Jump to content

Från källa till musikalitet?


Recommended Posts

 

Från källa till musikalitet?

 

IMG_2120.JPG

 

Vi har haft en hel serie mycket uppskattade utredningar av @Anders65 genom åren.

De allra flesta med utgångspunkt från vad i signalen som skapar en musikalisk återgivning, underförstått att här pratar vi om subjektiva egenskaper.

 

Det var nog såhär det började:

https://www.euphonia-audioforum.se/forums/index.php?/forums/topic/13320-från-linjesignal-till-musikalitet/

 

...och det förstärkarprojektet har allt annat än avstannat.

Man får bara inse att det tar lång tid att göra något som är samtidigt unikt och välljudande i den uppsjö av lösningar som redan finns.

Nu var det dock dags att ses med en grupp medlemmar, och här kommer en liten redogörelse från det.

 

Ni får ursäkta att det bara finns mobilbilder. Jag hoppas någon till har lite bilder för det jag har är allt annat än heltäckande.

 

Link to comment
Share on other sites

 

@Bebop och @calle_jr anslöt i svindlande hastighet från söder, medan @eliot, @Torkel och @Harryup anslöt norrifrån. @conan anslöt där han var.

 

Flera av oss drogs direkt till det rum där det mesta tankearbete sker, och där också de flesta mätningar utförs;

 

IMG_2109.JPG

 

 

Med dagens mätteknik behövs knappast utrustning från golv till tak. Här en 4-kanals signalgenerator för att kunna mäta med signal utan att mätningen i sig stör;

 

IMG_2115.JPG

 

 

Ett tidsödande iterativt arbete, och det dröjer länge innan man ger sig på slutstationen med underlag för mönsterkort.

När man är så långt är egentligen alla vitala funktioner fastlagda, men Anders65 understryker vikten av att tänka igenom denna layout med antal lager, placering och layout av delkretsar, jordplan, kommunikation mellan delkretsar, returströmmar etc. Det gäller både signal och spänningsmatning;

 

 

IMG_2114.JPG

 

Link to comment
Share on other sites

Det var verkligen en härlig dag! Var så kul att visa lite av vad som ligger bakom en del av det jag skriver om i "musikalitets-trådarna" här. Berättade lite om hur jag jobbar från idé till "produkt". Speciellt roligt att göra detta inför dessa herrar som besitter så mycket kompetens och mycket mer erfarenhet än jag kommer i närheten av. Att alla hade olika bakgrund gjorde diskusionerna bara ännu intressantare :smile:

 

Jag kommer självklart skriva mer om fortsättningen av förstärkarprojektet och kablar förstås. Men för stunden jobbar jag med att se om det går att konstruera och tillverka en högtalarkabel med låg induktans kombinerat med Zero-teknologin. Jag har en lösning jag tror på, men den största utmaningen är tillverkningen då jag tyvärr inte kommit på något sätt att tillverka den själv. Har därför börjat undersöka möjligheterna att få en kabeltillverkare att göra den.

Link to comment
Share on other sites

 

36 minutes ago, Anders65 said:

Var så kul att visa lite av vad som ligger bakom en del av det jag skriver om i "musikalitets-trådarna" här.

Väldigt intressant att ta del av detta live.

Och här var huvudnumret för dagen;

 

IMG_2136.JPG

 

IMG_2123.JPG

 

 

Det yttre är bara ett tillfälligt skal, och flera av oss var därför mer intresserade av det inre :smile:

 

Link to comment
Share on other sites

On 2022-03-06 at 19:20, calle_jr said:

flera av oss var därför mer intresserade av det inre :smile:

Då har vi lite detaljbilder här!

 

Förstärkaren är integrerad dual mono, och som syns i följande bild är kanalerna dessutom symmetriska (speglade) även på respektive kort;

 

IMG_2124.JPG

 

 

Väldigt fina mönsterkort;

 

IMG_2128.JPG

 

 

En del av komponentvalen känner jag igen, men skulle gärna höra vilka tankar @Anders65 haft om det.

Vad är monterat ihop med mönsterkorten och vad är utfört i din egen slutmontering och hur har du valt komponenter? 

 

IMG_2129.JPG

 

 

Batteripack;

 

IMG_2126.JPG

 

Link to comment
Share on other sites

Åh, vi kul att du @calle_jr la upp lite bilder på förstärkaren :-) Tackar.

 

Jag tänkte lite så här om dina frågor och funderingar. Det finns förstås så mycket att berätta kring komponentval och erfarenheter från monteringen. När det gäller komponentvalen, som i sig är ett rätt omfattande område så tänkte jag att man kanske kunde beskriva en hel del av dessa genom att gå genom signalkedjan från ingång till utgång. Hur jag tänkte och vilka val jag gjort. Det jag inte täcker in då är strömförsörjningen, men det kanske ändå inte är lika intressant? Monteringen är ett lite mindre område, men det finns en del erfarenheter jag gärna delar med mig från detta.

 

Tänkte att jag skriver lite om detta här då och då.

Link to comment
Share on other sites

Då börjar resan för den analoga signalen, vi kallar den Anna. Målet jag har för Anna är dels att hennes harmoniska övertoner ska hanteras på ett sätt som jag tror gör att lyssnaren kan uppskatta hennes harmonier än mera, samtidigt som jag inte vill tillföra något annat än det som tillhör henne. Att jag nyttjar hennes harmonier lite tillför inget nytt. Detta ställer förstås krav på hela signalkedjan och alla komponenter som medvetet ska påverka henne eller bara förbereda henne inför nästa steg i förstärkaren. De komponenter som inte har en medveten påverkan på Anna för att till slut blomma ut som ljud i högtalarna ska ha minimal påverkan på henne. Men eftersom ingen komponent är ideal så handlar det om att förstå vad som har betydelse och vad som inte spelar någon roll. Men ibland när jag är lite osäker på hur en egenskap kan påverka henne så försöker jag skapa en stor marginal till eventuell oönskad påverkan. Ett exempel är tidsrelaterad distortion där jag gärna vill ha en faktor 10 marginal till den påverkan vi känner till kan påverka så att vi hör skillnad i slutänden. 

 

Anna kan beroende på källan välja RCA eller XLR som ingång. Idag vet jag genom allt arbete med kablar att jag skulle valt andra RCA-kontakter, eftersom de jag har verkar ha PVC eller något liknande material som isolering. Man ska undvika att Anna kommer i närheten av dessa material. Och jag menar i närheten för det handlar inte bara om att hon påverkas negativt av att nudda den typen av material. Hon påverkas av dess närhet genom de elektriska fält som omger Anna. Men trösten i detta fall är att vägen när hon passerar In genom RCA-kontakten är kort. Ju kortare strecka desto mindre negativ påverkan. Men om hon väljer XLR-ingången är förutsättningarna bättre. Neutrik-kontaktdonen har klart lägre förlustfaktor och därmed mindre påverkan på henne. Men jag ska notera att jag inte hör någon skillnad mellan RCA och XLR, vilket dels förklaras av att jag behandlar Anna väldigt lika efter kontaktdonen och att den korta vägen genom RCA-kansktakterna är så liten. Men nästa version av förstärkaren kommer ha bättre isolationsmaterial i RCA-kontakterna. Man lär sig ju nya saker hela tiden :-) Sen kan man ju fundera på om Anna påverkas mindre med ex rhodium-pläterad kontaktyta än guld. Jag ser dock inga direkta problem guld så jag fortsätter nog med det. Tror hon gillar guld...

 

fortsättning följer...

Link to comment
Share on other sites

Fick lite tid över så vi tar ett steg till. 

Det finns olika sätt att växla mellan olika ingångar.  Vridomkopplare, halvledarrelän, analoga multiplexrar, diskreta lösningar eller relän för att nämna några av de vanligare. Jag har valt relän av två skäl. Styrning via en I2C styrd I/O-expander blir väldigt enkel och signalen påverkas minimalt. Sen finns det speciella audio-relän, men jag har inte sett att det behövs så jag använder vanliga signalrelän av bra kvalitet från KEMET. Sen finns det två olika typer av relän. De som kräver ström för att hålla kvar i ett av lägena och de som kräver en kort puls för att byta läge - så kallade latchange relän. Jag har valt latchande relän i hela förstärkaren eftersom jag vill minimera strömförbrukningen och därmed maximera drifttiden på batteri. För att minimera störningar har alla digitala styrsignaler till analoga delar en serieresistans vid källan. Detta för att minimera störningar och oönskade strömslingor. Har valt att sätta ESD-skydden för ingångarna direkt efter ingångsreläna. Lite emot praxis kanske men då räcker det med två ESD skydd och jag har inga ESD-känsliga komponenter innan reläna. ESD-skydden är enkla RC-filter där jag lagt gränsfrekvensen en lagom bit över förstärkarens bandbredd på 0.5MHz.

 

Det finns mycket att säga om jordning och strömförsörjning i förstärkare eller annat elektronisk för audio, men jag tar inte det här. Kanske en egen tråd i framtiden. Men utan en ordentligt genomtänkt jordning och en välgjord strömförsörjning spelar det inte så stor roll hur bra övriga delar är.

 

Fortsättning följer. Nästa del kommer att handla om ingångsstreget.

Link to comment
Share on other sites

Låt oss fortsätta resan in i förstärkaren en bit till. Anna har nu passerat ingångsrelän och ESD-filter. Nästa steg är själva ingångssteget. Detta är ett diffferetialsteg med förstärkningen 6dB. Steget fungerar dessutom som en buffer för att driva den passiva resistor/relä-baserade volymkontrollen.

 

En vinst med differentiella signaler är att de störningar som adderas på båda signalerna kan undertryckas. Ett mått på hur mycket dessa dämpas är CMRR, eller Common Mode Rejection Ratio. Ett bra ingångssteg för differentiella signaler tycker jag nog bör ha minst 60dB CMRR. Tyvärr har jag sett att många förstärkarkonstruktioner jag hittat schemor på slarvat med denna egenskap. Ingångssteget baseras på en OPAMP som kan bytas vid behov till exempelvis en diskret dito. Men den OPAMP som används för ingångssteget är vald med stor omsorg - en OPA1656. Det var många parametrar som spelade in vid valet. Spänningbrus vs strömbrus, ingångsimpedans, distortion, bandbredd, open loop gain (för en marginal på >40dB upp till 100kHz), samt stigtid var kanske de viktigaste. Pris och strömförbrukning fanns med, men kom i sista hand. Även om jag tycker att OPA1656 är en av världens bästa OPar för audio så blir den inte bättre än hur den används i applikationen. Distreta lågbrusiga linjära spänningsregulatorer att mata dem med håller ner brusnivåerna. Och genom att hålla ner resistansvärdena i diffsteget håller jag ner bruset. Toleranserna på motstånden i steget är 0,05% vilket ger en CMRR på ca 66dB. Alla motstånd är från Japanska Susumu ur serie RR eller RG, vilka är tunnfilmsmotstånd. Tjockfilmsmotstånd tycker jag är no-no på denna nivå.

 

Man kan kanske tycka saker om att använda OPAMPar, men med bra förutsättningar, en riktigt bra komponent och inte minst hög förstärkningsmarginal så tycker jag de fungerar utmärkt (för att återkopplingen inte ska kunna påverka ljudet vill jag ha en gain margin på >40dB upp till 100kHz vilket jag tror är ett lite högre krav än normalt, men jag vill ha det så...). Jag valde ju OPA1656, men monterade dem i socklar, eftersom jag trots bra data var lite osäker på hur de fungerade i praktiken. Tidigt hade jag diskreta alternativ som SS3602 från Sparkos eller 994Enh från Sonic Imagery Labs som alternativ om jag inte skulle bli nöjd. Dessa är säkert bra alternativ, men rätt dyra och vad jag kommer ihåg så når de inte riktigt ända fram i all prestanda.

 

Jag kan rekommendera applikationshandböcker från Walt Jung för den som vill dyka djupt in i världen kring OPAMPar :smile:

Link to comment
Share on other sites

9 hours ago, Anders65 said:

för att återkopplingen inte ska kunna påverka ljudet vill jag ha en gain margin på >40dB upp till 100kHz

Det betyder en marginal för GBP på 10MHz vilket du har med råge med OPA1656 på den platsen.

 

 

9 hours ago, Anders65 said:

Alla motstånd är från Japanska Susumu ur serie RR eller RG

Motstånd på molekylnivå.

Kan du löda det själv om det skulle behövas?

 

Link to comment
Share on other sites

5 hours ago, calle_jr said:

Det betyder en marginal för GBP på 10MHz vilket du har med råge med OPA1656 på den platsen.

 

Stämmer bra det :thumbsup:

5 hours ago, calle_jr said:

Motstånd på molekylnivå.

Kan du löda det själv om det skulle behövas?

Den ytmonterade storleken 0805 är den minsta jag använder. När jag byter en sånt mostånd använder jag två lödkolvar och förstoringslampa:

1. Lyft bort motståndet med lödkolvarna

2. Sug bort gammalt lod på båda paddarna med kopparfläta

3. Gör rent ytan med en tops fuktad med en droppe kretskortsrengöring (Isopropanol). Detta undviker risken för krypströmmar under det nya motståndet. Viktigt.

4. Lägg på lite lod på ena padden

5. Ta det nya moståndet med en spetsig pincett och placera det rätt. Tryck lite lätt på det med pincetten och löd på sidan med lod.

6. Nu sitter ju motståndet fast och du löder enkelt andra sidan.

Link to comment
Share on other sites

Prototyp 1 och 2 av förstärkaren hade en traditionell motorstyrd volymkontroll. Alps och Bourns har likande komponenter för detta. Upplevde dock problem med att ljudnivån på riktigt låg volym inte blev samma mellan kanalerna. Så det blev relästyrd volymkontroll, men jag har kvar den motorstyrda potentiometern, men nu ger den bara en spänning in till ADC i XIAO-modulen (mikrokontroller o lite annat godis. För övrigt kompatibel med Arduino-plattformen). Den spänningen motsvarar sedan en den volym som sätts av mikrokontrollern med hjälp av reläna.

 

Eftersom utimpedansen från föregående steg är låg så valde jag att ha så konstant utimpedans från resistorstegen som möjligt. Jag använder ytmonterade tunnfilmsmotstånd och 6st latchande relän per kanal vilket ger 0...64dB dämpning i ca 1dB steg. Dessa styrs från mikrokontrollern via I2C-bussen och en lokal I/O-expander för varje kanal. 

 

Denna onlinekalkylator gör uträkningen av motståndsvärdena superenkel! :smile:

http://www.eijndhoven.net/jos/attenuator-calculator/index.html

 

Link to comment
Share on other sites

Vi fortsätter resan ett steg till. Så här långt har vi gjort allt vi kan för att Anna ska vara vara precis som hon är. Men nu kommer det mest kritiska steget i förstärkaren att förstora alla egenskaper med ca 28dB. Det är viktigt att här tänka på att 1V nu ska bli 25V - och exakt så från ~1Hz till 400kHz. Vi ska dessutom göra förstoringen så att timingen bevaras ända ner på nanosekundnivå. Jag tycker timingen är viktig för att snabba transienter inte ska påverkas och låta färgade. Jag valde två grundprinciper för detta. Jag vill inte ha ett push-pull steg på grund av övergångsdistortion (kan visserligen hanteras med återkoppling, men det kräver mycket hög förstärknings-marginal upp i frekvens) och jag vill ha ett extremt snabbt steg för att bevara timingen. Jag vill att steget ska ha en inbyggd snabbhet med en marginal på minst 10ggr och den snabbheten inte får skapas genom återkoppling. Det är inga problem att klara detta, men det kräver att man konstruerar för hög hastighet. En cascodekoppling i steget var det jag designade in. Men tyvärr visade det sig att jag inte tänkt på den "biasspänning" som man tappar i dessa steg. Konsekvensen blev att jag inte fick upp max spänningssving ens i närheten av Rail-to-rail. Detta är nödvändigt för att kunna leverera max effekt på 150W vid 8 ohm med den +/- spänning jag har att tillgå. Det gjorde ont, men det blev att löda bort hela den kopplingen och patcha dit en source-följare plus en konstantströmsgenerator. Faktum är att det nya steget överträffar det gamla steget. Det är mycket snabbt. Körde förstärkaren fram till och med detta steget upp till 2 MHz när jag släppte på utan begränsningar. Jag har viss lokal återkoppling för att sätta förstärkningen och förbättra linjäriteten på steget. Men eftersom jag kör steget i ren klass A så behöver jag inte bekymra mig över att lösa andra typiska distortionsproblem med återkoppling. En snabb liten N-MOS transistor (2N7000) tillsammans med NPN-transistorn KSC3503 utgör kärnan i steget. En kombination som visade sig fungera mycket bra tillsammans. Blev imponerad av vad dessa kan göra tillsammans :smile:

 

På bilden nedan ser man patchningen med N-MOS och NPN-transistorn. Den extra konstantströmsgeneratorn som krävdes syns inte på bilden. Pilligt värre att lösa detta.

VASpatch.thumb.jpg.3b3b00c1736149791e7f264c41cca567.jpg

 

Link to comment
Share on other sites

Nästa steg är oerhört enkelt, men ändå lite intressant och för lite diskuterat tycker jag. Det handlar om att skapa isolation mellan olika steg i signalkedjan. Om man inte har bra isolation mellan exempelvis VAS och slutsteget så kan slutsteget påverkar VAS, vilket kan orsaka stora problem. Samtidigt vill man har så lite komponenter i signalkedjan som möjligt. Det går förstås att skapa en bra isolation med en OP kopplad som spänningsföljare, men jag valde en ännu enklare lösning. Den mycket lågbrusiga LSK170, en JFET av N-typ DC-kopplad som en source-följare. Eftersom JFETar är spänningsstyrda och har mycket låga parasitiska kapacitanser så får man en bra isolation. Mycket bättre val än till exempel en NPN-transistor kopplad som en emitterföljare. En annan fördel jag nyttar för efterföljande steg är source-följarens utimpedans. Men mer om det senare...

 

Jag har riktigt goda erfarenheter från att använda JFET-transistorer från Linear Systems.

https://www.linearsystems.com/

Link to comment
Share on other sites

2 hours ago, calle_jr said:

Gör du detta med unity gain?

Jo, precis. Förstärkningen är 1 i steget. Det en enkel sourceföljare och då blir spänningssförstärkningen ett.

2 hours ago, calle_jr said:

Om ja, varför då?

Jag vill ha all spänningsförstärkning i ett steg där jag skapar förstärkarens ljudmässiga egenskaper, som distributionen av harmoniska övertoner. En fördel som jag ser det med ett steg är enkelhet och renhet i konstruktionen och att jag har ett steg som jag måste säkerställa en extremt ren strömförsörjning till. Sen har det varit en utmaning i att gå från klass A i VAS till klass AB utan att tillföra något problem eftersom de har olika "referenspunkter". Men JFETen bara buffrar signalen och tillför egentligen inget annat. Vet inte om det var svar på din fråga?

2 hours ago, calle_jr said:

Behöver de kylas?

Nej, den behöver ingen kylning i min koppling. Men hur mycket ström man behöver köra i den beror på vad den ska driva. Jag simulerade det allra mesta noggrannt. Då såg jag till exempel förlusteffekterna i alla komponenter samtidigt som jag ser att steget orkar driva efterföljande steg tillräckligt bra. Simuleringar är verkligen ett smidigt sätt att se alla komponenters effektförluster.

 

Link to comment
Share on other sites

8 hours ago, Anders65 said:

Jag vill ha all spänningsförstärkning i ett steg där jag skapar förstärkarens ljudmässiga egenskaper, som distributionen av harmoniska övertoner. En fördel som jag ser det med ett steg är enkelhet och renhet i konstruktionen och att jag har ett steg som jag måste säkerställa en extremt ren strömförsörjning till. Sen har det varit en utmaning i att gå från klass A i VAS till klass AB utan att tillföra något problem eftersom de har olika "referenspunkter".

Väldigt bra argument!

Å ena sidan borde det vara bra att fördela förstärkningen i de aktiva komponenter man behöver tillföra i en krets. Men de prioriteringar du nämner är helt begripliga.

Det skulle vara annorlunda i tex ett riaa (eller tape amp :winking: ) där registerdelar av signalen är extremt svag jämfört med andra, och där man måste använda filter i kretsen.

 

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, calle_jr said:

Å ena sidan borde det vara bra att fördela förstärkningen i de aktiva komponenter man behöver tillföra i en krets. Men de prioriteringar du nämner är helt begripliga.

Det skulle vara annorlunda i tex ett riaa (eller tape amp :winking: ) där registerdelar av signalen är extremt svag jämfört med andra, och där man måste använda filter i kretsen.

Instämmer. Min lösning är ingen generell "sanning". Det var den renaste lösningen jag kom på med tanke på de konstruktionsval jag gjort som klass A i VAS. Kommer i inte ihåg om jag skrivit det, men en anledning till klass A i VAS är att jag inte vill ha någon crossover distortion i detta mycket känsliga steg. En annan är att jag vill ha karaktären av klass A men låg effektförbrukning av klass AB i utsteget.

 

Ibland undrar jag varför kombon klass A och klass AB inte är vanligare? Jag har inte sökt så mycket efter det, men det känns lite ovanligt. Eller har jag fel kanske?

Link to comment
Share on other sites

43 minutes ago, Bebop said:

Klass A i försteg är väl inte helt ovanligt?

Visst är det så. Men VAS är snarare en del av slutsteget. Så min fråga blir kanske om det är vanligt med mixen av klass A och AB i slutsteg?

Link to comment
Share on other sites

10 hours ago, Anders65 said:

Ibland undrar jag varför kombon klass A och klass AB inte är vanligare?

:thumbsup:

 

Jag är på mycket hal is, men kan konstatera att diskussionen är kraftigt dominerad av slutsteg som spelar i klass A för att vid en viss effektavgivning övergå i klass AB.

Nivån bestäms i försteget så varför är inte denna diskussion i första hand hänförd till försteg?

Slutsteget är normalt inte nivåreglerat utan har den gain som det är konstruerat för, klass A, AB, B, C eller vad det än må vara.

Det som spontant spelar in som begränsning är såklart nätdelen, men det är långt ifrån alltid som det är nätdelen som styr arbetsområdet i ett slutsteg.

 

Väldigt intressant om du (eller andra) kan hjälpa till att bena ut detta @Anders65, om nu frågeställningen är tydlig?

Link to comment
Share on other sites

Jag kan tänka mig att de som tillverkar för- och slutsteg lägger klass A i försteget för att sätta karaktären där och att slutsteget köra klass AB. Det är ju naturligt och väldigt många som gör så. 

 

Men mitt perspektiv är att med ett späningsförstärkarsteg i klass B eller AB så behövs normalt en hög förstärkningsmarginal för att hantera övergångsdistortionen som uppstår i den typen av steg. Jag vet att det råder olika meningar om hur stor marginalen bör vara, men jag vill ha 30-40dB upp till helst 100kHz. Sen är det så att det är enklare att få hög förstärkningsmarginal i ett steg som har unity gain jämfört med ett med hög förstärkning. Jag kör klass AB i förstegsdelen som har låg förstärkning. Jag tycker klass A steg har distortionsmässigt mindre komplexa "problem" att lösa så därför valde jag klass A där jag ha majoriteten av spänningsförstärkningen. Sen kan jag jag med klass A får den distribution av harmoniska övertoner jag vill ha.

Link to comment
Share on other sites

 

Tack för bra svar.

Man kan alltså säga att det alltid är effektnivån som styr vilket arbetsområde ett förstärkarsteg befinner sig i, inte egentligen vilken gain steget har.

Jag tänkte lite fel i mitt förra inlägg.

 

 

On 2022-04-02 at 12:33, Anders65 said:

det är enklare att få hög förstärkningsmarginal i ett steg som har unity gain

Varför då?

Intuitivt dubblar man marginalen om man förstärker i två steg i stället för ett unity gain- och ett förstärkarsteg.

Jag förstår att man "nollställer" impedansen, så jag antar att det har med det att göra.

 

 

Link to comment
Share on other sites

13 hours ago, calle_jr said:

Man kan alltså säga att det alltid är effektnivån som styr vilket arbetsområde ett förstärkarsteg befinner sig i, inte egentligen vilken gain steget har.

Om vi pratar klass AB så tycker jag man kan säga så. Det är biasströmmen genom utgångstransistorerna som bestämmer till vilken effektnivå som steget är i klass A. Över den nivån jobbar ett sådant steg i klass B.

 

13 hours ago, calle_jr said:

Intuitivt dubblar man marginalen om man förstärker i två steg i stället för ett unity gain- och ett förstärkarsteg.

Jag förstår att man "nollställer" impedansen, så jag antar att det har med det att göra.

Min virrhjärna har varit framme. Jag har använt fel begrepp. Ber om ursäkt. Jag menar mängden återkoppling i dB. Inte förstärkningsmarginal som är en annan sak.

 

Jag vill ha mycket feedback >30dB en bra bit upp i frekvens, vilket kräver ett riktigt snabbt steg. Men likväl så blir det ju som du skriver enklare att uppnå detta med två steg i serie. Men med flera steg får man mer problem med annat - inget är gratis.

Link to comment
Share on other sites

 

Det blir nästan lite irrelevant om man kallar en design för klass A, AB, B eller C till slut eftersom det finns så många varianter av respektive, bra och mindre bra beroende på tillämpning. Ett komponentbyte från en resistor till ett par dioder eller en spole till en trafo, så har man helt ändrat princip. 

Andra faktorer, tex matningsspänningens kvalitet som du nämnt, är lika viktigt som vad man kallar principen. För att inte tala om komponentval.

Det är väl i slutändan utseendet på den utkommande vågformen i frekvens- och tidsdomänen som spelar roll. Dvs hur det låter :smile:

Man borde kalla det för arkitektur.

 

Vet du vad det är för verkningsgrad i utgångssteget?

 

 

Link to comment
Share on other sites

8 hours ago, calle_jr said:

Det är väl i slutändan utseendet på den utkommande vågformen i frekvens- och tidsdomänen som spelar roll. Dvs hur det låter :smile:

Man borde kalla det för arkitektur.

Visst är det så. Och det finns olika vägar att nå sina mål gällande vågformen i frekvens och tidsdomänen. Jag tror alla sätt har sina utmaningar men att de blir liteolika beroende på vilka val man gjort.

 

8 hours ago, calle_jr said:

Vet du vad det är för verkningsgrad i utgångssteget?

Tror verkningsgraden ligger kring 75%. Den sjunker dock vid låg uteffekt.

Link to comment
Share on other sites

Då är resan genom förstärkaren snart slut. Men vi har förstås det viktiga utsteget kvar. Det blir en lite förenklad blir över hur det fungerar, men jag tänkte försöka förklara principerna. Utsteget är av klass AB med laterala MOSFET-transistorer från Exicon (ECW20N20/EWC20P20). Några fördelar med dessa jämfört med traditionella vertikala MOSFETar är lägre parasitiska kapacitenser och en gynnsammare temperaturkaraktäristisk. Temperaturkaratäristiken hos dessa gör att man kan lägga arbetspunkten så att den blir temperaturstabil. I praktiken så betyder det att jag inte behöver temperaturkompensera arbetspunkten då termisk rusning inte är ett problem. Eftersom jag har batteridrift och vill kunna köra så länge som möjlig utan nätanslutning behöver jag hålla ner biasströmmen genom transistorerna så mycket som möjligt. Eller med andra ord låta steget gå över i klass B vid så låg effekt som möjligt. Men detta resulterar normalt i en oacceptabel övergångsdistortion och är tvärt emot vad exempelvis Nelson Pass gör i sina förstärkare. Och det är då jag får riktigt nytta av låga parasitiska kapacitanser hos MOSFETarna. Detta gör att jag kan styra dem så snabbt och exakt med felkorrektion att jag får bort problemen med denna distortion.

 

Utsteget kan ses som ett strömförstärkningssteg av push-pull typ där spänningsförstärkningen är 1. Jag jämför insignalen till steget med utsignalen i en slags strömspegel. Om dessa strömmar är exakt lika går signalen rakt igenom steget och strömförstärks bara (lite förenklat men i princip). Vid minsta skillnad mellan dessa strömmar korrigeras signalen till MOSFETarna så att in- och utsignal i steget blir precis lika. Detta ger även en riktigt hög dämpfaktor hos steget. Upp till ~2000.  För felkorrektion använder jag en krets med strömfeedback. Dessa är överlägsna traditionella operationsförstärkare genom dess snabbhet och mycka fina AC-prestanda. Den har 2000V/us i stig/falltid en setting time på 100ns till 0.1% vilket är mycket bra och av vikt för denna applikation. Det som begränsar hastigheten i steget är inte denna krets förstås, utan drivningen av MOSFETarna på grund av dess kapacitanser. Men genom att begränsa utsteget till två par laterala MOSFETar per kanal håller jag ner kapacitanterna så att jag kan köra steget tillräckligt snabbt utan ett extra drivsteg. Jag fokuserade på att driva laddning och urladdning av gatearna med konstant ström och skapa samma tidskonstant för N resp. P-kanalerna. Men så här i efterhand kanske jag skulle vilja haft ett lite kraftigare drivsteg för MOSFETarna.

 

Det var många sena kvällar innan steget blev stabilt och så snabbt jag ville. Idag lirar det bra upp till 800kHz innan bandbredden behöver begränsas av stabilitetsskäl. Signalen som kommer till steget är därför begränsad till 500kHz/-3dB för att ha god marginal till utsteget börjar tycka att insignalen är för jobbig att hantera. För att få drivningen av MOSFETarna och felkorrektionen att jobba bra gick det åt 4st strömgeneratorer per kanal. Undra om inte detta är rekord för ett steg :think:

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

×
×
  • Create New...