Сверхлинейный телефонный усилитель УНИКУМ-2

[Sagittarius]

Генератор тока Т9 с каскодом Т4Т5 отличается высоким выходным импедансом в широкой полосе частот. Почему я начал с него? Он задаёт режимы по току всех каскадов усилителя и уменьшает искажения дифкаскада от синфазного сигнала.

Входной дифкаскад Т1Т8 собран на биполярных или полевых транзисторах - как кому нравится. Линейность практически идентична:

Т3Т7 поддерживают напряжения сток-исток (коллектор - эмиттер) транзисторов дифкаскада постоянным независимо от напряжения входного сигнала. Это исключает появление искажений при работе от источников сигнала с высоким импедансом, например, регуляторов громкости и позволяет простыми средствами реализовать короткий линейный тракт усиления: источник -> РГ -> УТФ -> наушники.

Нагрузкой дифкаскада служит зеркало Т2Т6. Т6R3 используются как генератор опорного напряжения для базы Т13, а Т2 обеспечивает высокий импеданс нагрузки для получения большого усиления входного дифкаскада.

С коллектора Т2 сигнал снимается на базу повторителя - пары Баксандала Т10Т11. Вместе с R16 повторитель преобразует напряжение сигнала в ток. Это ток изменяет ток Т14, суммируясь с ним на R19, и через схему сдвига уровня на Т12 управляет зеркалом Т13Т16. Т16 служит динамической нагрузкой каскада с ОБ Т14.

После УН установлен выходной повторитель Т17 - Т22. Три каскада повторителя использованы для сохранения усиления Т14Т16, получения большой глубины ООС и высокой линейности.
R30 исключает ёмкость кабеля телефонов из петли ООС, чем способствует устойчивости усиления УТФ.

В последних вариантах усилителя используется интегратор ДА1, который поддерживает нулевой постоянную составляющую напряжения на выходе:

Установка R15 переводит выходной каскад ОУ в режим класса А и устраняет взнос ОУ в искажения усилителя.

Что мы имеем со схемотехники УНИКУМ-2?
Красивый и достойный график АЧХ петлевого усиления:

УНИКУМ-2 - сверхлинейный усилитель. Можно достичь уровня в -135...-140 дБ остаточных продуктов нелинейности на выходе:

Здесь основной тон подавлен на 20 дБ, так что уровень гармонических составляющих выше 15к порядка -128 дБ.

К этому времени УНИКУМ-2 собран не менее, чем десятке экземпляров, если учесть только тех, кто советовался со мной по поводу разных аспектов сборки и наладки.

Это экземпляр УНИКУМ-2, собранный звукорежиссёром из братской Белоруссии:

Отзыв положительный: усилитель не вносит никаких посторонних артефактов, отсутствующих во входном сигнале, даже при прослушивании с профессиональными наушниками высокой ценовой категории.

По промежуточным итогам прослушивания и эксплуатации УНИКУМа-2 звукорежиссёрами было отмечено влияние на звук переходного сопротивления контактов реле.

Схема УНИКУМа-2 была доработана с введением второй, маршевой, ООС2, охватывающей контакты реле и катушку выходного ФНЧ:

Сопротивления резисторов ООС уменьшены для повышения отношения сигнал/шум.
Также второй каскад Т10Т11 защищён по входу от чрезмерного входного напряжения и большого тока диодами Д1Д2.

Ап от 28.09.2018
Начало заруба по искажениям ОУ интеграторов/компенсаторов: http://rcl-electro.ru/index.php?topic=489.msg17130#msg17130

Ап от 10.11.2018
По результатам доработки узла интегратора и устранения возбуда ВК схема усилителя дополнена несколькими элементами:

 

[Saggi]

Витя, не развидел, по какой схеме сделана защита в УНИКУМ-2 ?

 

[Sagittarius]

По току он беззащитный. По выходной постоянке - схема защиты ВВС-2011, упрощённая на узел плавного пуска.

 

[Phantomas]

3) Кондюк параллельно Д2 можно поставить, он там не помешает

Толку от него там очень немного. Это, скорее, предрассудки, чем реальная необходимость. Вот если бы там стаба не было - и то, в этом случае 100 мкФ даёт не хуже -100 дБ подавления помех с шины -Упит в звуковом диапазоне.

Для улучшения повторяимости все же стоит поставить, а то попадаются шумящие стабилитроны... Хотя это уже можно считать неисправной деталью в такой аппаратуре.

 

[Sagittarius]

Да, конденсатор там не помешает.

 

[Rus2000]

При отключенном реле глубина ООС на ВЧ увеличивается в полтора раза.
Не свистнет?
И в момент размыкания контактов реле, ООС по постоянке разрывается полностью. Интегратор отработает этот момент?

Переключение ООСей в Мастере выглядит более надежным.

 

[Sagittarius]

В схеме была ошибка. Схема заменена.
При разрыве ООС во время пролёта контактов реле и наличии входного сигнала усилитель, хоть ВВС-2011, хоть МАСТЕР, хоть УНИКУМ, хоть СЛА, входят в клип. Клип они отрабатывают без проблем.

