catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54

Часть вторая, мощный повторитель.​


Найденные в интернетах отрывки документа ЛУ2.272.319 ПЗ Усилитель мощности Корвет 150УМ088С Пояснительная записка 1987 г., опубликованные Владимиром Юрьевичем Дроздовым, одним из разработчиков усилителя "Корвет 200УМ-088С", гласят:
Пояснительная записка ЛУ2.272.319 ПЗ
4.1.3. Усилитель тока (УТ)

Известно, что при двухтактной выходной структуре отличие козффициентов передачи по току (h21) транзисторов верхнего и нижнего плеча в 3 раза приводит к появлению гармонических искажений сигнала, при которых уровень чётных гармоник достигает 30% от уровня первой гармоники. Такой разброс коэффициентов усиления по току вполне реален. Поэтому для обеспечения требуемого уровня искажений (на f = 1 кГц, К2 = 0,002%) необходимо на частоте второй гармоники (f = 2 кГц) иметь следующую глубину петлевого усиления:
F = 30/0,002 = 15×10³ = 84 дБ;
Введение такой глубокой ООС сопряжено с рядом трудностей, особенно при необходимости обеспечения устойчивости работы и требуемого типа переходного процесса при работе усилителя на комплексный импеданс нагрузки. Особые сложности вызывает поочерёдное включение в работу верхнего и нижнего плеча усилителя, в моменты переключения существенно меняются и модуль,и фаза коэффициента передачи двухтактной выходной ступени, что при наличии глубокой петли ООС, приводит к появлению специфических всплесков напряжения на синусоидальном сигнале. Поэтому особое внимание было уделено линеаризации выходного каскада. Известно, что введение тока покоя в выходные транзисторы режим (А-Б ) позволяет несколько снизить влияние нелинейности базо-эмиттерных переходов транзисторов. В такой структуре не столь существенны изменения коэффициента передачи двухтактной выходной ступени при переключении плеч, однако и здесь коэффициент передачи по току при работе в режиме А вдвое больше, чем при переходе в режим Б, кроме того, по-прежнему возникают фазовые запаздывания сигнала, связанные с задержкой выхода из режима отсечки тока неработающего плеча при изменении полярности сигнала.
В последнее время в мировой практике получили распространение схемы, предотвращающие запирание неработающего плеча выходной двухтактной структуры (режим супер А), что дополнительно снижает искажения.
Наличие тока покоя в выходных транзисторах приводит к требованию его температурной и временной стабильности, что определяет надёжность и качество работы усилителя, причём традиционные термокомпенсационные схемы стабилизации тока покоя, как правило, не обеспечивают требуемого тока покоя при работе с реальным звуковым сигналом из-за своей инерционности. Таким образом к схеме управления двухтактным выходным каскадом могут быть предъявлены следующие требования:
  1. Обеспечение заданного, термонезависимого тока покоя.
  2. Предотвращение запирания неработающего плеча.
  3. Обеспечение постоянного коэффициента передачи по току при переходе из режима А в режим Б.
Всем этим требованиям удовлетворяет схема на рис.3.
Питание выходных составных транзисторов осуществляется от относительно низкоомного источника (Rвых = R II R ), таким образом, глубина местной петли ООС, охватывающей выходной двухтактный повторитель может быть определена как
F(p) = Zн / Z вых
В результате всех этих мер удалось снизить коэффициент гармоник выходного каскада до 0,1%. Теперь глубина внешней петли 00С может быть снижена:
Fu(p) = 0,1/0,002 = 50 = 34 дБ;

Пояснительная записка ЛУ2.272.319 ПЗ
4.1.3. Усилитель тока (УТ) Продолжение
Для обеспечения требуемой глубины петли внешней ООС в схему введён быстродействующий операционный усилитель, который компенсирует разность между входным и выходным сигналом усилителя. Такое включение позволило исключить влияние нелинейности схемы самого операционного усилителя и применить низковольтный ОУ для раскачки на полное питание выходного каскада. Сигнальный граф системы и её ЛAX приведены на рис. 4.

В мощном повторителе обеспечен безотсечечный режим выходных транзисторов согласно Авторскому Свидетельству SU 1 566 463 A1.
1566463-dvukhtaktnyjj-usilitel-1.png 1566463-dvukhtaktnyjj-usilitel-2.png 1566463-dvukhtaktnyjj-usilitel-3.png

Найдены отрывочные пояснения Владимира Юрьевича относительно числа транзисторов выходного каскада:
Очевидно, что применение не одного, а нескольких пар выходных транзисторов позволяет заметно сгладить разницу в (h21). Это позволяет не заниматься селективной сборкой (подбором) пар транзисторов выходного каскада.

Совокупность характеристик, построенная для транзисторов КТ864, КТ865 с учётом внутреннего сопротивления источника питания, показывaeт, что минимальное количество параллельно включённых транзисторов верхнего (или нижнего) плеча двухтактного каскада, удовлетворяющее как требованиям неискажённой передачи сигналов любой формы, так и надёжности, равно 9 шт. При этом достигается величина пикового тока, равная 45 А на нагрузке 1 Ом, что вполне отвечает современному мировому уровню усилительной техники, см. приложение: каталог усилителей по источникам «Audio» 86, 10 и «Stereo Review» 87, 2.
Включение параллельно большого числа выходных транзисторов приводит к снижению теплового сопротивления, что позволяет повысить рабочую температуру радиатора до 95 °С. Кроме того, снижаются требования к теплопроводности конструкции радиатора, что позволяет использовать листовой алюминий толщиной 1 мм. В результате возможно снижение массы радиатора с 3 кг (Корвет-048-стерео”) до 0,3 кг.

Будучи благодарным владельцем и многолетним пользователем этого усилителя, хочу - в дань уважения к разработчикам - представить, как могла бы выглядеть схема в её бескомпромиссном виде.

В заводскую схему внесены правки:
  1. кремниевые диоды VD11, VD12 заменены на диоды Шоттки
  2. изменены величины сопротивлений R11 == 68 Ohm, R12 == 82 Ohm, (были по 100 Ohm), для подстройки минимального тока (не менее 1 mA при максимальном размахе выходного тока в нагрузку) через неактивное плечо.
  3. изменена коррекция ОУ (C3 == 11pF и применена декомпенсация добавлением C3a == 11pF и R1001 == 15 kOhm) для увеличения площади усиления
Результат:
  • петлевое усиление:
    • 92dB на 1 kHz
    • 78dB на 10 kHz
    • 72dB на 20 kHz
  • КНИ == 0.00008% при выходной мощности 150W на частоте 20 kHz в нагрузку 8 Ohm

Модель и результат подачи 15V@19kHz + 15V@20kHz на 8Ohm прилагаю.

Отдельная и особая благодарность коллективу RCL-Electro за создание модели операционного усилителя К(Р)544УД2.
(Продолжение следует...)
 

Вложения

Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,216
6,722
Плюк
В мощном повторителе обеспечен безотсечечный режим выходных транзисторов согласно Авторскому Свидетельству SU 1 566 463 A1.
"Идея ЭА в том, чтобы даже при небольшом токе покоя не закрывать транзисторы ВК совсем, а оставить им немного тока. По сути, один источник нелинейности заменяется другим в надежде, что второй будет чем-то лучше первого." (c) alexcp

результат подачи 15V@19kHz + 15V@20kHz на 8Ohm прилагаю.
Если применить обычный ЛМ318, то даже симуляторный результат получается весьма скромным для такой горы полупроводников.
ИМХО, эта топология бесперспективна.
 

catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54
Спасибо за отклик.

Изучение модели (а так же личный опыт настройки тока покоя на "железном" "Корвет 200УМ-088С") показывает, что R8 (регулировка тока покоя, он называется "токозадающим резистором 12" в Авторском Свидетельстве № SU 1566463) надо закоротить на печатной плате. Требуемый авторами ток покоя (по 33 mA на каждый транзистор) достигается на минимуме сопротивления этого резистора.
Я пока не понял, почему наблюдается расхождение с описанием, в котором говорится:
  • ...за счёт действия петли ООС по току на токоизмерительных резисторрах 7 и 8 суммарное напряжение равно напряжению на токозадающем резисторе 12....

Я теперь (поисследовав модель "Корвет 100У-068СМ") начал подозревать, что не 088 создан по результатам отработки 068, а наоборот, после появления АС № SU 1566463 и его внедрения на 088, был создан 068СМ, в котором сквозной ток стабилен и температурно, и режимно (безотсечечно).
 
Последнее редактирование:

catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54
Не ради спора, а только для логической строгости, - это утверждение:
"Идея ЭА в том, чтобы даже при небольшом токе покоя не закрывать транзисторы ВК совсем, а оставить им немного тока. По сути, один источник нелинейности заменяется другим в надежде, что второй будет чем-то лучше первого." (c) alexcp
... можно точно так же отнести и на счёт традиционного режима A-B, дескать, пустив некоторый начальный ток, заменим нелинейности режима B нелинейностями режима A-B в надежде... (и далее - по тексту).
 

catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54
Для доказательности рассуждений, хорошо бы увидеть его же (Селфовские) измерения режима ЭА, на той же аппаратуре, в тех же условиях. С указанием подробностей, как были получены режимы A-B и ЭА.
 

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,216
6,722
Плюк
можно точно так же отнести и на счёт традиционного режима A-B,
Нет.
Не можно.
При переходе от В к АБ добавление начального тока снижает нелинейность одного и того же каскада.
Отличаются лишь величины фиксированного смещения.
Разве что реализация узла смещения для АВ может быть несколько сложнее, чем для В, т.к. нужна термостабилизация режима.

А вот ЭА в 088-м представляет собой узел динамического смещения ВК.
Причем, некоторые элементы этого узла влетают в отсечку.
Ну, вы поняли - ВК в отсечку не влетает, а узел, который управляет сквозным током ВК - влетает...
Остаётся добавить ещё один узел, который будет следить за тем, чтоб первый узел не влетал в отсечку. ;)
 
Последнее редактирование:

catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54
Причем, некоторые элементы этого узла влетают в отсечку.
Буду благодарен за указание, что и при каких условиях оказывается в отсечке (в узле поддержания сквозного тока ВК).
 
Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,216
6,722
Плюк
что ... оказывается в отсечке (в узле поддержания сквозного тока ВК)?
согласно Авторскому Свидетельству SU 1 566 463 A1.
1566463-dvukhtaktnyjj-usilitel-1.png
Активных элементов ЭА всего шесть.
Т.е. в каждом плече всего три.
Один из этих трёх в отсечку точно не влетает, т.к. иначе от сквозного тока сгорит ВК.
 

catBot

Постоялец
29 Сен 2022
278
30
54
Я внимательно исследовал работу этих шести транзисторов (с помощью LTspice), и теперь считаю, что выбором правильных величин сопротивлений R11, R12 и заменой кремниевых диодов D11, D12 на диоды Шоттки получается обеспечить постоянное пребывание всех шести в активном режиме, без отсечки и/или насыщения (во всяком случае - мне так показалось).
 

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