Как правильно соединить земли в усилителе?

[max4d]

Нужно соединить все земли в одной точке корпуса? С платы на плату, например, с фильтра высоких частот, на плату усилителя нужно землю кидать? Или достаточно только сигнальные провода подпаять?

Так, примерно, будет выглядит это все:

Edited December 25, 2009 by max4d

[Реклама]

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

[GLUXOY]

в идеале все земли свести в блоке питания

[Реклама]

Реле, разъемы, вентиляторы, корпуса, микросхемы, конденсаторы и много другое!

Скидки до 20% на сайте электронного дискаунтера ТМ Электроникс.

Бесплатная доставка в любую точку России + кэшбэк 15%.

Подробнее

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

[Lexus]

Тема очень интересная. Я уже неоднократно высказывался на ее счет. Попробую еще раз, но кратко.

Первое изображение - линия передачи:

Как всем нам известно еще из школьного курса физики, ток может протекать только в замкнутой цепи. Источник сигнала, отдавая ток приемнику по сигнальному пути, всегда имеет еще один путь - путь возвратного сигнала (возвратного тока). Для упрощения изложения, я обозначил на изображении сигнальный путь зелеными стрелочками, а возвратный - красными. Естественно, это условно, поскольку переменный ток изменяет вектор направления. В хорошо организованной линии передачи путь возвратного тока имеет чистое и кратчайшее соединение.

Второе изображение - схема соединений, выполненная с ошибками:

Частый случай - выполнение линии передачи от источника к приемнику через так называемое соединение "звездой". Предположим, что сигнал передается от предусилителя к усилителю мощности. Оба узла имеют раздельные источники питания. Для предусилителя я специально показал дублирующее соединение GND. Здесь сигнальный возвратный путь тока (показан красными стрелочками) от УМ к ПУ проходит длинный путь через общую точку. Но по этому же пути проходят и возвратные пути источников питания. В случае с ПУ, для которого выполнено дублирующее соединение GND, существуют два возвратных пути (показаны золотистыми стрелочками). Самое страшное в этом примере - смешивание пути возвратного тока от УМ к ПУ с путем возвратного тока от УМ к источнику питания (показан коричневыми стрелочками), поскольку возвратный путь тока УМ - сильноточный. Это является причиной модуляции сигналов.

Как выполнять соединения. Усилитель мощности по схеме стерео:

При использовании общего источника питания для обоих каналов усиления, плата УМ может быть только общей. Любые попытки разделения приведут к возникновению контура GND. Это же касается и ПУ и устройства защиты АС. Обратите внимание, как я обозначил подключение АС. Для них источником сигнала является УМ, следовательно путь возвратного тока должен быть выполнен к УМ (в данном случае - к устройству защиты). Соединение с корпусом производится только на входных клеммах (RCA), больше нигде.

Усилитель мощности по схеме "двойное моно":

Здесь справедливы все замечания, указанные выше, за исключением раздельных плат.

Всегда анализируйте путь возвратного тока. Старайтесь выполнить его кратчайшим и чистым. Конечно, для этого необходимо и трассировку плат продумывать очень тщательно, но это уже отдельный разговор.

[Реклама]

Материалы вебинара «Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока»

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

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

[Jekson]

Lexus, рисунок "соединения УМЗЧ по схеме стерео", зачем отдельный БП для каждого блока?

Предварительный усилитель можно разделить на 2 моноблока, напряжение формировать любым стабилизатором от напряжения питания УМЗЧ. А схема подключения следующая:

А как неоднократно показывала моя практика, в случае использования одного общего БП, разделять платы УМ можно - и схема подключения следующая:

И никаких, абсолютно никаких проблем с фоном и наводками незамечено. Земли левого и правого каналов должны быть независимыми (хотя и не обязательно), нет смысла питать отдельным БП, свою землю пред получает от сигнальной земли УМ. Земля устройства защиты не есть путь прохождения сигнала, соединить с землей общего БП необходимо лишь для ее нормальной работы.

