Корвет 100У-068СМ

[Корвет 200УМ-088С]

"Корвет 100У-068СМ" - последний в линейке "ноль шестьдесят восьмых", в нём отказались от двухуровневого питания выходных транзисторов, что позволило избавиться от множества искажений, вызываемых многоамперными импульсами тока.

Для ещё большего повышения качества работы выходного каскада, но не переводя его в чистый класс A, предпринята попытка предотвращать запирание выходных транзисторов противоположной (по отношению к рассматриваемому плечу) полярностью сигнала.

Прилагаю заводскую схему УМ данного усилителя, в удобочитаемом виде.

Некоторые недочёты схемы не исправлены. Укажу на них в следующих сообщениях.

PS
2024-01-31: обновлён файл схемы, предыдущий (от 2022-11-03) был через чур "упрощённый".

Нашёл статью, которая могла вдохновить разработчиков данного ("Корвет 100У-068СМ") усилителя в части узла, обеспечивающего безотсечечный режим выходного каскада. В статье такой режим назван "NSB", Non-switching B.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Дорисовал-таки схему усилителя мощности "Корвет 100У-068СМ", в которой устранена главная оплошность:

• цепи питания (R21, D5 и R22, D6) входных каскадов, а так же "источник тока" (R17, R19) дифф-каскада теперь изъяты из токозадающей цепи усиления напряжения (Q7, Q8). Там вместо всего этого должен быть простой резистор, - R1001.

Кроме того, предложена замена кремниевых диодов D18, D19 на диоды Шоттки. Это делает работу цепи температурной и режимной стабилизации тока выходных транзисторов более гладкой, дополнительно снижая нелинейность.
Я не согласен с местом подключения R40,C12, которые должны быть с другой стороны L1,R48, а так же с номиналом R40. Он должен быть не менее 10 Ohm.

Считаю, что данная схема может быть ещё больше улучшена, но и в таком виде УНЧ практически линеен, разностный продукт нелинейности (1kHz) при подаче сигналов 19kHz и 20kHz не превышает -100dB.

PS
(2024-01-29) Подгрузил модель усилителя для LTspice. Модели транзисторов - Бордодыновские, с сайта kazus.ru. Кроме того, выяснилось, что C12 не является частью "цепочки Цобеля", а входит в состав ФНЧ на 110kHz, защищающего цепь ООС усилителя от радиочастотных помех, собираемых кабелями к АС.

Обновил файл модели в предыдущем сообщении.
Там добавлен заводской узел защиты от перегрева и индикации перегрузки УМ по входу.
Схема индикации перегрузки доработана (вместо VD1~VD4 и VT4 поставлена пара КТ3107 (Q4, Q4a), встречно-параллельные Б-Э переходы которых служат и ограничителем, и сигнализатором, как в "Корвет 200УМ-088С"). Теперь индикатор включается одновременно с началом перегрузки, а не на ~пол-вольта позднее, когда выходной сигнал уже сильно искажён.

Весьма рекомендуема установка пары диодов Шоттки (D1, D2) в каскад УН, с ними, и с доработанным индикатором перегрузки, - УНЧ показывает вполне годную реакцию на перегружающее воздействие по входу.

 

[М.Васильев]

потроха

 

[Корвет 200УМ-088С]

Хммм...
Где же в нём четырнадцать баночек по 2200uF ?!

 

[М.Васильев]

Между трансом и мощниками под платой. 4 видно , остальные ниже

 

[Корвет 200УМ-088С]

Если бы удалось развернуть плату одного из УМ радиатором ближе к задней стенке усилителя, то можно было бы попробовать перенести часть этих банок на платы (обоих УМ), как это делается нынче в серьёзных аппаратах.
Тогда не придётся покупать К50-37.

Жалею, что такой перенос невозможен в "Корвет 200УМ-088С".

Замена кремниевых диодов D18, D19 на диоды Шоттки позволила нормализовать работу петли поддержания тока выходных транзисторов.

1. ток покоя стал равен:
   • @27°C, 35mA
   • @45°C, 33mA
   • @75°C, 31mA
2. ёмкость C8 удалось снизить до 12nF, напряжение смещения обеспечивает отсутствие отсечки выходных транзисторов на частотах выше 20kHz
3. коллекторы транзисторов Q17, Q18 следует подключить к соответсвующим шинам питания непосредственно (а не через цепочки R42D22 и R45D23), что позволяет управлять поком покоя именно выходных транзисторов, без мешающего влияния тока транзисторов Q17, Q18.

