Вопросы по усилителю "НУКЛОН", который придумал Анатолий

[cu6apum]

Без фена, на столе ребрами вниз, радик разогрелся уже градусов до 60. Повторители на нем же. Ток не ползет, ноль не ползет, возбудов нету. Уже неплохо.

и добавил...
Вопрос вот в чем еще.
Повторитель в токовом зеркале столь хорошо справляется со своей задачей, что токодобавка (в спайсе, Вахтанг!) вообще оказывается не при делах: амплитуда выходного напряжения начинает сдуваться в районе долей Ома нагрузки. Собственно, этого (ИНУНа) я и добиваюсь умощнением Нуклона, но не поведет ли такой способ умощнения к росту нелинейщины, свойственной обычному АБ-классу?

[Гocть]

Повторитель в токовом зеркале столь хорошо справляется со своей задачей, что токодобавка (в спайсе, Вахтанг!) вообще оказывается не при делах: амплитуда выходного напряжения начинает сдуваться в районе долей Ома нагрузки. Собственно, этого (ИНУНа) я и добиваюсь умощнением Нуклона, но не поведет ли такой способ умощнения к росту нелинейщины, свойственной обычному АБ-классу?

Нет, но ограничения будут жёстче. Как в любом усилителе с ОС. Играясь параметрами, ты можешь выбирать между ограничением по току и по напряжению. Если хочешь качать акустику с импедансом до долей ома, то, увы, выбор один - ограничение по напряжению.

[cu6apum]

Нет, но ограничения будут жёстче. Как в любом усилителе с ОС. Играясь параметрами, ты можешь выбирать между ограничением по току и по напряжению. Если хочешь качать акустику с импедансом до долей ома, то, увы, выбор один - ограничение по напряжению.

Ты имеешь в виду клиппинг по входу? Понятно, что его лучше не допускать. А вот терять эффект "выходного транса", которым Нуклон прикидывается для лампочки драйвера, совсем не хотелось бы: боюсь, звук сразу станет не таким вкусным... Подергаю, расскажу.

и добавил...
Типа ---- ОПА.
Завел пока с парой выходников в плече, но умощненным зеркалом. Положительная новость - звук хуже не стал. Отрицательная - пердеж НИКУДА не делся, оставшись на том же уровне. Я ОЧЕНЬ сильно озадачен, не сказать еще хужей. Не могут два 17-амперных транзистора входить в отсечку так рано.

[Гocть]

Есть у меня пара LXE 990 от JBL, с подобными кросоверами. Закончу с "Пирамидой" - поэкспериментирую. Вчера сверлил дырки для крепления нижней крышки, выключать не стал - уж больно вкусно музыка звучала... Стружка упала и замкнула 800в на мелкой платке с дополнительным источником анодного на землю. Ба-бах! В ушах зазвенело. А через несколько минут запахло, пошёл дым... Оказалось - бабах пробил один диод в мостике и трансформатор сварился в собственном соку... Буду менять...

[cu6apum]

Сочувствую. Вот чем хороша низковольтная техника! она только пердеть может.
Кстати, за ламповый мощный буфер я к тебе тоже скоро попристаю по непротивлении сторон. Есть идея.

А тут - полные потеряшки. Надо попробовать закормить Нуклона с выхода другого УМЗЧ, дабы понять, что дело точно не в драйвере...

и добавил...
Стоппп. Бредовая идея, бейте меня. Что во всех модификациях Нуклона остается неизменным? ООС. Диоды с выхода, ограничивающие ток входной пары. Управляются они напряжением на выходе, чем его ни прокачивай. Треск начинается на одном и том же входном уровне, вне зависимости от напряжения питания (+-35, 50 и выше) и выходной половинки зеркала (2х5200, 2х2922, 2х2922 с повторителем...)
Нет ли шанса, что фазовый сдвиг на реактивной нагрузке запирает через ООС именно ВХОДНУЮ пару???
Где могла порыться сцабака??? Я пока схожу насверлю радик еще под две пары выходников.

и добавил...
Черный Холодильник в качестве драйвера проблему не решил.


