Category: хобби

Был у меня ЧПУ­я­тор, кото­рый я бла­го­по­луч­но разо­брал (в пла­нах пере­с­бор­ка пока не зна­чит­ся). Но Ват­сон без труб­ки уже не может, так что мне захо­те­лось, всё же, иметь что-то эда­кое, ЧПУ­я­тор­ное. И взал­кал я три­пе­ча­тор (3Д прин­тер), и при­об­рёл дешё­вый китай­ский ком­плект для сбор­ки. Теперь вече­ра­ми соби­раю; поти­хонь­ку, по часу-двум в день, поэто­му так дол­го.

Это три­пе­ча­тор Anet A6, кото­рый по сути явля­ет­ся форк­ну­той копи­ей Reprap Prusa. Толь­ко в Пру­се моз­ги Arduino+Ramps+DRV8825, а тут одна раз­ра­бо­тан­ная с нуля пла­та «три-в-одном», хотя по сути на ней то же самое — ATmega 1284P и те же самые драй­ве­ры шаго­ви­ков от Техас­ских Инстру­мен­тов. Не знаю, мож­но ли залить туда дру­гую про­шив­ку (напри­мер, Marlin или Teacup); и не факт, что это что-то даст, кро­ме ухо­да от про­при­е­тар­но­сти.

Вооб­ще, три­пе­ча­тор, если разо­брать­ся, пред­став­ля­ет собой 4‑осный ЧПУ­я­тор: 3 коор­ди­нат­ных оси плюс ось экс­тру­де­ра. Его моз­ги пере­ва­ри­ва­ют стан­дарт­ней­ший G‑code; поэто­му у меня есть ещё пара заду­мок по пово­ду, напри­мер, заме­ны экс­тру­де­ра на лазер, и выре­за­ния и гра­ви­ро­ва­ния вся­ко­го. Прав­да, лазер нуж­ной мощ­но­сти (надо, как я пони­маю, не менее пяти ватт), ско­рее все­го, будет сто­ить боль­ше, чем этот прин­тер, даже если поку­пать его в Али­экс­прес­сах. Кро­ме того, тут есть серьёз­ные огра­ни­че­ния по рабо­че­му полю — 8×8 дюй­мов (200x200mm) это всё, что оно может. Но это так, даль­ний при­цел. Для нача­ла хоро­шо бы разо­брать­ся с тем, для чего оно, соб­ствен­но, пред­на­зна­че­но.

Зачем оно мне? Ну, наи­бо­лее мне инте­рес­ное — это изго­тов­ле­ние раз­но­го рода кор­пу­сов под мои элек­трон­ные про­ек­ты. А то уси­ли­тель для науш­ни­ков я фак­ти­че­ски доде­лал, а сунуть его неку­да. Не в рас­сы­пу­хе же им поль­зо­вать­ся.

В‑общем, он толь­ко место зани­мал. При его про­ек­ти­ро­ва­нии я допу­стил мас­су кри­ти­че­ских оши­бок, и что­бы он был нор­маль­ным инстру­мен­том, его бы надо сде­лать с нуля, зано­во.

Ошиб­ка самая боль­шая — я недо­оце­нил, насколь­ко мно­го струж­ки обра­зу­ет­ся при фре­зе­ро­ва­нии. И струж­ка от обыч­но­го дере­ва ещё ниче­го, а струж­ка от МДФ (дре­вес­но­во­лок­ни­стая панель) — это пыль. И пыль очень назой­ли­вая, она вез­де лезет, и хоро­шо дер­жит­ся в воз­ду­хе. Про­бле­ма в том, что и направ­ля­ю­щие и ШВП оси Х я рас­по­ло­жил СВЕРХУ — т.е. там, где и про­ис­хо­дит фре­зе­ро­ва­ние. Поэто­му что­бы полу­чить хоть что-то, отда­лён­но напо­ми­на­ю­щее кон­стру­и­ру­е­мую деталь, мне при­хо­ди­лось рука­ми акку­рат­но ловить всю струж­ку стро­и­тель­ным пыле­со­сом, а после каж­до­го фре­зе­ро­ва­ния тща­тель­но выти­рать ШВП и направ­ля­ю­щие чистой тря­поч­кой. Ина­че нали­па­ет, шаго­ви­ки начи­на­ют про­пус­кать шаги — зана­вес.

ШВП и направ­ля­ю­щие надо рас­по­ла­гать сбо­ку, под нави­са­ю­щим над ними сто­лом. Тогда они будут более-менее защи­ще­ны от пыли. А если делать «совсем хоро­шо», то надо всё это хозяй­ство защи­щать меха­ми. На «насто­я­щих» ЧПУ­я­то­рах, кото­рые могут резать и алю­ми­ний и сталь, обыч­но ста­вят вот такие метал­ли­че­ские меха:

Всё это так же отно­сит­ся и к оси Y и к оси Z, но до них доле­та­ет мень­ше сра­ни.

Ошиб­ка вто­рая — я пожад­ни­чал, и купил слиш­ком боль­шие направ­ля­ю­щие и ШВП. Нет, это в прин­ци­пе, нор­маль­но — жела­ние сде­лать ЧПУ­я­тор поболь­ше. Но он полу­чил­ся настоль­ко огром­ным, что нача­ли выле­зать дру­гие кося­ки (напри­мер, бие­ния недо­ро­гих ШВП). Не жад­ни­чай­те.

В прин­ци­пе, никто не меша­ет мне рас­пи­лить направ­ля­ю­щие и ШВП оси Х напо­по­лам, и всё сде­лать зано­во, пра­виль­но. Надо будет толь­ко кон­цы ШВП на токар­ном стан­ке обра­бо­тать. Но если силь­но хочет­ся, мож­но и без токар­но­го стан­ка — со свер­лиль­ным стан­ком и пря­мо­шли­фо­валь­ной машин­кой (die grinder). Но вре­ме­ни пока на такие свер­ше­ния нет от сло­ва «совсем».

Пра­вы были те, кто сове­то­вал не жалеть мас­ла при нарез­ке резь­бы даже в таком три­ви­аль­ном и мяг­ком метал­ле, как алю­ми­ний. Спа­си­бо за совет. Исполь­зо­вал, кста­ти, рабо­че-кре­стьян­скую ВДеш­ку — удоб­но: одно­вре­мен­но со смаз­кой мет­чи­ка с него смы­ва­ет­ся ста­рая струж­ка. Может быть, для како­го-то там твёр­до­го спла­ва и про­че­го анобта­ни­у­ма и надо поку­пать какие-то спе­ци­аль­ные сма­зоч­но-охла­жда­ю­щие жид­ко­сти (cutting fluid), а для моих нужд (алю­ми­ний, мяг­кая сталь) ВД-40 (пока) вполне справ­ля­ет­ся.

Завер­шён­ный блок пита­ния на ±15V с линей­ной ста­би­ли­за­ци­ей:

Выпря­ми­тель­ный мост мож­но было, в прин­ци­пе, и не сажать на ради­а­тор. При мак­си­маль­ном про­ек­ти­ру­е­мом токе в 0.5А там будут выде­лять­ся доли ват­та. Но так как это нисколь­ко не уве­ли­чи­ва­ет сто­и­мость, поче­му бы и не поса­дить.

Что-то я непра­виль­но делаю. Уже чет­вёр­тый мет­чик обла­мы­ваю внут­ри кус­ка метал­ла. Алю­ми­ний, при­чём, режу — чай, не нержа­вей­ка. Такие симп­то­мы обыч­но когда наре­за­ние идёт слиш­ком агрес­сив­но. Надо будет пора­бо­тать над собой.

Рен­дер пла­ты уси­ли­те­ля для науш­ни­ков:

В реаль­но­сти выгля­дит так (с дру­го­го, прав­да, угла):

Ну чо, рен­дер, пря­мо ска­жем, очень репре­зен­та­ти­вен. Раз­ме­ры кон­ден­са­то­ров, прав­да, немно­го дру­гие, но это фиг­ня, кос­ме­ти­ка.

Кор­пус TQFP (раз­мер 7mm x 7mm) о 32 ногах ука­ка­ес­ся паять. Попы­тал­ся сна­ча­ла нане­сти пас­ту на инди­ви­ду­аль­ные пло­ща­доч­ки. Фига­чеч­ная!! Плю­нул, решил про­сто рав­но­мер­но нане­сти тон­ким сло­ем, и пона­де­ять­ся на несма­чи­ва­е­мость паяль­ной мас­ки, силу поверх­ност­но­го натя­же­ния, и капил­ляр­ный эффект. И ожи­да­ния мои в основ­ном оправ­да­лись, прав­да, види­мо, нано­сил я пас­ту недо­ста­точ­но тон­ким сло­ем, так что в неко­то­рых местах был пере­бор и ноги зако­ро­ти­лись. При­шлось акку­рат­нень­ко нагре­вать и иго­лоч­кой, иго­лоч­кой. Пока уби­рал излиш­ки при­поя, умуд­рил­ся сдуть с пла­ты рези­сто­ры R3 и R4 — поэто­му они так косо сто­ят. Ничо, вро­де, всё при­па­я­лось, хоть и не шиб­ко эсте­тич­но. Флюс смою, будет кра­си­вее.

Что это? А это само­дель­ная USB зву­ко­вая кар­та. Я решил, что нет смыс­ла уси­ли­вать звук с выхо­да с говён­ной зву­ко­вой кар­точ­ки в ноут­бу­ке, так что решил заба­ба­хать свою. Мик­ро­кон­трол­лер PCM2707C (в деви­че­стве Burr-Brown, теперь — TI) поз­во­ля­ет это сде­лать без осо­бых слож­но­стей даже тако­му неис­ку­шён­но­му чело­ве­ку, как я. Не нём уже всё есть — и USB-интер­фейс, и 16-бит­ные ЦАПы с КНИ в тысяч­ные доли про­цен­та. Делай обвяз­ку по дата­ши­ту и впе­рёд. В роз­ни­цу сто­ит все­го 9 дол­ла­ров.

Инте­рес­но, воз­мож­но ли при­об­ре­сти тра­фа­рет для нане­се­ния пас­ты кон­крет­но под поса­доч­ное место под TQFP-32? И помог­ло бы это мне?

UPD: нашёл: https://www.digikey.com/product-detail/en/chip-quik-inc/PA0091‑S/PA0091-S-ND/3681429
12 монет, ух, Ё!

Вот сде­лал ты уси­ли­тель — как понять, хоро­ший он или нет? Дура­ки и про­чие аудио­фи­лы, как пра­ви­ло, про­сто вклю­ча­ют уси­ли­тель и слу­ша­ют, что полу­чи­лось, опи­сы­вая слы­ши­мое совер­шен­но иди­от­ски­ми и ниче­го не зна­ча­щи­ми фра­за­ми типа «песо­чек в вер­хах», «авто­ри­тет­ный бас», «звук скри­пок очень сухой и жёст­кий» и далее по спра­воч­ни­ку аудио-шизо­фре­ни­ка.

Ну, а люди, далё­кие от этих тихих и не очень поме­ша­тельств, спо­кой­но опе­ри­ру­ют объ­ек­тив­ны­ми поня­ти­я­ми типа КНИ, интер­мо­ду­ля­ци­он­ные иска­же­ния, АЧХ и так далее.

Боль­шин­ство людей так или ина­че слы­ша­ли о КНИ, и это один из самых узна­ва­е­мых пара­мет­ров уси­ли­те­ля. И он да, про­стой в пони­ма­нии — мень­ше 0.5%, зна­чит уси­ли­тель ничо, более 1% — уже начи­на­ет пова­ни­вать. И хотя мож­но поме­рять ещё мно­го вся­ко­го, начать, навер­ное, луч­ше все­го имен­но с изме­ре­ния КНИ.

Поизу­чал соот­вет­ству­ю­щую тема­ти­ку, и доступ­ных домаш­не­му инже­не­ру спо­со­бов не очень мно­го. Я нашёл три.

Спо­соб пер­вый — пол­но­стью лам­по­вый, тёп­лый и ана­ло­го­вый. Берёт­ся каче­ствен­ный гене­ра­тор сиг­на­ла (его вполне мож­но сде­лать само­му, хотя по-насто­я­ще­му чистые сину­со­и­ды гене­ри­ро­вать не ска­зать, что­бы про­сто). Его выход пода­ёт­ся на вход уси­ли­те­ля. На выход уси­ли­те­ля сажа­ет­ся режек­тор­ный фильтр, настро­ен­ный на часто­ту гене­ра­то­ра сиг­на­ла. Далее берём обык­но­вен­ный мил­ли­вольт­метр, спо­соб­ный на изме­ре­ние аудио­ча­стот (мож­но сде­лать при­став­ку к обыч­но­му ана­ло­го­во­му мил­ли­вольт­мет­ру), и меря­ем, что там оста­лось от наше­го сиг­на­ла — шум, гар­мо­ни­ки, и т.д. Делим вели­чи­ну остат­ков на вели­чи­ну полез­но­го сиг­на­ла, полу­ча­ем КНИ. Все доста­точ­но про­сто.

Спо­соб вто­рой — с при­ме­не­ни­ем спец­тех­ни­ки, напри­мер, циф­ро­во­го осцил­ло­гра­фа, уме­ю­ще­го в пре­об­ра­зо­ва­ние Фурье. Погля­дел я на этот спо­соб, и он мне не понра­вил­ся. И боль­ше все­го вопро­сов вызы­ва­ет раз­ре­ше­ние АЦП осцил­ло­гра­фа — даже у доро­гих осцил­ло­гра­фов они 8‑битные (в первую оче­редь пото­му что, АЦП, уме­ю­щие более 8 бит на часто­тах в мега­гер­цы сто­ят дико кон­ских денег). При­бли­зи­тель­но оце­нить, насколь­ко уси­ли­тель гов­но, мож­но, но не более. Кро­ме того, опять же нужен хоро­ший гене­ра­тор сиг­на­ла.

Спо­соб тре­тий, боль­ше все­го мне понра­вив­ший­ся, заклю­ча­ет­ся в том, что­бы исполь­зо­вать обык­но­вен­ную ком­пью­тер­ную зву­ко­вую кар­ту. Она не толь­ко ничуть не хуже, а даже зна­чи­тель­но луч­ше осцил­ло­гра­фа, так как име­ет 16 или даже 24-бит­ные АЦП. И ника­ко­го гене­ра­то­ра сиг­на­ла не надо — всё под рукой. 16 бит в тео­рии (в тео­рии) дают КНИ при­мер­но в 0.0015%. Для изме­ре­ния каче­ства — выше кры­ши, про­бле­ма не в бит­но­сти. Про­бле­ма будет в выход­ном-вход­ном трак­те зву­ко­вой кар­ты.

Далее всё про­сто — гене­ри­ру­ем сину­со­и­ду в люби­мом зву­ко­вом редак­то­ре, хоть в бес­плат­ном Audacity, про­иг­ры­ва­ем её, пода­ём на вход уси­ли­те­ля, уси­ли­тель вты­ка­ем во вход кар­ты* и запи­сы­ва­ем зву­ко­вой файл. Далее лич­но у меня есть уже дав­но напи­сан­ный на Питоне ана­ли­за­тор КНИ, гене­ри­ру­ю­щий частот­ные гра­фи­ки, и рас­счи­ты­ва­ю­щий зна­че­ния иска­же­ний.

Для совсем дру­гих целей я в своё вре­мя при­об­рёл внеш­нюю зву­ко­вую кар­ту Behringer UCA-202, кото­рая пози­ци­о­ни­ру­ет­ся как «сту­дий­ная» (хотя сто­ит она очень недо­ро­го). Вот и попро­бу­ем её заис­поль­зо­вать. На ней есть два выхода-«тюльпана» и столь­ко же вхо­дов. Воткнём одно в дру­гое, будет тест трак­та самой кар­ты, без вся­ко­го допол­ни­тель­но­го обо­ру­до­ва­ния.

Ска­жу сра­зу, кар­той я был немно­го разо­ча­ро­ван. Вот суди­те сами, про­иг­ры­ваю я вот такое:

А запи­сы­ва­ет­ся вот такое:

Как-то сла­бо у меня вяжет­ся соот­но­ше­ние сигнал/шум в 74.5дБ со сту­дий­ной запи­сью. Это лишь незна­чи­тель­но луч­ше MP3, вини­ло­вой пла­стин­ки или кату­шеч­но­го маг­ни­то­фо­на. Но замет­но хуже ком­пакт-дис­ка.

Пор­тят всё нели­ней­ные иска­же­ния, в первую оче­редь гар­мо­ни­ки 2 и 3. Вполне стан­дарт­ные иска­же­ния, кото­рых я ожи­дал, но не думал, что они ока­жут­ся таки­ми (отно­си­тель­но) боль­ши­ми. Хотя КНИ полу­чив­ше­го­ся состав­ля­ет ~0.019%, что вооб­ще-то непло­хо. Соот­вет­ствен­но, 0.019% будут состав­лять «ноль» на шка­ле мое­го «иска­жо­мет­ра». Всё, что мень­ше, я поме­рять тупо не смо­гу — хотя если у меня полу­чит­ся поди­зай­нить и собрать уси­ли­тель с иска­же­ни­я­ми мень­ше 0.019 — я, пря­мо ска­жем, буду вполне дово­лен собой. Это будет луч­ше чем подав­ля­ю­щее боль­шин­ство уси­ли­те­лей на рын­ке, осо­бен­но, хе-хе, лам­по­вых.

В даль­ней­ших пла­нах дори­со­вать про­грамм­ку на Питоне, что­бы гене­ри­ро­ва­ла, игра­ла, запи­сы­ва­ла и ана­ли­зи­ро­ва­ла звук само­сто­я­тель­но, ибо не надо застав­лять меня рабо­тать. Меня надо застав­лять думать, а рабо­та­ет пус­кай ком­пью­тер.

*пода­вать звук с выхо­да уси­ли­те­ля пря­мо на зву­ко­вую кар­ту чре­ва­то. Сна­ча­ла надо убе­дить­ся в том, что сиг­нал такой ампли­ту­ды не убьёт кар­точ­ку — мерять напря­же­ние, и выстав­лять без­опас­ное, напри­мер, под­клю­чая через рези­стор­ный дели­тель, а ещё луч­ше допол­ни­тель­но спа­ять предо­хра­ни­тель на дио­дах, напри­мер, что­бы всё, что выше опре­де­лён­но­го уров­ня напря­же­ния — сре­за­лось нахрен.

Кри­вень­ко, конеч­но, и не очень акку­рат­но.

Что­бы не было кри­во, и выгля­де­ло про­фес­си­о­наль­но, надо вме­сте с пла­та­ми зака­зы­вать тра­фа­рет для нама­зы­ва­ния паяль­ной пас­ты и исполь­зо­вать рас­ста­нов­щик. Но при моих «объ­ё­мах» это силь­но излиш­няя рос­кошь. Лишь бы рабо­та­ло (а оно рабо­та­ет), а недо­ста­точ­но эсте­тич­ную рас­ста­нов­ку и пай­ку элек­трон­ных дета­лей я уж как-нибудь пере­жи­ву =)

Кста­ти, был удив­лён. Вот эта кро­хот­ная корич­не­вая деталь­ка типо­раз­ме­ра 0805 (2.03mm × 1.27mm) с наиме­но­ва­ни­ем C3 — кера­ми­че­ский кон­ден­са­тор на 50 вольт, на 100 нано­фа­рад. И в таком раз­ме­ре дела­ют кон­ден­са­то­ры аж до 47 мик­ро­фа­рад, прав­да, уже не на 50 вольт, а на 6.3. На 50 вольт в таком типо­раз­ме­ре мож­но мак­си­мум полу­чить 1 мик­ро­фа­рад. Но всё рав­но дохе­ра! Для такой-то мел­кой вещи. И это не пре­дел. Я не соби­ра­юсь исполь­зо­вать что-то мень­ше 0805 — это уже за пре­де­ла­ми ком­форт­ной рабо­ты, гла­за не видят такую мело­чёв­ку. Один раз рас­па­и­вал 0603 (1.6mm × 0.8mm) — было уже кон­крет­но неудоб­но. Но вооб­ще кон­ден­са­то­ры есть в кор­пу­сах 008004 (0.25mm × 0.13mm — чело­век вооб­ще с такой мело­чью смо­жет рабо­тать? или толь­ко робо­то­пай­ка?), ёмко­стью аж на 10 нано­фа­рад, но да, на низ­кое напря­же­ние в 6.3V. Но мне, прав­да, не надо тако­го — ни задач нету таких, ни опы­та, ни инстру­мен­та.

Я обыч­но зака­зы­ваю изго­тов­ле­ние плат в США, у ком­па­нии OSH Park. Изго­тав­ли­ва­ют они шуст­ро, и у них бес­плат­ная достав­ка внут­ри США. Пла­ты при этом исклю­чи­тель­но каче­ствен­ные, и все поса­доч­ные пло­щад­ки обра­бо­та­ны иммер­си­он­ным золо­том (ENIG, вай-вай, доро­хо-боха­то), паять одно удо­воль­ствие. А ещё пла­ты не зелё­ные, а такие кра­си­вые тём­но-фио­ле­то­вые (Perfect Purple PCBs).

Одно толь­ко пло­хо — OSH Park берёт по 5 дол­ла­ров за квад­рат­ный дюйм двух­слой­но­го тек­сто­ли­та (6.5 cm²). В эту цены вхо­дит три экзем­пля­ра плат. Поэто­му любой про­ект, кото­рый я у них зака­зы­ваю — это все­гда борь­ба за пло­щадь. В резуль­та­те, конеч­но, всё полу­ча­ет­ся кру­то и ком­пакт­но (осо­бен­но помо­га­ет исполь­зо­ва­ние дета­лей для поверх­ност­но­го мон­та­жа), но плот­ность мон­та­жа пла­ты доволь­но высо­кая — иной раз раз­ве­де­ние доро­жек ста­но­вит­ся насто­я­щей голо­во­лом­кой (мне, прав­да, нра­вит­ся этим зани­мать­ся).

Попро­бо­вал зака­зать у китай­цев, JCLPCB (им дал поло­жи­тель­ный отзыв DI HALT). И какая-то фиг­ня полу­ча­ет­ся, вот что я вам ска­жу. Пла­та у меня была малень­кая, 19x48mm (0.75×1.9 дюй­мов). OSH Park заря­дил 7 дол­ла­ров 20 цен­тов за три экзем­пля­ра. JLCPCB берёт все­го два дол­ла­ра за десять экзем­пля­ров плат раз­ме­ром менее 100x100mm (15.5 дюй­ма), но при этом самая дешё­вая достав­ка у них сто­ит 18 руб­лей с копей­ка­ми! Ито­го полу­ча­ет­ся два­дцат­ка с лихе­ром, и при этом пла­ты там хуже — ника­ко­го иммер­си­он­но­го золо­та, а обыч­ное луже­ние (HASL). Не ска­зать, конеч­но, что иммер­си­он­ное золо­то мне прям НАДО, но оно удоб­нее тем, что пла­та может про­ле­жать без дела год, и нихе­ра с ней не будет — пло­щад­ки не окис­лят­ся — она будет паять­ся как све­жая. А если рас­щед­рить­ся и зака­зать иммер­си­он­ное золо­то у JLCPCB, это при­бав­ля­ет 18 дол­ла­ров к цене самой пла­ты. Ито­го полу­ча­ем вооб­ще какую-то пор­но­гра­фию в 20 дол­ла­ров за 10 штук без учё­та достав­ки — дык это уже вполне срав­ни­мо по цене с аме­ри­кан­ским OSH Park в пере­счё­те на штуч­ку. А достав­ка за 18 дол­ла­ров окон­ча­тель­но уби­ва­ет всю идею на кор­ню.

