Донецк, усилитель мощности. Сверхлинейный.

Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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 рассматривался здесь.



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.

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.


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.


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:



 

Вложения

B

bukvarev

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

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Поскольку тебя уже засыпали самыми придурковатыми отвлечёнными бредложениями 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.
 
B

bukvarev

Guest
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

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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. :)
 
D

diamond115

Новичок

Репутация:

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

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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.
 
D

diamond115

Новичок

Репутация:

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

Sagittarius

Старовер

Репутация:

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.
 
D

diamond115

Новичок

Репутация:

Всё понял! Спасибо за разъяснение.
 
L

Lazertok

симулятор Шик

Репутация:

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.
 

Вложения

S

S-word

СТАРОВЕР

Репутация:

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

Лапух

Guest
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

S-word

СТАРОВЕР

Репутация:

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.
 
Л

Лапух

Guest
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.
 
Сверху Снизу