Схемотехника усилителя мощности на примере Musatoff PA-20

[Мусатов Константин]

http://musatoff.com/RU/Musatoff_PA-20_Measurements.htm - опубликованы на странице продукта.

[Владимир R-V-A]

http://musatoff.com/RU/Musatoff_PA-20_Measurements.htm - опубликованы на странице продукта.

Константин, это картины Малевича и Пикасо, а тут публика въедливая, что касается КАЧЕСТВА звука. Вот так, примерно, можете сделать для соответствующих сигналов по мощностям 0,1-5-100 Вт? Мы тут в 3D не сильны - лучше три картинки от Айвазовского или Шишкина, чем одна про этот мир с его волнами и искажениями, некачественной, размытой картиной мира от Пикасо ...



Если сейчас нет таких графиков - мы Абаждем - так прямо и скажите...

Понятно, что графики можно визуально сжимать в одну картину - Репина - как я сделал, но "подстраивать качество" в паинт и улучшать, понятное дело, недопустимо - тут же не конченные дураки - сразу поймут, где и что.

[Мусатов Константин]

Пока других графиков не будет. К тому же, это графики соответствуют схеме из темы. А сейчас схема отличается и ее графики сюда неприложимы.

[Владимир R-V-A]

Пока других графиков не будет. К тому же, это графики соответствуют схеме из темы. А сейчас схема отличается и ее графики сюда неприложимы.

Понял, будем ждать правильные графики.

[Игорь Тихомиров]

Но ЭРЭ все таки многовато. И как я уже написал, сама концепция таких усилителей уходит в прошлое. Как и АС с громоздкими пассивными НЧ фильтрами. Надо идти к многополосному усилению. И, возможно, к активным или полуактивным АС. Это лучше, технологичнее да и дешевле.

Если эту схему использовать в СЧ-ВЧ канале, то можно ее существенно упростить. Уменьшить мощность до 20 Вт. Упростить или вообще исключить защиту по постоянному току поставив конденсатор на выход. Защиту от КЗ тоже упростить. Ну и в АС поставить НЧ усилитель класса Д с мало-сигнальным разделительным фильтром. Вот где прогресс будет во всем. И универсальность элементов аудио системы сохранится.

[Мусатов Константин]

Упрощать хорошо, когда есть что упрощать. Для себя сделать без защиты - вполне понятно упрощение.

[Игорь Тихомиров]

Для себя сделать без защиты

В СЧ-ВЧ варианте конденсатор защитит от постоянной составляющей. Защиту от КЗ можно сделать в индивидуальных для каналов стабилизаторах.

[Мусатов Константин]

У усилителя нет стабилизаторов силового напряжения, потому и защиту там не сделать. К тому же, защита в стабилизаторах часто не защищает выходные транзисторы. В стабилизаторах защита делается только по току. При КЗ в нагрузке вся мощность выделяется на выходном транзисторе и он сгорает даже при ограничении тока. Считайте максимальный ток например 10 А, что не много и напряжение 40 В, получаем 400 Вт, что выше допустимого. Сложность защиты происходит из того, что учитывается именно мощность рассеяния транзистором с апроксимацией.

[Владимир R-V-A]

У усилителя нет стабилизаторов силового напряжения, потому и защиту там не сделать. К тому же, защита в стабилизаторах часто не защищает выходные транзисторы. В стабилизаторах защита делается только по току. При КЗ в нагрузке вся мощность выделяется на выходном транзисторе и он сгорает даже при ограничении тока. Считайте максимальный ток например 10 А, что не много и напряжение 40 В, получаем 400 Вт, что выше допустимого. Сложность защиты происходит из того, что учитывается именно мощность рассеяния транзистором с апроксимацией.

Подтверждаю этот эффект. Поэтому тоже отказался от защиты по питанию в виде стабилизатора с защитой - он имеет задержку, а этого достаточно, чтобы сгорели транзисторы усилителя тока в УНЧ.

Константин, а как Вы относитесь к классической схеме защиты, когда на выходе стоит резистор (обычно 0,2 Ом) и с него схема защиты получает сигнал о включении защиты. Этот резистор по идеи увеличивает выходное сопротивление УНЧ. И на сколько это существенно - на слух заметно его включение и выключение. Проводили такие такие тесты?

[Игорь Тихомиров]

Считайте максимальный ток например 10 А, что не много и напряжение 40 В, получаем 400 Вт, что выше допустимого. Сложность защиты происходит из того, что учитывается именно мощность рассеяния транзистором с апроксимацией.

СЧ-ВЧ усилитель на надо делать мощностью более 20 Вт на канал. И соответственно больших токов и напяжений в цепях питания не будет. Из-за избыточной мощности широкополосного усилителя все проблемы.

[Владимир R-V-A]

СЧ-ВЧ усилитель на надо делать мощностью более 20 Вт на канал. И соответственно больших токов и напяжений в цепях питания не будет. Из-за избыточной мощности широкополосного усилителя все проблемы.

На таких мощностях городить свой УНЧ вообще не имеет смысла. Есть несколько микросхем мощностью 20-40 Вт уже со встроенной защитой и уровнем искажений порядка 0,003- 0,1% в этом диапазоне мощностей, например TDA2030. Лучше вы не сделаете никогда, особенно с очень низким уровнем фона и наводок на 50 и 100 Гц.

Примерно так

[Игорь Тихомиров]

А если поставить вопрос по другому, имеет ли смысл городить мощный широкополосный УНЧ и АС с громоздкими разделительными фильтрами на НЧ?

[Владимир R-V-A]

А если поставить вопрос по другому, имеет ли смысл городить мощный широкополосный УНЧ и АС с громоздкими разделительными фильтрами на НЧ?

Наконец то у меня появился первый прихожанин! (хлопает в ладоши)

[Мусатов Константин]

Константин, а как Вы относитесь к классической схеме защиты, когда на выходе стоит резистор (обычно 0,2 Ом) и с него схема защиты получает сигнал о включении защиты. Этот резистор по идеи увеличивает выходное сопротивление УНЧ. И на сколько это существенно - на слух заметно его включение и выключение. Проводили такие такие тесты?

Но ведь можно снять информацию о токе так, что бы не вносить резистор в сигнал. Не, я не проводил такие тесты, поскольку использую резистор в коллекторе транзистора.

СЧ-ВЧ усилитель на надо делать мощностью более 20 Вт на канал. И соответственно больших токов и напяжений в цепях питания не будет. Из-за избыточной мощности широкополосного усилителя все проблемы.

Статистика реальных записей показывает существование кратких импульсов полной мощности только в СЧ/ВЧ диапазоне. Это не часто, но случается. Такие импульсы не сжигают динамики. Но вот если его не передать, мы заметим это на слух. В итоге получается, что и СЧ/ВЧ усилителю надо иметь запас по мощности.

[Игорь Тихомиров]

Статистика реальных записей показывает существование кратких импульсов полной мощности только в СЧ/ВЧ диапазоне. Это не часто, но случается.

При пиковой мощности +20 дБ от номинальной громкости 83 дБ (кстати очень большой) получается 103 дБ. При мощности 20 Вт и громкости 103 дБ в точке прослушивания (в помещении это обычно 1,5...3 м от динамиков) чувствительность АС должна быть не менее 90 дБ/Вт на расстоянии не более 3 м. Величина 90 дБ/Вт не является запредельной для СЧ и ВЧ динамиков.

[Мусатов Константин]

Есть много СЧ динамиков с чувствительностью ниже 88 дБ/Вт/м
ВЧ динамики обычно чувствительнее.

[Владимир R-V-A]

Но ведь можно снять информацию о токе так, что бы не вносить резистор в сигнал. Не, я не проводил такие тесты, поскольку использую резистор в коллекторе транзистора.

А я специально сделал такой фокус, чтобы слухачи, которые на эту тему очень много говорят (и ничего не делают) убедились, что добавочное сопротивление в 0,2 Ом в цепи от УНЧ до АС невозможно отследить на слух! Эту кнопку я сделал для тех же твердолобых, которые думают что они на слух услышать разницу между кабелем в 4 кв. мм и 0,75 кв. мм.

Эта кнопка внизу справа.





Можно по нажимать, чтобы понять есть ли разница в звуке. А левая кнопка - это увеличение ООС примерно на 6-8 дБ (точно не помню). Вот это изменение уже слышно даже глухому, я имею в виду не по громкости, а по спектру сигнала. В центре, как все уже догадались тонкомпенсация.

А защиту в этом варианте УНЧ я сделал не по току, а по напряжению сигнала - чтобы расширить динамический диапазон на высокоомной нагрузке не уменьшая напряжение питания УНЧ в любом варианте. Кстати, микросхема STK4211(11) проглатывает в импульсе до 120 Вт на 4 Ом нагрузке (больше не давал и то случайно получилось правда искажения уже ужасные) при питании порядка + -45 В без нагрузки.