и добавил...
Для Вахтанга: по факту ток покоя левой стороны зеркал около 8мА. Это, конечно, не 20, но и не 2. Я поиграюсь с ним дополнительно сопротивлениями R4/9, они задают коэффициент усиления зеркала: сделаю его поменьше, а ток первого каскада побольше. Но к проблеме это принципиального отношения, как видно, не имеет.

и добавил...
Для Володи, буде он зайдет в этот топик. Токодобавка отключена пока вообще.

Есть какое-то провидение, курирующее данный безумный прожект. Места на радике хватило РОВНО еще на 4 санкена, остался 1мм с краю!

[Wakh]

Нарисуй, блин, в отдельном файле, в том же спайсе, что сейчас проверяешь.
Удали все лишние детали и надписи из схемы, чтобы не мешало думать.

Какая нагрузка на выходе?
Что такое токодобавка?

[cu6apum]

Завтра утрецом, Вахтанг Степанович. Ибо то, что дергал, - трещит, сцабака. Сейчас дорезал резьбу под еще 4 транзюка и буду валиться спать, а схема будет соответствовать последней картинке, с {Rup}=27к и с отпаянными Д3 и Д4.

[Wakh]

В третий раз говорю, что транзисторы в диодном включении у тебя неправильно.
У них, в твоем варианте, сильно падает быстродействие из-за плохого рассасывания зарядов.
Надо включить как я нарисовал.
Ты все боишься, что не хватит обратного напряжения. Не бойся!
Напряжение там не может превысить 0,7 В, т. к. Кус. выходного каскада = 1.

[Гocть]

При перегрузке там может быть полное питание, так что переходы база - эмиттер пробьются. Именно потому я использовал диоды, а не транзисторы, как в честном дифкаскаде.

[Wakh]

Анатолий, ты меня удивляешь.

Напряжение на входе этого усилителя равно напряжению на выходе.
Напряжение на эмиттерах первых транзисторов задается резисторами от источников питания и равно соответственно +/- 0,7 В.
Напряжение пробоя База-Эмиттер не менее 5 В.
Какая перегрузка, о чем речь?

и добавил...
Вот вариант, который можно сделать рабочим, если аккуратно посчитать режимы.

[Гocть]

Анатолий, ты меня удивляешь.

Это - хорошо. Способность удивляться в нашем возрасте - большое преимущество! 

Какая перегрузка, о чем речь?

Например - о коротком замыкании на выходе, либо - о слишком низкоомной нагрузке, когда диоды в обратной связи запираются и защищают выходные транзисторы от пробоя. При этом входной сигнал на базах транзисторов (а значит - и их эмиттеров) может быть и повыше, чем пробивное напряжение база - эмиттер. В этом - одна из особенностей этого усилителя: при перегрузке он переходит из разряда ИНУНа в разряд ИТУНа.





и добавил...
Изначально усилитель настраивался с учётом бета выходных транзисторов, чтобы при сопротивлении вдвое ниже номинального эти диоды запирались. Добавив "усовершенствование" в виде составного транзистора ты свёл эту важную особенность на нет. Теперь - действительно, смысла в запирании диодов в ОС нет - выходные транзисторы сгорят раньше.

[Wakh]

Подключи мысленно коллектор транзистора Q10 к плюсу питания, а коллектор Q9 к минусу.
Почему переход бэ не пробивается? Потому что все работает в активной области.

[Гocть]

Подключи мысленно коллектор транзистора Q10 к плюсу питания, а коллектор Q9 к минусу.
Почему переход бэ не пробивается? Потому что все работает в активной области.

Замкни мысленно выход на землю. И подай входной сигнал.

[hippo64]

Для Володи, буде он зайдет в этот топик. Токодобавка отключена пока вообще.

Есть какое-то провидение, курирующее данный безумный прожект.

Марат, таки когда я говорил, что проект безумен? Хорошее, изящное решение, звук не мой, что есть то есть, вернее даже не так, не совсем мой, а проект делался не под эстрадные полукиловатники. Колупаться с развитием проекта не дает именно чувство не моего звука, поэтому все мои периодические реплики весьма поверхностны и основаны на общих принципах, типа базовый ток выбирается с запасом согласно Кус транзюка.

А провидение это хорошо, это хороший знак.

[cu6apum]

Не, безумие - это пытаться на моем уровне знаний сделать из красивейшей компактной схемы супермощную и не потерять прозрачность. Хотя за время ковыряшек с нею я уже дофига чего узнал и продолжаю узнавать, на что и целился, придя в наш коллектив.

Вахтанг, Толя прав, я моделировал этот расклад больше года назад. Два одинаковых пнп прилетели в мою схему из-за состоявшейся по факту трассировки; я вообще хотел комплементарные, но включение верное: БЭ-К. При малом сопротивлении на выходе обратное напряжение на диодах в разы вылетает за Uбэо любого транзюка. Замена на родные Толины диоды ничего не меняет (кроме неудобства организации теплового контакта), так что дело и не в коллекторных емкостях.

Дай боги, попробую сегодня учетверенные выходники. Так срослось, что я проснулся 10 мин назад, а уже тесть грядет в гости...

[Wakh]

Теперь - действительно, смысла в запирании диодов в ОС нет - выходные транзисторы сгорят раньше.

Согласен, выходные транзисторы сгорят.
Но ты тоже подумай - без нормальной раскачки по току ну никак ведь иначе не выдать желаемую мощность 300 Вт на нагрузку 4 Ома.

[Гocть]

Теперь - действительно, смысла в запирании диодов в ОС нет - выходные транзисторы сгорят раньше.

Согласен, выходные транзисторы сгорят.
Но ты тоже подумай - без нормальной раскачки по току ну никак ведь иначе не выдать желаемую мощность 300 Вт на нагрузку 4 Ома.

Если бы не думал, "нуклона" бы не было. 
Совершенно верно - нормальная раскачка - это аккурат столько, чтобы получить желаемую мощность на желаемую нагрузку. Не меньше, само собой. Но - и не больше.

[Wakh]

Анатолий,
а ты не мог бы в кратком виде изложить, что надо получить в итоге всех ухищрений.
Марат выдал мне следующее: надо чтобы
была мощность 300,
выходной каскад с общим эмиттером
и чтобы был "Нуклон".
Вот по поводу третьего проясни пожалуйста.

[Гocть]

Вот по поводу третьего проясни пожалуйста.

Очередной раз описывать - лень. Найду в топике (этом ли, другом) - дам ссылку, или скопирую.

[Wakh]

Да описывать не надо.Скажи, что в итоге надо получить.
Например, одно из свойств - запирание выходных транзисторов при достижении ограничения сигнала по выходу.
Второе - стремление к удержанию сквозного тока на достаточном уровне при прохождении сигнала.
Что еще?

[cu6apum]

Собрал. И почему я не могу без франкенштейнов?.. Погрел, к сожалению, новые две пары выходников оказались столь далеко от "левых" в токовом зеркале транзисторов, что их конец радиатора разогревается существенно сильнее и ток покоя в них больше. Включать уже не буду, детей жена кладет.

Вот что меня удивляет, так это два 17-амперные санкена в плечо, не могущие обуздать комплексную нагрузку на нескольких десятках ватт, в то время как фабричный мелкопузый Меракус крутит эту же акустику на пальчике как связку ключей. При этом у него по одному TO3P в плечо. Все же не оставляет меня ощущение принципиальной ошибки, допущенной в самом глупом месте.

и добавил...

Да описывать не надо.Скажи, что в итоге надо получить.
Например, одно из свойств - запирание выходных транзисторов при достижении ограничения сигнала по выходу.
Второе - стремление к удержанию сквозного тока на достаточном уровне при прохождении сигнала.
Что еще?

Вахтанг, мне нужен максимально прозрачный буфер - такой, которого НЕ слышно в тракте вообще. Усилитель тока "НЕЙТРОН".


и добавил...
В качестве курьеза: позавчера в гостях был один из аудиофилов с выставки, я ради смеха сдул пыль с самой первой макетки Нуклона + Семигорова однотактного драйвера, включил и... дядька за полвечера выклянчил его у меня, прямо на макетке.

