Автор Тема: Усилитель мощности с симметричной схемой  (Прочитано 31136 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

NovaPA

  • Гость
Многие делали попытки построить транзисторный усилитель без ООС. Я - один из них.

Первая попытка, о которой сейчас пойдёт речь, закончилась несколько неудачно (т.е. в конечном итоге устройство работать всё же заставил, но не так, как хотел). Зато  теперь, не без помощи камрадов с форума (первым опубликовал на DiyAudio) удалось прояснить суть некоторых проблем схемы, которые я, с моим мизерным пока ещё опытом разработки, упустил из внимания.

Однако симметричная структура транзисторных усилителей мощности меня ну очень привлекает, в будущем планирую продолжать заниматься их разработкой и, как минимум, создать свою оригинальную, рабочую модель, которая будет хотя бы оценена пусть даже в узких кругах, как Milleniul Creschendo, ставшая прототипом для описываемой ниже конструкции.  На подходе довольно интересная и значительная модификация данной схемы, которая претендует на статус "авторской", поскольку пока не у кого ещё не видел ничего подобного. Заранее писать не буду, пока не попробую, т.к. моделируется как надо, а как поведёт себя "живой" макет - пока неизвестно.

[div align=\\\"center\\\"]*****[/div]

По-сути - это мой первый опыт пусть не полной разработки устройство с нуля, но доработки прототипа - с полным пересчётом, моделированием и в конце - сборкой готового образца.

Вот полное описание этого опыта в моём техно-бложике[div align=\\\"right\\\"]В блоге есть фотки уже получившегося агрегата (сделан несколько топорно - не обессудьте, делал в открытом море из подручного), схемы прототипов, печатная плата - для тех, кто захочет повторить. И более подробное описание. Не рекламы ради, а просто чтоб пост был покороче.[/div]

А ниже - самый сок, чтоб не "засорять" форум.

Главная головная боль при разработке усилителей - подбор режимов, токов покоя, глубины обратной связи так, чтобы добиться стабильной рабочей точки.

Итак, прототипом стала схема в журнали Радио №1 за 1980 год и похожая на неё, более современная, на просторах интернетов в модификациях известная как Millenium.

Особенностью из была полностью симметричная структура, т.е. на входе стояли два абсолютно одинаковых дифференциальных усилителя с источниками тока, только на транзисторах разной проводимости. Входы соединялись параллельно, выходы раскачивали разные половинки усилителя напряжения, соответственно - так же разной проводимости, включённые в одну цепь. А далее - всё, как в обычном усилителе. Мощный выходной каскад: в одной модификации он был на полевых транзисторах, в другой - на биполярных, включённых по схеме Дарлингтона и Шиклаи.

Конечно же, я "купился" на эту заманчивую симметричность и решил схему собирать, предварительно доработав. От полевых транзисторов решил отказаться сразу (как в выходном каскаде, так и в источниках тока для ДУ), так же как и от множества каскадов, как в первом прототипе на выходе. Вообще все транзисторы взял из тех, что были под рукой. Так, все маломощные - комплиментарные 2SA1015 и 2SC1815, усилитель напряжения на BD139/BD140, предвыходной каскад можно реализовать на них же, а можно взять транзисторы помощнее. В выходном каскаде - опять де комплиментарная пара 2SA1943 и 2SC5200.




Запуск показал сдеюующее: без обратной связи и с завышенным током покоя усилитель сразу уходит в насыщение. Добиться стабильной работы можно, только включив обратную связь и снизив токи покоя дифф. каскадов (подбор резисторов R4 и R10). В такой вариации схема работает хорошо. Так же в моей пробной конструкции отсутствовали R18 и R19 что, впрочем, на работоспособность не влияло. Как уже позже подсказали на форуме, причиной нестабильности стал неверный режим работы выходных каскадов. Они рассчитаны на огромный коэффициент усиления, значительно больший, чем в усилителе напряжения. Тогда, получается, реализовать его в конечном итоге так и не удалось: суммарный КУ схемы снижался с включением обратной связи. Опытные товарищи же рекомендовали пересчитать резисторы в дифф. каскадал так, чтобы КУ получился вообще символическим, а основное усиление "доверить" следующему каскаду...

Хотел бы заслушать мнение участников относительно такой схемотехнике усилителя в целом и замечание по данной конструкции.



Что скажете?
« Последнее редактирование: Декабря 29, 2013, 02:15:26 am от NovaPA »

ZAQ

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #1 : Февраля 01, 2014, 06:24:36 pm »
Цитировать
Многие делали попытки построить транзисторный усилитель без ООС. Я - один из них.
NovaPA, а какая конкретно цель прежде всего преследуется тобой при построении УМ без ООС, несмотря на то, что это очень трудно реализуемо?
« Последнее редактирование: Февраля 01, 2014, 06:34:10 pm от ZAQ »

NovaPA

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #2 : Февраля 03, 2014, 03:54:47 pm »
такая же, как и у большинства обитателей этого форума :)
сделать что-нибудь оригинальное.

конкретно об усилителе - проверить экспериментально, правда ли, что ООС определяет "транзисторность" звучания, и что без неё у усилителя лучше динамика.

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #3 : Февраля 03, 2014, 05:31:42 pm »
Усилитель -  ... стартовый вариант.
Если довести до ума, будет играть. Но надо много дорабатывать.

Для безООСника - не самый лучший вариант. (IMHO)

без ООС имеет целую кучу усиления, на вскидку около 80-100дБ, естественно тут же будет перегружаться

С ООС будет нестабилен. Нет коррекции СОВСЕМ!!! (кроме входных ёмкостей транзисторов УНа.. усилителя напряжения)
т.к. они динамичны (меняются с уровнем сигнала) и довольно малы - будет возбуд.
снизив токи покоя дифф. каскадов вы уменьшили крутизну его транзисторов - тем самым уменьшив петлевое усиление.
Это привело к относительной стабильности... но сильно уменьшило скорость нарастания. Поднимутся искажения на высоких

Как вариант - выставьте нормальный ток диффкаскада, 2мА на пару минимум, а чтоб уменьшить крутизну (петлевое усиление) увеличьте эмитерные сопротивления. Около 100 Ом можно смело ставить. это ЛИНЕАРИЗУЕТ входной каскад, сделает его более устойчивым к динамическим перегрузам.

И обязятельно внесите корекцию. По 22-47пФ между базой и колектором транзисторов УНа (ёмкость миллера)

Потом можно будет смотреть дальше :)

Юрий Сергеевич

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #4 : Февраля 03, 2014, 06:52:54 pm »
Можно еще маааненькое предложение)) заменить R18 R19 на один резистор.
И... может, как-то так для начала все же: [img width=\\\'500\\\' src=\\\'http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-2948-75dfd237d5.GIF[/img]
 
« Последнее редактирование: Февраля 03, 2014, 07:27:17 pm от Юрий Сергеевич »

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #5 : Февраля 03, 2014, 06:57:49 pm »
Цитировать
Можно еще маааненькое предложение)) заменить R18 R19 на один резистор.
да, кстати... точно.
 отцепить эмит. предвыходников от выходa
 

NovaPA

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #6 : Февраля 03, 2014, 06:59:12 pm »
Цитировать
Можно еще маааненькое предложение)) заменить R18 R19 на один резистор.
в собранном варианте они вообще отсутствуют, если честно :)

всем спасибо за советы! буду дальше экспериментировать.

на счёт установки токов покоя дифф. каскада есть довольно интересная идея. пока не буду разглашать, пока не попробую :)

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #7 : Февраля 03, 2014, 07:01:46 pm »
они там нужны... иначе предвыходники работают в классе Б, со всеми вытекающими.
« Последнее редактирование: Февраля 03, 2014, 07:02:11 pm от ДмитрийЗл »

NovaPA

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #8 : Февраля 03, 2014, 07:09:20 pm »
интересно... "ступеньки" на осциллографе вроде не заметил, да и ток покоя вроде задаётся...
ок, учту! т.е. нормально, если они не будут вешаться на выход, а просто соединятся между собой?

Юрий Сергеевич

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #9 : Февраля 03, 2014, 07:10:21 pm »
:huh: Пока отредактировал уже понаписали... см пост выше.
О, елки зеленые.. NovaPA, а как без этих К18, К19 выходники откроются?... в смысле, ток покоя имею в виду. Дмитрий, не так маленько: предвыходники с током будут, выходники без  
« Последнее редактирование: Февраля 03, 2014, 07:21:57 pm от Юрий Сергеевич »

ZAQ

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #10 : Февраля 03, 2014, 11:24:35 pm »
Цитировать
такая же, как и у большинства обитателей этого форума :)
сделать что-нибудь оригинальное.

конкретно об усилителе - проверить экспериментально, правда ли, что ООС определяет "транзисторность" звучания, и что без неё у усилителя лучше динамика.
Ух ты, сколько уже всего написали... :) Свой вопрос задал не просто так - идея понравилась, хочу тоже поделиться своими мыслями...

Динамика лучше у однотактного усилителя. Имхо у двухтактника в области нулевой оси передаточная характеристика далеко не идеальна (она не непрерывная, как у однотакта, как хорошо бы ни были подобраны компоненты) и на переходе от одной половинки к другой больше напоминает экспоненциальную ступенчатую, навроде как у диодного шумоподавителя - могу с картинками симулятора изобразить. На мой взгляд, двухтактный усилитель - это неудачное для звука решение разрезать сигнал на две половины, усилить отдельно каждую и затем, неаккуратно "сшить" - на деле в итоге выходит всё равно топорно, так как целостность потеряна по причине первичной нелинейности усилительных приборов, и ухо это различает. В плане экономичности это с одной стороны хорошо - а с другой всё равно приходится строить более мощный усилитель, чтобы улучшить динамику, тогда такая экономия становится, как говорится, "призрачной"...
Я также думаю, что с этим связана плохая (слабая) передача наиболее тихих сигналов на фоне громких, а также меньший фон от ИП в звуковом тракте, т.е. "паразитный шумодав" в действии. Ещё в спектре двухтактной схемы отсутствуют чётные гармоники.
Я так понимаю, изначально цель убрать ООС в достижении правильного тёплого спектра, приятного для слуха сбалансированного соотношения высших гармоник. Не секрет, что сами гармоники напрямую зависят от более или менее линейной/нелинейной(неравномерной) передаточной характеристики того или иного усилительного прибора.
Ещё я лично сам убедился на практике с таким фактом, что разделительные межкаскадные конденсаторы образуют дифференцирующие фильтры, ещё более усугубляя ситуацию, задирая АЧХ в области гармоник, какой бы большой не была выбрана ёмкость и какой бы низкой не была выбранная частота среза.
Объяснил так, как себе всё это представляю, может быть, где-то не совсем технически корректно, но может кому-то интересно будет прислушаться к моему мнению, а может я просто в чём-то пока заблуждаюсь из-за недостаточных знаний...
 Уже не раз убеждался в том, что можно и нужно "делать криво", отходя от традиционных принципов, лишь бы оно хорошо звучало.
В интернете можно найти некоторые неординарные письменные работы на подобные темы. Вот одна из небезызвестных - может кому будет интересно и поучительно:  

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #11 : Февраля 04, 2014, 01:04:11 am »
Цитировать
NovaPA, а как без этих К18, К19 выходники откроются?... в смысле, ток покоя имею в виду. Дмитрий, не так маленько: предвыходники с током будут, выходники без
Выходники откроются и без этих сопротивлений. Ток покоя задаётся в каскаде УНа, и задать нужное напряжение смещения на базы выходников от туда можно.
Через предвыходники, без резистора, будет течь ток покоя выходников делённый на их бету (базовый ток). т.е. при 100мА тока выхода и hfe 50 - около 2мА :-)
Этого будет достаточно, чтоб открыть их (и тем самым установить ток покоя выходн.)... но, понятно, совсем недостаточно, чтоб им хорошо отработать

---------------------------------------
Просто соедините эмиттеры через сопротивление. Номинал - зависит от выбора раскачивающих транзисторов  
« Последнее редактирование: Февраля 04, 2014, 01:33:46 am от ДмитрийЗл »

NovaPA

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #12 : Февраля 04, 2014, 06:47:33 am »
Цитировать
:huh: Пока отредактировал уже понаписали... см пост выше.
О, елки зеленые.. NovaPA, а как без этих К18, К19 выходники откроются?... в смысле, ток покоя имею в виду. Дмитрий, не так маленько: предвыходники с током будут, выходники без
За счёт токов утечки. h21 у выходных вполне конечный и не такой уж большой, R нагрузки тоже, так что базовый ток у них будет вполне ощутимый для предвыходных, и за счёт смещения вполне себе будут приоткрыты в покое. Я так думаю.
А резистор этот вроде бы внедряют "для повышения быстродействия составного транзистора", именно для того, чтобы этот ток покоя "контролировать" (т.е. чтобы при затухании сигнала выходные транзисторы не остались случайно открытыми).
В "нашем всём" Х.Х. вроде как-то так даже написано.

NovaPA

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #13 : Февраля 04, 2014, 06:52:15 am »
Цитировать
Ух ты, сколько уже всего написали... :) Свой вопрос задал не просто так - идея понравилась, хочу тоже поделиться своими мыслями...
ну, как бы класс А весьма ограничивает нас по мощности. Ну не сделаешь даже 100-ваттный однотакт. (не технически, естетственно, а экономический и конструктивный фактор здесь являются ограничивающими)

на счёт остального - сопрно, конечно. но да, с разными "отклонениями" от традиционных методов поэкспериментировать можно и нужно. вот это - один из них.

ZAQ

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #14 : Февраля 04, 2014, 10:50:00 am »
На самом деле мощность около 100Вт для однотакта это очень много. Всё будет хорошо и громко звучать и на более меньшей мощности. Другое дело двухтакт - слабые звуки теряются, чтобы их сделать громче, требуется намного более высокая выходная мощность, при этом очень громкие звуки будут естественно скомпрессированны органами слуха, отсюда восприятие недостаточной динамичности. Я так думаю. Да это можно и услышать, сравнивая звучание двух вариантов - разница ощутимая. Я не настаиваю, просто большинство из того, что нас окружает - не звучит, это ширпотреб. Поэтому, если изначально цель получить звучание, а не нагромождение звуков, то не сомневаюсь, стоит над этим подумать. А так идею поддерживаю!
« Последнее редактирование: Февраля 04, 2014, 10:56:33 am от ZAQ »

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #15 : Февраля 04, 2014, 12:34:35 pm »
Цитировать
Другое дело двухтакт - слабые звуки теряются, чтобы их сделать громче, требуется намного более высокая выходная мощность, при этом очень громкие звуки будут естественно скомпрессированны органами слуха, отсюда восприятие недостаточной динамичности. Я так думаю. Да это можно и услышать, сравнивая звучание двух вариантов - разница ощутимая.
я правда не хочу спорить... и не хочу никого учить, но читая такое не мог удержаться.
1) в двухтакте теряются звуки.... куды это они интересно теряются? А в классе А двухтактном тоже теряются?
2)требуется намного более высокая выходная мощность ..... А может просто в однотакте до мамы гармоник тёпленких, которые делают сигнал субъективно громче ... а в чистом "двухтакте" их нет? поэтому он кажется тише?
ведь тоже вариант, не.  Конечно, у однотакта ниже искажения, (при одинаковых остальных условиях) ... на слабых сигналах, пока не подойдёт к насыщению. А дальше - компрессия, подкрашивание... красиво звучит, короче


Но, например, для мониторинга, нужно чисто отрабатывать все пики сигналов (где-то 9-и кратная номинальная мощьность, говорят, для начала... а то и больше)
т.е. если вы слушаете музыку только с 10W RMS ,  усил должен чисто отрабатывать минимум 90ватт.
Т.е. реально это возможно только с АБ. И как тут быть?

Так что не стОит обобщать, у всех вариантов есть право на существование.


и ещё, раз уж начал. Двухтактный усилитель не делит сигнал на "две половины" а потом "неакуратно сшивает".

Он прорабатывает один и тот же сигнал (немного смещённый), .... до Вых.Каскада.
А там транзисторы делят работу. Как хорошо - зависит от реализации
« Последнее редактирование: Февраля 04, 2014, 12:35:22 pm от ДмитрийЗл »

ZAQ

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #16 : Февраля 04, 2014, 03:08:13 pm »
Понял, что меня никто не понял, а по количеству скачиваний работы Чивера - то, что большинство уже либо с ней знакомы, либо не желают вникать. Боюсь, что в данной теме подобные споры будут оффтопиком, я не согласен, короче. Как будет время - вынесу это в отдельную тему, куда - нибудь во "флуд", там и поговорим. До скорого, в общем. ;)
« Последнее редактирование: Февраля 04, 2014, 04:57:59 pm от ZAQ »

Юрий Сергеевич

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #17 : Февраля 05, 2014, 04:05:45 pm »
ДмитрийЗл , я имел в виду если закоротить базы выходников.
Цитировать
Конечно, у однотакта ниже искажения, (при одинаковых остальных условиях)
С чего бы это))?
"А" двухтакт, по идее, будет меньше искажать, особенно на малых сигналах. Видимо, под однотактом ты имел в виду класс "А", просто не так выразился.

___________________________________________________________
Хочу предложить еще один вариант, как раз совсем без общей обратной связи и наверняка очень "тепло" звучащий...
« Последнее редактирование: Февраля 05, 2014, 05:30:45 pm от Юрий Сергеевич »

ДмитрийЗл

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #18 : Февраля 05, 2014, 05:33:05 pm »
Цитировать
Видимо, под однотактом ты имел в виду класс "А", просто не так выразился.
да, ты прав, так и было...

ZAQ

  • Гость
Усилитель мощности с симметричной схемой
« Ответ #19 : Февраля 06, 2014, 12:28:19 pm »
Цитировать
Боюсь, что в данной теме подобные споры будут оффтопиком, я не согласен, короче. Как будет время - вынесу это в отдельную тему, куда - нибудь во "флуд", там и поговорим.
Вынес сюда:
http://diyfactory.ru/forum/index.php?showt...t=0&#entry24885