Teorie si Generalitati in Audio

[barbulescuorlando]

[Marian]

Multumesc amandurora.

E bine de stiut ca lumea citeste ce scriu eu aici.

[barbulescuorlando]

Cu nesaț. Chiar dacă nu intervin mult pe forum ( cunoștințe limitate dar , iată de ce, în creștere) citesc mai tot ce intră în sfera mea de interes. Sincer am reușit să înțeleg câte ceva din funcționarea unui etaj de amplificare.

[flomar60]

Acum 6 ore, Marian a spus:

 

E bine de stiut ca lumea citeste ce scriu eu aici.

De citit,citesc multi!...inclusiv eu!...cu placere si interes!....pentru atunci cand vei face simularea, mi-am notat cateva chestii...sunt curios daca simulatorul va modifica valoarea C3; daca va pune un condensator peste R8 ; daca se vor modifica valorile R20,R21 ; daca peste C9 si C10 se vor pune 100nF ...si , probabil ,vor mai fi mici modificari de valori pe la ceva rezistente....ce am mentionat eu sunt maruntisuri care nu schimba nimic esential din schema! ...presupun-daca nu lucrez cu programe de simulare n-am de unde sa stiu!-ca sunt importanti parametrii pe care ii ceri de la schema...

PS. Vin sarbatorile ,e momentul sa mai socializam si cu familia,prietenii...sa ne bucuram de pomana porcului!...electronii astia care ne vâjâie prin cap....e cazul sa-i trecem pentru 1-2 saptamani pe linie moarta!

Toate cele bune,Marian si sarbatori fericite!

[Marian]

Tocmai de aia am tras pe dreapta activitatea comerciala, si am profitat de timpul liber pentru a completa partea cu etajul final din acest topic. 

Mai am ceva proiecte didactice dar nu stiu daca le voi relua in perioada urmatoare, vreau sa mai lucrez putin la schema variantei analogice de la sarcina activa, si apoi sa testez ce apuc, dupa care sa ma apuc de varianta digitala pe care eu o voi realiza pentru mine in final. 

 

Cat despre dilemele dvs legate de simulare, tineti aproape si le veti lamuri, va promit

Sarbatori fericite, si mai ales cu liniste in casa si in suflet, dvs si tuturor celor care citesc!

Editat Decembrie 17, 2018 de Marian

[Marian]

Salutari.

 

O sa raman dator cu simularea schemei la care s-a ajuns in ultima prezentare de pe pagina anterioara ( si implicit cu lamuririle pentru Dl Marcu ), pentru ca acum tin sa lamuresc macar partial un alt aspect. 

 

Desi arhitectura discutata pana acum este cea simpla ( intrare si VAS asimetrice ), totusi fac o exceptie si incerc sa lamuresc circul de pe topicul cu polarizarea VAS la schemele simetrice ( stiu ca asta ar fi trebuit sa faca parte dintr-o serie completa legata de arhitectura schemelor simetrice dar...fie ). 

 

Ma refer la discutiile de pe topicul asta, s-au postat acolo diverse mituri sau direct fabulatii in incercari disperate de a denigra o solutie dovedit a fi functionala, pentru ca anumite personaje nu pot tolera faptul ca o schema atat de complexa precum Mosfet400 este si functionala... In fine, o sa incerc sa combat punctual cateva afirmatii de acolo

 

 

Rezistente diferite

S-a spus ca daca se folosesc valori diferite la rezistente, echilibrul o sa dispara.

S-a facut o simulare cu 2 rezistente la 140 si respectiv 150 pretinzand ca se afla in toleranta specifica rezistentelor ( in cazul exemplului aproximativ 7% ).

Este penibil sa pui valori diferite la niste rezistente intr-o simulare doar ca sa denigrezi o configuratie, dar lasand asta la o parte, daca ar fi sa fac o analogie atunci este ca si cum ai folosi intentionat valori diferite la rezistentele unui amplificator diferential cu AO doar pentru a demonstra ca acea configuratie nu merge, e proasta....normal ca iese un mare rahat daca pui rezistente diferite.

Am facut niste masuratori pe 2 valori alese aleatoriu de rezistente 1206 din stocul pentru mosfet400.

Intai cele de 150R pentru ca despre ele era vorba, sunt 1% nu pentru ca asa as fi ales ci pentru ca asta am gasit la momentul respectiv la magazin.

Iata 4 bucati alese aleatoriu din banda pe care mi-au sosit:

 

O diferenta maxima intre ele de 0,17%.

 

Am ales si niste rezistente cu 5%, 18k, 1206, si iata-le:

 

Diferenta maxima este de 0,21%.

Si rezistentele smd cu 5% sunt cele comune, adica usor de gasit.

Nu vin in diferente atat de mari din motive evidente, fac parte din acelasi lot de productie, acei 5% sunt maximul absolut admis de producator, in realitate lucrurile de cele mai multe ori stau foarte bine si departe de toleranta aia. 

 

Tranzistori diferiti

Daca se folosesc tranzistori diferiti echilibrul o sa dispara.

Normal ca echilibrul dispare in asemenea situatie, dar...Cine pune tranzistori diferiti in diferential sau in oglinzi???????

Doamne fereste!...

 

Beta diferit

Daca hfe-ul tranzisorilor este diferit, echilibrul o sa dispara.

Si ca singurul motiv pentru care merge este ca am pus tranzistori dubli care vin deja imperecheati "la sange".

Sigur ca daca diferenta este semnificativa or sa apara probleme la orice diferential.

Recomandabil este sa se faca imperecherea lor acolo unde este posibil, dar nu-i si obligatoriu, imaginati-va ce inseamna sa imperechezi cateva zeci de SMD-uri cu pini minusculi, sau dealtfel imaginati-va ca trimiti asamblarea la fabrica si le ceri sa-ti scoata tranzistorii din role si sa-i imperecheze...

Am scos din banda mai multi tranzistori MMBT din cei pe care ii folosesc eu la intrarile MPA300.V2 ( ca pe el am facut masuratoarea demonstrativa ), si nu sunt dubli, ci bipoari SMD, sot23-3 simpli. Am gasit valori cuprinse intre 111 si 121, asta in cazul unei scheme cum este mosfet400 presupune un offset maxim de 12mV...fix pix.

Acea oglinda nu a functionat corect asa cum a facut-o datorita tranzistorilor dubli, ci pentru ca este ea insasi functionala si usor de calculat.

 

Bucla inchisa/bucla deschisa

Singurul motiv pentru care testul a functionat este ca se lucreaza in bucla inchisa, deci numai si numai reactia negativa face posibil echilibrul, nimic altceva.

Sigur ca da, este normal ca atunci cand deschizi bucla in curent continuu, sa iasa un mare rahat, se intampla la fel cu orice diferential.

Este ca si cum ai cere unui AO folosit ca simplu comparator ( deci in bucla cc deschisa ) sa aiba totusi intrarile la fix acelasi potential...absurd stiu.

Deci din nou...Doamne fereste.

 

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Oglinda de curent - continuare

 

Desi am discutat despre subiectul asta pe acest topic, totusi revin si insist putin asupra lui cu un soi de continuare bazata pe structura simetrica ( deci diferita fata de ce am discutat pana azi pe topic ). Motivul este ca s-a pus problema determinarii curentului de mers in gol in VAS la schemele simetrice care folosesc oglinzi de curent in diferentiale.

O sa incep contraintuitiv cu un soi de raspuns final urmand sa-l dovedesc in continuare.

Deci curentul de mers in gol in VAS este stabilit de valoarea degenerarii din emitoarele VAS pentru ca pe ea pica o anumita tensiune, care este ea, ramane sa aflam in continuare.

 

Am pus in LTspice o schema simetrica simplificata, dar cu VAS darlington pentru ca despre asta era vorba.

 

Incep cu o schema cu sarcini simple rezistive pentru un studiu mai intuitiv asupra functionarii schemelor simetrice.

Intrarea este pusa la masa deoarece nu ne intereseaza decat psf-ul.

Veti observa ca am pus valori la toate componentele, mai putin la sarcinile din diferential si la degenerarile din VAS, motivul este pentru ca tocmai acele valori stabilesc curentul de mers in gol prin VAS. Procedura este simpla, stim deja curentul prin fiecare brat al diferentialelor ( 1mA in cazul de fata ), si alegem un curent de mers in gol dorit prin VAS ( nu discut valori anume recomandabile de curent prin vas, nu-i momentul ), sa zicem ca vreau un 10mA ( n-o sa fie fix atat dar e irelevant ).

 

Ca sa am un anumit curent prin VAS. trebui sa il deschid cu o anumita tensiune de polarizare, asta se face cu R10 si respectiv R12 aici ( deci rezistentele dinspre neinversoare ).

Ma uit la ramura pozitiva, am vas darlington, deci R12 trebui sa asigure ceva mai mult de 2xVbe, adica ceva mai mult de 1,3V ca sa obtin un curent in VAS.

Aici intervine unul dintre compromisuri, dar nu-l discut, nu-i momentul, ci merg sa zicem pe 1,5V care la 1mA inseamna ca R12 trebui sa aiba 1k5 ( la fel si R10 ).

R9 si R11 sunt optionale dar daca se folosesc vor fi alese la aceeasi valoare.

 

Din cei 1,5V de la comanda diferentialului, daca sustrag 2xVbe raman cu aproximativ 0,2V, pe care daca ii impart la 10mA doriti prin VAS, obtin 20R necesari la R17 si R20, aleg 22R si rulez simularea observand rezultatele:

In stanga sus se poate observa curentul prin R11 si R12, nu am chiar 1mA, este normal, IC=IE-IB.

Mai observ tot acolo ca exista o diferenta de curent intre cele 2 rezistente, din nou este normal, restul se duce in VAS, este totusi un VAS cu bipolari, deci au nevoie de ceva curent.

Echilibrul tensiunilor din colectoarele diferentialelor este totusi destul de ok asa cum era si normal dealtfel.

Ce vedeti in baza VAS este diferenta de tensiune dintre ramura de alimentare si intrarea in VAS, adica fix caderea de pe R12, respectiv tensiunea cu care este polarizat vas.

In baza celui de-al 2-lea tranzistor din VAS vedeti ce ramane dupa ceea ce pica pe BE la primul tranzistor.

In emitorul vas sunt 2 indicatii diferite, cea din stanga este tensiunea din emitorul VAS care pica pe degenerare si deci stabileste curentul de mers in gol prin VAS ( deja am dovedit afirmatia de la inceputul prezentarii ), iar in dreapta este curentul prin VAS, care nu este 10mA, din nou este normal, VBE-urile celor 2 tranzistori nu-s fix la 0,65V ci difera de la tranzistor la tranzistor ( ma refer la tipuri diferite de tranzistori ), apoi pe intrarea vas nu am 1,5V ci mai putin, am explicat deja de ce, si-n plus as fi avut nevoie dupa calcul acolo de 20R, nu 22.

 

Am observat astfel cat de simplu este sa se stabileasca un curent de mers in gol prin VAS, am apelat la sarcini simple in diferential pentru ca este cel mai usor de inteles principiul per ansamblu al functionarii schemelor simetrice la psf. 

Revin la VAS simplu si pun oglinzi de curent in diferentiale:

 

Asa cum probabil toti ne asteptam, avem un curent de mers in gol nedeterminat in VAS ( vas este complet inactiv ).

Contrar celor spuse, rezistentele dintre colectoare nu garanteaza ele insele echilibrul ( adica nu ele sunt singurul motiv pentru care avem curent de mers in gol in VAS ):

 

Nici macar daca le reduc la valori absurd de mici:

 

Daca in schimb refac vas-ul dublu si pun tranzistorii "ajutatori":

 

Anterior chiar si cu 10k intre colectoare, aveam o diferenta de aproape 0,6V, acum desi am ridicat rezistentele inapoi la 100k, diferenta a scazut la cca 80mV, dar si mai important, anterior aveam la intrarea in VAS 136mV, acum am aproape 1,3V, adica avem deschidere corecta pentru VAS, avem curent de mers in gol determinat si stabil, tot ce trebui facut este sa fie marit, si asta se face simplu fie marind degenerarile de la oglinzi care ridica tensiunea ce va pica pe degenerarile VAS, fie reducand degenerarile VAS, fie o combinatie din cele 2. Spre exemplu degenerari oglinzi 150R:

 

Sau chiar 220R:

 

Pentru si mai mult curent, reducem si degenerarile din VAS:

 

Ati remarcat probabil ca tensiunea din emitorul VAS a scazut cu cativa mV, este normal, prin cresterea curentului in VAS crestem si caderea baza-emitor a acelui tranzistor, deci tensiunea ramasa in emitor e ceva mai mica.

 

Cu 15R in emitoarele VAS:

 

De retinut ca acest curent nu-i batut in cuie de la un tranzistor la altul, ci din contra asa cum ar fi normal de asteptat, el poate fi diferit daca se folosesc alti tranzistori, spre exemplu:

 

Este din nou normal, fiecare tip de tranzistor are particularitatile sale.

Elimin acum si rezistentele de echilibrare dintre colectoare:

 

 

Si totusi am curent de mers in gol in vas.

Asta se intampla pentru ca asa cum spuneam ele nu-s motivul absolut al prezentei echilibrului, ci doar ajuta la inbunatatirea lui.

Sunt foarte importante in schemele practice deoarece spre deosebire de simulator unde modelele sunt copii fidele intre ele, in realitate pot exista diferente semnificative chiar si intre tranzistori imperecheati, diferente intre valorile rezistentelor ( ce-i drept foarte mici asa cum am aratat ), acestea pot afecta nivelul acelui echilibru sau chiar prezenta lui ( daca nu s-a facut imperechere ), dar nu este un defect al configuratiei in sine, ci o consecinta a diferentelor dintre componente, diferente pe care acele rezistente le compenseaza intr-o buna masura.

 

Concluzia care se trage este ca se pot folosi oglinzi de curent in diferential si la schemele simetrice, configuratia asta este cat se poate de functionala.

Ea este un echilibru relativ complex intre sarcina diferentialului si configuratia VAS, dar asa cum am demonstrat usor de pus la punct, trebui doar sa nu spunem "nu merge" dinainte.

 

Si pentru ca topicul asta nu este o dezbatere, o sa ramana si el inchis pana cand o sa am lucruri noi de adaugat in el, cine are ceva de comentat o poate face pe topicul cu polarizarea vas, eu n-o sa mai ofer replici nici acolo si nici aici indiferent unde vor ajunge discutiile pe tema asta, am spus tot ce aveam de spus, consider subiectul inchis.

 

Toate cele bune.

 

[Marian]

Initial vroiam sa pun postarea asta la alimentatoare, insa pentru ca testele de aici sunt in legatura directa cu un topic de la amplificatoare, postez aici in acest topic.

 

Stiu ca v-am obisnuit cu postari teoretice cu formule si scheme si simulari, insa de data asta ies din tipar din motive care vor fie lamurite indata.

Pe topicul asta s-au facut niste afirmatii cu care nu am fost de acord, am facut acolo cateva teste practice pentru a-mi demonstra argumentele si-am fost contrat cu simulari si cu justificari nefondate ale discrepantelor dintre testele mele practice si simulari. 

Nu mai continui acolo pentru ca nu are rost sa continui offtopicul ci revin aici cu o recapitulare si apoi cu ceva teste practice mai detaliate facute azi de mine ( mi-au luat cateva ore bune dar importante sunt rezultatele ). Nu voi da nume pentru a nu mai da motive sa se simta cineva jignit ori provocat.

 

Totul a pornit de la capacitatea de filtrare folosita, si prima chestie pe care am contrat-o a fost afirmatia cum ca:

La o capacitate de filtrare prea mare timpul de conductie al diodelor este infim si deci trebuiesc diode rapide.

Doua chestii am de zis aici:

 

1. Asa cum o sa observati mai jos timpul de conductie al diodelor nu devine deloc infim nici la capacitati de filtrare astronomice pentru curentul din test.

 

2. Indiferent cat de scurt ar deveni timpul de conductie al diodelor, niciodata nu o sa apara necesitatea de diode rapide.

 

Aici este o confuzie de intelegere a termenului de "diode rapide" si a motivului pentru care ele sunt folosite.

Diferenta fundamentala dintre o dioda rapida si una normala este timpul de recuperare notat in pdf-uri cu Trr.

Concret acesta este timpul necesar diodei pentru a-si "reveni" din starea de conductie, altfel zis este timpul necesar pentru blocare.

La diodele normale acest timp este ceva mai mare, si asta este o problema la folosirea lor la frecvente ridicate pentru ca ele nu mai apuca sa se inchida deoarece timpul alocat acestei operatiuni ( timpul mort sau timpul dintre semialternante ) este mai mic decat Trr, iar pierderile in comutatie pe ele cresc foarte mult putand duce la pocnirea lor. 

Diodele rapide au acest Trr foarte mic, zeci de nS tipic, de asta sunt utilizate in sursele in comutatie, isi revin ultra-rapid.

In cazul tensiunii redresate dubla-alternanta de la retea, avem semisinusoide cu varfurile distantate la 10mS.

Fie ca avem redresare cu punte ori redresare cu mediana, fiecare dioda are varful de conductie distantat la 20mS pentru ca fiecare conduce cate o semialternanta care impreuna fac un ciclu ( sau altfel zis, fiecare dioda conduce pe o semialternanta si sta pe semialternanta imediat urmatoare ).

Fara nici un fel de capacitate de filtrare avem dupa redresare semisinusoide intregi care pornesc de la 0 si merg pana la o anumita tensiune de varf.

In cazul asta fiecare dioda conduce 10mS si apoi sta blocata 10mS.

Cu adaugarea de capacitate de filtrare se umple spatiul dintre varfuri, efectul este cresterea timpului in care fiecare dioda nu conduce "sta", si aici are loc acea recuperare.

Cu cat crestem mai mult capacitatea de filtrare, cu atat mai mult timp alocam functiei de recuperare a diodei, deci daca ipotetic datorita capacitatii de filtrare prea mari timpul de conductie al diodei ar deveni infim, atunci dioda ar avea mult mai mult timp la dispozitie pentru recuperare, deci diodele pot fi cu atat mai lente cu cat capacitatea de filtrare este mai mare si timpul de conductie este mai mic.

 

O alta chestiune pe care am contrazis-o a fost afirmatia: 

Cu cat timpul de conductie al diodelor este mai mic, cu atat curentul prin ele este mai mare pentru a se putea transfera aceeasi putere in timpul alocat conductiei.

Motivul pentru care am contrazis-o este ca e o afirmatie care poate genera confuzii pentru cititorii neavizati.

La sursele liniare nu se transfera o anumita putere intr-o anumita unitate de timp urmand ca inductanta si filtrarea sa faca o mediere, ci in orice instanta de timp ai o anumita tensiune pe o anumita sarcina, si deci o anumita putere fixa ( ignorand caderile in sarcina ) indiferent de unitatea de timp masurata. Ceea ce poti exprima la o sursa liniara in unitati de timp este energia, ceea ce este cu totul si cu totul altceva. Nu putem confunda puterea cu energia deoarece energia deriva din putere ( e ca si cum am confunda curentul cu tensiunea ).

 

Tot chestiunea asta a starnit un sir lung de polemici bazate pe ideea ca si anume curentul prin diode este direct proportional cu capacitatea de filtrare.

Cu alte cuvinte daca pastrezi acelasi traf, aceeasi sarcina, aceleasi diode, marind doar capacitatea de filtrare vei creste si curentul prin diode.

Este ceea ce m-a motivat sa fac testele de acolo si sa le elaborez aici.

Nu mai lungesc vorba ci vin direct cu rezultate.

 

Schema de test:

 

Am pus shuntul pe mediana, inseriat cu masa, astfel incat sa pot folosi ambele canale simultan, si am activat functia de inversare la canalul 1 pentru ca varfurile pozitive de pe shunt sa apara cu polaritatea corespunzatoare pe osciloscop ( nu puteam inversa direct conexiunile sondei 1 pe shunt deoarece asa as fi facut scurt pe shunt prin sondele osciloscopului ).

 

Poza cu montajul in sine:

 

Pentru conformitate am mutat temporar shuntul de pe masa si l-am inseriat cu una dintre diode, varful de curent ramane acelasi, ceea ce se modifica este doar frecventa ( se dubleaza semialternantele ):

 

 

Traful este asa cum se vede in poza de 2x12Vca la 2A.

Tensiunea masurata pe sarcina de 54R a fost de 15V, deci un curent de mai bine de 7 ori mai mic decat maximul pretins de traf ( tocmai asta a fost ideea, traful sa poata mult mai mult ).

Am mers pe un curent de sarcina mai redus pentru ca sa nu am nevoie de capacitati de filtrare foarte mari pentru limita superioara.

Curentul de sarcina in sine ca valoare anume este oricum mai putin relevant, ceea ce se doreste a se analiza este evolutia cu variatia capacitatii de filtrare.

Canalul 1 al osciloscopului ( galben ) monitorizeaza shuntul, iar canalul 2 ( albastru ) monitorizeaza riplul de tensiune pe filtrare ( pe sarcina )

 

Am Inceput testul fara nici un condensator:

 

10uF

 

22uF

 

47uF

 

100uF

 

220uF

 

330uF

 

470uF

 

680uF

 

1000uF

 

1500uF

 

2200uF

 

3300uF

 

4700uF

 

6800uF

 

10000uF

 

22000uF

 

32000uF

 

 

Am testat apoi si riplul de curent prin condenatorii de filtrare ( prin fiecare in parte ), inseriind shuntul cu plusul condensatorului si preluand sarcina direct de pe punctul comun al diodelor:

 

La polaritatea din schema, varfurile pozitive sunt curentul de incarcare al electroliticilor, iar partea negativa dintre ele este curentul de sarcina ( timpul dintre semialternante cat condensatorul alimenteaza singur sarcina ).

 

10uF

 

22uF

 

47uF

 

100uF

 

220uF

 

330uF

 

470uF

 

680uF

 

1000uF

 

1500uF

 

2200uF

 

3300uF

 

4700uF

 

6800uF

 

M-am oprit aici pentru ca de aici riplul se plafoneaza ( adica ramane neschimbat pana la 32mF atat cat am testat eu ).

 

In continuare am masurat si variatia curentului de sarcina functie de variatia capacitatii de filtrare si am pus rezultatele intr-un grafic:

 

Pe orizontala capacitatea de filtrare in uF, scala logaritmica.

Pe verticala curentul de sarcina in Acc, scala liniara.

Asa cum se poate oberva curentul se plafoneaza de pe la 1000uF in sus, de asta n-am pus in grafic mai sus de 2200uF.

 

Am pus in grafic si curentul masurat pe mediana ( prima serie de oscilograme, curentul prin diode ).

Pe orizontala capacitatea uF, logaritmica

Pe verticala curentul, A varf, liniara

 

Riplul de curent prin electrolitici:

Pe orizontala capacitatea, uF, logaritmic

Pe verticala curentul, A varf la varf, liniar

 

Si in final riplul de tensiune pe filtrare:

Orizontala capacitatea, uF, logaritmic

Verticala riplul de tensiune, V varf la varf, liniar

 

 

Creste curentul o data cu cresterea capacitatii de filtrare?

Pe scurt DA, si-mi asum partea mea de eroare.

 

Insa "da"-ul ala este destul de abstract pentru ca depinde ce baza de referinta folosesti pentru variatia capacitatii.

Sigur, daca pleci de la 0uF atunci se observa lesne variatia curentului, numai ca in nici o situatie in care capacitatea de filtrare este necesara, aceasta NU este zero ci ne alegem o valoare rezonabila pentru curentul de sarcina necesar.

Aici depinde cum definim acea valoare rezonabila. 

La 1000uF spre exemplu avem 2,36V varf la varf riplu de tensiune pe filtrare, adica ceva mai putin de 16% din tensiunea de 15Vcc oferita sarcinii.

Este mult? Este putin?

Mie personal mi se pare cam mult, as merge pe o filtrare ceva mai mare pentru curentul asta, la 2200uF spre exemplu riplul este de cam 7% din cei 15V, mult mai rezonabil.

Rezonabilul insa este o chestiune subiectiva, deci nu insist prea mult, cert este ca de la peste 1000uF in sus curentul prin diode se cam plafoneaza ( variatiile sunt prea mici sa mai conteze ).

Daca folosim ca baza de referinta o capacitate mai mica atunci intram in acea zona de variatie semnificativa a curentului cu capacitatea de filtrare, dar aici asa cum se observa intra in discutie si riplul de curent prin electrolitici.

 

Inchei asumandu-mi faptul ca si eu am fost abstract in discutia de acolo, n-am luat in calcul la teste si nici teoretic o capacitate de filtrare mai mica, ceea ce da dreptate evidenta celor care m-au contrazis, dar am crezut ca se subantelege ca nu subdimensionam in mod grosolan filtrarea doar pentru a demonstra ceva.

 

Si pentru ca topicul asta nu-i unul de discutii, ci doar de prezentari teoretice sau practice, o sa ramana inchis.

Daca doriti sa ma contraziceti o puteti face cu teste practice ( in cazul asta nu cu simulari ), si nu cu aberatii gen shunt sub 0,005R, capacitate de 1F, traf de multe zeci de A, etc, fie continuand pe acel topic, fie pe unul nou deschis in acest scop.

 

Spor si toate cele bune.

Marian.

 

Editat August 4, 2019 de Marian

[Shambala]

Marian, fara sa incep vreo poleminca vreau sa fac doua precizari:

1 - cele doua afirmatii (bold) pe care le-ai criticat sunt intradevar gresite (sau macar prost formulata cea cu curentul mare transferat).

2 - eu nu sunt de acord cu ceea ce ai vrut tu sa demonstrezi mai sus si daca o sa pot o sa pun niste oscilograme care sa arate contrariul.

Ideea este ca : 1 - un condensator foarte mare determina scurte spitzuri de curent si prin dioda si prin masa la fiecare incarcare, si este vorba de zeci de amperi

2 - cu cat este mai mare C-ul cu atat dioda se va deschide mai tarziu pe parcursul fiecarei semialternante - practic la 0,55-0,65 V  peste tensiunea ramasa pe C.

Un C f f mare - vorbim de 0,5 -1 Farad,  un traf care poate da multe zeci de A in scurtcircuit (asta este acel C in prima fractiune de de secunda) si o sarcina de 3-3,5A, cam astia sunt termenii problemei discutate in acel topic, dar ar trebui sa se poata evidentia si cu un C de 10-22.000uF.

Este posibil sa nu pot evidentia fenomenul cu osciloscopul meu, o sa imprumut unul daca va fi nevoie.

Editat August 4, 2019 de Shambala

[Marian]

Am promis pe topicul cu superdioda lui Marius ca o sa revin aici pe topicul meu cu o lamurire mai elaborata referitoare la inutilitatea metodei de reglare a curentului de mers in gol al etajului final audio cu bipolari, prin metoda masurarii UBE promovata din cate stiu in mod special de catre @zal. Nu o sa va plictisesc cu prea multe tehnicalitati si nici cu formule, nu-si au oricum rostul aici, o sa ma limitez mai mult la date concrete. 

 

Inainte de toate as dori sa lamuresc ceva.

Desi termenul englezesc "bias" este cat se poate de corect in contextul discutiei, eu totusi prefer echivalentul romanesc "polarizare", pentru ca bias chiar polarizare inseamna ( si in opinia mea polarizare suna mai bine ). 

 

Cum facem polarizarea?

O facem prin reglarea unui anumit curent de mers in gol cu ajutorul superdiodei ( o gasiti intr-o postare anterioara ).

Avem 2 abordari usor diferite:

 

1. Polarizarea optima reprezinta reglarea acelui punct static de functionare al etajului final ( curent de mers in gol ) care sa asigure cea mai liniara tranzitie intre zona de clasa A si cea de B.

Adica minimalizeaza diferenta impedantei de iesire intre cele 2 zone, si, pe scurt, asigura THD-ul cel mai mic.

Am explicat tot anterior care este polarizarea optima ( biasul optim ), nu reiau.

 

2. Polarizarea "compromis" intre cat curent de mers in gol am dori, si disipatia totala in gol.

Aplicabila in egala masura la scheme complexe si performante cat si la scheme mai simple.

Luand in calcul alimentarea disponibila, iti alegi un curent anume care sa-ti dea o disipatie totala in gol acceptata.

 

In ambele cazuri reglajul curentului de mers in gol se face numai si numai masurand ce? 

Pai curentul, evident.

Cel mai comun se face prin masurarea tensiunii de la bornele rezistentei din emitor. Daca aceasta nu exista, sau daca se doreste si este posibil, la fel de corect este inserierea unui ampermetru cu tranzistorul in cauza. 

 

Reglajul prin UBE

Alternativa propusa este arhicunoscutul "Ube", scopul acestei prezentari este sa dovedeasca inutilitatea masurarii Ube, pentru ca asa cum am spus este ca si cum ai masura consumul de carburant la un autovehicul ca sa stii cu ce viteza circuli ( adica este un non-sens ).

 

Iau ca exemplu clasicul 2SC5200 ( care contrar unor opinii 100% dezinformate, inca este fabricat de catre Toshiba ).

Iata ce gasim printre altele in pdf:

 

Vazand graficul ala v-as intreba care e Ube specific la 25*C pentru 50mA? Dar pentru 10mA? Dar pentru 100mA?

Dar la -25*C? Dar la +100*C?

Nu-i asa ca-i aproape imposibil de determinat? 

Ceea ce trebui sa intelegem este ca evolutia Vbe versus IC este logaritmica, pentru variatii mici la Vbe, IC creste foarte abrupt, este deci foarte dificil pana sa si estimezi un curent anume intr-o zona atat de impredictibila.

 

Simulari

Incep cu clasicul 2N3055:

 

Ideea e simpla, se da un NPN de putere pe post de sarcina pe o sursa de 12Vcc, cu 550mV intre baza si emitor.

Ampermetrul de sus indica ce curent de sarcina exista pentru tranzistorul in cauza la cei 550mV din baza.

Vom verifica la cativa tranzistori diferiti cum evolueaza curentul de colector de la un tranzistor la altul, in fix aceleasi conditii.

In cazul de fata avem 169uA.

 

2N3772:

 

1,77uA.

 

Inca unul in capsula asta:

 

972uA...

 

MJL3281:

 

16mA.

 

21194:

 

473mA.

 

4281:

 

25mA.

 

Ce am vazut de aici?

Pai am vazut ca doar schimband tranzistorul, curentul difera mult.

Si asta in conditii ideeale fara influente din partea temperaturii.

 

Dar nu s-a terminat:

 

Acelasi tranzistor, tot cu 550mV UBE, dar cu 50V in loc de 12 CE, curentul a crescut, fara sa modificam temperatura, fara sa modificam UBE.

Nu ma apuc sa explic de ce, e irelevant pentru ce vreau eu sa fac aici.

 

Teste practice

Prezentarea nu putea fi completa fara ceva teste practice, asa ca iata-le.

Am folosit tot 12V pentru tensiunea CE la tranzistori ( o baterie facuta de mine de celule LI pentru diverse necesitati ), si 550mV de la sursa de laborator.

Am un multimetru care masoara Vbe-ul la 550mV, si inca unul care masoara curentul de colector.

 

Incep cu MJL3281 ( click pe imagine pentru rezolutie buna ):

 

6.41mA.

 

Am luat un al 2-lea MJL3281:

 

7.69mA.

 

Am luat un al 3-lea MJL3281:

 

5.57mA.

 

MJL4281:

 

7.29mA.

 

Un al 2-lea 4281:

 

7.98mA

 

Al 3-lea 4281:

 

8.55mA

 

Am observat deci ca se schimba curentul nu doar schimband modelul de tranzistor, ci schimband exemplare diferite din acelasi model.

Este absolut normal, se numeste "dispersie a parametrilor" asa cum @Sharky si altii au aratat, si presupune mici diferente intre 2 exemplare din acelasi model.

Adica nu exista 2 tranzistori perfect identici ci cel mult foarte asemanatori ( in cel mai bun caz ).

 

MJL21194:

 

4.15mA

 

NJW0281:

 

5.60mA

 

Acelasi NJW0281 la care doar am atins capsula cu degetul pret de cateva secunde:

 

6.9mA

 

Din nou acelasi tranzistor dupa ce i-am incalzit cateva secunde capsula cu pistolul de lipit ( capsula era aproape calduta ):

 

26.98mA

 

Se evidentiaza astfel o alta problema, si cea mai importanta, evolutia IC versus TC ( temperatura capsulei ) la acelasi VBE.

Tot @Sharky si alti colegi forumisti au amintit-o in discutia de pe topicul lui Marius, si pe buna dreptate.

Vbe este invers proportional cu temperatura, adica pentru acelasi curent de colector, Vbe necesar scade cu aproximativ 2.2mV per grad celsius in plus.

 

2SC5200:

 

8.72mA

 

Si un Thermal Track:

 

4.38mA

 

In incheiere am dorit sa evidentiez si practic treaba cu evolutia IC versus variatii Vce.

Am folosit un ventilator pentru a minimaliza variatiile de temperatura ( curent inmultit cu tensiune egal disipatie, si egal caldura )

Am revenit la un MJL4281, intai la 5V:

 

6.57mA

 

Acelasi tranzistor la 12V:

 

6.89mA

 

Acelasi tranzistor la 30V:

 

7.36mA

 

50V:

 

7.68mA

 

60V:

 

8.23mA

 

Recapitulare

Am dorit sa evidentiez care sunt variatiile IC pentru fix acelasi UBE 550mV, pentru a evidentia inutilitatea masurarii Ube.

Aceste variatii sunt:
-De la un model de tranzistor la altul

-De la un exemplar la altul din acelasi model

-De la o temperatura la alta

-De la o tensiune CE la alta

 

Toate astea fac fizic imposibil de stabilit un curent de mers in gol predictibil doar din masurarea UBE.

Trebui sa intelegem ca UBE nu-i un rezultat dorit, ci o consecinta a rezultatului, una care nici macar nu ne intereseaza, asa cum nu ne intereseaza cate lemne trebui sa ardem in soba pentru a atinge o temperatura dorita.

Ideea este ca la reglajul polarizarii unui etaj final ne dorim un anumit curent de mers in gol, e 100% irelevant ce UBE face posibil acel curent, pe noi ne intereseaza rezultatul, iar ala il aflam doar masurandu-l pe el, nimic altceva.

 

Sigur, regland 550mV, asa cum am vazut din teste, va asigura un anumit curent de mers in gol, insa habar n-ai si cat anume, in fapt nici macar nu stii sigur in ce clasa te afli, sau si mai ridicol, schimbi clasa de functionare doar schimband tranzistorii intre ei - este penibil!

De ce se recomanda prin documentatii vechi sau foarte vechi?

N-am cum sa fiu sigur, dar nu schimba cu nimic faptul ca metoda e total depasita.

Probabil din simplitate/comoditatea unor ingineri, sau poate chiar naivitatea timpului, habar n-am.

Hai sa revenim in moment sa si facem lucrurile asa cum trebui, aflam curentul de mers in gol masurand ce? Curentul de mers in gol.

 

Inchei prin a va sugera ceva:
Atunci cand cineva va insista sa va convinga de corectitudinea Ube, intrebati-l, pentru fix 550mV, fara a masura absolut nimic altceva, care este curentul de mers in gol la 2N3055? Dar la 2SC5200? Dar la MJL3281? Dar la 21194?... O sa-l inchideti iremediabil.

 

Cele bune tuturor.

 

PS: O sa las topicul deschis in speranta ca suntem suficient de maturi si responsabili sa nu-l transformam si pe asta in circ, ca-l inchid negresit daca se intampla asta.

Editat Noiembrie 29, 2019 de Marian

[Marian]

Topicul nu-i de dezbateri ci de prezentari tehnice, motiv pentru care se inchide aici.

Pentru dezbateri puteti deschide un altul!

 

 

Editat de sharky:

Asa cum spune Marian, Precum la scheme aici punem doar documentatie si materiale de calitate.

Nu stam la discutii de nici un fel!

Nu conteaza ca cineva intreaba una alta. Nu poluam colectia de documentatie cu intrebari, in special cele de incepatori.

Orice deviatia va fi stearsa direct.

 

Se pot deschide oricate subiecte pe aceasta tema, separat, unde puteti despica firul in 4. Singura exceptie e cand se gaseste o eroare care trebuie corectata.

Se semnaleaza, iar unul dintre mozi o va corecta daca se dovedeste ca e nevoie. Atat!

Editat Noiembrie 30, 2019 de Sharky

[Marian]

Salutari.

 

Am mutat topicul asta ( impreuna cu altele ) de la amplificatoare din motive personale, si cea mai potrivita alternativa mi s-a parut sectiunea asta, nu stiu cat de vizibil e aici dar asta e, inapoi la amplificatoare nu va merge. 

 

Revenind la subiect, tin sa combat un mit pe ale caror origini nu mi le explic dar care o sa vedeti ca nu are legatura cu realitatea. Mitul este legat de reglarea curentului de mers in gol la amplificatorul audio, si suna cam asa:

Daca reglezi un curent de mers in gol mai mare, ai nevoie de radiator mult mai mare!

 

Am tot incercat pe la diverse topicuri unde discutia a aparut, sa lamuresc ca mitul nu are nici o logica, fara succes insa.

Azi mi-am propus sa confirm cu teste practice ( care par sa aiba mult mai multa priza la public ). 

 

Se da amplificatorul asta al meu:
 

 

Construit cu 2 module MP100.V3 de-ale mele si alimentat la 2x35Vcc.

Rezistentele din emitor 220mOhm.

 

Am facut mai multe teste comparative de disipatie, toate la o temperatura ambientala mentinuta la 23*C de catre aerul conditionat. Pentru a nu avea erori de la variarii ale retelei ( sursa nu-i stabilizata ) am alimentat amplificatorul dintr-un stabilizator de retea. Si fiecare test in parte a durat fix 30 de minute.

Dupa fiecare test am racit fortat ventilatorul, apoi am inceput testul urmator.

Racirea in timpul testelor a fost naturala ( adica fara ventilatie pe radiatoarele finalilor ).

 

Am setat intai 10mA curent de mers in gol:

 

Este un curent de mers in gol mic insa totusi suficient pentru integritatea sinusoidei:

 

Dupa 30 de minute de mers in gol ( potentiometrul volum la minim, lipsa semnal, iesire in gol ), temperatura radiatrului a urcat cam 1*C ( deci pe la 24*C ).

 

Apoi am conectat o sarcina rezistiva de 4 Ohm pe iesire:

 

Si am aplicat din DDS un semnal de 1khz reglat astfel incat pe iesire sa am cam 1/3 din puterea maxim disponibila, in cazul de fata undeva sub 12Vrms:

 

Asta pentru ca aici este disipatia maxima in etajul final.

Dupa 30 de minute radiatorul s-a stabilizat la 65*C.

 

Ca sa confirm si faptul ca la volum maxim disipatia e mai mica, am ridicat semnalul pana undeva spre clipping:

 

Dupa 30 de minute radiatorul s-a stabilizat pe la 57*C, cu 8*C mai putin fata de anterior.

Nu-i mult insa confirma ceea ce am tot sustinut, ca nu la maxim e disipatia maxima ( 100% logic de altfel ).

 

Am setat apoi curentul de mers in gol undeva spre zona polarizarii optime:

 

Scuze pentru reflexia nedorita, erau 0,0251V, adica 25,1mV pe rezistenta de 220mOhm de la unul dintre finali, deci un curent de mers in gol de cam 114mA, mai bine de 11 ori fata de cat am avut anterior.

 

Am lasat asa 30 de minute, si radiatorul s-a stabilizat in gol cu acest curent pe la 33*C ( cu 9*C mai mult decat anterior ), mai mult decat ok.

 

Apoi am reconectat sarcina pe iesire si semnalul pe intrare, am reglat din nou la fix 11,8Vrms cat aveam anterior ca sa duc din nou etajul final tot in aceeasi zona a disipatiei maxime.

Dupa 30 de minute radiatorul s-a stabilizat pe la 64*C:

 

Cu 1*C mai putin decat anterior, probabil au fost totusi ceva variatii de temperatura in camera, ori poate ceva zeci de mV se semnal in minus ( rezolutia de 0,1 de pe osciloscop nu i-ar fi vazut ), oricum diferenta e prea mica sa conteze.

Deci putem spune ca radiatorul s-a incalzit fix la fel, in 2 teste facute in aceleasi conditii, doar curentul de mers in gol a fpst de 10mA si apoi de 114mA. 

 

SI uite asa fara sa mai intru in teorie am demonstrat practic ca stiu ce zic si ca mitul care spune ca un curent de mers in gol mai mare cere si un radiator mai mare, e doar atat, un mit nefondat. 

Nici macar la puteri mai mari nu se confirma, se poate demonstra prin calcule ca disipatia din zona maxima este intotdeauna mai mare decat cea data de curentul de mers in gol.

Singurul inconvenient la un curent de mers in gol mai mare este o temperatura de mers in gol ceva mai mare pe radiator, dar daca racirea se dimensioneaza corespunzator astfel incat in zona de disipatie maxima radiatorul ramane la o temperatura sigura, atunci temperatura la mersul in gol e irelevanta.

 

Cam atat am avut de zis, si sper ca a fost mai clar acum.

Spor.

 

Marian.

 

[Sandu-Doru]

O singură observație, disipația maximă se produce pe sarcina reală (difuzor, boxe), în zona frecvenței de rezonanță a sarcinii, atunci când se produce defazajul curent-tensiune (sinusoida de tensiune pe sarcină arată bine dar cea de curent va fi defazată.. P-utilă scade în consecință, P-absorbită rămânând însă aceeași.. Diferența dintre ele va fi cea disipată de finali !

[Marian]

De acord numai ca fiecare boxa are particularitatile ei, iar muzica este un semnal complex, motiv pentru care racirea se dimensioneaza luand in considerare un semnal sinus si o sarcina rezistiva, lasandu-se eventual pe cat posibil ceva rezerve.

 

PS: Multumiri pentru lectura.

[flomar60]

Acum 2 ore, Marian a spus:

 

...Multumiri pentru lectura.

Marian ,să fii convins că citim mulți,dar nu mai spunem lucrul ăsta!

Respect pentru ceea ce faci!

[Marian]

Va multumesc mult!