Отправлено: 20.06.10 23:23. Заголовок: Ламповые, транзисторные каскады, их искажения и мат. модели
Приветствую обитателей данного форума.
Сначала представлюсь. Радиоинженер с уклоном в аналоговую схемотехнику, в том числе СВЧ, имя соответствует нику. С аудиоаппаратурой в процессе работы не сталкивался, другая область. С ламповыми каскадами незнаком в принципе, по понятным причинам, даже в курсе обучения мы их не рассматривали. Параллельно занимаюсь музыкой, сейчас оборудуем свою реп. точку, в связи с этим рассматривается задача разработки соответствующего оборудования.
Вопрос мой в первом приближении не связан напрямую со схемотехнической реализацией усилительных каскадов, а с принципиальными вопросами, поэтому тему создал в этом разделе. Несмотря на то, что к самому Хай-енду прямого отношения он не имеет.
Итак. В первую очередь интересует характер искажений, возникающих в усилительных каскадах. Про чётные гармоники (в первую очередь октавные 2-ую и 4-ую) на выходе ламповых каскадов я уже читал, хочется более детального описания мат. моделей. Логично предположить, что ламповые каскады имеют несимметричное ограничение, но тогда непонятно, чем несимметричное ограничение в ламповом каскаде может отличаться от несимметричного ограничения в транзисторном каскаде (и на биполярном транзисторе в том числе).
Не скрою - по понятным причинам нет желания связываться с использованием ламп в принципе, и задача состоит в проработке усилителя на полупроводниковых элементах с характером искажений, присущим ламповым.
Интересуют также подводные камни схемотехники, но это уже во втором приближении.
P.S. Большая просьба не ругаться словами, навроде "души", "теплоты", "холода", я веду разговор о РЭА, совершенно бездушном "железе", давайте выражаться спец. терминами. :)
Пост N: 263
Зарегистрирован: 15.01.10
Откуда: Омск
Рейтинг:
2
Отправлено: 21.06.10 11:47. Заголовок: Доброго времени суто..
Доброго времени суток, Юрий.
В однотактном несимметричном каскаде ограничения могут быть несимметричными при перегрузке, в настроенном двухтактном, который как правило и применяется музыкантами для электрогитар, ограничения симметричные. Более того, блок питания делается с минимальными емкостями конденсаторов, чтобы на пиках сигнала появлялись просадки по питанию. При этом симметричные пульсации питающего напряжения компенсируются в выходном каскаде.
Насколько мне известно, до сих пор не удалось добиться от неламповой аппаратуры лампового звучания (я имею ввиду гитарные усилители). Поэтому сделал товарищу клон mesa boogie dual rectifier solo head (5 каналов, 2 темброюлока). После чего он распродал все свои примочки , потому что они не обеспечивали ничего, по сравнению с моей поделкой . Ещё надо учитывать, что гитара+усилитель+колонка - это всё части единого инструмента.
В гитарах я не разбираюсь никак, но слышу, что звук сильно меняется даже в зависимости от способа закрепления струн.
Усилители гитарные работают с ограниченным сверху и снизу частотным диапазоном, с внесением искажений в каждом каскаде, причём регуляторы некоторых искажений выведены на переднюю панель.
Динамики для гитар делаются специальные, с коротким магнитным зазором и огромной чувствительностью. Они очень отличаются от обычных, предназначенных для воспроизведения музыки. Частотный диапазон у них тоже ограничен.
Для построения математических моделей лучше выбрать схему конкретного лампового усилителя и разобрать его покаскадно, нарисовать схемы замещения для каждого каскада и на их основе строить математические модели. Однотактный и двухтактный выходные каскады, различные типы фазоинверторов и каскадов усиления будут сильно различаться, поэтому вывести одну общую математическую модель для всех ламповых усилителей невозможно.
Но уверен, намного проще будет сделать традиционный ламповый усилитель, повозиться с правильным заземлением (если конечно речь шла об усилителе для электрогитары).
Почитайте идеи Алешина по части полосы УМа от 0 Гц и торсионную теорию Кунаширского. Если повезет возможно пересечься в Питере. Нормализаторы зверская штука по части КПД расширения безопасных режимов выходных каскадом усилителя и наращивания звукового давления...
Отправлено: 06.07.10 22:30. Заголовок: Согласен с GELIANIN!..
Согласен с GELIANIN! Ламповый гитарный комбик/усилитель не возможно заменить ничем! Нравится лампы кому-то или нет, но этот звук стал классикой, въелся в сем в уши и ничего другого гитаристы использовать не хотят (разве, по бедности и на первых порах)... ЗЫ. А зачем вам, Юрий, моделировать? Что бы сымитировать на транзисторах? Сейчас среди гастролирующих гитаристов, которым лень таскать по клубарям тяжеленные ламповые комбы, пошла мода таскать ноуты! Любого P4 хватит за глаза для обработки звука в реальном времени, а софта, имитирующего, разные популярные ламповые комбы и примочки - море!! Хочешь Fender? Плиз, хочешь Mesa boogie - плиз... Причем качество этой имитации год от году растет и все это уже сейчас звучит весьма не дурно! Согласен настоящее лучше, да и солиднее (а ощущение, что играешь на солидном аппарате вдохновляет, знаете ли), но где гарантия, что Вы скоро достигнете хотя бы такого же уровня?
