Приветствую Вас, Гость
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Форум » ТЕХОТДЕЛ » DIY_AUDIO » История одной разработки: сезон 2 (Дневник разработчика: эволюция схемотехники ХЗТ)
История одной разработки: сезон 2
peratronДата: Вторник, 02.05.2017, 06:50 | Сообщение # 1
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 1040
Репутация: 4
Статус: Offline
ДЫБР 1

Накинули мне тут схемку - в качестве информации к размышлению

Сослепу я её обругал - глядя в отрисованные от руки кроки, подумал о ней не то, что она на самом деле из себя представляет.

Когда зяглянул по ссылке на Кота в первоисточник (http://radiokot.ru/articles/60/), то всё стало на свои места - схемка достаточно интересная.
Мне даже почудилось, что что-то наподобие этого ультраповторителя я когда гонял на симуляторе.

Итак, глядим на изначальную идею:


Ну, да - это в русле той концепции построения ХЗТ, которую в нынешний исторический период я исповедую!

Вот некоторые тезисы из этой концепепции:

1. Использование ОООС (общей отрицательной обратной связи) в построении  ХЗТ - есть путь в глухой тупик: многие десятилетия развития этой идеи практически исчерпали все возможные резервы и для прорыва на новый уровень требуются совершенно новые принципы.

2. Двухтактные симметричные/квазисимметричные выходные каскады есть зло: переключательные искажения в традиционном варианте неустранимы.

3. Традиционная структура УМЗЧ:  усилитель напряжения (дифференциальный) + двухтактный усилитель тока в режиме АВ + глубокая ООС с выхода на вход - должна быть подвергнута жёсткой ревизии.

4. Ообщая обратная связь должна быть ликвидирована - проблемы каждого звена должны устраняться независимо (местными ОС в сочетании с оптимальными способами линеаризации данного каскада).

5. Использование ОООС лишает возможности коррекций недостатков конкретного звена местной ООС из-за того, чтопри местной коррекции вылезают убийственные полюса, режущие по критериям устойчивости общее петлевое усиление .

Таким образом мы и приходим к структуре: независимый УН + независимый повторитель.

Естественно, что параметры каждого каскада должны быть предельно возможными.
На сегодняшний день я установил для себя планку в отношении порождаемых артефактов на уровне -120 дБ.
Но это минимальный уровень - реально я исследую схемотехнические решения, позволяющие реализовать расчётное значение в диапазоне -130...-150 дБ.

ХИНТ: чем мне не угодила общая ООС?
Да тем, что попытка с помощью одной и той же ООС корректировать проблемы сразу всех каскадов, упирается в реальную невозможность это сделать: разгон петлевого усиления ограничен площадью усиления - то есть, по сути, быстродействем самого слабого звена.

А проблемы одного звена в длинной цепочке ОООС мешают побеждать проблемы другого.

Потому лозунг успешного строителя ХЗТ  -  Раделяй и Властвуй!

Итак, глядя на означенную выше идею, мы видим, что она вписывается в продвинутую концепцию: это повторитель со структурой MS (master-slave, то есть хозяин-раб).

ХИНТ: тупик классических структур порождается тем, что обычная двухтактная схема контролирует одну полуволну одним транзистором, а другую - другим. И при переходе они неизбежно между собой дерутся. И даже перевод в глубокий режим двухтактного А проблему не решает: остаточную нелинейность всё равно приходится корректировать внешней ОС.
В традиционной концепции это считается естественным - ООС "одна на всех" и нам, типо, плевать на кривизну повторителя: ООСка, мол,  выправит...
Ну-ну, - скажу я - пусть попробует...

В результате уровень артефактов в -90  дБ считается престижным - ну, как же! Это ж 0.003% искажений. Куда уж лучше то? Всё равно ушами этого не расслышать - есть такая популярная отмазка...

Итак, как работает кото-схема?
Выход контролирутся только одним транзистором (мастер) - датчик тока измеряет его коллекторный ток и управляет вторым плечом (слэйв) так, что б сумма тока нагрузки и нижнего плеча была костантной.
Эта константность приводит к тому, что напряжение БЭ оказывается стабилыным - а этот переход контролирует напряжение на нагрузке. И его изменения в чистом виде являются тем самым артефактом, который схема добавит к исходному сигналу - можно встать разностным щупом на этот переход и смотреть характер искажений, вносимых усилителем.

ХИНТ: обычный комплементарный повторитель тут гадит просто убойно - в нуле сигнала добавка отсутствует, а по мере увеличения потребляемого тока, вылезает дополнительное напряжение раскачки. И так - два раза за период!

То есть, этот повторитель (который можно отнести к классу повторителей с динамической нагрузкой) имеет правильный замес и реально пригоден для использования в ХЗТ.

Сходу я вижу два приложения для него - малосигналые каскады (предварительный УН) и сильноточный оконец.
К предварительным каскадам вернёмся потом, а пока я концентрируюсь именно на мощном повторителе - исследую потенциал этого схемотехнического решения в отношении усилителя мощности.

КОНЕЦ  ДЫБРА 1


PERATRONIKA - персональная звукотехника
 
peratronДата: Вторник, 02.05.2017, 07:07 | Сообщение # 2
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 1040
Репутация: 4
Статус: Offline
ДЫБР 2

Итак, смотрим, каков потенциал схемы в качестве УМЗЧ.
По ряду соображений пока ограничимся умеренными мощностями - до 50Вт/4Ом.
Хотя этого маловато для полноценного мониторинга - но для очень приличного ХЭ хватит вполне: в конце концов ХЭндщиги тащатся от 5-ти ваттных SE.
Вот на этом этапе и подыграем им...

Итак, разгоняем схему до 5А - столько понадобится для достижения означенной выше мощности.
Перво-наперво - подберём выходные камушки, да что б позлее по мощщи были, да подешевле и подоступней.
Вне конкуренции в этом плане вертикалки - МОП-транзисторы с вертикальной структурой.

Берём комплементары IRF540/IRF9540:


И что мы видим на спектрограмме?


И очень даже не хило - артефакты спрятались ниже плинтуса: -150 дБ!

Вот, что мопы животворящие делают! (хотя на самом деле (тм) тут генератор тока вместо резистора главней оказвается).

ХИНТ: столь существенное улучшение достигается именно за счёт применения полевых транзисторов - в силу отсутствия базовых токов, гадящих в большинстве биполярных схем.

Но какой ценой достаётся это благолепие?
Цена тут - очень немалая: глядите на мощности рассеивания!
Схема - чистый А и потому иначе здесь быть и не может.
К тому же, и используемый в работе алгоритм тоже оставляет желать лучшего - взгляните на графики мгновенных значений рассеиваемых мощностей:


Мы видим, что одно плечо принимает на себя всю динамику по мощности и потому потребуется ставить в это плечо два-три камня.

Разумеется, это не проблема - можно и кластер ради такого счастья заложить.
Но главная проблема всё же не в этом - 300 Ватт печки на канал ради того, что б послушать на умеренной громкости, это явно не для нормального слушателя.

В общем, не айс... Ой, не айс...

В следующем посте - как можно и нужно выруливать из тупика тепловой смерти...

КОНЕЦ  ДЫБРА 2
Прикрепления: 8339796.png(57Kb) · 9339608.png(12Kb) · 9357742.png(19Kb)


PERATRONIKA - персональная звукотехника
 
kachaet2Дата: Суббота, 06.05.2017, 09:52 | Сообщение # 3
Рядовой
Группа: Проверенные
Сообщений: 1
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
Евгений, здравствуйте! Рад, что мои рукописные "кроки" натолкнули Вас на новую тему. :-)
Очень интересует её продолжение с уклоном на усь для наушников.
С уважением, Александр.

P.S. Наконец-то зарегистрировался!
 
peratronДата: Воскресенье, 07.05.2017, 15:39 | Сообщение # 4
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 1040
Репутация: 4
Статус: Offline
kachaet2, рад вас здесь видеть.

Пожалуй, темка телефонника заслуживает того, что б переставить приоритеты - я
подумаю над тем, что б выделить её в отдельное производство...


PERATRONIKA - персональная звукотехника
 
Форум » ТЕХОТДЕЛ » DIY_AUDIO » История одной разработки: сезон 2 (Дневник разработчика: эволюция схемотехники ХЗТ)
Страница 1 из 11
Поиск: