Усилитель Гаргантюа

[Конструктор]

Представляю вниманию усилитель.

При разработке схемы не ставилась задача получить сверхглубокую ООС. В представленной ниже схеме она составляет около 50дБ. Главной задачей являлось максимальное снижение времени задержки в контуре ООС, что автоматом поднимает верхнюю граничную частоту, увеличивает скорость нарастания выходного напряжения и снижает интермодуляционные искажения. Выходной каскад работает в классе “А”. Это необязательно, но мне так хочется. Поэтому кушает усилитель много, и имя его – Гаргантюа, в честь легендарного великана-обжоры. Итак, схема. А так же режимы по постоянному току. Источники питания следует стабилизировать. Это необязательно, но крайне желательно.

АЧХ с замкнутой ООС. Ровная в полку до 5МГц, снижение на 10МГц около 2дБ. Естественно, на малом сигнале. Если вдуть большой сигнал с такой частотой, выходные транзисторы уйдут в разогрев и испустят дух в виде дыма. И с разомкнутой ООС. Запас по фазе 70 градусов




Немного отвлёкся, продолжаю выкладывать картинки. ПХ усилителя. Максимальная скорость нарастания более 300В/мкс.


Групповое время задержки от входа до выхода 22 нс


Искажения на выходной мощности 1 ватт - 0.0007%, и это только 2-я и 3-я гармоники. На мощности 25 ватт - 0.024%




Клиппинг на частоте 100кГц

 

[юан8]

тройку Локанти не лучше прикрутить на выход?

 

[Leonid.]

тройку Локанти не лучше прикрутить на выход?

Усилитель М.Сапожникова, не тройка, но близко.

 

[юан8]

это совсем другой усилитель

 

[vitamir]

В залізі працюватиме не довго. До першого виходу з режиму класу А.
Селфа наш дизайнер не чтитав, так малюнки роздивлявся. І то не ті, які потрібно би.
А симулятор таки страшна річ в руках невігласа.

Усилитель М.Сапожникова, не тройка, но близко.

Також не вартий уваги. Перекошений дифкаскад і стабілізатор режиму за малюнком зі статті Хоуксфорда?
Такий підсилювач нам також не потрібен.

 

[юан8]

убрать шиклаи ,поставить тройку и будет норм

 

[Конструктор]

тройку Локанти не лучше прикрутить на выход?

Я принципиально против тройки. Это три последовательно включенных эмиттерных повторителя. Транзистор и так имеет экспоненциальную передаточную характеристику, а тут получается экспонента в кубе, потому что передаточные характеристики последовательных звеньев перемножаются. Это плодит гармоники самых наивысших порядков. Значит, мы сначала создаём себе трудности в виде сильно нелинейного звена, а потом мужественно их преодолеваем, увеличивая глубину ООС. В паре Шиклаи эмиттерный повторитель всего один, и он охвачен местной глубокой ООС. Т.е. она изначально намного линейнее хоть тройки, хоть двойки. Глубина общей ООС требуется уже намного ниже, для достижения низких искажений.

 

[юан8]

переключение у шиклаи очень нелинейное,что порождает искажения высоких порядков с которыми оос плохо справляется,а то о чем вы говорите оос хорошо давит,имхо он только в классе А хорош
термостабильность очень низкая

 

[vitamir]

Я принципиально против тройки. Это три последовательно включенных эмиттерных повторителя. Транзистор и так имеет экспоненциальную передаточную характеристику, а тут получается экспонента в кубе, потому что передаточные характеристики последовательных звеньев перемножаются. Это плодит гармоники самых наивысших порядков , мы сначала создаём себе трудности в виде сильно нелинейного звена, а потом мужественно их преодолеваем, увеличивая глубину ООС.

Ви просто не вмієте її готувати.
Існують режими для двотактного ЕП, що дозволяють отримати відносно лінійну передавальну характеристику. І місцевий 100 відсотковий зворотній зв'язок в ЕП це також добре.

В паре Шиклаи эмиттерный повторитель всего один, и он охвачен местной глубокой ООС. Т.е. она изначально намного линейнее хоть тройки, хоть двойки. Глубина общей ООС требуется уже намного ниже, для достижения низких искажений.

Пам'ятаймо, що пара Шиклаї адекватно працює лише в режимі класу А.

 

[alexsan]

Кушает тоже много

 

[Конструктор]

переключение у шиклаи очень нелинейное,что порождает искажения высоких порядков с которыми оос плохо справляется,а то о чем вы говорите оос хорошо давит,имхо он только в классе А хорош
термостабильность очень низкая

Так ведь этот усилитель и есть класс "А". Другие классы я не рассматриваю, за исключением D - это ближайший родственник А, в теории даже более линейный, т.к. у него в принципе отсутствует "ступенька", так же как у А, но только линейность ещё определяется чисто линейностью ШИМа, и может быть обеспечена вообще без ООС.
У Селфа подробно рассматривается CFP-follower. Со страницы 109
ЗЫ. Хотел прицепить книгу Селфа Small Signal Audio Design, 4th Ed, но форум не позволяет

Кушает тоже много

Да, идея схожая. Минимум каскадов. И тут вообще без ООС

 

[юан8]

Так ведь этот усилитель и есть класс "А"

в А классе лучше сделать схему слежения за током для термостабилизации,а не датчиком температуры радиатора
снимать напряжение для контроля можно с эмиттеров выходников

 

[Распони Туринский]

Усилитель М.Сапожникова, не тройка, но близко.

Напрягают шестиамперные предохранители и это при напряжении ± 50 Вольт.

 

[vitamir]

Так ведь этот усилитель и есть класс "А". Другие классы я не рассматриваю,

Але нічого не зробили для того, аби бідолаха підсилювач з нього не виходив ні за яких обставин.

 

[Конструктор]

в А классе лучше сделать схему слежения за током для термостабилизации,а не датчиком температуры радиатора
снимать напряжение для контроля можно с эмиттеров выходников

А как тогда обеспечить 300В/мкс и 0.0007% на первом ватте? Любое слежение требует времени, а тут наикратчайший контур ООС с временем задержки чуть более 20наносекунд. Количество каскадов в контуре для этого сведено к минимуму.

 

[Распони Туринский]

А как тогда обеспечить 300В/мкс и 0.0007% на первом ватте? Любое слежение требует времени, а тут наикратчайший контур ООС с временем задержки чуть более 20наносекунд. Количество каскадов в контуре для этого сведено к минимуму.

За 20 наносекунд звук проходит от входа до выхода из унч 0,0000068 метра =340м/с•20•10 (в минус девятой)

 

[юан8]

на эмиттерах переменка в противофазе ,слежение только за постоянным током ,Селфа почитайте
там есть простые схемы и его более сложная

 

[alexsan]

В железе надо пробовать,но такое включение выходников как то по мне не очень плохо стабильно.

 

[Конструктор]

Вот страничка из вышеупомянутой книги

В железе надо пробовать,но такое включение выходников как то по мне не очень плохо стабильно.

Само собой, пробовать надо. Не поручусь, что в железе корректирующей ёмкости 8 пФ будет достаточно, возможно её придётся увеличить. Но усилители с каскадами Шиклаи в природе существуют.

 

[юан8]

Вот страничка из вышеупомянутой книги

я дал фото выше там схемы стабилизации тока

 

[Конструктор]

я дал фото выше там схемы стабилизации

Идея понятна - не допустить отсечки тока выходных транзисторов. Есть практические реализации такого варианта?

 

[юан8]

Идея понятна - не допустить отсечки тока выходных транзисторов. Есть практические реализации такого варианта?

у Селфа посмотрите схема усилителя А класса
а чем эта не нравится ,просто вроде все,Тр4 не на выходном радиаторе
делителем задаете ток покоя,С фильтрует остатки переменки

 

[Конструктор]

у Селфа посмотрите схема усилителя А класса

Да, нашёл. Вот из той же главы, повыше по тексту. У каскада CFP искажения более чем в три раза ниже. Мне схема тем больше нравится, чем меньше в ней деталей. Сочинять сложные схемы нетрудно. Сочинять простые - высший пилотаж.

 

[юан8]

Да, нашёл. Вот из той же главы, повыше по тексту. У каскада CFP искажения более чем в три раза ниже.

в Аклассе даже квази пара нормально работает
весь смак класса А это отсутствие переключения с самыми неприятными искажениями которые оос слабо давит
за нулями в А можно не гоняться даже обычный повторитель с 0,5% второй гармоники отлично звучит
каменный однотактник Семигора звучит отлично хотя нулей нет и близко
обычного Лина в А завести и будет лучше Худа

 

[Конструктор]

в Аклассе даже квази пара нормально работает

Вот именно. А у меня уже давно припасены подходящие силовые трансы (из промышленного оборудования, итальянские, типоразмером в киловатт, но 400В первичка, вторичка 2х55В - итого будет 220В на 2х30, но с мизерным током ХХ), все транзисторы и огроменный радиатор от частотного преобразователя. Гаргантюа будет не только много кушать, он и размером будет соответствовать своему имени.

не просто залезть а еще насрать на пару страниц)))

А я и не вижу, чо там. Как говорил Жванецкий - запах, он чем хорош? Можно в сторону отойти.

имхо гибридник с лампочкой и трансом на входе интереснее,а на выход линя с Ку=1 можно

Это уже другая тема. В этой теме я поставил себе задачу сделать максимально простой, но максимально быстрый усилитель с обратной связью. Секрет Худа в том, что там ООС скорострельная. Но очень несимметричная, что он сам позднее признавал. Тут фронты более-менее симметричные. Меандр 1 МГц. Вторая картинка с коррекцией 12пФ




А так же гармоники на частоте 100кГц, с выходным напряжением 10 вольт. Доминирует третья, 0.008%

 

[Sergei_S]

Значит, мы сначала создаём себе трудности

Сиклаи это одна из них.

она изначально намного линейнее хоть тройки, хоть двойки.

Этот Сиклаи уже обмусолен вдоль и поперёк и всё равно кол на голове теши!

 

[vitamir]

А у Селфа опыт такой:

Будь-який практичний досвід безцінний.
Досвід Селфа не виключення, тим більше, що він певний час працював на одну з британських компаній, що випускала підсилювачі для звуку серійно.
Але, є нюанс: то було в доісторичні 70-80 роки минулого сторічча.
Від того часу багато чого змінилось як в технологіях, так і в схемотехніці та теорії регулювіання.

У Нельсона Пасса есть результаты, у Дугласа Селфа.

Нельсон Пасс застряг зі своїми результатами в далеких 70-х
Даглас Селф на початку 80-х.
Як вже є.
Он дід бокарьов три роки колупався зі схемою від Достала з далеких 60-х, і не показує, що наковиряв, лише зловтішно посміхається з розумним виглядом на обличчі

 

[Конструктор]

Может что не так натыкал,но у меня поболее получилось.
Посмотреть вложение 169110 Посмотреть вложение 169111

Как альтернатива JLH может и нормуль.

Так покажите, что натыкали. Что там за режектор? Без него никак? Какие модели были использованы?

 

[Ёшкин Кот]

Я принципиально против тройки. Это три последовательно включенных эмиттерных повторителя. Транзистор и так имеет экспоненциальную передаточную характеристику, а тут получается экспонента в кубе, потому что передаточные характеристики последовательных звеньев перемножаются.

В повторителе за счёт глубокой местной ООС выходное напряжение практически повторяет входное за вычетом напряжения на управляющем переходе транзистора. И чем выше исходная крутизна входной характеристики транзистора, тем меньше девиация этого управляющего напряжения и его влияние соответственно. В результате коэффициент передачи каскада чуть меньше 1. А единицы как ни перемножай, никакой "супер экспоненты" не получится. Поэтому на нормально спроектированном двух-трёхзвенном повторителе вполне реально получить приемлемо низкие искажения.

... термостабильность очень низкая

Термостабильность Шиклаи выше, чем у двойки-тройки Дарлингтона, т.к. "разгоняющийся" по току выходной транзистор будет закрывать входной, и тем самым уменьшать своё собственное смещение. Единственное условие - входной транзистор нельзя нагревать, т.е. нельзя ставить на общий радиатор с выходным.

Да, устойчивость Шиклаи требует особого внимания, и об этом уже много раз говорилось.

 

[Конструктор]

Так покажите, что натыкали.

Sergey_S прислал мне свою модель, я проверил. Как я и предполагал, может случайно, а может и умышленно, он заменил в авторской схеме Q30 на другой тип, из-за чего изменился ток покоя выходных транзисторов, и заменил Q40 на 2N5401 (странно, что только его - остальные ВС556В он не тронул), из-за чего стала доминировать вторая гармоника. Я привёл схему к авторскому виду, и случилось чудо - IMD снизились на 15дБ, и стали на 15ваттах уже не -65дБ, а -80дб.
Чтобы меня не обвиняли в подтасовке результатов, выкладываю свою модель. Я пользуюсь МС9, хотя МС12 у меня тоже установлен. Просто мне МС9 удобнее. Кто хочет, может проверить.

В повторителе за счёт глубокой местной ООС выходное напряжение практически повторяет входное за вычетом напряжения на управляющем переходе транзистора. И чем выше исходная крутизна входной характеристики транзистора, тем меньше девиация этого управляющего напряжения и его влияние соответственно.

Верно. При этом надо иметь ввиду, что крутизна биполярного транзистора прямопропорциональна току коллектора, и тут на горизонте начинает маячить класс "А". А в классе "В" ток коллектора равен нулю, соответственно равны нулю крутизна и коэффициент передачи повторителя. Контур ООС оказывается разомкнутым, со всеми вытекающими.

Да, устойчивость Шиклаи требует особого внимания, и об этом уже много раз говорилось.

И тут согласен. В многокаскадном усилителе с экстремально глубокой ООС Шиклаи не будет работать с вероятностью 99.9%. Потому что он уже охвачен глубокой ООС и выше граничной частоты выходного транзистора имеет спад АЧХ гораздо круче, чем у простого эмиттерника.
Но если посмотреть на проблему с другого ракурса, поставить другие задачи, сделать петлю ООС максимально короткой, а на высокой частоте (на мегагерцах) вообще исключить выходной каскад из контура ООС (на картинке ниже нарисовано), то появляются совсем другие возможности.