Создать ответ 
Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Автор Сообщение
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #1
Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
С появлением ОУ как УМЗЧ, так и телефонные усилители стало удобно строить по простой схеме: ОУ + выходной буфер. Буфером служил двух- или трёхкаскадный повторитель, рис.1:

[Изображение: c114ce278121t.jpg]

Пока требуемый Кг был выше 0,03%, такая схемотехника вполне всех устраивала. Нужно только отметить, что трёхкаскадный повторитель лучше двухкаскадного развязывает находящийся в ОУ каскад усиления напряжения с высоким выходным сопротивлением от низкоомной нагрузки.

Недостаток подобной схемотехники в том, что для обычно используемых ОУ коэффициент усиления по напряжению до охвата ООС (Ку хх - усиление холостого хода) не превышал 1000 раз (60 дБ) на частоте 20 кГц, поэтому даже при усилении охваченного ООС усилителя 2 раза (6 дБ) глубина ООС не могла быть больше 500 раз или Ку.петл = 60 дБ - 6 дБ = 54 дБ. Пока среди источников сигнала преобладали магнитофоны и виниловые вертушки, качества звучания таких усилителей было достаточно. С улучшением средств измерения и качества источников сигнала с искажениями менее тысячной процента оказалось, что этой глубины ООС недостаточно, а Кг в 0,03% - высоковат.

Простым добавлением одного транзистора можно повысить Ку на 20 кГц до 200.000 раз и более, а глубину ООС - до более 100 дБ, рис. 2:

[Изображение: 95daf4629500t.jpg]

Здесь включенный по схеме повторителя Т1 вместе с резистором R3 образует каскад преобразования выходного напряжения ОУ в ток, а каскад с общей базой на Т3 на высоком сопротивлении его нагрузки преобразует этот ток в выходное напряжение. Повторитель и каскад с ОБ можно рассматривать как дифференциальный каскад. Как видим, все каскады исходно очень линейны. Усиление с базы Т1 на 20 кГц достигает 2.000 раз. Ввходное сопротивление этого каскада - не менее 100 кОм, а выходное напряжение ОУ на этом сопротивлении - не более 2,5 мВ при выходном напряжении всего усилителя 5.000 мВ на самой тяжёлой в плане усиления частоте сигнала 20 кГц. Поэтому ОУ работает в сверхоблегчённом режиме холостого хода как по выходному току, так и по напряжению. К тому же, выходное напряжение ОУ означает, что изменение напряжения на коллекторе каскада с ОЭ в операционном усилителе не превышает 2,5 мВ из 15 В, а это говорит о сверхмалых вносимых им искажениях. На частотах менее 20 кГц усиление ОУ и транзисторной части ещё больше, выходное напряжение ОУ и изменения токов/напряжений в нём - меньше, а линейность - выше.

Особую благодарность нужно высказать всем тем, кто, не исследовав возможности УМЗЧ ВВ, бросился огульно хаять непонятную схемотехнику на основе того, что где-то кто-то не смог её понять и повторить. Если бы не их компетентное мнение, этот усилитель появился бы гораздо раньше.

Зачем вообще нужно столько усиления? Нельзя ли как-то ужаться в желаниях?
Нет. Больше всего искажений - 0,25...0,3% - вносит каскад с ОБ, у которого в течение периода сигнала напряжение на коллекторе изменяется в 2 раза. Чтобы компенсировать эти искажения до приемлемого уровня, нужно высокое петлевое усиление: даже 60 дБ такого усиления уменьшат Кг всего лишь до 0,000.25...0,000.3%, а этого многовато.

Дальнейшее развитие схемотехники УМЗЧ ВВ: коллектор Т1 больше не болтается без дела, а нагружен на токовое зеркало Т2-Т3, что исключает необходимость в одном источнике опорного напряжения - стабилитроне и конденсаторе, а также добавляет 6 дБ к Ку хх усилителя, или, что то же самое, уменьшает основной фактор внесения искажений - изменения тока и напряжения в каскадах ОУ ещё в два раза, рис.3:

[Изображение: e8a487a49d2ft.jpg]

Файл симулятора ЛТС, схема и плата ТФ-усилителя по варианту 2 - в архиве.


Прикрепления
.rar  Гибрид.rar (Размер: 63.69 Кб / Загрузок: 95)
(Последний раз сообщение было отредактировано 04-29-2014 в 02:24 PM, отредактировал пользователь Sagittarius.)
04-29-2014 01:29 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
flipper Не на форуме
Party hard
*****

Сообщений: 1,166
Сказал спасибо: 207
Поблагодарили: 66
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #2
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Все, можно запиливать? :)
04-29-2014 07:34 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #3
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Знаешь чем мне не нравится эта топология? Не красиво как-то делить R3/R5 (вторая схема). Я понимаю что там петлевого выше крыши. Но делить в 10 раз просто чтоб сдвинуть уровень как-то не комильфо.