Замена КТ850 и КТ851 на КТ940 и КТ9115 повышает величину петлевого усиления с 91dB до 98dB, с дальнейшей возможностью увеличения площади усиления на ВЧ. Без изменения цепей коррекции величина ПУ на частотах 10kHz и 20kHz остаётся прежней.

Замечена большая разница коллекторных токов Q3, Q6.
Для её устранения следует заменить цепь R17, R19 на ГСТ, имеющий величину тока 6.5mA (@27°C), снижающуюся с повышением температуры (6,1 mA @45°C).

Добавил ГСТ в дифф-каскад, его температурная зависимость неплохо согласуется со свойством ДК.
Больше, мне кажется, ничего аппаратно менять не потребуется, только поправить цепи коррекции, чтобы поднять глубину ООС на высоких частотах.
Без правильной модели К544УД1 сделать это не могу.

Мне очень нравится то, что ток покоя транзисторов ВК не требует настройки/подстройки и прочих "температурных датчиков", он задаётся схемотехнически.

 

[Марков Николай]

"Корвет 100У-068СМ" - последний в линейке "ноль шестьдесят восьмых", в нём отказались от двухуровневого питания выходных транзисторов, что позволило избавиться от множества искажений, вызываемых многоамперными импульсами тока.

Для ещё большего повышения качества работы выходного каскада, но не переводя его в чистый класс A, предпринята попытка предотвращать запирание выходных транзисторов противоположной (по отношению к рассматриваемому плечу) полярностью сигнала.

Прилагаю схему УМ данного усилителя, в удобочитаемом виде.

Некоторые недочёты схемы не исправлены. Укажу на них в следующих сообщениях.

Я не верю в написанные номиналы резисторов в коллекторах выходных транзисторов. Они не могут быть 4,7 Ом, или я плохо вижу надпись?

 

[Корвет 200УМ-088С]

Да, там именно 4,7 Ohm.
От их номинала зависит работа цепи (температурного) поддержания тока покоя и предотвращения отсечки выходных транзисторов.
Фактически ими (R42, R45) обеспечивается работа в "экономичном классе A", почти как в "Корвет 200УМ-088С".

 

[СМЕРШ]

Мне очень нравится то, что ток покоя транзисторов ВК не требует настройки/подстройки и прочих "температурных датчиков", он задаётся схемотехнически.

Если смотреть на этот узел внимательно, то в петле его ООС сигнал проходит три ОЭ-инвертора, но не имеется ни малейших признаков частотной коррекции. А что, так можно было?

Такие узлы бывают ООСные, как этот и хаксфорд-акулиничевский токовый шунт с ООС по напряжению на базах выходников, и ПОСные, как сделано в ИМС 5022 JVC, которая добавляет току запирающемуся плечу. ООСные все нуждаются в коррекции, так показывают признаки неустойчивости и могут выжечь ВК. При желании, лучше тут перейти на токовый шунт, т.к. он имеет только один инвертор в петле, проще и устойчивее.

 

[Марков Николай]

Да, там именно 4,7 Ohm

Посмотреть вложение 85133

Вопрос снят: в параллель ему стоИт КД213, а не дохлый 4148, как в первом сообщении! Просто в статье во втором посте - резистор 0.47 Ома, а на неё была отсылка.

Нашёл статью, которая могла вдохновить разработчиков данного ("Корвет 100У-068СМ") усилителя в части узла, обеспечивающего безотсечечный режим выходного каскада. В статье такой режим назван "NSB", Non-switching B.

Вообще-то, NSAB ))) Тема хорошая!

Если смотреть на этот узел внимательно, то в петле его ООС сигнал проходит три ОЭ-инвертора, но не имеется ни малейших признаков частотной коррекции.

Конденсатор С8 между баз Q15&Q16 не помогает? А С7 на землю?

 

[Корвет 200УМ-088С]

Если смотреть на этот узел внимательно, то в петле его ООС сигнал проходит три ОЭ-инвертора, но не имеется ни малейших признаков частотной коррекции. А что, так можно было?

