Симметричный УМЗЧ с распредлеленными усилением и коррекцией.

[nevermind]

Вроде бы особо сложного ничего нет для подготовленного человека, но это, скорее, ошибочное ощущение. Когда сам мусолишь схему несколько лет, всегда кажется, что она очевидна. Прежде, чем перейти к краткому описанию, сразу договоримся о сокращениях.
ВСДК - это Вертикально-Симметричный ДифКаскад. Их здесь три, поэтому обозначать их будем как ВСДК1, ВСДК2 и, соответственно, ВСДК3.
С самого начала я поставил себе ограничение - никакого выделенного VAS, и, следовательно, никакого Миллера.
В итоге имеем что имеем. Три ВСДК, каждый со своей коррекцией, на выходе - классика от Локанти.
Однако беда пришла откуда не ждали: из-за высокого петлевого схема обладает крайне высокой чувствительности к разбросу параметров компонентов (например, увеличение эмиттерной дегенерации в левой ветке ВСДК1 приводило к тому, что левая "пустая" ветка ВСДК3 захватывала весь хвостовой ток, и правая ветка уходила в жесткий класс В. Ток покоя ВК падал до нуля, соответственно, класс В был и там. Штатным потенциометром ток покоя можно было восстановить, но толку было мало - ВСДК3 оставался в классе В) пришлось сочинять систему стабилизации рабочих точек. Было перепробовано много версий разной эффективности и "лаконичности", конечный результат - на картинке. Q2,Q12 и Q6,Q16 являются главным четырехквадрантным компенсатором перекоса, а Q17-Q18 - дополнительным каналом симметрирования "верх/низ". О таком "капкане" симметричной топологии меня предупреждали господа Жуковский и человек с лицом Берии. Сначала я отнесся к этим предупреждениям весьма легкомысленно, но, когда решил ради проверки перекосить дегенерацию всего на 1% (фигня, казалось бы), случилось то, что описано выше.
Так что, как говорил Пушкин, "И за учителей своих заздравный кубок подымает".

Вроде бы больше ничего необычного в схеме нет. Если есть вопросы - готов ответить.
Более развернутая статья - в процессе подготовки.

 

[юан8]

вау..... эдельвейс выглядит на фоне "худом"

 

[СМЕРШ]

вау..... эдельвейс выглядит на фоне "худом"

ЭДЕЛЬВЕЙС и проектировался максимально простым.

А тут усилитель для себя.

 

[Drone R2D2]

Вроде бы больше ничего необычного в схеме нет. Если есть вопросы - готов ответить.

Да ладно, схема навернутая. Транзисторов - под 4 десятка.
Теперь бы посмотреть, ради чего такие "танцы" устраивать.
В чем "изюм"?

То, что это для души и упражнение для мозга - принимаю и поддерживаю всячески, но все же.

 

[СМЕРШ]

Да ладно, схема навернутая. Транзисторов - под 4 десятка.
Теперь бы посмотреть, ради чего такие "танцы" устраивать.
В чем "изюм"?

То, что это для души и упражнение для мозга - принимаю и поддерживаю всячески, но все же.

Тебе расскажи - и тебе захочется.
Это - произведение ума на материю: могу сделать лучшее в мире и сделаю.

 

[Vik]

Три ВСДК

Оверкилл. С двумя не нужен и четырехквадрантный компенсатор перекоса, и петлевого достаточно, имхо. Разве что

это для души и упражнение для мозга

 

[Sergei_S]

Если есть вопросы - готов ответить.

Девиация тока базы Q1,Q4 какая величина?

 

[nevermind]

Это - произведение ума на материю: могу сделать лучшее в мире и сделаю.

Скорее, это научный интерес, что можно вытянуть из такой архитектуры. А началось все, кстати, именно с Худа.
"Сложно полагаться на собственный или чужой слух при оценке качества аудиосхем. Однако можно сформировать мнение о природе схемных архитектур, которые приводят к положительной реакции аудитории, и из них наиболее легко определяемой является симметрия в архитектуре схемы.
Конечно, следует признать, что абсолютная симметрия, например, между NPN и PNP устройствами или между устройствами с N-канальной или P-канальной конструкцией, на самом деле нереализуема просто из-за того, что подвижность электронов и дырок различна. Тем не менее, на низких частотах некоторая степень зеркальной симметрии достижима, и иногда слушатели предпочитают именно её при сравнении двух в остальном схожих архитектур.
Размышляя над этим наблюдением, возникает соблазн объяснить это предпочтение чувствительностью уха к любым эффектам несимметрии скорости нарастания сигнала, и можно утверждать, что в действительно симметричной структуре неизбежные паразитные емкости нагрузки будут работать одинаково в обеих полярностях". (с) J.L. Hood, "Symmetry in audio amplifier circuitry", Electronics & Wireless world, January 1985, pp. 31...34

Захотелось послушать самому, а где такое взять? Поискал - не нашел. Значит, надо делать.
А потом случился ковид, которым я переболел дважды, и в качестве "подарка на память" он мне оставил проблемы с этой самой памятью. Так что эта работа - своеобразный способ прокачать ослабевшие мозги. Кстати, способ весьма действенный, восстановился.
Задачи сделать "лучше всех" не было, поскольку это не реально. Задача была сделать своё.
Что касается количества транзисторов, то удивительно, что в интегральных ОУ оно никого особо не беспокоит, а в дискретном усилителе вызывает зуд. Уж если на то пошло, это не самая "густонаселенная" схема, пан Жуковский легко это может подтвердить.

Теперь о том, в чем изюм. Этот вопрос был бы более справедлив, если его переформулировать "чего ты хотел добиться, когда всё это начинал?", но ответить на поставленный таким образом вопрос я не смогу. Точнее, ответ будет: "хотел сделать максимально симметричную схему". Другое дело, если спросить, "что получилось?". Тут надо честно ответить, что, пока нет железа, все ответы будут в пользу бедных. Пока что можно говорить о том, что получилось в модели.

Получились THD четыре нуля после децимальной точки на мощности 100Вт на нагрузке 8 Ом, три нуля - на мощности 120Вт и один нуль - на 130Вт. Это при том, что в ТЗ была максимальная мощность 100Вт на 8 Ом.
Получилась скорость нарастания выходного сигнала 115-120В/мкСек.
Получилась безусловная устойчивость при параллельном подключении к нагрузке конденсатора 0,33мкФ, может быть, и выше - но я не проверял.
Все каскады, кроме тройки Локанти, работают в классе А (сама она работает в "А" только на малых сигналах, потом переходит в АВ).

Схема нечувствительна к технологическому разбросу компонентов. В ВСДК1 (в дегенерации) тестировался разброс резисторов до 10% - схема работает без катастроф. Была попытка вживить в ВСДК1 интегральную сборку THAT340. В процессе выяснилось, что ее NPN и PNP пары прекрасно согласованы внутри пар, но согласования пар между собой не гарантируется (что и подтверждается Spice-моделью от производителя). Разница hfe составляет 15%. Тем не менее схема сохраняет работоспособность и с этой сборкой.
В итоге, правда, я пришел к выводу, что овчинка выделки не стоит. Электрически схема лучше не стала, а за цену этой сборки можно купить половину остальной комплектации данной схемы, так что я вернулся к дискретам.
Зато мне удалось на собственной шкуре понять некоторые вещи. Например, что высокое петлевое может быть не только другом, но и врагом, если в схеме не приняты меры стабилизации рабочих точек. Да и сочинение такой системы - само по себе интереснейший челлендж.

 

[Vik]

Ваш подход понимаю, не имею ничего против. Но все же принцип бритвы Оккама мне ближе.

 

[nevermind]

Девиация тока базы Q1,Q4 какая величина?

IB(Q1)≈−5,6663 μA
Девиация относительно центра ±0,0177%

IB(Q4)≈+5,6261 μA
Девиация относительно центра ±0,0178%
----------------------------
Снято на частоте 1кГц при мощности 96Вт

Ваш подход понимаю, не имею ничего против. Но все же принцип бритвы Оккама мне ближе.

Я Оккама тоже всячески уважаю. Но тут просто так ни один каскад не выкинуть. То есть выкинешь ВСДК3 - придется делать интерфейс между ВСДК2 и Локанти. Выкинешь ВСДК2 - придется делать интерфейс между ВСДК1 и ВСДК3.
То есть транзисторов меньше не станет никак.

 

[СМЕРШ]

Зачем с клиникой антиквариатом сравнивать? Есть же, например, Эльбрус.

Есть и ДОНЕЦК, такой же по структуре. И 77R68, его тоже собрали. И МАСТЕР, и М100, и много чего. Нашёл ты, кому пожаловаться.

Девиация тока базы Q1,Q4 какая величина?

А зачем они тебе?

 

[nevermind]

Есть и ДОНЕЦК, такой же по структуре. И 77R68, его тоже собрали. И МАСТЕР, и М100, и много чего. Нашёл ты, кому пожаловаться.

Кстати, о "Мастере". Вижу в схеме R97 между выходом интегратора компенсатора сопротивления кабеля и минусовой рельсой питания оного интегратора. Это он там зачем?Хочу понять, а не прикалываюсь.

 

[СМЕРШ]

Хочу понять, а не прикалываюсь

См. в теме ИНТЕГРАТОРЫ. Это интересная штука, искажения такой природы нашёл звукорежиссёр на глубине -120 дБ, а разобрался в причинах я.

 

[Vik]

Это он там зачем?Хочу понять

Перевести выход ОУ в А?

 

[СМЕРШ]

Перевести выход ОУ в А?

Это половина ответа. А зачем? ©

 

[nevermind]

Ой, там в теме такая рубка на топорах идет, что я туда ходить опасаюсь. В запале, чего доброго, ебанут по голове, "как глупого несчастного Холтоффа"

 

[СМЕРШ]

Ой, там в теме такая рубка на топорах идет, что я туда ходить опасаюсь. В запале, чего доброго,

Нормальное - в первом посте. В конце я там одного инженера добиваю, а он поёт: врагу не сдаётся наш гордый "Варяг", пощады никто не желает.

ебанут по голове, "как глупого несчастного Холтоффа"

До сих пор не понимаю, зачем Тихонов Жоржа Балаганова по голове бутылкой треснул. Маньку Аблигацию не поделили?

 

[jpatay]

Если есть вопросы - готов ответить.

Юра, печатка когда будет ваяться?

 

[Drone R2D2]

Получились THD четыре нуля после децимальной точки на мощности 100Вт на нагрузке 8 Ом, три нуля - на мощности 120Вт и один нуль - на 130Вт. Это при том, что в ТЗ была максимальная мощность 100Вт на 8 Ом.
Получилась скорость нарастания выходного сигнала 115-120В/мкСек.

Что-то не то.
Где-то косяк, должно быть на порядок меньше. Сколько петлевого на 60кГц?
Надо пересмотреть коррекцию (на мой взгляд), если нулей не хватает.
Возможно, очень резкий спад петлевого за 20кГц и гармоники давить особо не получается.

У меня получается, при 115дБ петлевого из двух дифкаскадов (типа Холтона) 0.00004% максимально, перед ограничением выкружить.
До того, как исправил коррекцию получалось раз в 20-ть больше значение.
Возможно и тут есть резервы.

 

[nevermind]

Возможно и тут есть резервы.

Я предпочитаю иметь резервы по усилению и фазе




На данный момент каркас частотной коррекции таков, что при любых изменениях в схеме приходится менять значение всего одного резистора.
Вот не поленился сейчас, простеппил входной сигнал по амплитуде, снял THD до 10 гармоники (кстати, а Ваша цифра - по скольки гармоникам получена?).
Вот такая таблица вышла (напомню, номинальная моща усилителя задавалась по ТЗ 100Вт на 8 Омах):



Поэтому без крайней необходимости коррекцию трогать не буду.

Ну, пока что я не знаю, как организовать такой тест, надо подумать.
А что касается любимого Петровым ГВЗ, могу сказать следующее: групповое время задержки данной модели усилителя в основной части звукового диапазона практически постоянно: около 2,12 мкс. В диапазоне 1–20 кГц оно изменяется примерно от 2,135 до 2,110 мкс, то есть всего на 25 нс. Ниже 100 Гц расчётное значение возрастает из-за кривизны ФЧХ нижнего участка и достигает около 18 мкс на 20 Гц.

следствием недостаточной мощности усилителя напряжения, который не может прокачать, например, выходные

Косвенно это ведь можно оценить и через Slew Rate?

Он в модели примерно 110-115 В/мкСек.

 

[NEULO]

Косвенно это ведь можно оценить и через Slew Rate?

Он в модели примерно 110-115 В/мкСек.

бестолку такие вещи мерить. задержки в развитии лучше Пертову оставить.

 

[nevermind]

резистор в RC-цепи меж базами входного дифкаскада

У меня - R23 по схеме. От межбазовой RC-цепи я старался избавиться с самого начала. Вроде удалось

Реально, даже если будет в 100 раз хуже , на слух такое не заметить, при всем желании.

Так в том и дело - нули после точки в модели - запас для реализации в железе. А вот если в модели 0,1%, а в железе - в 100 раз хуже - вот вам и легкая мутинка


Красная линия - выход до катушки, синяя - после. Uвх +/-2В.

 

[СМЕРШ]

Поясняю - динамические искажения могут быть следствием недостаточной мощности усилителя напряжения, который не может прокачать, например, выходные - ПТ, на выходе УНЧ, с малыми динамическими искажениями.

Ну, правильно, сначала понатыкают полевиков, потом плачут по скорости.

Входная ёмкость тройки Локанти - 5...10 пикофарад, полевиков 5...7.000 пикофарад, и почему же её никто прокачать не может, ась? И куда же это наше петлевое обнулилось?

 

[NEULO]

Косвенно это ведь можно оценить и через Slew Rate?

Он в модели примерно 110-115 В/мкСек.

бестолку такие вещи мерить. задержки в развитии лучше Пертову оставить.

Ну, правильно, сначала понатыкают полевиков, потом плачут по скорости.

Входная ёмкость тройки Локанти - 5...10 пикофарад, полевиков 5...7.000 пикофарад, и почему же её никто прокачать не может, ась? И куда же это наше петлевое обнулилось?

ладно бы. так пытаются слабосильным оу единичку полевую качать.

 

[Сталкер001]

Емкостью полевика гнобится усилениие, Повторитель на транзисторе уменьшит эту емкость на свой Кус.

Эти повторители уже стоят в мощных ОУ в качестве выходных транзисторов микросхем - УНЧ типа 2030, 1875 и 7293..

 

[Сталкер001]

Ну, и всегда можно запараллелить слаботочные. Благо, обвязки никакой.

Можно, конечно, в параллель, через балансные резисторы запараллелить микросхемы в раскачке ПТ. Но нет смысла городить такой огород - проще поставить одну 2030 или 1875.

 

[decoder]

Страшилки тут сочиняете про полевики . В унч WASP простой УН с ОБ и током покоя 6 ма раскачивает 240-9240 до 40 ватт на 8 ом с к.г. 0.0003 % при питании +- 33 вольта .

 

[nevermind]

Зачем? Пусть такие ёмкости германцы ставят.

Чисто для проверки устойчивости. Стресс-тест называется

Схема заточена на снижение всех известных типов искажений
как до введения ООС или там, где она работать не может

А вот эта твоя мысль 1:1 перекликается с мыслью Шушурина, которую он мне уже под фамилией Lamm в 2015 году в телефонном разговоре вбил в голову с первого раза, и я ее наизусть помню:
"Не надо заставлять ООС выполнять работу, которую ты поленился выполнить на этапе проектирования".
Если бы этим простым принципом руководствовался каждый разработчик, прогресс бы существенно ускорился.


Кстати, оцени деликатность человека. Он сказал "поленился", а не "неспособен" или "некомпетентен". Презумпция компетентности собеседника. Редкое качество в наше время.

 

[NEULO]

"Не надо заставлять ООС выполнять работу, которую ты поленился выполнить на этапе проектирования".

Оно вроде и верно. Но глядя на усилок "Шушурин первый" 1978 года... Там вышло всё наоборот. Он попытался следовать сему принципу обойдя буквально выходной каскад, в итоге получилось... хреново.

 

[nevermind]

Оно вроде и верно. Но глядя на усилок "Шушурин первый" 1978 года... Там вышло всё наоборот. Он попытался следовать сему принципу обойдя буквально выходной каскад, в итоге получилось... хреново.

Подозреваю, что Шушурин в 1978 году и Lamm в 2015 - это не совсем один и тот же человек, и тем более - не один и тот же инженер.