Предварительный усилитель, каскод

[poty]

Попытаюсь объяснить свою точку зрения. Обычный КП, даже с источником в катоде, это однотактная схема. Имеется один активный элемент, как поставляющий ток, так и ограничивающий его. При относительно низком выходном импедансе разность RC зарядки и разрядки оказывается несущественной и это работает очень хорошо. Для его балансной реализации с источником тока в хвосте на транзисторе понадобится две двойные лампы на два канала. Если использовать источник тока на лампе, то потребуется как минимум 4 лампы на два канала.
WCF, с другой стороны, является системой push-pull. В связи с тем, что один активный элемент занимается поставкой тока, а другой - ограничением, схема работы получается "двухтактной" и более плавной/симметричной. Как и в любой двухтактной схеме - имеется сильное подавление чётных гармоник. Но здесь есть вероятность, что 3-я гармоника будет выше второй, что аудиофилы не жалуют. На практике, скорее всего, никогда не будет идеальной балансировки половинок и согласования с нагрузкой, поэтому вторая гармоника не будет подавляться столь кардинально. Для чисто ламповой реализации потребуется снова 4 лампы, но можно сделать гибрид (мы такое рассматривали для гитарного усиления в петле).
Т.е., нарваться можно и с тем, и с другим вариантом. И, тем не менее, альтернатив практически нет.
С другой стороны, если идти в аудиофильскую направленность, то я бы выбрал SRPP, с минимальным усилением на лампах, отдающих высокий ток (например, 6Н6П, хотя и 12AU7 тоже здесь будет неплоха). Как WCF, так и SRPP обеспечат значительно лучшую нагрузочную способность, вплоть до прямого подключения к наушникам. Снова 4 лампы и возможность гибрида.
Если идти в экзотику, то можно рассматривать либо трансформаторный выход, как классику (никаких активных цепей!), либо что-то авторское, например, тот же вариант Wright-а (полностью на лампах - 8 штук; гибрид - 4 штуки). Существует масса других авторских решений, вплоть до цирклотрона в выходном каскаде, но мне они кажутся не очень подходящими для преда, хотя у разработчиков может быть другое мнение на этот счёт.
В конечном итоге - любую конструкцию можно сделать практически идеальной.

[Евгений Михеев]

poty, спасибо, я понял!
Владислав, я думаю, раз уж тут у нас новое устройство - может, действительно, srpp?
Мне кажется должно получиться что то интересное.
Во всяком случае, я такого ещё не видел. Единственно, думаю, стоит тогда ещё уменьшить усиление первого каскада, так как второй тоже будет иметь усиление.
Я выбираю 12au7. Надо моделировать)

Отправлено спустя 1 час 53 минуты 47 секунд:
Единственное, чтобы не тратить время впустую - какого усиления стоит добиваться от srpp?

[poty]

Не знаю. SRPP в качестве выходного каскада есть и у Брюса, и у Хагермана, но там они одновременно являются и усилительными каскадами. В общем и целом я бы всё же попробовал смоделировать несколько вариантов, потому что мои "соображения", фактически, основаны только на неких представлениях, как это могло бы быть, возможно, что на практике этого добиться будет невозможно.

[Евгений Михеев]

Я попробовал несколько вариантов, ничего внятного не вышло, честно говоря....

Отправлено спустя 1 час 45 минут 12 секунд:
Я рассуждал так:
От преда мы ждём усиление не больше 10ти, то можно было бы сделать усиление каскода 3, и усиление srpp ещё 3.
Либо, как мне видится, умышленно приглушить часть сигнала после каскода (что то типо делителя), но, по-моему, это не по аудиофильски, попахивает гитарником
Владислав, раз уж вы говорили об экзотике, ради развития - расскажите, какие требования должны быть применены к трансформатору? Высокий входной и низкий выходной импеданс? Кто его знает, может стоит такое попробовать?

[poty]

Касаемо трансформатора. Как и любой трансформатор переходной трансформатор не имеет "импеданса" обмоток. Ну, например, берём выходной трансформатор, пусть будет со входным расчётным импедансом в 1кОм с нагрузкой на выходе в 4Ома. А теперь - подключим на выход нагрузку в 8 Ом. Каков будет входной импеданс такого трансформатора?
Однако, как только начинаешь смотреть на характеристики трансформаторов, особенно зарубежом, сразу натыкаешься на параметр "импеданс первичной обмотки", "импеданс вторичной обмотки"... Строго говоря, эти величины приведены лишь для ориентира, чтобы понять: а) коэффициент трансформации; б) нагрузочную способность. В некоторых случаях указываются правильные параметры, например, здесь. Фактически, речь идёт о сопротивлении нагрузки, при котором на заданных уровнях напряжения (например, линейный уровень) сердечник трансформатора не уходит в насыщение. Это, так сказать, теория.
Что нам нужно на практике. На практике нам нужно низкое выходное сопротивление и желательно отсутствие конденсаторов. Уменьшение выходного сопротивления мы можем получить применив трансформатор с коэффициентом трансформации меньше 1 (например, из ссылки выше - LL2763/PP, LL2763/PP, LL2763/PP и т.д. Turns ratio - это как раз и есть коэффициент уменьшения напряжения. Сопротивление будет трансформироваться по квадратичному закону (т.е., уменьшение напряжения в 2 раза на выходе будет давать уменьшение выходного сопротивления в 4 раза). Уменьшение напряжения придётся компенсировать усилением каскода, что не сложно, так как мы от высокого усиления наоборот спасались. Но! Нужно иметь в виду, что на выходе каскода тогда будет уже не 500кОм сопротивление, как сделано сейчас, а сопротивление нагрузки, смасштабированное трансформатором. Например, если нагрузка у нас 10кОм и коэффициент трансформации = 2, то для каскода это будет эквивалентно подключению нагрузки в 40кОм.
Отсутствие конденсаторов возможно только если половинки каскода сбалансированы. Это можно сделать либо ручной подстройкой плеч (как это сделано, например, у Брюса), либо некими простейшими вариантами серво-подстройки.
Кроме того, нужно, чтобы трансформатор выдерживал необходимые напряжения и токи. Т.е., изоляция трансформатора должна выдерживать как минимум потенциал точки подключения трансформаторов к каскаду, а ток (который мы можем либо посмотреть, либо посчитать по данным трансформатора) не приводил к насыщению сердечника.
Вот, собственно, и всё.

[Евгений Михеев]

poty, спасибо, а то трансформаторная тема давно была для меня темным лесом, сейчас чуть прояснилось)
Тогда такой вопрос - если у нас пред, который подключается к усилителям мощности, то на какой входной импеданс усилителей стоит рассчитывать?
100к?
Я просто пытаюсь понять, тогда (если вдруг) смотреть на трансформатор - то с каким соотношением?

[Евгений Михеев]

Провел оценку выходного импеданса. Для интереса рассчитал SRPP Брюса - 3.5К.
У каскода получилось 14К. Да, теперь я понимаю, что выходной импеданс гораздо выше.

[poty]

Ну, вот и первая оценка соотношения. Если у нас будет соотношение в трансформаторе 2:1, то сопротивление транформируется в 4 раза и составит как раз выходную величину SRPP, но усиление нужно будет поднять в 2 раза.

[Евгений Михеев]

Ну, вот и первая оценка соотношения.

Я стараюсь

Отправлено спустя 33 минуты 14 секунд:
Тогда у меня естественным образом возникает вопрос. Почему бы не использовать соотношение 4:1, чтоб уж обронить так обронить импеданс?)
Я провел расчет - можно поставить в катоды резисторы 330 ом, это даст следующее

Total Harmonic Distortion: 0.060686%(0.081086%)

mout: MAX(v(out, outc))=2.9964 FROM 0 TO 0.01
min: MAX(v(in, inc))=0.0990051 FROM 0 TO 0.01
db: AVG(20*log10(mout/min))=29.6188 FROM 0 TO 0.01
ic: MAX(-ix(u2:cathode))=0.00608954 FROM 0 TO 0.01
ip: MAX(ix(u1:plate))=0.00608954 FROM 0 TO 0.01
itoi: AVG(ic/ip)=1 FROM 0 TO 0.01
gain: AVG(mout/min)=30.2651 FROM 0 TO 0.01
Искажения не изменились
Total Harmonic Distortion: 0.060864%(0.081180%) было в первоначальном варианте

Если грубо разделить 30 на 4 как раз получим усиление в 7.5, мне эта цифра нравиться

[poty]

Можно. Имейте только в виду, что каждая сторона имеет свои плюсы и минусы. Например, если посмотреть на PSRR каскода, то он окажется довольно плохим. Согласен, что балансная схема значительно упрощает в этом смысле жизнь (при подобранных лампах - до -60дБ, в реальности - до -30 - -40дБ), но больше усиление - больше фона на выходе.
"Фирменные" трансформаторы в этом смысле очень удобны, так как имеют довольно много отводов, что позволяет получить несколько коэффициентов трансформации на любой случай.

[Евгений Михеев]

poty,кстати, что ещё меня немного подрасстроило - необходимость конденсатора по входу каскода.

[rad54]

Евгений Михеев, С нарастающим интересом с определенного момента слежу за этой темой.
Этим моментом для меня стал сначала выбор построения генератора тока (CCS), затем обсуждение про выходной каскад. Сейчас для меня это актуальнейшие темы.
Так и начну по хронологии.

DN2540 - отлично проявит себя на этом месте.

Но JFET будут лучше.

давайте, действительно, делать что-то новое.

Прошу разъяснить ваш выбор самостоятельно разрабатываемого CCS на разных дискретных транзисторах и сборках вместо выбора уже готовых промышленно выпускаемых с заданными ТТД. В чем должно быть преимущество? Где я проиграю, используя в своей схеме например LM334. Вроде, все превосходно работает, но если будет еще лучше - тогда тоже буду на "дискретах" делать.
Про выходной каскад заинтересовало упоминание схемы WCF в качестве варианта при работе на низкоомные нагрузки типа наушников. Это про "повторитель Уайта" речь? Каскодный катодный повторитель? Если "да" про него, тогда вопрос практический есть.

[poty]

Перенесите сигнальный референс на катод D1 и получите вход без конденсатора.

Отправлено спустя 24 минуты 30 секунд:

Прошу разъяснить ваш выбор самостоятельно разрабатываемого CCS на разных дискретных транзисторах и сборках вместо выбора уже готовых промышленно выпускаемых с заданными ТТД. В чем должно быть преимущество? Где я проиграю, используя в своей схеме например LM334.

Здесь нужно подходить интегрально. LM334 - хорошая микросхема (хотя есть и лучше), но и у неё есть ограничения. В частности - тепловая зависимость тока. Её можно преодолеть, но сложность получаемого симбиоза оказывается чуть ли не выше обычного Depleted Mode MOSFET (один транзистор + один резистор). Вторая вещь - рассеиваемая мощность и предельный ток. Например, Евгению нужно получить 12-14мА - уже не получится с одним источником тока на LM334 (теоретический предел в 10мА, но нужно учитывать напряжение, при котором микросхема будет работать, чтобы принять во внимание рассеиваемую мощность - корпуса, который можно было бы легко охладить на радиаторе для этой микросхемы, не предусмотрено), нужно будет применять два. Можно уйти на самобалансирующийся вариант с двумя источниками тока (Евгений рассматривал это для JFET). Т.е., выход из ситуации безусловно есть!

Отправлено спустя 1 минуту 52 секунды:

Про выходной каскад заинтересовало упоминание схемы WCF в качестве варианта при работе на низкоомные нагрузки типа наушников. Это про "повторитель Уайта" речь? Каскодный катодный повторитель? Если "да" про него, тогда вопрос практический есть.

Да, про него. Он не каскодный, но пуш-пулл - точно.

[Евгений Михеев]

Перенесите сигнальный референс на катод D1 и получите вход без конденсатора.

Извиняюсь, не понял. У меня же он и так на катоде?
Между нижним концом резистора R7 и катодом зенера.

Отправлено спустя 4 минуты 12 секунд:

С нарастающим интересом с определенного момента слежу за этой темой.

очень приятно.

Где я проиграю, используя в своей схеме например LM334.

Владислав тут уже рассказал.

катодный повторитель? Если "да" про него, тогда вопрос практический есть.

Да, уже реализовывал ламповый вариант в гитарнике и транзисторный на lnd150, правда ещё не обкатывал.

[poty]

Евгений, у Вас просто гипноз знака земли!
Референс для сигнала - это относительно какой "точки" сигнал подаётся и относительно какой снимается.
Источником сигнала у Вас является V3+V1. Одним концом они упираются в C3, C6, а другим - в землю (питания). Выход каскада Вы снимаете с C1, C4 опять же относительно чего? Земли. Т.е., у Вас земля питания и сигнальная земля (референс) совпадают сейчас.
Я предлагаю разместить их в точке lift (т.е., создать в этой точке землю сигнала).

[rad54]

LM334 - хорошая микросхема (хотя есть и лучше)

Сошлите, если не трудно. Я только ещё эти IXCP 10M45S/ IXCY 10M45S
рассматривал, да их в продаже в РФ не нашел

Да, про него. Он не каскодный,

В книге Ложникова и Сонина "Каскодные усилители" по-моему именно так эта схема называется ( 3 глава стр.88). Или это какая-то отличная модификация?

[rad54]

Да, уже реализовывал ламповый вариант в гитарнике и транзисторный на lnd150, правда ещё не обкатывал.

у неё есть ограничения. В частности - тепловая зависимость тока. Её можно преодолеть, но сложность получаемого симбиоза ...

Т.е. это известная "болезнь" данной ИМС? Я видел в мануале схему компенсации этой нестабильности, хотел реализовать, но там стоит Зенер сверхточный какой-то рублей за 500 у нас в РФ. Пока не стал покупать.

[poty]

Схема та же. Но слово "каскодный" применительно к ней я считаю сленговым. Изначально расшифровывалось как КАСКад через катОД, т.е., организовывался принцип передачи сигнала с первого каскада во второй через катодную цепь (приёмного каскада). Но, могу быть и неправ.

[rad54]

Да, уже реализовывал ламповый вариант в гитарнике и транзисторный на lnd150, правда ещё не обкатывал.

Там балансная схема или одно плечо только? Я хотел попробовать именно в балансной схеме отказаться от емкостей ПОС в пользу подачи уже сформированных парафазных перекрестно подаваемых сигналов от стоящего перед ним фазоинвертора.

[rad54]

Но слово "каскодный" применительно к ней я считаю сленговым

ОК, не принципиально, главное - я понял о какой схеме речь.
А вопрос по WCF в предыдущем моем посте.