Сверхлинейный УМ МАСТЕР

Ваши предпочтения размера печатной платы УМ МАСТЕР-2:

  • 1. 280 x 120 мм - 24 ЭК, предельная энерговооружённость

    Голосов: 14 58.3%
  • 2. 255 х 120 мм - 20 ЭК, средняя энерговооружённость

    Голосов: 6 25.0%
  • 3. 230 х 120 мм - 16 ЭК

    Голосов: 4 16.7%

  • Всего проголосовало
    24
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Назначение УМ

МАСТЕР задумывался как референсный усилитель короткого тракта: источник - РГ - УМ - АС.

Невидимые неконтролируемые искажения часто возникают на границе РГ-УМ, и обусловлены они работой делителя "сопротивление РГ-нелинейное Rвх УМ". Нелинейным входное сопротивление УМ становится из-за нелинейных изменений тока коллектора (стока) и напряжения база-эмиттер (затвор-исток) транзисторов входного каскада УМ от изменений напряжения коллектор-база (сток-затвор) в такт входному сигналу:

4400
4398
При изменении Uкэ в такт сигналу Iк меняется, а это плохо, это вызывает искажения чётных порядков.

4399
Та же петрушка и с полевиками.

Полупроводниковый переход в такт с входным напряжением нелинейно меняет и свою ёмкость, Скб (Ссз). Этот эффект используется в варикапах, а тут он вреден.

Входной каскад

В МАСТЕРе



использована следящая связь через Т4 и Т9, благодаря которой напряжение на стоках Т1 и Т13 повторяет входное напряжение, и входные транзисторы работают с неизменным напряжением сток-затвор (коллектор-база для варианта с входными биполярными транзисторами). Сигнал с высокоомного РГ можно подавать прямо на вход: выигрыш в линейности, в зависимости от сопротивления источника сигнала, по сравнению с обычным дифаскадом без следящей связи - до 36 дБ.

Т3Т11 разгружают по напряжению ПТ Т4 и Т9, а весь дифкаскад с целью получения максимального усиления нагружен на высокий импеданс источников тока / токовых зеркал на Т2Т10 и повторителей Т16Т21.

Практически, один такой дифкасад по усилению: 80...90 дБ и линейности равноценен хорошему операционному усилителю:

но по стоимости обходится в копейки.
Здесь применён принцип Видлара: для повышения усиления всякая резистивная нагрузка каскада должна заменяться транзисторными источниками тока. А также принцип советской оборонной науки и промышленности: один рубль бьёт десять долларов.

Ток дифкаскада Т1Т13 в конце концов протекает через Т8R12 и с коэффициентом от 3...6 (ПТ-вход) до 12 раз (БТ-вход) отражается второй половиной зеркала - Т20R33, служащей источником тока эмиттерных цепей дифкаскада Т16Т17 и Т21Т22. Снятое с коллектора Т20 напряжение управляет ИТ/зеркалами Т2Т10. Такое сложное зеркало улучшает подавление синфазных составляющих и жёстко стабилизирует режимные токи всего усилителя.

Второй каскад

Дифкаскад - самый линейный тип усилительных каскадов, а будучи собран из высоколинейных пар Баксандала Т16Т17 - Т21Т22 и нагружен на зеркало Т18Т19Т24, вносит всего лишь 0,22% искажений на частоте 20к при собственном усилении как минимум 60 дБ на 20к:


Выходной каскад собран по формуле 1-2-4 и ничем особенным не отличается. Ток покоя выходных транзисторов 100 - 150 мА устанавливается R41 в цепях смещения термодатчика Т23.

Падение напряжения на эмиттерных резисторах Т32Т33 используется как сигнал для токовой защиты. Интересное дело, лет 10 объясняю людям: люди, снимайте сигнал токовой защиты с одного каскада ВК, все остальные каскады имеют или такой же ток, или защите уже не подлежат. Но драгоценное свободное пространство платы, которое можно залить земляным полигоном или шинами питания, люди заплетают паутиной бестолковых бесполезных линий съёма напряжения.
Далее токовая защита состоит из первичного преобразователя напряжение-ток Т25, триггера Т14Т15 и исполнительного ключа Т12, который запирает генератор тока Т5Т6Т7, определяющий режимы всего усилителя. Сброс защиты проводится кнопкой СА1.

