Ультралинейный УНЧ повышенной мощности Sokol-3P

[SemenS]

Почему такая маленькая полоса?! И откель здесь аж 5 мкс? Это вопрос тов. Петрову

 

[Petr-51]

Почему такая маленькая полоса?! И откель здесь аж 5 мкс? Это вопрос тов. Петрову

я потому и просил автора выложить свою модель микрокапа. А у вас какие параметры?

 

[SemenS]

А у вас какие параметры?

Я не владею мастерством моделирования схем, вот совсем, а осваивать эту науку как-то поздновато.. поэтому обратился к вам как к профессионалу.
И что на ваш взгляд нужно (можно) изменить в этой во общем-то интересной схеме для уменьшения ГВЗ

 

[NEULO]

Уменьшить ГВЗ можно на первый вскидку- пересчитать входной фильтр, а так же выкинуть каскады на ОУ, заменив их резистором. Будет просто инв усилитель. Безо всяких извращений. Ну и там уже дальше глядеть.

 

[Petr-51]

Я не владею мастерством моделирования схем, вот совсем, а осваивать эту науку как-то поздновато.. поэтому обратился к вам как к профессионалу.
И что на ваш взгляд нужно (можно) изменить в этой во общем-то интересной схеме для уменьшения ГВЗ

А что в ней интересного? Вот работа предыдущей модели. Скорость нарастания выходного напряжения всего 16 В/ мкс (вообще ни о чем).

Уменьшить ГВЗ можно на первый вскидку- пересчитать входной фильтр, а так же выкинуть каскады на ОУ, заменив их резистором. Будет просто инв усилитель. Безо всяких извращений. Ну и там уже дальше глядеть.

Суммарный ГВЗ (от входа до выхода, до нагрузки) можно уменьшить как вы предлагаете. Чтобы оценить быстродействие ОС я специально снимаю ГВЗ без входного ФНЧ и на выходе до индуктивности (точка FB). Но и в этом случае даже укороченный вариант имеет время задержки прохождения сигнала 240 нс (на графике Боде фиолетовая) что много.

 

[slami]

Извините есть похожая схемка усилителя как в данной теме.
И вопрос такой: зачем там ТОЛЬКО двух каналах из четырех транзистор регулирующий ток покоя зашунтирован конденсатором? Что даст его удаление или наоборот добавление в остальные каналы?

Каждый канал работает на 1 ом. В двухканальном мостовом включении на саб 2+2 ома выхлоп 800 ватт.

В схеме ошибка у всех транзисторов Q105, Q205, Q305, Q405 попутаны выводы коллектор-эмиттер.
Насчет конденсаторов, вероятно два канала НЧ (без конденсаторов) и два ВЧ, так как этот конденсатор связывает базы по переменке, но только на ВЧ сигнале, также уменьшает искажения. На НЧ он особо не нужен, так как цепь термостабилизации не успевает портить сигнал.

 

[Диванный аудиофил]

В схеме ошибка у всех транзисторов Q105, Q205, Q305, Q405 попутаны выводы коллектор-эмиттер.
Насчет конденсаторов, вероятно два канала НЧ (без конденсаторов) и два ВЧ, так как этот конденсатор связывает базы по переменке, но только на ВЧ сигнале, также уменьшает искажения. На НЧ он особо не нужен, так как цепь термостабилизации не успевает портить сигнал.

А тут целых сто микрофарад поставили. https://www.elcircuit.com/2011/03/2800w-high-power-audio-amplifier.html
Все таки есть в этой емкости какая то необходимость.

 

[Александр Бокарёв]

А тут целых сто микрофарад поставили. https://www.elcircuit.com/2011/03/2800w-high-power-audio-amplifier.html
Все таки есть в этой емкости какая то необходимость.

Есть и еще какая. В моей схеме смещение затворов полевиков задано светодиодом. И на пиках мощности он тухнет. Уже думал втулить туда банку.

 

[vitamir]

Есть и еще какая. В моей схеме смещение затворов полевиков задано светодиодом. И на пиках мощности он тухнет. Уже думал втулить туда банку.

Якщо струм крізь коло, що формує напругу зміщення, суттєво змінюється під впливом сигналу, потрібно змінити схему того кола.
Гарний варіант запропонував Мальком Хоуксфорд.
Конденсатор паралельно тому колу ставлять, виходячи зі швидкості термодинамічних процесів в підсилювачеві. Тобто, маси, теплової провідности радіатора, термопрокладок, типу корпусу транзистора і потужності що втрачається на нагрів. То інша казка.

