Портал для радиолюбителей, меломанов, аудиофилов и сочувствующих последним.

Схемы усилителей, регуляторов громкости и тембра, DAC, блоков питания и стабилизаторов и т.п.

Прозрачный буфер

Буферный каскадБуферные каскады широко применяются в аудиотехнике для согласования входных и выходных сопротивлений каскадов или устройств, а также для повышения их нагрузочной способности. Разумеется, что такой каскад должен обладать высокими характеристиками по шумам, искажениям, быстродействию.

Конечно, идеальный буферный каскад — это его отсутствие, но раз уж без него ни как не обойтись, то хотелось бы, чтобы он был максимально прозрачным, то есть оказывал минимальное влияние на сигнал, ну и по возможности, был простым. Обычно буферные каскады работают с малыми уровнями сигналов и относительно небольшим напряжением питания, что заметно облегчает решение этой задачи

В предлагаемом варианте буферного каскада не используются отрицательные обратные связи (которые так не любят «ламповики» и истинные аудиофилы), благодаря чему он действительно практически не заметен в тракте. Для снижения искажений используется метод коррекции ошибок, аналогичный методу Хауксфорда. В результате, при очень простой схемотехнике буфер имеет чрезвычайно низкий уровень искажений, такой же низкий уровень шумов и высокое быстродействие. Идеальное место для него на выходе ЦАП или предварительного усилителя.

По аналогичному принципу Малкольм Хауксфорд построил выходной буфер в преобразователе ток-напряжение для своего ЦАП и остался им весьма доволен.

В отличие от прототипа данная схема работает на постоянном и переменном токах и не требует смещения первого каскада (хотя в схеме элемент смещения указан при необходимости точной термокомпенсации).

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА.

Принципиальная схема буфера представлена на рисунке:

Буферный каскад

Увеличение по клику

Вкратце суть метода такова. Транзисторы Т3 и Т4 представляют собой токовое зеркало. Их выходные токи питают входной и выходной транзисторы. Таким образом, изменение тока через один транзистор (Q1) вызывает аналогичное изменений тока через другой (Т2). За счёт того, что транзисторы комплементарны, происходит взаимная компенсация нелинейности их характеристик.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СХЕМЫ.

  • Общее гармоническое искажения: типовое значение менее — 0.001% , на опытном экземпляре измерили — 0.00025%!
  • линейность искажений: искажения удваиваются на частотах выше  55КГц, а затем удваиваются каждую октаву.
  • уровень шумов: ниже 138db на 1 кГц
  • Полоса частот: более 50 МГц (зависит от применённых транзисторов).
  • Ограничение сигнала: + 4,9 В -6.3В
  • Максимальный выходной ток: -10mA
  • Входное сопротивление: 10k — 100k (зависит от входных цепей, см. далее по тексту).
  • Выходное сопротивление:<52R.
  • смещение нуля на выходе: менее 5 мВ.

Конструкция и детали.

Для удобства повторения Главный редактор «РадиоГазеты» разработал печатную плату устройства(45мм Х 45мм):
Буферный каскад

Скачать чертеж печатной платы в формате Layout можно здесь.

Индуктивность L1 — ферритовая бусинка.
Для обеспечения высокой термостабильности каскада транзисторы Т1-Т3 и Т2-Т4 нужно попарно склеить задними стенками. Вот как это выглядело на макете:

Буферный каскад

НАСТРОЙКА БУФЕРА.

Если вы не хотите что-то подбирать и настраивать в данной схеме, то просто установите все постоянные резисторы с указанными на схеме номиналами. Даже при таком подходе схема обеспечивает очень высокие параметры.

Если вы стремитесь к идеалу, тогда запаситесь терпением!

Для достижения максимального качества транзисторы лучше взять из одной партии или отобрать хотя бы с помощью китайского мультиметра.

  1. Для начала переводим мультиметр в режим проверки диодов и замеряем напряжение Uбэ у транзисторов Т4 и Т3.
  2. По полученным значениям вычисляем номиналы резисторов: R1=R2=(60мВ+(UбэТ4-UбэТ3))/1мА
  3. Запаиваем транзисторы и резисторы с получившимися номиналами в схему.
  4. Закорачиваем вход на землю. Резистором R5 устанавливаем половину от напряжения источника положительной полярности (по схеме +10В/2=+5В) в контрольной точке «ТР».
  5. Выходное напряжение схемы обычно не превышает 10мВ. Если для вас это недопустимо много, можете выставить абсолютный ноль с помощью триммера R9.
  6. Если есть необходимые приборы, то минимизировать нелинейные искажения можно с помощью триммера R1.

На этом настройка схемы закончена, а все подстроечные резисторы рекомендуется заменить на постоянные с ближайшим номиналом.

ДОРАБОТКА И УЛУЧШЕНИЯ.

  1. транзисторы серии BC3x7 имеют низкий уровень шума и низкое внутреннее сопротивление. Также они имеют увеличенный кристалл (по сравнению с ВС550, ВС560), что повышает их тепловую инерционность и делает схему более термостабильной. Но они низкочастотные и, для улучшения быстродействия схемы, в случае их применения придётся увеличить токи Т1 и Т2 до 2мА. Для повышения стабильности, возможно, придётся подкорректировать номиналы элементов входного снайбера. Но те, кто попробовал использовать транзисторы BC3x7 вместо BC5xx, остались очень довольны качеством звучания и больше не хотят возвращаться к последним.
  2. можно дополнительно расширить полосу пропускания буфера за счёт увеличения тока через транзисторы Т1 и Т2. Особенно это рекомендуется сделать в случае применения транзисторов типа BC3x7. Для этого нужно  уменьшить номинал резисторов R1 и R2 и увеличить R5 для поддержания баланса между Uкэ Т2 и Т4.
  3. Входное сопротивление буфера может быть повышено путем увеличения номинала резистора R8 до 100k. Это может привести к повышению постоянного напряжения смещения на выходе и увеличить чувствительность к нестабильности напряжения питания. Впрочем, предварительные каскады чаще всего питаются от стабилизированного источника и эта проблема для них не актуальна.
  4. Выходное сопротивление схемы можно уменьшить за счёт резистора R10. Однако его не следует ставить менее 4,7 Ом, так как в этом случае схема может возбуждаться. Указанное на схеме  значение в 47 Ом оптимально для совместимости с сигнальными кабелями. Дело в том, что межблочные кабели являются, по сути, линиями передачи с реактивным сопротивлением и без согласования входных и выходных импедансов могут возникать резонансные явления или как минимум кабель превращается в антенну. Выходное сопротивление в 22-47 Ом эффективно демпфирует резонансы в кабеле, устраняя тем самым все побочные явления.

Статья подготовлена по материалам Интернета.

Вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

0

Похожие статьи:


Следите за новостями портала:


Новое в "РадиоГазете"

4 комментария к “Прозрачный буфер”

  1. 1
    Наталия Бараненко:

    Уважаемы Главный редактор, здравствуйте! Прокомментируйте, пожалуйста, по-возможности, вот это: «Идеальное место для него на выходе ЦАП или предварительного усилителя.» В свете ниже перечисленных вопросов: 1.Каким образом он может состыковываться с тем же «предом» Д. Селфа? Два буфера в каждое плечо после балансного выхода? 2.По каким соображениям выбрано питание +/-10В? Допустимое напряжение транзисторов на преходе КЭ-45 вольт. 3.Вероятно, повысит перегрузочную способность всего устройства (предусилителя, конечно)?

    С уважением, leonardo

  2. 2
    Главный редактор:

    Постараюсь прокомментировать, как смогу:

    1. Для балансного выхода лучше поискать другой вариант. Здесь чисто НЕбалансный буфер. Подбор транзисторов, очень тонкая настройка — зачем?

    2. Вопрос лучше адресовать автору. Не мы выбирали напряжение питания. Хотя, если учесть, что предварительные каскады работают обычно с амплитудой сигнала 2-4В (и то это максимум), до 10В — это выбрано с разумным запасом. Нет ограничения амплитуды и лишнего нагрева элементов. Ну а транзисторы копеечные. Что с того, что Uкэ-45В?

    3. Нагрузочная способность самого предусилителя останется прежней. Но буфер будет для него «легкой» нагрузкой. А вот сам буфер без проблем справится с низкоомной или ёмкостной нагрузкой и тем самым сильно облегчит жизнь предварительному усилителю. Так что, да, в целом устройство станет более всеядным по нагрузке: длинный кабели, низкоомные входы — без проблем.

  3. 3
    Наталия Бараненко:

    Благодарю Вас за весьма подробный ответ.

    С уважением, leonardo

  4. 4
    Главный редактор:

    Извините, не буду тратить на это время. В конструкции всего горсть деталей. По обозначениям на схеме всё понятно, сам собирал по ней — сложностей не возникло. Плюс есть чертёж платы и фото готовой конструкции.

    Если Вам этого мало, то Вам рано собирать такие схемы.

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Поиск по сайту:

Рубрики:

Самое читаемое:

Последние комментарии:

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"А в справочник заглянуть религия не позв.."

kagantsov
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Добрый день. У меня как раз лежит 2 ламп.."

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"PCL86 очень похожа на нашу 6Ф3П (а этого.."

kemper
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"я использовал лампы 6н2 и 6п43 звук пора.."

Mars_Atlant
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Доброе утро. Отчасти Вы все правы по дио.."

kagantsov
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"ОК. Но будет не скоро. Времени мало и пр.."

Главный редактор
к посту: Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя
"Упёртость приветствуется! Мы двумя рукам.."

Вход:

Подписаться на новые выпуски РадиоГазеты:


Новое в "РадиоГазете"
Подписаться письмом


Контакты:

Если Вы хотите:
  1. Предложить свои материалы для публикации,
  2. Сообщить о неработающей ссылке,
  3. Поделиться своими впечатлениями или замечаниями по сайту,
пожалуйста, воспользуйтесь для этого
формой для контактов
.

Тираж: