SARA-amplificator de inalta performanta

[hpavictor]

 

Cu tot respectul , imi permit sa am o parere diferita . Nu pot explica motivul in cateva cuvinte , sunt mult prea multe lucruri de explicat .Oricum nu cred ca ma pricep sa explic . De altfel , nu cred ca ma pricep la ceva anume . Sunt incepator , mai am foarte multe de invatat .Deci ... ma pun pe invatat .

[sk24bpo]

Scuze Franzm, ai dreptate, cred ca ma gandisem la semnal treapta uitand sa impart la 4 ca apoi sa inmultesc cu 4 SR-ul de 1V/us . Chiar si asa, cei circa 30V/us intalniti la majoritatea amplificatoarelor sunt arhisuficienti. O sa fac si simurarea recomandata de tine, dar ce relevanta are daca vorbim de tensiuni mici unde SR-ul e irelevant ? Sau care-i legatura cu RNG-ul ?

[hpavictor]

Uite un exemplu de amplificator ( pentru casti ) care nu are reactie negativa globala , dar are reactie negativa destula , sa ajunga la toata lumea . In mod special nu am prezentat o schema de amplificator audio de putere ( relativ complicata ) si am preferat una mai simpla , intuitiva .Sper ca acum treaba este lamurita .

[franzm]

Amplificatoarele cu tuburi au de obicei un factor de reactie mic si nu se prea folosesc de reactie negativa pt a corecta erorile de crossover. De asemenea limitarea benzii de frecvente si a SR are loc în mare parte în transformatorul de iesire. Deci situatia difera fata de amplificatoarele pe semiconductoare.

[sk24bpo]

Franzm am facut simularea recomandata , chiar pe SARA ca imi era mai la indemana schema si o cunosc in detaliu. Rezultatul arata cam asa: deci la tensiunea de iesire de 0.7Vv fara curent de bias se indica o distorsiune la 20khz in jurul a 1%. Deasemenea am remarcat o usoara instabilitate cu oscilatii amortizate suprapuse peste purtatoarea fundamentala de test. Castigul in bucla inchisa in atare conditii are un cioc pe la 200khz de vreo 10dB cu un defazaj de circa 190 de grade. Adica se schimba practic schema echivalenta a amplificatorului. Daca ignoram usoara instabilitate THD-ul e in jur de 1%. Pentru acelasi nivel al semnalului, semnal de nivel mic, 0,7Vv ( 1,4Vvv) dar cu etajul de iesire avand bias-ul corect THD-ul scade dramatic la o valoare neverosimila de doar 0.00002%. Diferenta dintre etajul de iesire fara curent de bias si cel cu curentul setat corect este uriasa. Pe langa aceasta surpriza am mai constatat inca o surpriza poate si mai mare. Intervalul setarii corecte a curentului de bias este foarte ingust si cum se deviaza din acest punct THD-ul creste semnificativ. Asta s-ar traduce ca supedioda este de o importanta capitala. Este de dorit sa functioneze perfect daca se poate. Acest fenomen nu se intampla la tensiuni de iesire mai mari, deci se pare ca doar semnalele de nivel mic sunt afectate, adica "aerul" sunetului, soundstage-ului sau chestiile de rafinament. Nu pare ca reactia negativa globala sa aibe vreun rol negativ dar pare ca ea nu reuseste in aceste conditii sa lucreze eficient. N-am simulat inca dar din nou presupun ca un etaj de iesire cu reactie negativa locala (gen CFP) sa repare lucrurile. Pentru mine cel putin, se deschide o perspectiva larga de cercetat care tine de comportamentul amplificatoarelor la semnale de iesire de nivel mic.

[hpavictor]

Pai e clar ce ai de făcut ... O superdioda ceva mai smechera ( nonswitching , opto , autoadaptiva slide etc ) .

[franzm]

Vizualizati va rog si semnalul de la iesirea VAS; sa vada toata lumea cu ce forma de unda se confrunta acesta si ce spectru de frecvente si faze are semnalul predistorsionat ce se aplica finalului. De fapt cu aceste imagini ar fi trebuit sa înceapa subiectul despre reactia negativa.

Cât despre superdioda, vedeti cât am insistat la SARA-2 pe aceasta tema (si cât insista D. Self în lucrarile sale). Si încercati varianta cu modulatie de la PSA150 (parca asa s-a numit proiectul lui Sorin).

Iar apoi va îndreptati spre JVC (Gradiente) Super A, Yamaha HCA, Hegglun D2S, Krell, clasa i analogica (cu escala la Margan) (no, ca iar l-am suparat pe DJLeco ;-), etc. etc. etc.

[hpavictor]

Mai clara este in proiectul PSA600 V2.2 finala ( cu 6 perechi de finali MOS FET ) .Dar este doar o propunere ... sunt multe alte variante constructive .Leco nu se supara , nu are timp de asa ceva , este in pregătiri . Peste o luna urmează sa-i vina băiatul acasă !

[sk24bpo]

Sa-i traiasca bagabontu' si sa fie sanatos. Sa ne spuna si noua cand o sa-l stropeasca prima oara

[Vizitator]

Sigur o sa ma stropeasca el, cu pishulica...

 

Eu m-am jucat mult cu superdioda, si pot spune ca la puteri mari, peste 300W, importanta ei capitala este sa mentia bias cit de cit constant, insa de importnanta capitala este calitatea tranzistorului, Victor va poate confirma cum 10 perechi de finali, s-au ars in timp ce cintau, cu radiatorul rece (de 2 ori cite 5 perechi).

 

Pina nu am schimbat BD237 firma CDIL cu un ordinar de BD237 Beta IPRS, nu am avut "liniste".

 

Nu mi-a fost de finalii arsi, cit de munca de inlocuire.

 

Culmea, tranzistorii luati de la o firma cu renume, la care s-a mai facut reclama pe forum.

 

Desi comandasem Fairchild, am primit CDIL, care CULMEA, aratau foarte frumos, insa pastila de siliciu era cit la un BC107...

[hpavictor]

Așa este . De aia am folosit in proiectul AE150 ( fostul PSA 150 ) o superdioda cu doi tranzistori in capsula TO220 clasica , amplasati strategic pe radiator , cât mai aproape de finalii NPN si PNP .In varianta agreata de mine , curentul de bias nu este constant . El are o valoare optima ( curent relativ mare ) la nivel mic al semnalului pe ieșire , iar la nivele mari ale semnalului pe iesire , acest curent scade pana la o valoare limita prestabilita dar fără compromis audio , proportional cu semnalul . In acest fel amplificatorul nu se transforma in calorifer electric si se garantează distorsiuni minime de crossover .

[sk24bpo]

Din bete de chibrit care iau foc nu poti sa faci un amplificator bun, mai ales in cazul in care stii ca acesta va fi abuzat de catre utilizator, folosit in domeniul pro. Sincer nu este vina cumparatorului daca da banii pe ceva conform standardelor si primeste altceva de o calitate indoielnica. Revenind la teste simulate, acum pe seara pana sa ajung acasa am continuat niste randari care au depasit punctul optim al curentului de bias. Deasemenea am folosit suplimentar un amplificator bun de pe DIYaudio (maine va pun schema) ca sa verific rezultatele obtinute pe SARA. La curent de bias zero ,SARA , probabil din cauza configuratiei predriver-driver de tip CFP combinat cu castigul in bucla deschisa foarte mare , la nivele de semnal mic, are niste oscilatii amortizate suprapuse peste semnalul util.Totusi le-am filtrat si rezultatele cum am spus si mai inainte duc catre un THD in jurul a 1%. Mie unul nu mi se pare ca reactia negativa globala ar fi cauza acestui THD mare, ci mai degraba faptul ca ea nu mai poate sa-si faca treaba corect. Celalalt amplificator, de pe DIYaudio , in aceleasi conditii de lucru, care are un etaj de iesire standard, dublu-EF, nu a prezentat oscilatii iar THD-ul a fost de 3%. Ambele amplificatoare cu cat creste semnalul cu atat incep sa masoare mai bine iar la SARA dispar oscilatiile de care vb mai sus. Incepand sa cresc curentul de repaus la 1mA prin fiecare tranzistor final, oscilatiile dispar complet, THD-ul la SARA scade la 0,5% iar la celalalt amplificator scad la 2%. La 10mA per tranzistor THD-ul scade la circa 0,3% si 1%. La punctul optim de bias care pare sa fie in jurul a 60-70mA/tranzistor THD-ul scade foarte brusc la 0,00001% la SARA si 0,0002% la celalalt amplificator. Pana acum tensiunea de iesire a fost de 0,7Vla varf sau 1,4V la varf-varf. De pe la 2V in sus THD-ul este foarte mic la ambele amplificatoare chiar daca avem curentul de bias extrem de mic. Asadar problema se incadreaza la semnalele mici, de pana la cativa volti, asa cum a subliniat Franzm anterior. Din fericire dupa ultima postare am continuat testele marind curentul de bias pas cu pas pana la clasa A. La semnal mare odata depasit punctul optim de bias distoriunile incep sa creasca dar nu abrupt ci putin cate putin astfel incat superdioda nu e necesar sa fie vreun circuit prea complex, ci mai degraba sa urmareasca cat mai repede temperatura finalilor, superiodei i se permite o teleranta relativ larga. Pentru semnale mici, de pana in cativa volti lucrurile stau altfel. Pana la punctul curentului optim de bias distorsiunile sunt mari spre foarte mari, insa , odata trecut acest prag distorsiunile scad brusc la niste valori insignifiante si din fericire se mentin asa pana la clasa A. Deci superdioda trebuie sa tina curentul un pic peste valoarea optima astfel incat variatiile ei de functionare sa nu duca etajul final in suboptim. In rest s-ar parea ca nu este nevoie de o precizie chirurgicala ci mai degraba de rapiditate, aceasta fiind asigurata de o asezare optima a tranzistorului senzor. Din toata aceasta saga mie imi pare ca reactia negativa nu inrautateste situatia ci doar ne spune ca nu este nici ea panaceul perfect. Prin prisma noilor simulari incep foarte multe lucruri sa se lumineze si multe din caracteristicile si evolutiile sunetului sa mi le explic. Poate gresesc, poate speculatiile mele sunt gresite, daca exista alte unghiuri de vedere le astept cu interes pentru a lamuri lucrurile.

[franzm]

Deci superdioda trebuie sa tina curentul un pic peste valoarea optima astfel incat variatiile ei de functionare sa nu duca etajul final in suboptim. In rest s-ar parea ca nu este nevoie de o precizie chirurgicala ci mai degraba de rapiditate, aceasta fiind asigurata de o asezare optima a tranzistorului senzor.

Tocmai rapiditatea buclei de reglaj termic, sau mai bine zis lipsa rapiditatii, este o mare problema care, printre altele, a dus la dezvoltarea diferitelor concepte de polarizare a finalilor. Superdioda clasica urmareste (cu întârziere) temperatura medie a finalilor si nu pe cea instantanee. Consecintele sunt prezentate pe larg în orice curs de regulatoare (PI cu timpi morti).Cât despre precizie, sa nu uitam de caracteristica exponentiala a tranzistoarelor bipolare.

[hpavictor]

Esti foarte tanar , deci e absolut clar : inca nu ai vazut tot ce se poate !!!

Din toata aceasta saga mie imi pare ca reactia negativa nu inrautateste situatia ci doar ne spune ca nu este nici ea panaceul perfect.

