Вы зашли как: Гость
[ Тематический каталог сайтов · Доска Объявлений ]
[ Новые сообщения · Поиск по форуму · Участники · Статистика · Правила форума · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум » Акустика и Аппаратура » Усилители » Почему цирклотрон лучше двух полярных схем. (Не очевидные выгоды схемотехники цирклотронов.)
Почему цирклотрон лучше двух полярных схем.
SbaranovДата: Среда, 18.08.2021, 11:41 | Сообщение # 1
Группа: Проверенные
Сообщений: 254
Статус: Offline
Страна: Украина
Город: Каховка
Захотелось поделиться некоторыми мыслями и возможно нудными данными.
Мне в начале моего проекта Герман как то задал важный вопрос по поводу моего странного выбора в качестве выходных транзисторов КТ704А с совсем как бы чудовищной характеристикой коэффициента усиления от тока, с малой мощностью и вообще как бы совсем не музыкальным транзистором в отличие от многим знакомого 2SC5200.
Вот примерно такие у них различия.

И вот это.

Разница очень большая, но звук с КТ704А на удивление хороший.
Если взглянуть на саму схему то сейчас у неё такой вид.

И такой двухуровневый подход к усилению тока со смещением характеристик примерно на 0,5 ампера относительно друг друга позволил поднять общую мощность выходного каскада, увеличить полное усиление, но и получить более линейную характеристику усиления тока от самого тока как произведение одного и того же графика самого на себя при их смещении, а низкоомное шунтирование позволило выжать максимум быстродействия. Но Герман всё же прав, и применение транзистора 2SC5200 даст ещё более ощутимый эффект, тем более с такой практически плоской характеристикой и большей равномерностью.
И это именно тот транзистор который лучше применять в усилителях без охвата ООС с выхода на вход всего усилителя с быстродействием до 30-ти МГц. Причём, если повторить многоуровневую схему, как и у меня, то из их пары получится более совершенный совмещённый транзистор, с большим усилением, и ещё более линейными характеристиками.
Но это просто вводная часть откуда начинает выстраиваться логика происходящего.
Это повторитель, и он не усиливает напряжение, а только ток.
По сути это стабилизатор напряжения переменного тока.
И тут ожидается эффект как бы идеального копирования напряжения входа на выход, но это не так именно из-за разницы усиления и того, что динамик нелинейная нагрузка. Он обладает резонансными свойствами, и это на определённых частотах приведёт к неравномерности сигнала на выходе тем больше, чем ниже усиление транзисторов, да и при нагрузке обычным резистором эффект себя проявит именно при нелинейности этого усиления в виде искажений. Причём этих искажений будет тем меньше, чем равномернее именно характеристика усиления поскольку у усилителя есть выходное сопротивление и оно меняется от амплитуды усиливаемого сигнала. Большой запас усиления с 100% местной ООС по схеме с общим коллектором нивелирует ошибку тем больше, чем больше усиление каскада. Это пожалуй аксиома схемотехники такого типа, и тут вообще ничего удивительного. Ну ещё большое усиление снижает выходное сопротивление и улучшает демпферирование резонансов динамика.
Прикрепления: 1880550.jpg(70.1 Kb) · 8468861.jpg(95.0 Kb) · 2897845.jpg(27.0 Kb)


У меня всё не так.
SbaranovДата: Среда, 18.08.2021, 12:17 | Сообщение # 2
Группа: Проверенные
Сообщений: 254
Статус: Offline
Страна: Украина
Город: Каховка
А вот другая часть. Комплементарные пары и их характеристики.



Это одни из лучших транзисторов и уже чисто визуально видна разница.
Похоже тут следует применять принцип определения точности визуального восприятия картинки как у осциллографов - глаз различает разницу с уровнями 0,5-5 процентов примерно.
Тогда визуальная разница работы комплиментарных пар должна примерно делиться на коэффициент усиления транзисторов каждой полу волны и мы получим примерный процент ни как нескомпенсированной ошибки.
Я в симуляторе преднамеренно подбирал в цифры усиления транзисторов с разбросом. Было две схемы - классический каскад параллельного усилителя на котором собрана и моя схема в том же комплиментарном варианте, и эта же схема как у меня где искусственно создана разница усиления плеч. Идея была увидеть как справляется усилитель с двух полярным питанием и средней точкой с комплементарной разницей транзисторов, и как работает цирклотнон, на той же основе - параллельном усилителе с разными по усилению транзисторами.
Это в равной степени касается не только моего варианта, но и разных по усилению полевиков.
И как я ни старался подобрать режимы, но типовая система без полной петли ООС выход-вход не давала таких малых искажений как это делает цирклотрон в тех же условиях, разница была больше чем на порядок в пользу именно у ЦК.
Практически двух полярное питание с отбором сигнала с эмиттеров не позволяет полностью нивелировать разницу усилений плеч как это делается у цирклотронов. Это без специальных мер исправления ошибок не получается так хорошо в принципе.
Может я где то ошибся и намудрил, но у меня вышло именно так.
Прикрепления: 3347813.jpg(95.0 Kb) · 5497107.jpg(83.7 Kb) · 9431479.jpg(87.3 Kb)


У меня всё не так.
SbaranovДата: Среда, 18.08.2021, 13:24 | Сообщение # 3
Группа: Проверенные
Сообщений: 254
Статус: Offline
Страна: Украина
Город: Каховка
Так же я увидел два совершенно разных спектра гармоник. У цирклотрона, к примеру, есть просто три линии с убыванием по нечётным гармоникам 3,5,7, а у комплиментарных пар это вовсе не линии, а сплошная огибающая с скачкам уровня опять же на 3,5,7 - гармонике и далее с более медленным спадом, и с большим уровнем, а так же с большим числом гармоник.
Вот примерно так выглядит обычный выход с общим коллектором у комплиментарных пар параллельного усилителя.

Это в урезанном виде, мой вариант.

А это типичный вариант выхода с ОК и составными транзисторами с комплементарными парами.

И это теоретически возможный вариант моего усилителя со всеми ухищрениями.

У всех питание 36 вольт, сигнал с амплитудой 18 вольт, нагрузка 8 Ом, и почти равные токи покоя.
Всё это не реальное положение дел, а просто симуляция для понимания происходящего, хотя многие считают виртуальные показатели довольно правильно описывающими суть явления. Я же считаю, это полезным для оценки общих тенденций возможно совпадающих с реальностью.
И тут возникает вопрос - почему такая разница?

Добавлено (18.08.2021, 14:11)
---------------------------------------------
Теперь о причинах.
Очевидным есть в первую очередь разница самих комплементарных пар, они, как видно из графиков, на самом деле разные. И по этому комплементарные пары в принципе не могут обеспечить полноты качества звука. Гораздо легче подбирать однотипные транзисторы какого бы типа они небыли.
Далее особенность разложения спектров до полного провала по чётным гармоникам как бы логически понятная - программа учитывает полную идентичность плеч и очень точно уничтожает чётные гармоники до полного нуля, чего в реальности быть не может так идеально.
Но я говорил, об искусственно созданном перекосе у ЦК, он будучи очень весомым, 8% разницы усиления опять таки очень хорошо нейтрализовали перекос плеч, где финальные показатели больше чем на порядок превосходили классические схемы.
И тут уже не в транзисторах дело, а именно в особенностях цирклотронов.
В частности все ЦК выводят сигнал по двум равноправным проводам, у этих усилителей на выходе нет общего провода относительно которого может быть нарушена симметрия плеч. Попросту даже разные транзисторы работают совместно на суммарный, общий результат. Оказывается есть не очевидная истина - выход у ЦК имеет плавающую виртуальную среднюю точку, или плавающий виртуальный общий провод. За счёт этого происходит балансировка усиления плеч и суммирование их в виде общего результата даже несмотря на не совсем правильный сигнал по входу.
Разность амплитуд в каждом плече по входу, усилитель приводит к сумме на выходах, и всё это возможно в области токов покоя.
И это похоже отдельная тема разговора о свойствах ЦК. Оказывается так себя вести классические схемы не могут, они и многое не позволяют полноценно реализовать без специальных, запаздывающих по времени обратных связей выполняющих исправление ошибок с опозданием. Во всех схемах не применялась ООС выход-вход.
Прикрепления: 1247624.jpg(46.3 Kb) · 2420286.jpg(56.6 Kb) · 1241550.jpg(46.3 Kb) · 1801420.jpg(54.8 Kb)


У меня всё не так.

Сообщение отредактировал Sbaranov - Среда, 18.08.2021, 14:13
VKДата: Среда, 18.08.2021, 15:04 | Сообщение # 4
Группа: Модераторы
Сообщений: 7426
Статус: Offline
Страна: Германия
У нас не мало тем о ЦК и везде пытались говорить о нём. Самые первые темы довольно обильны по информации. Хотя должен сказать что все ранние ЦК рассматривались как повторители на выходе где драйвер задавал полную амплитуду. С моей схемой особый случай, когда не было аудио мосфетов и были только ключевые транзисторы очень часто они горели в усилителе, т.е. режим начального тока был не управляемым. Мне подсказали поменять подключение источника открывания по др. принципу, схемы стали стабильней работать и тут я заметил что каскад из повторителя превратился в усилительный каскад несмотря на кл.А работы. Вот и понеслась использования на выходном каскаде Ку. Конечно резко убежал от классики, но от качества не убёг, что и слава богу. вот так и вожусь с ЦК 21год и менять его не собираюсь. Да, один из полно построенных усилителей ЦК проработал у меня около 10 лет, а лет так 7 я с него даже крышки не снимал - настолько он меня устраивал!
SbaranovДата: Среда, 18.08.2021, 17:19 | Сообщение # 5
Группа: Проверенные
Сообщений: 254
Статус: Offline
Страна: Украина
Город: Каховка
Самое интересное, так это именно в том, что выравнивание усиления плеч за счёт отсутствия средней точи на самом выходе происходит для любых транзисторов, в том числе и с вашим вариантом сверх единичного усиления. У вас к тому же трансформатор обеспечивает как синхронность плеч, так и выравнивание полупериодов ещё и по входу.
Я поигравшись с схемными решениями призванными снижать искажения обнаружил одну забавную вещь - на ЦК эти способы работают очень эффективно, гораздо лучше чем в других схемах, а некоторые методы в некоторых схемах вообще не срабатывают вообще. Как то даже странно выходит. Способы качественно улучшить показатели в безосных усилителях требуют упрощения и минимизации каскадов, а у цирклотрона может быть и наоборот. И это всё наводит на несколько неожиданных мыслей - мало уделялось внимания работы усилителя в режиме малых сигналов и в приделах тока покоя.
Классика и цирклотрон оказывается по разному ведут себя именно в режиме слабых сигналов. Ваше повышенное внимание к разрешению усилителя навело на мысль взглянуть на этот момент иначе. В частности захотелось понять одинаково ведут себя усилители или нет при работе в тихом режиме.


У меня всё не так.

Сообщение отредактировал Sbaranov - Среда, 18.08.2021, 17:20
VKДата: Среда, 18.08.2021, 18:56 | Сообщение # 6
Группа: Модераторы
Сообщений: 7426
Статус: Offline
Страна: Германия
Не один н-тор придаёт стабильность в работе плеч. Для меня всегда был вопрос как эта схема определяет какой транзистор и какой фазе будет работать. Оказывается и этот момент можно держать под контролем. Новый источник питания ИДБП обладает возможность определить строго какой транзистор в каждом канале будет работать в фазовом порядке. Это регулируется как оказалось полярностью дросселя, а это означает что можно спроектировать сразу всё при монтаже.
Теперь вопрос малых сигналов. Это и вопрос динамики между прочим. За большой амплитудой гоняться не стоит, она как всегда есть и довольно стабильна, а вот малая амплитуда это своего рода - фокус. Не цирковой, а физический с престижной работай. Что гласит формула динамики амплитуд:

D = 20lg Amax/Amin , dB

Самое большое влияние имеет именно то что стоит в делителе Amin (минимальная амплитуда) и от её величины резко зависит результат вычислений, и не только вычислений слух это подтверждает тоже резко. Пробуйте поиграть с величиной Amax и увидеть что результат меняется не слишком сильно, а вот с минимальной амплитудой в десятки величин. И это реально. А усилители ведут себя по разному и подавляющему большинству нет дела до малых амплитуд даже с хорошим питанием. Другое дело ЦК он способен работать если в БП отсутствуют эл.кондёры. Не пробовали? Работает со скрипом разумеется, но пытается все гадости что проскочили через два БП без кондёров компенсировать. Именно компенсировать, т.е. у него есть момент противо фазности где то что проскочило как не сигнал в обоих фазах будет уничтожено работой противофазности. Эффект самоочистки в ЦК. Где такое есть у др. усилителях? Только малая толика в двухтактном с выходным трансформатором в ламповом варианте. В ЦК это происходит при выравненных каскадах и срабатывает до величин полной пульсации по питанию без эл.конденсаторов. Вот и ответ на странные реакции ЦК.
Что касается малых амплитуд то ЦК работает с ними даже с обычными БП, а с новым ИДБП он разгружается и его работа становится претензионной, и звук тоже супер качественный. Так что я этого добивался и получил полностью, ну для звука с десятикратным запасом это точно. Ну вы знаете мой подход, а я именно его не менял в последние ну лет 20 примерно.
SbaranovДата: Среда, 18.08.2021, 19:10 | Сообщение # 7
Группа: Проверенные
Сообщений: 254
Статус: Offline
Страна: Украина
Город: Каховка
Сделаю как бы немного иной взгляд для начала на типичную двухпроводную связь между каскадами где один провод общий, а второй сигнальный. При привычном, двух полярном сигнале, есть необычная аналогия. Привычный сигнальный провод для двух полупериодов можно рассматривать как два провода, один передаёт знак плюс, второй минус и эти знаки могут как бы нейтрализовать друг друга делая провал в ноль, или к примеру иметь разные значения плюса и минуса если оба эти полярности формируются как результат работы несимметричных плеч усиления. Одним словом, при идеальном сигнале, без всяких аномалий всё абсолютно стандартно и как бы правильно, правда и тут я подолью масла в огонь элементарным фактом. Мы имеем в реальности только один носитель тока. Допустим у вас он, ток, транслируется проводами разной площади и толщины. То есть общий провод имеет гораздо большее сечение и площадь, носителей - электронов в нём гораздо больше, у них есть масса и инерция носителей зарядов, и следовательно вклад на высоких частотах сигнального и общего провода немного отличается по динамике, и когда начинается борьба за сто тысячные и миллионные доли процента нелинейностей, то даже такие мелочи могут стать существенным фактором разной динамики проявления амплитуд полярностей. Это мизер, но он реальный как тянуть или толкать - работает по разному. И по этому балансные схемы уже только из-за этого работают более качественно, поскольку разницы принципиальной между тем плюс, или минус сейчас усиливается просто нет. Там оба плеча толкают по очереди заряды, или тянут по очереди, но ни как не один тянет, другой толкает. В таком случае честнее использовать два равноправных провода, или три, но в финале получать суммарную работу плеч как разницу их работы, где нулевой провод как бы отсутствует в активной роли передачи сигнала. В таком случае уже не так важно, что полупериоды усилены по разному, в зачёт идёт их противофазная сумма. И именно такое суммирование комплиментарные схемы полноценно выполнять не могут даже с дифференциальным усилителем поскольку именно он даёт такой же размазанный и нечёткий спектр как на первом фото, или что-то очень похожее.
Но и это пока не из области малых сигналов, хотя как раз идёт речь о слабых вкладах если чисто о равноправии проводов, и ощутимо о разнице усиления плеч.
А теперь как обычная комплиментарная пара получает ноль на выходе при разном усилении выходных транзисторов.
Получить ноль на выходе можно за счёт разного усиления транзисторов открыв их по разному и оказавшись в этот момент на разных участках характеристики с разными управляющими токами. При дальнейшей работе с сигналом и в отсутствии обратной связи, у обычной схемы начнёт неправильно работать усиление полупериодов сразу же одно плечо начнёт пересиливать другое смещая положение точки равновесия не только за счёт усиления, но и за счёт изменения тока покоя, то есть ток покоя должен колебаться в зависимости от положения точки усиления на характеристике усиления создавая определённые модуляции амплитуды из-за жесткости привязки к общему проводу.
А в ЦК, как там?
Ноль опять же получается из равенства токов на выходе, и опять же на своих местах усиления у разных транзисторов за счёт разных начальных токов управления на базах, но вот приложена управляющая разница токов, или напряжений не к обеим базам одним концом, и к общему проводу другим, заставляя каждое плечо работать как оно сможет вступая в конфликт друг с другом, а напротив разность приложена к разным базам, или затворам, и позволяя каждому усиливать разность так, как получается, притом без всякого противоборства, а напротив контролируя разницу совместной работы между входом и выходом (в случае повторителя или даже частично усиливающего амплитуду каскада с местной ООС). В такой системе используется принцип - кто тянет, на том едут. Или иными словами функция усиления сигнала распределяется пропорционально способности усиливать, получая нужный результат на выходе вплоть полного отказа от тока покоя, если это нужно для конечного результата.
Итого мы получили абсолютно разное поведение схем, казалось похожих, и только причудливо извращённых фантазией любителей-конструкторов, пытающихся показать всему миру другой, практически ламповый, и заодно старинный, способ обхождения без комплементарных пар за счет другого подключения питания!
Ключевым моментом тут есть именно зона перекрытия током покоя общей части усиления сигнала, которая по сути должна не только выйти усилению на линейный участок, что бы избежать искажений типа "Ступенька", но и обеспечить на малых сигналах устойчивый класс А, и резерв на исправление неоднородности усиления плеч если оно разное, а так и есть на практике, но совсем на малую долю, и не доходя до крайностей где искажения растут очень сильно. И у таких схем есть все предпосылки красиво и точно работать с малыми сигналами как у класса А, плюс не заполнять шумоподобными гармониками звуковое пространство за счёт постоянного колебания токов покоя при разных положениях на кривой усиления.

