Sign in to follow this  
Anders65

Från linjesignal till musikalitet

Recommended Posts

Hej!

 

Den här tråden handlar om att skapa ett slutsteg med några unika egenskaper. Ytterligare ett förstärkarprojekt låter nog inte så intressant... Det finns ju redan så många riktigt bra produkter och efter mer än 100 år måste väl ändå allt vara provat?

 

Lavardin IS som jag har i min setup just nu är en annorlunda konstruktion och som låter musikglädjen blomma ut genom elektroniken och högtalarna. Visst har den sina begränsningar, men jag är ändå imponerad av den ur ett musikaliskt perspektiv. Med denna Lavardin så började jag snart läsa på - vad det är för speciellt med denna förstärkare? Vad har man för konstruktionslösningar som skapar denna känsla av musikalitet? Den är konstruerad kring bipolära transistorer, men många tycker att den har en karaktär av en bättre rörförstärkare. Jag är en av dem.

 

Efter mycket grävande finns en särskiljande egenskap mot andra förstärkare med BJT´s i signalvägen. Det finns flera, men jag fastnade för en specifik.  Lavardin har hanterat problemet med vad de kallar minnesdistorsion - eller en term som jag gillar bättre - termodynamisk distorsion. Jag läste in vad som skrivits om detta och hur man kan hantera det. Min slutsats är att det finns två vägar att gå. Antingen går man Lavardin's väg eller så använder man bara JFET/MOSFET i signalvägen. Lavardin's väg innebär, som jag förstått det att, säkerställa konstant effektutveckling som transistorer i ingångssteg och VAS oberoende av nivå på insignalen. Men jag föll för den alternativa vägen med JFET/MOSFET. Dels är den enklare och dels ser jag Nelson Pass som en av mina största inspirationskällor. Han har gjort en del riktigt snygga lösningar med JFET/MOSFET som jag inspirerats av. Men jag vill inte kopiera andras lösningar, utan vidareutveckla. Därför blir detta något nytt som ingen gjort förut. Att göra det någon annan gjort är inte min grej.

 

Några egenskaper slutsteget kommer att ha:

  • Justerbar nivå på jämna övertoner (samma konstruktion som försteget jag gjorde tidigare för justering av H2). Syftet är att kunna justera karaktären på slutsteget genom att justera förhållandet mellan jämna och udda övertoner.
  • Justerbar dämpfaktor. Syftet är att kunna anpassa steget mot olika högtalare. Jag kommer kanske skriva mer senare om varför jag vill ha den funktionen och varför jag tycker detta är centralt. Men det görs med justerbar PCF (Positive Current Feedback) enligt blockschemat nedan. Med detta kan jag ha möjlighet att nå oändlig dämpfaktor och hantera induktiva och kapacitiva laster (högtalare) på ett fantastiskt bra sätt. Har kört rätt mycket simuleringar kring detta med ett flertal olika testsignaler och provocerande laster. Jag har förresten bytt simuleringsprogram igen... Kör nu Superspice. Har precis vad jag behöver för detta projekt - och gratis :-)  Kan rekommenderas, även om det tyvärr finns en del buggar.
  • Endast JFET och MOSFET i signalvägen. Laterala MOSFET i utsteget (klass AB) och P-kanals JFET i ingångssteget. En MOSFET i VAS-steget som körs i klass A.
  • Just nu siktar jag på ca 80W/kanal i 8 ohm. Ser ut att landa på ca 20-30V/us i slewrate vilket jag tror borde vara tillräckligt. 

 

Det jag jobbar mest på nu är termisk stabilitet och optimeringar. Jag funderar även på om jag ska addera volymkontroll och kanske ha två-tre ingångar? (integrerad förstärkare) Tankar kring det?

 

Kom gärna med frågor, funderingar och idéer kring detta projekt :) 

 

- Tidplan? 2020

- Ska jag göra fler ex? Kanske.

BlockDiagram

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hej!

Kul projekt :) 

 

Kanske lite av en nybörjarfråga, men varför vill du ha en justerbar dämpfaktor? En högre dämpfaktor är väl alltid eftersträvansvärt och en nästan oändligt hög borde vara att föredra? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hej!

Tack :)

Min tanke är så här... Verkligheten är som vanligt lite mer komplex än man tror vid en första anblick.

 

Detta gäller även dämpfaktorn. Man måste vara medveten om att dämpfaktorn bara är ett mått som motsvarar utstegets resistiva impedans. Dämpfaktorn i sig säger inget om förstärkarens förmåga att hantera induktiva eller kapacitiva laster, vilket är ett betydande problem när man pratar om detta. Det är viktigt att inse detta då högtalare inte är rent resistiva laster för förstärkare. Men om man för ett ögonblick bortser ifrån den aspekten och bara tittar på problemet rent resistivt så skulle jag helst vilja att utsteget har samma dämpfaktor som användes då högtalarna konstruerades. Det är en av anledningarna till jag vill ha en justerbar dämpfaktor. Men ur andra aspekter vill jag ha en oändlig dämpfaktor. Jag har gjort simuleringar med laster som bara består av en ideal induktans i serie med en kondensator och sett att lösningen för PCF även ger en mycket, mycket högre dämpfaktor vid induktiva och kapacitiva laster än "normala" förstärkarsteg som saknar strömåterkoppling. Jag har i min lösning tre olika typer av positiva och negativa feedbackloopar vilket gör det hela lite lurigt. Men detta blir ett krav för att kunna få de egenskaper jag vill ha som i nära oändlig dämpfaktor vid komplexa laster.

 

I de allra flesta förstärkare har man bara en enkel global negativ återkoppling. Ibland kompletterat med någon lokal negativ återkoppling. Lite förenklat använder man dessa återkopplingar för att minimera THD. Jag tänker annorlunda när det gäller distorsion. Jag tycker det finns mycket bättre parametrar att optimera en förstärkare mot än THD. 

 

Hoppas det reder ut saken lite och inte rör till det för mycket.

 

Edited by Anders65

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dags att presentera lite kring strömförsörjningen. Jag var inne på en traditionell lösning med en toroid transformator på ungefär 250VA och ett gäng 47000uF kondensatorer. Men det är ju inget speciellt med det... jag har i andra sammanhang jobbat rätt mycket med olika batteriteknologier, så det vore mycket roligare att bygga in ett antal Li-Ion celler att strömförsörja slutsteget. Lösningen blir totalt 20st Li-Ion celler samt inbyggd laddfunktion och balansering mellan cellerna. Kraftpaketet kommer kunna leverera 1,4kW med en impedans vid 1kHz på ca 0.15 Ohm. Tillsammans med PCF borde jag kunna nå en helt platt effektkub vid 2-8ohm. Steget kommer kunna köras off-line ett tag på bara intern strömförsörjning om man vill. Blir tyvärr lite dyrare än traditionell lösning men rätt extrem prestanda å andra sidan :-)

 

En kul effekt blir att man kan koppla steget till en timer som är på 3-5 timmar varje natt och då laddar upp batteeipaketet. Eftersom jag har så mycket energi att tillgå så borde man kunna spela hela kvällen (lite svårt att veta hur länge dock) på egen strömförsörjning. Då slipper man alla typ av störningar från transformator o regulatorer samtidigt som man får mycket mer stabilitet o kraft jämfört med vanliga lösningar.

Edited by Anders65

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tänkte skriva lite om utsteget. Som jag skrivit tidigare blir det laterala Mosfets. Jag har dock ingen erfarenhet av denna del så jag blir lite osäker.. Många använder ju ett antal parallella transistorer. En anledning är att sänka utimpedansen. Strömmen eller effekten borde inte vara ett problem kan jag tycka. Men vilka fler motiv finns det? Lägre distortion?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dagens arbete handlade en hel del om batteriladdning. Eftersom batteripacket består av två delar. En för positiv o en för negativ spänning blir allt dubblerat. Två av AC/DC convertrar, LC-filter, cellbalanserare o inbyggda batteriladdare. Lösningen för batteriladdning blev dock mycket enkel. Två LM317 i serie. Den första agerar strömbegränsare o den andra spänningsregulator. Då får man en billig o bra cc/cv laddare för Li-Ion celler. Trevligt med rena o enkla lösningar:-)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hej Anders65

 

Ser ut som du vill jobba med egna idéer och det är alltid lovvärt! Ska bli kul att följa ditt bygge. 

 

Apropå frågan ovan om dämpfaktor så är det ju som du säger inte helt lätt att svara enkelt på en sådan fråga. Jag skulle ju (bara för att provocera) säga att en förstärkare låter bättre (!) ju mindre negativ återkoppling (NFB) den har. Rent musikaliskt sett. Och ju mindre återkoppling ju lägre dämpfaktor. Jag baserar detta helt enkelt på de lyssningar jag gjort där NFB varit ställbart på förstärkaren. Om det sedan beror på att en återkoppling alltid kommer "fel" i tiden eller om återkoppling alltid låter skit låter jag vara osagt men det är min erfarenhet. Kan man däremot tillverka en förstärkare med ytterst liten återkoppling med ändå med en bra dämpfaktor (pga låg utgångsresistans) så tror jag inte det blir samma problem. Jag tror du får mycket mindre problem med en enda transistor istället för många parallellt. Det finns jättefina MOS-Fet som har < 0,01 Ohm på utgången som borde gå bra att göra dina experiment med. 

 

Någon som läste den mycket intressanta artikeln i Hifi & Musik för snart ett par år sedan? Tror det var en person med finskt namn som har gjort en massa tester på högtalare och konstaterat att det nog ofta lät bättre med en högre utgångsimpedans! Om jag minns rätt så ansåg han att på många högtalare så var optimum kring 4 Ohm vilket han motiverade väl (med öronen...). Inte minst en bättre bas blev resultatet. Oväntat för många vilket kanske är varför den fick så lite spridning? 

 

Så nej, jag tror inte att det alltid (snarare aldrig) är bättre med en oändlig dämpfaktor. Justerbart är nog är smart väl för att sedan kunna prova sig fram till en passande nivå till just dina högtalare. För ja, jag tror också att olika högtalare vill ha helt olika drivning. De låter normalt klart bäst med den förstärkare som de konstruerades på. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this