Стабилизация тока (High Voltage Current Regulator)

Убрал всё лишнее.

attachment.php


По точкам там не совсем понятно (где связь, а где пересечение)
Это какой-то глюк Micro-Cap 9. При отображении режимов и симуляции он "теряет" часть точек в отображении.
интеграция в схему/подключение нагрузки
Я думаю, теперь понятнее. Просто двухполюсник с током, определяемым значением R5 и внутренним сопротивлением примерно в 80 - 85% от суммы цепочки резисторов в цепи коллектора Q1
интересно значение доп. цепи справа, а также применение элементов
Цепи справа - вспомогательная. Назначение - убрать постоянную составляющую из графика анализа К.Н.И.
V1 - источник АС 600 V p-p
V2 - источник DС 400 V
Для анализа просто "собрал" делитель из источника тока и R6
По падению напряжения на R6 можно судить о значении тока источника.
По ослаблению сигнала АС - о частотной зависимости внутреннего сопротивления.
По фазе ослабления - о паразитных реактивностях ИТ.
По спектру К.Н.И. - о линейности.
Ну, а ВАХ - она и в Африке ВАХ.
 
Вот теперь все понятно. Спасибо! После праздников обязательно опробую. Конденсатор 47мкф - электролитический, на какое напряжение? Какие-то есть к нему требования, и шунтировать его нужно? Или взять типа Nichicon BP неполярный. То есть R5=43Ома задет ток 20мА? Или подстроить по месту уже.
 
Конденсатор 47мкф - электролитический, на какое напряжение?
Все режимы есть на схеме в архиве. На нём Vbe + Vgs. Итого около 4,8 Вольта. Я бы поставил Вольт на 25. Просто из-за мимнмизации утечек. Шунтировать его нет смысла. В этой цепи последовательно с ним по АС включено сопротивление 24 х 4 = 96 КОм и его влияние на звук чисто умозрительное.
Он несколько уменьшает динамическое сопротивление на самых низких частотах и значительно - К.Н.И.
То есть R5=43Ома задет ток 20мА?
На самом деле он задаёт ток через полевики около 16 мА. Остальные 4-ре текут через резисторы 24 КОм и Q1.
Или подстроить по месту уже
Ели нужно точное значение, конечно лучше подстроить. И не стоит забывать о тепловом дрейфе Vbe. В связи с этим стоит подумать о месте расположения Q1 и, если требования к стабильности высоки, поставить параллельно R5 терморезистор.
 
IAvals, огромное спасибо за конструктивную помощь и подробные разъяснения. На такое даже не надеялся.
Результаты испытания сообщу. Если все пройдет успешно, то буду пробовать подключать источник к усилителю. Потом можно будет сравнить с буржуйским вариантом на ixys.
 
Уважаемый IAvals,
1. Шумов не добавит такое включение транзисторов? (Рассуждаю чисто умозрительно, от обратного по аналогии с параллельным включением транзисторов, известным образом, снижающим шум.)
2. Почему не использовать параллельное включение МОП-транзисторов? (В силовухе одно удовольствие их соединять параллельно — там свои соображения, не шумовые: токи автовыравниваются.)
3. Температурная стабильность у предложенного варианта двухполюсного ИТ будет не ахти. (О чём, собственно, Вы сами заметили в своём последнем посте...)
 
Шумов не добавит такое включение транзисторов? Рассуждаю чисто умозрительно
Почитайте любую литературу, где есть расчёт шумов. Всегда речь идёт о шумах первого каскада. Во-первых, они усиливаются всеми последующими, а, во-вторых, напряжение шумов складывается по квадратичному закону.
Предположим, мы имеем два совершенно одинаковых каскада с усилением 10 и приведенным ко входу напряжением шумов в 10 мкВ.
Оно усилится первым каскадом до 100 мкВ и сложится с напряжением шумов на входе второго. Итого, на входе второго каскада будет SQRT(100^2+10^2) = 100.5 мкВ. Как видите, вклад последующих каскадов довольно невелик.
А уж у последнего - невелик особенно.
Почему не использовать параллельное включение МОП-транзисторов? (В силовухе одно удовольствие их соединять параллельно — там свои соображения, не шумовые: токи автовыравниваются.)
Прежде всего - зачем? Параллельное включение используется там, где не хватает либо тока, либо допустимой Pdiss.
В силовухе используются ключевые режимы и распределение токов обратно пропорционально Rds on. Здесь же имеют место линейные режимы, а зависмость Id от Ugs для ключевых ПТ не нормированна и имеет изрядный разброс. Можете сделать простейшую лабораторную работу и убедится.
Далее, в предложенной схеме паразитные ёмкости, включенные параллельно ИТ, делятся на 4-ре. При параллельном включении они будут умножаться на 4-ре.
Проигрыш 1:16. Счёт просто разгромный. :D

