Высоколинейные повторители меж РГ и УМ

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Неинвертирующий усилитель при усилении сигнала от источников с высоким выходным сопротивлением, например, РГ, вносит большие, но не замечаемые конструктором искажения. Это происходит за счёт взаимодействия нелинейного делителя, состоящего из линейного выходного сопротивления источника и нелинейного входного сопротивления усилителя. Нелинейным оно становится вследствие
1. изменений напряжения между коллектором и базой или затвором и стоком, что приводит и к изменениям в такт с сигналом входящих в делитель паразитных параметров транзистора: модуляции толщины базы напряжением на коллекторе, что выражается в зависимости тока коллектора от напряжения на коллекторе


2. Нелинейной зависимости Скб от напряжения Uкб, например:



Получается вот такая эквивалентная схема нелинейного делителя для входа неинвертирующего обычного усилителя:



С таким фокусом пришлось столкнуться в "Радиотехнике УП-001":

http://rcl-electro.ru/img_user/20:04:11-Схема повторителя исходная.PNG
а также в усилителях "Амфитон-104":


узел РГ -> Т1

и "Амфитон 002-с":

см. узел РГ -> Т2.

Этот эффект также есть во всех усилителях в точках перехода с РГ на следующий каскад усилителя. Подметил этот эффект Никитин, но с его решением можно не соглашаться, если предложить своё.

Если мы знаем причину искажения, можем решить эту проблему двумя способами: или неправильно, или эффективно. Или мы, не считаясь с затратами, создаём релейный регулятор громкости с процессорным управлением - что уменьшает искажения, но не устраняет их полностью, или схемотехническим решением удаляем первопричину искажений - изменение напряжения коллектор-база в течение периода сигнала.

Второй способ сводится к линеаризации входных каскадов следящей обратной связью по напряжению на коллекторе/стоке. Это значительно упрощает и удешевляет узел РГ-повторитель и придаёт ему высокую линейность. Мы можем вживлять такой повторитель:

http://rcl-electro.ru/img_user/20:15:45-Повторитель 08.PNG

или лучший, симметричный:

http://rcl-electro.ru/img_user/20:16:52-Симметричный повторитель - 014.GIF

в имеющийся усилитель и не заботиться о сопротивлении регулятора громкости, пока оно не превысит 220 кОм. Тем более, в "Радиотехнике УП-001" этот резистор дискретный, и разбирать-пересчитывать-перепаивать его на меньше сопротивление не хотелось ну никак.

Буфер был построен и измерен:


Для 2 В на 33 кОма нагрузки.


Неплохо для штуки, появившейся из сплетения аксонно-нейронных узлов и кремниевых массивов процессорного арифметико-логического устройства.

Для незаконной нагрузки предлагается шиклаизировать ВК повторителя:

1603047712977.png Повторитель Жуковского, шиклаи на выходе.PNG

Замеры в железе:

1615540650835.png
Пик интермода 1кГц на FFT -130дБВ. Он ослаблен фильтрами после буфера на 8дБ, т.е; на самом деле это -122дБВ. Получается, что уровень интермода по отношению к уровню входного сигнала 122+6 = 128дБ, или 0.000 04%.


Вывод:
Буфер не сдается ни уровню сигнала в 2 вольта, ни нагрузке 5кОм, ни сопротивлению источника сигнала больше 100кОм.
Уровень интермода - 0.000 04%.


Нелинейности - суть плоды ИЗМЕНЕНИЙ РЕЖИМОВ активных элементов усилителя
в течение периода сигнала. Устраняем ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМОВ - получаем линейность.

Что есть режимы, спрашивать опасаюсь, потому расскажу сам.
Режим есть
напряжение между выходными электродами элемента,
напряжение меж его входными электродами,
его ток.

Способы устранения изменений режимов:

1. Для ООСного усилителя достаточно устранения изменений режимов единственного неподООСного каскада - каскада сравнения. Для этого нужен набор максимального усиления холостого хода Кухх, охват ООСью и правильная коррекция. Тогда Удифф (режим входного каскада по напряжению меж входами) снижается в меру приобретённого Кухх:

Удифф = Увых / Кухх

Очень простая формула, типа закона Ома. Назовём её закон Сагиттариуса.
Имейте её в виду и будет вам счастье.

2. Для безООСного повторителя устранение изменений режимов достигнуто
а) слежением по входному напряжению, что даёт неизменность выходных межэлектродных напряжений, Укэ, и
б) высокими импедансами нагрузок всех каскадов, до выходного - это даёт исключение изменений токовых режимов,

но изменений режимов ВСЕХ каскадов в усилителе достигнуть невозможно, поэтому
в) для уменьшения последствий изменений межэлектродных выходных напряжений выходного каскада
действует уже низкое выходное сопротивление предыдущего каскада, а в исходнике их было три,
г) токовые изменения режимов выходного каскада уже компенсировать нечем, да и незачем,
учитывая назначение повторителя - работу на высокоомное входное сопротивление УМ. Но можно выходной каскад зашиклаить, это повысит линейность повторителя на низкоомных нагрузках.
 