Частотная коррекция усилителя - трёхполюсная. Первый полюс образован на частоте 2,7 кГц С2 и прилегающими сопротивлениями ИТ и повторителей, нуль - R7С2 на частоте 227 кГц. Шунтирующие С2 диоды Д1Д2 относятся к динамической коррекции. При нормальной работе выходного напряжения дифкаскада недостаточно для их открытия и они на усиление и линейность не влияют. В клипе напряжение на них увеличивается, они отпираются, замыкают меж собой выходы дифкаскада и сбрасывают излишнее усиление самым простым и эффективным методом.
Второй полюс сформирован на частоте 15 кГц параллельным включением R35R36, сопротивлений коллекторов Т22, Т24, входным сопротивлением со стороны выходного каскада и конденсатором С15.
Третий полюс заложен во входном дифкаскаде на частоте 1,5 МГц суммой сопротивлений резисторов R4, R11 и индуктивностью дросселя L1.
Спад АЧХ усилителя формируется в цепи общей ООС элементами R21R22C6С47 и R15.

По случаю удалось прикупить парочку превосходных интегралов Боде, поэтому и глубина ООС достигнута приличная. Больше, чем у ВВС-2011 и СЛ УМЗЧ:


Сервисные узлы против искажений - зачистка по жёсткой схеме

Всякий уважающий себя усилитель должен иметь на борту интегратор стабилизации рабочей точки (DA1), компенсатор сопротивления проводов (DA2), выходной RLRC-фильтр должен быть охвачен ООС. Усилитель без этих узлов некомплектен, вносит до десятых долей процента искажений и поэтому относится к разряду ширпотребовских поделок.

Интегратор нужен для того, чтобы отказаться от недоброкачественных изделий в позиции входного разделительного конденсатора и компенсирует постоянную составляющую входного напряжения до нескольких сот милливольт. Даже самый золото-платино-рубидиево-палладиевый-на-бумаге-в-шпротном-масле конденсатор даёт совершенно отчётливо слышимое ухудшение качества звука. В сети полно исследований нелинейности конденсаторов, но лучше всего отказаться от их использования и не искать себе головняк на жопу.

Возможные возражения: интегратор красит звук, вносит искажения.
Совершенно верно. В ранних моделях зуевского усилителя так и было, а также этим отличаются никитинские усилители и все остальные, где применяются неинвертирующие интеграторы с диодной защитой на входе. В ВВ, начиная с версии 2008-го года, а также во всех последующих усилителях моей разработки установлены инвертирующие интеграторы (см. "Радио, №12 2004) с большой постоянной времени интегрирования, а отсюда - вполне чемпионскими показателями линейности и отсутствия влияния на звук:

6492

На ВЧ интегратор также способен вносить искажения.

В неинвертирующем усилителе ОУ интегратора или компенсатора получает от УМ через резистор "и-вход УМ - выход ОУ" сигнал и пытается привести к минимуму постороннее напряжение на выходе ОУ с помощью ООС. Если выходной каскад ОУ работает с малыми токами покоя, в результате неточностей такого исправления неизбежны искажения, особенно - на НЧ:





Хорошо помогает от этих искажений элементарный резистор сопротивлением до 10 кОм, включенный от выхода ОУ на -Упит и задающий ток покоя ВК:






В УМ МАСТЕР-2 для улучшения звучания взаимодействующего с цепями ООС ОУ компенсатора рекомендуется установка R97 10 кОм.

Компенсатор резко улучшает звучание комплекса УМ-АС благодаря компенсации сопротивления кабеля АС и переходного сопротивления клемм на выходе усилителя и входе АС. Возможные возражения сводятся к тому, что, дескать,
1. Компенсатор не абсолютно улучшает звук АС.
Лучше иметь не абсолютный компенсатор, чем слушать искажения, которые слышат из АС гуру, имеющие совершенное непогрешимое мнение.
2. Компенсатор неэффективен при малых длинах кабелей.
Это лютый бред и он не нуждается в особых опровержениях. Достаточно практики: работу компенсатора отчётливо слышно при использовании 2...3 м не самого плохого кабеля АС сечением 6 мм кв. Просто послушайте звучание ударных и басовых струнных инструментов с компенсатором и без него. Слушать музыку без него вы уже не сможете.
3. В компенсаторе используется ПОС! ПОС - это харам!
Да много где она используется - и с большим успехом. Например, в ланном усилителе слежение - это ПОС, и она улучшает линейность входного каскада почти в сто раз. Строго дозированная и дисциплинированная ПОС через компенсатор улучшает звучание. Это уже отмечено многими слушателями и конструкторами.

