Донецк, усилитель мощности. Сверхлинейный.

[Sagittarius]

Усилитель был разработан в рамках проекта по исследованию усилителей с каскадом с общей базой на выходе УН. Поскольку у транзисторов два выходных электрода: коллектор и эмиттер, идея раскачки ОБ от эмиттера дала линию УНИКУМ-МАСТЕР, а идея получения ОБ сигнала от коллектора предыдущего каскада дала УМ Донецк, рабочее название 4дкэр. ИЧБХ, все они получились сверхлинейными, если понимать под этим определением Кг менее 0.001% сигнала частотой 20к при номинальной мощности. Ранее усилитель

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

, но могильное чмо ту тему стёрло, чтоб ему горло перьями заросло.

Схема иллюстративная!
Схема симметрична, поэтому можно рассмотреть только одну половину. Входной дифкаскад собран на Т1, Т7. Для повышения его линейности и устранения миллеровской паразитной ООС через Скб применены каскады с ОБ Т3, Т5. Они нагружены на R4, R14. Далее сигнал поступает на повторители Т11, Т13 и второй дифкаскад Т13, Т16. Соединение транзисторов по схеме дифкаскада позволяет компенсировать нелинейность эмиттерных переходов и получить высокую линейность усиления сигнала, а т.к. дифкасад можно рассматривать как комбинацию двух самых высокочастотных типов каскадов: ОК+ОБ, то заодно получаем и широкую полосу усиления.

С коллектора Т16 сигнал поступает на эмиттер Т15 и, далее, на эмиттер Т19. На этом УН заканчивается, а ВК по формуле 1-2-4 уже давно себя зарекомендовал.

Частотная коррекция:
Перрвый полюс: задан (R4+R14)C7, ноль - R8C7 и симметрично.
Второй полюс: (R51||R52||rc T19||rc T22||rc T28||rc T29)(C32+C33 + ёмкость монтажа и Скб T19, T22, T28, T29).
Третий полюс: (R5+R14)L1 и симметрично, а также вынесенной во вход лед-лаг-коррекцией R3C2, вместе с коррекцией R37C25 в цепи ООС задающей спад АЧХ усилителя.
Скорость нарастания сигнала 200 В/мкс задана частным удвоенного тока покоя Т19Т22 - 13 мА, и ёмкости на выходе УН - порядка 60 пФ:
Vнар= 13 мА/0,06 нФ=200 В/мкс.
Посмотреть вложение 52446
Динамическая коррекция
(R4+R14)/R8Д1Д2, а также Д11Д15 и Д12Д16 на выходе УН предназначена для быстрого сброса излишнего усиления в режиме клипа, перегрузки или усиления меандра. Несмотря на простоту и дешевизну, работает она отлично:

В клипе на выходе усилителя - ни малейшего звона.

Но все наши усилия пропадут втуне, а на АС будут бушевать искажения размером в проценты сигнала, если усилитель не имеет на борту узла зеро драйв сигма супер клинер компенсатора сопротивления кабелей АС ДА2, а катушка выходного ФНЧ не охвачена ООСью через R103. В отличие от предыдущих вариантов кабелечистки, её усиление здесь повышено до -3,3 раза, а поскольку это означает перекомпенсацию сопротивления кабеля и возможность компенсации проводов в самой АС, то для регулировки степени компенсации и выбора наилучшего звучания предусмотрен потенциометр R106.

Также усилитель оснащён интегратором, узел на ДА1 и максимально-токовой защитой Т23-27.

Что мы с этого имеем?

Неплохую величину петлевого усиления: до 90 дБ на 20 кГц, а наряду с этим - устойчивость, как у танка.
Петлевое усиление в звуковом диапазоне прямо зависит от сопротивления резисторов нагрузки УН R51 и R52.

Продукты нелинейности, попавшие в звуковую полосу, подавляются до уровня -146 дБ от номинального выходного напряжения.

http://rcl-electro.ru/img_user/07:39:08-ИМИ 500.PNG
Спектр ИМИ при 500 + 505 кГц и 20 В / 8 Ом
И даже если тебе нужно будет в силу невероятного (сию минуту) стечения обстоятельств усилить две частоты порядка полумегагерца, можешь быть уверен: их комбинационные составляющие в звуковой полосе не превысят -130 дБ от выходного напряжения.

Тип входного сигнала - меандр,
амплитуда входного сигнала - 500 мВ,
длительность фронта - 50 нс,
длительность периода - 20,2 мкс,
амплитуда выходного сигнала - 9 В.

Выход УМ. Выходной LR-RC-ФНЧ и цепь съёма ООС с выходных клемм отключены.

http://rcl-electro.ru/img_user/07:32:00-Токи каскадов.PNG
Сверху вниз:
Ток одного из транзисторов входного дифкаскада. Отсечки не наблюдается.
Ток одного из транзисторов второго дифкаскада. Отсечки не наблюдается.
Ток одного из выходных транзисторов УН, каскад с общей базой.
Ни один транзистор УН в отсечку не заходит.

Варианты дальнейшего развития схемотехники:

Дополнение.