Вложения

Последнее редактирование:

vasa1970

Не проверенный
15 Мар 2017
6
0
57
Спасибо Виктор - надо будет как нибудь модернизировать и свой УП-001

Р.S. С блоком питания не бодались?- по спектрограмме у вас наводка от него ( я в своей решил проблему заменой транса на тор и 317 и 337HVT.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Нет, измерения проводились Владимиром Платошкиным, в Орле, за 600 км от бока питания моей "Радиотехники". :D
 

frad

Не проверенный
22 Май 2017
1
0
А как ушник этот буфер может подойти?
 

Phantomas

Старожил
19 Апр 2017
4,125
434
Вообще подобные устройства расчитаны на нагрузку от 2КОм, в крайнем случае, если очень, очень хочется, можно подключить наушники сопротивлением 600Ом (цены на них смотреть не рекомендую, во избежание нервных расстройств), что бы получить приемлемую громкость, придется подавать на вход буфера сигнал с амплитудой примерно от 5В. В результате этого, прогнозирую, что значительно повысятся искажения. Так что смысла в этих манипуляциях не остается, от слова совсем.
 

Lazertok

симулятор Шик
22 Май 2017
915
5
Phantomas написал(а):
Вообще подобные устройства рассчитаны...
расчёты обычно перепроверяются - неверующими типа меня,
- а верующими на слово... с довериями по проге ТС.
так в чём проблема - "недоверия" ?
по мне так - набил сам в симуляторе и перепроверил. ДАЛЕЕ выложил аргументы против, если что не так.
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
Хотелось бы узнать, с каким током покоя работает данная схема и есть ли потребность увеличения конденсаторов С2 и С3 до 10--47 мкФ с целью уменьшения искажений на НЧ, как это советовал автор
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Токи:
Т13, Т14: 3 мА
Т10, Т11: 3 мА
Т9, Т12: 6 мА
Т3, Т4: 600 мкА
Т1, Т2: 70 мкА.

Для получения высокой линейности на 20 Гц и выше ёмкость С2, С3 должна быть 100 мкФ. Можно ставить оксидные конденсаторы без особых требований к аудиофильности, с большими последовательным сопротивлением ESR и последовательной индуктивностью ESL. Модель повторителя при 2 В ампл сигнала 20 Гц на сопротивлении нагрузки 33 кОм, ёмкость С2, С3 - 100 мкФ + 1 Ом + 100 наногенри (типично - ESR=20...30 миллиом и ESL=30 наногенри) показывает Кг 0,000.04%.
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
На другом форуме есть схема высоколинейного повторителя, там коллекторы транзисторов Т1,Т3, Т3, Т4 соеденены с эмиттерами Т13 и Т14.
Я так думаю , эта схема так же принадлежит вам. Вопрос такой же, с какими токами покоя работает этот повторитель, есть ли преимущества или недостатки этой схемы по сравнению с выходным каскадом без оос? Если я правильно понял, то этот высоколинейный повторитель обеспечивает высокое качество при нагрузке до 2 кОм.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Вариантов прорабатывалось много. Есть и такой, о котором вы говорите. Разница меж ним и схемой в этой теме очень мала. По Кг - где-то после деститысячной процента при 2 В/33 кОм на 20 кГц.
Ток покоя всего усилителя - около 7 мА.
Повторитель нужен для работы на входное сопротивление УМ. Даже у инвертирующих усилителей Rвх ниже 5 кОм не опускается, у неинвертирующих - 20 кОм и более. Нагрузка 2 кОм использовалась для проверки модели, чтобы вытащить, рассмотреть и уменьшить возможные искажения.
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
Буфер может играть и другую роль, разгружать выход ОУ, уменьшая тем самым уровень искажений. Есть ОУ , выходные каскады которых работают в режиме А и если ток , протекающий через нагрузку превысит ток покоя выходного каскада операционного усилителя, то он преходит в режим АВ со всеми вытекающими последствиями. Поэтому я и задал вопрос по схеме из другого форума. Если правильно понял, там ток покоя выходных транзисторов лежит в пределах 5 мА и
его можно увеличить , уменьшая эмиттерные резисторы выходных транзисторов? В той схеме , вы наверняка помните, коллкторы выходных транзисторов соеденены с шинами питания, а не так как в этой схеме в начале этого форума.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Буфер после ОУ лучше охватывать общей ООС вместе со всем ОУ. Там не нужно сложной схемы, т.к. выходное сопротивление ОУ обычно мало, десятки - сотни ом. Поэтому достаточно двух транзисторов: повторитель + источник тока.
Этот же буфер заточен для получения низких шумов при работе от высокого выходного сопротивления регулятора громкости (для этого - Дарлингтон на входе) и малых искажений (для этого - следящая связь на коллекторы Дарлингтона и выходного повторителя).
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
Возможно применение транзисторов BC546C, BC556C в этой схеме? Если я правильно понял, в качестве конденсаторов С2, С3 можно применить обычные электоролитические конденсаторы ёмкостью 100 мкФ или они должны быть неполярными? Я задавал вопрос о более ранней версии этого буфера, так называемого высоколинейного повторителя с другого форума. На выходе там применялись BD139, BD140. Я так полагаю ток покоя в той схеме больше чем в этой, не подскажите, нуждаются ли выходные транзисторы в теплоотводах или ток покоя находится в пределах 10 мА?
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Кроме высокой линейности, желательны также малые шумы буфера. В даташитах как малошумящие позиционируются только ВС549 и ВС550, комплементарны им BC559 и BC560.
Если нагрузка не особо низкоомная, большие токи покоя и довольно мощные BD139, BD140 на выходе не нужны, соответственно, не нужны и теплоотводы. Для наушников и прочего советовал бы применять схемы усилителей с ООС.
Да, можно ставить электролитические конденсаторы. Они шунтированы относительно низкоомными резисторами, поэтому будут работать хорошо.
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
Нагрузка находится в пределах 2 кОм одного каскада и нагрузкой другого будет пассивный регулятор тембра, классическая схема Баксандала с переменными резисторами 100 кОм. Думал ток выходных транзисторов высоколинейного повторителя установить примерно 10 мА. Есть в наличии AD845, они имеют в себе параллельный выходной каскад и ток покоя от 10 --12 мА. Может вы как специалист что то можете посоветовать, просто не заморачиваться и поставить эти ОУ без каких либо дополнительных повторителей. С другой стороны некоторые разработчики, например УМ Натали, может быть слышали, утверждают, что транзисторный буфер на выходе ОУ значительно повышает качество и снижает искажения до минимума. Но глядя на параметры того же AD845, на низкоомной нагрузке в 2 кОм он обеспечивает высоеое качество, спрашивается, зачем городить огород. Это то, что касается прегрузочной способности ОУ по выходу, немногоне в тему, здесь стоит вопрос о искажениях на входе с высокоомного источника сигнала. Тем не меннее, очень хотелось бы узнать ваше мнение.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
У вас в предусилителе есть РГ. Если его сопротивление 10 кОм и более (высокоомная нагрузка - благо для предыдущих усилителей в плане уменьшения тока нагрузки от ВК и повышения линейности), после него должен быть сабжевый буфер, потому, что многие другие схемы усилителей вносят искажения при работе с высоким выходным сопротивлением. Входной каскад AD845 выполнен по схеме со следящей связью стоков ПТ от напряжения их истоков через повторители на биполярных транзисторах:



Поэтому его искажения от высокого Rвых должны быть небольшими (не пользовался этим ОУ, поэтому уверенно сказать не могу).

Выхлоп здесь параллельный двухкаскадный. Усилители с таким ВК имеют малое выходное сопротивление. Но т.к. токи покоя его транзисторов обычно невелики по причине ограничений Ррасс кристаллом ОУ, низкое выходное сопротивление не значит высокой линейности при больших выходных токах. Выходной повторитель с ГСТ током до 10 мА точно не помешает.



Плохо то, что Ку20к у этого ОУ невелик. Желательно использовать его в схеме с глубокой ООСью или применить схемотехнику ВВ для повышения усиления.
 

otter40

Не проверенный
28 Сен 2017
8
0
Спасибо за информацию. В данный момент пытаюсь построить предварительный усилитель, проблема заключается в том, использовать ли схемотехнику от предварительного усилителя Натали с буферным каскадом на выходе ОУ и током покоя в 20 мА, ставить ли буферы на входе , чтобы избежать искажений после регулятора громкости. Судя по вашей оценке AD845 сочетает в себе качества того и другого. Если этот ОУ нагрузить на пассивный регулятор тембра, с глубиной регулировки +-15дБ, то по рассчётам при входном напряжении 0,5 В и коэффициенте усиления каскада 2, выходное напряжение ОУ не привысит 1 В.
При входном сопротивлении пассивного регулятора тембра примерно 5 кОм, отдаваемый ток выходным каскадом ОУ будет в районе 0,2 мА, что далеко не привысит ток покоя выходных транзисторов AD845 и он останется в режиме А с минимальным колличеством искажений. Судя по вашей оценке, входной каскад так же не плох для высокоомного источника сигнала, т.е. после того же регулятора тембра и громкости. Это значительно упрощает задачу построения высококачественного предварительного усилителя.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Пассивный регулятор тембра обычно не поднимает НЧ и ВЧ, а валит середину, пропуская НЧ и ВЧ в относительно неизменном виде :) . Поэтому оптимальным будет усилить сигнал на величину подъёма тембров (она же - величина завала СЧ), а потом подавать его на РТ.
 

О Нас

  • Наше сообщество существует уже много лет и гордится тем, что предлагает беспристрастные и критические обсуждения среди любителей радиоэлектроники. Мы каждый день работаем над тем, чтобы быть лучше.

Быстрая Навигация

Пользовательское Меню