В‑общем, не полу­чи­лось у меня «импор­то­за­ме­ще­ния наобо­рот». ВНЕЗАПНО, про­из­вод­ство в США ока­за­лось тупо дешев­ле. Может быть, для каких-то спе­ци­аль­ных слу­ча­ев, типа боль­шо­го зака­за или осо­бо круп­ных плат, это себя оправ­ды­ва­ет. А для домаш­не­го хоб­би — нахер не надо. Да и у OSH Park для круп­ных зака­зов от 100 квад­рат­ных дюй­мов двух­слой­но­го тек­сто­ли­та (~650cm²) и выше есть скид­ки до цены в 1 дол­лар за дюйм. При этом всё опять же, с иммер­си­он­ным золо­том и бес­плат­ной достав­кой. Китай­цам тупо не угнать­ся.

При­па­даю опять к тихим хоб­би, типа элек­тро­ни­ки. В оче­ред­ной раз инте­ре­су­юсь зву­ко­вы­ми схе­ма­ми, в том чис­ле уси­ли­те­ля­ми. Если рань­ше меня боль­ше инте­ре­со­ва­ло изго­тов­ле­ние схем вооб­ще (и тот самый преду­си­ли­тель для мик­ро­фо­на я таки собрал, и он про­слу­жил мне верой и прав­дой мно­го лет) и овла­де­ва­ние общей тео­ри­ей, в этот раз меня инте­ре­су­ет изго­тов­ле­ние схем КАЧЕСТВЕННЫХ. В поня­тие каче­ства вкла­ды­ва­ет­ся понят­но какой смысл — низ­кие пара­мет­ры КНИ. Ну, хотя бы ниже 0.5% полу­чить бы для нача­ла.

Так вот, что архи­удоб­но, так это бес­плат­ная про­грам­ма LTSpice. Поми­мо того, что в ней мож­но нари­со­вать саму схе­му, её мож­но про­си­му­ли­ро­вать, и ана­ли­зи­ро­вать полу­чен­ное через обрат­ное пре­об­ра­зо­ва­ние Фурье, рас­счи­тав КНИ и пока­зав нагляд­но гар­мо­ни­ки.

Симу­ли­ру­ет­ся, понят­ное дело, тео­ре­ти­че­ский мак­си­мум. Реаль­ные ком­по­нен­ты хуже вир­ту­аль­ных. Но это и полез­но — что­бы понять, чего мож­но выжать из схе­мы в тео­рии.

Вот та самая схе­ма преду­си­ли­те­ля, что я спа­ял ранее, по сути сво­ей ока­за­лась гов­ном. Вот она:

Это рабо­че-кре­стьян­ский уси­ли­тель с общим эмит­те­ром плюс эмит­тер­ный повто­ри­тель. Ну, любую книж­ку по элек­тро­ни­ке мож­но рас­крыть, и там эта схе­ма будет.

Так вот если её про­си­му­ли­ро­вать, подав на вход сиг­нал 1 кило­герц, то FFT полу­чен­но­го сиг­на­ла выгля­дит доволь­но пор­но­гра­фич­но:

Этих вот иго­лок на 2, 3, 4 и далее кило­герц (гар­мо­ник) быть не долж­но в хоро­шем уси­ли­те­ле.

Если доба­вить SPICE-дирек­ти­ву .four, LTSpice любез­но посчи­та­ет КНИ. И циф­ры отра­жа­ют, в‑общем, то, что вид­но на кар­тин­ке:

КНИ аж три про­цен­та с гаком, почти как у луч­ших лам­по­вых уси­ли­те­лей =)) Шучу, конеч­но, но вооб­ще-то фак­ты дей­стви­тель­но тако­вы, что КНИ 0.5% явля­ет­ся для лам­по­вой тех­ни­ки очень хоро­шим пока­за­те­лем, а уж КНИ 0.08%, до кото­ро­го тран­зи­стор­ная тех­ни­ка дошла ещё в 1970х, как, напри­мер, в уси­ли­те­ле Тех­никс SE-9600, для лам­по­вой тех­ни­ки оста­ёт­ся недо­сти­жи­мой вер­ши­ной. Нет, ну, дости­жи­мой, конеч­но. Но за очень кон­ские день­ги. В недо­ро­гой совет­ской лам­по­вой тех­ни­ке КНИ в 3% был обыч­ным делом. Слу­шать это, тем не менее, было мож­но, так как харак­тер иска­же­ний у лам­по­вой тех­ни­ки обыч­но немно­го дру­гой, не такой замет­ный.

Одна­ко, вер­нём­ся к тупо­му уси­ли­те­лю. Поче­му дан­ная схе­ма иска­жа­ет? В первую оче­редь из-за нели­ней­но­сти тран­зи­сто­ра Q1. Дело в том, что у тран­зи­сто­ра есть соб­ствен­ное сопро­тив­ле­ние, и оно состав­ля­ет при­мер­но 25 / I_c в мил­ли­ам­пе­рах. Т.е. если ток в цепи кол­лек­то­ра (I_c) состав­ля­ет 1 мил­ли­ам­пер, сопро­тив­ле­ние тран­зи­сто­ра будет рав­но 25 омам. С воз­рас­та­ни­ем тока оно пада­ет, с умень­ше­ни­ем — рас­тёт. Таким обра­зом, коэф­фи­ци­ент уси­ле­ния тран­зи­сто­ра полу­ча­ет­ся раз­ным про­сто на уси­ле­нии баналь­ной сину­со­и­ды: в тот момент, когда сину­со­и­да про­хо­дит через ноль, коэф­фи­ци­ент уси­ле­ния мини­ма­лен, а на гребне сину­со­и­ды — мак­си­ма­лен. Полу­ча­ет­ся ерун­да. Имен­но поэто­му в книж­ках по элек­тро­ни­ке гово­рят «не делай­те схе­му с зазем­лён­ным эмит­те­ром», пото­му что это пере­мен­ное сопро­тив­ле­ние таким обра­зом ста­но­вит­ся наи­бо­лее замет­ным. С дан­ным эффек­том мож­но бороть­ся, вкря­чив в цепь эмит­те­ра рези­стор, срав­ни­тель­но боль­шой по срав­не­нию с внут­рен­ним сопро­тив­ле­ни­ем тран­зи­сто­ра. Ну, как на схе­ме, соб­ствен­но, и сде­ла­но. Явля­ет­ся ли при этом такая схе­ма отри­ца­тель­ной обрат­ной свя­зью или мы про­сто исправ­ля­ем одну кри­виз­ну дру­гой кри­виз­ной — мне­ния рас­хо­дят­ся. Горо­виц-Хилл гово­рят, что да, это таки отри­ца­тель­ная обрат­ная связь. Но в любом слу­чае, помо­га­ет это не силь­но.

В‑общем, схе­му надо будет дора­бо­тать, до пол­но­цен­ной схе­мы с отри­ца­тель­ной обрат­ной свя­зью. В резуль­та­те я бы хотел сде­лать уси­ли­тель для науш­ни­ков. Это про­ще, так как уси­ли­тель не надо делать очень мощ­ным, 1 ватт для науш­ни­ков — это OVERДОХРЕНА. И такое у меня подо­зре­ние, что ско­рее все­го саму уси­ли­тель­ную часть я сде­лаю на баналь­ном опе­ра­ци­он­ни­ке Бурр-Бра­ун, а выход­ной кас­кад — клас­си­че­ский тяни-тол­кай на парах инже­не­ра Шиклаи.