Супертриод для наушников и не только

[kdas]

Всем привет,

С некоторых пор я занимаюсь поиском лУчшей схемы для своих наушников (32 Ом) и, желательно, без трансформаторов. Присматривался и к Power Follower Чуфолли, и к ZOTL (@I_Avals, Вы были правы, это фигня какая-то. Бросил после того, как из драйвера дымок вышел. Правда может я рукожоп просто ). Roggom собирал...

Джон Броски сделал серию интересных публикаций про супертриод. Концепция меня заинтересовала и я решил помоделировать. Результат какой-то фантастический, но моделирование с разными лампами и разными режимами даёт одинаковые цифры.

Сначала немного теории о супертриоде (перевод из ссылки):

• Триод работает при постоянном токе
• Силовые устройства (полупроводники или лампы) управляют нагрузкой без помощи триода
• Триод управляет (наблюдает за) выходом

Основная идея в том, чтобы звуковой отпечаток ("sonic footprint") триода оказался в нагрузке. 

Теперь к делу. Я смоделировал схему с 6Н23П и IRFP9240 (2В выходного напряжения - 0.125Вт).

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
 Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    1.877e+00    1.000e+00       14.04°        0.00°
    2       2.000e+03    6.941e-05    3.698e-05      -22.70°      -36.74°
    3       3.000e+03    2.947e-05    1.570e-05       50.64°       36.61°
    4       4.000e+03    8.853e-06    4.716e-06      117.74°      103.70°
    5       5.000e+03    5.626e-06    2.997e-06       99.46°       85.42°
    6       6.000e+03    6.351e-06    3.383e-06       96.80°       82.76°
    7       7.000e+03    6.357e-06    3.386e-06       99.80°       85.76°
    8       8.000e+03    6.260e-06    3.335e-06      101.17°       87.13°
    9       9.000e+03    6.228e-06    3.318e-06      102.55°       88.51°
Total Harmonic Distortion: 0.004111%(0.013603%)

Спектр - прям ламповая классика.

 

Ничего подобного из простого повторителя выжать невозможно. Там искажений на 2 порядка больше.

Попробовал также применить идею к мощному усилителю. Действующие лица те же. Режимы другие (100 Вт в воздух при 12.5 Вт выходной):

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
 Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    1.029e+01    1.000e+00       44.91°        0.00°
    2       2.000e+03    8.720e-04    8.472e-05      -17.61°      -62.52°
    3       3.000e+03    2.973e-04    2.888e-05       85.23°       40.32°
    4       4.000e+03    4.604e-05    4.472e-06      -46.21°      -91.12°
    5       5.000e+03    1.414e-04    1.374e-05       88.98°       44.06°
    6       6.000e+03    1.051e-04    1.021e-05      110.27°       65.36°
    7       7.000e+03    9.747e-05    9.469e-06       95.88°       50.97°
    8       8.000e+03    1.080e-04    1.049e-05      102.00°       57.09°
    9       9.000e+03    1.007e-04    9.781e-06      104.35°       59.44°
Total Harmonic Distortion: 0.009284%(0.018484%)

 

 

Изменено 9 мая, 2017 пользователем kdas

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[kdas]

Перепробовав разные лампы в моделях я понял, что ключевая настройка - это подбор наиболее линейного участка характеристики лампы при определённом постоянном токе. Для разных ламп он разный.

Остаётся только один вопрос. А нужны ли нам такие параметры, чтобы усилитель "зазвучал"? Вот Nelson Pass думал немного иначе. Он затрагивает тему нелинейности воздушных колебаний и, по его мнению, немного нелинейности звуку не помешает, а даже наоборот. Но это уже другая тема. 

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[_VN_]

Сами наушники у Вас не вносят искажений? Даже при передаче тока, если стоит электродинамическая катушка, на неё имеются фазовые и динамические искажения из-за противо-ЭДС переходного процесса. 

 Возможно, Вы ещё в начале поиска оптимального варианта. Известно, что минимальные искажения вносит электростатический преобразователь...

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[I_Avals]

9 часов назад, kdas сказал:

I_Avals, Вы были правы, это фигня какая-то.

 Извините, конечно, но и это тоже. Вы имеете 2-х каскадный усилитель, охваченный 100% ООС. Иначе, повторитель. Но! Давайте посмотрим на усилитель, как таковой.

Несложно видеть, что усиление первого каскада (лампы) -2,2 дБ!! Минус! Транзистор даёт 33,4 дБ, разомкнутый Ку, соответственно, 31,2 дБ. Для второго случая (10 мА и 1,5 А). всё совсем плачевно. Усиление лампы минус 9,4 дб (!!!!), транзистора 40,8 дБ, общее усиление не изменилось - 31,4 дБ. Ка Вы понимаете, в этом случае говорить о "руководящей роли" лампы как минимум, безыдейно. Второй "подводный камень" - напряжение на нагрузке. Оно априорно не может превысить напряжение смещения лампы. Это 0,9 Вольт для первого случая и 0,4 для второго . Предельные выходные мощности 12 мВатт и 2,5 мВатт, соответственно. Извините, для усилителя с током покоя в 1,5 А это глупо.

