Обсуждение публикаций и конструкций

Alser · 30.03.2012 10:46:39

Предлагаю в этой теме проанализировать различные варианты УМЗЧ ВВ и определить целесообразность изменений исходной конструкции, предложенных разными авторами. Считаю это полезным не только для тех, кто уже конструировал УМЗЧ ВВ, но и для тех, кто только собирается это делать, т. к. позволит правильно выбрать конструкцию и избежать лишних трат сил и средств.
Очень прошу не захламлять тему бездоказательными высказываниями вкусовых оценок (типа высказываний о "виртуальной глубине звука" и т. п.).
Итак, начну я.
УМЗЧ ВВ 89.
Конструкция с отличными характеристиками. Однако в точности повторять её на деталях, указанных в схеме 1989 года, не стоит не только по причине их устаревания, но и потому, что часть новых деталей с лучшими характеристиками встречаются по более низкой цене. Рекомендации по замене деталей можно найти в публикациях РХ. В схеме поддержания нулевого потенциала на выходе имеется недостаток (см. ниже).
УМЗЧ ВВ 2001 Л. Ридико.
Принципиальных схемотехнических изменений относительно авторского варианта (УМЗЧ ВВ 89) не содержит: произведена замена деталей на современные (с соответствующим изменением номиналов конденсаторов корректирующих цепей), выходной каскад «распараллелен», изменена схема термостабилизации. Все изменения обоснованы и вроде бы разумны, существенных изменений в качество не вносят (о чём пишет и сам Л. Ридико). Схема поддержания нулевого потенциала на выходе усилителя не требует настройки, что приятно. Однако она содержит недостаток исходной схемы (см. ниже).
Часть применённых деталей (транзисторы выходных каскадов) уже устарели, но тем не менее схема достойна повторения. Правда, вряд ли удасться заметить эффект от «распараллеливания» выходного каскада, а конструкцию это усложняет.
УМЗЧ ВВ 2010 В. Жуковского.
Узел поддержания нулевого потенциала на выходе усилителя.
Узел поддержания нулевого потенциала в УМЗЧ ВВ 89 действительно имеет слабое место: при высоком уровне и низкой частоте входного сигнала DA2 будет его ограничивать (обрезать амплитуду), и сигнал в DA1 пойдёт искажённым. Но это можно гарантированно «вылечить» увеличением сопротивления R30 и R31 (нумерация по схеме 89 г. журнала "Радио") до 1 МОм. В варианте Л. Ридико это приведёт к увеличению потенциала на выходе от сотых до десятых долей мВ, что вполне допустимо. В. Жуковский тоже устраняет этот недостаток, но давайте посмотрим внимательно, как работает его схема. По его же собственному утверждению (статья в РХ о УМЗЧ ВВ 2010), постоянное напряжение на выходе составляет 6-9 мВ, и уменьшить его не удаётся. А в исходной схеме подстроечным резистором выходное напряжение прекрасно устанавливалось в пределах ±0,5 мВ. В схеме Л. Ридико без применения подстроечного резистора потенциал на выходе — менее 0,1 мВ. В чём же дело? А причины — две, и для нормального функционирования системы поддержания нулевого потенциала устранить нужно обе. Причина первая — неудачный выбор ОУ. TL071 имеет напряжение смещения 3 мВ (TL071C, AC,I) или 2 мВ (TL071ВС), поэтому не может без балансировки поддерживать потенциал на выходе в пределах ±0,5 мВ. Более того, применённый в качестве DA1 ОУ AD744 имеет напряжение смещения 0,3 мВ, т. е. на порядок меньше, и в случае отсутствия узла компенсации сопротивления проводов постоянное напряжение на выходе усилителя не увеличится, если узел поддержания нулевого потенциала на TL071 вообще удалить (если, конечно, не прикладывать специально постоянное напряжение ко входу усилителя). Применённый Л. Ридико суперпрецизионный ОУ OP177G имеет напряжение смещения 20 мкВ, что и позволяет достичь поддержания потенциала на выходе усилителя без балансировки ОУ. Итак, первый шаг для улучшения работы узла поддержания нулевого потенциала — замена TL071 на ОУ с низким напряжением смещения, например, на тот же OP177. Но одна замена ничего не даст, т. к. есть причина вторая — в погоне за линейной АЧХ до 0,001 Гц сопротивление резистора на входе интегратора «задрано» до 10,2 МОм. В. Жуковский утверждает, что уменьшать это сопротивление не стоит, т. к. это может нарушить работу системы компенсации сопротивления проводов, т. к. сигналы противофазны. Да, действительно, если мы говорим о компенсации на частоте 0,1 Гц, то это так. Но 0,1 Гц — не звуковая частота, и компенсировать сопротивление проводов на ней не надо. Уменьшение сопротивления указанного резистора до 1 МОм приведёт к уменьшению выходного потенциала на порядок (но только в случае замены ОУ, с TL071 это практически бесполезная мера, можно проверить в Micro-Cap), при этом завал АЧХ на частоте 1 Гц (тоже не звуковая) составит всего 0,1 дБ, на 0,1 Гц — 6 Дб. Работа компенсатора сопротивления проводов в звуковом диапазоне частот заметно не изменится.
Ещё одно замечание: при замене ОУ на OP177 диоды между входами ОУ следует исключить, т. к. аналогичные диоды уже конструктивно присутствуют в самом ОУ. Кстати, если верить учебному пособию ПензГУ, то для К140УД6, К140УД8, К544УД1 защита от высокой разницы напряжений между входами не требуется (обеспечивается схемой ОУ), так что применение внешних диодов перед DA2 и DA3 в варианте УМЗЧ ВВ 2008 также излишне.
И последнее. Сопротивление резистора на выходе DA2 я бы предложил увеличить хотя бы до 200 кОм, это практически не скажется на потенциале на выходе усилителя, но облегчит режим работы ОУ.
Корректирующие цепи на входе.
Изменение корректирующей цепи на входе ОУ DA1 обосновано возможным появлением искажений из-за возможного присутствия в исходном сигнале ВЧ-составляющих высокой амплитуды из-за возможной неудачной схемотехники предыдущих устройств, а также присутствием ВЧ-составляющих в сигнале ООС, возникших в результате наводок и ВЧ-искажений выходных каскадов. Не берусь утверждать, насколько это оправдано, но, на мой взгляд, выглядит надуманно. Если кто-то имеет данные о реальных измерениях, пишите.
Выходные каскады.
Усложнение выходных каскадов (дополнительные резисторы) и ввод LR-фильтра на выходе для подавления возможной генерации при работе на емкостную нагрузку считаю оправданными, если делать универсальный усилитель на все случаи жизни. Но если вы делаете усилитель для себя и собираетесь в качестве нагрузки использовать нормальные АС, а не конденсатор wink , всё это — неоправданная трата сил и средств. Если я не прав, поправьте меня.
Кратко по модификации В. Жуковского скажу, что схема заметно усложнена, но эффект от этого в вашем конкретном случае может быть близок к нулю. Система поддержания выходного потенциала выполнена неудачно и не обеспечивает его низкое значение (подробности — выше).