Сверхлинейный УМЗЧ Матюшкина класса High-End на транзисторах

[Pashka]

Прошу прощения за долгое молчание, суета семейная :smile:

Ну вот не могу я никак без отсебятины, решил немного усовершенствовать входной каскад и избавиться от раздельных входов и конденсаторов. В итоге получились вот такие два варианта, покритикуйте, пожалуйста! Заодно прикладываю схемы всех трех вариантов и их сравнительные параметры.

Рис.1 - оригинал, рис.2 - вариант с дополнительным каскадом на входе и рис.3 - вариант со светодиодиками :smile:

P.S. Параметры взяты из симулятора и годятся только для сравнения и предварительных прикидок.

[attach

ment=27614:Без_кондеров.GIF]

Изменено 25 Сентября, 2013 в 08:41 пользователем pashka

[mvv]

Павел, мне понравился вариант со светодиодами.

А что, если положить R20=R21=0; R1=R3=6,2 кОм; R5=R6=510 кОм; (R13+R14)=R15=18 кОм?

Понятно, что возможны вариации.

[Pashka]

Владимир, по Вашему получается ток VT1 и VT3 по 0,2мА, Ку=18,4 дБ и искажения 0,015% при Uвых=2В, f=1кГц - даже выше, чем в оригинале. В общем-то все три варианта идентичны по искажениям, лучшие результаты были достигнуты за счет увеличения тока покоя.

Можно взять R20=R21=0, R1=R3=2,4kOm, R5=R6=33kOm, R13+R14=R15=5,6kOm, электролиты выбрасываем. Получаем искажения как в схеме рис.3, Ку=26,5дБ, IVT1=0.52ма, IVT3=0,82мА.

Плюсы такого включения - Нет электролитов в цепи обратной связи => фаза линейна в широком диапазоне

Минусы - опять же из-за электролитов - получился усилитель постоянного тока и разделительный конденсатор на входе желателен, как никогда.

Еще есть мысль убрать стабилитроны из баз VT3VT4 и поставить вместо них по паре светодиодов. Их падение напряжения будет меньше, поэтому должна возрасти перегрузочная способность этого каскада, только придется уменьшить R13+R14=R15. Сейчас попробую посимулировать.

 

Немного поэкспериментировал и получилась вот такая схема (рис.4). Вместо стабилитронов светодиоды, подстроечный резистор для установки нуля на выходе перенесен в цепь эмиттера, убраны электролиты. Что скажете, пойдет?

Изменено 25 Сентября, 2013 в 14:33 пользователем pashka

[mvv]

Павел, посмотрите работу схемы на большом сигнале, чтобы ограничение на выходе наступало одновременно по положительной и отрицательной полуволнам.

Если это так - можно двигаться дальше.

В исходной схеме (Матюшкина В.П.) насторожило использование транзисторов средней мощности в режиме малых токов.

Может быть, поставить BC546/BC556 или BC550/BC560?

[Pashka]

Владимир, ограничение практически симметричное, разница ~25мВ.

Вот тут еще такая мысль возникла. Хватит ли двух диодов HL1, HL2? По симулятору получается, что падение напряжения на (R1+R24) и R3 около 1,4В и если входной сигнал превысит эту величину, то получаем резкий рост искажений, а чувствительность я планирую как раз около двух вольт. сперва возникло желание добавить еще два светодиода, но потом вспомнил про обратную связь, которая будет удерживать колебания напряжения на этих резисторах на очень малом уровне и вроде как бояться нечего, непонятно только, как поведет себя эта схема при перегрузе усилителя. Можете что-нибудь сказать по этому поводу?

[mvv]

Не буду растекаться мыслью по древу, скажу лишь, что в исходной схеме с этим все в порядке:

VT1 - Uэ=4,3 В; Uкэ=9,2 В, VT3 - Uэ=7,5 В; Uкэ=13,5 В.

Изменено 29 Сентября, 2013 в 05:25 пользователем mvv

[Pashka]

Проверил исходный вариант, в нем все тоже самое, даже при меньшем входном напряжении. Так что можно считать, что с входным каскадом разобрались, можно двигаться дальше и тут начинается самое интересное. Если входной каскад легко моделировался отдельно от всей схемы, то со всеми последующими это не работает, придётся моделировать полностью весь усилитель.

Кстати, при работе выходного каскада в адаптивном режиме А симулятор показывает искажения немного больше, чем в АВ. Разница небольшая, так что пока списываю это на глюк симулятора. В планах проверить это явление в железе на существующем усилителе.

[Pashka]

Здравствуйте! Прошу прощения за долгое молчание. Все это время "долгими зимними вечерами" я работал над схемой, симулировал ее и так и эдак, изменил и переработал усилитель напряжения, поставил на выход параллельный посторитель и т.д. Однако схема не поддавалась. По отдельности все работало прекрасно, с гораздо лучшими параметрами, чем в исходном варианте, но стоило охватить весь усилитель ОООС, как появлялся возбуд, который я смог побороть только введя дополнительный корректирующий конденсатор, охватывающий сразу несколько каскадов. При этом частотный диапазон входного каскада сужался во много раз. В общем от этой схемы я отказался и оставил в схеме минимум доработок, сильно измененным остались лишь входной и выходной каскады.

Получилась вот такая схема:

Входной каскад основательно переработан, имеет один вход, вместо двух, как в оригинале, также в нем отсутвтвуют разделительные конденсаторы и конденсаторы в ООС, оставлены только корректирующие цепочки. Буферный каскад почти без изменений, только уточнил номиналы деталей. С усилителем напряжения тоже самое. На выходе я использовал трехкаскадный эмиттерный повторитель вместо оригинальной "двойки" - это позволило увеличить Ку УН и уменьшить в несколько раз искажения. Также все стабилитроны в схеме заменены светодиодами.

 

Параметры усилителя с разомкнутой ОООС:

Ку=126дБ

fгр(-3дБ)=10кГц

fгр(при Ку=1)=9МГц

Кг(при Pвых=1Вт, Rн=8Ом, f=20кГц)=0,4%

 

Параметры с ОООС:

Ку=23,5дБ

fгр(-3дБ)=800кГц

fгр(при Ку=1)=15МГЦ

Кг(при Pвых=1Вт, Rн=8Ом, f=20кГц)= 0,000%

Кг(при Pвых=10Вт, Rн=8Ом, f=20кГц)= 0,001%

Кг(при Pвых=80Вт, Rн=8Ом, f=20кГц)= 0,005%

f(при φ=45˚)=1,1МГц

f(при φ=90˚)=4,4МГц

f(при φ=135˚)=16МГц

f(при φ=180˚)=26МГц

Искажения усилителя мало зависят от сопротивления нагрузки и уменьшаются с ростом частоты сигнала вплоть до 50кГц, дальше начинается спад усиления и рост гармоник.

Все данные взяты из симулятора и в железе еще не проверялись!

 

Что скажете, можно собирать макет или есть какие-то замечания, предложения? :angry:

[mvv]

Павел, приветствую! Рад, что продолжаешь начатое дело, нужно обязательно довести работу до логического завершения!

Получены обнадеживающие результаты, можно двигаться дальше.

В момент нашего обсуждения (посты #26, #28, #30) я тоже смоделировал входной каскад усилителя В.П. Матюшкина, выполненный по симметричной каскодной схеме, и даже немного усовершенствовал его. Моделирование показало высокую ценность данной схемы для аудиоприменений.

Нелинейные искажения менее 0,05% во всем диапазоне рабочих частот; в спектре присутствуют только вторая и третья гармоники. И это без общей ООС!

Ламповую схему с такими параметрами отыскать, пожалуй, не удастся!

На основе смоделированной схемы построил усилитель для наушников без общей отрицательной обратной связи и выходным каскадом в классе А.

Реализация в «железе» показала, что характеристики УМЗЧ для наушников выше, чем полученные при моделировании.

С первого включения понятно, что перед нами усилитель высокого класса, придраться практически не к чему. В иерархии предпочтений он вне конкуренции!

[Pashka]

Владимир, не могли бы вы выложить Ваш вариант входного каскада? Очень уж интересно, в моём варианте такое малое число гармоник возможно только на малом сигнале, при Uвых<2В, при Uпит=±21В.

А про ушной усилитель будет статья? :angry:

[mvv]

Павел, выкладываю один из вариантов схемы ушного усилителя. Готовлю статью.

Изменено 3 Декабря, 2013 в 10:05 пользователем mvv

[Pashka]

Новости с передовой! Сегодня получил подарок от Игоря - детали для усилителя, процесс сборки медленно, но верно продвигается. Пока ждал детали собрал входной каскад, как запущу, отпишусь о результатах!