ГЛАВНОЕ - GND проводники питания УМ1 и УМ2 объединяются только в одной точке, в БП. Нельзя использовать общий проводник gnd, для питания разных усилителей - будет фон.

Edited December 31, 2009 by Jekson

[Реклама]

Комплексные решения с литиевыми батареями EVE для интеллектуальных систем безопасности

Литиевые химические источники тока EVE по своим характеристикам являются идеальным выбором для современных интеллектуальных систем безопасности. EVE разрабатывает литиевые батареи, опираясь на многолетние исследования таких областей применения, как беспроводная связь стандартов Bluetooth, LoRa, Wi-Fi, NB-IoT и ZigBee. Рассмотрим решения для систем безопасности с использованием батарей EVE. Подробнее>>

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

[Lexus]

Jekson,

Отдельные ИП в схеме стерео УМ для того, чтобы избежать контуров. Напоминаю, любые попытки разделения узлов, имеющих общий ИП, приведут к возникновению контуров и/или смешиванию сигнальных и силовых путей возвратного тока. Результат - паразитная модуляция. Почему - читаем правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

Посмотри внимательно на первое приложенное тобой изображение и ответь на вопрос: где будет проходить возвратный путь тока от ПУ к его ИП? По сигнальным линиям? Другого пути нет. Второе - смешивание возвратного пути с таковым для УМ, а последний имеет неслабые амплитуды тока в своих линиях, к которым относится и цепь GND. Посмотри на досуге осциллографом, посадив щупы с двух сторон проводника подключения GND.

Схему защиты АС можно подключить, как ты предлагаешь.

Остановлюсь еще на одном моменте. Зачем соединять корпус устройства с GND источника питания? Этот потенциал ближе остальных к "GND IN"? Нет, он еще и нестабилен. Силовые линии требуют тщательного экранирования? Это желательно, но можно и более разумным путем выполнить силовые линии передачи, не мешая при этом сигнальным линиям. Тогда зачем? Мы должны обеспечить тщательную защиту линии, приходящей от источника. Эта линия - вход устройства.

Я рекомендую постараться изучить различные конструкции брэндовых аппаратов. Там, конечно, тоже встречаются "косяки". Но бОльшая часть устройств выполняется по тем же требованиям, что я оговариваю здесь. Литература то для всех одна. Покажите мне усилитель, в котором входные клеммы не соединены с корпусом устройства. Хоть один аппарат, который бы имел общую точку в ИП и соединение всех общих шин "звездой" в этой точке. Sven не в счет, там этот "косяк" делают в каждой конструкции. Я не просто так об этом говорю. Это результаты многолетней практической работы, а некоторые вещи - результаты измерений. К этому относится, например, подключение GND акустики к плате УМ. Это обеспечивает снижение искажений и помех против подключения GND в ИП.

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

[Jekson]

Признаюсь, очень мало видел промышленных усилителей внутри, а когда видел - не обращал внимание на метот организации трасировки земли между блоками, да и питания в общем.

В последнее время очень интересно, как же сделанно в хороших усилителях, где использованы радиаторы в роли боковых стенок либо просто раздельнsе платы УМ левого и правого каналов и при этом одby общиq ИП. Догадываюсь, что в подавляющем большинстве ИП один, а платы УМ l и УМ r раздельные.......но это чисто мои догадки.

Я рекомендую постараться изучить различные конструкции брэндовых аппаратов.

Да я с радостью б, сам очень люблю снять крышку да посмотреть, а нечего под руку не попадает. Lexus, если у вас есть материалы по конструкциям, организации питания и особенно земли в промышленных усилителей - был бы очень признателен. В принципиальных схемах то это не изображено.

Edited December 31, 2009 by Jekson

[Lexus]

Jekson,

Off: Не помню, мы, вроде бы, уславливались на "ты"? Если нет и не против, давай так. Давно уже общаемся.

Чтобы уловить систему, вовсе не обязательно вскрывать тысячу аппаратов. На 5-6 уже чувствуются тенденции. Если мне попадались аппараты с одним ИП, плата УМ была общая. Например, отнюдь не бюджетные модели Sony и Technics. Причем, одна модель первого была усеяна конденсаторами Elna различных грейдов, а в цепях смещения УН использовались светодиоды. Плата ПУ - общая. Чуть проще в Техниксе, но аналогии те же. В хороших NAD'ах раздельные платы, но там трансформатор один, а ИП отдельные для каждого канала. В ПКД никаких "звезд". С ИП "земли" соединяются на платах потребителей.

Литературой по УМ снабдить не могу - у меня все по ВЧ дизайну. Там вопрос ЭМС стоИт очень остро. Если "аналог" прощает ошибки, снижая качественные характеристики, то "цифра" банально не работает. С того момента, как я начал применять правила ВЧ дизайна к "аналогу", многие проблемы решились. Если это - http://elart.narod.ru/ - читал, то часть вопросов должна была проясниться.

Вот еще пример. У меня УМ - бюджетный Denon. Плата УМ - общая, ПУ - общая, ИП один. Корпус усилителя подключен только к входным клеммам. В общем, все "по правилам". Я не исключаю, что могут быть другие варианты, но эти правила очень результативны. Пара картинок из Спектралаба. Левый канал не подключен, тестовый - правый. Это выход усилителя, нагруженный на АС. Я не разгонял выход УМ до 0 dB, чтобы не ввести ЗК в клиппинг.

Наглядно? Шум минимален, фон тоже. Спектр искажений для бюджетного аппарата - отличный результат. Я очень скептически отношусь к конструкциям большинства самодельщиков. Чаще всего, картина ужасающая, просто никто не смотрит выход УМ ничем, кроме осциллографа, а этого мало.

[LepekhinV]

Lexus, это просто замечательно, что Вы затронули такую важную тему. И очень хорошо, что именно Вы занимаетесь ликбезом! В качестве наглядного примера приведу схемы соединения земель в усилителях двух талантливых инженеров - А.Никитина и Л. Зуева.

P.S. С Новым Годом!

Edited January 1, 2010 by LepekhinV

[Lexus]

Владимир, спасибо! Как и говорил, другие мнения не исключены, и тоже могут обеспечивать требуемые характеристики. Топология "земли" обоих УМ - "звезда". Ничего не имею против, так как, например, Алексей Никитин меня многому обучал еще на hi-fi.ru. Это очень грамотный инженер. Я поделился своим опытом и наблюдениями, хочу услышать и другие мнения. Вдруг я ошибаюсь в чем-то. Тема, действительно, важная и очень сложная.

P.S. С наступившим!

[LepekhinV]

Залез в свой Onkyo Integra A8017. Там разработчики не "звездили". В Marantz SR-47 - тоже. Ещё в нескольких аппаратах пром. производства нет соединения земель "звездой". Но в книге Атаева и Болотникова "Функциональные узлы усилителей высококачественного воспроизведения" соединение общих проводов "звездой" (радиальное) позиционируется,как более "правильное". Относительно "последовательного" соединения сказано так: "возвратные токи, текущие через провода,соединяющие функциональные узлы с общим проводом устройства, создают на них падения напряжения. В результате потенциалы общих узлов оказываются не равными нулю и между узлами возникает перекрёстная связь, являющаяся во многих случаях причиной неустойчивой работы всего устройства".

Оттуда же : "В высококачественном усилителе должно быть, как минимум, три общих провода: 1 - общий провод сигнальных цепей (для устр-в с низким уровнем сигнала), 2 - общий провод силовых цепей (для устройств с большой потребляемой мощностью), 3 - общий провод экранов. металлических частей, шасси и т.д. Соединять их можно только в ОДНОЙ точке, выбранной достаточно близко к наиболее чувствительному узлу". Вот эта цитата, по-моему, и есть "призыв к действию ".

Edited January 1, 2010 by LepekhinV

[Lexus]

Владимир, можно Вас попросить рассказать немного о конструкции Onkyo и Marantz? Раздельные ли платы УМ для каналов, один или два ИП? Просто для статистики.

Информация из книги знакомая. Когда-то читал. Все-таки, неоднозначный вопрос получается. Если соединим "звездой", получим протекание сигнального возвратного тока по цепям силового возвратного тока. Естественно, в этом случае полезный сигнал будет промодулирован помехами от работы силовых линий. Если соединим "земли" последовательно, увеличим импеданс GND на пути от первого звена к последнему. Критично ли последнее обстоятельство? Просто я не вижу вариантов, как в случае "звезды" не смешать силовые и сигнальные линии.

[Jekson]

LepekhinV, спасибо !! Сохранил, намотал на ус!!

С разводкой земли на ПП, отныне предпочитаю голову не морочить - один слой просто отвожу полностью под GND!!

1) Проще компоновать элементы, земляные дорожки не мешаются.

2) Сплошной слой - максимально уравнивает потенциалы в различных точках схемы, особенно если не использовать его как сильноточный проводник.

3) Представляет из себя отличный экран, защищает от помех (вместе с корпусом - так вообще идеальный).

4) Голова не греется

К звезде уже не вернусь точно, так и не овладел я этим методом разводки, вроде бы все правильно делаю, а результат - плохой (значит не правильно). Почему то метод сплошной GND слой - считается компромиссным, не идеальным, есть на то аргументы, но плюсов гораздо больше.

Lexus, измерениями спектра гармоник еще заниматься не приходилось, пока мои измерения - прислонить ухо к ВЧ и СЧ динамикам на предмет фона и наводок, обнаружить и устранить генерацию в различных режимах и послушать. Например, мой усь на тда7294 не фонит вообще, усь ВП чуточку фонит, а звучит гораздо лучше )) Странно, ведь баг все-таки присутствует, а звучание при этом прекрасное

Edited January 1, 2010 by Jekson

[LepekhinV]

Lexus, Алексей, вкратце - Онкио для двух каналов УМ одна плата, ИП - один на 2 канала. Тоже для Маранц. Считать эти аппараты "топовыми" и использовать их в качестве "эталона усилостроения", конечно же, нельзя. Однако можно использовать в качестве примера развития тенденций компоновки усилителей в определённые годы (80-е - 90-е).

Совершенно с Вами согласен по поводу неоднозначности соединения "звездой". (Кстати, вспомнилась ПП УМЗЧ Н.Сухова в версии Ридико - яркий пример "звезды"). Не панацея. Те же Атаев и Болотников говорят о возможности применения последовательного соединения узлов, имеющих малое и стабильное потребление мощности.

Хотелось бы уточнить, что речь мы ведём об отдельных, законченных узлах УМЗЧ, в отличие от составных частей (УН, УТ) оного. Так?

Jekson, пожалуйста. Разводка ПП - отдельная песня (и куплетов в ней больше,чем во всенародном хите "По Дону гуляет казак молодой", которую, по-моему , допеть до конца невозможно потому, что никто не помнит ВСЕХ куплетов ). Если говорить о применении одного слоя ПП в качестве сплошной "земляной" заливки, то необходимо "держать в голове" кратчайшие пути между точками присоединения элементов к земляному слою, чтобы не совпали пути протекания обратных токов силовых и сигнальных линий. Положительное свойство сплошного земляного полигона - уменьшение Z (импеданса) передающей линии за счёт увеличения её площади (а значит ёмкости). Но эта ёмкость оказывает и пагубное влияние - увеличиваются паразитные связи. В общем, всё, как обычно - нет однозначности...

P.S. Алексей, если надо - могу выложить сервис-мануал на Онкио и Маранц. Но, поверьте, там ничего интересного. Онкио сделан типично - радиатор посередине ПП УМ, симметричное расположение обоих каналов относительно радиатора. Маранц - и того проще. Моноплата с расположением выходных транзисторов в ряд по одной из сторон ПП. Причём БП - с другой стороны. Объяснение этому одно - "так ТОГДА делали". Веяния моды, так сказать.

[LepekhinV]

Вот так выглядит Онкио внутри.

[Jekson]

Плата, что слева от радиатора - это что?

Ума не приложу, как не жарко радиаторам в нутри корпуса, да еще и таким хилым.

еще по поводу полигона - все сильноточное подключаем с одной стороны платы (ближе к выходным тр-рам), все слаботочное с другой (ближе к входным слабосигнальным цепям).

Edited January 2, 2010 by Jekson

[LepekhinV]

На фото слева от радиатора - УМ. Справа - интеграторы и их (УМ) обвязка.

Jekson, маленький ток покоя - вот и радиаторы такие. Ток покоя увеличить до величины, при которой выходники не перегреваются - первый шаг в апгрейде "пожилых" промышленных усилителей. Да и "молодых" тоже...

Edited January 2, 2010 by LepekhinV

[Lexus]

Владимир, спасибо! Не только тогда (80-90-е) так делали. Я и сейчас встречаю подобную топологию. Эталоном данные УМЗЧ, может, и не назвать, но логика прослеживается: один ИП, общая плата, нет "звезды". То есть, используется последовательное соединение узлов.

Хотелось бы уточнить, что речь мы ведём об отдельных, законченных узлах УМЗЧ, в отличие от составных частей (УН, УТ) оного. Так?

Да. Говоря о платах УМ, я подразумеваю законченный узел.

[LepekhinV]

Алексей, я многим усилителям внутрь заглядывал. Везде последовательное включение. Не помню ни одного со "звездой".

[Lexus]

Интересно получается. В книгах рекомендуется "звезда", в устройствах ее нет. Хотя, что-то по памяти моей такое было в "наших" усилителях. Если не ошибаюсь, "Вега" или "Радиотехника". Фон присутствовал, но не сильный.

[LepekhinV]

В "Эстонии УМ - 010" есть нечто, напоминающее пресловутую "звезду".

[Jekson]

На печатных платах иногда встречал такую топологию разводки земли, очень часто встречается на готовый сборках с радиорынка.

Полная противоположность звезде .

[Lexus]

Я не сторонник такой трассировки. Рамочную антенну напоминает. Контуры образованы для каждого подсоединения. На мой взгляд, полигон предпочтительнее. В критичных местах можно вырезы в полигоне сделать.

[LepekhinV]

Jekson, такая трассировка максимально увеличивает площадь контуров. Чаще всего так делают,чтобы не утруждать себя рационализацией компоновки радиоэлементов на печатной плате. Проще всего - прицепить вывод радиоэлемента, имеющего соединение с земляной шиной, к такой "рамочной антенне". И что имеем? Помимо того,что сама "рамка" ловит помехи извне в широком диапазоне, так и возвратные токи, текущие по ней, наводят максимум помех. Представьте, что на такой ПП разведён выходной каскад УМ (что часто встречается). Нагрузка подключена к правой (по Вашему рисунку) части "рамки" в средней её части. Теперь прикиньте пути тока ( и площадь контура) при поочерёдной работе "плюсового" и "минусового" плеча. Прикинули? А теперь представьте, что "земля" проходит в виде дорожки по центру ПП. При таком размещении контура получатся значительно меньше. А значит и размер "антенны" приёмника и передатчика помех - тоже меньше. Вот за это и боремся! (Несмотря на насмешки отдельных форумчан.... )

Edited January 2, 2010 by LepekhinV

[LepekhinV]

Одна из ошибок в трассировке ПП - считать,что "земля" - это проводник, по которому не текут токи. Уже много раз встречался с таким представлением о работе электронных устройств . Хорошо, что Lexus многим "открыл глаза" на истинную картину происходящего.

[Lexus]

Владимир, спасибо! Только это не я "открыл глаза", но известные физики, еще лет 200 тому назад. Я всего лишь напомнил.