In sfarsit ai inteles la ce ne refeream noi ( @eu si @franzm ) cateva posturi mai sus .De aia noi ( incercam sa ) acordam atentie tuturor tipurilor de reactie . Pentru cei incepatori , efectul superdiodei este tot o reactie ...

[sk24bpo]

Deci superdioda trebuie sa tina curentul un pic peste valoarea optima astfel incat variatiile ei de functionare sa nu duca etajul final in suboptim. In rest s-ar parea ca nu este nevoie de o precizie chirurgicala ci mai degraba de rapiditate, aceasta fiind asigurata de o asezare optima a tranzistorului senzor.

Tocmai rapiditatea buclei de reglaj termic, sau mai bine zis lipsa rapiditatii, este o mare problema care, printre altele, a dus la dezvoltarea diferitelor concepte de polarizare a finalilor. Superdioda clasica urmareste (cu întârziere) temperatura medie a finalilor si nu pe cea instantanee. Consecintele sunt prezentate pe larg în orice curs de regulatoare (PI cu timpi morti).Cât despre precizie, sa nu uitam de caracteristica exponentiala a tranzistoarelor bipolare.

Corect, asa este. In consecinta conteaza mult locul de unde culegi temperatura care trebuie citita. Unii electronisti vechi in bransa spun ca pe capsula tranzistorului final ar fi cel mai indicat sa fie asezata superdioda. Tind sa le dau dreptate . Am termometru la multimteru care culmea este destul de bun, dar deocamdata nu l-am folosit, insa am facut un test empiric luand temperatura cu mana. Am pornit rece amplificatorul si l-am fortat sa lucreze imediat spre puterea maxima observand unde se incalzeste cel mai repede. Batranii pare ca au avut dreptate. Capsula tranzistorului final este prima care e calda si se incinge cel mai rau fata de orice zona a radiatorului. Posibil ca mica sau alt izolator dintre tranzistor si radiator sa aibe o inertie destul de mare. Evident ca finalii de tip Thermaltrack cu diodele senzor inauntru au acuratetea cea mai buna, dar e bine sa stim si optimul la varianta clasica. E important de stiut inca din faza de proiectare ca in calcul intra si temperaturile driverilor sau predriverilor daca exista. E bine ca temperatura acestora sa fie cat mai mica sau macar constanta. La SARA driverul cu predriverul fiind in conexiune de tip CFP driverul devine slave, contand doar temperatura predriverului care functioneaza in clasa A si nu ar trebui sa conteze in economia finala prea mult. Devine destul de clar ca unui amplificator rece ii este aproape imposibil sa ajunga la performantele sale maxime. Muzica va ridica temperatura interna in tranzistorii finali destul de repede dar radiatorul extern inca nu poate prelua caldura astfel incat senzorul superdiodei "vede" cu totul altceva decat realitatea. Oarecum seamana cu un fenomen adiabat in primele minute. Ar fi de incercat varianta in care finalii stau lipiti unul de altul montati toti pe o placa groasa de cupru, fara izolatare intre ei si placa de Cu, acestea find puse intre placa de Cu si radiator. In felul acesta inertia termica ar trebui sa scada semnificativ. Alta chestie interesanta tine de comportamentul semnalelor mici in raport cu curentul de bias. Niciodata nu mi-a trecut prin cap ca practic superdioada ar avea 2 functii. Din fericire se pare ca peste un anumit prag al curentului de bias semnalele de nivel mic nu mai sunt atat de puternic afectate. Functiile dupa care functioneaza amplificatorul la semnale mici si la semnale mari par sa fie destul de diferite, intalnindu-se in punctul optim de bias. Interesant este ca masurand cu semnale mari regimul de functionare al superdiodei nu vei vedea niciodata ce se intampla cu semnalele mici de 1V. Ajungem la paradoxul in care masuratorile (incomplete) arata perfect dar sunetul schiopateaza, este neplacut chiar.