Схемотехника усилителей для наушников.

[AfArt 0]

Из разряда "мне кажется".

Правда, что последовательные конденсаторы на входе, меняют свою нелинейность в зависимости от велечины сигнала (напряжения), т.е. они могут "чисто" пропускать "громкие" звуки и "затирать" мелочь?

Т.е. по прибору при подаче сигналов под 0дБ картинки красивые, а при -ХХдб уже не очень.

[MS audio laboratory 179]

Из разряда "мне кажется".

Правда, что последовательные конденсаторы на входе, меняют свою нелинейность в зависимости от велечины сигнала (напряжения), т.е. они могут "чисто" пропускать "громкие" звуки и "затирать" мелочь?

Т.е. по прибору при подаче сигналов под 0дБ картинки красивые, а при -ХХдб уже не очень.

Вам не кажется. Что касается линейности.

Существуют потери в диэлектриках пленочных конденсаторов при переполяризации (переходе сигнала через нуль). Но ни настолько малы, что увидеть их невозможно.

В вот в электролитических полярных конденсаторах и некоторых типах керамических это явление очень сильно выражено. Поэтому электролитические полярные конденсаторы запрещается применять при недостаточном поляризующем напряжении (близком к нулю).

Про способность "чисто" пропускать "громкие" звуки и "затирать" мелочь. Да действительно, конденсаторы могут отрабатывать изменения напряжения с определенной скоростью. Можно назвать это инерционностью. Громкие звуки - это как правило низко-среднечастотные составляющие сигнала, тихие - высокочастотные если смотреть на распределение амплитуд в спектре звукового сигнала. Таким образом действительно влияние инерционных (медленных) конденсаторов заметно на высокочастотных составляющих сигнала.

А если рассмотреть теперь два явления в комплексе, то получим, что параметры конденсатора могут меняться под воздействием больших амплитуд сигнала (низко-среднечастотных составляющих сигнала). Это приведет к изменению условий прохождения и высокочастотных составляющих. Из-за чего может появится так называемый "окрас". Чаще всего "окрас" ничто иное как интермодуляционные искажения.

[Nikitonic 0]

Доброго времени суток!

 

Собрал макет по схеме (вариант "земли" от LabAT)

В оригинале вижу больше элементов

На фото ниже - мои предположения и вопросы:

Вопросы:

1. Их расположение в схеме и номиналы?

Пожалуйста поделитесь, если кому-то известно. Не хотелось бы гадать.

 

2. Как поднять бас?

а) Если прицепить Bass Boost от М3, надо ли изменить номиналы?

б)Может быть есть другие варианты поднять бас в Lehmann без вреда остальному?

 

Тест на Beyerdynamic 770 PRO (250 ом), Dr. Dac2 (сигнал взят напрямую от сумматора). Всё отлично, но баса не хватает для этих наушников, а верх с избытком. Програмный эквалайзер помогает, но приходится снижать общий уровень, что отрицательно влияет на динамику.

 

Пожалуйста, помогите дилетанту!

[Bobby 5]

Загляните сюда, здесь получше схема.

Раз усилитель на макетке, вполне можно поэкспериментировать, например попробовать поднять ток покоя.

Попытаться таким образом понизить коэффициент искажений в своем усилителе

Прикрутить частотнозависимую оос вместо резика в обвязке ОУ в схеме.

Правда одно НО - в результате полученная схема будет иметь малое отношение к задумке оригинала...

[invasion 9]

б)Может быть есть другие варианты поднять бас в Lehmann без вреда остальному?

 

Тест на Beyerdynamic (250 ом, модель 880 кажется), Dr. Dac (сигнал взят напрямую от сумматора). Всё отлично, но баса не хватает для этих наушников, а верх с избытком.

один из вариантов, это на Др.дак2 поставить 4*ОРА672AU(сдвоенные через переходник) - баса станет ощутимо больше.

[MS audio laboratory 179]

Раз усилитель на макетке, вполне можно поэкспериментировать, например попробовать поднять ток покоя.

Попытаться таким образом понизить коэффициент искажений в своем усилителе

Не факт что повышение тока покоя приведет к снижению искажений выходного каскада. Но это может привести к снижению эффективности выходного каскада - факт. Лучше поэкспериментировать со значением тока покоя и найти оптимальное значение исходя из качества звучания.

[Nikitonic 0]

... действительно влияние инерционных (медленных) конденсаторов заметно на высокочастотных составляющих сигнала.

Быстродействие - скорость нарастания выходного напряжения dU/dt, соответственно V/ms или V/?s (мили- или микро- смотреть внимательно).

 

Почему-то этот важный параметр не указывают, за редким исключением, как например даташиты Питерского завода "ЭЛКОД". Правда не на все позиции, но есть таблицы быстродействия в конце даташитов на интересуюшие нас позиции.

В таблицах - закономерность:

при одинаковых ёмкостях плёночников, быстродействие лучше, если больше номинальное напряжение, на которое расчитан конденсатор, но и габариты будут больше.

 

Посчитаем:

при синусе максимум амплитуды достигается за 1/4периода

для 20 000 Гц это время 1/80 000 сек, умножим на амплитуду, например, 2В (вольтметр покажет 1,4В),

Получим: надо быстродействие 25 В/микро сек, для линейного прохождения синуса 0...20кГц напряжением 1.4В.

Согласно даташитам завода "ЭЛКОД" с таким быстродействием нашел только К78-2 и К78-10, остальные медленнее в 1000 раз и дешевле.

В музыке 20кГц будет раз в 10...20 ниже максимального, но не в 1000.

 

Однако, наткнулся на не претендующий на достоверность любительский тест на искажения (между вх. и вых. звуковой карты около 1,5В), К78-2 не сильно отличается от других плёночников, а к78-19 оказался даже лучше. Этот К78-2 возможно левый китайский или попался убитый, т.к. это единичные случайные экземпляры разных возрастов и их происхождение не гарантировано ...

 

Может я что-то не понимаю?

[MS audio laboratory 179]

Nikitonic

В общем-то всё правильно посчитано на предельный случай.

Можете посмотреть, для примера, параметры широко применяемых WIMA MKP-4 (полипропилен) - максимальная скорость изменения напряжения на обкладках от 550 до 35 В/мкс. Параметры можно посмотреть здесь.

Согласно даташитам завода "ЭЛКОД" с таким быстродействием нашел только К78-2 и К78-10, остальные медленнее в 1000 раз и дешевле.

Видимо у Элкода ошибка в даташитах - например для K73-17 скорость изменения напряжения от 50 до 4 В/мс выглядит чем-то невероятным. Должно быть от 50 до 4 В/мкс.

Посмотрите на туже WIMA MKS-2 с полиэстровым диэлектриком - цифры примерно те же, т.е. http://В/мкс.

Однако, наткнулся нане претендующий на достоверность любительский тест на искажения (между вх. и вых. звуковой карты около 1,5В), К78-2 не сильно отличается от других плёночников, а к78-19 оказался даже лучше. Этот К78-2 возможно левый китайский или попался убитый, т.к. это единичные случайные экземпляры разных возрастов и их происхождение не гарантировано ...

Этот тест может в чем-то и верный. Хороший полиэстер может даль меньшие искажения, чем плохой полипропилен. Слушал в свое время К78-2 и скажу, что звучат эти конденсаторы хуже (может мне попался брак), чем К73-11 или К73-17. НЕ только табличными параметрами определяется качество. Еще очень сильно на качество звучания оказывает качество напыления металла на диэлектрик и качество самого диэлектрика, их чистота и т.д. Это уже определяется уровнем технологии производства.

[Bobby 5]

Не факт что повышение тока покоя приведет к снижению искажений выходного каскада. Но это может привести к снижению эффективности выходного каскада - факт. Лучше поэкспериментировать со значением тока покоя и найти оптимальное значение исходя из качества звучания.