 

[Rus2000]

А для чего параллельно НЗ контактам реле подключают резистор 1,8 мегаОм?

 

[Lazertok]

Поэтому бережно сохраняю, недавно найденные у себя на чердаке транзисторы МП.

- ни один производитель не даст гарантии на экземпляры после 25 лет хранения - по причине воздействия от естественной радиации.
- усиленная была в Чернобыле

 

[Sagittarius]

А для чего параллельно НЗ контактам реле подключают резистор 1,8 мегаОм?

Честно говоря, не знаю. Существует древне поверье, что на время пролёта контактов реле этот резистор сохраняет ООС и постоянное выходное напряжение на выходе УМ.
По трезвому раздумью, ООСи с резисторами 1,8 МОм/1кОм и Ку=1801 раз наука не знает. Понятно, что даже 5 мВ напряжения смещения, приведённого ко входу (потому, что могут быть вызваны разными причинами: напряжением смещения и током смещения), сразу дадут 9 В постоянного напряжения на выходе УМ.
Насколько "сразу"? При скорости нарастания выходного напряжения 100...200 В/мкс для этого потребуется 50...100 нс. А время пролёта контактов - 1...5 мс. Успеет набраться напряжение?
Если на входе УМ есть ещё и полезный сигнал - чего полностью исключать нельзя, на выходе на время пролёта контактов можем видеть жёсткий клип с постоянной составляющей. Легко проверить, если представить трудно.

Получается, что запредельное постоянное/переменное напряжение во время пролёта контактов - неизбежность, и резистор временной ООС 1,8 МОм от него не спасёт. А почему тогда не срабатывает защита от постоянки? Так ведь на входе схемы защиты имеется ФНЧ. Он как раз и не даёт защите сработать.
Вот такие мысли у меня всегда вызывал резистор 1,8 МОм в промежуточной ООС.

 

[MakarOFF]

Тогда как-же спасал резистор временной ООС сопротивлением 1,8 М в схеме ВВ-89 Сухова?! ДумаеЦа за счёт работы интегратора с подачей сигнала рассогласования на балансировочную ногу микрухи К574УД1, коряво выразился. Одним словом, сигнал компенсации лучше НЕ подавать на сигнальные входы усилителя, я так думаю.

 

[Rus2000]

Тогда как-же спасал резистор временной ООС сопротивлением 1,8 М в схеме ВВ-89 Сухова?! ДумаеЦа за счёт работы интегратора с подачей сигнала рассогласования на балансировочную ногу микрухи К574УД1, коряво выразился. Одним словом, сигнал компенсации лучше НЕ подавать на сигнальные входы усилителя, я так думаю.

В ВВ-89 стоял резистор стартовой ОС 2,2МОм (до включения реле - Ку=2201).
Но там и реле было с группами "на замыкание". Нормально замкнутых контактов не было (или же они не использовались, не помню сейчас).
И при наладке уся была такая проблема, что он не выходил на режим по постоянке при включении.
Решалось несколькими способами, вплоть до замены ОУ.

 

[Sagittarius]

Замена ОУ здесь - это установка ОУ того же типа, но с другим напряжением смещения. Но напряжение смещения можно регулировать, схемы балансировки есть для всех ОУ.

 

[Rus2000]

Совершенно верно.
Подбирался экземпляр К574УД1А, подходящий по Uсм.
Но к этому переходили при невозможности установить нуль дополнительными резисторами смещения ОУ.

 

[Sagittarius]

Собрали УНИКУМ-2 на заводских платах (ещё тот вариант, где не было охвата контактов реле дополнительной обратной связью и коэффициент усиления 2), как и обещал высылаю фото собранной платы, также есть промер меандром (без входного ФНЧ, даже есть тест 1МГц Кстати, переходная характеристика не зависит от частоты, на 1 МГц нет даже завала АЧХ.

Виктор, выбери самые лучшие фото, замеры, опубликуй, все номиналы деталей как по схеме, два канала равны, проблемные транзисторы (2SA1380, 2SC3502) оригинал, везде продаются только китайские неудачные клоны
Сейчас процесс сборки, чтобы всё поместить в корпус, позже будет отслушан. (с)

 

[drdupery]

Собран экземпляр, все типы деталей и номиналы по авторской схеме из этой ветки

 

[drdupery]

пример переходной характеристики по меандру на частоте 100 кГц (ФНЧ временно убран), все типы деталей и все их номиналы по схеме автора, ничего подбирать дополнительно не пришлось

голубой цвет - генератор, время нарастания менее 1 ns на 1В

 

[drdupery]

новый экземпляр собран на замену нашей старенькой реализации из 2014 года

 

[Alan Bins]

Собран экземпляр, все типы деталей и номиналы по авторской схеме из этой ветки

А платку выложить для народа?

 

[drdupery]

сейчас всё оформляется в корпус, есть моменты по клипу, если не удастся поправить, то покажу его выходки, усилитель будет сравнён с нашим вариантом 2014 года, в основном сравнении идёт на наушниках Sennheiser HD 800