Попытка анализа действия ОС в усилителях

[Карабас]

А где нагрузка - динамик?

Мы друг друга не поняли. Я вам показал пример того, как можно перевести ОУ в режим класса А по выходу. Дальше вы можете использовать это сочетание ОУ+источник тока, как обычный ОУ в любой схеме (инвертирующей, неинвертирующей), но искажения при малом выходном напряжении будут меньше. Можно такую схему попробовать и в усилителе для наушников, если взять достаточно мощный ОУ.
Есть опробованная пытливыми умами схема умощнения TDA 2030
https://cxem.net/sound/amps/amp136.php
Можете попробовать ее в своих экспериментах.

[Владимир R-V-A]

Я вам показал пример того, как можно перевести ОУ в режим класса А по выходу.

В вашем примере дополнительный транзистор закорачивает на землю минусовой источник двух полярного питания.

- - - Добавлено - - -

Можете попробовать ее в своих экспериментах.

Сегодня попробовал обвязку 4580 по схеме усилителя в даташите для 4562 на 315 и 365 без транзистора термостабилизации. Резисторы, задающие ток покоя этих транзисторов 4,2к-10к-4,2к.

Звук заметно лучше (как бы сказали аудиофилы воздух и хрустальные ВЧ), чем просто с выхода 4580.

Моя карта практически не регистрирует (в том варианте настроек, который был установлен - он не на максимуме возможностей - с запасом, примерно в 6дБ) прироста искажений выше 200 Гц. И даже получалось некоторое снижение искажений выше 4-5 кГц примерно до 0,0015% на 9 000 Гц.

Ниже 100 Гц есть подъем искажений на нагрузке в виде наушников, но он меньше, чем просто с выхода 4580 на нагрузке в виде наушников.

Потом подал этот сигнал в качеств условно сигнала с преда - буфера для УНЧ на 7294 и больших напольников.

ВАУ - эффект. И фона и шума с такого источника сигнала на проводах по 6 м не слышно даже вблизи от АС, а с карты есть сетевой фон на тех проводах, которые сейчас временно использую.

[Карабас]

транзистор закорачивает на землю минусовой

"Земля" на эмиттере лишняя. Это мой ляп.

[Владимир R-V-A]

"Земля" на эмиттере лишняя. Это мой ляп.

Молодец - исправиться и нарисовать правильную схему.

[Карабас]

ВАУ - эффект.

Вот что значит грамотный подход к схемотехнике! А умощнение 7294 все-таки попробуйте. А вдруг?!

[Владимир R-V-A]

А умощнение 7294 все-таки попробуйте. А вдруг?!

Позже займусь этими микросхемами.

Завтра попробую прилепить к выходу 4580 параллельный усилитель на 315(365) и 815(814). Меня не устраивают большие искажения 4580 на НЧ. А на СЧ и ВЧ искажений практически нет. У 4580 есть неприятная особенность - резкий рост искажений ниже 100-200 Гц при уменьшении сопротивления нагрузки.



Примерно с 0,001-0.002% на 2 - 10 к до 0,2 - 1% на 60 - 25 Ом при напряжении порядка 1 В и частоте 30-40 Гц. Поэтому для этой микросхемы желательно сделать усилитель тока с большим входным сопротивлением. Лучше всего использовать полевые транзисторы, но, думаю, пойдет и вариант параллельного усилителя в качестве высокоомной нагрузки для 4580.

3 схема

https://triptonkosti.ru/15-foto/usil...ami-shema.html

тема не нова.

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=85878&page=3

Хотя, если откровенно, то искажения в 0,5-1% я при всем желании не уловлю на слух на частотах порядка 30-50Гц и незнакомой музыке, где у большинства наушников, искажения на таких громких сигналах и частотах уже в 2-3 раза выше.

Ага, это уже типа спорта - борьба за параметры и цифры результатов...

[Карабас]

тема не нова.

Совершенно верно! Тысячи пытливых умов уже пытались приладить к хорошему ОУ дополнительные транзисторы. Возможно это перспективный путь. А по моему скромному мнению ОУ в большинстве случаях сам является источником динамических искажений. И никто их не догадается померить! Кроме вас!

[Владимир R-V-A]

А по моему скромному мнению ОУ в большинстве случаях сам является источником динамических искажений. И никто их не догадается померить! Кроме вас!

Вот так выглядят АЧХ ОУ на нагрузке 10 к (наушники отключены и этот выход можно использовать в качестве линейного повторителя или выхода на сабвуфер)



А такие получаются электрические параметры у УНЧ при подключении наушников.



А теперь смертельный номер - акустические параметры именно звука, который будет слышать человек в таких наушниках




Выводы делайте сами, есть ли смысл пытаться снижать искажения на НЧ собственно в самом УНЧ?

