Омикрон. Компактный ультралинейный телефонный усилитель

[alexcp]

В конструкции синфазного трансформатора применен феррит, вроде как.
Он не влетает в насыщение при больших напряжениях и токах?

Применение трансформатора в качестве выходного фильтра для телефонного усилителя, похоже, можно считать оправданным. Напомню, идея была подсмотрена у Назара с соседнего форума - хотя как тут не вспомнить Лихницкого с его RX-корректором.

Идея заключается в том, что в качестве индуктивности, изолирующей усилитель от емкостной нагрузки, используется индуктивность рассеяния трансформатора. Обычная, связанная с другими обмотками индуктивность при этом выступает в роли фильтра синфазной помехи со стороны нагрузки. На схеме это выглядит так:


Поскольку ток нагрузки протекает через две одинаковые связанные обмотки, включенные встречно-последовательно, ферритовый сердечник не намагничивается, и его нелинейность не проявляется. Назар придумал использовать трансформатор с тремя одинаковыми обмотками, что делает удобным его использование в ушнике.

Достоинства такого подхода, кмк - компактность, повторяемость, простота сборки и высокая линейность (измерения линейности трансформатора в таком включении были опубликованы на том же соседнем форуме, и мои сегодняшние картинки их подтверждают). Наличие синфазного фильтра - в принципе, тоже достоинство, но непонятно, насколько существенное. Недостатки - зависимость от конкретной модели трансформатора и невысокая изолирующая индуктивность (примерно на порядок меньше, чем у тороидальной катушки в трухольной версии), что ограничивает диапазон допустимых емкостей нагрузки.

 

[gidagap]

Здравствуйте. Сегодня запустил и я усилитель версии 04. Все заработало с первого включения. Питание +/-12в. Наушники 32 ома. Ток покоя пока получился 70mA (ориентировался по микрокапу, но, видать теория с практикой разошлись). Звук сразу так увлек, что стал слушать, не подбирая ток покоя.
Звучание характерное для сверхлинейников - хочется прибавлять громкости, никакой каши, отчетливо воспринимаются даже самые тихие звуки, но при этом звук очень комфортный, не резкий, красивая объемная сцена. Очень красивый бас. Короче, высший класс!
Однозначно, буду собирать в корпус и закрою вопрос с усилителем для наушников окончательно.
Большое спасибо разработчикам за такую удачную схему!
С уважением.

 

[Rus2000]

Ток покоя пока получился 70mA

Уменьшите до такой величины, при которой на вашей нагрузке ВК не выходит из класса А.

Катушки замените на рекомендованные.

И защиту наушников лучше, всё-таки, поставить, т.к. наушники, соответствующие уровню линейности Омикрона, стОят на порядок-другой дороже этого усилителя.

 

[Rus2000]

Однозначно, буду собирать в корпус и закрою вопрос с усилителем для наушников окончательно.

Сначала стоит провести тщательные обмеры, т.к. расчетной высокой линейности нам удалось достичь только на 4-й версии платы (rev.D).

 

[gidagap]

Катушки замените на рекомендованные.

И защиту наушников лучше, всё-таки, поставить, т.к. наушники, соответствующие уровню линейности Омикрона, стОят на порядок-другой дороже этого усилителя.

Это обязательно.
Обмерить не получится, т.к. нормальную звуковуху давно спалил. Но субьективно линейности там до дури...
Ток покоя уменьшу. Только подскажите, пожалуйста, как увидеть, что не выходит из класса А?

 

[Rus2000]

как увидеть, что не выходит из класса А?

Становитесь осциллографом на эмиттерный резистор одного из выходников.
Вход прибора - открытый.
Сначала без сигнала и нагрузки.
Вы сможете наблюдать падение напряжения на этом резисторе, пропорциональное току покоя (синяя линия).
Затем подключаете наушники и подаёте на вход сигнал. Хоть музыкальный.
На экране будет видно, насколько близко подходит к нулю напряжение/ток эмиттерного резистора (красный график).
Вот примерно так:


Зеленый график - нулевой ток, т.е. щуп прибора замкнут на его общий провод. Или же щуп прибора подключен, как было сказано ранее, но питание УТ отключено, либо ток покоя равен нулю. Короче говоря, это тот уровень, до которого нам нельзя снижать ТП.
Синий график - падение на эмиттерном резисторе БЕЗ сигнала, т.е. это и есть ток покоя.
Красный график - падение на эмиттерном резисторе под нагрузкой. Хорошо видно, что в данном примере ток выходника не опускается до нуля.

А вот здесь уже работа выходников с отсечкой тока:


Видимо, лучше всего будет надеть наушники и слушать музыку на комфортной громкости.
И наблюдать, как снижается ток выходника на пиках сигнала...

Важный момент:
Прибор (осциллограф) должен быть либо портативным (с батарейным питанием), либо иметь малую паразитную емкость блока питания, либо быть отвязан от сети 220В разделительным трансформатором с малой межобмоточной емкостью, и фильтром ВЧ-помех.
Либо же ушник и источник сигнала нужно питать от источника с малой емкостью на сеть, или от бесперебойника, отключенного от сети 220В.

 

[Rus2000]

Можно сделать Омикрон чуток проще и технологичнее без потери качества. Но тут вопрос дискуссионный - что считать упрощением/усложнением. Если проверка в железе подтвердит расчеты, то такая схема будет опубликована.

На прошлой неделе был произведен успешный запуск Омикрона с ВК на пяти парах транзисторов в корпусах ТО-92.
Схема ВК:

С одной стороны, схема кажется сложнее исходной.
Но с другой, десяток ТО-92 в разы дешевле одной пары ТО-126, бонусом идет отсутствие радиаторов и слесарных работ.
Размер платы при этом не изменился.



А этот тезис получил очередное подтверждение:

Омикрон вообще не нуждается в настройке и проглотит любые исправные экземпляры NE5532 по принципу "впаял и забыл"

Какой-либо настройки не потребовалось, не считая уточнения тока покоя в одном канале. Во втором канале удалось обойтись и без этого, т.к. с уточненными ранее номиналами цепей смещения ток покоя сразу соответствовал заданному.
Без изменения цепей коррекции в схеме работают следующие сдвоенные ОУ: NE5532, OPA2132, OPA2134, LM4562, имеющие, соответственно, 65, 54, 54 и 67 дБ усиления на частоте 20кГц.

В процессе экспериментов с ОУ выявлены поддельные NE5532:

C этими чипами усилитель уходил в генерацию на частоте примерно 200кГц.
Проверка на стенде показала, что половинки этих микросхем имеют усиление порядка 44дБ/20кГц и завышенное напряжение смещения. Т.е. это явно перемаркеры чего-то крайне дешевого.

 

[nickson2002]

с ВК на пяти парах транзисторов в корпусах ТО-92.

Какой ток на пару получился?

 

[Rus2000]

После успешного запуска стоковой схемы v.04 были проведены эксперименты с коррекцией.
Схема позволяет легко получить вот такой ход петлевого усиления:


И вот такой ход петлевого усиления в главной петле:

Оба варианта - без увеличения числа элементов коррекции относительно исходной v.04.

При этом все "лишнее" с точки зрения устойчивости усиление остается в местной петле, охватывающей второй ОУ и ВК.
Измерения в железе показали отклонение усиления (на 20кГц) от расчетных данных не более чем на 1-2дБ.

Оба варианта коррекции, так же, как и исходный вариант (v.04), позволяют свободно менять ОУ от 2132 до 4562 без всяких настроек.

По поводу звука.
В двух словах можно сказать словами тов. Зеленого: "Теперь можно сравнивать звучание разных наушников".
Можно добавить, что и источники тоже можно уверенно сравнивать.
Но трудно оторваться от музыки.

Плата собиралась и проверялась последовательно, сначала один канал, затем второй, далее схема защиты.
Потом были проверено несколько вариантов цепей местной и общей ООС
После каждого этапа "залипал" в наушниках...
Рекомендую не терять время на "залипания". Собирайте всю схему от начала и до конца, проверяйте режимы, стабильность и т.д., а уже после этого подключайте наушники и источник музыкального сигнала.

Включение-выключение кроссфида в процессе прослушивания в наушниках показало несомненное преимущество кроссфида.

Полностью согласен.
Выключать кроссфид желания не возникает.

 

[Rus2000]

Какой ток на пару получился?

5мА.
У меня наушники 300 Ом. Им больше не требуется.
Транзисторы ВК еле теплые.
Температуру позже проверю.

 

[nickson2002]

5мА.
У меня наушники 300 Ом. Им больше не требуется.
Транзисторы ВК еле теплые.
Температуру позже проверю.

Интересно, а сколько пар максимум потянет схема (теоретически)?
Это ж можно будет разъемов понаставить и добавлять (как планки ОЗУ) при необходимости.

 

[fkdkondmi]

После каждого этапа "залипал" в наушниках...

 

[Rus2000]

Транзисторы ВК еле теплые.

Через полчаса музыки на большой (уже некомфортной) громкости:

Разумеется, наушники лежали на столе, пока велось наблюдение за ходом нагрева усилителя.
Хорошо видно, что самая горячая область на плате (+45 градусов), это ОУ левого канала. В данном случае - LM4562.
OPA2134, стоящий в правом канале, потребляет чуть меньше.
Холодные кружочки - электролиты питания каналов.

Температура транзистора +42,4 градуса


Конечно, это на открытом воздухе, плата лежит на листе пластика. В корпусе будет теплее, но в любом случае одиночные транзисторы греются меньше, чем сдвоенные ОУ, и поэтому такой ВК будет жить долго и счастливо.

 

[Rus2000]

можно будет разъемов понаставить и добавлять (как планки ОЗУ) при необходимости.

КМК, такой необходимости нет. Ставить 10 пар ТО-92, это уже перебор.
Исходный проверенный ВК на одной паре ТО-126 - универсальный вариант под практически любые обычные головные телефоны.
Различная экзотика, конечно, требует индивидуального подхода. Но там и не число выходников является ключевым параметром.

На самом деле, под имеющиеся 300 Ом нагрузки достаточно было бы и двух пар ТО-92.
5 пар поставлено на потенциальный случай тяжёлой нагрузки, и потому что места хватало, и потому что пять холоднее и надёжнее двух при равной нагрузке и равном суммарном токе покоя всего ВК.

 

[nickson2002]

Исходный проверенный ВК на одной паре ТО-126 - универсальный вариант под практически любые обычные головные телефоны.

Я правильно понимаю, что трухольная версия все-таки останется? Было бы неплохо!

 

[Rus2000]

В железе сейчас работает две версии усилителя.
В левом канале - v11:

Петлевое:

В правом канале - v12:

Петлевое усиление:

Собственно, аналогичные версии были проверены в железе больше года назад:

В период с начала октября 2021-го года и по середину января 2022-го года В ЖЕЛЕЗЕ была проверена масса разных вариантов схем с простым повторителем. В их числе:
- один ОУ с повторителем,
- композит по Евену,
- Евен с частотно-зависимым делителем,
- монопетля с делителем между ОУ (ЛиМиТ),
- композит с местной ООС вокруг первого ОУ,
- несколько версий композита с местной ООС вокруг второго ОУ+ВК.

А вот почему изначально была выложена именно та версия, которая лежит на первой странице (v.04), можно узнать в теме безуспешных попыток "допилинга" Омикрона. Начиная со стр. 3.

 

[nickson2002]

В железе сейчас работает две версии осилителя.

Так вот в чем причина "залипания" при прослушивании: для каждого уха - своя версия
Я больше про конструктив интересовался: будет ли трухольный вариант или только smd ?

 

[Rus2000]

Так вот в чем причина "залипания" при прослушивании: для каждого уха - своя версия.

Нет.
Разные версии были сделаны для измерения параметров двух вариантов схемы.
Чтоб можно было было быстро и наглядно проверить оба варианта схемы со всеми имеющимися ОУ.

Я больше про конструктив интересовался: будет ли трухольный вариант или только smd ?

СМД версия еще в отладке.

Сейчас доступны две платы для выводных элементов:


Отличаются только выходным каскадом (одна пара ТО-126 или 5 пар ТО-92).
В остальном платы идентичны

 

[nickson2002]

Сейчас доступны две платы для выводных элементов:

Каковы условия приобретения?

 

[Rus2000]

Пишите в личку.