Wzmacniacz MOSFET by Zbig.

[Zbig]

Ponieważ w okresie świąteczno-noworocznym miałem trochę wolnego czasu, a do tego pogoda nie zachęcała do uprawiania mojego podstawowego hobby (czyli latania FPV), więc postanowiłem skonstruować sobie wzmacniacz na MOSFET-ach. po kilku dniach zapakowałem moje wypociny do pudełka i zaniosłem do zaprzyjaźnionego audiofila. podłaczylismy, posłuchalismy, porównaliśmy do jego kolekcji wzmacniaczy (w tym dwóch lapowych) i kolega z uznaniem pokiwał głową. Jeszcze wieksze było jego zdziwienie, gdy dowiedział się, ze układ zrobiony jest na kolanie, bez żadnych "markowych" elementów, a zasilany jest z dwóch zasilaczy impulsowych kupionych za śmieszne pieniądze na Allegro. czyli konstrukcja nie dość, że budżetowa, to jeszcze gwałcąca wszystkie "audiofilskie" kanony kumpla.

Zachęcony tym, oraz oczywiście samymi parametrami wzmacniacza, które wbrew pozorom nie były przypadkiem tylko efektem najpierw wielu godzin pracy koncepcyjnej (jestem elektronikiem z wykształcenia oraz wieloletniego zamiłowania), oraz pomiarów, eksperymentów i porównań, w których generator sygnałowy 1Hz-30MHz oraz wielokanałowy oscyloskop 250MHz grały główne skrzypce.

Nie będę się rozpisywał o tym wzmacniaczu, bo mam zamiar opisać tu tak naprawdę jego następcę, który w postaci plątaniny kabli leży sobie właśnie na biurku

Co chcę osiągnąć?

Konstrukcję o bardzo dobrych :-) parametrach i właściwościach akustycznych, prostego w zmontowaniu i uruchomieniu, no i oczywiście pozbawionego wad często podnoszonych w innych wzmacniaczach DIY na MOSFET-ach.

Nie spodziewajcie się jakiegoś objawienia w samym schemacie - tak naprawdę są praktycznie dwa podstawowe kanony wzmacniacza (pomijam trzeci dosyć zabytkowy stosowany przy zasilaniu pojedyńczym napięciem), cała różnorodność to wariacje na temat tych dwóch podstawowych układów.

Dlaczego MOSFET? Bo bardzo lubię te tranzystory i mam spore doświadczenie z ich używaniem w układach impulsowych i pracy w dosyć ekstremalnych warunkach.

Trochę założeń wynikających z moich dotychczasowych prac i doświadczeń.
1. Moc wyjściowa: ( o to pierwsze pytają osoby chcące zbudować sobie wzmacniacz :-) )
-ponieważ moc nie robi na mnie już wrażenia (moje elektryczne autko skali 1:8 jest zasilane silnikiem elektrycznym o mocy 1 kilowata, zasilane jest z 14,4V), więc skupie się na parametrach elektroakustycznych a nie mocy, spodziewajcie się więc najwyżej 60-80W, choć może pod wpływem nacisku tłumów podniosę trochę limit :-).

2. Pasmo: Choć nasze uszy rejestrują tylko około 10 oktaw (moje z racji wieku już trochę mniej), ale pasmo wzmacniacza chcę mieć przynajmniej 13 oktaw (5Hz - 100kHz) i to dla pełnego wysterowania wzmacniacza (full swing output) i sinusa na wyjściu nadal przypominającego sinus :-). oczywiście w całym tym pasmie wzmacniacz musi bez problemu (i szwanku) przenieść również impuls prostokątny. Zresztą odpowiedź impulsowa bedzie jednym z głównych monitorowanych parametrów

3. Zniekształcenia (THD+TIM): Tu mam problem pomiarowy, bo nie dysponuje już analizatorem widma, którego używałem projektując wzmacniacz na 35MHz, ale mam kilka innych pomysłów na pomiar zniekształceń (kilka sprawdzonych). Tak czy siak musi być gruuuubo poniżej procenta w całym pasmie akustycznym, bo inaczej zjecie mnie bez ketchupu i musztardy.

4. DF: Wszyscy już chyba wiedzą, że wzmacniacz oprócz wzmacniania, również musi tłumić. Uzyskanie DF=100 w zakresie 10 oktaw (20Hz-20kHz) nie stanowi już dla mnie problemu, ale na co jeszcze niewielu zwraca uwagę, charakterystyka tłumienia musi być liniowa i symetryczna (jeśli nie wiecie o czym mówię, to zobaczcie sobie charakterystykę DF wzmacniacza TDA) i pomierzona dla tłumienia wielkosygnałowego.

5. napięcie zasilania: symetryczne, w zakresie +/- 20..45V, zakładam, że zakres ten może być podzielony na dwa przedziały, w których konieczne będzie zastosowanie odpowiednich
wartości kilku oporników. Będzą to tylko dwa symetryczne napięcia

6. Napięcie wyjściowe: Jedną z wad popularnych układów MOSFET są duże ograniczenia sygnału wyjściowego w stosunku do zasilania nawet do 8V. Zakładam w moim ukłdzie maksymalnie 2-3V, co ograniczy moc strat i podniesie moc wyjściową w stosunku do zasilania

7. Czułość: Typowa, ok 1V

8. Impedancja wejściowa: typowa, minimum 22kOhm

9. Wyjście: 8/4 Ohm, raczej z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym (same bezpieczniki mogą nie wystarczyć, nawet gdy MOSFET-y są na 26A), odpornością na obciążenie indukcyjne i pojemnościowe, oscylacje wzbudzenia itd.

10. Częsci i podzespoły dostępne powszechnie, tam gdzie trzeba odpowiedniej jakości, tam gdzie nie trzeba zupełnie budżetowe :-). Oczywiście schematem i płytkami podzielę się z Wami za dobre słowo.

Dekalog wystarczy (choć niektórzy twierdzą, że Mojżesz po prostu potłukł w drodze tablice z przykazaniami od dziesiątego w górę), więc tylko dodam, że inne parametry będą typowe dla tej klasy wzmacniacza :-)

Na tym zamykam koncert życzeń i obiecuję, że wszystkie parametry będą maksymalnie dokumentowane oscylogramami (zdjęciami). Efekty ocenicie więc sami, wydając bezlitosny werdykt: czy jestem szalonym mitomanem, czy też potrafię spełnić swoje obietnice.

Tak czy siak kończę te czcze przechwałki i biorę się za robotę, a pierwsze (foto)relacje wkrótce.

