Wzmacniacz tranzystorowy - pierwszy projekt

[El_liero]

chyba chodziło o 500Ohm i 500Ohm a nie kOhm?

hehe, oczywiscie zgadza się.

prąd spoczynkowy wędruje w granice 800mA

0,8A to ło la Boga, za duży. 50-200mA.

No to układ działa. Wirtualnie :)
Została jeszcze kwestia regulacji/zbijania DC na wyjściu. Tutaj mam nikłą widzę jaki układ zaprojektować...

[raven1985]

A co myślisz o tych dwóch książkach: B. Cordell - Designing Audio Power Amplifiers D. Self - Audio Power Design Handbook

Lektura obowiązkowa :)

Co z nimi jest nie halo? Wiem, że mają już swoje lata, ale...

Tranzystorami się nie przejmuj. Przez wypasione możesz mieć więcej problemów niż pożytku z nich.

Podoba mi się THD, ale to tylko symulacja

Jak pokazuje praktyka przy przyzwoitych modelach symulacja nie aż tak odbiega od pomiarów :)

prąd spoczynkowy wędruje w granice 800mA, dla 2,48 jest jakieś 110mA

Optymalny prąd spoczynkowy to ok 25mv spadku na rezystorach emiterowych u ciebie jakieś 50mA.

Wygląda OK myślę że możesz brać lutownicę w dłoń :)

[Zigrin]

Lektura obowiązkowa

Na szczęście z nich też korzystałem

Mam dwa pomysły, jeden to pewnie przerost formy nad treścią, ale co tam:
1. Wywalić C7, R20, R21, Q10. Napięcie CE Q9 wykorzystać jako nap. odniesienia dla dwóch źródeł prądowych na raz.
2. Zamiast obecnego OPS zastosować "trójki" - wstępny st. sterujący - st. sterujący i st. mocy. Teoretycznie dużo zalet, ale czy w tym przypadku się to opłaca....

Wygląda OK myślę że możesz brać lutownicę w dłoń

To cieszy najbardziej Zaczynam malować PCB, efekty przedstawię :)

[SP7LZA]

Na szczęście z nich też korzystałem

Mam dwa pomysły, jeden to pewnie przerost formy nad treścią, ale co tam:
1. Wywalić C7, R20, R21, Q10. Napięcie CE Q9 wykorzystać jako nap. odniesienia dla dwóch źródeł prądowych na raz.
2. Zamiast obecnego OPS zastosować "trójki" - wstępny st. sterujący - st. sterujący i st. mocy. Teoretycznie dużo zalet, ale czy w tym przypadku się to opłaca....



To cieszy najbardziej Zaczynam malować PCB, efekty przedstawię :)

1. Wywalić C7, R20, R21, Q10. Napięcie CE Q9 wykorzystać jako nap. odniesienia dla dwóch źródeł prądowych na raz.

zły pomysł

---------- Post dodany o 12:13 ---------- Poprzedni post o 08:19 ----------

Raczej też nie powinno być C4 a C8 możesz dać 1-2,2uF polipropylenowy

[raven1985]

Raczej też nie powinno być C4

Czemu ?

1. Wywalić C7, R20, R21, Q10. Napięcie CE Q9 wykorzystać jako nap. odniesienia dla dwóch źródeł prądowych na raz.

Przy klipie może być problem.

2. Zamiast obecnego OPS zastosować "trójki" - wstępny st. sterujący - st. sterujący i st. mocy. Teoretycznie dużo zalet, ale czy w tym przypadku się to opłaca....

Opłaca. Tylko dojdzie kilka problemów:
A) kompensacja termiczna będzie aż 6 złącz B-E.
B) potrójny Darlington nie jest stabilny i wymaga dodatkowej kompensacji.
C) Wzmocnienie pętli nfb wzrośnie i mogą pojawić się problemy ze stabilnością wzmacniacza. Jak nie masz doświadczenia to możesz sobie z tym nie poradzić.

[Zigrin]

Doświadczenie w uruchamianiu jakieś już mam, jednak w projektowaniu dopiero zdobywam, także odpuszczamy chwilowo z potrójnym darlingtonem.

A) kompensacja termiczna będzie aż 6 złącz B-E.

No właśnie, w przypadku układu Darlingtona trzeba kompensować termiczne tranzystory sterujące oraz mocy. W przypadku CFP wystarcza kompensacja st. sterującego. Dlaczego więc w wielu wzmacniaczach seryjnych na radiatorze znajdują się jedynie tranzystory mocy i tranzystor kompensacji termicznej(OPS w układzie Darlingtona), a wiele projektów DIY ma na radiatorze wszystkie tranzystory "końcowe"? Wynika to z oszczędności przy projektowaniu PCB, chęci jego maksymalnego uproszczenia? Zabieram się powoli za PCB do mojego schematu i zamierzam wszystkie tranzystory końcowe umieścić na radiatorze. Tak samo jak sprzęgnąć termicznie tranzystory pary różnicowej.

Przy klipie może być problem.

W jakim sensie problem? Szukam i nie mogę się doszukać.

Raczej też nie powinno być C4

C4 to kondensator przyspieszający wyłączanie tranzystorów końcowych kiedy skończy się ich cykl przewodzenia. Ma to minimalizować zniekształcenia przełączania(switching distortion) i zapobiegać sytuacji kiedy przewodzą dwa tranzystory na raz. Zniekształcenia te mają związek z pojemnością bazy. Kiedy zmienia się połówka sinusoidy pojemność bazy musi zostać najpierw rozładowana zanim tranzystor się zatka. W tym krótkim czasie przewodzi już drugi tranzystor powoduje to przepływ prądów pomiędzy szynami zasilania.

[raven1985]

C8 możesz dać 1-2,2uF polipropylenowy

Nie musi może to nawet być przewymiarowany (np 47u) elektrolit, to bez znaczenia.

Wynika to z oszczędności przy projektowaniu PCB, chęci jego maksymalnego uproszczenia?

Albo niewiedzy. Mało kto robi pełne testy stabilności prądu spoczynkowego. Jak pozbyć się tej wady możesz zobaczyć w moim ASYM-ie - prąd sterujących nie zależy od ich temperatury bo zawsze jest spadek 2*Vbe na rezystorze w ich emiterach.
Alternatywnie można zastosować układ "diamond" wtedy "generator" biasu kompensuje tylko 2 złącza tranzystorów wyjściowych.

W jakim sensie problem? Szukam i nie mogę się doszukać.

To przeanalizuj co się będzie działo przy klipie :)

C4 to kondensator przyspieszający wyłączanie tranzystorów końcowych kiedy skończy się ich cykl przewodzenia. Ma to minimalizować zniekształcenia przełączania(switching distortion) i zapobiegać sytuacji kiedy przewodzą dwa tranzystory na raz. Zniekształcenia te mają związek z pojemnością bazy. Kiedy zmienia się połówka sinusoidy pojemność bazy musi zostać najpierw rozładowana zanim tranzystor się zatka. W tym krótkim czasie przewodzi już drugi tranzystor powoduje to przepływ prądów pomiędzy szynami zasilania.

Dokładnie ale ma ten kondensator jedną wadę. Szybo się przeładowuje i może zmieniać punkty pracy stopnia wyjściowego.

[Zigrin]

To przeanalizuj co się będzie działo przy klipie

Czy chodzi o to, że wraz z przesterowaniem maleje spadek napięcia na R17 i R19 co za tym idzie zmieniają się punktu pracy IPS i VAS? W przypadku rozłączonych źródeł IPS działa jakby niezależnie od VAS. Zauważyłem też, że VAS w obecnej konfiguracji powoduje ogólny spadek zniekształceń jednak przy przesterowaniu sinusoida staje się poszarpana w dodatniej połówce, a dolna jest obcinana. VAS jako pojedynczy tranzystor powoduje symetryczne obcinanie przy przesterowaniu.

---------- Post dodany o 14:51 ---------- Poprzedni post o 14:43 ----------

Zastanawia mnie też, dlaczego para różnicowa przeważnie budowana jest na tranzystorach PNP. Czy ma to związek z tym żeby zredukować obciążenie źródła sygnału? Wtedy źródło jakby pochłania prąd płynący z emitera przez bazę do masy, a dodatnią połówką zamyka tranzystor?

[mbar]

dlaczego para różnicowa przeważnie budowana jest na tranzystorach PNP

Kiedyś tranzystory PNP miały niższe szumy od analogicznych NPN. I były tańsze w produkcji :)

[SP7LZA]

C4 to kondensator przyspieszający wyłączanie tranzystorów końcowych kiedy skończy się ich cykl przewodzenia. Ma to minimalizować zniekształcenia przełączania(switching distortion) i zapobiegać sytuacji kiedy przewodzą dwa tranzystory na raz. Zniekształcenia te mają związek z pojemnością bazy. Kiedy zmienia się połówka sinusoidy pojemność bazy musi zostać najpierw rozładowana zanim tranzystor się zatka. W tym krótkim czasie przewodzi już drugi tranzystor powoduje to przepływ prądów pomiędzy szynami zasilania.

C4 jest obciążeniem wtórnika i praktycznie jego działanie w tym miejscu będzie takie jak podłączenie kondensatora na wyjście wzmacniacza i raczej będzie powodowało destabilizację wzmacniacza. We wszystkich konstrukcjach jakie widziałem w tym miejscu jest tylko opornik. U siebie stosuje na wyjściu c-mosy sterują się zdecydowanie mniejszymi prądami.

---------- Post dodany o 17:51 ---------- Poprzedni post o 17:35 ----------

Nie musi może to nawet być przewymiarowany (np 47u) elektrolit, to bez znaczenia.

ale w przypadku zastosowania słabego elektrolitu bardzo rosną zniekształcenia i w tym wypadku co piszesz powinny tu być takie co przy 100kHz mają niską impedancję inne stanowią za dużą impedancję przy 10-20kHz a to wprowadza b.duże zniekształcenia dla tych częstotliwości. Dlatego tańszym rozwiązaniem jest polipropylen 2,2uF i już w zupełności wystarczy.

[Zigrin]

Powalczyłem trochę z VAS i niesymetrycznym obcinaniem przy clipie, któremu towarzyszyło pojawianie się DC na wyjściu. Przy okazji z ciekawości "odwróciłem" IPS i VAS. Teraz za VAS znajduje się wtórnik emiterowy(co ciekawe takie rozwiązanie przy poprzednim układzie tranzystorów powodowało większe zniekształcenia), który dba o zapewnienie odpowiedniego prądu dla sterowania wtórnika końcowego. Przy okazji sam wzmacniacz napięciowy jest mniej obciążony. Obecnie DC na wyjściu symulowane jest na poziomie 900uV THD pozostało na poziomie 0,001% przy prawie maksymalnym wysterowaniu rośnie do 0,015%, a przy delikatnym clipie nie przekracza 1,5%.

Ciekawi mnie jak obliczyć całkowity SR tego wzmacniacza. Wiadomo kiedy powstanie model można zmierzyć, ale zanim to nastąpi minie jeszcze kilka dni



---------- Post dodany o 23:13 ---------- Poprzedni post o 23:10 ----------

PS
Udało mi się za grosze(18pln) wyszarpać ładne TS120/24 - 2x22,5V - wydaje się być optymalne do mojego zastosowania :)

[Manstaff11]

Czy chodzi o to, że wraz z przesterowaniem maleje spadek napięcia na R17 i R19 co za tym idzie zmieniają się punktu pracy IPS i VAS? W przypadku rozłączonych źródeł IPS działa jakby niezależnie od VAS. Zauważyłem też, że VAS w obecnej konfiguracji powoduje ogólny spadek zniekształceń jednak przy przesterowaniu sinusoida staje się poszarpana w dodatniej połówce, a dolna jest obcinana. VAS jako pojedynczy tranzystor powoduje symetryczne obcinanie przy przesterowaniu.