 

[Александр Бокарёв]

Якщо струм крізь коло, що формує напругу зміщення, суттєво змінюється під впливом сигналу, потрібно змінити схему того кола.
Гарний варіант запропонував Мальком Хоуксфорд. Конденсату паралельно тому колу ставлять, виходячи з термодинамічних процесів в підсилювачів. Тобто, маси, теплової провідними радіатора, термопрокладок, типу корпусу транзистори і потужності що втрачається еа нагрів. То інша казка.

идея смещения взята здесь Но у этого дядьки здесь пара банок по 220. И в целом смещение продумано в мелочах. Учтем. К звуку претензий нет.

Статью Хауксфорда уже видел не раз, сейчас вчитался в тонкости, очень полезная статья, многое стало понятно. Особенно расклад по токам базы и коллектора термотранзистора.

 

[slami]

А тут целых сто микрофарад поставили. https://www.elcircuit.com/2011/03/2800w-high-power-audio-amplifier.html
Все таки есть в этой емкости какая то необходимость.

Здесь еще важно реактивное сопротивление конденсатора, чем выше ток цепи термостабилизации, тем выше нужна емкость. Также важно ESR конденсатора, ведь чем больше емкость, тем меньше ESR, а иногда оно важнее

 

[SemenS]

Появилось новое видео от Соколова, где он рассказывает о питании, но не это главное и интересное. В ролике рассматривается УНЧ у которого задержка в ООС 16 наносек! В топологии ничего практически не изменилось, но как так получается что у Соколова 16 наносек, а у Петрова 5 микросек! Разница почти на три порядка! Где правда?

Питание УНЧ от импульсных источников

Питание УНЧ Сокол от импульсников. Тип средней точки. Две полных схемы. Лекция в формате pdf и схемы здесь:https://drive.google.com/file/d/11Q6p85bxJwbmVHEZr...

www.youtube.com

 

[Конструктор]

но как так получается что у Соколова 16 наносек, а у Петрова 5 микросек! Разница почти на три порядка! Где правда?

Задержку надо измерять ВНУТРИ контура ООС. Задержка снаружи лишена всякого смысла, она ни на что не влияет. То же самое относится к исследованию на устойчивость по диаграммам Боде. Для этого надо исключить из анализа входной фильтр и подключать испытательный генератор непосредственно к базам Q1, Q2.

 

[Petr-51]

я измерил полную задержку со входа до нагрузки. Часто задержка прохождения сигнала даже зависят от изменения сопротивления источника сигнала - положения движка регулятора громкости (потенциометр непосредственно на входе УМЗЧ). Пассивные элементы (ФНЧ на входе и индуктивность на выходе) также вносят свою лепту. Быстродействие же ОС зависит от задержки сигнала между точками откуда она берется (с выхода) и куда подается (узел сравнения). Часто эти напряжения изображают в векторном виде.
Выше я показал что и упрощенная версия имеет tPD = 240 нс


параметр Time Propagation Delay стали приводить в некоторых даташитах. Но даже не каждый быстродействующий ОУ может похвастаться tPD<16 nS.
Этот параметр приводят для Ку = 1 или 2 (больше не встречал). С ростом Ку растет и tPD. Так что при Ку=30 (как у УМЗЧ) его значение будет значительно выше даже для ОУ
действительно, куда мир катится. Некоторые "теоретики" цепляются к отдельным словам, а понять сути не могут (не видят зерен)...

 

[Petr-51]

Чтобы хоть как то пояснить потери микродинамики (мелких деталей звукового материала) пришлось сделать следующий тестовый сигнал.

Я неоднократно показывал в растянутом виде начальный участок бурста сигнала частотой 10 кГц обработанного ФНЧ 100 кГц и измерял скорость нарастания на этом участке. На самом деле она ничтожно мала, не более 0,2 В/мкс что составляет 1/250 часть от минимального требования SR = 50 V/uS.

Представим себе что на микрофон поступил сигнал обеспечивающий такую скорость нарастания, а через несколько мкс (в данном случае через 4,5 мкс) появляется противофазный сигнал частотой 10 кГц который в сумме отменяет предыдущий. Далее по окончании периода сигнала частотой 10 кГц снова появляется сигнал со скоростью нарастания всего 0,2 В/мкс но уже в минусовую область и снова его отменяет сигнал частотой 10 кГц другой полярности. По окончании общего сигнала снова на короткое время появляется сигнал с приведенной скоростью нарастания 0,2 В/мкс.

Посмотрим как будет усиливаться такой сигнал ультралинейным усилителем.

Как видите потери сигнала амплитудой от 5 до 10 Вольт!