 

У LabATа вроде получше картинки получились на низкоомных наушниках, однозначно лучше по сравнению с замерами ребят из SalonAV, которые "игрались" с замерами оригинального усилителя.

[vitamir 3]

У LabATа вроде получше картинки получились на низкоомных наушниках, однозначно лучше по сравнению с замерами ребят из SalonAV, которые "игрались" с замерами оригинального усилителя.

Для двухтактных выходных каскадов существует оптимальное значение тока покоя, при котором собственный Кг минимален. Это очень подробно и доходчиво изложено в книге Дагласа Селфа. Кроме Кг, в двухтактных каскадах играет роль нелинейность передаточной характеристики, наиболее существенная вблизи перехода ее через ноль (в области относительно малых выходных напряжений. Более высокое значение тока покоя часто позволяет линеаризовать передаточную характеристику. Об этом также подробно и доходчиво у Дагласа Слфа.

[StaS 16 3 Тракты]

Может ли в усилителе что нибудь нарушиться если ПКД случайно из невнимательности подключить к Loop Out усилителя и пытаться пару минут слушать таким образом музыку?

[Bobby 5]

Зависит от развязки выхода ПКД. На самом деле, скорее стоит беспокоиться больше за него.

Звук то хоть есть, или всё пропало?

[LabAT 57]

Для тех, кто еще незнает как расчитать, «скорость нарастания» всего усилителя (да и не только усилителя) должна отвечать следующим требованиям: Vm > 2Pi fm Um, где fm максимальная воспроизводимая частота, а Um максимальная амплитуда сигнала на выходе усилителя.

У формата CD наивысшая частота сигнала не более 22,05 кГц, максимальная реальная амплитуда сигнала усилителя для наушников 10 V, отсюда Vm=22050 Гц*6.28*10 V=1385442/1000000=1,38В/мкс. Вполне скромные требования, которые несложно выполнить с большим запасом.

Для пленочных емкостей скорость нарастания превышает требования приблизительно в 20-ь раз в худщем случае. Достаточно посмотреть характеристики конденсатороф Evox Rifa, благо они там есть.

Выходной каскад Lehmann рассчитан так, что ток покоя 50 mA обеспечивает ему оптимальные характеристики и минимум искажений, ведь усилитель не охвачен общей ООС, поэтому увеличение тока покоя не дает снижение Кг, потому что он уже определен Кг самого ОУ. Увеличение тока покоя могло бы дать только более короткий спектр, когда не будут вычитаться четные гармоники на более высоких амплитудах, что хорошо для спектра всего усилителя, вот только в данном усилителе ОУ не позволит этого сделать, он работает в режиме АВ.

Вообще лучше изменить схему Lehmann и сделать общую ООС, просто подключить резистор ООС к выходу выходного каскада, а не к выходу ОУ. Вот тогда можно и Basboost включить в эту цепь. Получается немного лучше оригинала.

[Nikitonic 0]

Согласен: мой расчёт не для синуса, но может быть сгодится для линейного нарастания, т.е. для "пилы"?

Здесь про быстродействие усилителей большой мощности и коментарий известного и компетентного человека

[MS audio laboratory 179]

Синус - не более чем абстракция. Реальные сигналы еще называют квазисинусоидальными, т.е. очень часто их можно считать похожими на синусоидальные. Но к примеру при суммировании множества колебаний с разными частотами и произвольными фазами результат сложения уже не будет напоминать синус. Достаточно вспомнить из курса радиотехники разложение в ряд Фурье прямоугольного импульса, из чего будет видно, что сложный сигнал (многотональный) не всегда может быть по форме синусоидальным или напоминать его. Но поскольку в 90% случаев все же звуковые сигналы квазисинусоидальные, то расчет делают на синусоиду. Правда остаются 10 % случаев...

[vitamir 3]

Nikitonic

Ваш расчет, как и изложения LabATа нестроги и касаются только сигнала, не усилителя.

Грамотные инженеры по ссылкам, что Вы привели, говорят об оценках соответсвия набора букв "Скорость нарастания сигнала в усилителе" набору букв "скорость нарастания сигнала". Первое техническая характеристирика каскадов усиления напряжения, входящих в усилитель и связана с токами и паразитными емкостями компонентов, их составлящих. Второе - параметры сигнала. Для музыки важнее один из аспектов, обсуждаемых грамотными инженерами по приведенным Вами ссылкам: необходимость симетрии "Скорости нарастания сигнала в усилителе" по переднему и заднему фронтам (увеличению и уменьшению амплитуды сигнала). Сходство наборов букв - результат неадекватного перевода англоязычного термина на русский язык в свое время, но термин прижился, с этим ничего не поделаешь.

[LabAT 57]

В первую очередь, нас интересует не сама «скорость нарастания» чего бы то ни было, а искажения усилителя, значит верность его работы, точность необходимая для усиления звуковых частот. Скорость нарастания, как правильно заметили, по ссылке определяет, точнее, характеризует только способность ООС не разорваться, иначе будут динамические искажения (перегруз по входу, петля ООС не успеет замкнуться), которые в свою очередь вызовут интермодуляцию.

Какая там скорость, по барабану, лишь бы не был перегружен вход, и ООС работала бы. Поэтому важна не только скорость нарастания, но и глубина ООС, вот почему существует убежденное мнение многих разработчиков, что лучше вообще не иметь ООС, тогда и о скорости заботиться не придется.

[MS audio laboratory 179]

Какая там скорость, по барабану, лишь бы не был перегружен вход, и ООС работала бы. Поэтому важна не только скорость нарастания, но и глубина ООС, вот почему существует убежденное мнение многих разработчиков, что лучше вообще не иметь ООС, тогда и о скорости заботиться не придется.

ООС присутствует в любом каскаде и в реальных схемах от нее очень сложно избавиться. Видимо речь идет об Общей ООС или сокращенно ОООС.

[vitamir 3]

В первую очередь, нас интересует не сама «скорость нарастания» чего бы то ни было, а искажения усилителя, значит верность его работы, точность необходимая для усиления звуковых частот. Скорость нарастания, как правильно заметили, по ссылке определяет, точнее, характеризует только способность ООС не разорваться, иначе будут динамические искажения (перегруз по входу, петля ООС не успеет замкнуться), которые в свою очередь вызовут интермодуляцию.

Нестрого. "Скорость нарастания усилителя", а вернее, скорость изменения его выходного напряжения, действительно, один из показателей верности его работы, степени его влияния на усиливаемый сигнал. Однако, если она постоянна, усилитель вносит в сигнал только линейные искажения - искажения АЧХ (амплитуды) и ФЧХ (временныые задержки). На практике скорость измененения сигнала в усилителе непостоянна как от амплитуды сигнала, так и от направления ее изменения, что и приводит в конечном итоге к нелинейным искажениям (как гармоническим, так и интермодуляционным). И к ООС этот механизм отношения не имеет. ООС может только усугубить (а может и наоборот ) результаты проявления нелинейностей усилителя.

[LabAT 57]

В первую очередь, нас интересует не сама «скорость нарастания» чего бы то ни было, а искажения усилителя, значит верность его работы, точность необходимая для усиления звуковых частот. Скорость нарастания, как правильно заметили, по ссылке определяет, точнее, характеризует только способность ООС не разорваться, иначе будут динамические искажения (перегруз по входу, петля ООС не успеет замкнуться), которые в свою очередь вызовут интермодуляцию.

Нестрого. "Скорость нарастания усилителя", а вернее, скорость изменения его выходного напряжения, действительно, один из показателей верности его работы, степени его влияния на усиливаемый сигнал. Однако, если она постоянна, усилитель вносит в сигнал только линейные искажения - искажения АЧХ (амплитуды) и ФЧХ (временныые задержки). На практике скорость измененения сигнала в усилителе непостоянна как от амплитуды сигнала, так и от направления ее изменения, что и приводит в конечном итоге к нелинейным искажениям (как гармоническим, так и интермодуляционным). И к ООС этот механизм отношения не имеет. ООС может только усугубить (а может и нет) результаты проявления нелинейностей усилителя.

Значит, Вы не читали эту ссылку или не поняли, если, по-вашему «скорость нарастания» не влияет на ООС. Читайте внимательнее.

Если скорость нарастания будет недостаточная, глубокая ООС не будет замкнута в пиках сигнала, не успеет.

[vitamir 3]

Значит, Вы не читали эту ссылку или не поняли, если, по-вашему «скорость нарастания» не влияет на ООС. Читайте внимательнее.

Похоже, это Вы только что ознакомились с материалом по этой ссылке "по диагонали"

Если скорость нарастания будет недостаточная, глубокая ООС не будет замкнута в пиках сигнала, не успеет.

Частный случай, о котором всем грамотным инженерам давно известно. Как известны им и способы избежать такого случая.

[LabAT 57]

vitamir

По диагонали не по диагонали, понимать надо.

И еще одно. Скорость нарастания непостоянна, потому что она зависит от глубины ООС, а вот она как раз не постоянна на разных частотах. Нет ООС, скорость будет постоянна. Глубина уменьшается с ростом частоты, вот где собака порылась. Стало быть, и проблема есть, перегруз по входу на высокой частоте, тем более, если спектр гармоник широкий.

[vitamir 3]

LabAT

Снова бессвязній набор неосознаваемых "наборов букв". Не позорьтесь в очередной раз.

Скорость изменения сигнала в усилителе зависит только от схемотехники, режимов и паразитов активных элементов каскада, усиливающего сигнал. Она не связана прямо с усилением, значит, и с глубиной обратной связи. Взаимосвязь, о которой Вы говорите, начинает проявляться только в многокаскадных усилителях, охваченных общей обратной связью только при несоблюдении определенных, вполне конкретных условий. Для того, чтобы разобраться, не нужно сваливать все в кучу. Нужно разделить сложное на простые составляющие и проанализировать И все. Да, книги, написанные для советских инженеров часто не дают ответов на простые вопросы, потому что изложение в них построено на слишком упрощенных, потому далеких от суровой реальности моделях.

[LabAT 57]

vitamir

Видимо, Вы не знакомы с такими понятиями как «коррекция по запаздыванию и по опережению». Никто не утверждает, что ООС нельзя сделать с более стабильными характеристиками, но от этого сама зависимость никуда не исчезает, поэтому и коррекция такая появилась. И скорость естественно зависит от схемотехники и качества элементной базы.

У Вас опять избыток словоблудия через поток осознания, читали книгу, навыдумывали там себе что-то, а воз и ныне там.

Вы бы спроектировали чего-нибудь, да и вывели бы на обозрение, а мы бы оценили, а то только невнятные посылы невероятных теорий и все исключительно в словах с импортным акцентом, если Вы уж так хорошо изучили западную терминологию, где результат в материале?

 

Практически у всех усилителей охваченных местной или обще ООС наблюдается рост искажений с ростом частоты. Вот только усилители, не охваченные ООС, не страдают этим недостатком. Другое дело, сегодня, на современной элементной базе, можно подобрать компоненты и режимы работы усилителя, что позволит в рамках звукового диапазона, свести к минимуму влияние ООС и обеспечить даже на высоких частотах минимальные искажения.

Все искажения усилителя LabAT PR 02Lux я измерял только на 20 кГц, и при номинальном выходном напряжении 2-я наибольшая гармоника была не выше 0,00016%, а 3-я не выше 0,000095% в худшем варианте. На частоте 1 кГц все в десять раз меньше. В лучшем варианте искажения можно снизить еще в 5-ь раз, а, например, гибридный усилитель не имеет ООС, так у него нет зависимости от частоты, гармоники всегда одинаковые.

[LabAT 57]

Что-то умолк, наверное пошел западные книжки читать. И то неплохо.