Добавлено (20.08.2021, 14:31)
---------------------------------------------
Можно короче и проще.
Токи покоя задаются источниками тока или напряжения в зависимости от схемы каждый отдельно на базу или затвор, в зависимости от конструкции.
Рабочее напряжение прикладывается между базами, и в большинстве случаев имеется быстрая местная обратная отрицательная связь с определённой глубиной.
Если в результате какой либо не симметрии оказывается, что один из транзисторов отклоняется уж слишком от задания на входе, то этот факт замечает не только один транзистор, но и второй одновременно с ним пытаясь откорректировать разрыв в усилении одновременно невзирая на собственное.
К примеру с тем же корявым пиком на токовой характеристике, где усиление максимально и можно ожидать немного больший сигнал на выходе, чем это было в самом начале вблизи тока покоя на рабочем плече усиления, мы в ответ получим небольшое добавление тока покоя, чем усиление опять подравняется до нормы, а вот у комплиментарной схемы ничего подобного не будет поскольку она несмотря на то, что реагируют разные комплементарные плечи на разные знаки, то они всё равно производят синфазное усиление токов, и если при этом усилении транзисторы хоть немного различаются, то они уже необоснованно меняют ток покоя и работают друг против друга, а вовсе не совместно. А как я уже показал, транзисторы реально разные всегда, даже не в комплиментарных парах, разница эта может быть и не существенной, но всё равно себя проявит, пусть даже в очень малых погрешностях. И это обязательно выдаст себя в той, или иной форме, другое дело, что это не все замечают, не у всех есть качественные источники, слух, опыт, и не всегда этот вклад заметный. Это не только другой тип подключения блоков питания, это совершенно другая концепция усиления звука, другой принцип, который как мне кажется больше соответствует современному качественному звуковоспроизведению из-за совсем другого принципа усиления.


У меня всё не так.

Сообщение отредактировал Sbaranov - Среда, 18.08.2021, 20:02
VKДата: Пятница, 20.08.2021, 17:53 | Сообщение # 8
Группа: Модераторы
Сообщений: 7426
Статус: Offline
Страна: Германия
Цитата Sbaranov ()
А как я уже показал, транзисторы реально разные всегда, даже не в комплиментарных парах, разница эта может быть и не существенной, но всё равно себя проявит, пусть даже в очень малых погрешностях. И это обязательно выдаст себя в той, или иной форме, другое дело, что это не все замечают, не у всех есть качественные источники, слух, опыт, и не всегда этот вклад заметный. Это не только другой тип подключения блоков питания, это совершенно другая концепция усиления звука, другой принцип, который как мне кажется больше соответствует современному качественному звуковоспроизведению из-за совсем другого принципа усиления.

Наконец то, я согласен! beer
И ещё, я лучше сделаю больше блоков питания чем соглашусь на никому не нужный каскад в усилителе.
Форум » Акустика и Аппаратура » Усилители » Почему цирклотрон лучше двух полярных схем. (Не очевидные выгоды схемотехники цирклотронов.)
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск: