Усилитель VPE1 от Пашки!

[Гость victors]

Всё верно, усилитель (с дифкаскадом на входе), в инвертирующем включении, даёт лучшие параметры, по сравнению с не инвертирующим. Важно только смотреть, если входной резистор имеет сопротивление, менее 10 Ком, то перед ним лучше поставить повторитель напряжения на ОУ или транзисторе (эмиттерный повторитель), имеющие очень малое выходное сопротивление. Это может быть выходной каскад предварительного усилителя или регулятора тембра. Можно делать такую проверку. Подключаешь осциллограф к той точке, к которой хочешь подключить вход УМ, замечаешь напряжение, подключаешь к этой точке, на которой уже стоит осцил. И смотришь – если напряжение упало – входное сопротивление УМ мало (или выходное сопр. Предидущего каскада велико). Тогда точно, повторитель нужен.

 

По полевикам. Используем комплементарные МОП транзисторы. Например IRF540 – с n-каналом, отдалённо похож на КТ819. Если исток («эмиттер») заземлён, а на затворе более +2В, он начинает открываться и пропускать ток от стока («коллектор») к истоку. Против него ставим IRF9540 этот с p-каналом (похож на КТ818). Если на истоке + питания, а на затворе на два вольта (3 или 4вольта – неважно) МЕНЬШЕ чем на истоке (измеряем относительно земли), то транзистор начинает открываться, и пускает ток от истока (с + питания), «вниз», на сток и далее в нагрузку, подключённую к массе.

 

В импортных даташитах на МОП (MOSFET) транзисторах, G- gate – затвор, S – source – исток, D – drain – сток.

 

Чтобы разобраться в МОП транзисторах, не спалив ни одного, собери пробник (измеритель параметорв) транзисторов, включая МОП (например из Р№7 1985 стр43 или Р№1 2004 стр 58) и тренируйся. Будешь тогда точно понимать, какие напряжения и какие токи куда прикладывать, чтобы ПТ работал как нужно.

 

Предвыходной каскад, если делать маломощным, то ток покоя ему повышать – противоестественно. Это не нужно – одно из преимуществ полевиков. Скорость разряда перехода З-И важна в импульсных устройствах (БП, драйвера итп) где боремся за КПД. В затворы полевиков нужно поставить резисторы, сопротивлением не менее 30 Ом 0,25 Вт (30 – 300 Ом по выбору), но эти резисторы желательно ставить безиндукционные или несколько в параллель, чтобы снизить индуктивность.

 

Посмотри другие схемы УМ с выходными ПТ и почитай, что пишут те кто сделал и кто повторил (а не те кто анализировал умозрительно – встречаются завистливые).

[Pashka]

Виктор, спасибо за разъяснения, надеюсь, что теперь не буду путаться :smile:

Сегодня набросал схемку и прогнал ее в симуляторе, параметры должны быть весьма недурственные, выкладываю на всеобщую критику.

И сразу же вопросы, все ли правильно я нарисовал? есть ли смысл в генераторе стабильного тока для дифкаскада в инвертирующем усилителе? Нужны ли эмиттерные резисторы R8, R9? Ведь дифкаскад реализован на транзисторной сборке и транзисторы имеют очень близкие параметры.

В качестве пары для IRF9540 я выбрал именно IRF640, судя по даташитам они более близки по параметрам, если я не прав, сильно не пинайте :smile:

Изменено 15 Октября, 2011 в 18:05 пользователем pashka

[Гость victors]

Виктор, спасибо за разъяснения, надеюсь, что теперь не буду путаться :smile:

Сегодня набросал схемку и прогнал ее в симуляторе, параметры должны быть весьма недурственные, выкладываю на всеобщую критику.

И сразу же вопросы, все ли правильно я нарисовал? есть ли смысл в генераторе стабильного тока для дифкаскада в инвертирующем усилителе? Нужны ли эмиттерные резисторы R8, R9? Ведь дифкаскад реализован на транзисторной сборке и транзисторы имеют очень близкие параметры.

В качестве пары для IRF9540 я выбрал именно IRF640, судя по даташитам они более близки по параметрам, если я не прав, сильно не пинайте :smile:

 

Паша,

 

Транзисторы выбраны правильно - именно эта пара наиболее близка по парамерам, теоретически. Практически, транзисторы нужно подбирать по схожести ВАХ. Резисторы в R8 и R9 нужны - они-местная ООС транзисторов дифкаскада. При первом включении, резисторы в истоках лучше поставить 1Ом, а переменный резистор вывести в ноль. Вход замкнуть, без нагрузки, начать увеличивать сопротивление переменного резистора (увеличивать смещение на затворах) и контролировать ток по обоим плечам питания. Ток покоя для такой схемы, по моему, хорош будет 100 - 200 ма.

[drummer]

2SK1058/2SJ162 - эта пара обычно присутствует в публикациях...

[Pashka]

2SK1058/2SJ162 дороговато пока. Наверное сделаю универсальную плату, пока воткну ИРФы, а потом, как разживусь денюжкой, так и эту пару поставлю.

Еще возник вопрос, можно ли поставить регулятор громкости после операционника? Как я понимаю, тогда при регулировании будет изменяться и входное сопротивление оконечника, скажется ли это на качестве звука?

[Гость victors]

Паша,

Регулятор громкости на вход УМ (выход ОУ), ставить нельзя именно из за изменения сопротивления на входе УМ. Его (УМ) входное сопротивление и так мало - 1,5 КОм.

 

В коллекторы входного дифкаскада можно поставить токовое зеркало как в первом варианте Вашей схемы. В Эмиттер Т4, можно поставить резистор 100 - 200 Ом - это увеличит входное сопротивление каскада на Т4, но чуть снизит его усиление, а раз переход Б-Э Т4 не будет отводить входной сигнал на землю так сильно как без эмиттерного резистора, размах напряжения на R15 почти не снизится. При этом полоса пропускания каскада на Т4 увеличится, что тоже хорошо.

А ещё лучше, если токовое зеркало добавите, перед Т4 поставить эмиттерный повторитель, на p-n-p транзисторе, с резистором от эмиттера на + питания 470 – 820 Ом. И резистор в эмитере Т4 оставить тоже. Посмотрите на каскад на транзисторах Q7 и Q6 на схеме из 8го, если не ошибаюсь, поста с первой страницы.

Представляется перспективным повторить эту схему (фактически Вы к ней почти пришли), но с транзисторами противоположной проводимости. Дифкаскад на npn, источник тока дифкаскада на npn, токовое зеркало на pnp, желательно – на одном кристалле два транзистора (сборка). С выхода дифкаскада (из под токового зеркала) на дополнительный транзистор эмиттерного повторителя – для согласования высокого выходного сопротивления дифкаскада с каскадом усиления напряжения на Т4 Т5. Только ИНВЕРТИРУЮЩАЯ схема включения, как Вы предполагали.

 

Проверить результаты воплощения этих советов можно тестируя усилитель прямоугольным сигналом, частотой 20 КГц. Если на выходе, на эквиваленте нагрузки, Вы видете неискажённый меандр (эти самые 20 КГц, амплитудой, например, 60 Вольт) как у Сухова в УМЗЧ ВВ - Вы на правильном пути. :-)

И второй тест, на интермодуляционные искажения. По старинке, он делается так. На вход УМ, через простейший резистивный сумматор, сопротивлением 22 Ком для каждого резистора, с двух генераторов подаются сигналы, одинаковой амплитуды, частотой 19 и 20 Кгц. На выходе УМ ставится узкополосный фильтр, настроенный на 1КГц – разность входных частот. Измерения проводятся при разных уровнях входного двухчастотного сигнала – чем меньше амплитуда разностной частоты на выходе фильтра – тем лучше получился усилитель.

 

ОФФ. Если человек слышит голоса, которые никто не произносит, такого человека считают больным и, как правило, лечат. А если УМ воспроизводит частоты, которых не было во входном сигнале, можно ли это считать признаком нездоровья усилителя? И нужно ли такой усилитель «лечить».

[Pashka]

Виктор, попроовал я в симуляторе схему с токовым зеркалом и повторителем перед УН, схема получилась не устойчивая. Я симулятору не очень доверяю, поэтому сегодня съездил в магазин, набрал деталей на один канал, завтра-послезавтра планирую собрать макет и проверить, как все это будет работать. Начну со своей схемы, потом усложню ее и сравню полученные результаты.

Что касается теста на интермодуляционные искажения, у меня возникла такая мысль. Можно ведь создать в аудиоредакторе WAV-файл, в левом канале, например, будт тон частотой 19кГц, а в правом - 20кГц, запустить этот файл на воспроизведение, снять сигналы с выхода аудиокарты, с помощью резистивного делителя свести оба канала в моно и подать на вход усилителя. А с выхода усилителя сигнал опять же через делитель подать на вход аудиокарты и записать в файл. Потом с помощью того же аудиоредактора отфильтровать частоты выше 1 кГц и посмотреть примерно что получилось :smile: хотя еще проще можно воспользоваться программой RMAA.

И по поводу регулятора громкости такая мысль. Схема входной части у меня будет такая: Сигнал от источника попадает на плату селектора входов, где коммутируется герконовыми релюшками, затем поступает на повторитель на ОУ, затем идет на низкоомный регулятор (1кОм) и уже с него приходит на схему, которую я нарисовал. Правильно так?

[Гость victors]

Паша,

 

Симуляторам стоит доверять только в простых случаях анализа, для проверки верности подхода. Например, схемы, где транзисторы работают в барьерном режиме (с заземлённой базой), симуляторы считают неработоспособными. Входной каскад, который Вы описали, представляется годным. Только резистор регулировки громкости можно поставить и побольше – до 47КОм. Обратите внимание, у операционников нормируется минимальное сопротивление нагрузки и максимальный выходной ток. Для К157УД2, если не ошибаюсь, минимальное сопротивление нагрузки – 2Ком. По хорошему. Нагрузка ОУ должна быть раз в десять больше минимальной, значит, регулятор громкости – 22КОм. Так же, важно помнить, что есть ОУ. У которых выходной каскад работает в классе В. а у других – AB. Такие нам нужны. На память, это уже упомянутые К157УД2 и ещё, точно, К544УД1 и УД2. По даташитам можно сравнивать, глядя на коэффициент гармоник ОУ. Я себе сделал векторный индикатор, по Акулиничеву, и им проверяю – так даже брак в партии можно выявить.

 

Два сигнала с выхода звуковой карты можно сложить так. Три резистора по 22Ком спаять звездой. Один резистор на землю, два других – к каналам зв. Карты. Точку соединения трёх резисторов к входу УМ. Важно помнить, что по теореме Кательникова, массовым зв. Картам воспроизводить 20КГц крайне напряжно – в выходном сигнале будет много ВЧ мусора, который ухудшит результат. Поискать карту на 192 КГц, хотя бы, или собрать на макетке, два генератора с мостами Винна и цепями стабилизации амплитуды (хоть лампочкой). Эти генераторы и для других тонких тестов понадобятся.

 

Герконовые реле и весь коммутационный узел лучше сильно экранировать. И Реле не на два канала сразу, а на каждый канал по реле. Так будет меньше переходное затухание.

[Pashka]

хорошо, ОУ я буду использовать с минимальным сопротивлением нагрузки 600 Ом, значит регулятор можно поставить 5-10кОм, верно? Просто хочу поставить как можно более низкоомный регулятор для снижения шума. Звуковая карточка у меня самая дорогая из мультимедийных (была на момент покупки), она с легкостью воспроизводит все режимы, так что проблем с 20кГц не должно быть.

Все, начинаю сборку макета :smile:

[Гость victors]

Если ОУ держит 600 Ом, то меньше 4,7КОм регулятор лучше не ставить. Можно представить случай, когда низкое сопротивление нагрузки увеличт нагрев предидущего каскада, что увеличет его собственные тепловые шумы.

 

Во время опытов, по закону Ома, нужно рассчитать сопротивление резисторов в истоках ПТ так, чтобы когда ПТ открыт полностью, ток через эти резисторы был в два раза меньше, чем максимальный постоянный ток для ПТ, а предохранители поставить на ещё меньший ток. На форуме уже были сожаления о порче выходных транзисторов во время неосторожной настройки.

 

Вот здесь _h t t p ://cxem.net/sound/amps/amp150.php конечный вариант входного и промежуточного каскадов, к которым можно прийти, последовательно улучшая исходную схему. К R20 и R25 можно подключать ПТ, только увеличив размах напряжения между крайними точками R15 и R16. Эта схема сделана в строгом соответствии с наставлениями книги по усилителям, архив которой приведён в начале топика. Но здесь нет схемы самозащиты выходных транзисторов, что самонадеянно, а в книге эти схемы описаны, с разбором деталей.

[Pashka]

Небольшой отчет. Собрал схему на макете, что удивительно - заработала сразу, однако звук не порадовал, тест в RMAA показал очень высокий процент искажений, как гармонических, так и интермодуляционных. Установка токового зеркала ничего не изменила. Завтра буду искать причину. Также на полученном графике четко видно влияние пульсаций блока питания - есть мысль поставить фильтр по питанию дифкаскада и усилителя напряжения. Сейчас повозился с симулятором, теперь усилитель в нем не возбуждается - просто изменил способ коррекции по ВЧ - левый вывод С4 подключил к точке соединения R5R6, конденсатор С3 убрал совсем, емкость С4 уменьшил до 22пФ.

Изменено 18 Октября, 2011 в 19:04 пользователем pashka