В результате протекания нелинейного тока АС на сопротивлении кабелей и катушек выходной RLRC-фильтра. Если не охватить этот фильтр, катушки которого по сопротивлению эквивалентны 6 м кабеля АС, специальной ООС, звук станет на десятые доли процента и более богаче пусть и душевными, но совершенно ненужными нам искажениями.

Также был испытан МАСТЕР-2 со входным дифкаскадом на биполярных транзисторах:



Усиление дифкаскада на БТ выше, а ввиду малого дифференциального напряжения меж входами и наличия резисторов R4R11, шунтированных на НЧ дросселем L1, БТ-дифкаскад работает немного линейнее ПТ-дифа.

Усилитель был разработан в симуляторе LTSpice, и затем в нескольких экземплярах собран Володей Платошкиным на платах от Лучезара Каплиева:





и показал вот такие параметры:
Меандр:




Ограничение по напряжению (клип):


15 кГц


153 Гц

Спектрограммы:


40 В / 8 Ом, 15 кГц


40 В, тест CCIF 19/20 кГц в сравнении с данными симуляции.
Наладка
  1. УН - ум и сердце усилителя. Как задуман, продуман и собран УН, так усилитель и работает. Неправильная сборка УН влечёт за собой неработоспособность усилителя и выход из строя ВК. Поэтому УН собирается в первую очередь и регулируется отдельно.
  2. Если узел термодатчика не настроен, транзисторы ВК или находятся в отсечке и вносят искажения в сигнал, или тянут большой ток, выходя из строя и пробивая дыру в бюджете. Поэтому важно проверить пределы регулировки напряжения смещения ВК узлом термодатчика.
  3. Токовая защита - твоя последняя надежда не полинять на сотню баксов в случае аварии. 90% аварийных ситуёвин случается во время сборки и наладки: щуп соскользнул, отвёртка в ВК упала, метеорит попал в усилитель, Йеллоустоун бахнул, наконец-то. Защита срабатывает по достижению порогового потенциала меж контрольными точками и настраивается нахолодную, подачей порогового потенциала. Не надо никаких издевательств над усилителем в виде низкоомных нагрузочных резисторов, пыток отбором супермощности, радиаторов цвета побежалости и обугленных транзисторов. Всё чинно, благородно, всё своим чередом.
  4. ВК монтируется последним. Т.к. это самая сильноточная часть усилителя, возможная ошибка может привести к рассеиванию большой мощности на транзисторах и выходу его из строя. Логично на время проверки питать ВК от низкого напряжения, ещё лучше - защищённым от КЗ в нагрузке блока питания. После проверки диапазона регулировки тока ВК монтируются ёмкие конденсаторы блока питания.
Сначала собираем только УН, без ВК:



Что, где как проверять, показано на рисунке.

В усилителе работает интегратор на ДА1, компенсирующий входное напряжение смещения. Напряжение на выходе - показатель не хорошего подбора ПТ, а хорошей работы интегратора. Поэтому различия напряжений отсечек транзисторов входного дифкаскада на выходе УМ не будут видны, пока в ДК не будут установлены транзисторы Т1Т13 с разницей отсечек свыше 1200 мВ, а ОУ интегратора уйдёт в ограничение по выходному напряжению и перестанет следить за потенциалом выхода.

Как быть, чтобы этого не случилось?

Индикативная точка, по напряжению которой можно определить - выход интегратора. На нём видно напряжение ошибки по постоянному току в соотношении: 10 мВ напряжения смещения (разницы напряжений отсечек) равны 100 мВ напряжения на выходе ОУ ДА1. Несколько сот милливольт на выходе интегратора означают несколько десятков милливольт разницы напряжений отсечек Т1Т13 - это не страшно, а меньше сотни милливольт - транзисторы подобраны хорошо.

Затем ставим ВК, питаем его от накальных обмоток ~6,3 В и проверяем диапазон регулировки тока покоя ВК - до 300...400 мА на пару выходников.
Если всё нормально, собираем усилитель полностью и проверяем ток покоя ВК.

Вариант доработки:



Кол 1 кГц вогнан на -147 дБ от уровня 19+20 кГц на выходе.

Что более всего ценно и превыше всего радует: в симуляторе спроектирован и запущен без подбора коррекции и без участия автора глубокоООСный усилитель. Автоматически.
Почему это акцентирую: некоторые по глупости не понимают, насколько это здорово. Если раньше усилитель был чем-то непонятным, неизведанным, с непрогнозируемыми характеристиками, то теперь усилители можно печь, как пирожки или чеканить, как монеты, с заранее заданными свойствами. :)

7228
Вариант схемы с лед-лаг-коррекцией: R40R41C12, а также подобранные в ней в комплекс R8C2, С14 и R36C13. Собственно, от схемы с индуктивной коррекцией этот вариант отличается только этими цепями, поэтому для разборчивого чтения номиналов полную схему выкладывать не надо. Приложена также модель этого варианта.

Схема МАСТЕР-2 с каскодами на выходе УН:

10926

Платы для этого варианта:

 

Вложения

Последнее редактирование:
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Re: УМ МАСТЕР

Виктор постом выше ты привел фото плат.

Можешь подсказать под какой вариант Мастера Лучезар делал платы. На Сталкере от уже сам не смог ответить на этот вопрос.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Re: УМ МАСТЕР

Виктор постом выше ты привел фото плат.

Можешь подсказать под какой вариант Мастера Лучезар делал платы. На Сталкере от уже сам не смог ответить на этот вопрос.
Судя по плате, она рассчитана под первую, экспериментальную, версию МАСТЕРа и ВК с 4-мя выходниками. УН у всех версий неизменен.
 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Re: УМ МАСТЕР

Виктор еще один простой вопрос на который ответ я не нашел. Сечас по феньшую прокладки под транзисторы вместо слюды настоятельно советуют ставить керамику. У меня керамики не то что нет, скорее я по старинке ставил слюду и не ломал себе голову до тех пор пока на одном из форумов ктото при сборке его усилка настоятельно требовал ставить керамику. Я как то сразу не придал этому значения но червь сомнения остался.
Подскажи кроме улучшения теплопроводности какая разница между керамикой и слюдой при сборке усилителя.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Re: УМ МАСТЕР

Подскажи кроме улучшения теплопроводности какая разница между керамикой и слюдой при сборке усилителя.
Слюда хуже керамики по теплопроводности в сотни раз.



Поэтому даже при разнице толщины в десятки раз (2...3 мм против 0,1) слюда хуже тоже в десятки раз. Но она дешевле.

Я закупился подложками из нитрида алюминия 1 и 3 мм, окиси алюминия 3 мм (этот материал похуже). Оксида бериллия не нашёл: его, вроде, запретили из-за вредности. Для маломощных усилителей на 10...50 Вт с выходными транзисторами в корпусах ТО-220 нет смысла использовать керамику, можно ставить и слюду.
 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Re: УМ МАСТЕР

Виктор какие рекомендации будут по подбору полевиков, я мало работал с полевиками поэтому если не сложно то по каким параметрам производить подбор, и какие приборы при этом использовать, либо дай рекомендации какую схему сваять для самостоятельной провеки. Попутно подскажи для мастера, какие еще транзисторы необходимо подбирать перед установкой на плату.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

1. Подбор полевиков
Полевики плохо работают при малом стоковом напряжении. Поэтому в дифкаскад ставим ПТ с малым Uзи.отс, порядка 1 В, в схему слежения - с большим, 3...6 В, причём разброс Uзи.отс в схеме слежения не критичен.
Полевики Т1Т13 в дифкаскад нужно подобрать по напряжению отсечки.
Один из вариантов схемы для полуавтоматического подбора ПТ-БТ в пары:



J1, J2 - сравниваемые транзисторы, биполярные или полевые. Частное |Uпит|/R6 задаёт токи стоков, при которых будет работать пара. ОУ У1 типа "шо не жалко" (или TL071) с коррекцией под единичное усиление. Он сравнивает напряжения на стоках и напряжение на его выходе относительно общего провода равно разнице напряжений отсечки ПТ и выдаёт результат прямо в милливольтах разницы напряжений отсечек. Цепь ООС R3R5C2 уменьшает глубину ООС до значений, которые не опасны генерацией.

Больше никаких особых требований к транзисторам усилитель не предъявляет.
 
Последнее редактирование:
steelmaker

steelmaker

Новичок

Репутация:

По поводу реле защиты (JQX-14FA). Задался вопросом материала контактов. Заметил определенную статистику: У контактов с оксидами значения максимального тока больше. Но минимальные тоже больше чем у металлических. Постащики, узнав о индуктивно-емкостном характере нагрузки, стали хором отговаривать от оксидных. Сказали контакты с оксидами только для активной нагрузки. А есчо Рысь браннилсо по этому поводу.
Сам остановился на RM84-2012-35-1024. Хотел RM84-2312-35-1024, но опять стали отговаривать. Сказали при хороших нагрузках, 3мкрн. золота просто сгорят.
 