Oczywiście wszelkie komentarze (w tym odnoszące sie do mojego zdrowia) przyjmę z pogodą ducha, a również czekam na sugestie i uwagi, z którymi chętnie będę polemizował w ramach skromnego niestety wolnego czasu.
Od razu zaznaczę, że nie mam zamiaru z nikim konkurować i doceniam konstrukcje już istniejące. Ba, nawet podobieństwa do konstrukcji już istniejących, choć nie zamierzone są wielce prawdopodobne :-)

[ Dodano: 2010-01-06, 23:57 ]
Chyba czas na kilka testów (wzoruję sie na testach Irka na wzmaku Holtona- mam nadzieje, że nie ma nic przeciwko :-))

Pierwszy test: napięcie nasycenia przy prostokącie 20kHz, +/-30V zasilania i obciążeniu 8Ohm - ok 2V od góry i dołu. Składa się na to napięcie na dosyć sporych opornikach w źródłach mosfetów (0,39Ohm) i same nap. nasycenia mosfetów.

i to samo dla sinusa 20kHz



Drugi test to prąd spoczynkowy. Bez sygnału ustawiłem na 0,1A.
Potem są testy przy pełnym wysterowaniu wzmacniacza sygnałem prostokątnym bez obciązenia:
20kHz

i wyżej, już tylko dla mołojeckiej chwały, bo w realu raczej nie ma szans na takie pobudzenia
100kHz

oraz 200kHz :-)


Dla tych 200kHz sygnał wejściowy i wyjściowy wyglądał tak:

Oczywiscie sygnał wyjsciowy nie byłjuż prostokątem (no i wcale nie miał być), ale nadal miał pełną amplitudę. Szybkość narastania zboczy impulsu to ok 30V/uSec

Kolejny test to obciązenia pojemnościowe, a dokładniej 8Ohm + 0,47uF. Fotki zrobiłem przy połowie napięcia wyjściowego, bo przy pełnym napieciu wyjsciowym kondensator parzył dosłownie po kilku sekundach. Ttłumienie oscylacji jest identyczne w pełnym zakresie napięć wyjściowych, praktycznie po jednym okresie zafalowania.


Dla kondensatora 220nF zmienia się częstotliwość zaburzenia, ale szybkośc tłumienia jest nadal 1 okres.


no i nagroda dla tych, co doczekali do końca tego postu:
Tak wygląda układ testowy :-)

[mihas66]

Gratulacje... Ten pająk ciekawy ale to wersja testowa wg mnie rób coś na 100w rms przy 4ohmach i ok 50 przy 8 to go sam wykonam... Na jakich mosfetach go robisz irfp240 czy jakieś inne cudaki, rozumiem że schemat holtonopodobny?

[Zbig]

Testowy jest jeszcze na IRF9540 oraz IRF640, docelowo będą 100-woltowe albo IRF9540/IRF540 (większe prądy i moce, mniejsze rezystancje obciązenia), albo IRF9530/IRF530 dla większych impedancji i mniejszych prądów/mocy. Oczywiście gdyby ktoś potrzebował wyjśc powyzej +/- 45V to moga byc 200-voltowe IRF96xx/IRF6xx czy też 92xx/2xx. Ogólnie mosfety komplementarne a nie jednego typu, a to po tym, jak zobaczyłem charakterystyke tłumienia układu TDA7294, który ma MOSFETY jednego rodzaju i wprawdzie DF ma na poziomie 100, to jednak charakterystyka tłumienia nie jest symetryczna dla górnej i dolnej połówki sygnału :-(.
Nie przewiduję problemów z zamianą mosfetów na inne podobne. Ogólnie jak pisałem elementy mają być ogólnie dostępne w Polskich sklepach internetowych, bo tylko tam się zaopatruję :-).

Co do schematu (a raczej układu "bazowego" o którym pisałem wczesniej) to na razie nie jest to układ zastosowany w Holtonie (jak dobrze pamiętam jego aplikację są tam dwie symetryczne pary różnicowe na wejściu), tylko układ z jedną parą i lustrem pradowym (podobnie jak w SymAsym Irka). Ale widze też pewne zalety układu podwójnie symetrycznego, szczególnie razem z zastosowanym przeze mnie układem podwójnego bootstrapu ( (c) Zbig 2010) , który eliminuje wysokie napięcia nasycenia mosfetów bez podwójnego zasilania.

Co do mocy, to w sumie nie powinno być problemów (innych niż odprowadzanie ciepła), chyba będe po prostu musiał sprawdzić, czy przy dwóch parach tranzystorów mosfet zachowam założone parametry układu. jeśli tak, moc nie będzie stanowić problemu. Na razie skupiam się na pozostałych parametrach. Jak dojdę nieubłaganie do tematu mocy, będę musiał zrobić dodatkowe zakupy (zasilanie, sztuczne obciążenia stosownej mocy), ale to też nie problem.

[ Dodano: 2010-01-09, 17:57 ]
Namalowałem schemat ideowy i wstępną wersję płytki. na razie jeszcze bez zabezpieczenia przeciwzwarciowego (dołożę go za chwilę). Zdecydowałem się od razu dać po 2 tranzystory mocy równolegle. Wprawdzie do zakładanych przeze mnie mocy powinny wystarczyć pojedyncze, ale z dwóch łatwiej odprowadzić ciepło, no i potencjalnie wzmacniacz może mieć większą moc.

Schemat

Płytka

[ Dodano: 2010-01-10, 11:37 ]
Pomyślałem sobie, ze ponieważ w układzie jest kilka nietypowych rozwiązań, które mogą umknąć uwadze w dosyć rozbudowanym schemacie ideowym,
więc może warto wypreparować je z całego schematu i opowiedzieć dlaczego tak zrobiłem i co dzięki temu osiągnąłem. Ponieważ schemat nie jest po prostu mniej lub bardziej przypadkowym zlepkiem innych schematów, taka analiza może być ciekawą lekturą dla tych, którzy chcieliby sami zaprojektować swój wzmacniacz (lub dokonać modyfikacji w tym układzie :razz: ), albo wciąż zastanawiają się jaki układ sobie wybrać i zbudować.

Na pierwszy ogień pójdzie stopień wejściowy


Jest dosyć rozbudowany, bo aż na 4 tranzystorach, ale nie trzeba wiele wysiłku, żeby zauważyć, że dwa tranzystory Q12 i Q13 stanowią klasyczną parę różnicową, do której zostały dodane dwa symetryczne wtórniki Q9 i Q4.
Niby nic odkrywczego, można było dodać tylko jeden wtórnik do "klasycznego" układu na wejściu, zaoszczędzając tranzystor i opornik :-).

Zasadniczo tak, ale...
zastosowanie dwóch symetrycznych wtórników sprzężonych galwanicznie (bez kondensatorów) z wejściami różnicowymi spowodowało, że:
- prądy płynące przez oporniki na wejściu i sprzężeniu zwrotnym są kilkukrotnie mniejsze, co owocuje mniejszymi spadkami napięć na tych opornikach i mniejszą wrażliwością składowej stałej na wyjściu od wzmocnienia tranzystorów
-można zastosować większe wartości oporników na wejściu układu i w sprzężeniu (R2/R39)oraz mniejsze pojemności na wejściu i sprzężeniu (C9/C1 które najlepiej jak byłby unipolarne a nie bipolarne).
-układ ma duża impedancję wejściowa i można go podłączyć praktycznie do dowolnego źródła sygnału bez obawy o degradację parametrów.
-Układ filtra dolnoprzepustowego eliminujacego czestotliwości ponadakustyczne (radiowe) pracuje w stałych warunkach niezaleznie od rodzaju źródła sygnału. Dzięki temu pasmo wzmacniacza nie zalezy od impedancji wyjściowej źródła (np. potencjometru głośności)
-symetryczny układa wejściowy (od strony wejścia i sprzężenia) powoduje, ze podczas włączania zasilania nie ma stanów nieustalonych, które w konsekwencji powodują niekontrolowany przepływ pradu na wyjściu wzmacniacza (silne stuki i ruchy membrany podczas właczania/wyłaczania układu).

Więcej grzechów nie pamiętam, ale chętnie o tych podyskutuję lub choć posłucham Waszych opinii.