Mając wspólne napięcie odniesienia przy przesterowaniu tranzystor źródła prądowego "zewrze" to napięcie odniesienia i wyłączy prąd także w parze różnicowej. Powrót do normalności może być potem długi

---------- Post dodany o 14:51 ---------- Poprzedni post o 14:43 ----------

Zastanawia mnie też, dlaczego para różnicowa przeważnie budowana jest na tranzystorach PNP. Czy ma to związek z tym żeby zredukować obciążenie źródła sygnału? Wtedy źródło jakby pochłania prąd płynący z emitera przez bazę do masy, a dodatnią połówką zamyka tranzystor?

Irek to kiedyś tłumaczył, że często parę różnicową robi się na tranzystorach PNP po to żeby tranzystor stopnia napięciowego był NPN. A to dlatego, że wybór tranzystorów NPN jest większy :)

[raven1985]

Irek to kiedyś tłumaczył, że często parę różnicową robi się na tranzystorach PNP po to żeby tranzystor stopnia napięciowego był NPN. A to dlatego, że wybór tranzystorów NPN jest większy

Może kiedyś tak robili bo pnp paskudne były :)

C4 jest obciążeniem wtórnika

Tak samo jak C8 obciążeniem pojemnościowym VAS :flapper::biggrin:

słabego elektrolitu bardzo rosną zniekształcenia

A niby jakim cudem ? Na tym kondensatorze jest małe napięcie i po to ma być przewymiarowany żeby nie było żadnych zniekształceń. Po za tym ten kondensator jest wewnątrz nfb.
MKP zajmie pół pyłki i tyle z niego pożytku będzie :)

Ciekawi mnie jak obliczyć całkowity SR tego wzmacniacza.

SR = I/C = 4.5m/68pf = 66V/us

[SP7LZA]

A niby jakim cudem ? Na tym kondensatorze jest małe napięcie i po to ma być przewymiarowany żeby nie było żadnych zniekształceń. Po za tym ten kondensator jest wewnątrz nfb.
MKP zajmie pół pyłki i tyle z niego pożytku będzie

przerabiałem to wyszło mi tak z pomiarów swoich konstrukcji , przecież żaden problem było by wstawić elektrolit za 20gr a nie robię tak.
MKP 2,2uF/63V Wima są kostkami 7/7mm

Tak samo jak C8 obciążeniem pojemnościowym VAS

ale VAS nie pracuje w układzie wtórnika i myślę, że to jest przyczyna wzbudzania się symulacji przy przesterowaniu.

[raven1985]

MKP 2,2uF/63V Wima są kostkami 7/7mm

Nie ma takiego. Najmniejsze MKP2 są do 0.33uF i mają wymiary 8.5 - 14 - 7.2 mm z rastrem 5mm.
o takiej pojemności są dopiero MKP4 i mają wymiary 11 - 21 - 26.5 z rastrem 22.5mm na napięcie 100VDC/63VAC
Dokładnie to przerabiałem bo potrzebuje do mojego ASYM-a 1uF MKP, nie znalazłem mniejszego niż 10 na 17.5 mm

ale VAS nie pracuje w układzie wtórnika i myślę, że to jest przyczyna wzbudzania się symulacji przy przesterowaniu.

Ten kondensator zwiera rezystor dla AC i nic po za tym. Mi się nic nie wzbudza. Być może miałeś źle dobraną wartość.

[SP7LZA]

Nie ma takiego. Najmniejsze MKP2 są do 0.33uF i mają wymiary 8.5 - 14 - 7.2 mm z rastrem 5mm.
o takiej pojemności są dopiero MKP4 i mają wymiary 11 - 21 - 26.5 z rastrem 22.5mm na napięcie 100VDC/63VAC
Dokładnie to przerabiałem bo potrzebuje do mojego ASYM-a 1uF MKP, nie znalazłem mniejszego niż 10 na 17.5 mm

Masz rację pomyliłem się miałem na myśli MKS WIMA 2,2uF/63V u mnie dobrze spisuje się w VAS.

Ten kondensator zwiera rezystor dla AC i nic po za tym. Mi się nic nie wzbudza. Być może miałeś źle dobraną wartość.

Chodziło mi o C4 1uF przy 20kHz ma impedancję ok 8om co spowoduje duży prąd przy wysokich częstotliwościach tranzystorów sterujących. (chyba, że się mylę )

[Zigrin]

Wczoraj w nocy i dzisiaj w pracy w wolnej chwili walczyłem z PCB. Efekty póki co są mizerne niby tylko 55 elementów ale nie mam pomysłu :( Wrzucam to co zrobiłem do tej pory. Chodzi głównie o topologie. Proszę nie sugerujcie się grubością ścieżek póki co. Toplayer to zwory lub połączenie przewodem na płytce.

[raven1985]

Chodziło mi o C4 1uF przy 20kHz ma impedancję ok 8om co spowoduje duży prąd przy wysokich częstotliwościach tranzystorów sterujących. (chyba, że się mylę )

Ten kondensator nie jest żadnym obciążaniem tego wtórnika. On zwiera rezystor łączący oba tranzystory dla AC:


Symulacja z mojego ASYM-a:
Obciążenie 4om, 20khz na wyjściu 40Vp
Góra: Napięcie wyjściowe
Środek: czerwony - prąd kondensatora
zielony - rezystora
Dół: niebieski - prąd bazy tranzystora wyjściowego.
zielony - prąd emitera sterującego.


---------- Post dodany o 16:30 ---------- Poprzedni post o 16:24 ----------

Wrzucam to co zrobiłem do tej pory

PCB najgorsze jakie można zrobić dla wzmacniacza :)
Nie mam czasu żeby o wszystkim napisać.
Połączenia mas okropne. Masy kondensatorów odsprzedających tranzystory wyjściowe muszą być rozdzielone od masy sygnałowej.
ścieżki zasilania muszą tworzyć jak najmniejszą pętle a nie biegnąć dookoła płytki.
Za cienkie ścieżki, powinny być tak grube jak się da. Używaj polygnów.
Za rozwlekle można spokojnie zmieścić to na płytce o 1/3 mniejsze.

[Zigrin]

PCB najgorsze jakie można zrobić dla wzmacniacza
Nie mam czasu żeby o wszystkim napisać.
Połączenia mas okropne. Masy kondensatorów odsprzedających tranzystory wyjściowe muszą być rozdzielone od masy sygnałowej.
ścieżki zasilania muszą tworzyć jak najmniejszą pętle a nie biegnąć dookoła płytki.
Za cienkie ścieżki, powinny być tak grube jak się da. Używaj polygnów.
Za rozwlekle można spokojnie zmieścić to na płytce o 1/3 mniejsze.

Ok, wezmę te sugestie pod uwagę. Trudno jest ogarnąć płytkę w taki sposób, żeby szyny zasilania nie otaczały jej. W sumie największy z nią problem to końcówka mocy. Wzmacniacz różnicowy i VAS ogarnąłem bardzo ładnie i zwięźle, natomiast OPS tragedia. Walczę dalej.

[irek]

Kiedyś tranzystory PNP miały niższe szumy od analogicznych NPN.

To wynika z mniejszej ruchliwosci nosnikow w zlaczu PNP. Jednak koniecznosc stosowania pary PNP wynikala z drugiego stopnia (wzmacniacza napieciowego) ktory musial byc na tranzystorze NPN. Do tej pory nie ma ''dobrych'' tranzystorow PNP, wersje PNP zawsze maja gorsze parametry wlasnie ze wzgeldu na nizsza ruchliwosc nosnikow a ze daje to nizsze szumy to taka mala zaleta, nie koniecznie odczuwalna w praktyce.