[Карабас]

Лучше всего использовать полевые транзисторы,

Посмотрите на досуге статью про усилитель Линсли Худа. Разработан, кажется еще в 70-х годах.
https://dzen.ru/a/X7-L1AtK-AFJOTBo
Автор утверждает, что он звучит заметно лучше TDA7293.

- - - Добавлено - - -

Вот так выглядят АЧХ ОУ на нагрузке 10 к

Основную мысль я понял. Но почему растут искажения на низких частотах? По теории все должно быть наоборот. Тут видимо какое-то несогласование входного сигнала со входом усилителя.

[Владимир R-V-A]

он звучит заметно лучше TDA7293.

7293 примерно до 2 Вт работает в же режиме А, так, что звук отличить нельзя. При искажениях меньше -90 дБ нелинейные искажения уже расслышать нельзя также как нельзя пробежать 100 м за 1 сек.

Тут видимо какое-то несогласование входного сигнала со входом усилителя.

Не исключено, что микросхемы контрафактные. Но, с другой стороны, выше 200 Гц все в порядке и по шумам, и искажения очень низкие. Можно попробовать поменять выходной конденсатор, но вряд ли из-за него такой резкий рост искажений на НЧ.

Пробовал сегодня вместо 4580 2134 - тот же эффект - сильные искажения на НЧ (еще больше) по шумам и на ВЧ искажения такие же. При +5 В 2134 работает на пределе своих параметров и ограничение по питанию наступает существенно раньше и не совсем симметрично.

- - - Добавлено - - -

Тут видимо какое-то несогласование входного сигнала со входом усилителя.

Завтра попробую подать не +5 В, а +6 -12В на усилок. Есть робкая надежда, что при увеличении напряжения питания микросхемы картина на НЧ может измениться.

- - - Добавлено - - -

Посмотрите на досуге статью про усилитель Линсли Худа. Разработан, кажется еще в 70-х годах.
https://dzen.ru/a/X7-L1AtK-AFJOTBo

В этой схеме есть секрет - транзистор инвертор выходного каскада определяет предельный уровень искажений.

Экспериментально чуваки установили, что там хорошо работает кт 602 с коэффициентом усиления по току больше 100. Можно получить искажения порядка -90 дБ на 10 Вт.

Однотактный усилитель класса А для наушников можно попробовать собрать по этой схеме.



Сначала надо настроить выходной транзистор по симметричному ограничению напряжения на выходе, разорвав связь с ОУ. Потом измерить напряжение на делителе в базе. И установить делителем в ОУ точно такое же напряжение на его выходе. Возможен вариант с двух полярным питанием.

[Владимир R-V-A]

Но почему растут искажения на низких частотах? По теории все должно быть наоборот. Тут видимо какое-то несогласование входного сигнала со входом усилителя.

Главный фактор, определяющий большие искажения УНЧ на НЧ, это влияние емкости (и скорее всего качества) выходного конденсатора на искажения УНЧ.

Замена конденсатора с 220 мкФ на 2200 мкФ приводит к снижению искажений УНЧ на реальной нагрузке (наушниках Koss PotraPro) примерно на порядок с 1% до 0,08%.



Это снижение искажений услышать практически нельзя на наушниках Koss PortaPro.

[Владимир R-V-A]

В итоге поставил на выходе УНЧ конденсаторы по 1500х6,3В. Получились такие параметры на линейном БП с регулировкой напряжения.





С увеличением напряжения питания искажения на НЧ несколько снижаются, но непринципиально.

Для существенного снижения искажений на НЧ нужно делать УНЧ по схеме с двух полярным питанием, чтобы полностью исключить влияние выходного конденсатора.

Желательно сделать для усилителя отдельный стабилизатор на 8 или 12 кренке и на выходе поставить электронный фильтр с подавлением помех и пульсаций на 30 дБ.

[Карабас]

лавный фактор, определяющий большие искажения УНЧ на НЧ, это влияние емкости

Конечно, я не учел, что питание у вас однополярное. Конденсатор в цепи сигнала, тем более электролит - это всегда не очень хорошо.

Однотактный усилитель класса А для наушников можно попробовать собрать по этой схеме.

Я подобную схему собирал очень давно. Только питание было +/- 12В и вместо резистора в цепи эмиттера ставил генератор тока миллиампер на 50. Вроде бы было неплохо.

[Владимир R-V-A]

Вроде бы было неплохо.

Аминь!

Конденсатор в цепи сигнала, тем более электролит - это всегда не очень хорошо.

Вот и нарисовалась реальная задачка для пытливых умов...

У вас есть вариант решения этой задачи?

- - - Добавлено - - -

Конечно, я не учел, что питание у вас однополярное.

Ага, ага... найдите мне еще один вариант УНЧ для наушников с однополярным питанием +5 В, динамическим диапазоном в 101 дБ и искажениями на СЧ-ВЧ, которые карта E-MU 0202 уже не почти регистрирует.

Вот, из этих параметров и складывается ВАУ - эффект, если кому - то тут ещё что-то непонятно.

[Владимир R-V-A]

Основную мысль я понял. Но почему растут искажения на низких частотах? По теории все должно быть наоборот. Тут видимо какое-то несогласование входного сигнала со входом усилителя.

Придумал новую схему ООС. Позволяет существенно снизить искажения на НЧ в подобных схемах УНЧ.

[Владимир R-V-A]

Вот еще пару графиков для сравнения работы работы новой ООС с типовой схемой и картой.

[Карабас]

Вот и нарисовалась реальная задачка для пытливых умов

Задача давно решена - двуполярное питание или мостовая схема.

Придумал новую схему ООС.

Это интересно. В чем ее новизна?

УНЧ для наушников с однополярным питанием +5 В

Если это не секретная информация, интересно было бы посмотреть схему.

[Владимир R-V-A]

Это интересно. В чем ее новизна?

Расскажу позже. Думаю подать заявку на патент. Рынок очень большой есть смысл.

- - - Добавлено - - -

Задача давно решена - двуполярное питание или мостовая схема.

Это понятно. Но двух полярное питание дороже. А ИБП или линейные БП напряжением 5-12 В общедоступны и стоят очень мало.

[Карабас]

Думаю подать заявку на патент.

Это дело хлопотное и почти безнадежное. Вы не сможете защитить свои права.

[Владимир R-V-A]

Это дело хлопотное и почти безнадежное. Вы не сможете защитить свои права.

Зато в историю войду, а то потом будут говорить, что это придумал не я!



жаль петь не умею четко и по теме...

[Владимир R-V-A]

Хочу попробовать в многополосной системе самый простейший вариант автоматического эквалайзера, работающего в реальном времени по достаточно широким полосам, чтобы отработать рабочий вариант схемы для управляемого усилителя.

Нужен будет хотя бы один радиоканал - канал обратной связи с высокими параметрами по искажениям и с полосой 20- 20 000 Гц. Но сначала канал будет проводной. Подошли бы блютуз модули, но как сделать двунаправленную, защищенную приемо-передающую систему связи без смартфона и программ для него, ещё нет идей.

Пошарил в интернете - есть уже готовые решения - беспроводный микрофон.

Заказал. подвезут, проверим.

Обещают полосу 40-18 000 Гц и динамику под 90 дБ. Верится с трудом, но может быть все... Я уже ничему не удивляюсь.

Микрофон ELTRONIC 10-08 головной, беспроводной + приемник. Особенности продукта: Использование цифрового чипа UHF, задержка передачи менее 1 мс, автоматическая блокировка идентификационной частоты и стабильная защита от помех Сигнал передачи более надежный, более стабильный, а звук чистый Автоматическая функция сопряжения по частоте, более удобная и простая в использовании Стандартный преобразователь звука 3,5 в 6,35, широко используемый в различных динамиках и аудиооборудовании. Технология обработки цифровых схем, отношение сигнал/шум выше Конструкция изготовлена из высокопрочного АБС-пластика. Частота U-диапазона более проникающая, более стабильная, а тон чистый.

• Тип: головной микрофон
• Подключение: беспроводной
• Диапазон частот: 700 - 760 МГц
• Режим вибрации: блокировка частоты чипа
• Стабильность частоты: ±10ppm
• ВЧ-мощность: 10 дБм
• Частотная характеристика звука: 40 ~ 18000 Гц
• Коэффициент искажения: ≤0,5%
• Чувствительность приема: -95 ~ -71 дБм
• Отношение сигнал/шум: ≥90 дБ
• Аудиовыход: 300 мВ
• Приемник, питание: литиевая батарея 18650 3,7 В

[Владимир R-V-A]

Работает удовлетворительно, есть существенный подъем на НЧ. Звук как бы приглушенный - бу-бу-бу...



Нужно будет повысить чуйку микрофона примерно на 20-30 дБ (чуйка выставлена для певцов и других артистов, которые орут со всей дури - прямо в микрофон на уровне в разы и десятки раз громче, чем работают АС класса High-End с 1-3 м по отношению к ушам у нормальных людей дома).

И нужно будет скорректировать АЧХ микрофона под линейную АЧХ или АЧХ эквалайзера и конкретных АС. Но это сделать в первом случае можно поставить инжекторный, как надо расстроенный по частоте Т-фильтр первого порядка с настройкой в районе 120-180 Гц.



На коробке совсем другие параметры.



Как всегда, производители обманули простого, наивного российского покупателя ...

