Усилитель D класса на базе плат 2_062 S_AUDIO от Alex

[whitemerc]

Приобрел 5 модулей и 3 БП под 5-ти канальный усилитель (скорее всего дозакажу еще один БП, тяжелую акустику задумал). Пока едет корпус собрал временное решение (без корпуса, т.е. земля с балансных не на шасси) на двух модулях (каждый со своим БП), очень хотелось сравнить D с классом А. Все комплектующие использовал хорошего качества (разъемы neutrik, экранированный балансный микрофонный кабель 0.22, толстые силовые кабеля, акустические линии далеко от силовых).
Сравнивал с emotiva XPA5 gen 2. Акустика Focal aria 926.
В общем сегодня несколько часов слушал, переключая между усилителями оба канала, а также переключая правый - левый то на 2.062 то на эмотиву, на разной громкости, разные знакомые треки. То, что уловил:

1. на низкой громкости (примерно до 60 дб в метре от колонки) басы четче на эмотиве (не остается хвост, нет "мягкого" смазывания после удара, т.е. на эмотиве на низкой громкости бас затухает быстрее), на громкости выше - отличить невозможно. Очень четко слышно на Argy-Aria.
2. собственный шум усилителя тише на 2.062 - это очень однозначно слышно: выкрутил громкость на полную - без музыки почти вплотную к колонке (10-15 см) от 2.062 шипения нет, черный фон. От эмотивы на таком же расстоянии еле слышно, но слышно - шипение. Также вблизи от колонки - на треках с тихими вступлениями (тарелочки, струнные без баса) - слышно что 2.062 значительно меньше шипит.
3. то, что услышал и это реально вау-эффект. На композиции Scorpions - Born to touch your feelings - когда играет перебор соло-гитары и Клаус Мейн поет - на эмотиве этот самый перебор становится почти не слышно - он смешивается с голосом. Ощущение, что на гитару накинули одеяло, и отчетливо слышно только вокал. На 2.062 - перебор продолжает играть так же как играл, его отчетливо и ясно слышно, как и вокал. Думал меня глючит, попросил послушать жену - сказала тоже самое.
4. на эмотиве при увеличении громкости (выше 90дб в метре от колонки) звук больше смещается к каше - усталость от прослушивания появилась быстрее. На 2.062 остается до предела громкости чистым и детальным - инструменты, звуки, вокал различимы отдельно и очень ясно.

уже когда приедет корпус, соберу полностью и буду замерять REW с юмиком в месте прослушивания все 5 каналов. Пока что так, но наверное лишний раз прорекламирую - качество усиления высочайшее. Буду переходить с эмотивы на 2.062 однозначно.

[lgedmitry]

1. на низкой громкости (примерно до 60 дб в метре от колонки) басы четче на эмотиве (не остается хвост, нет "мягкого" смазывания после удара, т.е. на эмотиве на низкой громкости бас затухает быстрее), на громкости выше - отличить невозможно. Очень четко слышно на Argy-Aria.
2. собственный шум усилителя тише на 2.062 - это очень однозначно слышно: выкрутил громкость на полную - без музыки почти вплотную к колонке (10-15 см) от 2.062 шипения нет, черный фон. От эмотивы на таком же расстоянии еле слышно, но слышно - шипение. Также вблизи от колонки - на треках с тихими вступлениями (тарелочки, струнные без баса) - слышно что 2.062 значительно меньше шипит.
3. то, что услышал и это реально вау-эффект. На композиции Scorpions - Born to touch your feelings - когда играет перебор соло-гитары и Клаус Мейн поет - на эмотиве этот самый перебор становится почти не слышно - он смешивается с голосом. Ощущение, что на гитару накинули одеяло, и отчетливо слышно только вокал. На 2.062 - перебор продолжает играть так же как играл, его отчетливо и ясно слышно, как и вокал. Думал меня глючит, попросил послушать жену - сказала тоже самое.
4. на эмотиве при увеличении громкости (выше 90дб в метре от колонки) звук больше смещается к каше - усталость от прослушивания появилась быстрее. На 2.062 остается до предела громкости чистым и детальным - инструменты, звуки, вокал различимы отдельно и очень ясно.

ну так на низкой громкости с демпфированием АС справляется сам выходной каскад АБ-шного усилителя. С ростом громкости он быстро перестаёт с задачей справляться, и ему начинает помогать ООС. И чем громче - тем больше помогает. А помогает она именно так: в кашу всё мешает, ибо кидает на вход усилителя такие ультразвуки, с которыми ему не справиться никогда.

[uriy]

когда играет перебор соло-гитары и Клаус Мейн поет - на эмотиве этот самый перебор становится почти не слышно - он смешивается с голосом. Ощущение, что на гитару накинули одеяло, и отчетливо слышно только вокал. На 2.062 - перебор продолжает играть так же как играл, его отчетливо и ясно слышно, как и вокал.

Вообще то голос и гитара разнесены в пространстве и они не должны накладываться друг на друга, если с прорисовкой сцены всё хорошо. А прорисовка сцены это то, как АС согласована с комнатой и местом прослушивания, усилок на это весьма мало влияет если у него нет проблем с взаимным проникновение сигнала в соседние каналы.

[lgedmitry]

когда играет перебор соло-гитары и Клаус Мейн поет - на эмотиве этот самый перебор становится почти не слышно - он смешивается с голосом. Ощущение, что на гитару накинули одеяло, и отчетливо слышно только вокал. На 2.062 - перебор продолжает играть так же как играл, его отчетливо и ясно слышно, как и вокал.

Вообще то голос и гитара разнесены в пространстве и они не должны накладываться друг на друга, если с прорисовкой сцены всё хорошо. А прорисовка сцены это то, как АС согласована с комнатой и местом прослушивания, усилок на это весьма мало влияет если у него нет проблем с взаимным проникновение сигнала в соседние каналы.

ну так в этой емотиве никто поди пятерное моно не делал.

[Justas*]

ну так на низкой громкости с демпфированием АС справляется сам выходной каскад АБ-шного усилителя. С ростом громкости он быстро перестаёт с задачей справляться, и ему начинает помогать ООС. И чем громче - тем больше помогает. А помогает она именно так: в кашу всё мешает, ибо кидает на вход усилителя такие ультразвуки, с которыми ему не справиться никогда.

Всё наоборот.
Демпфирование определяется выходным сопротивлением усилителя, а не уровнем громкости.
В усилителе класса AB выходное сопротивление выходного каскада само по себе довольно велико. Основное снижение выходного сопротивления обеспечивает глубокая ООС, а не выходной каскад. ООС работает всегда, а не подключается с ростом громкости.
При увеличении уровня сигнала петлевое усиление уменьшается, эффективность ООС падает. Чем громче — тем меньше помощи от ООС, а не больше. Поэтому с громкостью растут искажения.
«ООС кидает на вход ультразвук, превращая всё в кашу» - удифильский миф.
Миф вырос из за проблем плохо скомпенсированных усилителей, неправильной реализации ООС, явлений TIM (в ранних схемах 70-х).
Корректно спроектированная ООС подавляет, а не кидает на вход ультразвук.

[lgedmitry]

При увеличении уровня сигнала петлевое усиление уменьшается

с чего бы?

[lgedmitry]

Демпфирование определяется выходным сопротивлением усилителя, а не уровнем громкости.

с этим никто не спорит, но выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от уровня сигнала. НА малом сигнале его выходное сопротивление ниже, чем на большом, и соответственно, он лучше шунтирует АС. А значит меньше гармоник от неё поступает по петле ООС на вход усилителя. Всё остальное, что я написал, вытекает из этого

[Justas*]

При увеличении уровня сигнала петлевое усиление уменьшается

с чего бы?

Потому что знаю что есть такое.
Дабы не поганить текст своими кривыми объяснениями, спросим у ИИ:

1.JPG (69.42 КБ) 279 просмотров

2.JPG (18.99 КБ) 279 просмотров

[Justas*]

с этим никто не спорит, но выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от уровня сигнала. НА малом сигнале его выходное сопротивление ниже, чем на большом, и соответственно, он лучше шунтирует АС.

Применимо к схемам без ООС.

[lgedmitry]

с этим никто не спорит, но выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от уровня сигнала. НА малом сигнале его выходное сопротивление ниже, чем на большом, и соответственно, он лучше шунтирует АС.

Применимо к схемам без ООС.

когда гармоники со стороны АС приходят, то усилитель сперва работает без ООС. Если не сказать хуже: с ООС, которая работает не над текущим состоянием выхода, а каким-то другим, которое раньше было.

[whitemerc]

послушал еще раз те же композиции в машине (усилитель Steg 8-канальный класс D, акустика Steg) - звучит очень похоже с эмотивой. Переслушал еще раз на модулях от Юрия - да, я не ошибаюсь - инструменты разделены гораздо сильнее, на фоне вокала их отчетливо слышно - в отличии от эмотивы и от Steg.

Пишу свои впечатления от прослушивания, - это реально работает и я пока что не могу объяснить почему так - оставляю это на уважаемых гуру электроники. Но мне очень интересно читать теорию и понять "почему так".

[Justas*]

когда гармоники со стороны АС приходят, то усилитель сперва работает без ООС. Если не сказать хуже: с ООС, которая работает не над текущим состоянием выхода, а каким-то другим, которое раньше было.

ООС работает всегда. ООС сравнивает входной сигнал с фактическим напряжением на выходе усилителя.
А противо-ЭДС уже включена в это выходное напряжение, не является «памятью», а является частью текущего состояния системы.
То есть ООС работает над тем, что есть сейчас, включая вклад динамика.
Чтобы не было дум о вреде противо-ЭДС, применяйте усилители с высоким КД

[uriy]

Если не сказать хуже: с ООС, которая работает не над текущим состоянием выхода, а каким-то другим, которое раньше было.

Главное что бы в полосе звуковых частот оос не тормозила. Ну а вообще усь это не автомат с памятью, сигнал в обратной связи в звуковой полосе частот распространяется со скоростью 0,7 от скорости света, а это так быстро что считается что сигнал обратной связи приходит на вход сравнения мгновенно. В общем оос работает здесь и сейчас, а не там и вчера.

[lgedmitry]

Если не сказать хуже: с ООС, которая работает не над текущим состоянием выхода, а каким-то другим, которое раньше было.

Главное что бы в полосе звуковых частот оос не тормозила. Ну а вообще усь это не автомат с памятью, сигнал в обратной связи в звуковой полосе частот распространяется со скоростью 0,7 от скорости света, а это так быстро что считается что сигнал обратной связи приходит на вход сравнения мгновенно. В общем оос работает здесь и сейчас, а не там и вчера.

именно там и вчера она и работает. Приходит на вход мнговенно, а до выхода исправленный сигнал доберётся спустя propagation delay, и может к тому времени уже что-то другое надо будет подавать на выход

[lgedmitry]

Чтобы не было дум о вреде противо-ЭДС, применяйте усилители с высоким КД

ага, тем и занимаемся.

[uriy]

именно там и вчера она и работает. Приходит на вход мнговенно, а до выхода исправленный сигнал доберётся спустя propagation delay, и может к тому времени уже что-то другое надо будет подавать на выход

Да не.... это всё аудиофильские страшилки.... АФЧХ линейного уся показывает всё что нужно, фаза на АФЧХ как раз и показывает на какое время у нас выходной сигнал запаздывает по отношению к входному на конкретной частоте. В звуковой полосе частот фаза не крутится более чем на 180 градусов, проще говоря выходной сигнал по отношению к входному ни когда не задерживается более чем на 180 градусов по фазе.... В реальности там делают запас по фазе для устойчивости уся, в итоге в звуковом диапазоне частот выходной сигнал редко когда отстаёт на 45 градусов от входного на 20кГц.

[Justas*]

именно там и вчера она и работает. Приходит на вход мнговенно, а до выхода исправленный сигнал доберётся спустя propagation delay, и может к тому времени уже что-то другое надо будет подавать на выход

Озвучьте propagation delay для средневзвешенного усилителя

[lgedmitry]

именно там и вчера она и работает. Приходит на вход мнговенно, а до выхода исправленный сигнал доберётся спустя propagation delay, и может к тому времени уже что-то другое надо будет подавать на выход

Озвучьте propagation delay для средневзвешенного усилителя

постом выше Юрий озвучил. Вопрос в том, что мы имеем дело с циклическим затухающим процессом: ошибка - исправили с опозданием - опять ошибка на ошибку - исправили опять с опозданием и т.д.

[Justas*]

Это?

В реальности там делают запас по фазе для устойчивости уся, в итоге в звуковом диапазоне частот выходной сигнал редко когда отстаёт на 45 градусов от входного на 20кГц.

Делайте минимально-фазовый АВ, с широкой полосой. И фаза на ВЧ не уплывёт, ничего не запоздает, и меадр станет красивым
Волков боятся в лес не ходить (с)
Все эти страшилки с запаздыванием легко увидеть по IMD.

[Sous]

В пурифи что-то около 20градусов выходит, судя по модулированию.
95+% вносит фильтр

[uriy]

Вопрос в том, что мы имеем дело с циклическим затухающим процессом: ошибка - исправили с опозданием - опять ошибка на ошибку - исправили опять с опозданием и т.д.

Если это реально так (хотя на самом деле это не так) то скажите (а лучше покажите на измерениях) частоту этого затухающего процесса?

Вот тут то, как раз и понадобится меандр который так любят аудиофилы, он как раз и показывает как настроена оос в линейном усе, имеет ли она звон на своих неправильно (не оптимально) скомпенсированных полюсах, или оос сильно медленная и т.д. и т.п. Тем не менее оос не обладает циклическим спадающим процессом при компенсации искажений, задержка времени в цепи усиления просто уменьшает глубину оос с ростом частоты сигнала, по сути просто способность оос подавлять искажения уменьшается с ростом частоты, не какого "эхо" в оос нет и не может быть. И тут стоит чётко отличать "эхо" в оос которое выдумали аудиофилы, от полюса апериодического звена энного порядка. Полюс передаточной характеристики уся находится на конкретной частоте, и он может порождать затухающие колебания при неправильной его компенсации только конкретно на этой частоте, а не на всех частотах как того требует аудиофильская теория "эха" в оос.
Эта аудиофильская байка пудрит мозги всем тем, кто не учил теорию автоматического управления в которой как раз и описывают свойство обратных связей их устойчивость и т.д. и т.п.

[Sous]

Спасибо большое

[lgedmitry]

Вопрос в том, что мы имеем дело с циклическим затухающим процессом: ошибка - исправили с опозданием - опять ошибка на ошибку - исправили опять с опозданием и т.д.

Если это реально так (хотя на самом деле это не так) то скажите (а лучше покажите на измерениях) частоту этого затухающего процесса?

Вот тут то, как раз и понадобится меандр который так любят аудиофилы, он как раз и показывает как настроена оос в линейном усе, имеет ли она звон на своих неправильно (не оптимально) скомпенсированных полюсах, или оос сильно медленная и т.д. и т.п. Тем не менее оос не обладает циклическим спадающим процессом при компенсации искажений, задержка времени в цепи усиления просто уменьшает глубину оос с ростом частоты сигнала, по сути просто способность оос подавлять искажения уменьшается с ростом частоты, не какого "эхо" в оос нет и не может быть. И тут стоит чётко отличать "эхо" в оос которое выдумали аудиофилы, от полюса апериодического звена энного порядка. Полюс передаточной характеристики уся находится на конкретной частоте, и он может порождать затухающие колебания при неправильной его компенсации только конкретно на этой частоте, а не на всех частотах как того требует аудиофильская теория "эха" в оос.
Эта аудиофильская байка пудрит мозги всем тем, кто не учил теорию автоматического управления в которой как раз и описывают свойство обратных связей их устойчивость и т.д. и т.п.

можно и меандр: на один конец динамика подаём меандр с одного канала усилителя, а другой конец динамика к выходу другого канала усилителя. На второй канал ничего не подаём, просто смотрим на выходе - что там будет.

[uriy]

можно и меандр: на один конец динамика подаём меандр с одного канала усилителя, а другой конец динамика к выходу другого канала усилителя. На второй канал ничего не подаём, просто смотрим на выходе - что там будет.

Я так понимаю речь за линейный усь с полу мостом на выходе т.е. с двух полярным питанием. Вход второго канала как минимум нужно закоротить что бы усь на этом выходе держал нулевой потенциал. Ну и что в итоге? Вы там видите затухающие колебания? Какая частота? Какой уровень?
З.Ы.
По сути это измерение падения напряжения на выходном сопротивлении уся на частотах гармоник меандра и динамика... Очевидно что девятая гармоника меандра не должна превышать полосу пропускания уся, что бы видеть более менее правдивое выходное сопротивление уся....
Т.е. подавать гармоники на выход уся выше полосы работы его оос это неправильно т.к. там уже оос превращается в пос, и можно вызвать некоторые затухающие колебания выше частоты работы оос. Т.е. при подаче на входя уся частот выше частоты работы оос, усь вынужден будет генерировать колебания т.к. там его оос уже не оос, а пос. И наличие колебаний при таком эксперименте всего лишь показывает то, что выходное сопротивление уся не рано нулю, а если частота колебаний выше частоты работы оос, то это значит лишь то, что не нужно подавать на выход усилителя ток с частотой выше частоты работы оос уся. Между прочем, не просто так на входе уся стоит ФНЧ и на его выходе тоже ставят индуктивность что бы отвязать оос от емкостного сопротивлении нагрузки, что бы увеличить устойчивость оос уся, но эта же индуктивность отрезает выход уся от ВЧ шумов. Так что подобный эксперимент не доказывает что в оос есть эхо, это всего лишь показывает то, что с дуру можно и ху... сломать....

[Justas*]

можно и меандр: на один конец динамика подаём меандр с одного канала усилителя, а другой конец динамика к выходу другого канала усилителя. На второй канал ничего не подаём, просто смотрим на выходе - что там будет.

Если с усилителем совсем плохо и судя по всему разговор идёт за динамические интермодуляционное искажения (TIM), то лучше применить метод DIM-100.
На вход подается прямоугольный сигнал (меандр 3.18 кГц) с ограниченной музыкальным сигналом скоростью нарастания (TIM возникает только в моменты резких изменений, когда скорость нарастания входного сигнала превышает возможности системы) на который наложен высокочастотный синус (15 кГц).
Крутые фронты меандра заставляют входной каскад на мгновение выйти из режима, а высокочастотный синус служит «детектором» — если в момент фронта он искажается или пропадает, значит, TIM имеет место быть.
Есть и косвенный методы.
По резкому росту IMD на ВЧ.

IMD.JPG (10.81 КБ) 55 просмотров

По обычному мендру: если вершина импульса «подпрыгивает» выше основного уровня на больше чем 15%. Это говорит о критическом фазовом сдвиге (запас устойчивости мал).
Звон - затухающие колебания после фронта. Признак того, что ООС «перерегулирует» сигнал.

Meandr.jpg (6.56 КБ) 55 просмотров

Судя по верхушке меандра 20 кГц и отсутствию звона, малому IMD на ВЧ, у этого усилителя с TIM полный порядок.

Немного об этом клятом TIM

TIM (Transient Intermodulation Distortion) — это динамические интермодуляционные искажения, которые могут возникать в усилителях с глубокой отрицательной обратной связью (ООС) при воспроизведении быстрых, импульсных сигналов.
Причина возникновения TIM в 70-х годах — это «гонка за нулями» в коэффициенте гармоник (THD) при техническом несовершенстве транзисторов того времени.
Транзисторы 60-х и начала 70-х имели низкую граничную частоту. Чтобы усилитель работал стабильно и не превращался в радиопередатчик, разработчикам приходилось жестко ограничивать его полосу пропускания с помощью конденсатора коррекции Миллера в каскаде усиления напряжения (КУН). Это делало усилитель медленным «внутри».
В итоге получался «пирог»: медленный КУН создавал огромную задержку сигнала.
Глубокая ООС пыталась мгновенно исправить ошибку.
При поступлении резкого звука (транзиента) сигнал ООС опаздывал на несколько микросекунд. В это мгновение входной каскад работал с разомкнутой петлей и огромным усилением, моментально уходя в глубокий клиппинг (перегрузку).

После появления более высокочастотных транзисторов и грамотной схемотехники, о TIM забыли.
На всякий случай, меры её предотвращающие;
Локальные ООС и умеренная общая ООС.
Ограничение входного спектра (входной фильтр). Задача фильтра — ограничить полосу входного сигнала (его «крутизну») так, чтобы усилитель гарантированно успевал за ним.
Полоса пропускания входного RC-фильтра должна быть уже, чем полоса пропускания самого усилителя с разомкнутой петлей ООС.

[Justas*]

Выше я писал:

На вход подается прямоугольный сигнал (меандр 3.18 кГц) с ограниченной музыкальным сигналом скоростью нарастания (TIM возникает только в моменты резких изменений, когда скорость нарастания входного сигнала превышает возможности системы)

22.JPG (34.63 КБ) 47 просмотров

Снимок.JPG (43.13 КБ) 52 просмотра