Сверхлинейные композитные усилители.

Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Модный, простой и эффективный способ достичь на коленке высокой верности звучания - собрать композитный усилитель. Для простоты будем считать композитными усилители с охватом одной петлёй ООС двух и более ОУ.

Но композит композиту рознь. Есть рациональное построение их схемотехники, а есть - даташитное, взятое из устаревших патентов 70-х годов без включения собственного понимания. К композитным усилителям применяются те же законы, что и вообще к усилителям с ООС:
схемотехнические: ликвидация петель местных ООС и применение наиболее рациональной частотной коррекции для увеличения глубины общей ООС,
физической безопасности: защита входов ОУ от выходного напряжения предыдущих ОУ,
что неизбежно вынуждает применять программы схемотехнического симулирования, лучшая из которых - бесплатная LTSpice фирмы Линеар Текнолоджи.

Например, перед нами стоит задача соединить в одном композите LT1122 и LT1210 для получения сверхлинейного ушника. Вбиваем желаемую схему в симулятор, объясняем компьютеру задачу и нажимаем большую красную кнопку "Сделать красивую АФЧХ" на панели инструментов. Машина подумала-погадала методом вероятностного прогнозирования, и вот, пожалуйста, один из вариантов достаточно красивой АФЧХ:


Неплохо для ОУ-схемотехники. С трёх каскадов усиления напряжения в ОУ удалось снять аж на 6 дБ больше Ку20к, чем с двух транзисторных каскадов усиления напряжения УМ класса МАСТЕР или УТФ УНИКУМ.
Почёсывая щиколотку:
- Не, дядь, нечего тебе там делать...

Каюсь, пришлось подсунуть в процессор пару стареньких интригалов Боде, но оно того стоило.

Добиваться высокой частоты замыкания ООС (частоты пересечения АЧХ петлевого усиления с 0 дБ) не следует. Сначала надо подумать и выбрать среди имеющихся конденсаторов, которыми мы собираемся блокировать цепи питания ОУ, экземпляры, способные работать до частот замыкания ООС.
 

Вложения

Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

"Конкуренты" пока не дотягивают 13 дБ по глубине ООС на 20к:




Для сравнения:

Почёсывая щиколотку:
- Не, дядь, нечего тебе там делать... ;)
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

Композит с МПОС ОРА827/ЛТ1210 великолепно звучит ! И глюков нет
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Почему бы нет? Симулятор подтверждает: скоректировать можно всё, только в путь. Но по многим причинам лучше брать от каждого ОУ всё имеющееся у него усиление.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Некоторые горячие аксакалы бредлагают собирать усилители, имеющие двуполярное питание 15 В, с Ку -10 (а то и более). Нужно определиться:

1. Даже для -10 коррекция не оптимальна. Очевидно, что усилитель с меньшим Ку и бОльшей глубиной ООС труднее хорошо скорректировать.

- Зачем тогда мучиться? - думают некоторые. Задаём -10 и радуемся.

2. По современным стандартам, СКЗ (RMS) значение выходного напряжения источников сигнала типа CD-плеера составляет 2 В. Множим вход 2 В х 5,6 раза (для схемы в 1-м посте) - получаем 11,2 В на выходе. Этого много для низкоомных наушников от 8 до 32-х Ом, но впору для высокоомных наушников или динамиков. Если те же 2 В усилить с Ку 10 раз: http://uploads.tapatalk-cdn.com/20170320/dd5dcb81d9d161d66bc1c5d5639d8550.jpg, на выходе ожидается 20 В.

Такого напряжения, ввиду ограничений напряжения питания по условию задачи, мы получить не можем. Чтобы не слушать какофонию ограничения по напряжению с Кг=20%, незадачливому конструктору придётся включать заднюю скорость, снижая регулятором громкости входное напряжение.

Тем самым он своими руками ухудшает отношение С/Ш примерно на 6 дБ. Ему бы спросить у заказчика, как тот отнесётся к усилителю с С/Ш -94 дБ вместо -100 дБ, или купить учебник "Основы маркетинга для чайников".

Вот примерно так неоптимальная частотная коррекция, неумение рассчитать нужное усиление и скорректировать усилитель для этого усиления приводят к потерям динамического диапазона на ровном месте и своими руками.

Поэтому, почёсывая щиколотку, приходим к выводу: нельзя спроектировать сфероконический усилитель в вакууме. Нужно чётко формулировать задачи перед рисованием схем в схемотехнических симуляторах. Для композитных усилителей с нормированным напряжением источника сигнала и питанием 2х15 В существует оптимальный коэффициент усиления - до 6 раз в случае нагрузки на динамик или высокоомные наушники, и максимум 3 раза - при нагрузке на низкоомные наушники. Для усилителей с иным напряжением питания Ку будет другим.
 
S

Saggi

Guest
[quote author=Sagittarius] и максимум 3 раза - при нагрузке на низкоомные наушники. Для усилителей с иным напряжением питания Ку будет другим.[/b][/quote]
Я те больше скажу, с моими наушниками 50Ом и чуйкой 101-103дБ при входном 2В, например, от CDP, Ку нужен максимум 1-1,5 раза, т.е., считай повторителя достаточно.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

В общем - да. Много усиления не нужно. Излишек лучше отправить в петлю ООС.
Но я заметил, что для разной музыки с разным пик-фактором громкость выставляется по-разному. Классика и нео-классика (Лондонский симфонический оркестр, обработка классики от Ревербери, японская и китайская народная музыка, Дип Форест, этс) имеют очень низкий средний уровень сигнала - почти шепчут струнные (духовность пробуждают?) и редкие пики ударных в полную силу. Тут громкость приходится увеличивать, дабы не лишиться духовности. А вот что-то другое, назовём его "попса" по признаку стабильного и предельного уровня сигнала - даже по спектрограмме идёт плотной полосой без признаков спада среднего уровня и очень мало вещей хотелось бы слушать в полную громкость.

Почитывают:

А с твоей стороны - мазохизм. :) В одном ты прав: ты коллега мне. Я - шахтёр. Вижу, ты лопату и кайло больше симулятора любишь. :)
 
S

Saggi

Guest
А вот что-то другое, назовём его "попса" по признаку стабильного и предельного уровня сигнала - даже по спектрограмме идёт плотной полосой без признаков спада среднего уровня и очень мало вещей хотелось бы слушать в полную громкость.
Ну, это же синтезированный сигнал, его можно сделать каким хочешь...
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Сам я сигналы не синтезирую, ко мне он приходит готовым.
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

Твой вариант забраковали.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Да нет. Товарищ ефрейтор забыл первую главу Дисциплинарного устава Советского Союза:
- стойко переносить все тяготы и лишения военной службы, не щадить своей крови и самой жизни при выполнении воинского долга;
и жалуется на непосильный труд занятия любимым делом, завидуя видимой лёгкости добычи децибел в угольных шахтах. Он так и не понял, откуда у дяди сержанта лишние децибелы взялись:

1. Он глянул вокруг себя и поставил ОУ с самым большим усиляжем. Но у ЛТ1122 в эмиттерах дифкаскада есть резисторы, и он обладает хоть какой-то перегрузочной способностью, а ДК 49710 (во младенчестве - 5534) этих резисторов (как, например, дядя по отцовской линии ЛМ318/К140УД11) не содержит. Применение во входных каскадах усилителей ОУ каскадов с низкой перегрузочной способностью предосудительно. Ну, где вы видели 5534 во входном каскаде? Их там только колхозники ставят. За это - два часа строевой подготовки на плацу, и то - если старшина добрый.
Линейность ОУ1 не играет никакой рояли: он работает в сверхмалосигнальном режиме. Отсутвует главный фактор нелинейных искажений: изменение режимов транзисторов в течение период сигнала.
2. Глубину ООС лучше набирать оптимальной частотной коррекцией, убирая ненужные местные петли частотнозависимой ООС R5С1С3.
3. Но не забывать о паразитных параметрах монтажа. Смотрим на С11 10 пФ в схеме выше и С7 3,3 пФ у товарища ефрейтора. С такой ёмкостью коррекции паразиты чувствуют себя равными коррекции и после сборки возможны глюки с АЧХ. Ещё бы пол-пикофарады поставил.
4. Сопротивление резистора местной ООС второго каскада R3 (у меня - R6) нужно увеличивать и конденсатором эту местную ООС ослаблять. Нам она ни к чему, а глубину общей ООС это увеличит.
Кроме того, рано или поздно ОУ2 придётся защищать от 13 В выходного напряжения ОУ1 в режиме клипа. Если усиление второго каскада выбрать малым, а входное напряжение, соответственно, большим, установленные на входе ОУ2 защитные диоды могут отпираться уже нормальным входным сигналом ОУ2, внося нездоровую толику треша и угара нелинейности в процесс усиления.
Так что не рекомендуется расширять на товарища сержанта ротовое отверстие, натренированное на хлебании Боде и интегралов. Тем более, что ефрейторская схема почти не изменилась по сравнению с первым рисунком, а десяток децибел из рукава появился.
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

Смеха ради взял NE5532 и скомпозитил его с лт1210. в капе занятно. В спектре одна вторая гармоника остальные на два порядка меньше.Композит по принципу матрешки.
делать не буду. но можно заменить лт на тда2050 или лм1875 3-5 штук.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Было бы очень прикольно использовать в первом каскаде такие распространённые дешёвые ОУ.

Сухов говорит:

Относительно скепсиса некоторых рьяных ретроградов-радиолюбителей по поводу схемных симуляторов (мол, симуляторы — фигня полная, они не могут учесть то-то и то-то, и поэтому схемы надо только паять живьём в железе), то повторю то, что писал еще в прошлом веке. Если схема виртуально заработала в Микрокапе, то она 100%-но реально заработает и в железе в множестве независимых повторений. А вот наоборот получится не всегда. Проверено.
http://www.ixbt.com/live/nikolay-suhov/komplementarnyy-si-ge-srpp-v-predusilitele-dlya-elektretnika-ili-master-klass-po-mikrokapu-11-v-praktike-audiofila_2.html
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

Работает в капе отлично, и даже параметры сносные.Скорость конечно упала ,но если учесть разницу в цене АД823 и НЕ5532 ,то овчина выделки стоит.Но мени это уже не интересно.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Работает в капе отлично, и даже параметры сносные.
Должен работать. У БесПава работает аналогичный.
Скорость конечно упала.
Не с чего ей падать. Скорость задаёт второй ОУ. Если его не менять - будет скорость, только в путь.
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

А ведь у меня оба оу в не5532 использу.тся ,последовательно
 
Неуч

Неуч

Ветеран

Репутация:

Можно подумать не видел ! Скину завтра ,щас на планшета на работе .
 
T

TFV

Новичок

Репутация:

Виктор, а как влияет Slew Rate первого ОУ (LT1363 вместо LT1122) ?
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Почти никак. Собственно, усиление - это увеличение напряжения при той же длительности периода. Следовательно, увеличивается и скорость нарастания. Смотрим тему: http://rcl-electro.ru/index.php?topic=499.0. Чем больше мы снимаем усиления со второго каскада, тем ниже требования к скорости первого.

Если у выходного ОУ скорость 1000 В/мкс - и её надо взять всю, а Ку2=1000 раз, то для каскада У1 достаточно иметь скорость нарастания 1 В/мкс. Найти ОУ с такой скоростью - посильная задача.
Если Ку2=100, достаточно 10 В/мкс - имеем море ОУ с лучшими параметрами.
Если мы в погоне за местной ООСью и миражами многопетлёвости сделали У2 с Ку2=2, надо искать ОУ со скоростью 500 В/мкс - и вот они, проблемы на ровном месте.

Не взял всё усиление с каскада - получи проблемы и с линейностью, и с быстродействием.
 
Сверху Снизу