Буду премного вам благодарен, если вы поможете ответить на этот вопрос!!!
Я его задал и на kazus.ru, и на rcl-electro.ru:

• как правильно расположить в этой петле пробники Тиана, чтобы провести анализ её АФЧХ?

Пока никто не откликнулся, даже знаток LTspice'а (и всех прочих симуляторов) А.П.Бордодынов.

Я долго не мог понять, что имели в виду разработчики? Какого поведения цепи добивались?
Снимешь/уменьшишь ёмкость C8, - появляется самовозбуждение, попробуешь менять ток покоя ВК с помощью величины сопротивления R25, - самого логичного места регулировки, - а ток почти не шевелится...
Только замена кремниевых диодов D19, D20 на диоды Шоттки выводит цепь в более-или-не-менее линейный режим.
Только с этого момента стало понятно, что задумывалась именно цепь, предотвращающая полное запирание транзисторов ВК.
Но из-за отсутствия (как я понимаю историю вопроса) диодов Шоттки в номенклатуре полупроводников СССР, разработчикам не удалось заставить петлю работать, и они её наглухо выключили огромной величиной ёмкости конденсатора C8.

Вообще-то, NSAB ))) Тема хорошая!

Да, согласен!
Но в "Корвет 200УМ-088С" - лучше, там учтены уроки 068СМ.

А С7 на землю?

C7 задаёт частоту первого полюса, корректирует сам УНЧ.
На петлю поддержания тока покоя не влияет.

 

[СМЕРШ]

Попробуем онлайн-проектирование в среде ЛТ-спайса

Одно из первых девствий - выбор Скорр на выходе УН: 33...68 пФ.

Но САМОЕ первое, всё же - проверка режимов по постоянному току. У дифа токи плеч должны быть равны, опорные напряжения в базах ОБ и ГСТ - от 3,3 В, двухэтажное питание УН-ВК с разницей 15 В в пользу УН.

ВК упрощаем. Узлов стабилизации тока такой ценой нам не надо. Если будет желание, потом введёшь заново. Токовая защита вносит большие искажения: нахер с пляжа.

Модели 9115 у меня нет, так что взяты импортные транзисторы. По функционалу - никакой разницы с советскими, можно менять их друг на друга в любом направлении.

Токи покоя ВК заданы V3 3.3 В, возможны уточнения напряжения. Этот узел позже можно вставить на транзисторе, обычный, нам такое упрощение не мешает.

Предвыход должен хорошо питаться и никогда не заскакивать в отсечку. Потому R40 - 12 Ом, ток - порядка 100 мА, и предвыходники крепятся на радиатор рядом с выходниками.

Резисторы 39 и 41 стояли неправильно, делителем напряжения с R40, потому переставлены.

 

[Корвет 200УМ-088С]

ВК упрощаем.

Спасибо, но меня сейчас интересует именно АФЧХ петли управления током покоя.
Наверняка есть способ правильного размещения Тиановских пробников, позволяющий анализировать такие вложенные цепи.

 

[СМЕРШ]

Так. Упростив усь до безобразия, получаем 80 дБ на 20 кГц, ещё даже не шевеля коррекцию:

Найквист на месте, бдит.
На какие ОУ ты способен договориться со своей жабой?

 

[Корвет 200УМ-088С]

Конденсатор С8 между баз Q15&Q16 не помогает?

Этим конденсатором разработчики и "помогли", - до полного выключения какой-либо динамики в петле управления.

Мне кажется, дело кончится последовательной цепочкой C8Rx, которая и скорректирует петлю по Найквисту.
Сейчас всё "типа работает" с величиной ёмкости C8, равной 12n, а не заводской под 220n.

 

[СМЕРШ]

меня сейчас интересует именно АФЧХ петли управления

Просто поверь: нафиг они тебе не попятились. Это просто мозгозамануха. Даже с моим опытом настроить их может не выйти, а настраивать их надо, опять же, исходя из опыта. Три каскада с ОЭ - это просто разрыв чердака, по коррекции.

 

[Марков Николай]

Три каскада с ОЭ - это просто разрыв чердака, по коррекции.

Обеспечить петлевое меньше единицы и крепко "забыть" на фазы и коррекции. Остаётся посчитать петлевое

 

[СМЕРШ]

Этим конденсатором разработчики и "помогли", - до полного выключения какой-либо динамики в петле управления.

