• Объявления

    • admin

      Размещайте материалы своей компании БЕСПЛАТНО!   18.04.2018

      Редакционная политика портала позволяет размещать на бесплатной основе различные типы материалов: интересную информацию, наработки, технические решения, аналитические статьи и т.д. Пример такого блога. Взамен мы рекламируем ваш блог в наших группах в соц. сетях, ну и плюс естественная самореклама от пользователей форума и блогов, которые будут читать ваш блог. К примеру охват одного поста только в нашей группе VK составляет более 10 тыс. человек. Т.е. мы предлагаем бартер - вы ведете у нас блог и публикуете какую-то полезную и интересную информацию связанную с вашим производством, а мы рекламируем ваш блог в наших соц. сетях. Блоги можно полностью кастомизировать: поставить изображение шапки, сделать меню или оглавление, также в своем блоге вы будете модератором - сможете удалять комментарии и т.д. Ведение своего блога требует времени и навыков, но рекламный эффект колоссальный, т.к. это живое общение и отклик. Посты не должны быть рекламой, а также должны соответствовать правилам форума. Для тех компаний, которые будут публиковать интересный контент, права в дальнейшем будут расширяться - сможете публиковать больше ссылок, пресс-релизы, новости компании, анонсы и т.д. Ну а если вы хотите размещать платную рекламу: условия и прайс размещения на сайте и форуме, коммерческая тема на форуме, реклама в группе VK.

peratronika

  • записи
    4
  • комментария
    34
  • просмотров
    759

ИСТОРИЯ ОДНОЙ РАЗРАБОТКИ (сезон 4): качаем мощщу

peratron

1 169 просмотров

Жанр этого поста - рабочий дневник конструктора. То есть, попытка зафиксировать творческое движение мысли в процессе конструирования не определившегося ещё поначалу устройства. Приходится начинать блог сразу с сезона 4 - потому, что первые три истории зафиксированы в моих дневниках, но ещё не перенесены сюда. Но поскольку именно эта конкретная тема стала горячей для меня в здесь-и-сейчас - то первой в блоге фиксируется именно она. Остальные перекочуют сюда тоже - но чуть поздней.

 

Итак, сегодня мне приспичило:  для нового микрофонного предусилителя у меня был разработан любопытный узел балансного усиления - и мне захотелось попробовать его в приложении к проблеме мощного усилителя. Потому зарядил симулятор (PSPICE/OrCAD) и отрисовал изначальную схемку:

PWR2018_sch1_001.gif.c19ff74ec279ad08e2c3a93d030f52fe.gif

Смотрим спектр:

PWR2018s1.gif.7e6228b33a938d136151c22cb6582d68.gif

Хм... А не кисло, однако же ж...

Пояснение:  на спектрограмме одна клетка - это 20 дБ.

В привычных нулях - 0.0003%, где-то и как-то - хотя я нули считать не люблю и предпочитаю видеть спектральные палки: это гораздо информативней.

Спектр - не из самых лучших, конечно. Но и не забор, уходящий в бесконечность - спад имеет место быть: вторая группа от первой падает на -26 дБ и дальше чётные уходят, хотя нечётные  таки торчат. Но за -120 - это уже не столь критично. И пока это только "первый подход к снаряду" - переключательные искажения можно попытаться почистить.

ЛИРИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ 1

Скрытый текст

 

Звуковоспроизведение - это в некотором смысле религия. Для адептов ключевыми являются мантры, которые многие возводят в догмы. Потому стоит озвучить ключевые принципы, которые я, не возводя в догму, тем не менее считаю важными и в процессе поиска нужного схемотехнического решения использую, как критерии совершенства синтезированной схемы.

В ХЗТ (Хорошо Звучащих Трактах) главным критерием я считаю быстрый спад гармоник - для меня этот критерий свидетельствует о здоровье петли ООС. Быстрый - это значит спад огибающей не ниже 20-26 дБ/окт. При меньшей скорости спада следует подозревать недостаточное быстродействие петли - либо чрезмерно усиление в петле, либо полюса слишком занижены.

Средства достижения этой цели - "короткий" тракт в сочетании с минимизацией глубины ООС.

UPD1  (18.10.2018):  Для предметной иллюстрации - плохой спектр:

5ba12bfb114d0__.thumb.png.63186928547a782ec013226806aaae7d.png

Приборные искажения - порядка 0.01%. Но при этом - забор гармоник, уходящих в бесконечность при недостаточной скорости спада огибающей...

 

Теперь комментарии к разрабатываемой схеме.

Я сторонник отделения мух от котлет - усиление по напряжению должно быть отделено от усиления по току и у каждого из этих функциональных каскадов своя индивидуальная петля ОС.  Такой подход существенно упрощает выполнение требований по устойчивости и чрезвычайно благотворно влияет на спектр, препятствуя перекачке энергии в высшие гармоники, выскальзывающие из под действия физиологического фильтра, определяющего субъективное звучание тракта.

Такая концепция приводит к тому, что выходной каскад (усилитель тока) вырождается в повторитель.

ХИНТ: мне симпатична концепция никитинского выходника на полевых транзисторах - http://www.ant-audio.co.uk/Theory/N-channel MOSFET output stage with improved linearity_Rus.pdf

Потому разрабатываемый в этом НИОКР проект в изрядной степени родственен означенному никитинскому проекту - хотя последний прямым прототипом и не является.

В качестве УН для повторителя, охваченного 100%-й ООС мне захотелось применить свою новую разработку - весьма прикольный парафазный каскад, который в микрофонном преампе (для которого он придуман) показал очень интересный результат:

L1013_S1.gif.f688dc82f7dae0cc0e7c1b68c3e4e4a7.gif

Уникально чистый спектр с единственной палкой с уровнем -120 дБ!

ХИНТ: я мучил этот каскад на предмет того, к чему может привести неидеальность компонентов - подставлял вручную в плечи компоненты с реальным разбросом. И даже при замене модели транзистора на другой тип - то лишь выползала вторая гармоника, но не хуже -110...115 дБ. Высших не наблюдалось!

ХИНТ: каскадик сей довольно прикольный - и весьма непривычно работающий. Потому предлагаю помедитировать над ним как следует, прежде чем вносить контрпредложения и вообще критиковать.

В общем, показало себя нововведение весьма неплохо и в мощном повторителе - при том, что с переключательными искажениями я ещё не боролся. Хотя имею намерение всерьёз с ними сразиться - тем паче, что в предыдущих сезонах ИОР я нашёл эффективный алгоритм противодействия переключалке.

Ключевое решение - отказ от контроля выходного сигнала двухтактным компаратором и замена оного однотактным. Тогда выходной ток формируется не по принципу "от каждой твари по паре" и заменяется принципом "где сколько чего убудет - того в другом месте прибавится". Разумеется, подразумевается взаимодействие плеч.

Но в этом первом подходе я ограничился классическим двухтактом с классическими переключательными эксцессами - и перспективный результат получен именно в таком варианте. Что и вдохновляет.

Едем дальше - оценим петлевое усиление и вообще, что там творится в петле. Для этого посмотрим, что у нас между базами дифф-каскада:

PWR2018s2.gif.b67d02ed33ae914fffe802ae8a17c8a4.gif

Амплитуда сигнала между базами - порядка 100 мкВ, что при входной амплитуде 10 В даёт петлевое усиление порядка 100 дБ (на 1 кГц) Форма сигнала, включающая корректирующие добавки - достаточно плавная. То есть, исходные искажения тракта - весьма небольшие.

Годится! Можно ехать дальше...

Смотрим, что будет на 20 кГц:

PWR2018s3.gif.3a127bef70f3608455306b11489d1ded.gif

Ого! Внушаить (с) Х.М.  На 20 кГц практически не происходит увеличения искажений! Волшебно... Просто праздник какой-то...  :wub:

Впрочем, быстрая петля и есть быстрая петля - и на СЧ, и на ВЧ она трудится не в разнос...

 

Замечания по нюансам.

  • применённый новый каскад изначально парафазный, что открывает перспективу на построение истинно парафазной мостовой схемы;
  • Регулировка начального тока - R5. При этом, смещение термокомпенсированное - поскольку определяется БЭ-переходами Q3, Q5;
  • надо исследовать такой вопрос: не являются ли оставшиеся искажения с явно выраженной чётной структурой остатком того факта, что ток управления нижнего плеча уходит в землю, а ток управления верхнего плеча - в нагрузку, и если это так, то попробовать отвязать управление от нагрузки;

 

(11.0918)  UPD1: Мысль о влиянии тока управления на ток нагрузки оказалась верной! Убрал ток из нагрузки, пустив его на землю через PNP с общей базой, подвязав базу к истоку МОПа, а эмиттер - к нижнему концу R1

Результат такой:

PWR2018s4.gif.486fb8adb23e28fff0d2c4f911c7f93d.gif

Офигеть!!! Спектр - лучше не бывает (не нужно). Падает стремительным домкратом  :o

 

Чё та будет дальше?!

 

(15.09.18)  UPD2:  Глянул фазу.

PWR2018p1.thumb.gif.216cf41cced9728ba3d02066de87b1fc.gif

Гляжу тупо - разрываю петлю, балансирую по режиму и смотрю на графики. Может есть методика глядеть фазу и полюса без разрывания петли?

М-да... Не всё ура.

Петлевое усиление - 100 дБ, как и посчитал выше.

Первый полюс - высоко: 10 кГц. Второй - 1 МГц.

Фаза на 0 Дб - таки забегает за 180... Плохо :aggressive:

По идее - должно выть. Но сим рисует чисто - хотя обычно при возбудных ситуациях он встаёт раком.

Пошёл медитировать - куда выгребать? Опускать первый полюс? Грести на опережение?

 

(27.09.18)  UPD3:  Следующая фигура марлезонского балета...

Скрытый текст

Следующая фигура марлезонского балета.

По некоторому размышлению, решил, что поиграться с усем практически удобней всего в его реинкарнации для наушников - затраты на макетирование и отработку минимальны, а сам продукт востребован в достаточной мере, что б потратиться на разработку коробчонки. Тем паче, что хидамп я уже выпускал - и разработка следующего поколения вполне укладывается в мои производительные планы.

Итак, приступаю к разработке хидампа - по мере появления практических схем и прочих атрибутов ОКР, сформирую отдельную тему. Здесь же для соблюдения единства места и времени, выложу сейчас первую прикидку.

Итак, схема:

HA1801_sch1.gif.9aee79f1df69fb47db347ee28a869d8e.gif

В общем и целом - всё то же. Но выходные половики заменены биполярами.

Поначалу пытался тупо поставить вместо мощных МОПов более мелкие - 2N7000. Но с ними схема на удивление не взлетела: крутизны мелких недостаточно! Потому мигрировал на биполяры - поначалу тоже однокаскадники ВС547. Но всё получалось внатяг - и тогда дошёл до дарлингтонов.

Для макетирования пока использовал сборку ВС547+BD139 - хотя в перспективе имеет смысл посмотреть готовые дарлингтоны в подходящих средних корпусах. Впрочем, тут вопрос цены и вопрос наличия спайс-модели будут определяющими.

ХИНТ: вернулся к току управления, затекающему в выходную шину - тут влияние оказалось меньшим, чем в половой версии. Пока слишком в это не углублялся - разберусь потом, в рабочем порядке.

На текущий момент параметры выглядят так:

HA1801s1.thumb.gif.68bfa900c9eeb800f02bdfbdfd5ef051.gif

Приемлемо. Но надо будет посмотреть, можно ли забуриться дальше.

ФЧХ и АЧХ петли:

HA1801p1.thumb.gif.68d12784171865dc60baf3348208f512.gif

Видим, что первый полюс съехал вниз - причём, довольно прилично. То есть, половик с его ёмкостями таки гораздей и в полномощностном усе кошерней.

Тем не менее, эту конфигурацию с дарлингтонами имеет смысл прокачать и для него - хотя там проблемы с большими токами будут куда злей, чем в ушнике.

Соответственно, для ушника надо поискать адекватные полевички - возможно, в сборочке.

А пока - смакетировать ушник и в биполярной версии. Чем и займусь на следующем шаге.

/продолжение следует/



30 комментариев




Рекомендуемые комментарии

Заведомо ненадёжная схема соединения базы транзистора Q16 посредством делителя на R5 - R10 с выходом на Q13-Q14. Теоретически, при отсутствии паразитных (ёмкостных) связей, вроде бы ничего, но практически эти связи существуют... 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Обычная ООС - в боевом варианте нижнее плечо будет развязано по постоянке для уменьшения дрейфа нуля.

ХИНТ: схема не окончательная - это всего-лишь вариант, удобный для отработки на симуляторе.

В чём вы видите ненадёжность?

Насчёт паразитных связей - я не склонен преувеличивать их влияние: нормальный запас по фазе в петле ОС делает схему стабильной и нечувствительной к подобным мелочам...

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
8 часов назад, peratron сказал:

В чём вы видите ненадёжность?

  Подробный анализ отдельных каскадов ОУ показан во многих нерадиолюбительских учебниках по теории цепей. Ваша схема ничем примечательным в смысле новизны не отличается. Существующие ОУ достигли своего совершенства, а схемотехника каскадов описана в патентах во всех возможных модификациях. 

  Анализ ОУ приведён, например, у Алексенко стр.288... 

Алексенко Основы микросхемотехники.rar

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

В огороде бузина...

В общем, пронятно - баба Яга против, а детали несущественны.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Помедитировал над чётными гармониками в спектре уся -гипотеза состоит в том, что несимметрия возникает из-за коллекторной модуляции плеч: драйвер нижнего плеча работает при полном напряжении и без модуляции, а драйвер верхнего плеча - при половинном напряжении и глубокой коллекторной модуляции.

Вставил каскоды.

Модуляция ушла - чётные гармоники ушли от слова совсем. Остались только нечётные, переключательные по происхождению (уменьшаются при увеличении начального тока в двухтактном выходном АВ-каскаде). Общий уровень гармоник снизился на 15...20 дБ.

 

Оно, конечно, замечательно - но вот с фазой стало намного труднее: первый полюс поднялся высоко-высоко - ушёл 30 30 дБ.

Тоже какбэ замечательно - но при этом фазу скорректировать правильно пока не удаётся: на 0 дБ фаза уходит за 200 градусов, да и на рабочем усилении 20 дБ за тоже достаточно далеко за буйками (за 180 градусов убегает гарантированно).

В пику этому, одноэтажный вариант (без каскода) корректируется славно - на усилении +20 дБ фаза не более 120 градусов (!).

 

Так, что каскод пока не в кассу - всё равно его преимущества не получается реализовать: придётся закорректировать вусмерть и съехать на полюс 1 кГц. Что резко ухудшит верха...

 

ХИНТ: в целом - усь наиболее симметричный из всех, которые знаю...

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Комментарии блога

    • Ставил то, что было. Сверху вниз: 22n 470n 1u
    • Добрый день. Кручу-верчу схему и файл lay и никак не пойму некоторых номиналов.  Как видно в скрине я все определил (скорее всего ошибочно) как 1мк х 300В, но у вас на плате они абсолютно разные. Подскажите, если есть такая возможность, номиналы кондеров  
    • ностальжи. Я с такими штуками тоже работал, только на 60 секунд. До сих пор пачка валяется. Дохнут довольно часто, но правда в выборке из пары сотен.
    • Бог миловал, поэтому как вода лечит такие вещи, сказать не могу. Но с ответственностью могу заявить, что "мёртвая" вода обладает очень сильным антисептическим и обеззараживающим действием и в сочетании с "живой", может вылечивать очень многие вещи, в том числе и загнивающие раны, а возможно и разные стадии гангрены ...    Я с помощью мёртвой и живой воды прекрасно "заживляю" ушибы, царапины и порезы на ногах. Если раньше они не проходили месяцами, то на данный момент всё заканчивается неделей, максимум, двумя.   Так что вопрос о том, почему врачи не применяют живую и мёртвую воду, надо задавать им, а не мне.  Так же можно задать вопрос офтальмологам - почему они не применяют для лечения глаз, давно разработанные упражнения и целые методики по восстановлению зрения. Хотя древние индейцы и йоги успешно ими пользуются по сей день. При попытке внедрить эту технологию "в массы", только японцы ответили честно: "Если мы внедрим этот метод лечения и профилактики,  то вся наша "очковая" промышленность останется без работы"  ... Как-то на щеке вскочили два больших фурункула (в Хабаровске решил выдавить прыщики). Щёку разнесло так, что по приезде домой в Москву поднялась температура и хотел уже идти к хирургу.  Неделю делал примочки мёртвой и живой водой - всё прошло.  Отца уже давно перевели на инсулин, но сахар, всё одно, ниже десяти не опускался. Как только стал пить живую воду, снизился  в течении недели до 5-ти, 6-ти.  У тёщи был опоясывающий лишай, таблетки и мази толком не помогали.  Так же помогла мёртвая вода. У неё же сильно отекали ноги. Регулярные  примочки с помощью бинтов пропитанных активированной водой, устранили эту проблему. Уже пол года не вспоминает об этом.  Я не хочу сказать, что активированная вода, это панацея от всех болезней, но ведь человек ничего не теряет от её применения, так почему же не попробовать, тем более, что никто не запрещает отказываться от приёма выписанных лекарств.  В случае, если вода начинает помогать, то можно снизить дозы, а в некоторых случаях и совсем отказаться от химии.  В любом случае, использование воды значительно сокращает количество принимаемых таблеток, а это главное, ибо чем меньше химии мы потребляем, тем меньше травим свой организм ...  Ещё раз повторю, что бы понять работает эта вода или нет, надо, для начала, самому попробовать её действие и уже потом делать какие-то выводы.
    • Вдобавок к сказанному выше @Hambaker Лично знаю единственный случай, когда моему школьному приятелю удалось консервативно вылечить диабетическую гангрену обеих пяток. Но лечился он мазьками-травками-прополисом.  Когда я увидел начинавшуюся гангрену - моё решение было однозначным: резать! Но имелся один фактор: он жил один, без семьи. Поэтому ухаживать за одноногим (а не исключено, что в перспективе и безногим) было просто некому.  Когда увидел результат - долго щупал глазоньки на затылке...
  • Записи блога