Однотактный транзисторный усилитель класса А

[Тимур Адамович]

е нравится японское выражение:
- в симметрии не существует гармонии.
В природе практически никогда нет симметрии. Даже казалось бы...

Что касается конструкций, придерживаюсь вполне известного правила: чертёж должен быть красивым, если чертеж не красивый то и конструкция не работает. Это я и к ПП и к схемам и к корпусу.

А природа да, симметрии там не естественна.

 

[slami]

Пять, 12, и 24 В. Токи от 1 мА до токов половины предельной рассеиваемой мощности коллектора, которая будет при этих напряжениях. Но не более 10 А тока коллектора.
Притом придется измерить не менее 5 шт. транзисторов каждой проводимости.
Мерять будете по точкам, или в непрерывном режиме?

Штуки по три должно быть, правда брал вроде одной партии. Снимать по точкам обычно в стиле 1-2-5 ток коллектора (так график с логарифмом тока практически ровный) до 6А включительно можно до 24В снять, 10А скорее всего только 5В. Только радиатор надо хороший поискать.
P.S. вроде по 5 шт в списке есть, брал лет 20 назад

 

[Тимур Адамович]

Еще несколько небольших дополнений:
1. Прикрепил оба варианта печатных плат в картинках. Файл самой платы во вложениях с последними изменениями.
2. Для тех кто уже использует основные платы из варианта №1, необходимые дополнения можно внести через плату регулятора громкости, внешний вид которой представлен ниже:

Тут по мимо установки сдвоенного переменного резистора, в разрыв сигнальной цепи предусматривается установка резисторов номиналом 1 кОм и типоразмером 0805. Печатную плату регулятора громкости можно использовать и для второго варианта основных печатных плат, установив вместо резисторов перемычки аналогичного типоразмера.
Файл печатной платы регулятора громкости во вложениях в первом сообщении.

 

[Святослав_]

Штуки по три должно быть, правда брал вроде одной партии. Снимать по точкам обычно в стиле 1-2-5 ток коллектора (так график с логарифмом тока практически ровный) до 6А включительно можно до 24В снять, 10А скорее всего только 5В. Только радиатор надо хороший поискать.
P.S. вроде по 5 шт в списке есть, брал лет 20 назад

Естествено, точки лучше раскидать в логарифмическом масштабе.
10 мА; 25; 50; 100; 250; 500; 1А; 1,3; 1,5; 2; 4; 6; 10.
Сжал шкалу в обычной области горба или завала беты. Дюжина точек перекрывает три порядка изменения тока коллектора.
Почему так подробно - увидим индивидуальную линейность транзисторов. Которая часто сильно отличается от типовой. Поэтому и абсурдно подбирать пары по одной или двум - трем точкам.
В общем, увидим много интересного.

 

[IDDQD]

При дальнейших уже макетных исследованиях установлено, что при длине сигнальных проводов более 30см наблюдаются самовозбуждение усилителя на частотах 250 кГц и 2,3 МГц, по этому в схему внесены дополнительные элементы предотвращающие самовозбуждение (RC цепочка по входной цепи)

Исходная схема неустойчива - симулятор показывает здоровенный горб на частоте несколько МГц. Или микрокап настолько крив что ничего не видит? Входной RC цепочкой вы этот горб слегка заталкиваете чуть ниже уровня 0 db. Горб из-за отсутствия коррекции на опережение (конденсатор 10 - 15 пик параллельно R13 в вашей схеме). Ну и С7 тоже нужно выкинуть - люди катушку ставят на выход, чтоб ёмкость кабеля отрезать, а вы ёмкость на выход лепите.... Зачем??? Ну и говорено уже - разделительный конденсатор нужно охватить ОООС, цепи антиклипа добавить...

