Jump to content
kdas

Супертриод для наушников и не только

Recommended Posts

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%)

schematics.thumb.png.ebc9c408a32e969f3c23a14ce0da5a23.png

Спектр - прям ламповая классика.

spectrum.thumb.png.433c2a559bc0c13f1776d663cc9d25d2.png

 

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%)

schematics_power.thumb.png.7d37e0fd1c612f00391f0b72c897d688.png

spectrum_power.thumb.png.02e5c598380ef0f68db38d1474549307.png

 

 

Edited by kdas

Share this post


Link to post
Share on other sites

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар «STM32L5. Секреты оценки энергопотребления» (05.11.2020)

Компания КОМПЭЛ приглашает 5 ноября принять участие в вебинаре, посвященном первому семейству МК STM32L5 на ядре Cortex-M33. На вебинаре будет рассказано об ошибках при расчете энергопотребления МК с помощью отладки STM32L562E-DK. Отладки STM32L562E-DK будут разыгрываться среди участников. Информация об условиях участия будет озвучена на вебинаре.

Подробнее

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.

Amp.JPG.6e4225d319167ceb721423d354f12f90.JPG

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.

Amp1.JPG.069efc2c0fe9264eec8d1f9cc5efcd6d.JPG

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.

Amp2.JPG.7f5efd4b9db5c38b0dff9d1e619ec897.JPG

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


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как снизить потери мощности на 30%? Транзисторы SiC MOSFET.

Прогресс в области широкозонных полупроводниковых материалов позволил создать карбид-кремниевые полевые транзисторы (SiC MOSFET) с повышенной рабочей частотой, обеспечивающие меньшие потери на переключение. Усовершенствованные корпуса с малой паразитной индуктивностью, в которых выпускаются такие транзисторы, позволяют разработчикам в полной мере использовать возможности этих компонентов для увеличения КПД силовых преобразователей.

Подробнее

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...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нейросети в STM32G4 - пошаговое руководство!

Наличие программного пакета X-CUBE-AI, расширяющего функционал STM32CubeMX, поможет разработчику построить искусственную нейросеть на базе микроконтроллера из линейки STM32G4 производства STMicroelectronics. Статья включает пошаговое описание реализации такой нейросети.

Подробнее

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?

schematics_power_minus.thumb.png.948d5cb610859a68bb9a9a4b66b7628b.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Edited by Iskandr

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Kreimer.thumb.jpg.8e391ed126a081015005d09e8a5f07c1.jpg

Edited by Iskandr

Share this post


Link to post
Share on other sites

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".


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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".


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Золотые слова, применительно к схеме из первого поста.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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...

supertriod_schematics_real.thumb.png.9d24e804f85c89f4fb6f6a35e874d8b8.png

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...

Edited by kdas

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Так вчера ж уже избавились.


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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%)

supertriod_schematics_ocl.thumb.png.2974da777a049582221f15e124e4c165.png

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

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
26 минут назад, kdas сказал:

Пришлось ввести C1R14 для делинеаризации триода.

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Все люди разные :).

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

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

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


Гуглите и обрящете!

No one is perfect.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения


  • Соединитель проводов с термоусадкой и флюсом внутри

  • Similar Content

    • By Vitaliy L
      Помогите с проблемой.При подаче сигнала сгорели резисторы 47 Ом.Без входного сигнала ничего не сгорало, реле защиты динамиков срабатывало.Заменил резисторы,при включении опять сгорели,но теперь сразу и без входного сигнала. Схему именно такой платы найти не могу.Подскажите куда копать.



    • By Алексей1317188
      Добрый день! Помогите разобраться, пожалуйста. Перестали работать наушники(оторвался провод от платы, припаял обратно, но т.к. сломана коробка снова отошел контакт. Хотел бы соединить их напрямую, минуя регулятор громкости. Пробовал соединять по цветам синий с синим и так далее, не получилось, работать не захотели... Во вложение фото. Цвета такие: 1 провод, в нем 2 других, в первом желтый и зеленый (микрофон скорее всего), во втором красный, синий, желтый. 

    • By Андрій Оверчук
      Здраствуйте, вопщем появилась проблема с музыкальным центром technics 760, центр имеет трехполосную акустику, 2 большых колонки, 2 обемного звучания и центральную. В большых колонках по три динамика (нч, сч и вч) и на каждый канал своя пара провода, в последнее время при включении центра перестал включатса вч динамик в левой колонке,иногда могут и в обеих колонках, после нескольких включений-выключений апарата он включается, но ето только в стерео режиме, в режымах surraund и pro logic, когда включаютса все остальные колонки всё работает, вчем может быть проблема? При включении апарата или переключения режымов surraund, pro logic, stereo внутри блока усилителя слышно как релюшки щелкают, может в них проблема?

    • By ATACC
      Всем здоровья , пришла мне как-то идея собственноручно изобразить что-то вроде блютуз колонки . Изначально вопрос мне показался несложным , заказал 6 аккумуляторов 18650 , плату бмс , блок питания 12.6 на 2 Ампера . Два усилителя тра3110 (ибо руки кривые)  , а также два блютуз модуля (с питанием 5в). В наличии были два разных МР3 модуля (с блютуз) тоже по 5 вольт . Вот из этого всего нужно было попробовать сваять крутую блютуз колонку - перед сыном хвастаться ). Аккумуляторы собрал в блок и подключил к бмс , с этим проблем не возникло . Один МР3 модуль спалил из-за переполюсовки - он оказался без защиты от таких как я . Второй неисправный изначально , при подачи питания - через несколько секунд гаснет экран . Вобщем остались только блютуз модули , один из них я и подключил к усилителю . Проблем не было пока питание было раздельным , но запитавшись от одного блока с усилителем - появился адский фоновый шум , так я узнал о существовании "земляной петли" и методов борьбы с этим явлением . Мною было дополнительно заказано два понижающих преобразователя (причину почему два - уже указывал) с гальванической развязкой ,  с 12 до 5 вольт . Но пока ждал , беда пришла со стороны усилителя - при включении питания , звук либо совсем не появляется либо работает какое-то время (обычно 2-3 секунды , иногда дольше) и выключается , при этом светодиод продолжает весело гореть . Данное явление происходит с обоими усилителями . Вот собственно в этом и состоит вопрос - где я накосячил ? Ведь не может это быть заводским браком сразу на двух платах , тем более сначала они нормально работали . Для питания пробовал блок аккумуляторов , блок питания 12,6 вольт 2а (заказывал на Али) , блок питания от древнего ноутбука 12в 2а . 


    • By snak84
      Помогите со схеой.
      Сделал схему усилителя 5.1 и печатную плату, но есть сомнения в их правельности.
      Изготовление платы хочу заказать у китайцов, но так как я раньше усилители не собирал есть сомнения в правельности моей схемы разводки.

      Front.svgBack.svg
       
      Подскажите какие ошибки я допустил в схеме.
×
×
  • Create New...