Но там и по осциллу должно быть видно: стабилизация возможна только через сглаживание в петле управления. Без сглаживания будут просто попытки регулировать ток покоя в каждую данную микросекунду периода, то есть - внесение искажений той или иной заметности.

Обеспечить петлевое меньше единицы и крепко "забыть" на фазы и коррекции. Остаётся посчитать петлевое

Ню-ню. Удачи, но - без меня.

 

[Корвет 200УМ-088С]

На какие ОУ ты способен договориться со своей жабой?

На КР544УД1 или КР544УД2.

Ещё раз:

• "Корвет 100У-068СМ" меня интересует только в плане развития идеи безотсечечной работы транзисторов ВК, как исторический шаг на пути к "Корвет 200УМ-088С", с его патентованной реализацией (А.С. № SU 1566463).

Из предложенных вами изменений схемы пока приму только реализацию ГСТ на КТ604 прямо от минусовой шины питания (от -42V).

PS
Кстати, надо проверить, снижается ли ток этого ГСТ с повышением нагрева?
Нарисованный мной вариант снижает ток как раз на ту величину, какая нужна ДК для сохранения баланса.

Обеспечить петлевое меньше единицы и крепко "забыть" на фазы и коррекции.

Тогда не получится отрицательного наклона зависимости тока от нагрева. Сейчас ток немного снижается по мере роста температуры.
Не хотелось бы потерять это свойство.

 

[СМЕРШ]

буфер сделать не ЭП, а ГСТ...

Говорю же: токовый шунт. Зовите сюда деда Васильева, срочно.

 

[Корвет 200УМ-088С]

А если буфер сделать не ЭП, а ГСТ...не вариант?

Вот только смехотехников нам тут не хватало...

 

[Корвет 200УМ-088С]

Три каскада с ОЭ - это просто разрыв чердака, по коррекции.

Три каскада с Общим Катодом, - основной рассмотренный в основополагающем труде Боде вариант усилителя и его коррекции!

 

[СМЕРШ]

отрицательного наклона зависимости тока от нагрева

Получишь от токового шунта М.Васильева.

основной рассмотренный в основополагающем труде Боде вариант усилителя

Я не говорю, что невозможно. Вопрос лежит в плоскости: зачем, а, главное, накуя?! Боде за это получил Нобелевку, а ты что? ток покоя? Токовым шунтом то же самое получишь проще. Без Нобелевки, правда, но зачем она тебе?

544УД2

113 дБ на 20к

 

[Корвет 200УМ-088С]

Боде за это получил Нобелевку, а ты что? ток покоя? Токовым шунтом то же самое получишь проще.

1. я получу эстетическое наслаждение и опыт корректирования цепи управления
2. я не знаю, что называют "токовым шунтом".

113 дБ на 20к

Спасибо!
Теперь надо найти, где почитать про декомпенсацию КР544УД2. Я видел этот приём, но не знаю про него ничего. Буду благодарен за подсказку.

 

[СМЕРШ]

1. я получу эстетическое наслаждение и опыт корректирования цепи управления
2. я не знаю, что называют "токовым шунтом".

Акулиничев их любил и куды попало тыкал.

Т7Т8

 

[Корвет 200УМ-088С]

В силу своего разумения, расставил пробники так.

Не совсем уверен, что смотрю не "погоду на Марсе", но поведение ЛАХ очень похоже на то, что происходит с напряжением смещения при установке C8 разных номиналов.

У меня сложилось впечатление, что в петлях поддержания тока покоя имеется петлевое усиление порядка +0,14dB, - и в верхнем, и в нижнем плече. Не понял пока, следует ли П.У. плеч складывать, чтобы оценить работу узла во всём УНЧ (то есть, имеет ли узел в целом П.У.==+0,28dB).

Если это действительно не "погода на Марсе", то отсечка тока выходных транзисторов предотвращается на частотах до ~пары сотен килогерц. Уменьшением ёмкости C8 можно задвинуть границу и выше. Пока решил не выпендриваться.

PS
Забыл сказать, так как на заводских транзисторах (КТ3157 в верхней петле и КТ940 в нижней) ЛАХ имели довольно большое различие и по усилению, и по граничной частоте, решил заменить их на BF422 и BF423. Как мне кажется, стало несколько лучше, во всяком случае, П.У. в плечах выровнялись, как указано выше.

PPS
Попутно выяснилось, почему я считал, что заводская петля выключена C8 при 220nF, - там просто-напросто завал с ~пары килогерц, а я всё смотрю на 20kHz.
Поучительно!

Заводская петля работает (с диодами Шоттки!), но только до частоты, на которой в Паспорте указывается КНИ, - 1 (один) килогерц.

 

[vitamir]

я не знаю, что называют "токовым шунтом".

Корвете, вивчайТе олбанську, не будьТе як радянський інженер-заочник акулінічев. Фігура 5 у прикріпленому файлі, якщо що.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Посмотрел внимательнее, оказалось, что замена КТ3157 и КТ940 на BF422 и BF423 сказалась ещё и на величине тока покоя, он подрос до ~40mA, что, на мой взгляд, многовато для радиаторов этого УНЧ.
Резисторы R42, R45 следует сделать по 5,6 Ohm, тогда ток покоя станет снова ~35mA, и перестанет меняться с нагревом (на 75°C снизится до 34mA).

Пожалуй, скоро можно будет составить инструкцию по доработке "Корвет 100У-068СМ", заметно улучшающей его работу - без кардинальной переделки печатной платы и тому подобного. "Сверхлинейником" он не станет, но искажения на 20kHz снизятся до приемлемых 0,006% на полной мощности (и восьмиомной нагрузке).


Более сложную переделку - защиты от К.З. на выходе - опишу позже. Предлагаю пару оптронов типа PC817, шунтирующих D7, D8 и D9, D10 соответственно, управляемых триггером, как было у Зуева в "Радио" 1984, №11 (VT6, VT7, VT9).

 

[Хуан Пабло]

не будьТе як радянський інженер-заочник акулінічев

Вот никак вас не отпустит с этим вот "радянський інженер-заочник"... Триггерит? Сами же ведь наверняка обучались в системе советского образования и на советской же литературе...

Ну, а по делу если, то у Акулиничева и Хауксфорда несколько разные схемы. Хауксфорд сам даже подписал что там чувствительный к ошибке по напряжению узел. То есть, его волновала точность отработки выходного напряжения ВК и он организовывал таким образом локальную цепь ООС по напряжению. У Акулиничева шунт занимается только стабилизацией тока покоя и не касается выходного напряжения, оставляя эту прерогативу общей петле ООС. Если уж взъелись на Акулиничева, то обратите внимание, что у Алисона вышла статья в 1972 году со схемой автосмещения для класса А, гораздо более похожая на шунт Акулиничева. При этом чет Хауксфорд не ссылался на Алисона, хотя можно сказать, что он тоже подсмотрел. Хотя там у Алисона свои грабли есть, чего греха таить...

А теперь хронологически.
Алисон - 1972 год,
Акулиничев (Качество звучания на малой громкости) - 1979 год (первая версия токового шунта),
Хауксфорд - 1980 год.

Акулиничев, походу и машину времени изобрел между делом...

В 1979 году в Акулиничева были выходные транзисторы КТ817/816 и поэтому для германиевого шунта он и делитель еще П-образный пристроил, чтобы соответствовать сумме напряжени б-э выходников. В более поздней версии он не только оторвал шунт от выхода, оставив его связанным базами только с предвыходом, но и поставил более мощные выходники 818/819. Соответственно, П-образный делитель стал заодно и межбазовым резистором, по совместимости. Думаю, отрыв от выхода это результат некоторого эмпирического опыта в попытке оптимизации схемы.
По факту, Акулиничев сделал шунт для работы в классе АВ и практически приближающийся к В. Поэтому и германий, отрыв от выхода. А так конечно мог бы, как Алисон, поддать тока, чтобы на эмиттерных резисторах выходников падало побольше и на кремнии оставил бы.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Огромное спасибо А.П.Бордодынову!

Он подсказал, что для исследования таких управляющих контуров следует пользоваться LTspice-директивой .fra.
С местом включения пробника я угадал!

Вот параметры петли, посчитанные рекомендуемым способом.
Обратите внимание на текст отчёта, расположенный в верхней части страницы.
Как я понимаю, со стабильностью всё в полном порядке (при условии выбора C8==12nF и диодов Шоттки в D18,D19).