 

[Тимур Адамович]

Исходная схема неустойчива - симулятор показывает здоровенный горб на частоте несколько МГц. Или микрокап настолько крив что ничего не видит? Входной RC цепочкой вы этот горб слегка заталкиваете чуть ниже уровня 0 db. Горб из-за отсутствия коррекции на опережение (конденсатор 10 - 15 пик параллельно R13 в вашей схеме). Ну и С7 тоже нужно выкинуть - люди катушку ставят на выход, чтоб ёмкость кабеля отрезать, а вы ёмкость на выход лепите.... Зачем??? Ну и говорено уже - разделительный конденсатор нужно охватить ОООС, цепи антиклипа добавить...

Вот что показывает по факту коррекции МС. Первый график ФЧХ (красное) это как сделано у меня, второй - вообще без коррекции, третий это ваши варианты с опережением в 15 и 30 пФ соответственно.

Ну и разница в моем варианте между 1нФ и 1,5 нФ:

Погоды не делают по факту коррекции, по этом 1 нФ.

Ну и говорено уже - разделительный конденсатор нужно охватить ОООС,

В целом Ваш вариант коррекции, по наличию времени покручу в МС, спасибо за участие!

цепи антиклипа добавить...

Интересное решение было в Романтика-201 - применялся ОЭП-13 (оптрон) и подстрочный резистор. Я покупал несколько таких плат модулей УМ с целью в железе исследовать эффективность такого решения, потому что в МС такого типа оптронов нет.

 

[IgorE]

(конденсатор 10 - 15 пик параллельно R13 в вашей схеме

Когда такие номиналы применяются в элементарной схеме, в которой не учитываются паразитные параметры остальных компонентов, питания и, монтажа реальной платы итп это не серьёзно.
Да и 100МГц и перечень реально применённых деталей это как сноповязалка и айфон.

 

[Тимур Адамович]

Когда такие номиналы применяются в элементарной схеме, в которой не учитываются паразитные параметры остальных компонентов, питания и, монтажа реальной платы итп это не серьёзно.
Да и 100МГц и перечень реально применённых деталей это как сноповязалка и айфон.

Как выглядит ФЧХ при коррекции предложенной IDDQD в МС, представлено выше. К тому же номиналы установлены как бы без учета емкости монтажа.
И самое главное - в эмуляторе конденсаторы идеальны, по факту это далеко не так, по этому я его в петлю и не включал.

 

[IDDQD]

Когда такие номиналы применяются в элементарной схеме, в которой не учитываются паразитные параметры остальных компонентов, питания и, монтажа реальной платы итп это не серьёзно.
Да и 100МГц и перечень реально применённых деталей это как сноповязалка и айфон.

Я использую модели Кордела. Они максимально приближены к железным. Коррекция посчитанная в ЛТспайсе в глубокоосниках становится из симулятора (т.е. почти не требует уточнения в железе). Собственно вот такая цитата:
"Что более всего ценно и превыше всего радует: в симуляторе спроектирован и запущен без подбора коррекции и без участия автора глубокоООСный усилитель. Автоматически."

 

[IgorE]

т.е. почти не требует уточнения в железе

Почти, контрольное слово.
Делая одну конструкцию, я умудрился погавкаться с тех. отделом Одесского кабельного завода. Типа их кабеля шлак. Потом позвонил, извинился и приобрел хороших знакомых, описав свою проблему и ошибку. Я не учел параметры которые практически никогда не учитывают в подобных типа расчетах. В моей конструкции эти амебы выросли в крокодилов.
Дело даже не в активных компонентах. Те же сопротивления и конденсаторы обладают совершенно разными второстепенными как бы параметрами в зависимости от марки. По этому я и назвал схему "элементарной".
Но делать "настоящую" схему время на ветер. Жизни жалко на бессмысленную работу. Лучше опыт и чуйка.

 

[IDDQD]

Ну и разница в моем варианте между 1нФ и 1,5 нФ:
Посмотреть вложение 66112
Погоды не делают по факту коррекции, по этом 1 нФ.