Nobody Is Perfect
04-29-2014 08:02 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #4
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
А что поделаешь? Иначе вообще не скорректировать.
Можно, конечно, прощупать пути повышения устойчивого усиления за счёт уменьшения сопротивления рез. 8. Симметрией выхода ОУ можно пожертвовать свободно, в этом ничего страшного нет.

Но тут есть ещё одна закавыка. Если вдруг ОУ перегрузится, и напряжение на его выходе уйдёт к плюсу питалова, то узел эмиттера Т3/рез. 13 может впитать ток не свыше тока ГСТ. Далее втекающий в узел избыточный ток Т1 будет разворачивать эмиттерный переход Т3 в обратном направлении. Вот это мне не нравится сильнее, чем хочется усиления. Но до -7 В потенциал выхода ОУ снизить можно.
04-29-2014 08:32 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #5
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
cyberflipper писал(а):Все, можно запиливать? :)
Да. У меня уже много модификаций такого девайса работает.
04-29-2014 08:33 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
flipper Не на форуме
Party hard
*****

Сообщений: 1,166
Сказал спасибо: 207
Поблагодарили: 66
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #6
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
На 64 ома сможет работать?
04-29-2014 09:35 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #7
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Не-а, только на 32. :)
Конечно - да.
04-29-2014 10:24 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #8
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Ну, что? Пилите?
05-02-2014 09:08 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #9
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Sagittarius писал(а):А что поделаешь? Иначе вообще не скорректировать.
Да брось, вариантов миллион, причём в некоторых ( вариант 4) можно значительно снизить коллекторное сопротивление для получения сравнимого усиления.
   
В этом случае кстати каскад будет значительно более широкополосным. И можно будет использовать двойку вместо тройки. На графиках показаны АЧХ при одинаковой нагрузке.
   
А скорректировать можно и по входу. Или как вы с грызуном любите-индуктивностью. Или ещё кучей других способов. Коррекция по любому получится многополюсной.
Кстати, ни в одном из вариантов кроме твоего (1) не требуется большой ток первого транзистора. Хватит 1-2мА, в отличии от твоих 10мА.


Прикрепления
.zip  Level_Shift_VK.zip (Размер: 1.9 Кб / Загрузок: 20)

Nobody Is Perfect
05-02-2014 11:33 PM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sergey73 Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 290
Сказал спасибо: 29
Поблагодарили: 24
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #10
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Интересен еще вариант снятия с питания ОУ симметрично сигнала и подачи на каскад ОБ (вроде Белка рисовал когда-то).
Здесь вопрос: какие ОУ наиболее подходят для этого, если уже на ОУ делать хотите телефонник.
Примерно так:
номиналы указал примерно, вроде мой Мультисим не понимает, что с питания ОУ можно снять сигнал :)

[Изображение: 8e50cc95e315d23c76394f3a3eb132cb.png]
(Последний раз сообщение было отредактировано 05-03-2014 в 12:57 AM, отредактировал пользователь Sergey73.)
05-03-2014 12:18 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #11
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Да ну нафиг. Экспериментировал с Гумеле-клонами, ничего хорошего. Ток ОУ изменяется от температуры, и какие каскады вслед за ним по питанию не используй, там такие проблемы с токами покоя получаются - мама, не горюй.
Кроме того, обрати внимание: внутри ОУ есть УН, а он любит высокое входное сопротивление для получения высокого Ку и малых изменений тока в течение периода сигнала. Приняв Н21э выходников однокаскадного ВК ОУ за 100 раз и видя рез. 2 сопротивлением 470 Ом, получаем сопротивление нагрузки выходного каскада УН: 47 кОм. Это немного. Если бы в ОУ стоял двухкаскадный ВК, было бы намного красивее.
Самое корректное снятие сигнала с ОУ - через естественные выводы, избегая нетрадиционных способов.
(Последний раз сообщение было отредактировано 05-03-2014 в 02:33 AM, отредактировал пользователь Sagittarius.)
05-03-2014 01:57 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #12
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
begemot писал(а):
Sagittarius писал(а):А что поделаешь? Иначе вообще не скорректировать.
Да брось, вариантов миллион, причём в некоторых ( вариант 4) можно значительно снизить коллекторное сопротивление для получения сравнимого усиления.
Когда мастерил ВВ, проверил также подобную ей версию "УМЗЧ с низкими коммутационными искажениями", там вместо разогнутого дифкаскада использовался один каскад с ОЭ и эмиттерным резистором, а сигнал снимался с его коллектора и далее - на эмиттер выходного с ОБ. Вариант 2. Так вот, туда коррекцию на опережение очень трудно оказалось вставить. Искажений тоже было больше, чем в ВВ. Пришлось собирать Видерхолда.

