Sagittarius

Старовер
У меня очень большая коллекция всяких схем УМЗЧ и ушников - несколько гиг, но меж ними есть общее свойство: их технический уровень оставляет желать десятилетиями. Обычно это плачевно отсталые схемки, что нисколько не удивительно при западной системе образования. Например, 15% немецких второгодников школьников не могут получить аттестат зрелости из-за низкой успеваемости.

На общем фоне форумских конструкций ярко выделяются усилители на основе соединения ОУ и транзисторов в усилителе напряжения.

http://rcl-electro.ru/img_user/18:49:08-Гибридный ТФ-усилитель, пояснение 1.GIF
Простая схема УТФ: ОУ + повторитель. Глубина ООС небольшая, порядка 60...70 дБ, поэтому и линейность невысокая, и хорошо, если в повторителе 3 каскада. Если повторитель хуже, искажения выше.

Схемотехника усилителя высокой верности Видерхолда-Сухова - самый простой путь строить сверхлинейные усилители. ОУ позволяют получать высокое удельное усиление (отношение усиления к единице объёма/площади платы), а транзисторы - большой размах выходного напряжения, ограниченный только их возможностями по рассеиванию мощности.

http://rcl-electro.ru/img_user/18:52:00-Гибридный ТФ-усилитель, пояснение 2.GIF
Добавляем всего 1 транзистор: Т1. Это позволяет получать на выходе сигнал с уровнем искажений ниже -110...-120 дБ.
Запросто. Лёгко.

Конечно, тебе будут внушать панические мысли, что сверхлинейность , как нанотехнология, может быть получена только в условиях высокого вакуума лабораторий высоколобыми учёными в белых халатах, а ты не можешь ничего и должен паять заведомый отстой.

Не верь. Сверхлинейность можешь получить ты сам, в домашних условиях. Сверхлинейность - это просто.
Например, строим вот такую, очень простую схему:

http://rcl-electro.ru/img_user/18:09:34-Рис. 1. ТФ-усилитель, принципиальная схема.GIF

У нас тут есть ОУ ДА1, преобразователь напряжение-ток Т1R8, один из самых линейных типов каскадов - каскад с ОБ на Т3 и его нагрузка: источник тока Т2 и выходной каскад Т5...Т10 - классический трёхкаскадный повторитель. В такой схеме ОУ нагружен на высокое входное сопротивление повторителя Т1, а благодаря усилению транзисторной части схемы его выходное напряжение не превышает десятка милливольт. Наш ОУ работает в сверхмалосигнальном режиме - отсюда и сверхлинейность.

Цепь ООС: R6R5 задаёт КуООС 4,3 раза в звуковом диапазоне.

Коррекция: первый полюс сформирован в ОУ, второй - С12 и прилегающими сопротивлениями: выходным усилителя напряжения и входным - выходного повторителя. С8 и сопротивление эмиттера Т3 представляют собой коррекцию на опережение по фазе, R3R4C3 - лед-лаг коррекция (ППК). Спад АЧХ сформирован в цепи ООС: R7C4.

Что мы с этого имеем?

Отличную устойчивость при петлевом усилении порядка 90 дБ на 20к и до 150 дБ на НЧ:



которое загоняет продукты нелинейности на уровень -155 дБ от напряжения выходного сигнала:



Подавление пульсаций питания:

http://rcl-electro.ru/img_user/18:40:00-КОНИП +.PNG
По положительной рельсе.

http://rcl-electro.ru/img_user/18:41:19-КОНИП -.PNG
По отрицательной.

Всё это в габаритах 64 х 50 мм:
http://rcl-electro.ru/img_user/18:46:40-Рис. 7. Рисунок печатного монтажа, вид снизу.GIF
http://rcl-electro.ru/img_user/18:47:18-Рис. 8. Рисунок печатного монтажа, нижний слой.GIF
http://rcl-electro.ru/img_user/18:47:39-Рис. 9. Рисунок печатного монтажа, верхний слой.GIF

http://rcl-electro.ru/img_user/18:43:53-Фото 2. Ушничок - вид-2.jpg



Судя по параметрам, никакая высокопонтовитая Бета с этим усилителем и рядом не валялась. Но и эти параметры можно улучшить.

В новой схеме:

http://rcl-electro.ru/img_user/18:53:09-Гибридный ТФ-усилитель, пояснение 3.GIF

всё по прежнему, за исключением двух вещей: ради увеличения глубины ООС уменьшено сопротивление R4, что дало +10 дБ к усилению, и вместо источника тока поставлено токовое зеркало Т2Т3, что дало ещё 6 дБ. Уж очень не хотелось, чтобы рядом с моими усилителями валялись какие-то Беты. :)


Что нам с этого?
Во-первых, красивая АЧХ петлевого усиления:

http://rcl-electro.ru/img_user/19:03:41-ОЛГ ТЗ.PNG
На 20 кГц взято 15 дБ добавки, а на НЧ и СЧ - 38 дБ. Можно жить.

Симулятор говорит, что схемотехнически продукты искажений будут побеждены чуть более, чем полностью:

http://rcl-electro.ru/img_user/19:13:28-ИМИ ТЗ.PNG

и для приближения к расчётным данным нам останется только шлифовать конструктив.

Преимущества такой схемотехники очевидны. Например, если ты живёшь в глухой тайге на далёкой заимке, но у тебя завалялся годный только в автоматику и сервисные узлы древний TL071, то хороший ушничок можно сделать даже на нём:

http://rcl-electro.ru/img_user/19:23:33-071 Схема и ИМИ.PNG

С установкой этого ОУ немного изменилась коррекция, но базовая схема осталась прежней. Здесь также возможности схемотехники практически исчерпаны, для сохранения достигнутого слово только за конструктивом.

Если нет знаний в схемотехнике, апология конструктива удачи не приносит. Сколько ни говори"котструктив, коньструктив, кокструктив", от перестановки деталей местами линейность не появится. В этом можно убедиться на примере конструкций сектантов этого заблуждения. Обычно их усилители гроша ломаного не стоят.

Ап от 1.11.2018

http://rcl-electro.ru/img_user/18:52:35-Гибридный ТФ-усилитель.GIF

В базы Т3, Т3, Т7, Т8, Т9 и Т10 ведены дополнительные элементы для устранения возможной генерации.
 

Вложения

Sagittarius

Старовер
Неуч написал(а):
Неплохо. Есть нюансы .
Какие?
Офф: Я не раз замечал, что микрочашка как с топора АЧХ рисует. Выставь ей большее количество точек на декаду частоты, а то когда-нибудь точечную бяку проморгаешь.
 

Неуч

Старожил
Лучше поменьше делать петлевое, спокойнее жить и монтаж проще. Да и отклик получше.
 

Sagittarius

Старовер
Неуч написал(а):
Лучше поменьше делать петлевое, спокойнее жить и монтаж проще. Да и отклик получше.
Отклик (ПХ) от петлевого не зависит. И спокойней мне живётся, когда в петле не менее 80 дБ. :)
 

MakarOFF

Постоялец
Товарищ Sagittarius, возможно ли применение в выходном каскаде транзисторов для поверхностного монтажа 2SA2040, 2SC5707? И с учётом их опупительных параметров можно ли вместо выходной тройки применить двойку, и тогда какие транзисторы использовать в первом каскаде ВК, кроме BC807, BC817 ничего путного не нахожу, скорее всего просто не знаю?
 

Sagittarius

Старовер
MakarOFF написал(а):
Товарищ Sagittarius, возможно ли применение в выходном каскаде транзисторов для поверхностного монтажа 2SA2040, 2SC5707?
Хорошие транзисторы, тем более - можно отводить тепло на плату.
MakarOFF написал(а):
И с учётом их опупительных параметров можно ли вместо выходной тройки применить двойку, и тогда какие транзисторы использовать в первом каскаде ВК, кроме BC807, BC817 ничего путного не нахожу, скорее всего просто не знаю?
Двойка проверялась многижды и всяко: и в железе (в "Амфитоне") и в симуляторе. Однозначный вывод: с применением двойки линейность ухудшается. Можно спорить, насколько именно, и будет ли это слышно, но я бы не советовал экономить на спичках.
 
S

Saggi

Guest
Витя, ушник WASO с ОК ;D



http://luch-elec.ru/usilitel-dlya-naushnikov
 

Phantomas

Старожил
Виктор, есть пара вопросов по усилителю, по новой схеме, которая с LT1122:
1.Какую роль играет D2?
2.Почему бы вместо R13 не поставить источник тока?
 

