Studiu - amplificator audio de inalta performanta

[hpavictor]

Nimic nu poate fi cu supărare dacă vine din partea Dvoastă !

[hpavictor]

Conceptul pentru solutia tehnica ( varianta finala ) a sursei de alimentare pentru etajul de intrare si VAS e compus din cele trei scheme de mai jos , evident valorile componentelor vor fi modificate ulterior :

 

 

 

 

 

 

 

[hpavictor]

Pentru a nu deranja sau influenta negativ alte subiecte cu o tema asemanatoare , am hotarat sa deschid un nou subiect pe tema amplificatoarelor audio de inalta performanta .

Ca exemplu didactic , va prezint una dintre variantele luate in calcul de noi , privind schema etajului de intrare a proiectului comun Victor & Leco .

Desigur , aceasta varianta a fost un studiu , nu este varianta finala , ea va fi prezentata doar dupa confirmarea fizica a performantelor simulate .

Scopul prezentarii acestui concept este de a lamuri directia urmata de noua generatie de amplificatoare si este evident ca nu exista nimic miraculos sau vreo tehnica deosebita si supersecreta in acest proiect .

In urma cu ceva timp , am studiat cateva proiecte din epoca de aur a HiFi-ului si am gasit cateva puncte comune , inclusiv in proiectul FC-100 a lui Mihai Rauta , popularizat la greu pe DIYAUDIO ,

Desigur , etajul final Marantz PM7200 , Akai AM95 sau preamplificatorul Luxman C02 au anumite parti comune , restul il puteti descoperi singuri , ca urmare le-am inglobat in studiul prezentat mai jos .

Mentionez pentru toti userii ca nu este schema finala , iar etajul DC servo are cateva " secrete " in comparatie cu variantele popularizate pe net ( are in compunere doua etaje : diferentiator-integrator si un etaj FTJ 2Hz / 60 dB / decada folosind o parte din tehnica implementata in Akai AM95 ) , aceste amanunte sunt prezentate tuturor userilor pentru a intelege ca nu discutam de un DC servo avand calitati mediocre , compus din trei rezistente si doua condesatoare si un opamp ...

Schema prezentata este deosebita din punct de vedere al performatelor , desi nu este varianta finala ci un simplu studiu ( nefinalizat ) .

Prima varianta luata in considerare a fost o topologie clasica de amplificator audio din clasa HiEnd pentru anii "80 : buffer , etaj de intrare - amplificator in tensiune , buffer + superdioda , etaj final .

Deoarece amplificatorul cap - coada nu are reactie negativa globala , a fost necesara implementarea a doua bucle de DC servo : una pentru amplificatorul in tensiune iar cea de-a doua pentru etajul final de putere . In sursa de inspiratie ( POA6600 ) se foloseste doar o singura bucla de DC servo ( pentru etajul final ) , deoarece etajul de intrare este cu FET .

Cele doua bucle de DC servo din proiectul meu folosesc solutii tehnice diferite , in functie de modul de actiune .

Am evaluat mai multe scheme de superdioda , etaje buffer , etaje finale de putere si am ales cateva variante ce puteau fi implementate relativ usor intr-un proiect .

Evident , am exclus de la inceput toate prostiile popularizate pe net ca fiind " simple si bune " , deoarece am ales ca prioritate performantele ( la semnal mic , la semnal mare , tranzitorii ) iar costurile de fabricatie au fost neglijate , deoarece este un simplu studiu .

O a doua varianta luata in considerare a fost adusa la cunostiinta de @maxente : http://www.elforum.info/topic/114639-proiect-de-amplificator-hi-end/?hl=accuphase#entry1356930

Am inteles reticenta majoritatii userilor de a putea participa la proiect de asemenea anvergura in acel moment , din lipsa unui dialog real intre anumiti useri dar si pe fondul neexplicarii - neintelegerii schemei . Asta e viata .

O a treia varianta a fost o cale de mijloc intre cele doua variante de mai sus si am studiat evolutia ulterioara a lui POA6600 .

Ca urmare , am renuntat la topologia de amplificator fara bucla de reactie negativa globala in favoarea unei structuri clasice , pentru a putea controla eficient dampingul la capatul superior al benzii audio si obtinerea unor valori excelente pentru THD / TIM .

In prezent , topologia in studiu este urmatoarea : se folosesc doua etaje de intrare in paralel , buffer + superdioda + circuit de mute , etaj final 3EF .

Cele doua etaje de intrare nu sunt identice , ci complementare , fiecare proceseaza independent cate o semialternanta iar suma se realizeaza pe etajul buffer , pentru a nu afecta raspunsul armonic ( in acest fel nu dispar armonicele pare ) .

Etajul buffer este o dezvoltare a topologiei Lender , realizata de Tim de Paravicini in perioada Luxman .

Circuitul de protectie este derivat din cel clasic pentru proiectele mele , tine cont de majoritatea erorilor ( pornire temporizata , oprire instantanee , supratemperatura etc ) si foloseste o secventa de pornire oprire ce tine cont de ordinea actionarilor mute / releu / triac pentru o functionare sigura a amplificatorului si a incintelor audio .

Evident , contactele releului ce comanda iesirea se afla in bucla de reactie negativa globala pentru controlul dampingului .

Etajul DC servo este cel folosit in studiul initial .

 

Un exercitiu de gandire pentru pasionatii genului , in scopul inlocuirii cu trazistoare bipolare a mos-urilor din schema de principiu urmatoare , pentru o compatibilizare eficienta cu schema anterioara :

 

 

Ar putea fi o cale deschisa pentru o topologie foarte performanta destinata etajului de intrare + VAS , total diferita fata schemele amplificatoarelor audio cunoscute !

[sesebe]

E protejata prin patent schema de mai sus.

[Vizitator]

Orice patent expira dupa o perioada...

[hpavictor]

@sesebe

 

Da , stiu , dar si eu am propria mea varianta , cu tranzistoare bipolare .

Asa cum stie toata lumea , MOS-urile functioneaza diferit fata de bipolare , deci si aici treaba e foarte clara .

Varianta mea de amplificator va fi publica / libera de sarcini pentru uz privat cu toate drepturile si obligatiile de deriva din asta . .

Devenind domeniu public , nicio firma nu si-o poate atribui in portofoliu de patente , chiar daca se poate folosi de ea cu conditia expresa de a mentiona " originea " adica eu , DjLeco si restul echipei .

Varianta din patentul anterior a fost protejata intelectual pe termen de 3 ani , sau daca ( de obicei nu ) se plateste varianta de protectie extinsa - maxim 20 ani .

Ce sa vezi , varianta pe care am postat-o anterior ( diferita de a mea ) a expirat in 2010 , total intamplator .

Desigur , din nou total intamplator varianta mea ( va fi la liber , adica Public Domain https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain ) este total diferita tehnic fata de cea cumparata de Samsung .

Evident , daca vreodata se va ajunge la comparatii tehnice .

De altfel , este motivul principal pentru care am postat toata bibliografia ( toate sursele de inspiratie ) , pentru a nu fi acuzat ulterior de analfabetii si invidiosii forumului de infractiunea de plagiat prin metoda copy / paste .

Asta e viata !

[hpavictor]

Pentru amatorii genului , de pus în ramă :

 

" People often say mostly second harmonic. What they mean is hasn't got rid of the second harmonic using Push Push cancellation. A equally nasty trait of the high power valve design which sound, slow, nasal, lumpy, and wrong.

 

The xxx we talk of puts the second harmonic back. It doesn't inject it from a pallet of tones. The VAS also provides some when a simple type ( good ).

 

The ear produces 30 % THD with an exponential cascade of harmonics ( University of Oxford Radcliffe hearing lab ). The shape of the inner ear dictates this. Conjecure is the brain knows this distortion and extracts the reality. The second conjecture is if the distortion we hear has this exponential harmonics the brain will say. " Yes, that's good ". However to remove the second harmonic will say " that's hi fi ". Remove everything up to the fifth and he brain will say if it exceeds 0.1%." That's nasty ". However to have the fifth at 0.1% when the second might be near 1% is OK. Further conjecture says 0% is " exactly " equaly to 1% exponential. Anything else is not as good. However 0.1% exponential will be very good as the trained ear will detect less cumulative tonal colour. However to some they will hear a lack of saturation of tonality. As speakers seldom give less than 1% there is little danger of owning a " less saturated sound ". The eye also likes this small exageration of colour saturation.

 

Anyone who hasn't heard how a good valve amp sounds ( of which there are very very few ) will never be able to understand the insights they give. Often the rhythm is not 100% and this is a major defect. On medium pace music rhythm is very good and and might still win the day as it has more detail in the thumping sounds made. The compromise need not be as bad as most port loaded speakers. The insights are much better than real life. One could never be as close as a microphone gets when lets say more than two performers ( Thanks Bob Stewart, his concept circa 1976 ). This sound picture is like when the people of Mauritius dream of snow and suspect it is not unlike the stuff in the fridge. They know the real thing is a different experiance, they infer it. It's so much better to have something closer to reality rather than the inside of the fridge and a VHS tape. Sound with OK distortion where as few devices as possible got involved is like the very best artificial snow. As we said in the 1970's " Photocopying losses of complex circuits ( Bob again ) ". If you never heard it you can only guess.

 

One has to understand that a testing method that singled out the 5% bad ones from the 1% OK ones in 1937 has no reality in the modern world. It is curious and interesting to keep improving this aspect of performance and perhasp says something good going on. It means almost nothing if the reality of the" machine that is us " is factored in. If lets say the very best 32 bit recording was made of any sound ( music if you like ). Then a before and after error reading could be made. Up to a point this is interesting. Then put in the speakers. We would then be forced to find out the very real truth, we would need a " perfect " microphe to do this. Only then might we find some truth? It would be a lifetimes work I suspect. THD would then be no more than taking the blood presure of someone before a blood test. I suggest there is no blood tests in hi fi, let alone a scan. "

[hpavictor]

Un alt exemplu ( Primare A32 ) un amplificator Full Balanced construit in maniera Entry Level / Low Cost , dar din categoria " asa nu " chiar daca la unele criterii ar putea fi acceptabil :

 

[hpavictor]

Uite alt un exemplu de la Classe Audio ( M1000 ) , tot Full Balanced , inclus in categoria : ASA NU

 

Uite si un exemplu DIY :

Si pe el il includ fara a clipi in aceeasi categorie : ASA NU

 

Sper sa pricepi , schemele prezentate anterior la categoria ASA NU sunt pentru majoritatea constructorilor bune si / sau foarte bune , unele au pedigree confirmat de audiofili , dar le lipseste cate ceva , pe ici pe colo , in partile importante .

Nu mai vars nimic din casa inainte ca totul sa fie gata !

[sesebe]

Victor da-mi pe privat linkul care a fost sters referitor la posibila mea sursa de inspiratie.

Nu am apucat sa-l vad.

Merci

[Kosmin]

@Victor, sa inteleg ca doresti sa folosesti un soi de diferential si in etajul VAS, eventual cu o sursa de curent constant mai "acatarii" fata de o rezistenta banala iar mai apoi sa ii pui si o cascoda peste ca sa il anesteziezi si dpdv al variatiei tens. de alimentare?

[hpavictor]

Da , se poate spune si asa , este o topologie inca neintalnita la altii , ca urmare e greu sa o definesc in cuvinte .

 

Intotdeuna am tinut cont de sursele de curent , deoarece majoritatea performantelor amplificatorului depind de rejectia alimentarii oferita de sursele de curent .

Despre sursele de curent am gasit cateva explicatii elementare pe net , care nu sunt prea exacte , dar OK pentru a va face o idee despre performante la modul general :

 

Ma tot gandesc sa folosesc o topologie comuna , unificata pentru toate sursele de curent folosite in acest amplificator , iar cea mai mare parte a PSSR-ului sa se bazeze pe rejectia etajulului stabilizator care va alimenta cele trei etaje sensibile la variatiile alimentarii : ( 1 ) etajul de intrare + ( 2 ) VAS + ( 3 ) etajul buffer intermediar dintre VAS si etajul final de putere ...

De altfel , se considera ca sunetul unui amplificator audio este determinat de amplicatorul propriu zis in proportie de 40% si de sursa de alimentare in proportie de 60% !

Acel etaj buffer intermediar are si rolul de a introduce functia " mute " , care porneste / opreste functionarea etajului final fara a comuta tensiuni sau curenti mari , functie ce face parte din secventa de oprire / oprire a circuitului de protectie , astfel ca releul ce comuta sarcina sa nu " rupa " cu semnal , pentru a-i proteja contactele de scantei distructive .

[hpavictor]

@Victor, sa inteleg ca doresti sa folosesti un soi de diferential si in etajul VAS, eventual cu o sursa de curent constant mai "acatarii" fata de o rezistenta banala iar mai apoi sa ii pui si o cascoda peste ca sa il anesteziezi si dpdv al variatiei tens. de alimentare?

 

 

Este o simpla schema pentru studiul topologiei , modificarile privind etajele de intrare au fost mentionate anterior .

Doar etajele buffer din intrare raman nemodificate ( cu exceptia surselor de curent din componenta lor ) .

Nu este varianta finala a schemei !

 

Da , etajul buffer care face lagatura cu superdioda si etajul final de putere + SOA insumeaza semnalele in contratimp ce vin de la cele doua etaje complementare ( de intrare + VAS ) , deci este un etaj buffer diferential , dar nu este VAS , fiind doar repetor .

Cele doua etaje complementare de intrare nu sunt alimentate printr-o simpla rezistenta , acolo vine o oglinda de curent comandata de circuitul DC Servo ( compus din trei etaje : integrator simetric trece jos 20Hz / 12 dB , urmat de un filtru trece jos la 2Hz / 48 dB si un reglaj static pentru offset-ul nativ al intregului amplificator cu o plaja de compensare de + / - 100 mV ) .

Intradevar , oglinda de curent comandata de DC Servo este alimentata la + / - 15V , deci in mare parte rejectia alimentarii acestor etaje de intrare se bazeaza pe puritatea spectrala a alimentarii de + / - 15V .

Aici mai e loc de imbunatatire , lucrez la acest detaliu .

Editat Aprilie 5, 2017 de Victor

[hpavictor]

Continuare la #109 :

 

[hpavictor]

Schema ( varianta finala ) a etajului buffer intrare balansata :

 

 

Bode fara filtru intrare :

 

 

Bode cu filtru intrare :

 

 

Tabel THD :

 

 

 

 

 

THD-ul e diferit pentru anumite valori ale unor componente ale filtrului FTJ din intrare ( 1K5 si 1K2 ) ...