А до 10-15 Вт эта микросхема работает на уровне лучших УНЧ. Да и по размерам она почти с пачку сигарет...






А вот с TDA 4294(3) я такие режимы не рекомендую испытывать - напряжение должно быть четко по даташиту + -27 В для 4 Ом и + -32 В для 8 Ом. разница в том, что эти микросхемы разного типа. Первая сделана в виде микро сборки, где стоят реальные 100 или 150 Вт транзисторы на выходе, а вторая - все собрано на одном кристалле и естественно все транзисторы греются одновременно и намного сильней.

[Игорь Тихомиров]

Есть много СЧ динамиков с чувствительностью ниже 88 дБ/Вт/м

Все равно нужна мощность в десятки, а не в сотни Ватт.

[Владимир R-V-A]

Игорь, в многополосных системах нужна еще и специальная их настройка, чтобы не было выбросов или провалов на суммарном звуковом сигнале на границах (сшивки) частот для конкретной комнаты прослушивания и места положения слушателя в ней.

Константин в этом плане прав - за снижение требований к мощности УНЧ придется платить в других местах построения системы уровня High-End класса. В частности, чтобы не были слышны хоть и редкие, но все же неизбежные искажения по очень сильным импульсным сигналам на СЧ или даже ВЧ, нужно применять, в относительно маломощных УНЧ, схемы компрессии сигнала. Они при нормальных уровнях практически не участвуют, а при больших уровнях оперативно исключают искажения подобного типа.

Вот тут быстро нарисована примерно такая схема СЧ - ВЧ УНЧ.



Её можно использовать и для НЧ УНЧ исключив конденсатор. И 80-95% диодов могут быть кремниевыми или стабилитроны.

Игорь, согласитесь такое схемное решение этой проблемы не существенно изменит себестоимость производства многополосной системы.

Согласны все?

- - - Добавлено - - -

Упрощать хорошо, когда есть что упрощать. Для себя сделать без защиты - вполне понятно упрощение.

Согласен, дурак или пьяный всё равно спалит УНЧ!

Я бы на месте производителей делал видео фиксацию всех случаев включения УНЧ дороже 5-10 000 баксов!)))

[Мусатов Константин]

А я специально сделал такой фокус, чтобы слухачи, которые на эту тему очень много говорят (и ничего не делают) убедились, что добавочное сопротивление в 0,2 Ом в цепи от УНЧ до АС невозможно отследить на слух!

Это очень спорное утверждение. Думаю, что очень сильно будет зависеть от конкретики эксперимента.

А защиту в этом варианте УНЧ я сделал не по току, а по напряжению сигнала - чтобы расширить динамический диапазон на высокоомной нагрузке не уменьшая напряжение питания УНЧ в любом варианте. Кстати, микросхема STK4211(11) проглатывает в импульсе до 120 Вт на 4 Ом нагрузке (больше не давал и то случайно получилось правда искажения уже ужасные) при питании порядка + -45 В без нагрузки.

Что она, что TDA, они неплохие усилители, но далеко не лучшие и расслушивать за ними что-то очень неблагодарное дело. Даже за LM3886, которая исходно получше звуком них, для достижение нормального звука требует внешней петли ООС по вычитанию искажений.

[Владимир R-V-A]

У меня конечно не такие молодые ухи, но, если честно, Костя, я принципиальной разницы не слышу между всеми этими микросхемами на громкости до 1-5 Вт...и то же самое подтверждают и приборы ( что я не робот - я свой хоть иногда и говнюк))). А, вот, если пересяду на белоснежном диване на 0,5 м в сторону - слышу разницу в звуке от любых микросхем или УНЧ. Вы меня натолкнули на мысль снять видос, в котором как бы слушатель перепрыгивает мгновенно по своей комнате с дивана на стул или кресло и обратно))) Вы представляете, какой это будет шок для потребителей High-End & Hi-Fi техники во всем мире?)))

Пользуясь случаем, закину в Ваш мозг мысль про идеальный тест - сигнал. Он может быть даже в виде музыки. Посоветуйтесь со своими экспертами и их друзьями из МТУСИ и пришлите мне этот, согласованный файл на почту, пожалуйста.

Что она, что TDA, они неплохие усилители, но далеко не лучшие и расслушивать за ними что-то очень неблагодарное дело. Даже за LM3886, которая исходно получше звуком них, для достижение нормального звука требует внешней петли ООС по вычитанию искажений.

Нарисуйте тут нам всем эту петлю, а мы рассмотрим. Сами то делали такие петли? Если остались графики - в студию, я уже в очках сижу в ожидании эффектов от таких петель на мощностях 0,1 - 5 - 50 Вт)))

[Карабас]

А левая кнопка - это увеличение ООС примерно на 6-8 дБ (точно не помню). Вот это изменение уже слышно даже глухому, я имею в виду не по громкости, а по спектру сигнала.

Ничего удивительного, Владимир. С глубиной ОС нельзя просто так баловаться. Если даже не не будет самовозбуждения, все равно могут появиться комплексные полюса и собственные затухающие колебания при воздействии импульсных сигналов.

[Мусатов Константин]

Нарисуйте тут нам всем эту петлю, а мы рассмотрим. Сами то делали такие петли?

Это, например усилитель ZD-50, который хорошо рассмотрен на Вегалабе. Я его слушал несколько раз.

У меня конечно не такие молодые ухи, но, если честно, Костя, я принципиальной разницы не слышу между всеми этими микросхемами на громкости до 1-5 Вт...и то же самое подтверждают и приборы

Тут нет ничего неожиданного. Улучшенными характеристиками слуха владеет небольшая часть популяции. Плюс к тому тренировка слуха. Я сам не особо слухач, хотя определенная тренировка позволила улучшить слух. Ну и последнее, надо знать на что обращать внимание. Я сталкивался со случаями, когда слушатель говорил, что не слышит разницы. Обращаешь его внимание на, например, послушай на тембр флейт на заднем плане и человек начинал уверенно различать два варианта.

[Владимир R-V-A]

Ничего удивительного, Владимир. С глубиной ОС нельзя просто так баловаться. Если даже не не будет самовозбуждения, все равно могут появиться комплексные полюса и собственные затухающие колебания при воздействии импульсных сигналов.

Карабас, я именно по этому и не надавил педаль в пол... Это не ОУ-УНЧ. Ощущения от более глубокой ООС примерно как звук стал сухим, скучным и беднее на гармоники - типа играют уже не все инструменты, а как бы половина от них. Ну, я слегка преувеличил, чтобы передать основную мысль.

А вот TDA4294 я поюзал основательно - лучшие результаты получаются по инвертирующей схеме с пониженным усилением от даташита (10-20 дБ) а может и еще меньшем усилении, просто под рукой тогда не было качественного усилителя напряжения с высокой линейностью и высокой выходной мощностью. Но такой буфер- усилитель можно слепить на TDA2030 или на той же TDA9294 или даже на 4556. Фишка такой схемы в том, что повышается устойчивость УНЧ и снижаются все виды искажений вплоть до ограничения сигнала. И фон и всякие сетевые помехи хорошо давятся. По схеме даташита шумовая полка начинает расти вместе с сигналом примерно с 20 Вт, а по инвертирующей схеме этого эффекта нет - только перед самым ограничением по питанию появляется рост шумовой полки и рост всех других видов искажений. На слух - как бы кристально чистый звук до максимальной мощности.

- - - Добавлено - - -

Это, например усилитель ZD-50, который хорошо рассмотрен на Вегалабе. Я его слушал несколько раз.




Тут нет ничего неожиданного. Улучшенными характеристиками слуха владеет небольшая часть популяции. Плюс к тому тренировка слуха. Я сам не особо слухач, хотя определенная тренировка позволила улучшить слух. Ну и последнее, надо знать на что обращать внимание. Я сталкивался со случаями, когда слушатель говорил, что не слышит разницы. Обращаешь его внимание на, например, послушай на тембр флейт на заднем плане и человек начинал уверенно различать два варианта.

Профессор, обижаете, я очень внимательно слушаю звуки уже лет 45... И еще ни разу не слышал записи и их воспроизведение как в реальном мире...

ZD-50 не слышал, а на указанном ресурсе меня забанили навечно за мои мысли про обратную, многополосную, адаптивную связь в звуковоспроизведении...)))

[Игорь Тихомиров]

на указанном ресурсе меня забанили навечно за мои мысли

А на форуме по наушникам тоже самое еще не сделали за музыкальный унитаз