SARA-amplificator de inalta performanta

[sk24bpo]

 Dupa o perioada de modificari mari atat la schema cat si la sistemul de masurare, lucrurile au evoluat spectaculos impingand SARA (daca nu cumva de fapt e vorba de alt amplificator) in zona celor mai performante amplificatoare din lume, probabil in top3. Masuratorile le vedeti mai jos in cele 3 poze (sunt masuratori reale nu simulari).

 

  Rezultatele  amplificatorului aproape ca se confunda cu cele ale sistemului de masurare, apropiindu-se foarte mult de calcule si simulari. Pana acum cea mai mare problema legata de sistemul de masurare tinea de distorsiunile la 20khz care nu reuseau sa coboare sub 0,002%. Aici se juca diferenta fata de sistemele profesionale de masurat care costa multe mii de euro. Intrebarea pe care mi-am pus-o a fost daca ei pot, eu de ce n-as putea ? Raspunsul acum este urmatorul: da, se poate Acum pot masura si eu distorsiuni de 10x mai mici dar la un cu totul alt pret .

[sk24bpo]

 Masuratorile sunt efectuate cu "instrumente soft" calibrate. Sunt calibrate de catre mine, cu ajutorul unor instrumente calibrate la randul lor de catre fabricanti. Softul este specializat in masuratori de acest tip, nu masoara gogosi. Pe vremuri multe lucruri erau free, in ziua de astazi totul costa bani. Nu cred ca o sa mai gasiti documentatie tehnica la amplificatoarele noi pusa la dispozitie de catre producatori. Kenwood I-02a masoara excelent, dar  SARA are distorsiunile aproape de 10x mai mici, ceea ce reprezinta o diferenta mare, chiar foarte mare. Ar fi foarte interesant sa faceti dumneavoastra orice clona doriti si sa o comparam tete-a-tete cu SARA la masuratori. In privinta reproductibilitatii la scara mai larga a performantelor, tocmai de aceea le-am si postat acum, deoarece cred eu ca am inteles si ca pot stapani mecanismele care intervin si care pot modifica datele. Testele le-am facut pe un canal, apoi am modificat si celalalt canal sa vad daca se pastreaza ceea ce s-a castigat. Abia dupa ce am reusit sa reproduc aproape identic parametrii , reproducere care a urmat niste pasi stricti asa incat sa inteleg bine ce vine, de unde vine, am considerat ca sunt rezultate apropiate de adevar. 

 

  Ba mai mult, unul dintre canale foloseste mai mult de jumatate alte tranzistoare , in loc de 2sa970 , BC550. Nu m-am oprit aici, cascodele de pe intrare nu mai sunt tinute cu zenere, ci cu simple rezistoare. Ca sa fie lucrurile si mai complicate , acelasi canal care a suferit modificarile de mai sus i-a fost extras un rand de tranzistori finali, de aceea testele sunt efectuate la 50W si nu 100W, pentru a nu interveni diferenta data de etajul final. Domnule ., stati linistit ca nu puteam sa ajung la aceste rezultate ale masuratorilor daca nu intelegeam foarte bine si daca nu experimentam pe viu fenomenele implicate in functionarea amplificatorului.  Cred ca am realizat poate mii de teste mai mici sau mai mari care sa ma conduca pana in acest punct, de aceea a si durat 2 ani. Doi ani in care am ignorat partea de protectii sau alte auxiliare ale amplificatorului si m-am concentrat aproape exclusiv pe performanta. Nu sunt rezultate scose din vreo clona, sunt rezultate muncite de mine.

[sk24bpo]

  Ma scuzati dar nu reusiti sa cititi corect nici macar graficele pe care le-am postat. Daca luam cea mai defavorizanta frecventa de test, cea de 20khz observam ca valoarea THD-ului este de 0,00047% din care THD-ul lantului de masura era pe undeva la 0,00035% daca retin eu exact. De aici lucrurile pot evolua intre doua limite. Cea mai favorabila e sa scadem din thd-ul total thd-ul lantului de masura , rezultand un thd al amplificatorului la 20khz de circa 0,00012%, adica de vreo 30x mai mici ca la Kenwood. Cea mai defavorabila limita este ca distorsiunea amplificatorului sa fie defazata cu 180 de grade fata de distorsiunea lantului de masura. In acest caz thd-ul ar fi dublu ca al lantului de masura plus diferenta, rezultand un thd la 20khz al amplificatorului in jurul a 0,00085% , adica de 3...4x mai mic ca la Kenwood.  Sa obtii asemenea rezultate in regim de amator si sa le si poti masura este treaba deloc simpla si la indemana oricui....Apropos de testul al 50W, cam toata lumea stie ca distorsiunile scad cu cat te apropii de puterea maxima. Ma repet, am ales 50W ca test din cauza faptului ca un canal era special castrat de o pereche de finali, plus ca lantul de masura are un platou ingust in care poate masoara foarte precis, respectiv la 2Vvv. inmultiti cu 28x amplificarea SARA si veti vedea de ce am fost nevoit sa aleg aceasta putere. Oricum, este o valoare a puterii analizate foarte rezonabila, nici ca s-a potrivit mai bine.

 

  Spuneti de tehnologia superioara de acum si mizeriile de pe vremea Kenwood-ului, din anii'80 probabil. Poate tehnologia a evoluat, dar atentia ce se da tranzistoarelor dedicate audio se indreapta in ziua de azi aproape exclusv catre cantitate si mai putin catre calitate. Pai eu a trebui sa ma orientez catre un tranzistor final de genul TTC5200 din cauza accesibilitatii si a Cob de 150pF,ft-30Mhz in schimb Kenwood a folosit din start 2SC2565 cu Cob-ul apropiat de 200pF dar cu fT-ul la 80Mhz !!! ca sa nu mai vorbim despre restul tranzistoarelor folosite. Nu va suparati, dar as vrea si eu sa am acces la asemenea materiale si la banii cu care sa le pot cumpara. Totusi , sa folosesti extensiv BC550-560 si BF422-423 , MJE15033-32 si finali TTC5200 plus complementarul si sa ai rezultate excelente ma face sa nu ma mai plang de nimic. Daca ajungi sa depinzi de calitatea pieselor inseamna ca ai un design nereusit. Ah, uitasem, atat in calea de semnal cat si in reactia negativa folosesc condensatoare. E adevarat ca nepolarizate dar... electrolitice

 

  Kenwood a facut masuratorile pe aceeasi sarcina rezistiva, de 8 ohm. Back EMF ? Care-i problema, in domeniul audio se ocupa damping factoru-ul de problema iar mai sus zobel-ul si bobina inseriata. Sa nu visam probleme care nu exista. 

 

  Ma faceti sa zambesc cand citesc cum ca nu stiu care ar fi parametrul care face diferenta intre un zener 3v6 si5v6 Unul dintre canale este nemodificat si foloseste zenere in loc de rezistente cum am pus mai nou. Rezistentele le-am ales in locul zenerelor odata din cauza de costuri, apoi din cauza curentului care o sa treaca prin ele la varianta urmatoare. in felul asta pot sa scad valoarea curentului de la 10mA la 1mA, nemaifiind nevoit sa lucrez cu zenerele in zona de putere optima. in plus pot sa polarizez tranzistorul de intrare la orice tensiune B-C vreau eu. De fapt canalul nemodificat are 10V pe tranzistorul de intrare iar cel cu rezistoare are 20V. Cu toate acestea ambele canale lucreaza aproape identic si asta la nivele de distorsiuni extrem de mici. De ce pentru ca piesele nu conteaza decat intr-o proportie foarte mica la SARA. Schema, conceptualizarea ei face totul si nu piesele.

 

  Fuga termica o masurati cand in secunde, cand in volti , hotarati-va. SARA are 2mV tensinea de offset la iesire in care se incadreaza si deriva termica, adiva variatia offsetului nu e mai mare de2mV. Nu inteleg de ce spuneti de 0,5s ?

[franzm]

Haideti sa nu exageram si sa judecam lucrurile la rece. Cu ce aparatura a fost masurat L-02A? Foarte probabil dateaza de la începutul anilor '80 (amplificatorul s-a fabricat parca între '82-85) si a evoluat la limita rezolutiei. Orice inginer serios tine cont de performantele aparatelor de masura folosite atunci când formuleaza rezultatele masuratorilor. O comparatie obiectiva necesita masuratori facute în conditii identice, pe acelasi sistem de masurare. Altfel comparam mere cu pere.

Editat Iulie 2, 2014 de franzm

[sk24bpo]

 Cum adica masuratori soft ? Ma scuzati dar nu cunoasteti nici macar tangential domeniul asta. Prima data cand v-am auzit cu calibrarea metrologica am preferat sa va cant in struna si sa va raspund intr-un mod cat se poate de neutru ca sa nu va pun intr-o situatie delicata dar observ ca dvsa insistati...

 

  In privinta zenerelor eu unul nu inteleg ce doriti sa aflati de la mine....cum adica ce diferenta este intre ele ? O diferenta de 2V , pur si simplu nu inteleg ce doriti sa ma intrebati. Va referiti la ce diferente de impedanta ar fi intre ele daca acestea au aceeasi putere, sau ce zgomot au, sau care e curentul optim prin fiecare ? Ma rog, dvsa stiti mai bine la ce va referiti...

 

  Din pacate nu doriti sa intelegeti exact ce spun eu. Probabil ca ati  mai patit probleme asta si de alta data, nu cred ca aici a fost singurul caz Eu am atras atentia (numai sa vrei sa citesti) ca amplificatoarele simetrice sunt mai sensibile vis-a-vis de PSRR. Deasemenea am subliniat ca lipsa oglinzilor de curent in etajul de intarare reprezinta un minus dar am incercat pe cat posibil sa surmontez acest handicap. Deasemenea nu am afirmat niciodata ca imperecherea tranzistoarelor nu este benefica. In schimb nu am dat importanta exagerata caracteristicilor tranzistoarelor, la fel si cuplarii termice a semiconductoarelor din etajul de intrare. Idem compensarea termica a CCS-urilor mi se pare inutila. Daca tot ati citit cate una alta pe aici, macar sa fiti corect cu ceea ce am afirmat.

 

  Nu inteleg ce ati dorit sa spuneti legat de Franzm, cu arderea in flacari si cu flegmele... pare a fi o insinuare foarte urata la care mai mult ca sigur Franzm nu va marsa niciodata, cred ca ar fi bine sa va abtineti cu treburi dastea.

 

  Vad ca sunteti indignat dar si eu la randul meu sunt cel putin la fel de mirat pentru ca nu ati manifestat nici macar un gram de interes vreodata fata de SARA, au trecut doi ani, timp destul si cine a dorit sa-l faca l-a facut. Dumneavostra v-ati pierdut interesul fata de proiect inainte de a trage macar o linie pe hartia de calcul. Din acest motiv va recomand sa nu va irositi puterile cu un subiect fara de interes , va doresc o seara placuta

Haideti sa nu exageram si sa judecam lucrurile la rece. Cu ce aparatura a fost masurat L-02A? Foarte probabil dateaza de la începutul anilor '80 (amplificatorul s-a fabricat parca între '82-85) si a evoluat la limita rezolutiei. Orice inginer serios tine cont de performantele aparatelor de masura folosite atunci când formuleaza rezultatele masuratorilor. O comparatie obiectiva necesita masuratori facute în conditii identice, pe acelasi sistem de masurare. Altfel comparam mere cu pere.

 

 

  Da, daca ar fi sa facem o comparatie pertinenta ar trebui sa avem detalii mai multe despre protocolul de masurare, despre formulele de calcul al THD-ului. Din pacate nu avem FFT-ul , acesta ar spune imediat aproape totul.  Una este o valoare aruncata in orb si alta este sa vezi efectic distorsiunile , distributia lor, etc. Am masurat chiar de curand un amplificator vintage de top (n-o sa-i spun numele ca sa nu se simta lezat posesorul) si rezultatele erau diferite bine de ceea ce era scris in specificatii. Am sapat mai adanc si pare ca sunt diferente substantiale de protocoale. Este exact ca EuroNcap , o masina care a luat 5 stele in 2007 , in 2014 abia daca mai primeste 3 stele. Fe fapt este si logic dupa ce vezi schema, pe vremea aia se incarcau schemele ca pomul de craciun, aveau 3 etaje de amplificare compensate ca naiba care numai stabile neconditionat nu erau. De multe ori THD-ul de calcula teoretic din pix si nu era masurat. Din pacate tocmai din cauza acestei goane nesustinute de realitate dupa cifre cat mai bune a dus la falsuri grosolane in specificatiile tehnice. De aici s-a impamanteit si ideea ca un amplificator care masoara excelent trebuie sa sune prost. In realitate este exact pe dos. Abia de curand s-au inteles bine mecanismele implicate in distorsiuni iar amplificatoarele noi care masoara cu adevarat bine chiar suna superb.

[Vizitator]

Eu as vrea sa pun o intrebare neutra, fara ceva ascuns in ea, si fara sa vreau sa generez polemici:

 

La ce ne trebuiesc atitea zerouri, dupa primele 2 de dupa virgula?

 

Si-a pus vreodata cineva intrebarea ca o incinta acustica de calitate, (nu vorbesc de alea ce se vor ultra hi-end de zeci sau sute de mii de euro care si alea sint niste aberatii pina la urma) are in medie intre 5 si 10% distorsiuni?

 

Este ca si cum faci un motor ultrasilentios, pe care il pui pe un camion RABA..

 

Imi par cam absurde rezultatele masurate cind tranzistorii au distorsiuni de 0,8% neimperecheari si cam 0,05% cu 1% imperechere.

 

Poate raspunde cineva?

[Sharky]

Va rog nu o luati razna. Discutati civilizat. Evident ca Greierasul nu a inventat roata. Important nu e cine ce a inventat, important e cine a inteles ceva si stie sa puna lucrurile cap la cap sa scoata ceva finit. Nu s-au incalcat drepturi de autor si nici nu s-au furat scheme, asa ca nu vad care e problema.

 

Leco, te rog, s-a raspuns la intrebarea ta de nspe mii de ori. Te rog nu deturna acest subiect si nu mai incerca sa induci altora viziunea ta, altfel voi fi nevoit sa iau masuri.

[Vizitator]

Nu incerc sa deturnez nimic, vreau totusi un raspuns macar la a doua intrebare, daca la prima s-ar intelege ca este vb despre pasiune si liniste psihologica de valori maxime obtinute.

[Vizitator]

Eu,personal,nu m_as hazarda sa afirm ca :

 

 De multe ori THD-ul de calcula teoretic din pix si nu era masurat. Din pacate tocmai din cauza acestei goane nesustinute de realitate dupa cifre cat mai bune a dus la falsuri grosolane in specificatiile tehnice. De aici s-a impamanteit si ideea ca un amplificator care masoara excelent trebuie sa sune prost. In realitate este exact pe dos. Abia de curand s-au inteles bine mecanismele implicate in distorsiuni iar amplificatoarele noi care masoara cu adevarat bine chiar suna superb.

 E posibil ca aparatul vintage masurat de dvs sa fi fost calibrat necorespunzator sau eventual defect si de aceea a picat testele specificate in manualul service.Eu am masurat destule vechituri inainte si dupa reparatzie/restaurare si toate au corespuns specificatziilor.Chiar azi am avut pe masa un Revox B750 MK I care la THD+N a iesit mai bine decat in manualul service. Mentzionez ca a fost restaurat complet,adica inlocuitzi totzi electroliticii aluminiu de pe barile de alimentare, potentziometrii semireglabili,curatzate toate comutatoarele si potentziometrele.Extra nu am inlocuit tantalii de pe calea de semnal cu electrolitici aluminiu pt ca nu se justifica efortul (nu scade THD_ul chiar daca tantalul se inlocuieste cu Dubilier sau Elna,Muse). Analiza spectrala si curba de raspuns in frecventza au confirmat caracteristicile specificate in manualul service.

 Despre Arta o sa zic doar ca am dat 80€ pe licentza si apoi m_am decis sa cumpar aparate de masura reale . Chiar daca Millet il recomanda ca alternativa la aparatura dedicata,in fatza clientului nu prezinta o dovada credibila,e ca si cum ai face un TÜV (RAR) la o masina folosind aparatura neomologata .

 Poate reusitzi candva sa facetzi masuratori reale pe aparate dedicate si cu ocazia asta o sa spulberatzi si neincrederea unora dintre noi in legatura cu valorile THD,IMD....

[Vizitator]

Ce aparate de masura reale folosesti, si cit costa?

 

Niste poze ceva?

[Vizitator]

Leco,niste vechituri de la HP,Neutrik,am mai pus poze si s_au sters de stapanire.Uite sa fiu mai concret:

-generatoar de semnal:

     -Neutrik 3300 ,stie sa faca si protocolul de masura al raspunsului in frecventza si scrie cu partea de ploter direct pe cartela de test.

     -Newtronik,doar generator de frecventza sinus,triunghi,sqrt,sweep,il folosesc ca a doua sursa de semnal pt IMD.

-analizor de distorsiuni si voltmetru ac  o vechitura de HP-331A care masoara mult mai precis decat multe digitale true RMS moderne.THD stie de la 5Hz pana la 600KHz cu rezolutzie maxima de 0,1% full scale,practic nu stie mai jos de 0,01%,primele 10 diviziuni.Daca  se misca acul doar o  diviziune ar cam trebui sa fie un THD+N de 0,001%.

-analizor de spectru HP-3582A,tot o vechitura dar real time,stie FFT,IMD si tot ce se poate masura in audio.

Referitor la pretz,ce sa zic nu_s o avere.Neutrik_ul cand l_am luat am dat 6000€,asa erau pretzurile autunci,acum se invarte unul bun pe la 2000€.Newtronik_ul vreo 500€,HP-331A am dat 40-50€ pe el defect si apoi l_am pus pe picioare .Nu am gasit altul ok in vremea aia .Unul bun se invarte pe la 600€,minim.Analizorul de spectru,HP-3582A sub 1500€ e cazatura sau cu probleme.La 2000€ e ok ,posibil si cu calibrare noua la metrologie.

Am sa pun maine poze cu ele.Oricum, pt masuratori de precizie ,gen laborator audio trebuie investit in jur de ...minim 100.000€.Un analizor de spectru bun trece usor de 30.000€ si poate chiar nici nu se incadreaza in clasa profesionala,de laborator.

L.E.

Uite unul folosit de la Rohde & Schwarz

http://www.ebay.de/itm/Rohde-Schwarz-FSVR7-REALTIME-Spectrum-Analyzer-Opt-B22-Preamp-10Hz-7GHz-/331247797635?pt=Mess_Pr%C3%BCftechnik&hash=item4d1fe84583

 

O fi mai precisa o masuratoare cu o placa de sunet decat cu asta?

Editat Iulie 2, 2014 de Vizitator

[Vizitator]

Multumesc de raspuns.

 

Ultima scriere, nu o voi comenta.

[sk24bpo]

 Sharky a subliniat esenta, e o placere sa vezi oameni rationali. Leco o hartie chioara se indoaie sub propria greutate. Odata indoita cu cap poate tine chiar mai bine de 100g, cam asa cu cu tranzistorii.

 der_doktor sa fim seriosi......acum un an cand m-am uitat la Rohde&Scwarz aveau un analizor de spectru audio care masura pana la -150dB in banda audio ! Eu reusesc sa fac masuratori mai nou in toata banda audio pana la minimum -115dB. Adica R&S e de 50x mai bine fata de sistemul meu de masura. Nu mai zic de protocoalele de masura care in cateva minute iti analizeaza aparatul in cauza de la un cap la altul. Mie imi ia zile ca sa am certitudinea ca am facut lucrurile corect si la un nivel de performanta cu mult inferior. Apoi mai este si renumele plus aparatul in sine care este foarte compact, o bijuterie. Este normal pe undeva sa se ceara sume mai mari de 10.000 de euro pentru asemenea scule. In mod natural nu o sa afirm ca lantul meu de masura poate sa bata asa ceva, dar ceea ce conteaza este ca pentru necesitatile de tip amator si pentru amplificatoarele audio face fata cu brio si ma ajuta excelent la bani foarte putini. Sa nu mai amintim ca analizoarele de spectru in 99% din cazuri se intind pe benzi de sute de Mhz..... inutil pentru noi.

 

  Tot observ boala asta cu calibrarea si ma intreb daca voi ati lucrat cu adevarat cu aparatura de genul asta. Intreb pentru ca aici lucrurile sunt diferite fata de un osciloscop. Softul de analiza nu face decat sa calculeze diferente si nu sa masoara direct nivelele, implicit nu are nevoie de calibrare. Singura calibrare ca sa zic asa este nivelul maxim pe care il stabilesti cu osciloscopul in 30 de secunde. Nici macar aceasta valoare nu trebuie sa fie prea exacta. Masurarea nivelelor se face intr-o placa de sunet buna foarte bine cu ajutorul convertoarelor A/D, convertoare care sunt ieftine dar care sunt foarte performante.

 

later edir: der_doktor, totusi schimba tantalii aia din calea de semnal macar cu un electrolitic chior. Tantalul in calea de semnal chiar nu este o varianta de luat in seama nici macar in aparatura de sonorizari.

Editat Iulie 3, 2014 de RaimondAudio

[franzm]

Sunt masuratori relative (rapoarte). Conteaza liniaritatea sistemului de masurare si mai putin precizia. Si calitatea semnalului de la intrarea amplificatorului.

Atentie la înlocuirea electroliticilor cu tantal. Curentii reziduali ai electroliticilor cu aluminiu pot fi uneori o problema (chiar si în audio).

[sk24bpo]

neacorneliu ma speriasem , credeam ca e vorba despre vreo tehnologie extraterestra la diodele zener, dar tu in fapt vorbeai despre lucruri banale. Am mai spus inainte si o mai repet, tu daca nu ma insel lucrai la preamplificatoare de doza ? Aici e un pic altceva, nu este nevoie de compensarea termica a generatoarelor de CC. Am observat la multi romani boala asta cu compensarea termica a GCC-urilor in loc sa se concentreze pe lucruri esentiale. Efectul Early lasa-l in pace, e anulat de cascoda GCC-ului, cascoda care mareste si mai mult impedanta de iesire a GCC-ului. Deasemenea am ajuns sa vorbim despre efectul Johnson ? Ce naiba, parca suntem intr-o poveste suprarealista. In plus nu uita ca etajele de amplificare , cele cu gain, lucreaza in clasa A. Mai departe scrieti: "Legarea tranzistorilor cu colier termic mi se pare frectie la un picior de lemn si mult mai de incredere rularea unui curent de repaus mare si inchiderea tuturor etajelor intr-o incinta inchisa"   Pai nu cu multe pagini in urma cam asta spuneam si eu cand s-a vaitat atat Alex cat si Alin ca tranzistorii lucreaza fierbinti.  In rest alte comentarii la ceea ce ati mai scris dvsa nu mai am de facut pentru ca nici nu le-am citit.

Editat Iulie 3, 2014 de RaimondAudio