[Гocть]

Да описывать не надо.Скажи, что в итоге надо получить.
Например, одно из свойств - запирание выходных транзисторов при достижении ограничения сигнала по выходу.
Второе - стремление к удержанию сквозного тока на достаточном уровне при прохождении сигнала.
Что еще?

Ну это - как описывать технические требования к морскому узлу. Проще - нарисовать и рассказать, как завязывать.

[cu6apum]

Как и чуял, учетверение выходников ничего не дало. Треск.
Нужно бросать спайс, садиться с калькулятором и по-чесноку просчитывать схему с конца до начала. Не там собака порылась.

и добавил...
Предположение, в общем, осталось одно, из поста 664, которое ООС. Получается, выбросы напряжения на нагрузке мимо тока либо закрывают одно из плеч входной пары, уронив ток покоя до нуля, либо вызывают в ней колебательный процесс, порождающий упомянутую ступеньку. Если первое можно попытаться победить увеличением ее тока покоя (это я сделал в первом макете), то второе -  даже не знаю с какой стороны подойтить. 

В сторону второго, К СОЖАЛЕНИЮ, свидетельствует то, что я не мог объяснить парой страниц ранее, а именно: при уменьшении резюков токодобавки, т.е. увеличении ее положительного действия, треск наступает на МЕНЬШЕМ размахе входного.

Уперся. Ну и схему ты учудил, Анатолий!!!  Даже со стаканом нихрена не понять, но поёт-то как!

и добавил...

Я еще чуть потреплюсь, ладно? Обозначения будут из схемы в аттаче. Авось на что и набреду.
Ток покоя входного каскада (скажем Q2) состоит из тока через резистор R11 и тока через диод ООС Q10. Первый с помощью R11 и регулируется, второй регулировать нечем и его сходу я не пойму как вычислить, уж очень все взаимосвязано. В рабочем же режиме, при вылете выходного каскада за А-класс, туда еще и ток с R2 прилетает, но этим пока пренебрежем.

Итого, если ток через Q2 становится меньше какой-то величины, этот транзистор отсекает и к нам прилетает ступенька. Другого шанса на ее появление на ОДНОЙ и той же амплитуде входного напряжения в условиях одной и той же акустики и частоты сигнала, вне зависимости от питающего напряжения и структуры токового зеркала (удвоение, учетверение, повторитель в середке) я не вижу.

Вопрос к Толе, ибо входной каскад ты не с неба взял. Как задать ток покоя входных транзисторов так, чтобы его хватило на пируэты вроде описываемого? Как ни подтягивай эмиттер с помощью R11, ток с ООС его перетянет. Включение же ограничивающего резистора последовательно с диодом ООС приведет к неединичному коэффициенту усиления схемы по напряжению, что, во-первых, нам не нужно, а во-вторых, не факт что спасет. Опять же, если тупо увеличивать ток покоя первого каскада, уменьшая R11, он будет задирать ток покоя выходного каскада, и, чтоб остаться в рамках разумного, придется уменьшать соотношение токового зеркала, а значит, и усиление по току всей схемы.

В общем, я не могу составить систему уравнений, тупой я!!! 

[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]


и добавил...
В общем, unity-gain stable CFA это вам non penis canina.....

и добавил...

И еще одно маленькое. Посетила с отчаянья мысль добавить резюки R13, R16. Смысл их - добавить в коллекторы Q2, Q1 нагрузки, независимой от тока в зеркалах, чтоб ток покоя слегка увеличился. Заодно они способствуют более шустрому закрытию Q15, Q16, подтягивая базы к рельсам. Это в спайсе дало значительное улучшение формы сигнала, насчет реала - не знаю. Подожду умных.

[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]

[Wakh]

Давай пока сегодня у  меня есть время помогу тебе посчитать режимы.

