|
Diyfactory Forum > Вопросы и ответы > История одной разработки: сезон 3. Тизер. |
: peratron 22.12.2017 - 22:35 |
Почему какбэ дубль - при том, что уже начата главная тема? А патамушта (тм) там многабукафф и логически связный материал в полном объеме родится не в ближайшее мгновение (тема трудная и в ней пропахано много конструкторских бугров, к которым придётся возвращаться в дневнике лишь для того, что б связно изложить всю эпопею). Вместе с тем, я живу в здесь-и-сейчас - и то, что было вот только что на моём конструкторском столе, требует выхода здесь-и-сейчас. А завтра оно умрёт, утонув в болоте текучки и повседневщины. А то, что техническую ценность этот мновенный результат таки представляет - не сомневаюсь. Хотя это и не законченное решение - но даже неудачная, не заработавшая как надо схема представляет ценность для общего анализа. Потому попробую начать не с начала - а с того, что ближе всего. А главный опус буду продвигать естественным образом - но потихоньку, не теряя связности потока идей. Основной поток сознания - тут: http://diyfactory.ru/forum/index.php?showtopic=2793 Для начала - лёгкое предисловие и тут. Что б далеко не посылать. Сезон 3 посвящён концептуальной разработке новой концепции УМЗЧ. А именно: разделение сущностей - гибридизация аналогового и цифрового (импульсного - строго говоря) способов усиления с разделением функций. То есть, за качество звука отвечает строго аналоговая часть схемы, а цифровая - только за снятие с аналоговой части излишнего тепла. Данный эпизод касается поиска наиболее удачной конфигурации цифровой части. В предыдущих сериях (ТМ) исследовано несколько конфигураций (про них будет рассказано в полном варианте опуса). ЗиС (здесь-и-сейчас) исследуется конфигурация с синхронным выпрямителем: в питании УМЗЧ используется концепция разделения питания модулей - для чего сетевой модуль ограничен выпрямителем и генератором меандра (100...200 кГц / 155 Вольт), а все остальные потребители трансформатор и вторичный выпрямитель несут в себе. Для питания аналоговой части нужно "летающее" питание с большим током (пиковый ток нагрузки) и управляемым напряжением Un + Ua (то есть, напряжение на нагрузке плюс остаток, достаточный для работы аналогового звена в режиме электронного фильтра). Схема с синхронным выпрямлением получается наиболее элегантная - по сравнению с импульсными стабилизаторами, работающими асинхронно: рис.1 Управление производится ШИМом, который генерится моновибратором на 555. Удвоение тактовой частоты очень благоприятно сказывается на качестве работы - при частоте меандра 100 кГц, питание производится с частотой 200 кГц. Кроме того, когерентность уменьшает помехи. Ну, и главное - получается очень хорошая динамика управления: рис.2 Управляющая функция на графике - жёлтая. Выходное напряжение (на нагрузке 4 Ом) - синее. Нелинейность управления в данном случае вызвана экспоненциальным зарядом хронирующей ёмкости в одновибраторе. Легко преодолевается использованием генератора тока. Можно видеть, что пульсации на нагрузке весьма невелики - доли вольта. Чего должно быть вполне достаточно для эффективной работы аналогового сглаживателя с небольшим падением напряжения на мощном камне (1...2 В при токах 5...10 А) Ну, а теперь, собственно говоря, перехожу к той проблеме, что погрузила меня в некоторый ступор и заставила отлипнуть от симулятора - из-за чего появилось окно для сброса инфы сюда: пока извилины шевелятся в попытке осознания проблемы - можно заняться неглавным процессом. Итак. Для того, что б получить искомый концептуальный результат, требуется замкнуть петлю ООС и измерять перепад напряжения на аналоговом (сглаживающем) камне. Для изучения этого процесса пришлось заменить трансформатор (индуктивный элемент) примитивами, упростив схему - иначе анализ упирается в несходимость и никакими шаманскими плясками его вогнать в норму пока не получилось. Ну, да ничего - в данном случае мы не трансформатор изучаем, а петлю ООС отлаживаем: рис.3 Пояснения: В качестве датчика напряжения на активном фильтре используется оптрон. Поскольку на с\д может прилететь с выхода много - его надо защитить, что