Спойлер: Ловля блох

В железе по верхней схеме найдена разбалансировка плеч дифкаскадов Т1Т7 и Т13Т16, тлетворно влияющая на линейность.

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

Для их балансировки придумано решение: контрольные дифы (КД) Т36-Т39 и Т40-Т43, см. схему ниже, которые измеряют и минимизируют разность токов эмиттеров Т13Т16, управляя потенциалами Т2 и Т7 входных дифов, зона 1.



Кроме того, на старте УМ будился на 200 мс, что хоть и не смертельно, но неприятно.

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

Для устранения этого придуманы ключ-датчики Т48 и Т49, зоны 2. Когда напряжения на шинах +/-15 В достаточно для пробоя стабилитронов Д5 и Д10, эти транзисторы отбираются и дают ток опорным стабилитронами Д1Д2 в базах ОБ выходного каскада УН.
Подробнее см. модель !!! 4dk-START.asc.

Окончательная схема.



Спектры сняты Дмитрием Боковым, Санкт-Петербург-сити.
Платы:

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

 

[bukvarev]

Виктор, рисунок в маленьком разрешении.
А так - хорошее продолжение темы про 4ДК. Какую-нибудь из версий этого усилителя макетировали/собирали?

 

[mellowman]

Спаял?

 

[Sagittarius]

Собираю. Пока всё на таком этапе:

Схему обновил, на схеме проставлены номиналы уже установленных деталей. Разработчик платы - Александр Ануфриев ака alean - предусмотрел установку эмиттерных резисторов ВК в подвал меж платой и радиатором, чем освободил место под конденсаторы блока питания. Это - трудовой подвиг, надо бы присвоить ему звание Героя капиталистического труда с золотой Звездой.

 

[bukvarev]

Красота!

 

[Sagittarius]

Больше всего мне нравится массив ЭК в блоке питания. Энергия - 114 Дж, по джоулю на ватт, треть энергии на дульном срезе пистолета Макарова. Если на плату упадёт отвёртка, от отвёртки останется одна ручка... и порядка 70 кирпичей.
На схеме заложены R55, R56, которые трансформируют Т20, Т21 в конфигурацию токового шунта Хаксфорда на случай перевода ВК в режим класса А.

 

[Sagittarius]

Красота!

Поскольку тебя уже

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

все, кто хотел, на этом фоне мои соображения уже не сделают большой погоды.
1. Если услышано, что выходная катушка на что-то влияет, то нельзя одновременно уменьшать количество её витков и пытаться найти влияние катушки. Напротив, надо акцентировать на ней внимание и увеличивать её индуктивность-сопротивление.
2. Имею мысль, что на активном сопротивлении катушки падает искажённое напряжение из-за нелинейного тока АС, и напряжение на АС искажено также. Очевидно, что по активному сопротивлению катушка равноценна кабелю АС, для устранения влияния сопротивления которого которого придумана, применяется и показывает хорошие результаты в звуке кабелечистка.

См. схему СЛ Агеева: он там неспроста охватил ООСью катушку. Хотя он потом дезавуировал свои собственные технические решения, никто не видел схемы СЛ с собственноручно Агеевым зачёркнутыми кабелечисткой, петлёй ООС вокруг катушки и контактов реле.

Нужно смотреть искажения сигнала на клеммах АС, как синусоидального - в районе резонансной частоты НЧ-ГГ АС, так и интермоды двух частот в этом районе, а также ПХ с катушкой и без неё. Пора опровергнуть или подтвердить данные, полученные Суховым для УМЗЧ ВВ.

 

[bukvarev]

Нужно смотреть искажения сигнала на клеммах АС, как синусоидального - в районе резонансной частоты НЧ-ГГ АС, так и интермоды двух частот в этом районе, а также ПХ с катушкой и без неё. Пора опровергнуть или подтвердить данные, полученные Суховым для УМЗЧ ВВ.

Как мысли читаете .
В планах (гальваноразвязку только доделаю) измерить именно на клеммах АС и АФЧХ, и одновременно нелинейные искажения (как Кг и IMD), так и искажения на тестовом сигнале, подобном музыке.
Почему-то уверен, что данные, полученные Суховым, будут подтверждены. И получится увеличение и линейных, и нелинейных искажений в полный рост .

 

[Sagittarius]

Как мысли читаете .

...читаешь. Давай на "ты" .

В планах (гальваноразвязку только доделаю) измерить именно на клеммах АС и АФЧХ, и одновременно нелинейные искажения (как Кг и IMD), так и искажения на тестовом сигнале, подобном музыке.
Почему-то уверен, что данные, полученные Суховым, будут подтверждены. И получится увеличение и линейных, и нелинейных искажений в полный рост .

И выход отсюда будет только один: охватывать ООСью и компенсирующими связями любое сопротивление в цепи УМ - АС.

Кстати, фирма "Онкио" ещё когда (лет 40 назад , стыд и срам нам) научилась применять подобные компенсаторы для устранения продольных наводок на межблочные кабели. Вот где поле непаханное. Есть схема.

 

[diamond115]

А каковы номиналы R24,R25? я нашёл только такие значения: R24-100 ом, R25-910 ом.
Это верные значения?

 

[Sagittarius]

Тонкий момент. В клипе токи вторых дифкаскадов: Т13Т15Т16 и Т14Т17Т18 могут запереть Т19 или Т22. На выход из отсечки неизбежно понадобится некоторое время, в течение которого усилитель будет неуправляем, а сама задержка входа в режим равносильна отставанию выходного сигнала по фазе.

Чтобы Т19/Т22 не запирались даже в клипе, ток по цепи R24R25 подбирается так, чтобы он был чуть меньше (на 0,5...1 мА) тока в эмиттерах Т19/Т22 в режиме обрыва R24R25 и отсечки дифкаскадов. Т.к. наибольший в звуковом диапазоне (на 20 кГц) ток нагрузки / входа ВК по цепи Т19/Т22 не превышает 0,4 мА из 6 мА тока покоя, эта разность максимальных токов дифкаскадов и Т19/Т22 не имеет никакого значения. На 10..15% из 200 В/мкс будет меньше скорость нарастания - это не критично.

В процессе наладки надо сначала собрать УН, но R24R25 не ставить. Тогда Т19/Т22 будут работать в режиме ГСТ. Замкнуть коллекторы Т19/Т22 на общий, замерить токи эмиттеров Т19/Т22, затем с подбором R24R25 и измерением на них напряжения установить немного меньший ток дифкаскадов.

Затем - как обычно: УН охватывается общей ООСью подключением ООС2 и правого вывода R36 (интегратор) на коллектор Т19 или Т22, проверяются все режимы УН и работа ОУ. После чего монтируем/подключаем ВК, восстанавливаем цепи ООС с временным замыканием катушки на выходе, и при питании БП ВК (входы ~40 В) от накальных обмоток 6,3 В проверяется работоспособность ВК и регулировка тока его покоя.

После чего можно включать УМ в нормальном режиме (но с лампой в первичке трансформатора), выставлять ток покоя ВК не менее 100 мА на пару, а после успешной наладки и устранения замыкания выходной катушки, можно убирать лампу и слушать музыку.

 

[diamond115]

А ещё один вопрос:Нужно ли подбирать транзисторы дифкаскадов, и какой процент разброса допускается?

 

[Sagittarius]

2N3904/06 покупались по сотне, в пределах одной партии разброса h21э и Uбэ практически нет.
Транзисторы из разных партий/источников нужно отбирать: с максимальным h21э - во входной дифкаскад: Т1Т7 и Т2Т8, с меньшим h21э - в повторители второго дифкаскада: Т9-Т12.
Остальные транзисторы как УН, так и ВК особого подбора не требуют, нужно, чтобы они имели h21э от 50 до 150 и выдерживали напряжение 2Uпит+30% того каскада, где будут работать.

 

[diamond115]

Всё понял! Спасибо за разъяснение.

 

[Lazertok]

Продукты нелинейности, попавшие в звуковую полосу, подавляются до уровня -120 дБ.

дополняю - и составят минус 140дБ от уровня основного тона

 

[Lazertok]

Ранее усилитель

У вас нет разрешения на просмотр ссылки, пожалуйста Вход или Регистрация

.

В конце темы дана ссылка на Усь (точнее ПП) Рогожина. Думаю он сделан по скелету Вашей схемы - разница только в ВК на МОП.
В теме мной выкладывались файлы в Сим14, но их там потёрли после "определённых дебатов".
п.с. коротко - результаты тестирования параметров у меня подтвердились.

 

[S-word]

Не обязательно, что рогожинский усь собран а точности по схеме ДОНЕЦКа. Максимум - по мотивам.
За подтверждение - спасибо.

 

[Лапух]

Отличная структура у этого "Донецк"-а
Собрали уже?
А впрочем и так понятно, что хорошо получится. Как у него с динамикой, ничего не перегружается при подаче на вход меандра?

 

[S-word]

Усилитель собран из самых линейных узлов: дифференциальных каскадов, каскадов с ОБ и ОК. Поэтому исходная линейность очень высока. Сходный по структуре, но с выходом УН на каскадах с ОЭ усилитель Бартона имеет намного худшую линейность и устойчивость.
Конечно, меандр - сигнал тяжёлый, и каскады перегружаются, каждый по-своему. Для исключения больших входных напряжений на входе второй пары дифкаскадов установлены диодные ограничители. Как и сказано выше, ток второй пары дифкаскадов подобран меньшим тока выходных каскадов УН с ОБ, чтобы в клипе и на меандре в перегрузку входил более лёгкий, быстродействующий второй каскад, а относительно тяжёлый выходной сохранял небольшой ток и быстрее включался в работу после перегрузки.

 

[Лапух]

Я имел в виду малосигнальный (если можно так выразится) меандр- 0,1...0,5В амплитуды (в зависимости от Ку замкнутой петли). Я всегда проверяю в капе, это тест на TIM (Отала и тыр пыр). Если ничего не перегружается, то скорости/усиление каскадов распределены правильно. Чем больше петлевого, тем труднее выполнить это условие.