 

[Святослав_]

А не линейные ли это искажения? Усилителя, с порезанной полосой по входу и по выходу?
В примере порезано низко, около 32 кГц.
Частотка сверхскоростного усилителя сведена до полосы банального, простенького лампового усилителя с ТВЗ.

 

[Petr-51]

Как же не просто убедить всякого рода «теоретиков» что чем меньше задержка прохождения сигнала от входа усилителя до нагрузки, тем меньше потери микроуровневой информации. Для сравнения работа другой модели усилителя с tPD на два порядка меньшим
Святослав, в примере модель предложенного автором ветки усилителя 1:1. Может он и ультралинейный по его понятиям, но в установившемся режиме, то что нам показывают стандартные измерители ИМИ.
Опять же, обратитесь к определению линейных искажений - это отклонение по амплитуде и по фазе без внесения дополнительных гармоник. В установившемся режиме так и есть для любой частоты звукового диапазона.

 

[Святослав_]

И что, в безоосниках эта задержка на что-то влияет?
Они, как правило, без фильтров по входу и выходу. Они им не требуются.

 

[slami]

Чтобы хоть как то пояснить потери микродинамики (мелких деталей звукового материала) пришлось сделать следующий тестовый сигнал.

Я неоднократно показывал в растянутом виде начальный участок бурста сигнала частотой 10 кГц обработанного ФНЧ 100 кГц и измерял скорость нарастания на этом участке. На самом деле она ничтожно мала, не более 0,2 В/мкс что составляет 1/250 часть от минимального требования SR = 50 V/uS.

Представим себе что на микрофон поступил сигнал обеспечивающий такую скорость нарастания, а через несколько мкс (в данном случае через 4,5 мкс) появляется противофазный сигнал частотой 10 кГц который в сумме отменяет предыдущий. Далее по окончании периода сигнала частотой 10 кГц снова появляется сигнал со скоростью нарастания всего 0,2 В/мкс но уже в минусовую область и снова его отменяет сигнал частотой 10 кГц другой полярности. По окончании общего сигнала снова на короткое время появляется сигнал с приведенной скоростью нарастания 0,2 В/мкс.

Посмотрим как будет усиливаться такой сигнал ультралинейным усилителем.

Как видите потери сигнала амплитудой от 5 до 10 Вольт!

Как моделировали такой сигнал с генератора? какая-то функция?

 

[Алексей1]

Представим себе что на микрофон поступил сигнал обеспечивающий такую скорость нарастания, а через несколько мкс (в данном случае через 4,5 мкс) появляется противофазный сигнал частотой 10 кГц который в сумме отменяет предыдущий.

Это всё херня. Я придумал настоящий тестовый сигнал:
представим себе, что мы летучие мыши, а на микрофон поступил линейно нарастающий сигнал длительностью 4,5 мкс и паузой 4,5 мкс.
Такой сигнал содержит спектральные составляющие с частотой не ниже 111 кГц,
основные составляющие в диапазоне от 111 кГц до 777 кГц - находятся в области максимальной чувствительности нашего слуха,
совершенно необходимо всё это музыкальное богатство воспроизводить и слушать.

 

[Petr-51]

Это всё херня. Я придумал настоящий тестовый сигнал:
представим себе, что мы летучие мыши, а на микрофон поступил линейно нарастающий сигнал длительностью 4,5 мкс и паузой 4,5 мкс.
Такой сигнал содержит спектральные составляющие с частотой не ниже 111 кГц,
основные составляющие в диапазоне от 111 кГц до 777 кГц - находятся в области максимальной чувствительности нашего слуха,
совершенно необходимо всё это музыкальное богатство воспроизводить и слушать.

если не понимать происходящих процессов в усилителях то можно и так, это уж как вам взбрендится.
Тогда может объясните почему второй усилитель усиливает без искажений?
И заметьте, для точной передачи сигнала вовсе не нужна заоблачная глубина ООС, не надо много нулей после запятой в Кг, просто нужно понимать что измерять в усилителе, какие параметры, только и всего.

 

[Ёшкин Кот]

Как моделировали такой сигнал с генератора? какая-то функция?

"Функция" - это неинтересно. Я вот в UTG962E такой сигнал нашёл - мечта микродинамика:

А если промодулировать, свипом например, то вообще жуть:

NEULO, это Ваш шанс наконец-то познать микродинамический дзен...

