Научный предусилитель. Что могло сломаться?

[COKPOWEHEU]

Перестал недавно работать усилитель. Вскрытие не показало ничего противоестественного вроде горелых дорожек или лопнувших конденсаторов. По печатной плате я восстановил его схему (соответственно, возможны ошибки). Ее основная часть на рисунке. Единственное что в KiCad'е не нашел сдвоенного транзистора 2N5564, на схеме он заменен на два отдельных. Там есть еще детектор перегрузки и настраиваемый резистивный делитель, но они вряд ли на что-то влияют.

Симптомы: при включении сразу же загорается индикатор перегрузки, значение на выходе по нулям. Также, прозвонка тумблера SW1 дает какие-то странные результаты, не похожие на поведение нормального переключателя. Операционники слегка греются. Напряжения питания в порядке.

Основной вопрос: что в нем могло сломаться?

Подозрение у меня на переключатель. Интуитивно кажется, что он должен перекидывать центральные контакты либо на крайние левые, либо на крайние правые. Но для верхних контактов я в этом смысла не вижу.

Ну и было бы неплохо разобраться как вообще такая схема работает. Вроде бы чем-то напоминает входной дифференциальный каскад операционников, но что там за обратные связи с выходов ОУ? Что за резистивная каракатица в нижней части? Зачем два 1.5к резистора соединили параллельно (учитывая, что разработчики нашли резисторы даже номиналом 499 Ом)?

[Реклама]

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

[DedLogoped]

17 минут назад, COKPOWEHEU сказал:

Также, прозвонка тумблера SW1 дает какие-то странные результаты, не похожие на поведение нормального переключателя.

Не может ли он накрест работать?

[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

[минздрав]

38 минут назад, COKPOWEHEU сказал:

что в нем могло сломаться?

То же самое, что и в ненаучном усилителе, замеры могут помочь. Надежда на обнаружение горелых дорожек или лопнувших конденсаторов не оч состоятельна.

Для интереса: после цепи С2-С3 динамик стоит?

[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

[COKPOWEHEU]

28 минут назад, DedLogoped сказал:

Не может ли он накрест работать?

В смысле соединять 1 со 2, 3 с 4 и 5 с 6? А смысл? На реальном переключателе просто какая-то ерунда при прозвонке. Вроде бы в одном положении какие-то контакты соединяет, в другом нет. Описания на него практически нет, все что написано - "два перекидных контакта".

4 минуты назад, минздрав сказал:

Для интереса: после цепи С2-С3 динамик стоит?

Нет, стоит резистивный делитель и выход на коаксиальный кабель, которым предусилитель соединяется с синхронным вольтметром. Это ведь научный прибор для измерения напряжения, а не меломанский усилитель звука.

[Огонёк]

27 минут назад, COKPOWEHEU сказал:

научный прибор для измерения напряжения

А чем он от обычного вольтметра отличается?

[COKPOWEHEU]

Ну например возможностью синхронного детектирования, то есть вытягивания сигнала заданной частоты даже из-под больших помех. Это основное чем мы пользуемся.

[солар]

1 час назад, COKPOWEHEU сказал:

два 1.5к резистора

Как вариант - для увеличения мощности.

[IMXO]

5 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

В смысле соединять 1 со 2, 3 с 4 и 5 с 6? А смысл? На реальном переключателе просто какая-то ерунда при прозвонке. Вроде бы в одном положении какие-то контакты соединяет, в другом нет. Описания на него практически нет, все что написано - "два перекидных контакта".

ну че не понятно, в левом  положении  вход дифференциальный , в правом прямой

[chip-chip]

Для начала прозвонить переключатель. Логика: в левом по схеме положении замкнуты 1-3 и 2-4. Должно быть 0 Ом. Не 5 или 10, а именно ноль! В правом положении 4-6 и 3-5. Просьба замерить и отписаться.

Изменено 20 августа, 2021 пользователем chip-chip

[COKPOWEHEU]

3 часа назад, IMXO сказал:

ну че не понятно, в левом  положении  вход дифференциальный , в правом прямой

это так должно быть. Но поскольку переключатель чудит, хотелось выслушать предположения как он ДОЛЖЕН работать.

1 час назад, chip-chip сказал:

Логика: в левом по схеме положении замкнуты 1-3 и 2-4. Должно быть 0 Ом. Не 5 или 10, а именно ноль! В правом положении 4-6 и 3-5. Просьба замерить и отписаться.

До понедельника проверить не смогу, но по памяти 2-4, 2-6, 4-6 звонятся при любом положении (отчасти из-за сондинения на плате). У второй группы контактов замыкается одна половина, вторая не замыкается. Какая именно, 1-3 или 3-5 не помню. На перегрузку это не влияет никак.

[chip-chip]

Проверьте. Можно даже, что лучше, переключатель выпаять.

Потом надо думать дальше. Ничего сложного. Полчаса работы мультиметром.

Изменено 21 августа, 2021 пользователем chip-chip

[COKPOWEHEU]

Боюсь я его перепаивать. Там двусторонний монтаж, причем, кажется, без металлизации отверстий. Оторвется фольга с верхнего слоя, неприятно будет.

Хотя все равно придется это делать...

1 час назад, chip-chip сказал:

Потом надо думать дальше.

Думать дальше можно и сейчас. Перегрузка ведь от выключателя не зависит. Да и обратные связи в схеме мне все еще непонятны.

[минздрав]

22 часа назад, COKPOWEHEU сказал:

значение на выходе по нулям.

А что на выходе должно быть, при каких условиях?

[chip-chip]

_{Прозвоните по моему алгоритму. Если где то не будет ноль Ом - тогда уже выпаивать.}

 

[COKPOWEHEU]

20.08.2021 в 22:47, COKPOWEHEU сказал:

До понедельника проверить не смогу, но по памяти

Проверил, пока не выпаивая. В "нижнем" положении 1-3-5 не звонятся вообще, (2+6)-4 сопротивление нестабильное, показывало и 11, и 40 Ом. В "верхнем" отлично звонятся 1-3 и 2-4-6. То, что выключатель менять, было очевидно с самого начала, повторяю. Но на перегрузку-то он повлиять не может.

21.08.2021 в 11:25, минздрав сказал:

А что на выходе должно быть, при каких условиях?

Да хотя бы наводка 50 Гц если вход рукой потрогать. Но вообще-то я туда и синусоидальный сигнал подключал. Вообще, по идее это должен быть усилитель в 10 раз.

[COKPOWEHEU]

Если исходить из простейшей модели операционника с ООС, на положительный вход U6 приходит постоянное напряжение ~+5V, следовательно на отрицательном он будет удерживать его же. Его отрицательный вход соединен с положительным входом U4, то есть на входах U4 тоже должно быть по ~+5V. Я попытался эти напряжения измерить и получилось что с U6 все в порядке - на входах по +4.85V, на выходе -5V. А вот у U4 на положительном входе те же +4.85V, а на отрицательно ~3.8V, из-за чего на выходе насыщение ~+13.6V. Скорее всего умерла транзисторная сборка Q1Q2. Прозвонка ее затворного перехода также показала странные значения: в прямом смещении Q2 падение ~0.56V, в обратном ~0.6V. Для Q1 все нормально: прямое напряжение ~0.56V, обратное ~бесконечно. Сразу же уточню чтобы не было дурацких вопросов: я в курсе, что выравнивать напряжения на входах ОУ будет только при правильно настроенной ООС. Но данный прибор работал правильно, значит с настройкой ООС проблем нет.

Простейшая модель это хорошо, но может кто-то все же знает как именно работает здешняя обратная связь? Если на выходе U6 напряжение около нуля, зачем резисторы R4,R5 и R15? Я бы счел их вместе с R14 общим резистором дифференциального каскада, но уж больно много и все к разным потенциалам тянут.

Изменено 23 августа, 2021 пользователем COKPOWEHEU

[Гость (-:]

ДК имеет 3 входа: 2 диф. (затворы) и один "перемножающий" (общая точка истоков).
Uвых=(U1-U2)*U3
Здесь U1 и U2 - напр. на З Q1 и Q2, U3 - на общ. точке.
Ф-ла упрощена и не учитывает пар-ры транзисторов и ООС вокруг U4, а, сл-но, по ней невозможно рассчитать Ку. Выход ДК также парафазный. И эта ф-ла справедлива для съёма сигнала с парафазного выхода. Здесь важен принцип.

Для схемы:
U3=U2*k, где k - коэф. передачи, образованный связкой Q1 и U6. Для простоты примем k=1.
Тогда
Uвых=(U1-U2)U2.
При открытии скобок получаем какую-то квадратичную ф-ю.
При этих рассуждениях не учтено, что U3 связано с текущим значением U1 и U2. Так что окончательный результат будет ещё более "витиеватым".
Короче, утверждение

9 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

по идее это должен быть усилитель в 10 раз.

, думаю, не совсем верное.

==================

7 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

Скорее всего умерла транзисторная сборка Q1Q2.
в прямом смещении Q2 падение ~0.56V, в обратном ~0.6V

... точно умерла...