W kolejce do opisania czekają jeszcze:
-podwójny układ bootstrap
-(quasi)asymetryczne lustro prądowe
-mosfet mocy w układzie stabilizacji prądu
-układ zapobiegający oscylacjom i wzbudzeniom

[ Dodano: 2010-01-11, 08:56 ]
To dosyć nowatorska funkcja na forum - sklejanie kolejnych topików w jeden, szczególnie w dziale, w którym zasadniczo opisuje się własne rozwiazania a nie prowadzi dyskusji. W doklejonej części nie ma nawet 15 minut na poprawienie błędów ortograficznych. O tym, że nie widac na liście tematów, że colowiek przybyło. Za tydzień mój wątek spadnie na druga stronę i zniechęcony przeniosę się na inne forum. Ale co tam, ciągnijmy dalej:

Teraz kolej na układ bootstrap, do tego podwójny. Przypomnieć co to jest układ bootstrap? W dwóch słowach, żeby jakoś zacząc: układ bootstrap to taki kondensator wpięty miedzy wyjście wzmacniacza a oporniki w obwodzie kolektora układu sterujacego. Ma dwa zadania:
-zwiekszyć wzmocnienie stopnia sterujcego (opornik w kolektorze staje sie praktycznie źródłem pradowym), oraz zwiekszyc maksymalne napiecie wyjsciowe wzmacniacza (czyli zmniejszyć napięcie "nasycenia").

Powszechnie w układach z lustrem pradowym (czyli ogólnie z tranzystorami pracujacymi przeciwsobnie - z połaczonymi kolektorami) nie zosowało się do tej pory układu bootstrap.

Do czasu, aż szalony Zbig postanowił je wstawić, do tego od razu dwa. Po prostu idiota.
Ale zeby nie potem nie było: prawa autorskie, patenty, copyright, etc - należą do mnie.
A wygląda to tak:


Chodzi oczywiście o elementy C5 C8 oraz R25 R29.

Ich zadaniem u mnie jest wyłącznie podniesienie maksymalnego napięcia na tranzystorach Q5 i Q11 powyżej napięcia zasilania całego wzmacniacza.
W ten sposób nie musimy stosować dwóch napięć zasilających - mniejszego do tranzystorów mocy i większego do stopnia sterującego.
Zalety:
-nie potrzeba dwóch transformatorów lub jednego z dodatkowymi uzwojeniami.
-mniejsza moc strat na tranzystorach sterujących - moga obejść się bez radiatora
Wady:
-sześć dodatkowych elementó (2 kondensatory i 4 oporniki)

A jak to działa? zobaczcie sami
Najpierw wzmacniacz bez układu bootstrap - np. taki Holton, jak pisał Irek napiecie nasycenia, czyli róznica miedzy maksem na wyjściu a zasilaniem dochodzi do 8 V

Składa się na to:
-napięcie nasycenia stopnia sterującego (napięcie kolektor-emiter + spadek na oporniku w emiterze) 1-2V
-napięcie bramka-źródło MOSFET-a, 5-6V
-napięcie na oporniku wyjściowym (w żródle mosfeta) ok 1V
Aż szkoda, to tak jakbysmy wzmacniacz zasilili napięciem o 8V niższym :-(

A może być tak jak w moim wzmacniaczu:

Co tutaj mamy? Tylko dwa składniki:
-napięcie na oporniku w źródle mosfeta ok 1V
-napiecie nasycenia źródło-dren mosfeta 1-2V
zyskalismy wiec 5-6V! O tyle pozornie wzrosło napięcie zasilania wzmacniacza i możemy się cieszyć wiekszą mocą (lub mniejszymi zniekształceniami), oraz wiekszą sprawnościa wzmacniacza przy pełnej mocy!

Jak to działa?

Na tym obrazku zamiast do ujemnego napięcia zasilania podłaczyłem sondę oscyloskopu do punktu połaczenie R29/R27/R24, czyli tam, gdzie w klasycznym układzie byłoby po prostu ujemne napięcie zasilania, a u mnie jest węzeł układu bootstrap.
Widać, jak zmienia się tu napięcie w takt sygnału wyjściowego i wtedy gdy jest to potrzebne przekracza wartość napięcia zasilającego, pozwalając na wysterowanie mosfeta wyższym napięciem. Jak zauwazycie, nadal róznica napięc miedzy wyjsciem a tym "bootstrapowanym" zasilaniem jest duża, ale tym razem nie ogranicza napięcia wyjściowego! Według mnie warto dorzucić te 6 elementów, szczególnie jeśli wzmacniacz ma pracować przy niskich napięciach zasilania, gdzie te brakujące kilka woltów moze dawać nawet 30-40% różnicy w maksymalnej mocy wyjściowej!

I jeszcze jedna uwaga: ponieważ napięcie bootstrap zmienia się tak samo po obydwu stronach zasilania, więc łączne napięcie zasilania tranzystorów sterujących jest stałe - nie zwiększamy ryzyka przebicia tych tranzystorów!

Jak zwykle wszelkie uwagi, komentarze i wyrazy zachytu :wink: mile widziane.

[ Dodano: 2010-01-11, 08:59 ]
EDIT (którego nie ma):
*To tak jak byśmy zasilili wzmacniacz napięciem o 5-6V niższym ( nie 8 ). Ale i tak nawet tych 5-ciu szkoda :-)

[ Dodano: 2010-01-11, 20:47 ]
No to lecimy dalej!

Dziś wyprasowałem płytkę i zmontowałem układ już nie na pająku, ale już docelowo.
Tak to wygląda.



Zmontowałem na razie tylko jeden kanał, na drugi zabrakło czasu :-)
Ruszył od pierwszego strzału, oczywiście po ustawieniu prądu spoczynkowego (100mA).
Jak widzicie jednak dałem po dwa tranzystory wyjściowe, co daje potencjał do bardzo dużej mocy wyjsciowej.
Przy zasilaniu +/- 45V mamy 100W na 8 Ohm i 200W na 4 Ohmy, z którymi tranzystory powinny sobie poradzić, oczywiście z odpowiednio dobrym chłodzeniem (radiatorem).
Ja wrzuciłem stosunkowo mały radiatorek z wentylatorem.

Pomierzyłem parametry i co mi wyszło przy zasilaniu +/- 32V (takie miałem):

-Pasmo 8Hz-150kHz, od dołu ograniczone kondensatorem wejściowym 0.47uF, do 50kHz praktycznie płasko :-)

-napięcie stałe na wyjściu -10mV i ro z dużymi opornikami na wejściu i sprzężeniu (82kOhm)

- szumy na wyjściu poniżej 1mV, co daje dynamikę powyżej 30.000 - w głośnikach jest po prostu martwa cisza.

-włączanie i wyłączanie wzmacniacza jest bezszmerowe - wzmacniacz nie potrzebuje układu wyciszania :-)

Współczynnik tłumienia DF > 150 w całym pasmie akustycznym, maleje ze wzrostem częstotliwości

Nasycenie ok 2V przy 8Ohm

Zniekształcenia? W zasadzie byłem w stanie cokolwiek zaobserwować dopiero przy końcu pasma (20kHz) i prawie maksymalnym wysterowaniu. Postaram się to jeszcze pomierzyć, jak się uda :-)

Teraz muszę dokupić oporniki do sztucznego obciążenia i transformator, który po wyprostowaniu da 45V i będzie miał przynajmniej 300W :-)

A odsłuch? na razie siłą rzeczy monofoniczny, ale po prostu miód na uszy :-)

jak zwykle opinie mile widziane

[ Dodano: 2010-01-11, 20:50 ]
p.s Jak widać płytkę zaprojektowałem jako monoblok, do stereo potrzeba dwie identyczne płytki. Zasilacz (prostownik, kondensatory) też na oddzielnej płytce. Przy wzmacniaczu są tylko kondensatory Low ESR 220 uF/50 (jest miejsce na wieksze), do filtracji silniejszych impulsów prądowych

[ Dodano: 2010-01-11, 23:15 ]
No to komentarzy ciąg dalszy.
Pora na układ stabilizacji prądu spoczynkowego.
Zastosowałem wariant oparty na mosfecie dużej mocy, w dosyć klasycznym układzie:



Czyżbym miał nadmiar MOSFET-ów mocy, ze daję je zamiast zwykłego bipolarnego, który wszyscy stosują (a niektórzy nawet dwa :-) )?

Nie. Chodzi o to, że zastosowanie takiego samego MOSFET-a jak w stopniu końcowym powoduje idealną kompensację temperaturową układu. jak wiadomo w MOSFET-ach napięcie bramka -źródło (dla stałego pradu drenu) zmienia się z temperaturą bardzo mocno, do tego wcale nie zmienia się tak samo, jak napięcie przewodzenia złacza P-N, dlatego kompensacja zwykłym tranzystorem nie ma sensu. A innym MOSFET-em jak najbardziej. Raz ustawiony prąd spoczynkowy stoi jak drut, niezależnie, czy radiator ma -20 czy +120 stopni. Dzielnik oporowy (circa 1:1) ma za zadanie podwoić napięcie bramka-źródło bo polaryzujemy i kompensujemy przecież dwa tranzystory wyjściowe MOSFET (P i N kanałowy), a potencjometr koryguje rozrzut parametrów tranzystorów i ustala prąd spoczynkowy.
Jedyna zmiana prądu wraz z temperaturą ma miejsce, gdy gwałtownie dodamy full mocy i tranzystory wyjściowe (struktura) już się nagrzewa, ale radiator jest jeszcze zimny i tranzystor kompensujący (na tym samym radiatorze) jeszcze ma niższą temperaturę niż tranzystory mocy. W testowanym układzie prąd 100mA wzrastał do 140 mA, by po wyrównaniu temperatur tranzystorów wrócić grzecznie do wartości początkowej 100mA. Zresztą taka zmiana w stanie nieustalonej równowagi cieplnej układu występuje w każdym wzmacniaczu, choć nie każdy o tym wie i sie do tego przyznaje :-).

[raven1985]

Dla porządku: SymAsym nie jest wzmacniaczem Irka pewnie chodziło o UniAmp-a :)
(Irek pewnie by się zdenerwował jak by zobaczył że mu się przypisuję autorstwo SymAsym-a)

Nie spodziewajcie się jakiegoś objawienia w samym schemacie - tak naprawdę są praktycznie dwa podstawowe kanony wzmacniacza (pomijam trzeci dosyć zabytkowy stosowany przy zasilaniu pojedyńczym napięciem), cała różnorodność to wariacje na temat tych dwóch podstawowych układów.

No jeszcze kilka by się znalazło :)

Ciekawy wzmacniacz a szczególnie ten bootstrap :) Takie wtórniki na we. widziałem do tej pory tylko w precyzyjnych WO.
Do pełni szczęścia brakuje testów na obciążeniu indukcyjnym (nie widzę Zobla na wyjściu)
Jak wzmacniacz reaguję na pojemność na wy. przy niższej częstotliwość np. 5kHz ?
i przy większej pojemności np. 2.2uF || 4/8 om. Test powinien być wykonany bez we. filtru.
Pomiary THD można zrobić kartą dźwiękową + program Spectralab (oczywiście potrzebny jest dzielnik i ewentualnie diodowy clamp żeby nie upalić we. karty)

[mihas66]

no no no wreszcie ładny opis co jak z czym pokolei działa i bucy, błędów nie widze ale pewnie dlatego że moja wiedza podług twojej jest mizerna ale czego się spodziewać po jeszcze nie skończonym technikum elektronicznym... Ale co do samego układu rozumiem że ten link co dałeś do płytki to wersja ta zlutowana ze zdjęcia bo jeśli tak i moge dawac bez obaw irfp240/irfp9240 zamiast twoich irfp530/irfp9530 to coś czuje że zaraz liczę kasę i kupuje graty w elektronicznym i zobaczymy jak to gra u mnie... Sory że cię tak męczę tymi nieszczęsnymi irfp240 ale mam 20 par ich załatwionych a holtona nie chce robić gdyż go słyszałem i ładnie grał ale kilka błędów mnie tak średnio przekonuje do niego... :roll:

[Zbig]

mam nadzieje, zę Irek sie nie pogniewa :-)
Bardzo się cieszę za sugestie testów.

Przy dużych slew rate trzeba uważac z duzymi pojemnosciami na wyjściu.

Ze wzoru na ładowanie kondensatora mamy:
dU = I*t/C
czyli
I= dU/t*C
czyli I = SR*C
Przy 30V/uS i 2,2uF prąd ładowania powinien osiągać 66A :-).

Testy przeprowadziłem z kondensatorem 3uF równolegle do obciązenia 8Ohm, przy 5kHz i zmniejszonym napięciu wyjściowym, żeby nie upalić końcówki :-)
Tak wygląda prąd wyjściowy na samej oporności 8 Ohm



A tak wygląda prąd z kondensatorem 3uF (pomiar na "dolnym" oporniku wyjściowym MOSFET-a)


Prąd wyjściowy z kondensatorem przy tej samej skali! - impuls prądu ładowania kondensatora o ponad rząd wielkości większy!

Widać, że wzmacniacz ma co robić z wytłumianiem prądu tak dużej pojemności, ale sobie radzi - nie wzbudza się.
Tak wygląda napiecie wyjściowe:


Testy z pojemnością 0,47 robiłem wcześniej na układzie testowym bez filtra na wejściu i z mniejszymi pojemnościami tłumiącymi oscylacje (slew rate rzędu 60V/us) - oscylacje wytłumiał i nie wzbudzaał, ale impulsy pradu były po prostu zabijające, wszystko robiło się gorace po kilku sekundach. Dlatego celowo obnizyłem więc SR -oscylacje zanikają szybciej.
Oczywiście dla sinusa, w całym paśmie i dla całego zakresu wysterowania żadnych efektów, poza wzrostem pradu wraz ze wzrostem częstotliwosci (ponad dwukrotny dla 20kHz)

Do testów z indukcyjnością wybrałem cewkę do niskotonowca ze zwrotnicy 8Ohm Heco.

Najpierw połaczyłem ją szeregowo z opornością 8Ohm - w całym pasmie i zakresie amplitud żadnych róznic - poza zmiejszaniem sie prądu ze wzrostem częstotliwoci, więc nawet nie wrzucam oscylogramów.

Podłaczyłem więc samą cewkę.
Dla wyższych częstotliwości (>1kHz) żadnych niepokojacych objawów

Ale przy zmniejszaniu częstotliwości i utrzymywaniu wysokiego poziomy sygnału wyjściowego zaczęły pojawiać się szybko zanikające oscylacje wysokiej częstotliwości.
Tu również prądy płynące przez cewke zaczynały być bardzo duże i wzmacniacz grzał się niemiłosiernie.



Dzięki za sugestie z kartą dzwiekową i pomiarem THD, zrobię tak, ale już nie dziś.
Dalsze propozycje testów i pomiarów mile widziane!