Sagittarius

Старовер

1. От сопротивления R8 зависит петлевое усиление, поэтому выгодно уменьшать его сопротивление. В маловероятном, но клипе (а также при ошибке в сборке, неисправном ОУ), максимальный ток по цепи Т1R8 в первом приближении до 60 мА. Часть тока отбирает R13, после чего до 15 мА тока Т1R8 ответвляется через Д3 и на стабилитрон. Д3 защищает эмиттерный переход Т3 от обратного напряжения.
2. В каскаде с ОБ нелинейная зависимость Убэ от тока эмиттера никуда не исчезает, а нелинейное изменение напряжения Убэ прикладывается к сопротивлению в цепи эмиттера, здесь - R13. Поэтому в дифкаскаде Т1R8-R13-Т3 при линейном входном токе от Т1R8 ток коллектора Т3 будет содержать нелинейную составляющую.

Если применить вместо R13 генератор тока, от этой нелинейной составляющей можно было бы избавиться. Но так как глубины ООС достаточно, симулятор не показывает большого эффекта от усложнения схемы здесь ещё и генератором тока.
 

Phantomas

Старожил
Если применить вместо R13 генератор тока, от этой нелинейной составляющей можно было бы избавиться. Но так как глубины ООС достаточно, симулятор не показывает большого эффекта от усложнения схемы здесь ещё и генератором тока.
При таком сопротивлении эффект бы был, думаю не меньше 3 db
 

Phantomas

Старожил
Еще вопрос: зачем нужны R3 R11. Еще в ВВС их приметил :eek: , но так и не понял зачем они :-\ . Точнее сказать, я понимаю, что это нужно для того, что бы "подтянуть" уровни, но нельзя было как то без них?
И еще, рацпредложение, заметил, что в делителе R12 R1011 хорошо бы ставить номиналы поболее, что бы поменьше "смешивались" противофазные сигналы на базах VT5 VT6.
 

Sagittarius

Старовер
1. Это интересные резисторы подгрузки УН. С одной стороны, они предназначены для рассасывания заряда баз Т5Т6 ВК. С другой стороны, то же самое может делать и общая ООС. С третьей стороны, они нагружают УН и способствуют повышению уровня вносимых им искажений за счёт увеличения размаха тока сигнала через эмиттерные переходы Т2, Т3, но в усилителях с глубокой ООС это не сильно сказывается на общих искажениях всего усилителя за счёт следующего эффекта.

Следующий эффект, с четвёртой стороны - в каскадах на Т5Т6 с ОК местная последовательная ООС подаётся в эмиттеры, для неё Т5Т6 включёны по схеме с ОБ, поэтому такая местная ООС эффективнее работает с уменьшением импеданса в цепи базы, на котором протекание базового тока оставляет меньшее добавочное напряжение ошибки к напряжению ООС. Тогда доля широкополосных искажений ВК в общем балансе падает при росте в нём доли более "гладких" искажений УН с меньшими порядками гармоник.

С пятой стороны, уменьшение сопротивления этих резисторов повышает частоту формируемого здесь полюса, и в глубокоООСных усилителях можно без повышения искажений получить почти любое вменяемое значение частоты этого полюса - хоть 100 кГц. Некоторым такое нравится.

2. Сигналы на базах Т5Т6 не противофазны, а синфазны. Противофазность сигналов там привела бы к сквозным токам через пары транзисторы всего ВК и повышению его доли искажений. Увеличение сопротивлений рез. 12 и 1011, зона 2, может привести лишь к большей эффективности термокомпенсации изменений токов Т9Т10 за счёт уменьшения тока базы Т4 с повышением температуры, уменьшению падения напряжения на рез. 12, через который этот ток протекает, и общего падения напряжения на двухполюснике с Т4.
 

Sagittarius

Старовер
Phantomas написал(а):
Если применить вместо R13 генератор тока, от этой нелинейной составляющей можно было бы избавиться. Но так как глубины ООС достаточно, симулятор не показывает большого эффекта от усложнения схемы здесь ещё и генератором тока.
При таком сопротивлении эффект бы был, думаю не меньше 3 db
Почти не даёт эффекта, см. модель.
 

Вложения

MakarOFF

Постоялец
А в чём смысл применения в предвыходе транзисторов мощнее чем на выходе?
 

Sagittarius

Старовер
Для компенсации разрыва модель-железо хотел смоделировать ВК с бОльшими искажениями за счёт худшей работы применённых выходных транзисторов на больших токах. Разницы не обнаружилось.
 
Сверху Снизу