и делает схемка на паре биполяров. Ну, и теперь сама проблема: рис.4 Пояснения к графику: красный - искажённый ШИМ (амплитуда зашкаливает); розовый - управляющая функция, поданная на вход активного фильтра (irf540); жёлтый - управляющая функция на входе 555 (самовозбуд); синий - выходной после LC (самовозбуд, приводящий к забросам на стоке в обе стороны). *** Я конечно понимаю - с первого подхода такие схемы не работают: петля обратной связи вообще от балды вставлена - просто, что б зафиксировать подход к снаряду и получить данные для осмысления. Главная засада - это то, что пульсации лезут в ОС и возникает завод даже не по огибающей (как надо бы), а напрямую... Вот теперь - думать, думать, думать... Пропитываться проблемой - пока из ушей не полезет. |
: peratron 22.12.2017 - 22:38 |
Собственно говоря - если кто прилично знает особенности 555, то конкретный вопросец: я, честно говоря, за многие годы так и не удосужился применить практически самую популярную в микроэлектронике микросхему - как-то так всё случалось, что одновибраторы я собирал по своим лекалам (на рассыпухе ли, на логике ли). Потому не до нужной точности знаю особенности 555. В данном варианте для получения адекватной модуляционной характеристики пришлось использовать модуляцию по опоре внутреннего компаратора. На симе вроде б оно срослось, как мне надо - по глубине модуляции. Но потянет ли такое управление вживье?! Кто-нибудь этот аспект знает на практике? А то лезть в макетирование неохота... |
: peratron 22.12.2017 - 22:50 |
Тихо шифером шурша, крыша едет неспеша... Поскольку после первой попытки замыкания ООС вылезло чёрт те что - стал разбираться с петлёй ОС поэтапно. Для этого залудил схемку: рис.5 На irf540 - макет выходного каскада: на затвор подаётся НЧ сигнал, с истока снимается контрольное напряжение. Одновременно с модуляцией нагрузки, производится управление ШИМом синхронного выпрямителя - с огибающей, примерно похожей на огибающую звукового импульса. Сэмпл эксперимента: рис.6 ВНИМАНИЕ! Никаких ООС - петля пока не замкнута! По очевидным соображениям, ток через нагрузку должен определяться модуляцией затвора 540-го (красный график) - что и происходит вполне адекватно (жёлтый график). А вот на стоке (на выходе управляемого выпрямителя) - просто чудеса в решете! Смотрим зелёный график - и видим... КОЛЕБАНИЯ! Период оных - несколько периодов питающего меандра. Амплитуда этих кол##аний - несколько вольт, против полувольта остаточной болтанки после LC-фильтра на выходе выпрямителя (на графике - это правая часть после 2.5 мсек). Синий график - отдельно выделенное напряжение исток-сток (для наглядности). Очевидно, что при таком размахе паразитки можно забыть про холодные транзисторы - придётся оставлять слишком много запаса на стоке и кипятиться будет сильно. ЧТО ЭТО?! С такой грязью петля ОС стабильно работать не станет - она эту грязь разгонит мама-не-горюй... В общем, ломаю голову над природой загадочного артефакта. Звон LC-фильтра? Прикол модели одновибратора? Спотык там, где не ждал... ХИНТ: симулятор - нашеффсё! На живом макете гарантированно б проблему не ущучил бы и не выделил бы в чистом виде - приборных средств не хватило б. Или было б настолько трудоёмко, что наплевал бы и отступился от вкусной темы... ХИНТ: придётся городить ШИМ-модулятор из сим-примитивов - что б исключить возможные ошибки модели 555, если таковые имеют место быть... |
: Юрий Сергеевич 22.12.2017 - 23:59 |
Для начала можно в затвор полевика резистор добавить и поглядеть... Ом 50..100. |
: peratron 23.12.2017 - 00:08 |
Не. Это вообще не причём - можно вместо 540 с нагрузкой с равным успехом поставить примитив (управляемый генератор тока). И вообще - в идеальном симулякре отсутствуют паразитные индуктивности проводников из-за которых ставятся затворные сопротивления. Вся байда возникает где-то в выпрямителе - и пока не понятна природа этого артефакта. Может, к слову, это банальные биения гармоник: надо фильтрануть обрезным фильтром управляющие импульсы... |
: peratron 24.12.2017 - 05:11 |
