|
АМ модулятор класс Д на дискретных элементах
| |
| shwonder | Дата: Вторник, 2024-Июн-25, 12:27 | Сообщение # 1 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| ранее приводил схему АМ модулятора класса Д на дискретных элементах.
сообщение 25 https://radiorubka.at.ua/forum/8-272-2
По не многу продолжаю работу с этой схемой.
Заменил компаратор LM319 на LM311, первый оказался совсем не дешевым, а еще пришла кучка пластиковых гробиков из китая, заказывал в двух местах, от второго продавца все ОК. Поэтому решил пробовать 311й компаратор. Спасибо инженерам Техас Инструмент, все стало очень удобно, на место 319го, пришлось разрезать две дорожки и кинуть две перемычки. Разницы в работе не заметил, совсем. Вариант замены указан на схеме, на печатке паяется прямо на место 319го.
Частота несущей шИМ 125 кгц, при кварце 8 мгц. Частоту можно менять заменой кварца, и подключаясь к другим выходам мс 4060.
Проверил работу токовой защиты, все работает, однако надо корректировать некоторые элементы.
Токовый трансформатор имеет 15+15 витков вторички и один первички. На резисторе нагрузки ток будет пропорционально количеству витков меньше, вот у меня на 100 омах и получилось сильно большое напряжение. В общем - надо увеличить количество витков.
Окончательно еще буду работать.
Еще пробовал ФНЧ Чебышева 6 го порядка с срезом 5 кгц. Расчитал в РФсим99. Получается немного сложнее и более громоздкий но результатами остался доволен.
Пока не пробовал ту часть на схеме которая ФНЧ на входе, пользовался линейным входом. Позже доложу результат.
Там в ветке мне предложили немного проще вариант входной части ФНЧ и предварительного усилителя , я ее опробовал в другой схеме, и остался доволен. Вот только иногда хочется более крутой фильтр, а это выливается в несколько корпусов операционников, что занимает место на плате.
По сравнению с вариантом ШИМ на тл494 и сг3525 схема сложнее , но , на мой взгляд, оно того стоит. Ограничения сверху и снизу более мягкие.
схема модулятора
расчет ФНЧ :
дроссели фильтра мотал на сердечниках из альсифера (сендаст) диаметр 60мм, мне попало несколько таких сердечников изготовленых еще в СССР. Индуктивность одного витка 0.15 мкгн. Число витков получилось от 50 до 82. Провод типа МГШВ, сечение 1мм кв.
Для данной схемы изготовлены несколько плат заводским способом в Китае. Счас изменяю компоновку платы, хочется поместить как можно больше элементов модулятора на плату, хотя размеры фильтра довольно внушительные.
Путеводитель по теме.
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20274-16-1721640409 ФНЧ для нагрузки 20 Ом
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20281-16-1721671421 Форма сигнала на нагрузке
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20328-16-1722544955 Печатная плата "фото"
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20468-16-1723760712 Аудиозаписи работы с СДР приемника + панорамамы
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20576-16-1725472381 Видео про модулятор и защиту от КЗ.
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20943-16-1731775990 Осциллограммы промодулированного сигнала.
21 ноября
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-20985-16-1732182385 Схема нового варианта модулятора
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Предупреждаю, за этой веткой следит "злой" модератор все сообщения не по теме будут отправлены в народный совет
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-21, 14:37 | Сообщение # 106 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| А никогда не проводили эксперименты - до какой минимальной частоты можно опустить ШИМ сигнал, чтобы конечный звуковой сигнал оставался приемлемого качества?
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Четверг, 2024-Ноя-21, 14:48 | Сообщение # 107 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| в начале работы с модуляторами класса Д делал модуляторы с частотой несущей 45-50 кгц.
Давно это было.
Ниже не пробовал.
Но, говорят, что надо мин 3 раза выше верхней частоты аудио.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2024-Ноя-22, 05:58 | Сообщение # 108 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Это сообщение я оставляю для истории и для себя, чтобы потом не забыть.
Провёл тестирование TLV3501AID в качестве компаратора. Даташит https://www.lcsc.com/datashe....484.pdf С генератора подавал ей на вход треугольник, пилу, менял смещение и фиксировал результаты.
Схема включения + заметки
Пила, скважность 50%
Треугольник, скважность 50%
Как писал ранее, разницы нет, что подавать на компаратор, треугольник или пилу. Точно так же нет разницы, использовать прямой вход или инвертированный. (я их для себя просто называю +/-)
Минимальные и максимальные пределы скважности выходного меандра на частоте 300кГц:
2%
98%
Замеры проводились на частоте 300кГц. Поэтому, если опустить до 100кГц, конечная модуляция получится практически 100%-я, 1...99%. Однако, у высокоскоростных компараторов есть недостаток, если его можно так назвать. Этот недостаток - они очень скоростные)). В результате они подвержены как внешним наводкам, так и внутреним, что может приводить к ВЧ звону, его хорошо видно на осциллограммах. Поэтому, либо делать заводскую печатную плату, по всем правилам экранировки и шунтирования выводов, либо, что более разумно - применять менее скоростные компараторы.
Цены и ключевые параметры (всё от Texas Instruments):
TLV3501AID (выход на P/N полевиках) = Rise Time 1.5ns, SOP-8, средняя цена 3$ и 1.15$ если в более мелком корпусе SOT-23-6
LM311 (выход открытый коллектор) = Rise Time 115ns, SOIC-8, средняя цена 0.15$ и 0.3$ если в более крупном корпусе DIP-8
TLV3202AID (выход на P/N полевиках) = Rise Time 4.8ns, SOIC-8, средняя цена 1$.
У неё скорость работы в 4-5 раз ниже, чем у тестируемой 3501, цена меньше в 3 раза. Так что, закажу наверное их. Плюс они пригодятся для других конструкций на частотах 3МГц). К тому же, у неё в корпусе сразу два компаратора. Думаю, можно будет один использовать в качестве генератора опоры (для формирователя треугольника), а второй в качестве смесителя (куда будет поступать треугольник и ЗЧ сигнал). Не будет внутри микросхемы взаимного влияния двух компараторов друг на друга?
Сообщение отредактировал kotrad78 - Пятница, 2024-Ноя-22, 06:07 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-25, 14:13 | Сообщение # 109 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) Провёл тестирование TLV3501AID в качестве компаратора.
Цитата kotrad78 ( ) Как писал ранее, разницы нет, что подавать на компаратор, треугольник или пилу.
Цитата kotrad78 ( ) Минимальные и максимальные пределы скважности выходного меандра на частоте 300кГц:
Зачем эти 300кгц ?
А насчет линейности: - выбранная схема формирования треугольника самая рациональная, и вы ничего лучше (ЛИНЕЙНЕЕ) не придумаете. Даже на том форуме, где собрались самые умные вам ничего не предложат рациональнее. Притом схема это не имеет компромиссов. Интегратор на операционнике дает линию, если на вход давать стабильную амплитуду меандра, а 74нс4060 как раз это запросто обеспечит. Это классика аналоговой схемотехники, искажения могут возникнуть только на краях , когда амплитуда приближается к пределам напряжения.
Дальше: - размещение пилы от "0" вредно , надо внести постоянку для смещения пилы к середине питающего напряжения. Да и зачем вам этот 0 ?
формирование ШИМ - один из самых важных узлов для класса Д. Но вы посмотрите на схемы усилителей на дискретах, там сплошняком на операционниках собранных на транзисторах. И эти усилители позиционируются как высокого класса.
Обычно схема делается под конкретную частоту ШИМ, изменение частоты приведет к изменению амплитуды, но вам никто не запрещает сделать таблицу емкостей под конкретную частоту.
Эта тема по конкретному модулятору и его производным. А уже трудно выцепить полезное.
Считаю данную тему важной, но , конечно, экскременты надо продолжить. Поэтому прошу открыть тему по похожим модуляторам и там экскрементировать.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-14, 03:15 | Сообщение # 110 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) и его производным
Обратил внимание, что в последней схеме используете оптодрайвер HCPL-3120. Средняя цена в среднем 1$ за штуку https://www.lcsc.com/search?q=CYHCPL3120 Выглядит очень привлекательно, ведь получается он может сразу заменить и 6N137M и IXDD609. Если будет время и возможность, можно вас попросить протестировать его работу на частоте 100кГц при 4..5В питании? Будет он работать от такого напряжения? И если будет, то какая форма сигнала на выходе (возле краёв скважности, когда скважность 5% и 95% ) ? Просто, если заработает от 4-5В, получится на этой микросхеме можно будет сделать универсальный модулятор и для кремниевых, и для карбид-кремниевых и для ган транзисторов.Добавлено (2025-Янв-21, 20:56)
---------------------------------------------
Цитата raketayudin ( ) Я использовал местами чуть другие номиналы деталей.
R31. На схеме указан 680к, вы поставили 1М. Насколько критично значение этого резистора для работы кварцевого генератора? И на сколько критична температурная стабильность этого резистора? Если есть возможность, можете попробовать "подуть" на него феном, как изменится и изменится ли вообще частота?
C32 220пф. Зачем он нужен? Сглаживает пики на фронтах меандра?
Сообщение отредактировал kotrad78 - Суббота, 2024-Дек-14, 03:17 |
| |
| |
| Пряник | Дата: Вторник, 2025-Янв-21, 22:51 | Сообщение # 111 |
|
знающий
Группа: Проверенные
Сообщений: 247
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) На схеме указан 680к, вы поставили 1М.
Никогда никаких проблем не возникало.
У меня еще с ламповых времен, правило по номиналам - номинал есть смысл соблюдать в пределах +- 20%, ну кроме особых мест там где по другому нельзя. Поискав в инете реальные схемы с этой мс пришел к выводу - что есть под рукой, то и ставишь.
Этот резистор переводит внутренний инвертор мс в линейный режим, что необходимо для того что б завелся генератор на кварце.
Там и кварц не нужен, можно завести от эрце цепочки, но мне кварц проще. А кварц там можно любой, вообще любой , а частоту тогда скорректировать выбором выхода делителя. Ракета проставил частоты на выходах при кварце 8 мгц, нужно только попасть в окно частот от 80 до 130 кгц. Стабильность нужна - пол лаптя.
Цитата kotrad78 ( ) И на сколько критична температурная стабильность этого резистора?
Даже если она будет меняться на 10% в любую сторону вы об этом не узнаете.
Частота там задается кварцевым резонатором, точность и стабильность частоты тоже зависит от этого резонатора, и в 1000 раз превосходит реальную потребность для данного применения.
Частота задана кварцем, амплитуда определена питанием 5в, скважность правильная , поскольку там выходы делителей на 2.
Цитата kotrad78 ( ) Сглаживает пики на фронтах меандра?
Сообщение отредактировал Пряник - Вторник, 2025-Янв-21, 22:52 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 05:57 | Сообщение # 112 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) По просьбе трудящихся выкладываю схему с бОльшим 300dpi разрешением и некоторыми корректировками по результатам работы.
А для чего нужен С29? Почему сразу не подать треугольник с выхода А6 на вход А5?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 11:51 | Сообщение # 113 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) А для чего нужен С29?
Смоделировал два варианта.
1. Треугольный сигнал амплитудой от 0 до 5В поступает на вход компаратора. Синий луч - треугольный сигнал на входе, жёлтый - на выходе. То, что меандр с кривыми фронтами не обращайте внимание, это так моделирование в мультисиме происходит. Там даже если 1кГц треугольник подать, завалы фронтов не меняются.
2. Теперь поставил разделительный конденсатор и подал отдельное смещение U/2. Картина вообще не поменялась.
То есть, разницы нет вообще никакой... Потом, посмотрел внимательно даташит и увидел, что в устаревших компараторах типа LM311 по входу используются биполярные транзисторы, на базы которых уже внутри самой микросхемы подано смещение:
Таким образом, версия назначения С29 только одна - не пускать это смещение на выход предыдущего ОУ, верно? И, если использовать современные компараторы с полевыми транзисторами по входу, то и С29 получается будет не нужен. Верно мыслю?
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 12:23 | Сообщение # 114 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) то и С29 получается будет не нужен. Верно мыслю?
Этот конденсатор я поставил в самом первом макете, когда было много неизвестных. Боялся что б не пролезла ненужная составляющая, и хотелось иметь средний уровень именно нужный. Так он и остался, их еще есть у меня, и экономить не намерен.
для большой партии этих устройств , 1000 шт с сутки, есть смысл задуматься о уменьшении себестоимости, что то заменить перемычкой, что то не паять, и все , нет проблем.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 13:22 | Сообщение # 115 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата olegby3838 ( ) Я уже не цепляюсь к куче лишних RC цепочек (как бы фильтров) , но разницы в помехозащищенности при 5 или 6 Вольтамплитудах, при очень низком, десятки Ом R выхода, предыдущих каскадов (это надо учитывать), не будет НИКАКОЙ.
Сейчас проектирую модулятор на дискретных элементах, только на современных микросхемах. И тоже задался мыслью, может, лучше убрать RC фильтры по питанию микросхем? Деталей меньше станет. А затем решил промоделировать их работу.
У нас частота ШИМ условно 100кГц. Следовательно, "палки" пульсаций по фронтам будут, ну, условно 1МГц. Взял генератор, выставил частоту 1МГц, меандр, и скважность поставил 2%, чтобы было похоже на "палки" помех переходных процессов в реальности.
Резистор R1 - условное выходное сопротивление шумящей микросхемы, резистор R5 - условное низкое (для 100кГц) входное сопротивление других микросхем.
Резисторы R2, R4 имитируют ESR керамических конденсаторов, их неидеальность. Взял два керамических конденсатора на 100нф и 330нф, замерил их ёмкость, ESR и поставил в программу.
Итак, 100нф.
Пульсации, когда просто два конденсатора вместе. 56мВ
Пульсации, когда между конденсаторами резистор 20 Ом, 4мВ
330нф.
Пульсации, когда просто два конденсатора вместе. 25.8мВ
Пульсации, когда между конденсаторами резистор 20 Ом, 0.96мВ
Итого.
С двумя конденсаторами 100нф и резистором 20Ом между ними пульсации снижаются в 13 раз
С двумя конденсаторами 330нф и резистором 20Ом между ними пульсации снижаются в 27 раз
Конечно, у конденсаторов ещё в реальности есть индуктивность выводов, наногенри, которая будет уменьшать фильтрацию примерно в 1.5-2 раза от моделируемой. Но, даже такой результат наглядно показал, что в схеме, где частота 100кГц, RC цепочки по питанию очень существенно снижают помехи.
Лично я их теперь буду ставить уверенно и однозначно.
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 14:57 | Сообщение # 116 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Лично я их теперь буду ставить уверенно и однозначно.
Вот хуже когда надо бы, а некуда, приходится дорожки резать.
Вот у меня в мозге есть пунктик - надо, что б потом не рыскать по схеме в поисках источника помех.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 15:32 | Сообщение # 117 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) Вот у меня в мозге есть пунктик - надо, что б потом не рыскать по схеме в поисках источника помех.
У меня тоже такое правило, фильтровать всё, что только можно, по максимуму)).
В таком случае, можно сделать CCLC фильтр.
- полимерный Low ESR (к шумящей микросхеме)
- керамика
- дроссель
- керамика
Вариант 1. Когда только два кондёра по 330нф и между ними дроссель 330мкГн.
Пульсации на питающей ноге шумящей микросхемы около 58мВ (синий луч), в общую питающую цепь (жёлтый луч) уровень пульсаций 5.5мкВ
Вариант 2. Близко к ногам шумящей микросхемы ставим полимерный Low Esr электролит на 22мкФ 50В.
Пульсации на ноге микросхемы с 58мВ упали до 7мВ, во внешнюю питающую цепь пульсации снизились с 5.5 до 0.5мкВ
В общем, так и буду делать.
SMD дроссель формата 1206 на 330мкГн, сопротивление DC 7Ом, максимальный ток 65мА https://www.lcsc.com/product....07.html
Полимерный электролит 22мкФ 50В ESR 58мОм, расстояние между ножками 2мм https://www.lcsc.com/product....65.html
Керамические конденсаторы на 330нф, формата 1206, в принципе можно ставить любые.
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 18:09 | Сообщение # 118 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3330
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) В таком случае, можно сделать CCLC фильтр.
Цитата kotrad78 ( ) В общем, так и буду делать.
Конкретно данное устройство работает без вопросов и по схеме, может и те элементы по питанию лишние.
Я в следующей версии уже их не ставил.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Янв-22, 20:26 | Сообщение # 119 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 998
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) Я в следующей версии уже их не ставил.
А что на счёт регулировки "несущей", пришли уже в общему знаменателю, куда лучше этот резистор ставить? На вход ОУ предварительного НЧ, или сразу на вход компаратора? Как лучше на практике? А то, сегодня тему перечитывал, но так однозначного ответа и не нашёл.
|
| |
| |
| kraftserg611 | Дата: Пятница, 2025-Май-02, 22:51 | Сообщение # 120 |
|
любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 66
Статус: Offline
| про модуляторы что здесь на форуме ...на тл 494 ...работает модуль с ир 2111 с 2110 ...звук отличный на этой микросхеме проверял всем чем мог и контролем в эфире ...кому нужен цлс режим ..на входе унч микосхемы удалил сопротивление и поставил емкость 1 мкф в разрыв чтоб убрать на старте бубнение .дальше переменным сопротивлением выставил процентов 15 20 25 30 ...кому как нравится и ввуаля цлс на выходе .можно и от ноля сделать .при этом модуляция во всей красе открыта и греть воздух в паузах нет смысла .это для тех кто любит цлс.но по микрофону сами подбирайте частоты .тут на любителя.дальше сг3525 таже песня но. частоты на музыке отлично плюс там плавный старт .ставил на 100 мкф на 220 мкф по схеме найдете ...так старт с протяжкой получается ...доввольно не плохо .дядя Вова пряник постарался со схемами великолепно...попробовал эти модуляторы в работе ...рапорты давали сами я не выдуумую с головы . слушаем эфир и все поймете . так чем качаю модуляторы...тда 2030 усилитель готовый купил 12 вольт и микрофонный уусилитель на одном транзисторе 30 гр на платке микрофончик стоит . схемы компресоров не осваивал не знаю .то сами по вкусу выбирайте я в гараже на коленке собираю и не до жиру.огромное спасибо ДЯДЕ ВОВЕ ... работа по созданию схем....колосальная .делайте один в один и все работает .спасибо за внимание .
|
| |
| |
|