[ Dodano: 2010-01-12, 23:10 ]
Z powielaniem układu prosze sie jeszcze wstrzymać - projekt płytki i schemat (wartości elementów) nie sa ostateczne - to pierwsze rozrysowanie, swój zmontowałem już na nowszej poprawionej wersji płytki.
IFR-y od Holtona beda jak najbardziej pasowały. Nota bene 20-ki są raczej słabe i mają duży opór termiczny do obudowy. Ale będą hulać jak ta lala, szczególnie jak dasz po dwa.

Na koniec jeszcze zdjęcie układu pomiarowego :-)



[ Dodano: 2010-01-12, 23:30 ]
I jeszcze obiecane wyjasnienie do asymetrycznego lustra prądowego.




Właściwie zupełnie klasyczny układ, z tranzystoami Q6 i Q11 z jednym drobiazgiem: R4 nie jest taki sam jak R24!

Gdyby te oporniki były równe, to z dokładnością do wzmocnienia tranzystorów, prądy kolektorów obydwu tranzystorów byłyby identyczne (stąd nazwa lustra)
a prady Q11 i Q5 pracujacych przeciwsobnie byłyby dokładnie symetryczne dla obydwu połówek.
Czy teraz nie są? A jednak są.
Zwróćcie uwagę, że w identyczny sposób róznia się oporniki w emiterach Q8 i Q5 (czyli R1 i R26). W sumie nie ma znaczenia, czy całe wzmocnienie pradowe "wyrabiane" jest przez jeden tranzystor (Q5 w "klasycznym" lustrze), czy przez dwa (Q5 i Q11 w moim asymetrycznym), ważne żeby łączne wzmocnienie było analogiczne jak to wyrabiane przez Q5.

No to po jaką ch... zrobiłem asymetryczne lustro, zamiast symetrycznego?
Z dwóch powodów:
-Tranzystor Q8 pracuje z prawie 3-krotnie mniejszym prądem (docelowo dałem 56/150 Ohm na schemacie jest jeszcze 120 Ohm) i choć zasilany jest prawie całym napięciem +/- to moc wydzielana na nim jest mała i się nie grzeje, nie trzeba tez pakowac dodatkowgo opornika w jego kolektor, żeby go trochę odciązyć.
-w normalnym lustrze maksymalny prąd przy ujemnej połowce sygnału jest dwukrotnie wiekszy niż prąd kolektora stopnia strujacego MOSFETAMI ( czyli Q11) - a ten prąd odkłada się na oporniku układu bootstrap zmniejszając jego skuteczność. Dla lustra asymetrycznego ten maksymalny prad wynosi ok. 1,3x (a moża by zrobic jeszcze mniej) i bootstrap pracuje skuteczniej.

[ Dodano: 2010-01-13, 12:48 ]
W tym odcinku zajmę się mitami na temat tranzystorów MOSFET, a konkretnie jednym z nich.
Bardzo często słyszę opinie w stylu:
"nie lubię MOSFET-ów bo mają dużą pojemność bramki"
"Duża pojemność bramki ogranicza pasmo wzmacniacza"
"trudno wysterować MOSFET-a z powodu dużej pojemności bramki"
i temu podobne.

To prawda i nie prawda.
Prawda, że MOSFET-y maja dużą pojemność bramki, nieprawda, że to pojemność bramki jest problemem.

Żeby to udowodnić (sobie) przeniosłem model pojemności bramki (jest nieliniowy!) do programu i wyliczyłem charakterystykę odpowiedzi impulsowej tranzystora w układzie wspólnego źródła (czyli takiego jak w moim wzmacniaczu - źródła podłączone do wyjścia wzmacniacza).
I co mi wyszło? Przy maksymalnym prądzie kolektora 20mA, zmiana napięcia wyjściowego o 80V nastąpiłaby w czasie... 130 nanosekund! (600V/us) - chcielibyscie taki slew rate? :-) Oczywiście praktyka przeczy temu brutalnie.
Pewnie myślicie, że mój model jest do kitu. Otóz nie.
Bo nie w pojemności bramki problem! I w sumie dobrze to widać na jednej charakterystyce w nocie katalogowej, zwykle olewanej przez domorosłych inzynierów: chodzi mi o taka dziwną charakterystykę "Total gate charge". Do tego warto rzucić okiem na charakterystykę na której pokazano pojemności Cgs i Cgd. No własnie, to ta ostatnia jest źródłem wszelkiego zła. nie bójmy się tego powiedzieć głośno
Cgd[/b]

Czyli pojemność bramka-dren, choć jest wielokrotnie mniejsza od pojemności bramka-źródło!
Ale dlaczego???
To dosyć oczywiste. Zastanówmy się, jak zmienia się pojemność i napięcie na pojemności Cgs i Cgd we wzmacniaczu, którego napięcie wyjściowe zmienia się od -40V do + 40 V?
Ano na Cgs napięcie zmienia się o jakieś dwa wolty. Na Cgd o 80 woltów. Nawet jeśli Cgd jest czterokrotnie mniejsza, musi płynąc przez nią prąd... 20 krotnie większy!
Po wrzuceniu do modelu charakterystyki pojemności Cgd, przy takich samych parametrach czas odpowiedzi impulsowej wydłużył się 10 krotnie! A więc rzeczywiście tu jest pies pogrzebany.
Ponieważ na wyjściu wzmacniacza są dwa tranzystory, trzeba to dodatkowo uwzględnić, dodać opóźnienie wynikające z pojemności Cgs i model niemalże idealnie zgadza się z rzeczywistością, obserwowaną na oscyloskopie!

A więc problemem nie jest 1500pF podawane w parametrach katalogowych, ale 300pF, ukryte na jednej z charakterystyk.

To jedna z rzeczy, które trzeba wiedzieć, gdy chce się aby układ na MOSFET-ach działał tak, jak tego chce projektant.
Ja to wiem, więc mój poprzedni układ wzmacniacza zaprojektowany (i cały czas używany przeze mnie) NIE MA ŻADNYCH kondensatorów zabezpieczających przed wzbudzeniami - po prostu ich nie potrzebuje :-)
No właśnie, więc dlaczego ten wzmacniacz je ma? (to ostatnie zagadnieniem, które zostało mi jeszcze do do opisania)
Ano dlatego, ze ten wzmacniacz jest dużo większej mocy, ma być stabilny w niemalże każdych warunkach (możliwych i niemożliwych w normalnej pracy), przy różnych elementach użytych do konstrukcji, zarówno dobrych i kiepskich sposobach prowadzeniach kabli, podłączeniach ekranów itd. W końcu w większości przypadków nie ja będę go składał, uruchamiał, pakował do obudowy i podłączał do wszelkiej maści kolumn (o ile w ogóle dacie się przekonać, że warto go zrobić :-) )

[ Dodano: 2010-01-13, 19:41 ]
Z jednej rzeczy muszę się wycofać: napisałem, ze włączanie nie powoduje "pukania" głośników. jak robiłem testy, to chyba nie do końca rozładowywały mi kondensatory w zasilaczu. Dziś stwierdziłem, że jednak membrany przy włączaniu ruszają się. Nie jest to full power, a miało przecież być tak miło. Symetria układu nie jest idealna. Popracujemy, zobaczymy. W pierwszym rzędzie muszę stwierdzić, czy to kwestia układu wejściowego, czy raczej stopnia sterującego MSFET-ami.

Ponadto ponieważ docelowo wsadziłem po dwa mosfety "40"-ki majace duże prady- 27A czyli w sumie 54A :shock: ale mające też i duże pojemnosci, wiec slew rate siadł i wynosi teraz ciut poniżej 20V/us. Docelowo jeśli ktos chciałby montować po dwa MOSFET-y, to z końcówką "20" lub najwyżej "30", chyba że za bezpieczniki mają mu robić kable zasilające :-).