Усилитель, в отличие от театра, начинают считать с выхода. 
Итак, динамик 4 Ом 300 Вт требует, чтобы на нем было выходное напряжение 35 В.
Выходной ток усилителя при этом должен быть не менее 8,75 А.
Отсюда делаем первый шаг - выбор питающего напряжения.
35 х 1,41 = 50 (В).
Для гарантированного выхода 300 Вт на 4 Ома выходной каскад должен питаться стабилизированным напряжением +/- 50 В.
Иначе, при понижении сетевого питания с 220 В до 180 В, схема будет выдавать мощность всего лишь 195 Вт.
А при повышении сетевого питания до 240 В, надо будет сделать запас по общей мощности транзисторов, т. к. выходная мощность повысится до 365 Вт.
Шаг 2 - выбор выходных транзисторов и их количества.
Чтобы не делать вычислений 3 раза будем считать, что напряжение питания +/- 50 В стабилизировано.)))
Максимальный ток у транзистора 2SA1216 для 100 В = 3 А, поэтому 3 таких транзистора в плече будут минимальным числом для стабилизированного питания +/- 50 В.
Считаем ток базы для трех выходных транзисторов 9/30 = 0,3 (А).
Шаг 3 - выбор раскачивающего транзистора для 3-х выходных транзисторов в плече.
 0,3 х 50 = 15 (Вт).
Максимальный ток у транзистора 2SС4793 для 100 В = 0,2 А, поэтому он не подходит.
Чтобы не останавливаться на этом ставим сюда тоже 2SA1216, а на будущее лучше найти подходящий транзистор с током 0,4 А при 100 В.
Считаем ток базы 0,3/30 = 0,01 (А).
Шаг 4 - выбор тока эмиттера для Q2 (2SС4793).
Выбираем 15 мА, чтобы заведомо превышал ток базы транзистора Q15.
Соответственно R11 = 50/15 = 3,3 (кОм).
Ток покоя усилителя больше ничем не задается, т. к. это ток при отсутствии сигнала на входе.
Ток через R2 начинает появляться только при повышении входного напряжения больше 0,5 В, когда диод D3 начнет открываться.
Шаг 5 - выбор тока покоя выходных транзисторов.
Зададимся током, к примеру 80 мА для каждого выходного транзистора. Итого для 3-х транзисторов в плече, ток будет 320 мА.
Теперь посчитаем резистор R4.
320/15 = 21, 3
21,3 х 0,22 = 4,7 (Ом).
Вроде все.

R13 и R16, которые ты добавил, не знаю зачем нужны.
По мне так лучше вернуться к классической схеме токового зеркала, когда у транзистора Q5 база соединена с коллектором.

[cu6apum]

Вахтанг, это все считано-пересчитано для классического режима, без 50мкФ на выходе. Спасибо за разъяснения, впрочем. Весьма полезно для прочистки мозгов.
Есть одно маленькое "но": 4.7/0.22 немногим более 21, так что, учитывая бету входных транзисторов, имеем общее усиление схемы по току в районе 600. Поделив на это 8.75А, получим 41мА rms входного тока в установившемся синусе. ЧтО будет при работе на реактивку? Думаю, что на порядок больше.

[Wakh]

имеем общее усиление схемы по току в районе 600

Общее усиление схемы по току = 30 х 30 х 100 = 90000.
(Минимальные беты транзисторов)

[cu6apum]

Где? Усиление зеркала (21.3) помноженное на бету входных (Вы сами взяли 30).

[Wakh]

Марат,
усиление зеркала 21,3 это для тока покоя, когда сигнала нет. На входе и на выходе при этом 0 В.
У входных транзисторов минимальная бета = 100.
Когда на входе, допустим, протекает положительная полуволна сигнала и мгновенное значение её амплитуды равно +20 В, то при этом мгновенное значение тока коллектора транзистора Q2 повышается за счет увеличения тока через резистор R11 и R2, и соответственно повышаются токи выходных транзисторов.
Посчитай сам если интересно.

[cu6apum]

Вахтанг, повышаться-то они повышаются, но Ку токового зеркала, Io/Iin = R2/R1 при условии, что это соотношение меньше беты выходника. В Вашем случае это R9/R1 = 21.3, какой бы ток ни влетал в Q1.

[Wakh]

Ну так теперь посчитай какой ток будет у выходного транзистора если в Q1 в данный момент времени "влетает" ток 150 мА.

Ладно подскажу.
Ток 150 ма создает (умноженный на 21,3) ток 3,2 А в каждом из трех транзисторов в плече выходного каскада.