Если непременно хочется играться с этой схемой - доведите её до ума.

Это, по крайней мере, увеличит выходную мощность мин до 150 - 200 мВАатт. И ещё. - Это повторитель. Ку = ~ 1. А это может создать проблемы при работе с низкоуровневыми источниками. Я бы сделал усиление, хотя бы, 10 дБ.

Это избавит схему от "ненавистного" ОУ, но и увеличит искажения. Впрочем, не смертельно. "0" на выходе, в реальной схеме, устанавливается подбором R3.

[kdas]

Ну это понятно, конечно. Наушники хорошие денег стоят. И, возможно, при наличии хорошего аудиотракта, приобрету что-нибудь более интересное, чем мои Сенхи 215-е. Например, 600-е.

Электростаты - это отдельная тема. И кстати, не такая уж фантастическая судя по форумам. Ждёт своего часа...

[kdas]

21 минуту назад, I_Avals сказал:

Вы имеете 2-х каскадный усилитель, охваченный 100% ООС. Иначе, повторитель.

Естественно, это повторитель. Разговор именно о выходном каскаде идёт. Усиление по напряжению должно быть раньше сделано.

21 минуту назад, I_Avals сказал:

Предельные выходные мощности 12 мВатт и 2,5 мВатт, соответственно.

Вот это я не совсем понял. Мои цифры получены симуляцией при 2 и 15В входного и ~1.9 и ~10В выходного на нагрузках 32 и 8 Ом соответственно. LTSpice врёт?

22 минуты назад, I_Avals сказал:

Если непременно хочется играться с этой схемой - доведите её до ума.

Исходная схема немного другая, но мне не удаётся выявить разницу в выходных параметрах если я подключаю нижний ИТ на землю и дополнительному отрицательному ИП. Возможно, это то, что надо, чтобы триод нормально работать стал в реальности?

[Alex-007]

11 минуту назад, kdas сказал:

Возможно, это то, что надо, чтобы триод нормально работать стал в реальности?

Нет, это надо, чтобы источник тока I2 нормально работал в реальности.

[Iskandr]

20 минут назад, kdas сказал:

 LTSpice врёт?

Не врёт. Ваша последняя схема не имеет никаких преимуществ. Смещение триода можно организовать от резистора, включенного между катодом-стоком и ИТ, чтобы не городить двухполярного питания.

Изменено 10 мая, 2017 пользователем Iskandr

[I_Avals]

22 минуты назад, kdas сказал:

Вот это я не совсем понял. Мои цифры получены симуляцией при 2 и 15В входного и ~1.9 и ~10В выходного на нагрузках 32 и 8 Ом соответственно. LTSpice врёт?

Неа. Не врёт. Симулирует. Посмотрите осциллограмму на катоде  триода и попытайтесь понять, откуда там берётся двойной размах в 30 Вольт. И подумайте, будет ли всё так красиво не "на бумажке". 

8 минут назад, Iskandr сказал:

Ваша последняя схема не имеет никаких преимуществ.

Если не считать того, что она будет работать "в железе". А так - да, никаких.

[Iskandr]

2 часа назад, I_Avals сказал:

Если не считать того, что она будет работать "в железе".

А что не так с железом? Тот же Креймер "снизу", К<1.

Разделительный конденсатор на вход, естественно.

Изменено 10 мая, 2017 пользователем Iskandr

[I_Avals]

Тот же Креймер "снизу" - смеётесь? Или, правда, не понимаете? По описанию, ток покоя составляет 100 мА. Иначе, на R6 падает 6,4 Вольта. При нагрузке в 32 Ома теоретический размах, до ограничения, Um = 6..4 x 32 / (64 + 32) = 2.13 Вольта, что соответствует мощности в 35 мВатт. На самом деле, меньше.

То, что Вы нарисовали внизу, принципиально отличается от того, что моделировал и обсуждал kdas. В оригинале Креймера, на R4 падает 6,4 + 3,6 = 10 Вольт, в Вашем Варианте - 3,6. И смещение сетки лампы принципиально другое.Так что, давайте говорить об одной и той же схеме. Ваша же "доработка", требует дальнейшей доработки. Если в схеме нет дросселя, как нагрузки, то предполагается наличие некоего падения напряжения на "анодном" (R6) или "катодном" сопротивлении (ИТ в Вашей схеме). Эта задача не решена. Накидать идей, нарисованных "на бумажке" не сложно. Особенно, с использованием идеальных элементов.Труднее сделать так, чтобы это работало в "железе". Нарисуйте Ваш ИТ не теоретическим значком, а в реальных элементах - быстро нарвётесь на кучу "подводных камней".

[Iskandr]

1 час назад, I_Avals сказал:

Так что, давайте говорить об одной и той же схеме.

Давайте. А какие противопоказания установить смещение сетки делителем с основного источника? Второй источник всё же усложняет схему.

[I_Avals]

Никаких, кроме того, что он у Вас не показан. "Сырые" идеи, требующие множества постов для уточнений и дополнений - что в этом хорошего? Так можно год "конструировать".

[Iskandr]

Золотые слова, применительно к схеме из первого поста.

[kdas]

Нарисовалась реальная схема с ИТ на россыпи. Показатели по-прежнему, высочайшие:

Цитата

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
 Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    1.877e+00    1.000e+00       14.04°        0.00°
    2       2.000e+03    7.263e-05    3.870e-05       23.30°        9.27°
    3       3.000e+03    3.081e-05    1.641e-05       55.13°       41.09°
    4       4.000e+03    8.796e-06    4.687e-06      122.39°      108.35°
    5       5.000e+03    5.491e-06    2.926e-06       97.73°       83.70°
    6       6.000e+03    6.405e-06    3.413e-06       96.50°       82.46°
    7       7.000e+03    6.352e-06    3.384e-06       99.95°       85.91°
    8       8.000e+03    6.268e-06    3.340e-06      101.20°       87.17°
    9       9.000e+03    6.218e-06    3.313e-06      102.58°       88.54°
Total Harmonic Distortion: 0.004293%(0.013659%)

Вопрос только в том, насколько она в "железе" будет отличаться от симуляции...

R9 и R10 только для контроля тока в симуляторе, так что не обращайте на них внимание.

Если убрать триод с обвязкой и заменить его на делитель смещения затвора, то получится классический повторитель на полевике почти как у Чуфолли.

И, кстати, можно ли от нижнего ИП запитать накал заодно через отрицательный стабилизатор? Вроде смещение как раз, что надо...

Изменено 10 мая, 2017 пользователем kdas

[kdas]

Ещё бы от выходного конденсатора избавиться с помощью серво, то вообще бы идеально было 

[I_Avals]

Так вчера ж уже избавились.

[kdas]

Точно же, простите за невнимательность. Правда при введении ОУ почему-то вторая гармоника стала меньше третьей, что совсем не "лампово" . Пришлось ввести C1R14 для делинеаризации триода.

Цитата

Harmonic    Frequency     Fourier     Normalized     Phase      Normalized
 Number       [Hz]       Component     Component    [degree]    Phase [deg]
    1       1.000e+03    1.933e+00    1.000e+00        0.19°        0.00°
    2       2.000e+03    1.114e-04    5.764e-05      -82.85°      -83.04°
    3       3.000e+03    4.656e-05    2.409e-05        5.34°        5.15°
    4       4.000e+03    7.874e-06    4.074e-06       98.86°       98.67°
    5       5.000e+03    1.740e-06    9.001e-07     -160.47°     -160.65°
    6       6.000e+03    6.355e-07    3.288e-07      -68.71°      -68.89°
    7       7.000e+03    2.881e-07    1.490e-07      -35.98°      -36.17°
    8       8.000e+03    2.257e-07    1.168e-07      -48.19°      -48.38°
    9       9.000e+03    2.584e-07    1.337e-07      -48.50°      -48.69°
Total Harmonic Distortion: 0.006261%(0.013996%)

А вот кстати, в качестве ИТ тут LM317HV можно использовать?

 

[Alex-007]

26 минут назад, kdas сказал:

Пришлось ввести C1R14 для делинеаризации триода.

Тогда проще выбросить верхний ИТ и заменить его резистором. Меньше будет деталек...

[I_Avals]

Иногда не понимаю людей... Столько мук творчества и энергозатрат на тепло, лишь бы не мотать трансформатор и обойтись одной лампой.

[kdas]

Все люди разные .

Да и какие же это мучения? Лёжа то на диване, да в компании умных людей. Это просто отдых 

А заодно и попытка выбросить нелинейный элемент из пути сигнала небольшим усложнением обвязки того же самого триода.

[kdas]

1 час назад, Alex-007 сказал:

Тогда проще выбросить верхний ИТ и заменить его резистором

Нее, тут нужна точная настройка на токовый режим. А потом слегка, управляемо подгрузить триод по переменному току. Мы ведь тут "болид Формулы-1" конструируем 

[I_Avals]

попытка выбросить нелинейный элемент из пути сигнала - поверьте, IRF куда как нелинейнее трансформатора.

[Alex-007]

1 час назад, kdas сказал:

Нее, тут нужна точная настройка на токовый режим.

Фраза совершенно непонятна.

1 час назад, kdas сказал:

А потом слегка, управляемо подгрузить триод по переменному току.

4,7 кОм в аноде - это "слегка" подгрузить?! Ну - ну.

[kdas]

4 часа назад, Alex-007 сказал:

Фраза совершенно непонятна

Судя по моделированию, при определённом напряжении питания надо точно подбирать ток триода для минимума искажений. Там есть оптимальная точка.