Ponieważ nie podobały mi się oscylacje pojawiające się przy silnym obciążeniu indykcyjnym, więc podstroiłem filtr przeciwzakłóceniowy i praktycznie znikły.

[ Dodano: 2010-01-13, 22:24 ]
Posprawdzałem, lekka modyfikacja wartości i jeden dodatkowy opornik = brak "pukania" głośników przy włączaniu i wyłączaniu. Czyli nadal jest miło :-)

[Zbig]

Przy okazji testów z obciążeniem pojemnościowym, chwilę przyjrzałem się wykresom prądu i napięcia i wyszło mi, że gdybym miał klasyczne zabezpieczenie przeciwzwarciowe, to wykresy wyglądałyby dużo lepiej. Dlaczego? To proste, układ zabezpieczenia ograniczyłby maksymalny impuls prądowy (który jak widać osiąga bardzo duże wartości), przez co maksymalna amplituda oscylacji proporcjonalnie byłaby niższa. Chyba muszę to zweryfikować empirycznie - dorzucę na kabelkach taki układ i ponowię testy. To może być interesujący patent na "poprawienie" parametrów wzmacniacza :-)

Układ przeciwzwarciowy dla mocy wyjściowej 100W @ 8Ohm może ograniczać prąd już od 5A, a dla 200W @ 4 Ohm od 10A (+ jakieś 20% margines). To naprawdę spore - kilkukrotne! ograniczenie impulsów prądowych na pojemnościach. Wtedy testy mogę spoko przeprowadzić bez żadnych filtrów na wejściu :-)

[ Dodano: 2010-01-14, 14:18 ]
Napisałem wcześniej, że IRF 9240/240 mają dużą rezystancję termiczną do obudowy - to oczywiście nieprawda (pomyliło mi się z innym numerem) - i będą pasowały bez żadnych problemów
niestety nie mogę już poprawić błędnej informacji w tekście (brak możliwości edycji) :-(

[ Dodano: 2010-01-14, 20:14 ]
Tak przy okazji, to przy obciążeniu indukcyjnym zabezpieczenie przeciwzwarciowe równiż może dramatycznie zmienić zachowanie wzmacniacza. jak zauważyliście, mój wzmacniacz praktycznie nic sobie nie robi z obciążenia indukcyjnego - wyjście jest nadal takie, jak powinno być. Ale przy progresywynym układzie przeciwzwarciowym (gdy prad zwarcia jest najmniejszy w okolicy zera i rośnie wraz z wysterowaniem - tak działa "typowe" zabezpieczenie na tranzystorze), wówczas przy duzych prądach na przebiegu prostokątnym mogą pojawią się bardzo silne przepięcia, wynikające z tego, że zabezpieczenie ograniczy prąd płynący przez tranzystor, ale prąd indukcyjności nie może zmienić się gwałtownie, więc pojawi się silne przepięcie. Ciekawe...

[ Dodano: 2010-01-15, 12:18 ]
Do zakończenia opisu wszystkich obiecanych fragmentów wzmacniacza pozostał mi układ przeciwwzbudzeniowy.

Składa się tylko z dwóch elementów: kondensatora C18 i opornika R34, podłączonych jak na obrazku:



jak widać, kondensator nie jest podłączony jak to zwykle bywa między bazę i kolektor, ale między kolektor a masę. Wynika to z kilku powodów:
- dwa tranzystory pracują przeciwsobnie, więc należałoby dać kondensatory w obydwa kolektory
- Szybkość tłumienia oscylacji zależałaby od szybkości tranzystorów sterujących, które mogłyby się nie wyrabiać - w ekstremalnych warunkach układ z wyjściem MOSFET oscylował na częstotliwościach ponad 20MHz :-)

-Potencjał baz (i emiterów) zmienia się w tak pracy układu bootstrap, spięcie kondensatorem bazy i kolektora mogłoby dawać trudne do przewidzenia efekty na najwyższych częstotliwościach

To wystarczyło, żeby zdecydować o "przyklejeniu" bramek MODFET-ów dla najwyższych częstotliwości po prostu do masy (przez C18). Oczywiście jego dizałanie polega na ten zmniejszaniu wzmocnienia stopnia sterujacego dla najwyższych częstotliwości. Ale jak zwykle jest pewne "ale". Mianowicie jak przypatrzycie się dobrze, to kondensator w tym miejscu to uwzględniając pojemności bramki jest to prawie generator Colpitttsa :-(
A więc pojawia się opornik R34, który eliminuje szansę wzbudzenia.

Można byłoby powiedzieć: po co R34, skoro są oporniki w bramkach R9 i R8 - przeciez to prawie to samo. Jednak "Prawie" robi spora różnicę. Dla samego wzbudzania zasadniczo nie ma różnicy, ale dla szybkości wygaszania oscylacji i wyłączania tranzystorów jednak tak. Wyobraźmy sobie sytuację, pobudzenia impulsem prostokątnym na obciązeniu pojemnościowym, tak, że na wyjściu napięcie musi wzrosnąć. Tranzystor sterujacy górny się odpowiednio otwiera, tranzystor MOSFET górny się otwiera, napięice na wyjściu osiąga własciwa wartość i sprzężenie zwrotne "zamyka" tranzystor sterujacy. Ale prąd MOSFET-a nie zaniknie ot tak sobie od razu, musi spaść napięcie Ugs czyli rozładowac się pojemność Cgs i Cgd, a na to potrzeba trochę pradu i czasu! No własnie, ale przecież podczas narastania impulsu prąd płynął nie tylko do bramki, ale równiez przez opornik R34 do pojemności C18. Teraz ten prąd zanikł i co się okazało? Skoro płynął prąd i zanikł, to znaczy że napięcie na C18 było niższe od napięcia na bramce MOSFETA, i teraz nawet bez udziału tranzystora (który poprzez sprzężenie zwrotne zareaguje z opóźnieniem na wzrastajace napięcie na wyjściu - przeciez wolno zamykajacy się MOSFET doładuje kondensator powyzej wartosci oczekiwanej!) "wystartuje" od razu proces rozładowywania pojemności bramki przez R34 do niższego napięcia C18! Ten układ nie dość, że zapobiega wzbudzeniom na najwyższych częstotliwościach, , to jeszcze skutecznie wspiera wytłumianie oscylacji na obciążeniu pojemnościowym. Gdybyśmy mieli tylko oporniki w bramkach, wówczas C18 miałby w momencie wyłączenia tranzystora napięcie o taką samą wartość większe niż w moim układzie, i nie dość że nie rozładowywałby pojemności bramki, to jeszcze by ją doładowywał nasilając oscylacje!

No to pytanie p co w ogóle oporniki w bramkach? One separują od siebie obydwa tranzystory MOSFET - inaczej byłyby zwarte dla przebiegów zmiennych przez C19, i wówczas tworzyłby się mało przyjemny układ układ generatora obejmujący obydwa tranzystory MOSFET.

[raven1985]

Szykuję się poważny konkurent dla HOLTONA i N-MOSFETA. Gratuluję.
Co do testów na obciążeniu pojemnościowym:
Przy takich testach trzeba uważać bo można czymś dostać :)
Raz mi kondensator eksplodował :)
Widać że wzmacniacz radzi sobie bez większych problemów z takim obciążeniem i wy. cewka obecna w wielu konstrukcjach nie jest konieczna.
Można jeszcze spróbować sprawdzić jak wzmacniacz reaguję na kondensator ceramiczny kilkadziesiąt - kilkaset nF - takie kondensatory są bezindukcyjne.
Można spróbować też całkowicie pozbyć się dzwonienia i problemów z obciążeniem pojemnościowym przez zastosowanie tzw. "bootstrap capacitive load compensation"
Sztuczka polega na włączeniu między we. a wy wyjściowego wtórnika szeregowych RC -
normalnie na tych elementach napięcie jest równe 0 (napięcie na we. i wy wtórnika jest prawie równe) i te elementy nie wpływają na prace wzmacniacza dopiero przy dużych prądach pochodzących od obciążenia pojemnościowego pojawia się spadek napięcia na tych elementach i węzeł kompensacji zaczyna "widzieć" ta dodatkową pojemność - wzmacniacz zwalnia i pozostaje stabilny. Takie rozwiązanie z powodzeniem stosowane jest w szybkich WO ciekawe czy sprawdziło by się w wzmacniaczu mocy.

Z obciążenia indukcyjnością wzmacniacz też nic sobie nie robi, ale dla bezpieczeństwa jednak wy. układ RC by się przydał, szczególnie jak wzmacniacz był by wykorzystywany jako napęd do suba.

Prawda, że MOSFET-y maja dużą pojemność bramki, nieprawda, że to pojemność bramki jest problemem.

W pełni się zgadzam. Problem z MOSFET-ami jest inny. Główne ich grzechy to duży rozrzut napięcia przewodzenia co utrudnia łączenie ich równolegle, kiepska komplementarność i mała transkonduktancja. Dlatego uważam że współczesne tranzystory bipolarne są do zastosowań audio dużo lepsze.
Natomiast jedną z zalet jest ich ogromna szybkość, dzięki czemu można opóźnić kompensację sprzężenia zwrotnego albo nawet z niej zrezygnować co z bipolarami na pewno by się to nie udało.

Układ przeciwzwarciowy jak najbardziej by się przydał (inaczej przypadkowe zwarcie wyśle tranzystory na księżyc :) , przy tranzystorach MOSFET sprawa jest prosta - nie ma drugiego przebicia, ograniczeniem w praktyce jest tylko max. moc strat.

Aby zabezpieczyć wzmacniacz przed przepięciami przy obciążeniu indukcyjny włącza się 2
diody między wy. a + i - zasilania.

[Zbig]

Testy z ceramicznymi 100nF, oraz 0,47uF (chyba też ceramiczne) też robiłem - parzyły po kilku sekundach. Gdybym nie dołączał ich trzymając w palcach z pewnością za którymś razem odeszłyby w nicość z wielkim hukiem :-). Różnicy w stabilności dla ceramików nie ma.
Co do diod, to MOSFETY już je mają - o prądach takich jak sam tranzystor, powstają w procesie technologicznym, więc już ich nie trzeba na zewnątrz.
Tak, rozrzuty napięcia bramki to jest spory problem, dlatego lepiej dać po jednym mocniejszym tranzystorze, niż po dwa słabsze. Myślę, że wystarczy po jednym 9530/530 dla obciążenia 8 Ohm, oraz po jednym 9540/540 dla 4Ohm, oczywiście z odpowiednim radiatorem.
Układ zabezpieczający będzie, ale jako dodatkowa mała płyteczka dopinana do głównej na złączu szpilkowym. Ten dodatkowy modulik oprócz zabezpieczenia może sterować wentylatorem do radiatora, albo zabezpieczeniem termicznym. Może być stosowany i rozbudowywany według potrzeb, np. do aktywnej kolumny przeciwzwarciowy nie jest potrzebny.

[ Dodano: 2010-01-18, 07:43 ]
Projekt w zasadzie jest ukończony.
Jak pisałem wcześniej "dodatki" będą na osobnej płytce dopinanej na złączu szpilkowym.
Na razie zaprojektowałem modulik ograniczenia prądowego z aktywnym włączaniem wentylatora (sterowany poziomem sygnału wyjściowego).

W planach mam też wersję PRO z Attiny13 z czujnikiem temperatury, sterowaniem wentylatorem oraz wyłączaniem wzmacniacza po przegrzaniu lub zwarciu i sygnalizacją przesterowania. Pomysł modułowości coraz bardziej mi się podoba.
Z samego wzmacniacza został tylko pomiar zniekształceń. Ściągnąłem już TrueRTA, na szczęście wersja free wystarczy - rozdzielczość jednej oktawy jest wystarczająca do pomiaru poziomu harmonicznych.

[ Dodano: 2010-01-18, 21:46 ]
Pomierzyłem poziom harmonicznych.
Z pomiarów bezwzględnych wyszło mi 0,05%, przy 1kHz i wzmocnieniu 40x
Obciążenie 8Ohm, sygnał wyjściowy 70% wysterowania
a z pomiarów porównawczych wyszło ok 2...3 większe niż w TDA przy takich samych parametrach (katalogowo 0,01 czyli w sumie wyniki podobne.
Z innych pomiarów: Impedancja wyjściowa 0,04 ohma pomierzona dla 50Hz (pomiar przy napięciu 16V z trafa przez 8 Ohm podłączone do wyjścia wzmacniacza) - z zachowaniem bardzo dużej liniowości.

[szuler]

To teraz tylko czekać na ładną dokumentację, druk płytek i można budować :). Z pewnością dużo osób jest ciekawych porównania (subiektywnego bo inaczej się nie da) dźwięku płynącego z Twojego wzmacniacza w porównaniu z innymi wzmakami DIY (Uniamp, Symasys itp).

PS. Chciałem jeszcze napisać, iż cały wątek zarówno załączone pomiary jak i opis dochodzenia do różnych rozwiązań czyta się z wielką przyjemnością, napięcie narastało prawie jak w powieści detektywistycznej :)

Pozdrawiam
Szuler

[LuSzTi]

Gratuluje wiedzy, chęci i zaangażowania w projekt. A najbardziej to chyba gratuluje tego, że chciało Ci się tak wszystko opisywać - WIELKI SZACUN!!!

I nie zrażaj się tym, że niezbyt wiele osób Ci tutaj odpisuje...po prostu mało kto z forum jest na takim poziomie wiedzy elektroniki analogowej, a trudno jest podjąć dialog jak się nie wie o co chodzi. Po za tym dziwnie to forum działa, ponieważ jak się pisze pod swoim postem to się edytuje swój poprzedni post i nie widać tego jako nowy post, więc mimo, że Ty piszesz to ja np nic o tym nie wiedziałem, dopiero jak ktoś odpisał to wyświetlało jako nowy, nie przeczytany post i okazywało się, że pojawiło się bardzo dużo nowych informacji. Znaczna ilość postów pewnie się pojawi po pierwszych testach odsłuchowych w szerszym gronie diy'owców.

Teraz brakuje jeszcze chwytliwej nazwy w światku DIY, jest Symasym, jest UNIamp, jest Vampiria, jest Holton itp...trzeba coś fajnego wymyślić, żeby nie był to po prostu kolejny N-mosfet...

[Zbig]

Dziękuję za miłe słowa.
Oprócz testów zniekształceń harmonicznych zrobiłem tez inne pomiary, a mianowicie zmierzyłem różnice pomiędzy sygnałem wejściowym i wyjściowym, wykorzystując swój trzykanałowy oscyloskop z wbudowaną funkcją pokazywania w trzecim kanale różnicy sygnałów pierwszego i drugiego kanału.
A więc pierwszy kanał podłączyłem do wejścia wzmacniacza, drugi do wyjścia, ustawiłem kalibracje tak, aby amplitudy obydwu kanałów na oscyloskopie się zrównały, i włączyłem trzeci kanał, który zaczął w tym momencie pokazywać ABSOLUTNIE WSZYSTKIE zaburzenia sygnału wprowadzane przez wzmacniacz, zarówno THD jak i TIM, ale również fazowe i amplitudowe po prostu to co było identyczne na wejściu i wyjściu zostało odjęte. Wzmacniacz podłączyłem do CD i kolumny, co dało mi rzeczywiste warunki pracy i mogłem obserwować co do sygnału wprowadza wzmacniacz ale nie dla hipotetycznych (laboratoryjnych) sygnałów, ale dla najprawdziwszego, realnego zastosowania - zarówno wzmacniania jak i tłumienia, w całym pasmie i co najwazniejsze, dla ulubionych utworów muzycznych :-). W końcu im wzmacniacz lepszy, tym mniej powinien wprowadzać jakichkolwiek "swoich" zmian w sygnale - najlepiej gdyby zachowywał się jak "drut" który nic "swojego" nie wprowadza do sygnału :-).
W tym teście dopiero objawia się pełna klasa wzmacniacza, nie tylko czy zniekształca, ale też czy cokolwiek przesuwa, obcina lub uwypukla. Jak taki test pokaże minimalne "zaburzenia" to dopiero wtedy można taki wzmacniacz uznać za wzorcowy. I jeśli taki wzmacniacz z jakiegoś powodu nam "nie zagra", to najlepiej od razu zacząć szukać problemów w pozostałych elementach zestawu.
Wieczorem wrzucę oscylogramy z tego testu.

[ Dodano: 2010-01-19, 20:07 ]
Mała poprawka do pomiarów. Napisałem, że wyniki są dla wzmocnienia 40x, ale to nie była prawda. Wcześniej robiłem eksperymenty i od spodu płytki pozostał dolutowany opornik - wzmocnienie miałem powyżej 100!
Powtórzyłem testy dla wzmocnienia 40x i oczywiście zniekształcenia zmniejszyły się do poziomu ok. 0,025% (przy wysterowaniu 2/3 maksimum dla 1kHz). Teraz już jestem zadowolony z wyniku.

Obiecałem zdjęcie, więc proszę: Sygnał różnicowy dla odtwarzanej muzyki (2/3 wysterowania wzmacniacza), wzmocniony do maksymalnej czułości mojego oscyloskopu. Niewiele co się tu rusza.


Nie robiłem zdjęcia razem z sygnałami podstawowymi, bo w ich skali sygnał różnicowy jest po prostu... linią prostą :-)

[Jimi]

Pozazdrościć wiedzy i sprzętu...
Jako hobbysta dłubania z małą wiedzą bacznie przyglądam się rozwojowi sytuacji... Zobaczymy co w efekcie końcowym się wyklaruje no i jestem ciekaw jak to wszystko będzie wyglądało ze wszystkimi modułami.
I jak powstaną jakieś dokumentacje to chętnie spróbuje swoich sił w złożeniu tego wzmacniacza (ale to pewnie koło wakacji jak coś zarobie :mrgreen: )...
Póki co podziwiam wiedzę konstruktora

[raven1985]

A możesz wyprowadzić ten różnicowy sygnał na zewnątrz ? Można by go wzmocnić i posłuchać :). Próbowałeś mierzyć THD dla wyższych częstotliwości np. 10KHz ?

[Zbig]

Różnicę robi sam oscyloskop, więc nie da się nic wyprowadzić w samym wzmacniaczu. Ogólnie najwięcej w tym sygnale jest nierównomierności charakterystyki wzmocnienia (idealna kompensacja dla np 100Hz nie oznacza równie idealnej kompensacji dla 10kHz), oraz różnic wynikających z przesunięć fazowych. Czyli coś przypominającego muzykę, ale jak z baaardzo syfiastego wzmacniacza :-). Dla jednej częstotliwości (sinusa) byłem w stanie skompensować błędy amplitudowo-fazowe i wtedy dla wysokich częstotliwości (np. 50kHz) i amplitud wyjściowych daje się zobaczyć same zniekształcenia nieliniowe.
Dla 10kHz najbliższa harmoniczna to 20kHz :-( czyli biorąc pod uwagę granicę słyszalności i spodziewany poziom harmonicznej, nie ma w zasadzie po co jej mierzyć. Robiłem za to pełny pomiar dla 5kHz, mniej więcej 2x wyższy poziom harmonicznych niż dla 1kHz.

[raven1985]

Szkoda że nie można posłuchać zniekształceń, ale w sumie wyszło to na takim poziomie że przy normalnym słuchaniu jest to nie do usłyszenia :)
Faktycznie pomiar dla 10Khz ma średni sens ale na podstawie przebiegu zniekształceń w funkcji częstotliwości (lub współczynnika tłumienia ) można w przybieżeniu oszacować jak przebiega wzmocnienie w otwartej pętli.
Jedne pomiary jakie mi jeszcze przychodzą do głowy - to jak wzmacniacz reaguję przy silnym przesterowaniu, wydaję mi się że dzięki bootsrap-owi powinien mieć fajny mięki clip.
THD dla niskich częstotliwości np 100Hz i małych mocy np 100mW i 500mW.

[Zbig]

Spróbuję zdjąć charakterystykę wzmocnienia w otwartej pętli, może mi się to uda.
Masz rację, że w nasycenie wchodzi z zauważalną "miękkością" :-) - wynika to z charakterystyki MOSFET-ów przy małych napięciach Uds - spróbuje zrobić fotki
jak wygląda sinus przy coraz silniejszym przesterowaniu. Przy małym przesterowaniu jest to tylko "ugięcie" grzbietów, potem oczywiście obcinanie sygnału i przechodzenie do prostokąta, ale bez żadnych efektów ubocznych typu oscylacje itd.
THD dla małego sygnału i małej częstotliwości postaram się zmierzyć, nie wiem czy TrueRTA i karta dźwiękowa pozwolą zejść aż tak nisko z amplitudą jak napisałeś (szumy własne karty), ale mogę zejść tak nisko, jak się da powyżej szumu.

[Q]

Przykleiłem, żeby wątek nie "spadał".
Ponieważ Autor wątku słusznie zauważył, że akurat w tym dziale często prowadzone są monologi poprzez dopisywanie postów mimo braku odpowiedzi, więc wyłączyłem dla tego działu łączenie postów w przypadku pisania jednego pod drugim przez tego samego Autora. Dzięki temu każdy update wątków tego działu będzie widoczny. Dziękuję za zwrócenie uwagi na tę niedogodność.

[gi]

Dobre posunięcie z tym przyklejeniem. Wątek naprawdę na to zasługuje.

Mimo, że nie jestem elektronikiem to całość przeczytałem jak lekką lekturkę i przy okazji wiele rzeczy się nauczyłem.

Co do samego wzmaka to już widać, że będzie porządnie dopracowany (pomysł modułów na złączach szpilkowych też bardzo fajny).

[Zbig]

Przykleiłem, żeby wątek nie "spadał".

Dziękuję, w imieniu swoim i innych piszących w tym dziale.

Ponieważ właśnie szykuję się do wyjazdu w góry (trzeba rodzinkę zabrać na ferie :-) )
więc przez ponad tydzień raczej nic z mojej strony się tu nie pojawi.
Po powrocie zmontuję układ na nowej płytce i sprawdzę czy nie ma błędów, wtedy opublikuję ostateczny schemat i płytkę.