M

mellowman

Постоялец

Репутация:

См такое реле: http://www.te.com/usa-en/product-1415900-2.html
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

На данный момент очень трудно в телефонном усилителе достичь бОльшей глубины ООС:



110 дБ @20k

чем в мощном МАСТЕРе:

 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Виктор отвлеку вас железным вопросом.

Ломаю голову по поводу размещения софстарт, защита, катушки L2 как вам плата в этом месте. Ручка чтоб понятны были размеры.

Входа, пока две дырки в верху перенесу ближе к краям они как раз вплотную окажутся к платам. Можно переместить плату на экран трансформатора но особого выииграша в расстоянии эта перестановка не дает, зато транс свою наводку даст, можно разместить катушками в низ но там вход сети и думаю там разместить входноой сетевтй филтр.
Как вариант есть медная полоса 0.5 , могу все поместить в экран.
 

Вложения

V

vasa1970

Не проверенный

Репутация:

Виктор а почему Вы отказались от построения УН на основе общей базы?
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Ломаю голову по поводу размещения софстарт, защита, катушки L2
О катушках хорошо сказал Букварёв на вегалабе. Есть хитрая тороидальная катушка, названная чьим-то именем (забыл), с кольцевым витком внутри тороида. Она имеет меньшее внешнее магнитное поле, соответственно, и помех ловит намного меньше.
 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Есть хитрая тороидальная катушка, названная чьим-то именем (забыл), с кольцевым витком внутри тороида. Она имеет меньшее внешнее магнитное поле, соответственно, и помех ловит намного меньше.
В лю бом случае катушки делал по вашим размерам для ВВ2011, сечас порылся нашел еще такой файлик


Посчитал данные по тороидальной катушке. Трубка - сороковка.
Две разные проги сообщают:

внешний Д = 40 мм,
внутренний д = 26 мм,
длина трубки (высота тора, точнее - цилиндра) 10 мм
инд. 5 мкГн - 80 витков,
инд. 3 мкГн - 60 витков.
инд 1,3 мкГн - 39 витков.

Для тора высотой 20 мм
5 мкГн - 54 витка,
3 мкГн - 42 витков,
1,3 мкГн - 28 витков.
Предпочтительнее этот вариант, и с высотой 30 мм, т.к. число витков получается близким к 40. Это удобно при использовании провода диаметром 1 мм, т.к. длина внутренней окружности - почти 41 мм.

Это то что надо
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Для уменьшения наводок магнитных полей от искажённых токов со стороны ВК, настоятельно рекомендую использовать идею Букварёва:



упс, не то фото... это другая разработка... 8)


Для компенсации магнитного поля неявного, фантомного, витка, образованного самой обмоткой, компенсирующий виток изначально обмотать вдоль окружности магнитопровода (каркаса), а поверх него наматывать обмотку:



Или мотать катушку в два слоя: вперёд по магнитопроводу, затем, по достижении начала обмотки - назад, снова до начала.
 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Виктор выше я привел выдержку, это ваши расчеты катушки по моему для ВВ 2011. Получается нужно мотать катушку 3мкГн из расчета наружный диаметр 40 мм внутренний 26 на высоту 30 мм. Но это тоже не маленькая катушка получается.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Да, и это ещё провод не 2, не 3 мм диаметром, и не в карандаш толщиной - как в УМ Халкро DM-68. А что поделаешь?
Можно увеличить высоту трубки до 40 мм, тогда для размеров 40, 26, 40 получится 30 витков для 3 мкГн и 40 - для 5 мкГн.
 
D

DAAS

Постоялец

Репутация:

Да, и это ещё провод не 2, не 3 мм диаметром, и не в карандаш толщиной - как в УМ Халкро DM-68. А что поделаешь?
Можно увеличить высоту трубки до 40 мм, тогда для размеров 40, 26, 40 получится 30 витков для 3 мкГн и 40 - для 5 мкГн.
Виктор спасибо все как всегда доходчиво, но вот о чем я подумал. А зачем тогда тор. Для последнего случая - берем квадратный сердечник сечением 14 на 40 и длинной = длинне внутренней окружности, мотаем 30 витков провода, затем вытаскиваем сердечник а витки катушки изгибаем в тор и закрепляем любым клеем.
Вот по двойной намотке вопрос остался. Что подразумевается мотать в два слоя. Тоесть опять для последнего случая - мотем 30 одним слоем а потом 30 в обратном направлении , или делим пополам - 15 вперед 15 назад.
 
Сверху Снизу