Всё высокое усиление, полученное уменьшением сопротивления резистора в местной ООС, подозрительное: а как топология поведёт себя в перегрузке? Например, вариант 3: на рез. 4 может упасть 10 В:
12 В с выхода ОУ - (2 х 0,65 на эмиттерные переходы),
и ток 100 мА захочет создать падение 24 В на рез. 9 240 Ом. Ничего ему с вольтажом не обломится, а вот эмиттерному переходу Ку3 - капец без покаяния.
То же самое касается и вар. 2, а выходной каскад с ОЭ в вар. 4 придётся клямпить диодом от уменьшения Ук менее Уб, и хотел бы я посмотреть на его АЧХ и коррекцию усилителя. Усь с каскадами ОЭ на выходе УН очень плохо корректируется в смысле минимизации ёмкости.

В исходной схеме сопротивление эмиттерного резистора в дифкаскаде можно сбавить с 910 Ом...1 кОм где-то до 360 Ом, повысить тем самым Ку хх на 10 дБ и получить свои законные 0,000.02% искажений вместо 0,000.056%. Тип коррекции позволяет, но придётся подобрать номиналы.
05-03-2014 02:07 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #13
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Скомпенсировать можно и RCR по входу как у меня в композите. Правда это то сути тот-же делитель. Вариант 3- это СЛ. А в варианте 4 можно уменьшить коллекторную нагрузку в 100 раз и при том же усилении как в варианте 1 получить значительно более широкополосную и в принципе, более быструю штуку. Хотя потом спадает очень быстро.

Nobody Is Perfect
05-03-2014 08:39 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #14
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Какой смысл расширять полосу свыше звуковой и терять петлевое в звуковой полосе?
05-03-2014 09:09 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #15
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Так меньшее выходное сопротивление УН упрощает требования к ВК.По сути это дополнительная степень свободы.

Nobody Is Perfect
05-03-2014 09:14 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #16
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
То есть, за счёт исключения каскада малоискажающего ВК расширить диапазон изменения тока самого нелинейного каскада - выходного в УН - основной фактор нелинейности?
05-03-2014 09:29 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #17
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Sagittarius писал(а):То есть, за счёт исключения каскада малоискажающего ВК расширить диапазон изменения тока самого нелинейного каскада - выходного в УН - основной фактор нелинейности?
Поподробней пожалуйста.

Nobody Is Perfect
05-03-2014 09:56 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #18
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Кг ВК - 0,02%. Кг УН - 0,3%. Убираем (ради чего?) один каскад никому не мешающего ВК, вся нагрузка ложится на УН, читай: увеличивается размах тока самого нелинейного каскада за счёт уменьшения сопротивления нагрузки, растут искажения.

Элементарно моделируется в симуляторе и мерится в железе.
05-03-2014 10:32 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,707
Сказал спасибо: 222
Поблагодарили: 642
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #19
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Я когда-то моделировал работу ВК от высокоомного источника. Там всё хуже получается чем 0.02. И Агеевская тройка кстати была самой искажающей. Так что для оценки и искажений и частотки всегда надо учитывать сопротивление источника. А что касается сломанного каскода-он удобен для сдвига уровней. Но тогда уж надо использовать вариант 3 - а ля 1/2СЛ.

Nobody Is Perfect
05-03-2014 10:52 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Sagittarius Не на форуме
Senior Member
****

Сообщений: 286
Сказал спасибо: 0
Поблагодарили: 4
У нас с: Apr 2014
Сообщение: #20
RE: Гибридный ТФ-усилитель на базе УМЗЧ ВВ
Я наживо симулировал. Здесь рез.1 символизирует местную петлю ООС, за счёт коей некоторые чают достичь супер-пупер-линеаризации. Проверено: фигня. Местная ООС повышает искажения, общая ООС рулит.

Курим мануалы классиков, много думаем.


Прикрепления
.asc  ТФ-усилитель - Кг ВК.asc (Размер: 6.82 Кб / Загрузок: 24)
05-03-2014 10:54 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Создать ответ 


Похожие темы
Тема: Автор Ответов: Просмотров: Посл. сообщение
  Простой и с отличной повторяемостью усилитель для наушников ver.2 nazar 1,044 163,599 Вчера 06:54 PM
Посл. сообщение: Traktorist3d
  Портативный усилитель для плеера! Hi man 47 4,947 05-25-2017 02:07 PM
Посл. сообщение: flipper
  Мастер, телефонный усилитель Портос де ля Фер 21 3,942 11-17-2016 10:07 AM
Посл. сообщение: BesPav
  Простой и с отличной повторяемостью усилитель для наушников Project "П'єцик" nazar 920 288,229 10-22-2016 05:19 AM
Посл. сообщение: BesPav
  Телефонный усилитель "Miracle" или наш ответ Видерхольду begemot 59 50,302 05-05-2016 01:25 PM
Посл. сообщение: nazar

Переход:

Пользователи просматривают эту тему: 1 Гость(ей)