Собственно здесь, как у Шерлока Холмса - приведен результат и опущены пердварительные рассуждения. :)
Вкратце: можно поставить и один полевик - на нём рассеивается 6,5 Ватта, что допустимо. Только К.Н.И. возрастут с 0,175% до 0,97% и полоса внутреннего сопротивления уменьшится со 103 до 52 КГц по уровню -3 дБ.
Можно поставить биполярные транзисторы. Полоса возрастёт до 275 КГц, а гармоники до 2,75%
Поэтому, опустив промежуточные вычисления, я и предложил Сергею самый оптимальный вариант из найденных.
Улучшить частотные свойства можно поискав ПТ с меньшими паразитными ёмкостями. Включение более 4-х транзисторов, не улучшая заметно параметров, повышает напряжение перегиба ВАХ, что уменьшает допустимое переменное напряжение при данном уровне искажений.
Температурная стабильность у предложенного варианта двухполюсного ИТ будет не ахти.
каскад с опорой на Uбэ, особенно при использовании сходных транзисторов, имеет отличную температурную стабильность.
Так какая там всё-таки температурная стабильность? Отличная или не ахти? :eek:
Ведь это именно каскад с опорой на Uбэ. :клас:

Собственно, вопросы температурной стабильности таких каскадов были решены ещё нашими дедами. Практически в любом транзисторном усилителе тех лет, с трансформаторной раскачкой выходных транзисторов, ток покоя задавался делителем, в нижнем плече которого стояли параллельно включенные резистор и термистор.
Из личного опыта: потратив час - полтора можно подобрать компенсирующую цепочку обеспечивающую достаточную стабильность тока.
В данном случае и Q1 и термистор я бы расположил на радиаторе, как в месте минимального относительного изменения температуры в рабочем режиме.
Хотя, для данного применения, прецизионный источник явно не требуется.
Более высокой термостабильности можно добится используя в качестве "сравнителя" светодиод оптопары, а её транзистор - вместо Q1.
 
По п. 1.
Уважаемый IAvals, спасибо — понятно.

По п.2 то было с моей стороны продолжение моих отвлечённых достаточно безосновательных рассуждений на тему шумов. К ним (рассуждениям) не стоило относиться столь серьёзно. ;)

Да, кстати, хотел, но забыл, ещё в предыдущем посте, в том же режиме отвлечённых рассуждений, сделать оговорку, насчёт шумов электровакуумной лампы, которые традиционно выше, чем у полупроводниковых приборов и даже, если шумность оконечных каскадов играла бы роль, то шум лампы могли бы давать более заметный вклад. Или снова ошибаюсь?

Далее. Судя по взятому тону и реакции, возможно, Вы меня превратно поняли. Сказанное мной вовсе не означает никаких, так часто встречающихся в Сети, особенно у самоуверенных неофитов, только что неожиданно открывших для себя какое-то обычное техническое решение, отчаянных призывов «делайте так, как в силовухе» или какая-нибудь другая подобная категоричная дурь. Поймите меня правильно, я человек достаточно далёкий от тонкостей звукоусиления высокой верности, но, во-первых, до вашего прихода в тему тут вообще было пусто и гулко (надо было хоть как-то спасать положение), во-вторых, как человеку от природы любознательному мне просто интересно послушать умного человека, задавая ему вопросы — так сказать, по случаю расширить кругозор.

Кстати, может кому будет интересно, в "силовухе" реже, но используются и последовательное соединение. Причём, в разных случаях — для достижения двух совершенно разных целей. :) (Опять таки, данное замечание — всего лишь лирическое отступление, не имеющее отношения к поднятой здесь теме.)

По п. 3, надеюсь, Вы прикалываетесь, иронизируя на тему «ахти/не ахти» температурной стабильности? (И вообще, мне показалось или Вы таки отнесли, как упрёк, сказанное здесь мной на свой счёт? Если второе, то Вам показалось. ;) ) У предложенного Вами варианта — полевики, а ранее мной упоминаемое решение было в контексте чисто биполярного решения ИТ, где автоматически достигается компенсация из-за сходства свойств двух транзисторов. Это же очевидно из дискуссии! Что тут комментировать?

-------------

С шумами вроде разобрались. Но всё же можете, уважаемый IAvals мне пояснить, зачем автор решения (уважаемый SergF уже зачем-то убрал схему УМ, ради которой затеяна данная тема) использовал в ней сборку параллельно включенных мощных биполярных транзисторов, при том, что, как Вы упомянули выше, рассеиваемая мощность на ней не так уж и велика?
 
Vasija, я не автор. Изначально STAX (Япония), потом Гилмор переработал, потом уже переняли схемотехнику Headamp и DIY-ры. Именно они позже начали применять ixys. Спустя 10 лет появился и я с желанием повторить этот удачный проект усилителя.
Проект:
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
 
Уважаемый SergF,
мне пока вроде удаётся сносно строить предложения на русском языке, как учили в школе. То что, Вы не автор — это легко понять из контекста. :)

Зачем схему убрали? По ссылке он же?
 
Да, прочитал криво, засыпаю уже.
зачем автор решения...использовал в ней сборку параллельно включенных мощных биполярных транзисторов, при том, что, как Вы упомянули выше, рассеиваемая мощность на ней не так уж и велика?
А Вы посмотрите, что это за транзисторы (биполярные). В оригинале (STAX) похожая схемотехника. По ссылке эта же схема, только полная.
 
Останнє редагування:
А Вы посмотрите, что это за транзисторы (биполярные). В оригинале (STAX) похожая схемотехника. По ссылке она же, только полная.

Так смотрю...
Там они ещё и "дарлингтоном" включены. А он, как известно, имеет не самые лучшие частотные характеристики. Зато, усиление высокое. Но, вот, постами выше, уважаемый IAvals, если я его правильно понял, наоборот, далеко не всегда видит спасение в высоком усилении, стремясь достигнуть приемлемого КНИ...

Конечно, понимаю, что эффективное инженерное решение это почти всегда в том или виде компромис. Но, тут ещё глубже следует понимать, как возникают основания для конкретного копромиса. Увы, в данном случае мне пока сказать нечего. Так что, я тоже вместе с Вами скромно подожду ответа. :)
 
По п.2 то было с моей стороны продолжение моих отвлечённых достаточно безосновательных рассуждений
в том же режиме отвлечённых рассуждений
Простите, конечно, но здесь решается конкретный технический вопрос. Для отвлечённых достаточно безосновательных рассуждений существует, например, тема "Кабели и их влияние на звук".
Ей сегодня 1460 дней. Не пропустите юбилей! :)
надеюсь, Вы прикалываетесь, иронизируя на тему «ахти/не ахти» температурной стабильности?
Ни то, ни другое. Просто по поводу одного и того-же решения Вы опубликовали два взаимоисключающих утверждения. Вот я и задал вопрос: "В чём правда, брат?"
У предложенного Вами варианта — полевики, а ранее мной упоминаемое решение было в контексте чисто биполярного решения ИТ, где автоматически достигается компенсация из-за сходства свойств двух транзисторов.
Полевики здесь выполняют роль силовых элементов. "Сравниватель" и источник опорного напряжения - биполярный транзистор. Стало быть стабильность определяется стабильностью упомянутого Ube. А оно, как Вы интересно сформулировали, традиционно нестабильно.
Но всё же можете, уважаемый IAvals мне пояснить, зачем автор решения (уважаемый SergF уже зачем-то убрал схему УМ, ради которой затеяна данная тема) использовал в ней сборку параллельно включенных мощных биполярных транзисторов, при том, что, как Вы упомянули выше, рассеиваемая мощность на ней не так уж и велика?
Могу. Но неужели так сложно самому выполнить домашнюю работу?
Вас ведь прямо попросили:
А Вы посмотрите, что это за транзисторы
Если бы Вы удосужились скачать даташит на 2SA1968, то обнаружили бы, что допустимая предельная мощность рассеяния составляет 2 Ватта на корпус при температуре корпуса в 25(!!!) градусов. На 5 корпусов - 10 Ватт. При прогреве, естествнно, меньше. Вот Вам и причина.
Предельный постоянный ток через транзистор - 20 мА, а ток ИТ по статье - 25 мА. Вот Вам и вторая.
Обо всём этом говорилось выше.
Параллельное включение используется там, где не хватает либо тока, либо допустимой Pdiss.
Там они ещё и "дарлингтоном" включены. А он, как известно, имеет не самые лучшие частотные характеристики. Зато, усиление высокое.
Опять невыполненная домашняя работа.
Схему даже искать не надо - Вам дана ссылка. Остальное - элементарный анализ режимов тех самых транзисторов и их ближайшего окружения.
Ток через светодиоды, являющиеся опорой для обоих ИТ всего 1 мА. Токи ИТ - по 25 мА. Отсюда просто следует необходимость применения дарлингтонов.
Но, вот, постами выше, уважаемый IAvals, если я его правильно понял, наоборот, далеко не всегда видит спасение в высоком усилении, стремясь достигнуть приемлемого КНИ...
Приемлемый К.Н.И. достигается не высоким усилением, а уменьшением амплитуды переменного напряжения исток - сток за счёт последовательного включения. Об этом тоже было сказано выше.
можно поставить и один полевик .... Только К.Н.И. возрастут с 0,175% до 0,97%
Речь идёт об искажениях при напряжении АС на ИТ в 600 Вольт р-р (смотрите архив). Если уменьшить это напряжение до 70 - 80 Вольт р-р, то искажения вернуться к прежней величине даже при использовании одого транзистора.
Но надо-то раскачать не сетку мощного триода, а всё-таки электростатический излучатель. В статье автор (не SergF :)) обосновывает всю эту схемотехнику именно стремлением получить rail-to-rail output voltage swings.
как человеку от природы любознательному мне просто интересно послушать умного человека, задавая ему вопросы — так сказать, по случаю расширить кругозор.
Как там у Высоцкого: "Приятно, всё-таки, что нас здесь уважают..."
Но, с другой стороны, поймите правильно, не всегда интересно повторять вещи, описанные в учебнике физики за третий класс. :(
Да и кругозор желательно расширять не по случаю, а настойчиво и целеустремлённо.
 
Останнє редагування:
Уважаемый IAvals,
Вы уже начинаете впадать в азарт обличения, начиная из пальца высасывать драматизм, приписывая мне то, чего я не утверждал и то, что не написано в даташите (там указан "ambient" — температура окружающей среды). Несолидно. Если, Вам так хочется похоливарить, макнуть пятачину в «соревновательный идиотизм», то это как раз Вам следует посетить тему "Кабели и их влияние на звук". ;) (Ей сегодня 1460 дней. Не пропустите юбилей! :D )

И, далее по тексту, тоже поднакрутили... В т. ч. то, чего мной не утверждалось. Смешали сказанное и надуманное; сделали выводы из этого.

И, потом, Вы так реагируете, как будто я вас принуждаю отвечать! Понимаю, что не всегда интересно повторять. Так об этом можно сказать коротко и явно, а не начинать размазывать кашу по тарелке. Со всей этой дешевой литературщиной, ради красного словца: ссылками на «учебник физики за 3-й класс» (гипербола), «домашними работами» (метафора) и прочими, брошенными явно в запале, категоричными недалекими заявлениями-лозунгами о кругозоре. Вы и паровозы водите, и балеты танцуете? :)

Полагаю, на данном эмоциональном фоне продолжение содержательной дискуссии с Вами невозможно. А жаль. Поначалу, было, о Вас сложилось приятное впечатление. Но, увы — из наличия профильных знаний с необходимостью не следует наличие социальных и коммуникативных навыков.
 
Тему пока закрываю до появления результатов испытания источника, предложенного IAvals. Всем остальным участникам спасибо за советы и рекомендации.
 
Только открыл тему, чтобы задать несколько вопросов…
xarforum, комментировать участников тут не нужно, особенно в таком ключе. Только по теме прошу, она уже определена и задано направление.

Источник собрал, но еще не запустил. Транзисторов BC237 в косм-ме нет, купил на их место MPSA06/2N3904. Что-то подойдет из них не подскажете?
 
Прикинул схему с применением р-канального полевика.
IAvals - если не трудно, оцените. Полевик не шунтируется резиситором. Увеличивается динамическое сопротивление.
 

Вкладення

  • Стабилизация тока сетки.JPG
    Стабилизация тока сетки.JPG
    77.3 КБ · Перегляди: 86
Транзисторов BC237 в косм-ме нет, купил на их место MPSA06/2N3904
На самом деле там может стоять что угодно, хоть КТ315, КТ3102, 2N5551 и т.д. Это чистый УПТ. С учётом того, что, в данном случае, его ток 4 мА, а ток цепи, куда подключена база 16 мА, даже транзисторы с минимальным усилением (h21e > 30) незначительно повлияют на параметры схемы.
IAvals - если не трудно, оцените. Полевик не шунтируется резиситором. Увеличивается динамическое сопротивление.
Действительно увеличивается. Но было бы мило, если бы Вы указали тип применённого транзистора. B базе МС9 из прямых высоковольтных есть только МТВ2Р50 и МТР2Р50. Всего 500 вольт.

Результаты анализа в
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
.

Немного слов к анализу.

Для приближения модели к реальности была изменена схема. Цепи V1, R6 и V4, R21 иммитируют EL34. Хотя она включена триодом и её внутреннее сопротивление должно быть меньше, не забываем, что здесь она работает в схеме с ОС, как элемент каскодного усилителя. Поэтому номинал резисторов в 20 КОм выглядит вполне приемлимым, обеспечивая, к тому-же, режим схемы по постоянному току.

Схема на МТВ2Р50 работоспособна, но при напряжении СИ более 510 Вольт происходит пробой. Стало быть надо искать более высоковольтный транзистор.

Анализ АЧХ показывает небольшое, около 2 дБ, преимущество альтернативной схемы за счёт отсутствия шунтирующих резисторов и применения TL431 вместо транзистора в качестве источника опоры и усилителя сигнала ошибки.
ФЧХ обоих схем практически идентичны.
Увеличение R8, R9, R10, R15 с 24-х до 51 КОм уменьшает упомянутое премущество до менее чем 1-го дБ практически без изменения АЧХ за счет меньшего шунтирования ИТ.

Анализ КНИ для альтернативной схемы пришлось делать при напряжении выходного сигнала 200 V p-p, чтобы не захватить область пробоя.
Мы видим, что на частоте 20 кГц КНИ составляют 0,048% по второй гармонике против 0,011 для IRF820 в тех-же условиях и 0,051% при 750 V p-p (!!!!)
Более низкие искажения первой схемы определяются последовательным включением транзисторов, это уже комментировалось.
Один IRF820 имеет КНИ 0,184% при 750 V p-p и 0,045% при 200 V p-p. Как видно, никаких особых преимуществ в плане искажений Р-канальные транзисторы не имеют.
И, право-же, дополнительные 1,5$ (3 х IRF820) за снижение гармоник в 3,5 раза не столь высокая плата. :)

Борьба за повышенное внутреннее сопротивление, с моей точки зрения, второстепенна. Ri для IXCP10M90S порядка 36 КОм.
Здесь гораздо важнее обеспечение максимального неискажённого сигнала.
 
Останнє редагування:
Спасибо за проведенный анализ.
Высоковольтных р-канальных полевиков к сожалению не существует, по крайней мере я не встречал.
От р-канальных полевиков я и неожидал каких-то исключительных свойств. Просто было интересно насколько изменятся параметры при отсутствии шунтирования полевика.
Последовательное включение полевиков позволит применить транзисторы с меньшим напряжением, а также менее мощные, и скорее всего с меньшими паразитными емкостями.
В соответствии с вашим анализом это позволит улучшить параметры усилителя.
Или я ошибаюсь?
 
Останнє редагування:
Высоковольтных р-канальных полевиков к сожалению не существует, по крайней мере я не встречал.
Тогда к чему Вам анализ схемы с питанием 800 Вольт?
Последовательное включение полевиков позволит применить транзисторы с меньшим напряжением, а также менее мощные, и скорее всего с меньшими паразитными емкостями.
В соответствии с вашим анализом это позволит улучшить параметры усилителя.
Не смог понять хода Ваших рассуждений.
Последовательное включение требует выравнивания напряжений на транзисторах, т.е. тех самых шунтирующих резисторов, от которых Вы, вроде, пытались избавится в Вашей разработке.
Влияние параметров транзисторов на качество работы схемы неоднократно обсуждалось выше. Думаю, не стоит повторяться.

И давайте не будем забывать, что цель данной темы - найти практическое решение конкретной технической задачи.
ТС вполне недвусмысленно просил
Только по теме прошу, она уже определена и задано направление.
Не стоит снова переводить её в плоскость отвлечённых достаточно безосновательных рассуждений, заказывая анализ схем на несуществующих транзисторах.
 
Назад
Зверху Знизу