Ну у вас микрокап правильно показывает излом фазы, а вместо горба - провал на ачх. Не должно быть такого излома (резкий излом = горб на ачх = возбуд) - фаза с замкнутой ОООС должна идти плавно. Очевидно, что не хватает запаса по фазе на частоте единичного усиления, то что вы загнали горб под 0 ничего не значит - на меандре всё вылезет. Поэтому обязательно нужна коррекция на опережение. Наблюдая меандр можно уточнить ёмкость этого конденсатора...

 

[Тимур Адамович]

Ну у вас микрокап правильно показывает излом фазы

Ну вот немного поразмыслив, и что бы не менять топологию платы и оставить все компоненты на своих местах, изменив лишь их номиналы удалось сдвинуть проблемный участок за грань частотной возможности используемых транзисторов. Ну и фаза в области НЧ и ВЧ стала красивее.

 

[М.Васильев]

Ну вот немного поразмыслив, и что бы не менять топологию платы и оставить все компоненты на своих местах, изменив лишь их номиналы удалось сдвинуть проблемный участок за грань частотной возможности используемых транзисторов. Ну и фаза в области НЧ и ВЧ стала красивее.
Посмотреть вложение 66124

Поделитесь пожалуста моделькой.Только прикрепите модели элементов,которые не из библиотеки

 

[Тимур Адамович]

Поделитесь пожалуста моделькой.

Пожалуйста

Только прикрепите модели элементов,которые не из библиотеки

Этого не требуется. Хотя я определенно много грузил библиотек. Ну в общем если не запуститься, тогда пишите чего не хватает.

 

[М.Васильев]

Посмотрел . Вечером модели транзюков от Корделла заведу и посмотрим. Хотя я лично ничего нового не жду. Просто интересен чужой опыт моделирования

 

[Динозавр]

Радиохобби 2004, 2007 г. Грэхем Майнард

 

[Никитич]

Грэхем Мэйнард был толковый инженер но к сожалению умер. Мейнард создал свой собственный полупроводниковый усилитель мощности GEM, который сочетал в себе несимметричный выходной каскад класса А с выходным каскадом класса АВ Кому интересно по 4 ссылке.

The GEM

Тема его на https://www.diyaudio.com/community/threads/grahams-class-a-jlh-output.40355/
Еще тут что то есть http://www.circuit-diagrams.net/page/the-gem-class-a-ab-amplifier
У Броски немного о нем https://www.tubecad.com/2017/05/blog0379.htm

Г-н Мейнард был обеспокоен тем странным фактом, что твердотельные усилители класса А звучали лучше, чем усилители класса В, даже когда усилитель класса А давал более высокий THD, как, например, усилитель класса А Джона Линсли Худа (JLH). . Вот цитата Мейнарда:​

«Так много аналитиков «линейности» изучают характеристики прямого искажения усилителя при устойчивом синусоидальном возбуждении с пассивной резисторной нагрузкой, т. е. во временной диссоциированной изоляции, и, таким образом, игнорируют (или, возможно, не могут себе представить) сложную реактивность внутренней цепи, возникающую, когда голос Громкоговорители с катушечным возбуждением динамически управляются асимметричными формами волны музыкального сигнала.На самом деле, усилитель JLH класса A «искажает амплитуду» больше, чем большинство современных «hi-fi» усилителей, если наблюдать при прямом синусоидальном анализе, и все же он звучит намного лучше из-за способ, которым его схема естественным образом демпфирует без задержки или выброса при наличии вторичного входа на клемме NFB (выхода).Этот вторичный вход представляет собой динамически генерируемые противо-ЭДС акустической системы (опережающие токи), которые,когда музыкально управляемое входное напряжение изменяется во времени относительно [С выходом «Относительно ]» можно на мгновение попытаться изменить напряжение на выходную клемму на одних входных частотах сигнала, в то время как обычно нагружая его на других частотах. Таким образом, опережающий/отстающий ток через реактивные компоненты по отношению к напряжению (включая сам усилитель с собственной замкнутой петлей NFB * плюс * любая внутренняя реактивность с прямой связью или локальная подконтурная индуцированная реактивность) вызывает избирательные частотные сдвиги управления выходным каскадом, зависящие от музыкального усилителя и громкоговорителя. групповая задержка по времени относительно входного напряжения источника, и если громкоговоритель может изменять управление контуром NFB во времени, то усилитель также не может поддерживать постоянную линейность выходных клемм».​

Схему причесал.

 

[green56]

Такие мудрые строки редко встретить. Удалил свою критику схемы.
Редкий случай, когда схема всеми ругаемая за примитивность и плохие параметры на звуке оказывается лучше других. И указаны причины такого явления.

Петров на diyauoio.com про GEM - https://www.diyaudio.com/community/threads/the-gem-amplifier.101322/

 

[IgorE]

Вот цитата Мейнарда

В этом и проблема.
Сотни и тысячи часов тратятся на плевки аматорами, сидя за ПК, и обсуждая какой УНЧ лучше. Изготовление в домашних условиях приличной конструкции так же занимает много сил и времени.
А на выходе примитивная проверка ( в лучшем случае) с активным сопротивлением. Которое и близко по параметрам не замещает даже примитивный динамик. Какая может быть настройка усилителя в этом случае?
Забыли уже и методику Акулиничева и более свежие опыты Медведко по этому вопросу. Селективный прибор анализа искажений, только пару раз встречал в импортных журналах.

 

[Александр Бокарёв]

Добавлю к вашим словам свои. Первые звуки знакомого трека мгновенно докладывают, что перед тобой, убогая наглая визжалка или достойное устройство.
Аккурат в эти минуты сижу слушаю звучание чисто выходного каскада на латералах, просто напрямую от сидюка и такое впечатление, что звучит мой родной 2А3-шник однотакт, даже уровень громкости тот самый, привычный. Волшебный звук, идеальный и непередаваемый.
А всю дрянь, звучавшую до этого, издавала микросхемная раскачка с глубокой ООС и примочками типа летающего питания. И лампочка с фасолину размером мигом нахлобучила эту транзисторную шнягу . Времени убито немеряно, но прозрение того стоит.

 

[IgorE]

Какая бы не была хорошим по качеству конструкция её надо настроить. Даже используя хорошо подобранные детали. Даже у мастера золотые руки с хорошим и грамотным исполнением конструкции. По этой причине часто приличная схема из симулятора бывает превращается в швабру. У одного хозяина а\машина как ласточка, у второго её сестра чих-пых.
На слух? Конечно можно, но во первых это довольно долгая операция. Во вторых это процесс крайне субьективный и не точный. Небольшой подвозбуд на редких пиках сигнала превратит настройку в дурдом итд итп.
Есно, что визуально, простым прибором (например Акулиничева) это намного проще и лучше. Главное выявить проблему, остальное уже намного проще.
...................
Современные комповые приборы-программы могут сделать многое, о том о чём ранее и не мечтали, но пока пользуемся методами 50г. прошлого века.
Было лет 15 назад мнение, что запредельной нагрузкой можно вызвать насыщение сердечника тран-ра. Для меня это было крайне актуально. Споров и соплей было масса с обеих сторон конфликта, но всё на уровне теоретических пальцев. Провел эксперимент в течении 20мин с помощью датчика Холла и осцилоскопа ПК в режиме XY. На экране получил петлю Гистерезиса. Оказалось, что ДА, нагрузка влияет, только в другую сторону. Очень в первые секунды неожиданный, но оказалось вполне обьяснимый и логичный результат. Индукция в железе не растёт, а уменьшается. Три недели чтения отсебятины и 20мин реального опыта с неопровержимыми данными всё таки разные вещи.

 

[IDDQD]

А на выходе примитивная проверка ( в лучшем случае) с активным сопротивлением. По этой причине часто приличная схема из симулятора бывает превращается в швабру.

Не расскажите о конкретных методах "непримитивной" проверки? (Не, ну я то знаю, хотелось бы вашу версию).

 

[IgorE]

Вопрос очень непростой.
Но думаю, что метод Акулиничева, селективный метод, метод сложного сигнала А.Петрова на первом этапе настройки намного лучше, а главное более информативно и очень быстро покажут возможные проблемы. Проблемы не только самого УНЧ, но и всего комплекса в целом. Такие процедуры более менее приближены к реальной работе.
Другой вопрос, что применять в качестве нагрузки? Активное сопротивление совсем плохо. Эквивалент реальной? Вот в этом и большой вопрос и сомнения. Хотя даже самый плохенький и далекий от конкретной аматора, более правильно чем сопротивление. Слишком много хороших схем сдулось после того как начали работать в реальности. А некоторые более примитивные конструкции, с несравнимо более низкими данными, признаны до сего дня. Медведко начал это освещать, но.....может я пропустил дальнейшие его статьи.

 

[Тимур Адамович]

Господа, ну вы заглядывали в ГОСТ 23849-87 с изменениями от 1995г ? Там столько всяких разных тестов описано. К тому же я немного писал тут ссылаясь на этот нормативный документ. Ну что вы все велосипеды изобретаете то? Выполните и осмыслите для начала исследования, которые есть в этом документа. Например выполните исследование на эквиваленте нагрузки по схеме:



А еще обратите внимание на "Динамические интермодуляционные искажения" (стр. 27, п. 4.6.4)

 

[Марков Николай]

Добавлю к вашим словам свои. Первые звуки знакомого трека мгновенно докладывают, что перед тобой, убогая наглая визжалка или достойное устройство.
Аккурат в эти минуты сижу слушаю звучание чисто выходного каскада на латералах, просто напрямую от сидюка и такое впечатление, что звучит мой родной 2А3-шник однотакт, даже уровень громкости тот самый, привычный. Волшебный звук, идеальный и непередаваемый.
А всю дрянь, звучавшую до этого, издавала микросхемная раскачка с глубокой ООС и примочками типа летающего питания. И лампочка с фасолину размером мигом нахлобучила эту транзисторную шнягу . Времени убито немеряно, но прозрение того стоит.

Вечная память Минуэтику.

Господа, ну вы заглядывали в ГОСТ 23849-87 с изменениями от 1995г ? Там столько всяких разных тестов описано. К тому же я немного писал тут ссылаясь на этот нормативный документ. Ну что вы все велосипеды изобретаете то? Выполните и осмыслите для начала исследования, которые есть в этом документа. Например выполните исследование на эквиваленте нагрузки по схеме:

Посмотреть вложение 66851

А еще обратите внимание на "Динамические интермодуляционные искажения" (стр. 27, п. 4.6.4)

Совпадает с зарубежным эквивалентом с точностью до запятой. А Вы видели где-то в Союзе АС на 6 Ом?
*****
Заканчиваю исправленную и обновлённую версию статьи Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?

 

[Тимур Адамович]

Совпадает с зарубежным эквивалентом с точностью до запятой. А Вы видели где-то в Союзе АС на 6 Ом?

Пересчитать можно на любое сопротивление АС, если уже есть какие то конкретные АС, можно получить их конкретные комплексные показатели и собрать аналог в эмуляторе например.

Заканчиваю исправленную и обновлённую версию статьи Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?

Написано много, добавил в закладки, буду читать, спасибо за ссылку.
п.с. акцент в своем сообщении делаю не на эквивалентную схему, а на многообразие тестов и грамотное объяснение стандартном правил настроек при измерении линейных и нелинейных искажений. Когда по факту основной массой выполняется буквально 2-3 самых распространенных исследований, особенно по нелинейным искажениям.

 

[Александр Бокарёв]

Вечная память Минуэтику.

не так все трагично. Как измерительный сверхнадежный УНЧ ему цены нет. А ввалить мощи- проблемы появляются. На средних уровнях звучит приятно.
А к теме искажений , проверка усилителя на тоне герц 500-700 отлично выявляет начало искажений, не подвергая опасности пищалы. И вдруг оказывается, что любимый усилитель и не такой уж и усилитель. Слово говномет подходит больше.

 

[Andy_PL]

Совпадает с зарубежным эквивалентом с точностью до запятой. А Вы видели где-то в Союзе АС на 6 Ом?
*****
Заканчиваю исправленную и обновлённую версию статьи Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?

Теперь всегда проверяю схемы УНЧ в симуляторе с эквивалентом нагрузки из Шкритека, меняю только номиналы примерно под конкретную Z кривую. А началось это всё со схемы УНЧ с частотозависимым выходным сопротивлением, которая в железе вела себя абсолютно не так, как в симуляции. И резистивная нагрузка в симуляторе тому виной.

 

[IgorE]

Ну что вы все велосипеды изобретаете то?

Тимур, настройка и реальные параметры конструкции это две большие разницы.
Бывает и часто, что автор приводит параметры УНЧ выполненные по доморощенной методике. С цифрами от себя, любимого. Есно, что это или полная безграмотность или чаще, подгонка результата под желаемое. Т. есть блеф. Приводимые параметры должны быть только и жестко по стандартной методике, без малейшего отклонения. В этом, я полностью с Вами согласен. Не можешь сделать - не рисуя цифры. Ситуация для аматора вполне допустимая. Он не военное КБ с космическим бюджетом.
При настройке автор не ограничен нормами. Главное, это быстрый поиск проблем, а еще важнее девиация выходных параметров от изменение режимов. Мгновение и новый результат на экране.
В то же время, самодельная конструкция почти всегда из тумбочки. И по стандартной методике бывает сложно определить, что вам гадит. Может Вы и проводили полный математический расчет БП своего усилителя (сомнения), но 99,9% аматоров делают стандартно - по аналогу. И случается чешут репу, почему замечательная конструкция у него не с хрустальным звуком, а больной пёс на выходе. И остальное точно также. Ограничен аматор как материально, так и теоретически.
Плюс поиск режима, когда влево-вправо уже хуже. Время и обьективный результат главный фактор в такой работе.
............................
В одном из популярных журналов приводились фото работы простого, самодельного селективного прибора. Явно было видно, что одно плечо УНЧ совсем чуть-чуть, но гадит (эффект переключения). Дефект был крайне малый.
Каким другим методом это определить, я чесговоря не знаю.

 

[vitamir]

Я придерживаюсь мнения, что все придумано до Вас.
И парметрьі, и методики их измерения, и приборьі.
В єтом смьісле, велосипед Акулиничева мало отличается от велосипедов Медведко или Петрова. Приз ожидает лишь того, кто таки понял, что и каким методом, и с помощью каких приборов он пьітается настроить.
Хотя, схема основа и ее оптимизация, вьібор и оптимизация режимов использованньіх компонентов прежде всего, не меньшую роль играют собственно конструкуция, то бишь печатная плата, межсоединения, питание и общий конструктив.
Зачастую, рядовой радиолюбитель не в состоянии осилить весь комплекс работ по проектированию и изготовлению, над которьім в условиях производства трудятся цельіе отдельі конструкторских и технологических бюро.
Потому, радиолюбитель должен бьіть скурпулезньім повторителем чужих конструкций, вплоть до последнего проводка и методики настройки, что даст ему бесценньій практический опьіт.
И только за тем имеет смьісл творчески модернизировать собственное поделие, уяснив для себя, чего же в єтом супе не хватает (С).
К сожалению, сегодня в радиолюбительской среде преобладает воинствующий дилетантизм. Многия повторители считают долгом внести в известную, отработанную конструкцию столько отсебятиньі, что от оригинала остается лишь название. За то, горе радиолюбителя распирает чувство собственного величия, изливаемое на форумах направо и налево.