Всяческие самоделки и переделки

[Злой Геймер]

Я когда то замутил цифровой, правильнее сказать дискретный, регулятор громкости и тембра на базе платы ДУ от цветного телевизора 4 поколения.

[Kraft]

Цитата (Злой Геймер) »

на базе платы ДУ от цветного телевизора 4 поколения.

Это ж надо догадаться !

Цитата (LAV48) »

от Амфитон 25У-002/50У-202,

У меня лежит готовая плата темброблока от какого-то кассетного Маяка, на К157УД2. Не подходят габариты и конструктив... И вообще - операционник тут излишен.

[Злой Геймер]

А что прикольно вышло, все режимы управлялись с пульта, плата работала в самодельном касетном плеере на базе электромеханического лентопротяга.

[Kraft]

Вместо замены в усилителе переменных резисторов (пока не буду менять конструктив), сделал им ревизию. Разобрал, протёр спиртом и смазал токоведущие детали тонким слоем силиконовой смазки с фторопластом. Отлично работают, давно надо было сделать.

[Kraft]

Давно хотел поэкспериментировать с модификациями транзисторного усилителя, но хотелки упирались в недостаток времени. Теперь зимой такая возможность есть, и какую-то часть задумок можно реализовать. Проблема в том, что эксперименты на готовом усилителе часто кончаются плачевно . Слишком неудобно вносить изменения, и слишком просто ошибиться. Ну да фиг с ним...

Первое, что хочу проверить : заменить выходные транзисторы на более высокочастотные. В загашниках есть лишь комплементарная пара КТ972-КТ973. Немного меньшей, но достаточной мощности. Заодно можно снести предвыходную пару транзисторов.

Следующий заход : в коллекторы дифференциальной пары вставить токовое зеркало. Это улучшит балансировку плеч и повысит усиление дифкаскада. Но требуется обеспечить высокое входное сопротивление следующего каскада - либо пожертвовать усилением, зато следующий каскад будет работать несколько более линейно за счёт управления не напряжением, а током. Эти два варианта и надо будет проверить.

И напоследок : каскад усиления напряжения, следующий за дифкаскадом, выполнить по схеме с общей базой. Эта схема даёт меньше искажений при работе в режиме большого сигнала. Но она имеет очень низкое входное сопротивление, поэтому придётся использовать двухтранзисторную схему ОК-ОБ, изсвестную как каскодный усилитель. В литературе предлагают для этого применять последовательную схему - но она даёт слишком большие потери уровня выходного сигнала (двойная амплитуда снижается минимум на 5,5 В). Поэтому я выбрал параллельную схему, с меньшей потерей - до 4 В. Хочется выяснить на практике.

Каскодный усилитель имеет бОльшую линейность усиления и высокую устойчивость (благодаря малой проходной ёмкости). Но схемотехника усложняется...

Схема - во вложении.

[LAV48]

Kraft
Дифкаскад на КТ315? Ну нафик! не ужели не найдётся КТ3102? Я уже молчу про импортные аналоги!
P.S. Я как-то не поленился и купил себе 100 штук BC847C за 75 рублей. Правда в мелком корпусе для SMD монтажа.

[Злой Геймер]

Kraft, а почему ты только однополярники рассматриваешь, двуполярники ведь хотя бы в в конденсаторов выходных не требует.

[Kraft]

Цитата (LAV48) »

не ужели не найдётся КТ3102

Их есть у меня. Но они лучше КТ315-х лишь по шумам и минимальным рабочим токам. Кривизна характеристики усиление/ток у них не лучше, а даже поплоше малость. А при входном сигнале 100 мВ и ниже шумы незаметны. Рабочий ток дифкаскада и далее - 1 мА и более. Да и 315-х у меня вагон...

Цитата (Злой Геймер) »

почему ты только однополярники рассматриваешь

С двуполярниками сложнее - предусилитель тоже должен быть двухполярный, иначе его сложно стыковать. Двухполярник требует защиты по выходному току. Однополярник проще... А качество то же.

[LAV48]

Цитата (Kraft) »

Но они лучше КТ315-х лишь по шумам и минимальным рабочим токам.

Если ничего не путаю, у них и термостабильность получше, да и h21.

[Kraft]

Цитата (LAV48) »

термостабильность получше

Весь кремний практически одинаков, и для домашних условий нет разницы.

Цитата (LAV48) »

h21.

Этот параметр сильно большой не везде нужен. КТ315 без проблем можно найти c B больше 100, реже 200, чего обычно вполне достаточно. В том же усилителе избыточный коэффициент усиления вовсе не полезен. Число каскадов меньше не сделать, гасить лишнее усиление придётся глубиной ООС. Ну и, скажем, в дифкаскаде из-за малого сопротивления нагрузки и структуры усилителя, коэф-т усиления мал, эффективнее использовать токовое зеркало.

[Kraft]

Проверил чувствительность и коэффициент усиления усилителя (без входных каскадов с темброблоком) с и без ООС. Ну, не ожидал...

Чувствительность с общей ООС оказалась 0,8 В - при макс выходном напряжении 6,7 В на нагрузке 5 Ом, выходная мощность 9 Вт. Напряжение питания проседает при макс мощности с 34 до 30 В.

Без общей ООС чувствительность 10 мВ при выходном 6,8 В на нагрузке 5 Ом. Коэф. усиления около 700. Без нагрузки, выходное напряжение 11,2 В, Кус=1200. Форма сигнала без нагрузки похожа на синус, с нагрузкой - серьёзно искажается : скругляются вершины синусоиды. При малой мощности, на глаз, синус становится получше.

Чувствительность усилителя мощности с ООС принимают в диапазоне (0,25...0,75) В. Значит, обратная связь должна снизить исходное (без ООС) усиление в 25...75 раз, или на 27...38 дБ (считал на пальцах ). Если первое значение ещё приемлемо, то последнее - чересчур... Сейчас общая ООС имеет глубину более 38 дБ - это уж слишком.

Ну и куда ещё-то поднимать усиление ? В раздумьях...

Прикидываю, как ввести местную ООС в каждом каскаде усиления (собсно, в дифкаскаде и усилителе напряжения), чтобы при ООС в районе 25 дБ получить чувствительность 0,5 В. Можно увеличить резисторы местной ООС в эмиттерах дифкаскада, что заодно повысит его стабильность по пост току, и попробовать в усилителе напряжения с коллектора на базу RC цепь ООС - или с его эмиттера в базу входного транзистора дифкаскада. Второе, однако, уже не местная ООС, но тем не менее. Надо получить чувствительность без общей ООС где-то 20 мВ, снизив её вдвое.

Или без всего этого, принять чувствительность 250 мВ и общую ООС 27 дБ.

Посмотрю ещё АЧХ без общей ООС.

Добавлено через 34 минуты

АЧХ без ООС, при малой мощности, такова :
внизу падение заметно с 60 Гц, и на 20 Гц составляет 3 дБ (нагрузка 5 Ом).
вверху - падение заметно с 5,5 кГц, и на 11,5 кГц составляет 3 дБ.

[Kraft]

Разбирался, откуда появляется спад АЧХ выше 5,5 кГц. С отключённой ООС, т.е. все каскады работают независимо.
Спад вдвое (!) на 20 кГц появляется уже в первом каскаде, т.е. на коллекторе транзистора дифусилителя. Пока не понял, что тому причиной - никаких корректирующих емкостей тут нет, в чистом виде усилитель на КТ315 с низкоомной коллекторной нагрузкой, который должен свободно пропускать сотни килогерц.

Пока есть подозрение, что надо зашунтировать керамикой электролит, которым я отключил общую ООС (зашунтировал на "корпус").

[Kraft]

Очередные чудеса.

Восстановил общую ООС. Заменил кондёр КТ 120 пФ (с коллектора усилителя напряжения на землю) на 30 пФ. АЧХ всего усилителя с нагрузкой 5 Ом стала линейной до 1,5 МГЦ (!). Без ООС не проверял, лень - но уж явно не 5,5 кГц...

Проверил снятый кондёр прибором ТС-1 - ёмкость в норме, потери не показывает. Не держит 35 В напряжение ? И потом восстанавливается ? Мало верится...

Кстати об этом приборе. Или был таким сначала (не заметил), или стал сильно занижать измеряемые ёмкости, причем всех номиналов. Лабуда какая-то, и что делать не знаю.

Сейчас думаю : оставить ширину пропускания усилителя как есть, или срезать её с 20 кГц, увеличив ёмкость упомянутого кондёра ? Она стоит на входе предоконечного усилителя, т.е. не пропускает СВЧ на самую тормозную часть - усилитель мощности. Сигнал ООС с выхода быстро, без задержек обрабатывается дифкаскадом, компенсируя возникающие в выходном каскаде искажения - т.е. гармоники основного сигнала. Эти гармоники вылезают далеко за 20 кГц, и чтобы их компенсировать, их надо подать в противофазе на выходной каскад усилителя. Однако я не знаю, каков сдвиг фаз этих гармоник - очень просто может оказаться, что сигнал ООС вовсе не в противофазе, а наоборот - что лишь усилит эти гармоники.

Попытаюсь глянуть, что делается со сдвигом фаз - осциллограф-таки двухканалльны . Если что, можно попытаться в цепи ООС ввести опережающую RC-цепь. В общем, видно будет, тогда и решу.

Теперь вывод : заменять пару КТ816-КТ817 на КТ972-КТ973 осмысленно лишь для упрощения схемы - к тому же могут возникнуть проблемы с устойчивостью усилителя.

Вот таки дела.

[Kraft]

Параллелльно основной цепи общей ООС (резистор 12 кОм) подключил RC-цепочку из переменника 47 кОм и конденсатора (менял ёмкость от 47 до 470 пФ), как пишут - для "опережения по фазе" в цепи ООС. Смотрел 2-канальным осциллографом сдвиг фазы между входом и выходом усилителя.

Ну и что ? Вместо уменьшения сдвига фаз, вижу лишь его увеличение. Незначительное. Плюс снижение усиления на самых высоких частотах из-за роста глубины ООС.

Намерил такое : сдвиг на 20 кГц по осциллографу не определить, линии сливаются. На 100 кГц он составляет около 8-9 градусов, и дальше линейно растёт : 200 кГц - 18 град, 400 кГц - 34-38 град.

Сдвиг 18 градусов - это десятая часть полупериода. Сигнал уже заметно запаздывает, и какова будет роль общей ООС в таком случае ?

Сигнал рассогласования (получаемый в дифкаскаде и поступающий далее на каскады усиления напряжения и мощности) для синусоиды будет тоже синусоидой, но сдвинутой по фазе (в плюс) на половину (тоже плюсового) сдвига фаз на выходе усилителя в данный момент. Вот тут у меня едет крыша... Через 1/10 полупериода этот результирующий сигнал (уже сдвинутый назад на 1/20 полупериода) появится на выходе, но будет отставать уже больше, т.е. на 1/7 полупериода (тут условие : основной сдвиг фаз даёт оконечный усилитель мощности, а дифкаскад и каскад-усилитель напряжения можно не учитывать) ??? Бред какой...

[LAV48]

Цитата (Kraft) »

Не держит 35 В напряжение ?

данунафиг!

Цитата (Kraft) »

их компенсировать, их надо подать в противофазе на выходной каскад

Стоп! не надо плодить сущностей! ООС или общая, или ну её нафиг!

Цитата (Kraft) »

подключил RC-цепочку из переменника 47 кОм и конденсатора

Вот так и получается, не нужно доп контуров, будет хуже!
ООС должна либо компенсировать всё происходящее, либо вовсе не нужна (есть такая концепция усилителей, и она очень достойно звучит). Местные ООС сильно искажают картину звука за счёт фазовых искажений, добавляемых внутри тракта, что даёт нелинейность снаружи при бело/розовошумном усилении, что приближено к реальности. Так что классический ООС охватывающей весь тракт - открытая дорога, а чередование местных ООС - полная анафема!

[Kraft]

Цитата (LAV48) »

данунафиг!

Вот и я о том. Но где была причина завала высоких - так и не понял. И в RMAA, и по осциллографу.

Цитата (LAV48) »

не надо плодить сущностей! ООС или общая, или ну её нафиг!

