Всем здрасте.
Тема такая. Есть наушники STAX, претензий к ним в принципе нет. Вот усилители для стаксов – отдельная больная тема для DIY-ов: либо сложная схемотехника, в основном повторяющая оригинальные схемы (с труднодоступными или совсем недоступными деталями), либо с большими искажениями (на уровне 0,01 – 0,003 % для сигнала 100 В скз на частоте 1 кГц). Поэтому часто пользуюсь поиском в надежде обнаружить не очень сложную и с малыми искажениями схему в интернете.
И вот неделю назад натыкаюсь в сети на описание интересного устройства – комбайна, где в одномфлаконе компактном корпусе объединены усилитель для стаксов и ЦАП.
Автор вначале перечисляет особенности и недостатки традиционных схем, приводя вполне конкретные графики измерений, а затем немного, самую малость, раскрывает особенности схемотехники его усилителей. В частности вот что он пишет:
«6. Элементная база и схемотехника
Выбор элементной базы для усилителя, размах выходного напряжения которого 600В - задача не из простых.
Подавляющее число разработчиков решают эту задачу в лоб - они просто выбирают транзисторы с достаточным рабочим напряжением.
К сожалению, не существует маломощных транзисторов на напряжение выше 300В, и выбор неизбежно падает на довольно мощные высоковольтные транзисторы, которые в силу технологических причин имеют весьма посредственные частотные свойства, большие паразитные ёмкости, плохую линейность и малое усиление. Не последнюю роль играет то обстоятельство, что этим транзисторам для оптимальной работы необходим значительный ток покоя, 30-40мА, однако при этом на них рассеивается мощность порядка 8-10 Вт на корпус, а усилитель в целом будет потреблять 80-100 Вт. Следует отметить, что к скоростным хар-м усилителя для электростатов требования очень и очень серьёзные, поскольку его выходное напряжение в несколько раз выше, чем у обычного усилителя мощности.
Поэтому в ES Static я применил радикально иной подход. Каждый мощный высоковольтный транзистор составлен из трёх последовательно включенных маломощных. Такое решение позволило применить транзисторы с высоким усилением, предельно малыми значениями паразитных ёмкостей, и полностью использовать потенциал этих транзисторов в смысле частотных свойств.
Схема высоковольтного усилителя проста и изящна. Она состоит всего из двух каскадов.
Входной каскад сделан на ультралинейном (собственная нелинейность 0.2%) и очень быстром операционном усилителе.
Это каскад не вносит задержек и фазовых искажений, поскольку его АЧХ линейна до 300кГц, а полоса пропускания более 500МГц. Второй (выходной) каскад построен по симметричной двухтактной каскодной схеме (общий эмиттер на супер-бета транзисторах - общая база на трёх последовательно соединённых высоковольтных транзисторах).
Он необычен тем, что имеет огромное усиление (3000 раз), очень малую собственную нелинейность (0.2% на НЧ и СЧ, и до 3% на 20кГц), линейную до 10 кГц АЧХ и малую задержку (20нСек).
Таким образом, на частоте 20кГц до замыкания обратной связи усилитель имеет нелинейность около 3%. После введения ООС искажения (теоретически) уменьшаются пропорционально её глубине. Усиление 2-х каскадов составляет 3 миллиона на частоте 20кГц. Потребное усиление 300раз, и на долю ООС остаётся 10000раз. 3% поделить на 10000=0.0003%, что неплохо согласуется с результатами моделирования (0.0007%).
Из приведённых вычислений совершенно очевидно, что к резистивному делителю ООС (который в итоге полностью определяет линейность усилителя) требования очень серьёзные.
Найти потребные резисторы для высоковольтного делителя ООС оказалось очень непростой задачей. Выбор пал на прецизионные тонкоплёночные резисторы Vishay, искажения которых оказались в 200 раз меньше обычных SMD резисторов.
Все каскады ES Static работают без отсечки тока (в классе А), ток покоя выходного каскада 5мА.»
Ссылка на сайт автора
И вот уже неделю я пытаюсь нарисовать схему выходного каскада, используемую автором. Пока результаты нулевые. Нарисовал схему чуть ли не в лоб описанную автором, но она получилась почему-то с коэффициентом усиления 1 (см. прикреплённый файл).
P.S. Автора схемы уже нет с нами.
Тема такая. Есть наушники STAX, претензий к ним в принципе нет. Вот усилители для стаксов – отдельная больная тема для DIY-ов: либо сложная схемотехника, в основном повторяющая оригинальные схемы (с труднодоступными или совсем недоступными деталями), либо с большими искажениями (на уровне 0,01 – 0,003 % для сигнала 100 В скз на частоте 1 кГц). Поэтому часто пользуюсь поиском в надежде обнаружить не очень сложную и с малыми искажениями схему в интернете.
И вот неделю назад натыкаюсь в сети на описание интересного устройства – комбайна, где в одном
Автор вначале перечисляет особенности и недостатки традиционных схем, приводя вполне конкретные графики измерений, а затем немного, самую малость, раскрывает особенности схемотехники его усилителей. В частности вот что он пишет:
«6. Элементная база и схемотехника
Выбор элементной базы для усилителя, размах выходного напряжения которого 600В - задача не из простых.
Подавляющее число разработчиков решают эту задачу в лоб - они просто выбирают транзисторы с достаточным рабочим напряжением.
К сожалению, не существует маломощных транзисторов на напряжение выше 300В, и выбор неизбежно падает на довольно мощные высоковольтные транзисторы, которые в силу технологических причин имеют весьма посредственные частотные свойства, большие паразитные ёмкости, плохую линейность и малое усиление. Не последнюю роль играет то обстоятельство, что этим транзисторам для оптимальной работы необходим значительный ток покоя, 30-40мА, однако при этом на них рассеивается мощность порядка 8-10 Вт на корпус, а усилитель в целом будет потреблять 80-100 Вт. Следует отметить, что к скоростным хар-м усилителя для электростатов требования очень и очень серьёзные, поскольку его выходное напряжение в несколько раз выше, чем у обычного усилителя мощности.
Поэтому в ES Static я применил радикально иной подход. Каждый мощный высоковольтный транзистор составлен из трёх последовательно включенных маломощных. Такое решение позволило применить транзисторы с высоким усилением, предельно малыми значениями паразитных ёмкостей, и полностью использовать потенциал этих транзисторов в смысле частотных свойств.
Схема высоковольтного усилителя проста и изящна. Она состоит всего из двух каскадов.
Входной каскад сделан на ультралинейном (собственная нелинейность 0.2%) и очень быстром операционном усилителе.
Это каскад не вносит задержек и фазовых искажений, поскольку его АЧХ линейна до 300кГц, а полоса пропускания более 500МГц. Второй (выходной) каскад построен по симметричной двухтактной каскодной схеме (общий эмиттер на супер-бета транзисторах - общая база на трёх последовательно соединённых высоковольтных транзисторах).
Он необычен тем, что имеет огромное усиление (3000 раз), очень малую собственную нелинейность (0.2% на НЧ и СЧ, и до 3% на 20кГц), линейную до 10 кГц АЧХ и малую задержку (20нСек).
Таким образом, на частоте 20кГц до замыкания обратной связи усилитель имеет нелинейность около 3%. После введения ООС искажения (теоретически) уменьшаются пропорционально её глубине. Усиление 2-х каскадов составляет 3 миллиона на частоте 20кГц. Потребное усиление 300раз, и на долю ООС остаётся 10000раз. 3% поделить на 10000=0.0003%, что неплохо согласуется с результатами моделирования (0.0007%).
Из приведённых вычислений совершенно очевидно, что к резистивному делителю ООС (который в итоге полностью определяет линейность усилителя) требования очень серьёзные.
Найти потребные резисторы для высоковольтного делителя ООС оказалось очень непростой задачей. Выбор пал на прецизионные тонкоплёночные резисторы Vishay, искажения которых оказались в 200 раз меньше обычных SMD резисторов.
Все каскады ES Static работают без отсечки тока (в классе А), ток покоя выходного каскада 5мА.»
Ссылка на сайт автора
И вот уже неделю я пытаюсь нарисовать схему выходного каскада, используемую автором. Пока результаты нулевые. Нарисовал схему чуть ли не в лоб описанную автором, но она получилась почему-то с коэффициентом усиления 1 (см. прикреплённый файл).
P.S. Автора схемы уже нет с нами.
) Вчера посмотрел осциллографом сигнал на выходе моего усилителя - после 45 вольт уже видно, что форма сигнала не синусоидальная.