 

[Алексей1]

если не понимать происходящих процессов в усилителях

Ничего не понимаешь именно ты. Человек воспринимает не форму сигнала, а отдельные частоты (как камертон).
Если бы у тебя была хоть капля желания понять, то ты бы взял разные сигналы из двух частот и послушал.
И услышал бы, что вот эти два совершенно разных по форме сигнала:

звучат совершенно одинаково, поскольку и там, и там сумма одних и тех же сигналов, только с разным сдвигом фазы.
И твои тупые извращения с добавкой мегагерцового ультразвука звучат точно так же, как и без добавки.
Но правда тебя не интересует, хороший усилитель сделать ты не в состоянии, только и осталось нести бред в массы в надежде прославиться.

 

[Petr-51]

И что, в безоосниках эта задержка на что-то влияет?
Они, как правило, без фильтров по входу и выходу. Они им не требуются.

влияет! именно поэтому Ю. Макаров использует на входе своего лампового УНа с полосой пропускания 1,8 МГц потенциометр 50 Ом, а не 50 кОм или 0,5 МОм.

хороший усилитель сделать ты не в состоянии, только и осталось нести бред в массы в надежде прославиться.

я показал схемы своих усилителей выше (ОСных и безОСного), а теперь покажи схему своего усилителя который лучше моих.
Но только не так как Vitamir, обещал ознакомить с современными методами тестирования, а сам в кусты
Ранее я приводил цитату известного аудиодизайнера Яна Диддена, который на сегодня не знает какие методы тестирования могут коррелировать с качеством звука.
Вот высказывание другого, не менее известного дизайнера Джона Керла:

J.Curl, Omitted Factors in Audio Circuit Design

Given the resources and talent in vested in audio design today, it seems to me that products should have emerged that would be entirely sonically acceptable until a radically new technology offers advantages currently impossible with present design techniques. The reason this has not happened is, I think, because designers have not yet considered all of the factors necessary to a successful design.

Учитывая ресурсы и талант, которыми наделен сегодня аудиодизайн, мне кажется, что должны появиться продукты, которые были бы полностью приемлемы с точки зрения звука, пока радикально новая технология не дает преимуществ, которые в настоящее время невозможны при существующих методах проектирования. Думаю, причина этого в том, что дизайнеры еще не учли все факторы, необходимые для успешного дизайна.

Далее он упоминает переходные интермодуляционные искажения, искажения, вызванные изменением вектора напряжения (SID). Вот когда поймете что это такое и научитесь их измерять тогда может и поймете как надо разрабатывать усилители.

многие полагаются на результаты тестирования на ИМИ, вот что пишет по этому поводу Джон Керл:

SMPTE intermodulation and harmonic distortion measurements utilizing a 20 Hz to 20 KHz bandwidth, even using commercial test equipment with a resolution of 0.001 percent, do not fully predict the sonic characteristics of audio amplifiers because, I feel, of their lack of consideration of the sub sonic and supersonic components of the actual signals and how they affect the signal as it is finally audible.

Измерения интермодуляции SMPTE и гармонических искажений с использованием полосы пропускания от 20 Гц до 20 кГц, даже с использованием коммерческого испытательного оборудования с разрешением 0,001 процента, не позволяют полностью предсказать звуковые характеристики усилителей звука, поскольку, по моему мнению, они не учитывают субсистему. звуковые и сверхзвуковые компоненты реальных сигналов и то, как они влияют на сигнал, как он, наконец, слышен.

 

[Святослав_]

влияет! именно поэтому Ю. Макаров использует на входе своего лампового УНа с полосой пропускания 1,8 МГц потенциометр 50 Ом, а не 50 кОм или 0,5 МОм.

Это уже как влияние направления проводов, или монтаж исключительно посеребреной моножилкой.
Эзотерика.
10 - 47 кОм норма для резистора на входе. Любой источник сигнала не перегружается, и полоса определяется не входной емкостью, а ТВЗ. Вполне себе оптимальная "вилка" номинала РГ.
Слишком задирать полосу вверх бессмысленно. Нет источников сигнала с такой полосой.
Сам динамик индуктивностью катушки все эти скорости нарастания похерит в момент.

 

[Petr-51]

Это уже как влияние направления проводов, или монтаж исключительно посеребреной моножилкой.
Эзотерика.
10 - 47 кОм норма для резистора на входе. Любой источник сигнала не перегружается, и полоса определяется не входной емкостью, а ТВЗ. Вполне себе оптимальная "вилка" номинала РГ.
Слишком задирать полосу вверх бессмысленно. Нет источников сигнала с такой полосой.
Сам динамик индуктивностью катушки все эти скорости нарастания похерит в момент.

если ГВЗ усилителя не критично к сопротивлению источника сигнала, то можно сопротивление потенциометра и выше иметь (10...20 кОм), В большинстве усилителей входная емкость Миллера образует ФНЧ уже на входе и увеличивает ГВЗ. Низкое сопротивление источника сигнала гарантирует отсутствие роста ГВЗ

 

[Святослав_]

В глубокооосниках и так непременно организуют фильтр на входе. Притом часто его срез ниже, чем 10-20 кОм РГ, и входная емкость усилителя.
Зачем доводить до абсурда понижение номинала РГ до десятков Ом?
Чтобы потом помучиться с источником сигнала?

 

[Александр Бокарёв]

если ГВЗ усилителя не критично к сопротивлению источника сигнала, то можно сопротивление потенциометра и выше иметь (10...20 кОм), В большинстве усилителей входная емкость Миллера образует ФНЧ уже на входе и увеличивает ГВЗ. Низкое сопротивление источника сигнала гарантирует отсутствие роста ГВЗ

Грубые ошибки согласования выхода и входа видны обычными приборами : осциллографом, генератором и вольтметром. Обычная ситуация, регулятор на входе на 50-100килоом, за ним лампа с емкостью Миллера пикофарад на 300-700. И верха свалятся в среднем положении регулятора, не добегая до 10 кгц.
Ситуация простая и понятная в плане, что делать для ее исправления.
А что советовать рыцарям Священного Волнового Сопротивления 50 Ом - не знаю.

 

[vitamir]

влияет! именно поэтому Ю. Макаров использует на входе своего лампового УНа с полосой пропускания 1,8 МГц потенциометр 50 Ом, а не 50 кОм или 0,5 МОм.

З одного ракурсу, Ю.Макаров герой, бо таки зміг. Досяг!
Але, якщо глянути з іншого ракурсу, якою ціною, то вийшло в нього якось по-акулінічевськи, ніби в радянського інженера-заочника.
Освітчені схемотехніки знають, що відмінний від нульового вихідний опір джерела сигналу призводить як до лінійних ( бідолаху Міллера вище вже згадали), так і до нелінійних спотворень сигналу. Про останнє на початку 80-х років минулого сторічча писав Волтер Джанг, зокрема.
Також, загальновідомо, що резистор, увімкнутий потенціометром, має вихідний опір, що змінюється, в залежности від кута повороту регулятору, від нуля до чверті від його номінального опору.
Що зробив "герой" Ю.Макаров? Правильно, тупо зменшив номінальний опір змінного резистору, увімкнутого потенціометром. Ціну цієї тупості пан Пєтров скромно замовчує.
Як би вчинив освітчений схемотехнік? Варіанти два, на вибір:
1) якщо після потенціометру розмістити повторювач, чи то емітерний, чи витоковий, а чи катодний, або на операційнику, чи на двох десятках окремих транзисторів, як вигадали рцлці, байдуже, якого номіналу резистор увімкнутий потенціометром. Певні застереження і тут присутні, і за них освітчені схемотехніки таки знають, але бідолаха Міллер нервово палить десь збоку.
2) замість потенціометру використати резистивну матрицю типу R-2R.
Вона має сталий вихідний опір, незалежно від коефіцієнту поділу рівня сигналу.
На теренах бувшого радянського союзу такий тип регулятору незаслужено дражнять нікітінським. Але ж таки використовують і рукосуї, і буржуазні дайєри, і, навіть, поважні фірми виробники апаратури для тарганів овдиоуфайлів.
І ні хто при цьому не страждає на затримки імені пана Пєтрова.
Побічний висновок з цього всього банальний:
мінімалізЬм у схемотехніці "підсилювачів для звуку" - зло.

 

[Petr-51]

Грэм Мэйнард (Graham Maynard) был сторонником измерения искажений на первом периоде для косвенной оченки качества усилителя. На ряде тестов моделей усилителей и качества звука этих же усилителей в железе Грэм пришел к выводу что в отличие от теста в установившемся режиме тест на первом периоде наиболее полно коррелирует с качеством звука.

First cycle distortion - Graham, what is that?

https://www.diyaudio.com/forums/solid-state/32758-cycle-distortion-graham-post379900.html

К сожалению его идея не нашла поддержки, сплошные насмешки... Так и умер человек не понятым.

Попробуем разобраться и сравнить результаты тестов на первом периоде с результатом теста компенсационным методом.

Дело в том что в более старших версиях микрокапа исключена возможность измерения спектра и THD в целом ранее 4-го периода. Поэтому придется пойти на небольшую хитрость и задержать входной сигнал с помощью идеальной задержки на 3 периода (для частоты 10 кГц это 300 мкс).

Как видим результаты измерений соизмеримы (около 6%), что с помощью преобразования Фурье, что методом компенсации.