Я об общей и писал.
Концепция "нет - местной ООС" вполне спорная. Как раз местная ООС - самая качественная, ибо :
1 минимальное фазовое рассогласование в цепи ООС,
2 не накапливаются ошибки, как в ООС, охватывающей несколько каскадов,
3 менее подвержена динамическим искажениям.
В эмиттерном, истоковом, катодном повторителях местную ООС не убрать - она уже встроена в принцип их работы.
Некоторые агитируют за отказ от общей ООС, считая, что лучшее решение - совершенство схемотехники и местные ООС. Ну, я не думаю, что это можно сделать, если требуется высокое качество. Вопрос лишь в допустимой глубине общей ООС, которая, конечно, зависит и от схемотехники, и от применяемой элементной базы., и от требований к результату.

Цитата (LAV48) »

ООС должна либо компенсировать всё происходящее, либо вовсе не нужна

Первое принципиально невозможно, второе не обеспечивает "чистоту" звучания. Впрочем, "чистота" - требование субъективное.

Но это всё болтовня . Я же хочу уяснить для себя, что конкретно делать в моём случае.
Каков допустимый сдвиг фазы в цепи ООС, после которого вреда больше, чем пользы ? Где-то кто-то же давно должен был всё это просчитать...
Верхняя рабочая частота 20 кГц, биполярные транзисторы дают более 15 гармоник, их спектр тянется за 300 кГц. Но амплитуда убывает, так что, начиная с какого-то номера, ими можно пренебречь. Вопрос - с какого, в зависимости от заданного кэф-та искажений ?

Добавлено через 1 час 59 минут

Вот же голова тупая ! Ограничение АЧХ начиная с 5,5 кГц (в 2 раза на 20 кГц) было из-за входного RC-фильтра 2,7к 1000 пФ. Обнаружил, когда перешёл к измерениям на другом канале. Я его отпаял и забыл... А показалось, что после этого АЧХ проверял. Ан нет.

Второй канал (левый) тоже тянет без спада 400 кГц с конденсатором в коллекторе каскада усиления напряжения 68 пФ. На 1,2 МГц наблюдается хороший выброс, что говорит о неустойчивости. На выходе, в положительных полупериодах, наблюдается ВЧ "борода" на верхушках. Пока не решил, как устранять, скорее всего введу в общую ООС корректирующую RC-цепь. Ну и в первый канал придётся ставить, для надёжности.
Во втором (левом) канале обнаружил несимметричность ограничения сигнала, отрегулировал.

Этот усилитель я уж столько раз переделывал, что немудрено запутаться... То же ограничение АЧХ, если вспомнить, возникло из-за замены резюка во входной RC-цепи с 1 к (как было исходно, если глянуть старую схему) до 2,7 к. Зачем я это сделал и почему не изменил номинал кондёра - вот не скажу .

[Kraft]

Проверил полосу частот левого канала с отключённой ООС. Ну, как и следовало ожидать : на "холодную" 15 кГц на уровне 0,7 (-3 дБ), и 20 после короткого прогрева на макс мощности. Можно сказать, ООС расширяет полосу частот пропорционально Коос. У меня он был 70, сейчас снизил до 35 в попытке убрать генерацию на положительных пиках при перегрузке усилителя. Не удалось. Кстати, при отключённой ООС генерации нет.

Обдумываю.

[Kraft]

Проверил влияние местной ООС внутри петли общей ООС на работу схемы.

ООС из базы в коллектор Т3 (см. упрощённую схему), при небольшом Коос=2 по осциллографу и незаметна. Очень большой местный Коос приводит к росту искажений (что вызвано резким падением усиления каскада усиления напряжения на Т3, общего усиления и, соответственно, эффективности общей ООС).

ООС с коллектора Т3 в базу Т2 (R7) не является местной ООС, но должен эффективно снижать искажения до каскада усиления мощности при малых фазовых сдвигах, т.е. в широкой полосе частот, и одновременно оптимизировать усиление и, соответственно, глубину общей ООС. Она ослабляется настолько, насколько сильна ООС с Т5 на Т2. Пожалуй, буду проверять этот вариант. Прогоню через RMAA при разных соотношениях R7 и R6, т.е. глубины "местной" и общей ООС, на предмет оптимизации искажений.
Поскольку ООС через R7 так же, как R6, работает и по постоянному току, стабилизируя положение рабочей точки транзисторов Т3-Т5, R7 должен быть больше чем R6, иначе при пробое одного из выходных транзисторов Т4-Т5 схема будет не в состоянии защитить второй из них. Ну это получится, т.к. глубину общей ООС надо снизить всего на 6-15 дБ из нынешних примерно 35.

Одна зараза : в RMAA сложно выставить одинаковые уровни мощности усилителя, для сравнения при разных изменениях в схеме.

[Kraft]

Проверил разные комбинации глубин местной и общей ООС.

Поскольку в RMAA невозможно выставить уровень сигнала, соответствующий заданной выходной мощности усилителя (что требуется по уму и принятым нормам), измерения проводил на предельной мощности, от которой до начала ограничения 1 деление по регулятору выходного уровня в микшере компьютера, и в половину этого уровня (т.е. 1/4 предельной мощности - если регулятор микшера линейный).

Результат таков : введение определенной величины местной ООС (R7/R5=40, R6/R5=20) снижает в 1,4 раза коэф-т искажений на предельной мощности (с 0,45...0,48 % до 0,36 %), но повышает на 20...25 % при увеличении глубины местной ООС. Ослабление местной ООС снижает этот эффект. Одновременно растёт уровень искажений на четверти мощности - до 0,6...0,7 % ! Так же ведёт себя интермодуляция.

Очень любопытно. Почему ? Предполагаю, что на малой мощности основные искажения даёт выходной каскад, а на предельной - каскад усиления напряжения (КУН) (он первым входит в насыщение/отсечку). Местная ООС снижает искажения в КУН на предельной мощности, но она же снижает коэф-т усиления внутри петли ООС, что проявляется снижением коф-та общей ОС и, соответственно, ростом искажений на пониженных мощностях.

Значит, чтобы снизить искажения и при больших мощностях , и оставить их неизменными при малых, надо повысить коэф-т усиления в петле общей ООС (в дифкаскаде, введением токового зеркала, что улучшит качество дифкаскада), и применить местную ООС в КУН.

Вот думаю : стоит ли овчинка выделки ? На предельной мощности усилитель никогда не работает, и есть ли смысл в его усложнении ? Правда, усложнение минимальное : вместо пары резисторов R1. R3 ставится пара транзисторов, и добавляется R7. Попробовать, полагаю, не вредно.

Сейчас на мощности в четверть предельной коэф-т гармоник 0,1 %, интермодуляция 0,3 %. Общая ООС ослаблена вдвое, по сравнению с предыдущими замерами (предыдущая страница).

[Kraft]

Токовое зеркало в дифкаскаде увеличило усиление тракта где-то в 10 раз, т.е. до 7000 под нагрузкой. И схема стала неустойчивой, что понятно - она и так была на грани, можно сказать. При отсутствии сигнала генерации нет, но с его подачей начинается самовозбуждение на СВЧ, где-то на 500 кГц (с общей ООС). Это с конденсатором С3=68 пФ. Ухудшилась форма выходного сигнала на частотах выше 200 кГц, стала пилообразной (влияние С3). На частоте около 500 кГц полюс АЧХ заметно вырос, амплитуда растёт более чем в 2 раза, далее резко падает.

Увеличение С3 до 1000 пФ сняло неустойчивость, но АЧХ на высоких резко просела : ограничение макс амплитуды началось с 40 кГц, сама АЧХ (малосигнальная) поползла вниз с 50 кГц, и пила начала формироваться где-то там же.

При С3=300 пФ АЧХ и форма синуса до 100 кГц в порядке, но работа опять нестабильная : на минусовой половине синуса возникает генерация на 500 кГц.

Введение местной ООС (R7=82 кОм) улучшает АЧХ раза в 1,5, но не устраняет нестабильность.

Искажение сигнала на СВЧ вредно, это значит, что сигнал ООС избыточно интегрируется и не способен правильно компенсировать высшие гармоники.

Полагаю, придётся вернуться к исходнику : без токового зеркала. Есть вариант избавиться от генератора тока в коллекторе Т3 (на его месте нарисован R6), чтобы снизить коэф-т усиления схемы, оставив токовое зеркало - просто для сравнения, всё же хочется узнать, что даёт-таки зеркало. Это несложно, но придётся подбирать R6 для неизменности режимов по пост. току.