Особенно умиляет параметр

• Отношение сигнал/шум: ≥90 дБ.

Это же как нужно крикнуть в микрофон дома или на концерте...

Аж на 40 дБ громче (относительно измеренного соотношения сигнал/шум - до 50 дБ))), чем звук у динамика АС на мощности 5 Вт дома, судя по уровню помех, шумов и сигнала))).

Это уже уровень шума реактивного самолета, рок-ансамбля для стадиона или даже баллистической ракеты относительно естественного шума КП, если самолет или ракету установить вместо АС!

Проверять не будем, чтобы ненароком не повредить уникальный микрофон, евроремонт и не злить соседей в доме.

[Владимир R-V-A]

Сделал пред для повышения чуйки у микрофона на микросхеме группы 2902 на двух ОУ в одном корпусе в качестве усилителей сигнала с микрофона балансного входа чипа.



Как выяснилось родной микрофон, оказался с очень посредственными параметрами. Он подключается двумя неэкранированными проводами на диф. вход чипа микрофонного устройства. Пришлось его заменить на более достойный микрофон. И сделать экран по минусовому входу.

Получились неплохо, но есть какие-то помехи на ВЧ. Они, в принципе, не будут никак влиять на работу обратного, медленного канала ООС для регулировки АЧХ. Вот так выглядит АЧХ и искажения радиомикрофона с новым микрофоном и второй сигнал - с более широкой АЧХ, это ECM-8000, подсоединённый проводом к звуковой карте, а не по радиоканалу. В качестве генератора звука была использована самодельная АС на базе корпуса от 15АС-201С.

а так выглядели АЧХ П и Л АС, но с другими измерительными микрофонами и в другой точке КП, но тоже в ближнем поле - 30-40 см.



Завал на ВЧ очень просто компенсировать. Потом расскажу как. Можно попробовать малошумящую микросхему вместо 2902, но в данной функции это нет смысла делать, а вот в качестве других приложений радиомикрофона можно попробовать выиграть еще 6-20 дБ. Но это всё имеет смысл только с хорошим капсюлем - микрофоном, у которого собственные шумы ниже 70-80 дБ.

Вот тут есть записи с разных микрофонов и разных тест сигналов, голос, телек в другой комнате, запись звука в одной комнате напольников, тест сигналы типа синусов, чтобы понять искажения (в одном канале, левом должен быть сигнал с карты, в другом - П, с радио микрофона).

https://disk.yandex.ru/d/Wc0owjooH_T1Kw

На удалении и через стены сигнал временами пропадал, когда я ходил по квартире с микрофоном, а в одной КП, вопросов нет - все работает четко, как обещали.

С дополнительным предусилителем появились ВЧ помехи. Именно их и слышно как ВЧ шумы.



На открытой местности будет реально метров под 50 в зоне прямой видимости, а если с высокого задания, то и 100-200м.

Кому интересно можете вывести сигналы П и Л канала на свои домашние спектроанализаторы и посмотреть параметры искажений, шума и т.д. Для удобства подобных операций, не поленитесь сделайте себе коробочку для подобных коммутаций сигналов.

[Владимир R-V-A]

Конечно, я не учел, что питание у вас однополярное. Конденсатор в цепи сигнала, тем более электролит - это всегда не очень хорошо.

Поюзал сегодня микросхему МС34119 - офигеть и по шумам и по искажениям на высокоомной нагрузке, практически как у хороших ОУ, но могут работать на низкоомную нагрузку без дополнительного обвеса с искажениями порядка 0,01% на 56 Ом.

Это как бы усилитель для высокоомного динамика или наушников до 16 Ом. Такой УНЧ можно подключать в моно к обычным стереонаушникам через обычный разъем 3,5мм, но без подключения к такому разъема земли.

Там сложное устройство. Это не классический ОУ. В микросхеме уже как бы включен дополнительный инвертор, повышающий мощность на нагрузке но с фиксированными параметрами в своей ООС. Причем, оптимальный, противофазный режим работы достигается только при параметрах даташита. При других параметрах обвязки, фазы разбегаются. И при уменьшении резистора в ООС с 75к до нуля, сигналы на 5 и 8 выводах становятся синфазными.

Можно работать с двумя такими микросхемами при построении УНЧ для стерео наушников. Мощности с запасом - питание может быть с +1 В до +18В,а ток до 70 мА.

Можно запитать и от двух полярного питания по упрощенной схеме, но там есть нюанс.


Для УНЧ High-End класса лучше и не придумать. И самое интересное работают чуть ли не с 1 В.

[Карабас]

Для УНЧ High-End класса лучше и не придумать.

Самое интересное, что эта микросхема спроектирована для получения максимальной выходной мощности при низковольтном питании, остальные параметры так себе.