какое продолжение у этой идеи? Впрочем, non-switchhing также не прижился, но мне нравится по звуку вариант Вадима Могильного в его "Натали", хотя многие и возражают.

[vzaichenko]

Что только не продавали миллионами усилителей! Какое продолжение у этой идеи? Впрочем, non-switchhing также не прижился, но мне нравится по звуку вариант Вадима Могильного в его "Натали", хотя многие и возражают.

Я бы все же не сказал, что он не прижился - довольно длительный период времени модельный ряд известных японских производителей - Pioneer, Technics, JVC, Denon, Onkyo и т.д. изобиловал усилителями c выходными секциями non-switching.

Симулятор показывает уверенное снижение уровня гармоник, но я собираюсь внимательно по-исследовать прототип - там могут быть некоторые артефакты на уровне драйверов. А могут и не быть

[Валет]

Симулятор показывает уверенное снижение уровня гармоник

режим SuperA (Non-Switching) в ВК не только не уменьшает коммутационные (т.е. ВЧ) искажения, но и увеличивает их. Это объясняется тем, что в этом режиме искусственно затягивается выключение активного плеча, что приводит (вследствие работы ООС) к форсированному включению неактивного и, следовательно, к ударному увеличению отбора тока от УН.
Это очень быстрый процесс, (он может измеряться долями мкс) и он увеличивает динамические нелинейности ПФ именно высоких порядков, т.е. увеличивает "транзисторность" звучания.

---------- Сообщение добавлено 21.45 ---------- Предыдущее сообщение было 21.38 ----------

Да Вы и сами писали:

Динамические КИ возникают в случае, когда выходные транзисторы (будучи как правило самыми медленными) недостаточно быстро закрываются, таким образом, что возникает некоторый (больший или меньший) сквозной ток. То есть, одно плечо начинает открываться, в то время как другое до конца закрыться еще не успело.

[vzaichenko]

режим SuperA (Non-Switching) в ВК не только не уменьшает коммутационные (т.е. ВЧ) искажения, но и увеличивает их. Это объясняется тем, что в этом режиме искусственно затягивается выключение активного плеча, что приводит (вследствие работы ООС) к форсированному включению неактивного и, следовательно, к ударному увеличению отбора тока от УН.
Это очень быстрый процесс, (он может измеряться долями мкс) и он увеличивает динамические нелинейности ПФ именно высоких порядков, т.е. увеличивает "транзисторность" звучания.

---------- Сообщение добавлено 21.45 ---------- Предыдущее сообщение было 21.38 ----------

Да Вы и сами писали:

Пока я никакого затягивания не вижу. Мы просто не даем току через выходной транзистор опуститься ниже установленного значения. Выходные транзисторы не выключаются. Никаких перекрытий по времени между плечами не происходит.

[Валет]

Пока я никакого затягивания не вижу

«Не вижу» и «нет» это две большие разницы.
Нужно предъявить схему и убедительно показать, что затягивания нет. Затягивание – процесс очень короткий и быстрый, и просто так его не увидеть, как и измерить КИ от него. Обычные методы измерения КНИ их просто не замечают. А они есть.

[vzaichenko]

«Не вижу» и «нет» это две большие разницы.
Нужно предъявить схему и убедительно показать, что затягивания нет. Затягивание – процесс очень короткий и быстрый, и просто так его не увидеть, как и измерить КИ от него. Обычные методы измерения КНИ их просто не замечают. А они есть.

А вот мы и посмотрим. Вопрос фундаментальный, поэтому я не успокоюсь, пока не внесу полную ясность.
Если КИ создают какие-то высокочастотные помехи, которые проявляются в звуковом диапазоне в виде некоего коррелированого с сигналом шума или подъемом шумовой полки - значит мы должны это видеть. Если в диапазоне 0 ... -100дб мы ничего лишнего на спектре не видим - значит мы ничего лишнего и не слышим. Будем подавать на вход много-частотные пакеты, смотреть разность нормированных входных и выходных сигналов и т.д.

А еще можно посмотреть измерителем КНИ, который меряет методом подавления основной частоты. Знаю, где есть парочка таких, аццки точных.

А параллельно посмотрим и TIM по методике Кёрла со товарищи - я нашел у себя возможность сформировать правильную комбинацию сигналов на вход.

Схема выше на этой странице присутствует.