У Вас же практическая задача, как я понял? Ну так если "софт" не подходит, а о покупке "фирмы" речь не идет, то что остается?
Остается сказать, что Вы пришли на правильный форум
Отправлено: 15.03.11 11:31. Заголовок: yurik пишет: Не ск..
yurik пишет:
цитата:
Не скрою - по понятным причинам нет желания связываться с использованием ламп в принципе, и задача состоит в проработке усилителя на полупроводниковых элементах с характером искажений, присущим ламповым.
Не получится.
Если нагрузить ламповый триод на генератор тока, то получится исчезающе низкий коэфициент нелинейных искажений, причём в основном 2-го и 3-го порядка. Транзисторы - девайсы с экспоненциальной характеристикой, и такой чистоты при аналогичном усилении не получить. К тому-же, лампа в отличие от транзистора не обладает эффектами Кирка и Ёрли, у неё нет неосновных носителей зарядов, у неё нет "модуляции ширины промежутка анод - катод", и связанных с этим нелинейностей, включая фазовые и связанные с тепловыми эффектами. А потому моделирование специфических искажений ламп в высококачественных усилителях -- задача неосуществимая.
Для улучшения выразительности звучания колеблящейся в магнитном поле железной проволоки, натянутой на доску, используются нелинейности ламп, в сочетании с резонансами громкоговорителей и ящиков. Но совершенно не обязательно для этой цели использовать именно лампы, либо -- имитировать именно "ламповые искажения" цифрой. Можно использовать один операционник и 3 диода в обратной связи, получится тот-же результат, что и при перегруженном гитарном усилителе. Но вот чистого лампового звука, увы, так не получить.
Отправлено: 15.03.11 15:05. Заголовок: Помещаем гитарные ст..
Помещаем гитарные струны (они стальные) в зазор выходного трансформатора. Ширину зазора регулируем так, чтобы на полной выходной мощности за него на задевали струны. Слушаем музыку, дека акустической гитары усилитель звуковых колебаний. Остается подобрать гитару, чем круче производитель-тем хайэнднее звук.
Если нагрузить ламповый триод на генератор тока, то получится исчезающе низкий коэфициент нелинейных искажений, причём в основном 2-го и 3-го порядка. Транзисторы - девайсы с экспоненциальной характеристикой, и такой чистоты при аналогичном усилении не получить. К тому-же, лампа в отличие от транзистора не обладает эффектами Кирка и Ёрли, у неё нет неосновных носителей зарядов, у неё нет "модуляции ширины промежутка анод - катод", и связанных с этим нелинейностей, включая фазовые и связанные с тепловыми эффектами. А потому моделирование специфических искажений ламп в высококачественных усилителях -- задача неосуществимая.
Вот ради таких высказываний и стоит посещать форумы. Гость, моё глубочайшее уважение
Транзисторы - девайсы с экспоненциальной характеристикой, и такой чистоты при аналогичном усилении не получить. К тому-же, лампа в отличие от транзистора не обладает эффектами Кирка и Ёрли, у неё нет неосновных носителей зарядов, у неё нет "модуляции ширины промежутка анод - катод", и связанных с этим нелинейностей, включая фазовые и связанные с тепловыми эффектами.
Зато у лампы есть дробный шум, тепловой шум катода, шум вызванный вторичной эмиссией электронов с анода, шум вызванный ионизацией остаточного газа, да и вообще куча нелинейных эффектов завязанных на геометрии. Другое дело, то что да, природа и характер нелинейностей у лампы и транзистора разные.
Но лично я как делал - брал известный ламповый касакад, и измерял S-параметры, потом ставил на вход прецезионный генератор качающей частоты, а с выхода снимал спектры в полосе 40 кГц, после чего заводил на вход АИМ сигнал и снимал панорамным измерителем шумов, амплитудно-фазовый шум (шум боковой полосы). Но основании полученных трех характеристик: ЛЧХ, АЧХ и ФЧХ синтезировал адаптивный цифровой фильтр в матлабе и прошил его в DSP (320 от техас инструментс, но можно взять микроконвертор ADuC от аналог девайсес), но тут ключевое слово "адаптивный" - должна быть обратная связь с выхода оконоченого усилителя (который я делал на инструментальном операционном усилители) через логарифмический детектор снова на этот контроллер. Отличие от реального получились, шо-то порядка не более 0.0003%, если по АЧХ и ЛЧХ, с ФЧХ чуть похуже, но при желании можно и лучше, просто не особо старался. Я так думаю, врядли у Вас будет доступ к прецизионной измерительной технике, так что придется обходится своими силами. По идеи может хватить функционального генератора и двухканального дигитайзера, а потом по полученной временной реализации уже синтезирование цифровой фильтр. В принципе сойдет для этих целей обычный комп, точнее интегрированная звуковая карта в нем - с выхода с ним сигнал (одинаковый по обоим каналам, то бишь моно), делаем распайку, один канал идет на желаемый усилитель, а с него на штекер, к которому сразу подводим второй канал, ну а штеккер в линейный вход. В принципе этого будет достаточно, обычная карточка как раз имеет АЦП на 12-16 бит на 44 кГц, хватит выше крыше, но, кроме одного - шум боковой полосы уже не получится повторить, во-первых сама звуковая карточка имеет неплохой фазовый шум, а он мультипликативен, устранить его будет трудно, а уровень у него будет порядка -40дб/мВт, во-вторых не хватит частоты дискретизации - фазовые манипуляции нехило так увеличивают реальный спектр сигнала. По остальным шумам - можно будет звуковушку откалибровать - по короткому замыканию и по холостому ходу, но вот фазовый все равно не сможете устранить полностью, он особо коварен, так что если есть возможность, то лучше собрать функциональный гениратор и двухканальный дегитайзер самому, взять, например, STM32F1 в качестве генератора, а STM32F4 в качестве дигитайзера - цена вопроса полторы тыщи, если брать уже распаянные демоплаты - самый доступный вариант, или 320е от TI, но будет уже подороже. Хотя на генераторе можно в принципе сэкономить - взять туже атмегу и сообразить на ней синтезатор, в инете где-то лежит неплохая статья как это сделать, только кварц надо брать постабильнее, а еще лучше, если дигитайзер будет засинхронизирован по опорной частоты синтезатора. В общем направление дал, дальше уже сугубо инженерная работа, а ну и почитать книжки по адаптивному управлению))))
Но лично я как делал - брал известный ... Но основании полученных трех характеристик: ЛЧХ, АЧХ и ФЧХ синтезировал...
Ну и на чём сердце успокоилось? Случилось то что? Вообще, идея с ситезом лампового звука не нова. Я несколько лет назад всё это слышал. Как сигнальные процессоры появились, так и эта идея в воздухе витает. До сих пор витает, на землю не опускается. Нет, этого мало. Ещё что-то нужно. Уже пятьдесят лет это что-то ищем, найти не можем. Вот давайте поближе к нашим баранам (хотел написать, козлам, но одумался). Есть живой Дискавери, надо к звуку подключить. Интернет по-потрошить. Я всё как-то не могу добраться до этого дела. Вот и помогите народу. Тышшы считать, мы уже умеем, однако. С ув.
Отправлено: 13.06.12 12:38. Заголовок: Сергей Павлович , я ..
Сергей Павлович , я не допонял ... illarionovsp пишет:
цитата:
Есть живой Дискавери, надо к звуку подключить.
illarionovsp пишет:
цитата:
Вообще, идея с ситезом лампового звука не нова. Я несколько лет назад всё это слышал. Как сигнальные процессоры появились, так и эта идея в воздухе витает. До сих пор витает, на землю не опускается.
Да ну... Давно софта полно. Самый простой- "Изотоп Озон". Этих улучшайзеров студийных ............ Звук "ламповый"-"транзисторный" - нескончаемый спор. Я вот , вааще, за Звук. А какой он - вторично. Хороший и правильный - он "без окраса ". Естественность - главное.
Согласен, софта полно. А народ через лампачи цифирь перегоняет. Оламповает. Или лампы в материнку ставит на звук. Чего бы проще драйвер набуровить. Ан нет. Про Дискавери. Есть у него предназначение, звуковое. Надо найти софт, наверняка есть. Существуют киты на STM32 чисто звуковые. С ПО. Только стоят они под 10000 руб. Только для профи интерес представляют. DACKOMP пишет:
цитата:
Я вот , вааще, за Звук
Все вааще за звук. Так где он? Вот и мотаем трансформаторы. Достали уже. Плохо всё. С ув.
Все даты в формате GMT
8 час. Хитов сегодня: 27
Права: смайлы да, картинки да, шрифты да, голосования нет
аватары да, автозамена ссылок вкл, премодерация откл, правка нет
Отправлено: 20.06.10 23:23. Заголовок: Ламповые, транзисторные каскады, их искажения и мат. модели
, потому что они не обеспечивали ничего, по сравнению с моей поделкой 
. Ещё надо учитывать, что гитара+усилитель+колонка - это всё части единого инструмента. 
Почитайте идеи Алешина по части полосы УМа от 0 Гц и торсионную теорию Кунаширского. Если повезет возможно пересечься в Питере. Нормализаторы зверская штука по части КПД расширения безопасных режимов выходных каскадом усилителя и наращивания звукового давления... 
<\/u><\/a>
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума