Proiect Amplificator MP100.V2

[Vizitator]

Nici un fel de idee de polemica din partea mea, iti apreciez munca si initiativele!Incearca te rog o simulare cu MJL4302A si MJL4281A in final, cu 1 pereche si cu 4 perechi, in dreptunghiular la 10 Khz, cu sarcina rezistiva de 4 ohm, si apoi cu sarcina capacitiva (fara rezistenta de 4 ohm pe iesire) condensatorul avind 10nF.Apoi repeta la 100Khz ce e mai sus.TOATE celelalte valori sa ramina identice, practic cum ai pune NUMAI alti finali montajului.Multumesc.

[Sharky]

In simulator se simuleaza principii.Adica vezi fiecare componnta ce influenta are asupra montajului. Astfel cand ajungi la practica stii in mare la ce sa te astepti si eviti multe suprize. Nu prea ai cum sa simulezi comportamentul final.Comentarii asupra schemei:Daca vrei SR mai mare, scade Cdom si creste rezistentele de degenerare din diferential.DAca tranzistorii din Vas au Ft mare si Cob mic SR ar trebui sa creasca. Altfel inseamna ca de fapt ampliful era compensat de tranzistorii din Vas si alte elemente parazite, iar Cdom e pus in scop decorativ.Cdom-ii aia par cam mari ,asa ochiometric. Deobicei primul e de valoare mai mica. Sigur fac ce trebuie? Intreb, n-am cum sa simulez din cap.LA sursa de curent din Vas ai putea sa iei ca referinta tensiunea din sursa de curent din diferential. Mai simplifici schema. LA sursa de curent din diferential inseriaza o rezistenta de putere ca sa reduci disipatia pe sursa. Nu va influenta montajul, dar macar componenta activa nu va disipa in draci degeaba.Alimentarea etajului mic filtreaz-o cu doua diode rapide, conzi ceva mai grasi, nu mai trebuie R ,eventual de valore mica gen 1-10 ohmi pt evitarea spiturilor de curent.Eventual faci separat stabilizare pt ea, dar asta oricum nu are legatura cu proiectul in sine.Biasul prin prefinali (ambele etaje) il stabilesti asa incat sa fie mai mare decat cerinta maxima de curent din partea finalilor. In felul asta prefinalii vor sta intotdeauna in clasa A. ASta pe cat posibil. In cazul de fata, sa zicem la un curent instantaneu de varf pe iesire de 30A, deci 10A per final, beta ar fi de macar 15, deci vei avea nevoie de 2A, ceea ce e nepractic.Cred ca de aia ai pus speed-up capacitor. Doar ca ala in general se pune incat sarcina adunata in el sa fie egala cu cea din tranzistor. Din cate tin minte daca e mai mare apar alte probleme, adica C-ul devine sarcina pt etajul de dinainte.2u mi se pare o valoare cam mare. Si cum ar putea el face speed-up din moment ce finalii sunt separati de 2.2ohmi? Oricum etajul de dinainte polarizeaza Ube invers, la tranzitii, nu stiu daca C-ul respectiv e necesar, dar se poate simula daca e vreo influenta sau nu.Mai baga-i o protectie la scurt, fie ea cat de simpla.Eu de exemplu la mosfeti am folosit o simpla limitare la un prag considerat maxim concomitent cu decuplarea unui releu.Sa lasi finalii de izbeliste, s-ar putea sa se arda unul din ei inainte sigurantelor si e pacat.

[Marian]

@DjLeco o sa fac simularile cerute si voi reveni cu rezultatele cat de curant.@Sharky multumiri pentru sugestii, voi tine cont de ele si voi aplica pe masura ce se va putea, momentan trebuie stiut ca asta nu e schema finala, am zis deja in primul post ca urmeaza protectiile, intre care am inclus neaparat si una pentru etajul final in eventualitatea unui scurt, am ceva idei dar nu am stat sa le elaborez, in principiu cam stiu ce vreau sa fac dar intai ma concentrez pe optimizarea amplificatorului in sine.

[sk24bpo]

Amplificatorul este unul clasic dar cu performante foarte bune pentru orice fel de auditie, daca e facut bine peste cele de genul LME.... Marian, in ultima schema compensarea nu mai da la masa ci la iesirea etajului final ? Adica de tipul TMC ? Ai incercat sa inversezi condensatorii C4 si C5 intre ei ?

[Marian]

Da, ultima schema pe asta se bazeaza, compensare TMC sugerata de @Franzm, am simulat-o ieri putin si mi-au placut rezultatele. La compensare tot "bibilesc" acum, initial incercasem TPC, imi place la ea raspunsul in frecventa al buclei inchise, insa are ceva neajunsuri, dreptunghiulara are ceva varfuri atat la coltul pantei de urcare-sus cat si cea coboratoare-jos, prima se rezolva cu cond mic pus peste reteaua de compensare, a 2-a teoretic un cond inseriat cu R la masa numai ca pentru a amortiza eficient acele oscilatii condul tre sa fie mic, situatie in care se pierde mare parte din avantajul tipic TPC... revin la TMC si variez valorile C-urilor in limita a unei rezerve a marginii de faza, momentan as avea cam 90gr dar cred ca pot merge pana pe la 60-70, sa vad ce obtin.

[sk24bpo]

In modul practic nu stiu cat de bine este sa conectezi compensarea la iesire. Nu e o zona tocmai linistita.

[Marian]

Citez din Bob Cordell:

At low frequencies, the resistor is more conductive than C2, and the output stage iseffectively enclosed within the local feedback compensation loop. TMC is well behavedand does not create the frequency response peaking and overshoot that necessarilyaccompanies TPC. Moreover, TMC reduces distortion by putting more local feedbackaround the output stage instead of by merely increasing global feedback in a certainfrequency band. The global negative feedback rolls off at 6 dB per octave in the TMCscheme. This is the same as with conventional Miller compensation. TMC is very effectivein reducing amplifier distortion because it introduces some local feedback aroundthe output stage, where feedback is often needed most. Because the Miller compensationtap-off transitions from the output stage to the VAS at high frequencies, it does notsuffer the instabilities introduced by IMC.

Daca e nevoie pot traduce, desi nu cred ca e cazul. Inteleg ca este totusi o compensare performanta, si pe buna dreptate, penca am urmat sugestiile lui @Sharky marind degenerarea la LTP si micsorand Cdom intersectia a urcat undeva putin peste 500Khz insa inca am suficienta margine de faza, am folosit TMC in onfiguratia asta:http://img28.imageshack.us/img28/9222/sfzx.pngSi am gasit SR-ul asta ( semnal dreptunghi 10Khz aproape de clip ):http://img716.imageshack.us/img716/928/wd6s.pngDupa mine cred ca ar fi totusi suficient, dar astept si parerile voastre. Ca bonus am observat un THD surprinzator de mic la 20Khz putere maxima pe 4 Ohm:http://img23.imageshack.us/img23/1706/k98z.pngCu siguranta in realitate nu va fi asa insa ideea este ca tipul asta de compensare isi face treaba foarte bine si ca oricum schema este totusi una performanta deci cred ca sunt multumit de rezultate, daca sunteti de acord cu ideea asta, atunci urmeaza sa fac si simularile cerute de Leco si ulterior sa mai aplic pe ici pe colea cate ceva din sugestiile lui @Sharky, apoi sa ma apuc de ceva protectii.

[franzm]

In modul practic nu stiu cat de bine este sa conectezi compensarea la iesire. Nu e o zona tocmai linistita.

Având ca referinta alimentarea, nici portul în care se face compararea nu este mai linistit. De aceea, compensarea Miller si cele derivate din ea reduc PSRR la frecvente înalte. Remediul consta în cascodarea etajului diferential si aplicarea compensarii în emiterul tranzistorului slave din cascoda.Compensarea în frecventa este o reactie negativa si ca atare stie sa corecteze erorile etajelor amplificatoare peste care este aplicata. De ce sa nu corecteze erorile etajului final? Trebuie doar ceva mai multa grija la alegerea marginii de faza.

[Marian]

...Trebuie doar ceva mai multa grija la alegerea marginii de faza...

Legat de aceasta margine de faza, va prezint niste masuratori facute la schema asta ( e ultima postata ):

http://img28.imageshack.us/img28/9222/sfzx.png

 

Si va rog mult @Franzm pentru linistea mea corectati-ma daca gresesc, vreau sa fiu sigur nu ca schema e ok, ci ca eu am inteles ideea si ca nu-s in eroare. Asadar am amplificarea in bucla inchisa asa:

http://img809.imageshack.us/img809/818/80p9.png

 

Am "rupt" bucla pentru a vedea pe cea deschisa asa:

http://img708.imageshack.us/img708/3647/lbid.png

 

Asa cum am mai zis, ideea am gasit-o recomandata de Bob Cordell... in fine, asta e bucla deschisa:

http://img266.imageshack.us/img266/2410/n90r.png

 

Asa cum se poate observa in acea imagine intersectia buclei deschise cu acea amplificare de 26db ( reprezentand bucla inchisa ) se face pe la 518Khz. Aici eu din cate am inteles trebuie sa nu se ajunga la o defazare de 180gr, situatie in care reactia negativa ar deveni una pozitiva si deci oscilatie, se recomanda o margine de faza de minim 45gr in aceasta zona, eu am gasit la bucla inchisa defazare la 518Khz:

http://img707.imageshack.us/img707/1682/8epm.png

 

Este corect ce am gasit eu? as tinde sa cred ca da, insa doresc si opinia Dvs ca sa fiu sigur ca am inteles principiul ( schema momentan nu conteaza, ci doar principiul ).

[Sharky]

In bucla deschisa amplificarea trebuie sa fie subunitara la frecventa la care defazajul este 180.Amplificarea la frecventa respectiva (masurata in dB) este marginea de castig.Marginea de faza este diferenta de faza pana la 180grade la frecventa la care amplificarea e 1, 0dB.Bucla inchisa nu are nici o treaba. Eventual diferenta (in dB) sau raportul intre castigul in bucla deschisa si cel in bucla inchisa iti da o idee despre cat de puternica e reactia negativa si cu cat iti compenseaza neajunsurile.De exemplu impedanta de iesire e impedanta in bucla deschisa impartita la raportul/diferenta (pt dB) dintre amplificarea in bucla deschisa si cea in bucla inchisa.Reactia negativa se ocupa de micsorarea ei. Evident asta cat timp stam departe de saturatia etajelor.De exemplu, chiar daca in emitorul trnazistorului final ai 0.3ohmi, reactia negativa ii reduce la o valoare infima. Ampliful isi ajusteaza tensiunea de iesire asa incat acei 0.3ohmi sa nu mai conteze.

[sk24bpo]

Sharky a sintetizat perfect. Marian exact asta vroiam acum sa te rog si eu, arata-ne bode plote-ul buclei deschise. Adica in acelasi grafic care sa urce pana la 100 Mhz arata-ne atat castigul in bucla deschisa cat si evolutia fazei. As mai adauga pe langa ceea ce a spus Sharky ca vreau sa vad unghiul sub care intra castigul sub 0dB, mai departe daca nu cumva la o frecventa inalta castigul redevine supraunitar, sau daca faza nu indica o oscilatie tot la frecvente superioare. Marian, sunt 2 componente care tin de stabilitate, prima si cea mai impotanta tine de criteriul Nyquist , cealalta tine de stabilitatea amplificatorului la fenomene tranzitorii. Marian, unde ai citit lucrurile despre intersectia castigurilor pentru ca se pare ca unele aspecte le-ai retinut bine, altele sunt usor confuze. Franzm, compensarea de tip Miller este asa cum ai spus si tu o reactie negativa locala, reactie care trebuie sa fie cat mai rapida pentru a lucra corect si a nu deveni una pozitiva. Reactia negativa locala peste VAS simpla mai merge, deja daca mai adaugi o cascoda si un Darlington cum a facut Marian lucrurile devin ceva mai complicate. Pana aici avem un circuit fizic aceptabil dar daca ne mananca in fund sa introducem sub palaria aceste reactii negative si un predriver, un driver si chiar tranzistori finali de putere, phase shift-ul devine consistent. In plus ducem reactia negativa locala peste un circuit de putere care lucreaza in clasa B. Compensarea Miller clasica si TPC lucreaza peste circuite care functioneaza in clasa A. Compensare care sa includa si etajul de iesire v-am recomandat si eu la topicul despre SKA GB150, am simulat si arata foarte dragutz, dar am subliniat ca eu cred ca e mai mult o varianta didactica. La frecvente inalte damping factorul scade semnificativ , iar impedanta reprezentata de rezistenta de 2,2kohm mie personal mi se pare cam mica. Dar stiti cum e, intotdeauna exista idei revolutionare si oameni sceptici. In cazul de fata sunt de partea cealalta dar sunt curios ce o iesi, poate ma insel si de o eventuala reusita poate ma voi bucura si eu la un proiect viitor. Deci, chiar ii urez un sincer succes lui Marian.

[Marian]

As dori sa subliniez faptul ca acest subiect nu este oportunitate pentru terti de a sublinia neajunsurile mele, si nici de experiment pentru altii, apreciez interesul si sfaturile voastre dar in final eu sunt cel care va alege solutia pe care o consider potrivita pentruca este totusi proiectul meu si-mi voi pune amprenta pe el atat cat sunt capabil.

 

Acuma mi s-a cerut AOL si faza:

 

Comparativ am simulat alte 2 amplificatoare ce le am deja facute ( tot de mine ) care se folosesc de compensarea banala miller, comportamentul fazei la bucla deschisa este aproape identic ( evident nu aceleasi valori frecventa/grade ), amplificatoarele functioneaza perfect de mult timp, asta imi confirma ca ceea ce am citit este corect, si anume ca la frecvente mari condensatorii domina rezistenta si compensarea este in esenta miller clasica. In fine ideea este ca eu sunt multumit de rezultat si cu multumirile de rigoare D-lui @Franzm pentru propunerea cu TMC pe care o pastrez si voi trece mai departe cu ceva finisari si apoi punerea la punct a protectiei.

[sk24bpo]

Evident ca tu alegi solutia care ti se pare optima, noi doar ne expunem parerile, mai bune sau mai proaste. Revenind la subiect, TMC-ul apasa cu mult mai mult pe etajul de intrare decat TPC-ul. Tu ai prin etajul de intrare un curent nu foarte mare astfel incat sa zici ca nu te intereseaza acest aspect, dar macar ai oglinda de curent care iti livreaza aproape tot curentul si lucrurile se mai compenseaza. Pe VAS TPC-ul apasa mai mult (cere curent mai mare), dar poti muta TPC-ul dincolo de VAS, pe pre-driver. Inca esti in clasa A si poti avea un circuit strans cu tranzistori in capsule de format mic. Deasemenea TMC-ul include etajul de iesire la frecvente joase , deci macar teoretic, la prima strigare n-ar trebui sa fie un deranj prea mare. Ramane de vazut daca rezistenta de 2,2k ohm e suficienta impotriva zgomotului provenit din comutatie si din comportamentul sarcinii la frecvente inalte. Aici o analiza cu osciloscopul si analizoare de spectru cu frecventa de lucru inalta s-ar putea sa evalueze mai bine realitatea.

[franzm]

In bucla deschisa amplificarea trebuie sa fie subunitara la frecventa la care defazajul este 180.Amplificarea la frecventa respectiva (masurata in dB) este marginea de castig.Marginea de faza este diferenta de faza pana la 180grade la frecventa la care amplificarea e 1, 0dB.

Ca în figura.O sa ma uit peste cartea lui Cordell si dupa aceea o sa dau cu parerea.Cât despre alegerea solutiei finale, n-am propus degeaba acel jumper. În felul acesta, indiferent de varianta definitiva, se poate experimenta practic cu diversele variante.

[sk24bpo]

Marian, pe acele grafice nu se pot pune scalele castigului si fazei pe axa verticala si frecventa pe axa orizontala ? Cum e acum eu unul nu reusesc sa inteleg mare lucru.