Замыкая круг... Крыша! На место!.. Уфф... Уж не помню, почему я отложил самый тупой и прямолинейный, но при том и самый естественный вариант - классический релейный стабилизатор на основе ТШ. Помнится, что-то изобразил - оно не покатило, и я пошёл на следующий круг. А вот сейчас - второй подход и вес взят! Рис.7 Легенда: синий - ШИМ; красный - напряжение на нагрузке; зелёный - напряжение на выходе импульсного регулятора; розовый - перепад на аналоговом ключе; жёлтый - мгновенная мощность на аналоговом ключе. Как видим - слежение импульсного регулятора за аналогом очень приличное: перепад держится в границах, заданных ТШ (от 1 до 3.5 В) при изменении тока от 0.3 до 6.5 А. Мгновенная мощность не превышает 8 Вт в пике, при мощности покоя ~3.5 Вт - прекрасный результат! Сумма плеч - 7...16 Вт. Стереоусь - по тепловыделениям 15 Вт в покое и немногим больше - на музыке. Это при игровой мощности в нагрузке 4 Ом > 2х75 ВА! Есть за что бороться! ЗЫ: Загогулина слева, в начале графика - это переходной процесс при включении, на который наплевать и про который забыть. Пила справа - из-за слишком сильного падения нагрузки в паузе. В принципе - тоже наплевать и забыть. Но такой запас по теплу очень располагает к существенному увеличению начального тока - что очень позитивно сказывается на качестве звучания. ХИНТ: собственно, ради этого и имеет смысл бороться за новую идеологию - можно делать уси в чистом А с достаточной мощностью на выходе и не превращённые в электропечь. В данном случае можно загнать начальный ток 5 А - и иметь тепло в сумме не более 30...40 Вт. И значит - нет тепловых искажений, нет ступеньки. ЗЫ: сечас лениво сгонять схемку в картинку - да и пока она ещё не боевая: там для упрощения жизни я пока наваял много примитивов. Так, что буду методично заменять примитивы на живые схемы - и сброшу результат уже по готовым решениям... ХИНТ: в принципе, с учётом того, что схема управления на рассыпухе - то можно делать комплементар и в качестве базового аналога брать любую усилительную структуру. Но мне пока симпатичней полная симметрия - и потому глаз косит в сторону цирклотрона. ХИНТ: А можно и выпендриться - слепить тепловой разгружатель для 7294. У этой ТДАшки свободны выводы стоков выходного каскада и она годится для режимов G и H, а значит и для моего А(В)Д. Правда, в смысле качества звучания тут навара немного - поскольку нет доступа к установке начального тока. Но, тем не менее, можно делать простые и компактные уси для, скажем, недорогого контроля в бюджетной студии. |
: peratron 25.12.2017 - 17:46 |
Ещё одна картинка для иллюстрации - отработка системой фронтов с длительностью 50 микросекунд: |
: peratron 7.01.2018 - 22:58 |
Когда плотно сидишь в теме - происходит насыщение: топчешься по одним и тем же кочкам и вперёд не двигаешься. А, значит, пришла пора от те мы отлипнуть - дать извилинам немного восстановать естественную форму. Так и сделал. В результате подсознанка выпихнула такой вот вариантик - существенно более простой, чем рассмотренные ранее. Ключевая фишка - использование для адаптивной модуляции блокинг-генератора. В отличие от двухтактного варианта, высмотренного у Кибакина, эта версия однотактная. То есть, БГ ставится в каждое плечо и они работают независимо. Не скажу, что такой вариант правильней - но по крайней мере он даёт возможность войти в тему с блокинг-генерацией, которая сама по себе Адъ и Израиль в радиотехнике: простота оборачивается тем, всё зависит от всего - и спроектировать на пальцах не получится. Приходится долго и нудно подбирать компоненты, режимы, сердечники - а в силу больших мощностей, которые схема должна изображать, превратить на макете всё это в дым - проще простого. А симуляция упирается в наличие максимально вменямых моделей - что тоже отнюдь не просто и требует крайнего напряжения извилин. Тем не менее, конечный результат крайне привлекателен - и потому двигаться по этому направлению пока считаю перспективным. Если хватит компетентности, конечно... Картинка пока для иллюстрации - от рабочих кондиций схема ещё очень далека. Но показывает общий замысел и элегантность решения. В данном вариате она уже гененрит - но отдельные параметры выскакивают за ОБР. Потому шаманить ещё придётся изрядно... |