[COKPOWEHEU]

5 часов назад, Гость (-: сказал:

Uвых=(U1-U2)*U3

Что-то не то с размерностью. Слева вольты, справа вольты квадратные.

И с другой стороны, когда я рассчитывал дифференциальный каскад на биполярниках, напряжение общего резистора особой роли вроде бы не играло. Собственно, оно и не должно играть, иначе коэффициент усиления зависел бы от напряжения питания.

5 часов назад, Гость (-: сказал:

14 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

по идее это должен быть усилитель в 10 раз.

, думаю, не совсем верное.

Оно не из анализа схемы сделано, а из документации на прибор. Там коэффициент усиления заявлен дискретный от 1 до 10 раз, но судя по той части схемы, которую я не выкладывал, это делается уже потом резистивным делителем.

Скрытый текст

Не уверен что стоит называть марку прибора - а ну как сочтут нарушением каких-нибудь патентов, реверс инжиниринг как-никак. Но починить-то все равно надо.

5 часов назад, Гость (-: сказал:

... точно умерла...

Учитывая, что мерилось все это прямо на плате, я бы воздержался от "точно". Но из измерений напряжений с наибольшей вероятностью да, танзисторы. Жаль только их уже сложно найти. Разве что заказывать из Китая или еще откуда.

Или попробовать заменить на мосфет. Это можно сделать в лоб или есть какие-то подводные камни?

[Огонёк]

13 минут назад, COKPOWEHEU сказал:

Что-то не то с размерностью. Слева вольты, справа вольты квадратные.

Всё в порядке. Это не синусоида, а меандр

[Гость (-:]

8 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

Что-то не то с размерностью.

14 часов назад, Гость (-: сказал:

Ф-ла упрощена 

:=============

8 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

когда я рассчитывал дифференциальный каскад на биполярниках, напряжение общего резистора особой роли вроде бы не играло.

"Играет" ток ДК, кот. в упрощённом расчёте фигурирует неявно.
Посмотрите "перемножители сигналов...".
=============

8 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

из документации на прибор. Там коэффициент усиления заявлен дискретный от 1 до 10 раз

Всё равно странная схема...

[J_Ohm]

14 часов назад, Гость (-: сказал:

ДК имеет 3 входа: 2 диф. (затворы) и один "перемножающий" (общая точка истоков).

Изменение крутизны - не цель. U6 через обратную связь на истоки приводит токовый режим дифкаскада к 10 мА на транзистор при напряжениях на стоках = 5 В с делителя R30/R31.

COKPOWEHEU, постоянные выходные напряжения U4 и U6 в норме разные. У U4 должно быть около 0 В.

Проверьте еще качество питания на всякий.

Изменено 24 августа, 2021 пользователем J_Ohm

[J_Ohm]

23.08.2021 в 11:31, COKPOWEHEU сказал:

Если на выходе U6 напряжение около нуля, зачем резисторы R4,R5 и R15?

Про R4, R5 и R14 правильно. R15 в симметрии с R16. Благодаря этому, получается 0 В на выходе U4, поскольку R15 соединен с общим проводом.

19 часов назад, COKPOWEHEU сказал:

Или попробовать заменить на мосфет. Это можно сделать в лоб или есть какие-то подводные камни?

Не стоит. MOSFETы намного сильнее шумят. Кроме того, в примененной сборке нормированы отличия в параметрах транзисторов.

[Гость (-:]

12 часов назад, J_Ohm сказал:

приводит токовый режим дифкаскада к 10 мА на транзистор

Скорее всего да... Но как замысловато!

ПС. Зачем на переключателе есть отвод 5?

[COKPOWEHEU]

4 часа назад, J_Ohm сказал:

Не стоит. MOSFETы намного сильнее шумят. Кроме того, в примененной сборке нормированы отличия в параметрах транзисторов.

Так а что делать-то? Сборку двух мосфетов найти еще возможно. JFET'ы сложнее.

1 час назад, Гость (-: сказал:

ПС. Зачем на переключателе есть отвод 5?

В одном положении оно должно усиливать разность двух входов (A-B), в другом - только один вход (A). Мне более интересно зачем вход А коммутируется с себя на себя же.

15 часов назад, J_Ohm сказал:

Проверьте еще качество питания на всякий.

Пока что смысла не вижу. Сначала бы просто заставить работать, вылизывать можно потом.

[drubtsow]

Ну тут всё просто, или сдох переключатель, или ключи, или операционники)))))))  Я в таких случаях начинаю всех подозрительных кадров выпаивать и проверять по одному, кроме операционников, их проверяю на месте