V2020 PRO

[waso 5210]

"Если нас ругают наши враги, значит, мы всё делаем правильно"

(с) И.В. Сталин.

 

Целью создания данного усилителя была реализация нескольких идей по дальнейшему улучшению его линейности и функциональных возможностей, которые могут быть полезными при студийной работе. Его прообразом можно назвать версию V.2012 PRO, которая обладала почти всеми необходимыми для серьёзной работы качествами: запас устойчивости по фазе позволял безаварийно работать на ёмкостную нагрузку до 0,33мкФ без выходной катушки (!!!), наличие токовой защиты придавало усилителю "неубиваемость" от случайных КЗ по выходу, а клип-лимитер предовращал выгорание "пищалок" в АС при чрезмерной выходной мощности. Также в усилителе был незаменимый при серьёзной работе индикатор пиковых перегрузок, интегратор, поддерживающий ноль на выходе и снимающий необходимость в разделительных конденсаторах, и как вишенка на торте-компенсатор сопротивления проводов, известный по УМЗЧ ВВ89 Н. Сухова.

На сегодняшний день схема приобрела такие дополнительные функции, как наличие симметричного входа, необходимого в студии, возможность подключения лестничного РГ (например, РГ Никитина от Антекома), а также функция токовой защиты ВК через лимитирование выходного напряжения, что может быть полезно при длительной работе на НЧ динамики с большим уровнем, но еще не достигающем срабатывания "защёлки". 

В усилителе напряжения использовано токовое зеркало Уилсона, как наиболее линейный вариант из всех, ограничение его выходного тока достигается за счёт местной нелинейной ОС, состоящей из резисторов R51, R54 и светодиодов зеленого цвета свечения. При нормальных условиях светодиоды закрыты и ток не пропускают. Как только УН попадает в клип по выходному напряжению либо по выходному току, падение напряжения на R57, R58 резко увеличивается, что приводит к снижению коэффициента усиления зеркала по току до безопасного значения. Поскольку это событие сопровождается разрывом петли ООС, то длительное нахождение транзисторов VT8, VT9 в таком режиме могло бы быть опасно для них, если бы не одно "но" - пиковый лимитер снижает входной сигнал УМЗЧ до такого значения, при котором петля ООС восстанавливается. Длительность реакции лимитера около 2мСек, поэтому такая перегрузка безопасна для УНа.

Печатная плата была разработана с использованием результатов измерений Дмитрия Бокова (г. Санкт-Петербург), который путём различного подключения земель и измерения КНИ в каждом случае, пришёл к выводу, что точки подключения силовой земли БП и "холодного" провода АС должны находиться в одном и том же месте. В эту же точку приходит провод от слаботочной земли, а также полигон земли УНа и транзитом через него  - экран слаботочной части. Последние обстоятельства были известны ранее и активно использовались, а вот первое - нет, и оно было выяснено сравнительно недавно.

В усилителе преимущественно используются выводные компоненты, а СМД-резисторы в основном используются в ВК, с целью экранировать их излучение слоем фольги. Также, как и мощные эмиттерные резисторы ВК, они размещаются в "подвале" платы. Были выбраны два типоразмера резисторов: 2512 и 1206, как не имеющие проблем с доставабельностью в интернет-магазинах, в том числе и на АлиЭкспрессе.

Ток покоя ВК выбирался из расчёта 50мА на транзистор, как разумный компромисс при таком напряжении питания (75В на плечо), номиналы эмиттерных резисторов выбирались из тех же соображений, что и в V.2012 PRO.

Принципиальная схема УМЗЧ.

Печатная плата была разработана таким образом, что путём нескольких манипуляций допускает использование как режима АВ для выходного каскада, так и ЭА-режима с использованием микросхемы от JVC VC5022 (или ее дискретного аналога), при этом потребуется удалить межбазовые конденсаторы в ВК, а номинал С34 уменьшить до 2200пФ. Также для режима АВ необходимо запаять две оловянные перемычки. 

Результаты моделирования схемы в программе LTspice:

IMD на 19+20кГц.

Чертеж ПП усилителя: 

V2020_PRO.lay6

В качестве системы защиты, способной полностью использовать возможности усилителя, рекомендуется схема из темы "Всё, что больше киловатта"  , поскольку там закладывалась защита ВК по току через оптопару и это отрабатывалось на практической конструкции. 

Для перевода в режим ЭА потребуется либо микросхема VC5022, либо изготовление микромодуля по её внутренней схеме:

При проверке микромодуля с большой долей вероятности, потребуется увеличение номиналов R13, R14 до 910 Ом (возможно даже, что и до 970...990 Ом, что набирается составлением из двух резисторов в параллель) . Форма токов на эмиттерных резисторов ВК должна быть такой же, как в ЭА2012\2014, т.е. минимум не должен валиться в ноль. 

Чёртёж ПП микромодуля:

VC5022.lay6

 

Его цоколёвка идентична фирменной микросхеме. 

Источник смещения также должен быть выполнен иначе, например, так:

 

Диод VD1 должен иметь тепловой контакт с радиатором.

 

V2020 PRO.spl7

[Adver 220]

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН (Экспресс изготовление за 24 часа!)

Сборка высококачественных печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!

Новые услуги: 3D-печать и обработка с ЧПУ

Студенческое спонсорство

[waso 5210]

В ходе экспериментов с источником смещения для ЭА-версии был отлажен хорошо повторяемый и простой узел термотранзистора. Он может быть размещён на небольшой платке (её чертёж был в темах по двухэтажникам). Транзистор VT1 имел H21э=110, стабильность тока покоя при включении и при прогреве - удовлетворительная. 

Выражаю признательность @Gena Kharlip за то, что не пожалел сил и времени для сравнительной проверки нескольких вариантов термоузла, из которых был отобран наилучший.

[Adver 220]

Изготовление 1...4-х слойных плат - 2$

Быстрое изготовление прототипа платы всего за 24 часа! Прямая доставка с нашей фабрики!

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

[ZLOdeyB@sil@ 278]

3 часа назад, waso сказал:

стабильность тока покоя при включении и при прогреве - удовлетворительная. 

В цифрах это можно выразить? 2х-3х кратная перкомпенсация? Или умеет "выкручиваться" мухлевать, списывать, покупать работы, что-то соображает, но учить ни-ни -- открыть дома учебник лютый зашквар. 

[Adver 220]

Вебинар «Решения Analog Devices для гальванической изоляции. Обзор технологий и новинок» (27.04.2021)

Компания «Компэл» и Analog Devices приглашают всех желающих 27/04/2021 принять участие в вебинаре, посвященном решениям Analog Devices для гальванической изоляции. В программе вебинара: технологии гальванической изоляции iCoupler, цифровые изоляторы, изолированное питание и технология isoPower, гальванически изолированные интерфейсы (RS-485, CAN, USB, I2C, LVDS) и другое.

Подробнее

[Gena Kharlip 33]

Итак, плата очень тестовая... с ошибками( не та, что выложил Вадим). Питание номинальное, раздельное. Радиатор очень тестовый.   Эмиттерные резисторы 0,33 как   в NXP.  Сначала был запуск в АБ режиме. Почти без  ньюансов.  Есть проблемка с интегратором- стартует с -0.5В. Термо по основной схеме с двумя диодами. Не пошли транзисторы  КТ815, виноват скорее всего малый Hfe. Поставил BD139 в пластике и  под винт выходника.   Интереснее был супер-А на микре VC5022. Взял две пары на али VС5022 и LА2500 (якобы  Sanyo). VC оказалась леваком, на LA запустилось. Под направляюющей  мыслью Вадима удалось стабилизировать стартовый ТП- с одним диодом и резистором 2,2к. 

Видео старта на трубе

на DT -температура, правее- напряжение на нагрузке, на последней фотке ТП после прекращения подачи сигнала. Он не сразу устанавливается.. 

Если, что у меня есть и ЭА2014 и ЭА2012, те как работает шунт Вадима -знаю.  Никаких признаков возбудов и в помине нет.

Edited May 27, 2020 by Gena Kharlip
добавление

[Adver 220]

Пружинные клеммники Degson - высокое качество соединения по оптимальной цене!

Пружинные клеммные блоки Degson для монтажа на печатную плату – это простое и надежное соединение, которое позволяет легко решать задачи для различных приложений за счет обширного ассортимента. Клеммники Degson доступны в двух конструктивных исполнениях (торцевой контакт и зажимная клеть), имеют различные направления ввода проводника (45°, 90°, 180°) и обладают широким диапазоном поперечных сечений (0,2…2,5 мм2).

Подробнее

[Дмитрий Викулов 73]

Наверное вопрос напросился не только у меня.

Звучит то как?

Edited May 27, 2020 by Дмитрий Викулов

[Adver 235]

Новое семейство ИП от MEAN WELL мощностью 150, 300, 600 Вт с повышенной перегрузочной способностью

Компания MEAN WELL разработала семейство источников питания номинальной мощностью 150, 300 и 600 Вт с возможностью кратковременной безопасной работы при мощности в 2,5 раза выше номинальной (до 5 секунд). Данное семейство источников питания востребовано в промышленных установках с использованием электродвигателей или с емкостной нагрузкой. Применяя новые источники питания HRP/N можно получить экономический выигрыш.

Подробнее

[Gena Kharlip 33]

36 минут назад, Дмитрий Викулов сказал:

Звучит то как?

Хз, еще на столе. Все работы пока с генератором. Синус чистый, меандр 20к поданный на точку сумматора - квадратненький. Выброс после ОУ убрал заменой С23 15пф. Лимиттер еще на подключен,  в ограничение входит мягко и симметрично. В ВК стоят санкены, в УНе 3503/1381 от Луча. В АБ-режиме тестировал на 51В- этого радиатора хватало.Для смены на ЭА все равно снимать с радика, выпаять три кондера и убрать перемычки. Ну и оказалось, что есть отличия в термо. LA2500 в воздухе из-за ошибки на моей плате. Те серьезных косяков пока не обнаружил, можно собирать. Не думаю, что сильно изменится звучание в сравнении с другими усилителями Вадима. Наверное, второй канал соберу в АБ режиме  для сравнения. 

[Дмитрий Викулов 73]

Вы собрали один канал по тем номиналам,  что указаны на печатке Вадима? Плата один в один или что-то свое?

[Adver 220]

[IDIOT 129]

Беда похоже, именно такие @Gena Kharlip  как ты мне в ЛС кинул фотки VC5022 035 и Дима А Прислал... ну дискретными тогда если что обойдемся , вроде правленные у нас в ОК есть

Edited May 27, 2020 by IDIOT

[Gena Kharlip 33]

Да , делал по схеме. Отличия я указал. Да, еще ток Уна 10мА ,резисторы получились 180 Ом - делал на цангах). По опыту предыдущих усилителей Натали, наставил цанг под все конденсаторы коррекции - пригодилось только для С23. Все  резисторы и транзисторы по Hfe на рабочих токах (не китайским тестером)  в Уне и ВК подбирал попарно. 

Печатка Вадима, ранняя тестовая, с несколькими ошибками в разводке и шелкографии, легко устранимы, особенно, если оставлять в АБ- режиме.

Вадим дальше прочекил и выложил правильную лайку.

Чтобы я сделал сегодня с платой для СЕБЯ :

перенес бы DA1 вниз(тяжело паять(выпаивать) без фена),

DA2 под DIP8(на поиграться с ОУ)

защелку всю в смд и вниз,

убрал бы маску с шин питания ВК и усилил(или всю плату с 105 фольгой),

питание УНа перетащил бы к УНу,

отодвинул элькапы от балластных резисторов - греются  здорово.

В некоторых местах  ноги  диодов приходилось гнуть под корешок( или ставить их вертикально). Ну, может быть, еще поставить несколько контрольных точек

(например, неудобно подавать меандр; сверху нет удобной точки  для подключения ослика к эмиттерным резисторам, но тоже решаемо- просто не откусывать ноги резисторам)

Главное, в авторской тестовой печатке косяков не найдено, усилитель запускается без каких-либо позывов к звону.

Пока ничего не могу сказать по-поводу звука и фона. 

[waso 5210]

11 часов назад, Gena Kharlip сказал:

Выброс после ОУ убрал заменой С23 15пф.

Выброс после ОУ нам не настолько интересен, как форма меандра на выходе. Если этого же самого выброса не будет на выходе уся - лучше снижать эту емкость, насколько возможно, разумеется, по устойчивой работе во всех состояниях.

[Gena Kharlip 33]

Еще немного фоток.

Вернул С23-10пф, сигнал на вход на левый край R36 при выпаянном С21.

Меандр  развернул 1 кГц,  20 кГц, 100 кГц на нагрузке 4 ома, и на последнем фото синус 100кГц на эмиттерных резисторах.

Хотел еще С23 снизить, не нашел у себя Мюратовские SMD- подстроечники 6-30пф, ими удобно пользоваться при настройке,если вывести цанги, типа такого

Edited May 29, 2020 by Gena Kharlip

[dbokov 143]

20 часов назад, Gena Kharlip сказал:

Еще немного фоток.

ЭА красивый, полки не зашумлены вообще

Edited May 30, 2020 by dbokov

[Gena Kharlip 33]

Попробовал опустить С23-  получилось до 5,6 пф - железобетонно( следующий номинал у меня 3,9 -генерация)

Растянутый фронт на 20кгц.

Если менять в ООС, появляется змейка на меандре- оставил как есть

[Дмитрий Викулов 73]

Даже в элементарной схеме УМ Ода 102 в коррекции ОУ стоит 5.6 пФ. 

[serzhant808 793]

Будете смеятся но в ушнике тоже 5.6пФ

[Дмитрий Викулов 73]

Что изменится в схеме, если применить 3 пары выходников и питание 55/45В? 

Есть ли вообще смысл в этом, одомашнивать эту схему?

Edited May 30, 2020 by Дмитрий Викулов

[waso 5210]

Дмитрий, получится известный персонаж - тигр в зоопарке. Вроде и кормят хорошо, и тепло, и светло - а в глазах тоска по дикой тайге, где он сам себе хозяин.

Кроме слов - энергоёмкость БП определяется простой формулой C*U*U\2

Также токовые возможности ВК определяются числом транзисторов. Пиковый ток, который может выдать ВК, определяет динамику и "живость" звучания. Поэтому многие тесты показывали однозначное преимущество высоковольтных и мощных выходных каскадов перед "обрезками".

[Gena Kharlip 33]

55 минут назад, Дмитрий Викулов сказал:

Есть ли вообще смысл в этом, одомашнивать эту схему?

Это же все таки ПРО!

Здесь на форуме некоторые уже давно одомашнили NXP. Только не думаю, что было настоящее сравнение.

Дмитрий, смотря какая задача:

1. Сэкономить на 1 паре ВК + конденсаторы на низкое питание + радиатор-вентилятор+ БЖТ - наверное, имеет право на жизнь

2. Акустика < 150вт- тоже.

Edited May 30, 2020 by Gena Kharlip

[Слава.С 28]

Вадим, какой смысл в параллельном делителе ООС?

Просто, такой вопрос стоял и какого-то объяснения у меня не нашлось.

Скрытый текст

 

[waso 5210]

Я пробовал моделить и классический делитель, он оказался хуже, показав на 3дБ больше искажений. Для двухэтажников, где всё пойдёт коту под хвост из-за коммутации питания ВК, это значения не имеет, но для АВ и ЭА- режимов качество всё же в приоритете и жертвовать им я не стал. К тому же никакой реальной экономии на резисторах не получается.

[25602 750]

33 минуты назад, Слава.С сказал:

Просто, такой вопрос стоял и какого-то объяснения у меня не нашлось.

Петлевое выше

[Слава.С 28]

40 минут назад, 25602 сказал:

Петлевое выше

Петлевое там не выше, а по поводу применения зеркал в УН, сейчас сделал сравнительный анализ зеркала Уилсона ( решение было использовано автором в этом усилителе) и зеркала на трех транзисторах. Эти каскады практически идентичны по основным характеристикам.

[25602 750]

Выше, Вадим выбрал некий оптимум между устойчивостью и линейностью, если допустим номинал всех 4-х резисторов уменьшить вдвое получим большее петлевое но меньшую устойчивость.

[Слава.С 28]

8 минут назад, 25602 сказал:

Выше, Вадим выбрал некий оптимум между устойчивостью и линейностью, если допустим номинал всех 4-х резисторов уменьшить вдвое получим большее петлевое но меньшую устойчивость.

Если автор темы одобрит мое желание сделать упрощенную модель усилителя в Multisim, просто архитектура весьма интересна и может требовать дальнейшего изучения.

[ZLOdeyB@sil@ 278]

Скрытый текст

12 часов назад, Gena Kharlip сказал:

12 часов назад, Gena Kharlip сказал:

Это же все таки ПРО!

Это уже дааавно нечто из списка: обогреватель, утюг, печка...пусть и очень хорошо звучащий. В ПРО совсем другие приоритеты. (Лежит у меня на столе условно работоспособный ХР, но до зимы тепловая пушка не нужна, с удовольствием снизил бы питание до более разумного, но старался придерживаться авторских заповедей). КМК подобный аппарат нужнен разве что "клубу увлеченных гурманов аналоговиков". Глубоко не интересовался, но задаётся мне что в наше время аналоговый УМ со столь конским питанием наверное типа как "УАЗик буханка" - выпускается промышленностью лет 60 без особых изменений и увлеченный рыбак на авто обязательно скажет: "УАЗик буханка" в первые минуты разговора, хотя сам ездит на шниве, ховере или старом Японском рамном металломе. Так же наверное и с архаичным чистым аналогом, ибо уже лет 15 промышленность даже 32-64В 2х уровневые делает, (попадался и 3х уровневый с 75В на верхней ступени и 25В конденсаторами в питани) или д класс." А в деревне Гадюкино опять идут дожди".

Все таки напишу здесь заодно, ибо немного недоумеваю как оно так? Но в обшем азарт понятен. Цитата из соседней темы: "Когда бы я сам не наблюдал срабатывание лимитера на подобных записях, то и молчал бы. Но вот ради того, чтобы в увертюре Чайковского выстрел из пушки не превращался в "пук", а в остальное время всё на комфортном уровне громкости - оно и надо. А в случае 50..100Вт на канал будет именно "пук".

У меня в повседневной ум всего +-55В питание, и то если в квартире будет резкий звук "на увэсь" - у не подготовленных слушателей может быть не только "пук", но и "кучка", даже нарастание громкокости в клиплимитере делают, из тех же соображений. Ну и как тепловентиляторна на четверть ставки может подрабатывать. 

От этого выстрела "на все 350" реально ничего не пробивает? Бытовую АС не выплевывает? Сервизы в серванте не падают?...