Усилитель Genesis STEREO 100 с регулируемым положительным выходным сопротивлением.

Я уже описывал доработку такого усилителя в директ в первом сообщении блога.

http://halin-kvdam.blogspot.com/2013/05/blog-post.html

Но решил выделить описание этой доработки в отдельное сообщение, так как речь пойдет о том, чтобы доработав усилитель можно было регулировать выходное сопротивления УМ.
Основная доработка усилителя будет выполнена примерно так-же, как уже было описано, только будут еще добавлены цепи регулировки выходного сопротивления усилителя (посредством внедрения комбинированной ООС).
Регулировка выходного сопротивления усилителя вводится для того, чтобы можно было использовать как низкодобротные динамики в дверях автомобиля (с Qts 0,3-0,4), так и просто хорошие динамики, но недобасящие в объеме двери (или ящике).
По плану от этого усилителя будут работать динамики SB Acoustics  6" SB17NRXC35-4.. возможно и какие другие.
Так-же стоит задача сделать раздельные гейны для универсальности инсталляций.

Начинаем с включения и осмотра "пациента".

Включил, стал измерять - на выходах УМ постоянка 80 и 150 милливольт (но не пукает).
Вторичные напряжения вроде как все в норме...
Ток холостого хода 0,85А.
Наводки от БП на выходах УМ почти две сотни милливольт, на вход по питанию усилок сифонит от БП  и это измеряется аж вольтами....!
Подсоединил динамики -  играет, но как-то уж больно "весело".

По сравнению с предыдущим вариантом усилителя видны некоторые изменения в номиналах элементов и явно в лучшую сторону:
- теперь в предварительном питании ОУ стоят конденсаторы Рубикон 1000,0*25 вольт!!
- хотя в положительном напряжении опять стоит параметрический стабилизатор, но зато в отрицательном напряжении поставили стабилизатор с уже большей рассеиваемой мощностью (стоял на 600 мВт, а теперь на 800 мВт).

Раскрутил усилитель и вот что увидел на обратной стороне платы:

Сбивает с толку: я на 95%  был уверен, что вскрывал усилитель первым (все винты без зазубрин, термопаста только один раз ложилась - не размазана...под зажимными винтами платы смазка ровными кружочками и откручивались все винты с щелчком....и т.д.).

Эти провода припаяны очень аккуратно (особенно к винтам клемм - тут нужен мощный паяльник и умение)........

Ну как-бы причина дублирования дорожек выходов и по питанию понятна (хотя они в стоке довольно широкие... я бы  такого не делал, за исключением - можно оставить провода по питанию УМ, так как на вторые плечи питание подается через сужающуюся дорожку, которая проходит транзитом через среднюю ножку выходных транзисторов первого плеча).
Но вот с входного плюса 12 вольт припаян черный проводок (сразу на трансформатор БП), который обходит предохранитель, конденсаторы, дроссель, конденсаторы.... !!!!
Получается, что этот усилок работал вообще без предохранителя..... !!!!!!
Если к усилителю будет подведен силовой провод хотя-бы седьмой калибр, и вдруг пробьются транзисторы БП - то это черный проводок пыхнет.. затем прогорит плата........... дальше писать про последствия не хочется.

Вначале причина  такой "доработки" усилителя была совершенно неясна, хотя потом стало понятно для чего это делали и немного забегая вперед, я расскажу  причину:
когда я в процессе доработки начал отмывать плату от флюса и рассматривать под лупой - обнаружил, что две ножки у одного сдвоенного диода были замкнуты тонким кусочком облуженной жилки (произошло это, очевидно, еще на этапе изготовления усилителя)...
Таким образом, один из четырех диодов мостика был исключен из работы, что и выразилось в значительном повышении наводок в питании, так и просадками вторичного питания на больших мощностях... и вот, собственно, эти просадки питания кто-то и пытался выправить, продублировав дорожки проводками.

 

Кратко про основную доработку:

Заменяем конденсаторы на входе бортового питания и питания драйверов:

К сожалению так и не успел прийти по заказу счетверенный ОУ в диповском корпусе, поэтому буду ставить LME49740 в соике через переходник (и еще послушаю OPA4228, OPA4134....). Разделительные конденсаторы устанавливаю Nichicon ES 33,0*50 вольт, в обратной связи ставлю конденсатор Nichicon PW 220,0*25v (таким образом нижняя частота среза усилителя получается 7 Гц).

Отрицательный стабилизатор не трогаю, вместо параметрического стабилизатора на стабилитроне +12 устанавливаю стабилизатор 7812 (и в положительном и отрицательном плечах перед стабилизаторами устанавливаю балластные резисторы номиналом 200 Ом).
Частота задающего генератора SG3525 составляет 86 кГц (половинка 43 кГц).
Синими галками отмечены задействованные переменные резисторы регуляторов гейнов.
Красными галками отмечены заменённые переменные резисторы 10 кОм, которые задействованы в цепях регулировки выходного сопротивления.

Регулирование выходного сопротивления усилителя с помощью комбинированной ООС.

Чтобы не повторяться, как это делается, рассчитывается, ссылки на первоисточники - можно прочитать здесь:

http://halin-caraudio.blogspot.com/2013/05/7-scanspeak-18w4831g.html

Если кратко выразить саму суть этого метода - речь идет об управлении электрической добротностью динамика для оптимизации его АЧХ на низких частотах.
Ну а почему во многих случаях лучше звучит именно низкодобротный динамик ... это совсем отдельная тема.

Вот для примера: по  расчетам для динамика SB17NRXC35-4 требуемое выходное сопротивление усилителя получается 2,317 Ом.

Ясно, что в автомобиле за счет передаточной характеристики салона динамик будет играть чуть ниже, плюс добавятся реальное сопротивление акустических кабелей.. но это все будет регулироваться уже по месту и из опыта применения таких усилителей получится, что реально нужное выходное сопротивление усилителя понадобится выставить в пределах 1,4-1,6 Ом и далее этот динамик можно спокойно стыковать с сабом на 60 герцах с легким оверкроссингом.

Продолжаем дальше.

Схема УМ Genesis Stereo 100 выглядит так:

Условно на Рис. 1 изображена стоковая схема с обратной связью по напряжению (ООСН), а на Рис.2 красным цветом нарисованы дополнительные цепи ООСТ (отрицательная обратная связь по току).

В усилителе Genesis STEREO 100 один канал УМ включен по инвертирующему включению, второй канал по неинвертирующему..... ясно, чтобы можно было синхронно изменять выходное сопротивление нужно сделать, чтобы они были включены одинаково и поэтому буду делать оба канала в неивертирующем включении.
Раз два канала теперь будут работать в одном включении, кратенько пробежимся по мощности блока питания: согласно  сертификата с измереными параметрами на этот усилитель
 - на нагрузке 2 Ом при 14,4 вольт питания - выдаваемая мощность в сумме составляет 280 Вт RMS (в мосту 4 Ом - 282 Вт). Значит половинка блока питания спокойно выдает 140 Вт мощности и  на нагрузке 4 Ом без проблем выдаст реальной музыкальной мощности по 90 Вт на канал.
Проверим по предохранителю: 25А*14,4 v=360 Вт... отнимаем КПД БП и получаем те-же 280 Вт...
Спим спокойно.

При данных номиналах комбинированной ООС в неивертирующем включении, выходное сопротивление усилителя, согласно расчетов, можно будет регулировать в пределах 0,2-5,1 Ом.
Ссылка на полное изображение. 

Резисторы 0,1 Ом припаяны на перерезанные минусовые выходные дорожки УМ.

Резисторы я использовал безиндуктивные типа TR50 в корпусе TO-220.
Без радиатора эти резисторы тянут примерно на 2,5-3 ватта... по идее этого вполне достаточно, но раз TR50 припаиваются с обратной стороны платы, то я их развернул и припаял таким образом, чтобы они легли своим типа керамического основанием на корпус усилителя, который и будет выполнять роль радиатора:

Резистор 270 Ом и конденсатор 220,0*25v (в стоке 100,0*25 вольт) поменяны местами (согласно Рис. 2):

 Вместо стоковых резисторов 270 Ом на самих платках драйверов припаял нулевые перемычки, а сигнал в обеих каналах подаем на неинвертирующий вход (как нарисовано по схеме через 1 кОм..... в правом канале этот резистор сидит на земле, поэтому нужно просто перерезать дорожку на землю или подрезать дорожку на платке и поставить перемычку .. а 930 Ом выпаять).

Теперь как сделаны все соединения... а как-то ведь сделаны... :) описать трудно - где-то использованы стоковые дорожки, где-то проводки, где-то перемычки, где-то дорожки перерезаны.... вот собственно фотка:

 Вот поближе:

Начинаю окончательно собирать усилитель:

Теперь испытываю усилитель и пытаюсь выбрать ОУ для предварительных каскадов.
Все работает как надо. Выходное сопротивление регулируется.
Пусть поработает и "прогреется".

Наводки от БП на выходе УМ уменьшились до 20 милливольт.
Постоянка на выходах УМ после прогрева останавливается на 50-55 милливольтах.
Ток холостого хода - 0,8 А.

Все таки остановился на LME49740... так звучит нейтральнее всего.

Осталось отсоединить провода и прикрутить крышку:

Да, и надо не забыть промаркировать на корпусе усилителя полярность правого канала и новые названия регуляторов.
Промаркировал.

Отзывы инсталляторщиков после прослушки  - усилитель для мидов просто бомба! 

 Выводы и пометки:

1. Ясно, что старые  б/у усилители, да и другую аппаратуру время не щадит.. постоянно  обнаруживаются вздутые, потекшие конденсаторы.. треснутые/холодные  пайки и т.д. и т.п..... или как вот этот усилитель - вообще без предохранителя.

Даже добросовестный продавец может не знать что творится внутри аппаратуры, тем более если он не первый владелец.

Да, подобный случай с обходом предохранителя - может один на тысячу аппаратов, но не менее пожароопасны усилители с потекшими конденсаторами.

Для чего я так подробно в начале сообщения описал  обнаруженные припаянные провода:

 - по мере возможности, прежде чем включать в машине, все таки надо подобную купленную б/у аппаратуру (особенно усилители и др., которые работают с большими токами)  отдавать ближайшему толковому мастеру, что бы он хотя-бы проверил аппарат на предмет соответствия безопасности эксплуатации (есть ли предохранитель, правильный-ли предохранитель, нет ли трещин в силовых пайках....) и на предмет отсутствия постоянки на выходах УМ... и не потекли-ли конденсаторы ... и т.д. и т.п.

Так будет спокойнее.

2.  Очень интересна на  слух работа токовой обратной связи - крутим резистор R Вых. и колонка/динамик, которые до этого слабенько так басили - начинают вдруг басить, при этом середина и ВЧ остаются чистыми и прозрачными.

Повторюсь про принцип работы ООСТ -   в каком-бы   акустическом оформлении не находился динамик, токовая обратная связь четко привязана к  импедансу динамика - как только начинает расти сопротивление на резонансной частоте, обратная токовая связь начинает увеличивать общее усиление усилителя, тем самым увеличивая отдачу динамика при приближении к резонансной частоте в конкретном акустическом оформлении.

3. Для мидов,  которые будут работать со срезом на 2-3 кГц, а при измерении импеданса у них наблюдается значительный подъем после 1 кГц -  для предотвращения увеличения отдачи  применяем цепь Цобеля, которая выравнивает ФЧХ и импеданс.

4. Особенно этот принцип KOOC хорошо применять для сабов - тогда не играет сильной роли качество акустических проводов (нужно просто достаточное сечение), недобор по объему ящика, ... саб играет чище и ниже.... и т.д.. Но ФИНЧ здесь обязателен и желательно порядок фильтров применять выше, чем второй.

Другой вопрос (чисто технический) как сделать регулируемое выходное сопротивление, если это усилитель, работающий в мосту.... пока думаю, как это сделать.

Ссылки:

Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? 
Регулирование выходного сопротивления УМЗЧ посредством комбинированной ООС

GENESIS ST160AZ

Такого усилитель Genesis, конечно, не выпускал, собственно это доработанный вариант усилителя GENESIS Stereo 100.
ST - это стерео, 160 - это 2*80 Вт при напряжении 12,4 вольта на нагрузку 4 ома (при 14,4 вольтах питания усилитель выдает на 4 ома 2*110 Вт), AZ - это adjustable Zsource.

В стоковом варианте ST100 мощности как-бы почти хватало, чтобы работать с низкодобротными динамиками с номинальной мощностью 50-60 Вт и чувствительностью от 92 дБ (на заведенной машине).
Но хотелось, чтобы усилитель и на не заведенной машине успешно раскачивал динамики 60-70 Вт с чувствительностью 91 дБ.

Этот усилитель планируется работать на динамики 6½" Wavecor WF168WA01-01 (4 Ом, чувствительность 91.5 дБ, резонансная частота 47.5 Гц, добротность 0.42, номинальная мощность 60 Вт).

Поэтому для начала мотаем и  устанавливаем новый импульсный трансформатор.

Сердечник B64290-A674-X830 EPCOS (R36/23/15 N87), первичная обмотка 6+6 витков проводом 0,8 мм*5, вторичная обмотка 15+15 витков проводом диаметром 1,32 мм, при частоте задающего генератора SG3525  68 кГц. 

Теперь при 12,4 вольтах питания напряжение вторичного питания (без нагрузки) составляет  ±28,1 вольт, при 14,4 вольтах питания напряжение вторичного питания  ±32,07 вольта, а трансформатор спокойно  выдаёт по  6 ампер на каждую полярность.

Новый трансформатор выдает в номинале 350 Вт, габаритная мощность 550 Вт.

За стоковый трансформатор, и что он мог выдать, как впрочем и за трансформаторы в других усилителях - я промолчу, так как это вообще отдельная тема... может как и соберусь, напишу.
Так как теперь у нас БП может полностью обеспечить оба канала питанием на полную мощность 2*110 Вт - можно оба канала запускать в неинвертирующем включении.

Пару слов о самой доработке усилителя, чтобы мы могли регулировать выходное сопротивление. Пытливые умы заметили, что в первом варианте доработке было  не совсем оптимальное усиление УМ, из-за чего при регулировке выходного сопротивления незначительно изменялось общее усиление УМ.  В идеале для сопротивления нагрузки 4 Ом и сопротивлении Rt 0,1 Ом необходимо усиление УМ  4/0,1=40 раз, а в стоке у ST100 усиление 10/0,27= 37 раз. Но и у разных динамиков сопротивление тоже немного разное - бывает и 3,4 и 3,6 Ом, сопротивление акустических кабелей тоже разное... так что такие разбежности вполне приемлемы.
Для сопротивления Rt номиналом 0,22 Ом, усиление УМ должно быть примерно 4/0,22= 18,2 раза.. и так далее.

Усилитель ST100 дорабатываем по полной программе и делаем раздельные гейны.

В эмиттера дифкаскада по 150 Ом, в токовое зеркало: вместо 2,2 кОм ставим красный светодиод (L-C150SRCT) и вместо 10 кОм ставим 4,7 кОм.Обратная связь: 1 кОм, 220 мкФ и 18,2 кОм.
На положительном входе дифкаскада на землю 22 кОм.
В эмиттерах выходных транзисторов устанавливаем резисторы 3W 0,33  Ом.

ОУ устанавливаем  LME49740.
По питанию предварительных каскадов ставим линейные стабилизаторы 12 вольт в 220 корпусе. По цепи -12 вольт потребление 33 мА, гасящий резистор 2W 200 Ом, по цепи +12 вольт потребление 20 мА, гасящий резистор 2W 330 Ом.
Во вторичном питании устанавливаем конденсаторы  Cornell Dubilier SLPX 15000 мкФ*35v.
По входному питанию уже были установлены новые  конденсаторы увеличенной емкости, поэтому там так всё и оставляем.

Разделительные конденсаторы перед дифкаскадом УМ - ELNA RBD 10мкФ *50v (33-36 кОм).
В обратной связи неполярные Koshin 220 мкФ*16v (KZB-016V221MG125).

Обратная связь 50 кОм+1 кОм, резистор 0,22 Ом (безиндуктивный TR50), регулировка выходного сопротивления усилителя 0,3-5 Ом.
Выпрямительные диоды установил MBRF30100CT. 

Входной дроссель - уменьшил сопротивление в два раза.

ППримечания:

1. Входной резистор диф. 36 кОм, чувство 4,5 вольт RMS.
2. Ток покоя примерно 15 мА (1 кОм заменён на 1,1 кОм).
3. ...надо не забыть промаркировать на корпусе усилителя полярность правого канала и новые названия регуляторов.
4. Не забываем выпаять платку линейного драйвера  правого канала и подрезать землю на 3 ножке.






Продолжение следует.