Amplificatore a stato solido senza NFB globale

[marley]

Conoscete altri progetti a stato solido che non utilizzano GNFB?

!	Message from: staff
	N.B.: Segue dal topic. “Papageno”. Discussione spostata qui dato che l'oggetto della discussione è cambiato.

[drpaolo]

Conoscete altri progetti a stato solido che non utilizzano GNFB?

Green Young (GY-50) di Aloia, ad esempio.

Gysch1.gif

[marley]

Green Young (GY-50) di Aloia, ad esempio.
Gysch1.gif

Se non ho capito male è un ibrido.

[plovati]

Schemi 0 feedback (*) di ampli a stato solido ce ne sono a bizzeffe, anche cona una ricerca su questo forum se ne trovano decine, ma spesso con componenti datati o non standard (esempio trasformatori e Jfet matchati).

Sarebbe una buona occasione per progettarsene uno, magari cooperativamente.

(*) no feedback globale, almeno, perchè gli emitter follower di uscita devono esserci e sono 100% feedback locale

[marley]

Schemi 0 feedback (*) di ampli a stato solido ce ne sono a bizzeffe, anche cona una ricerca su questo forum se ne trovano decine, ma spesso con componenti datati o non standard (esempio trasformatori e Jfet matchati).

Sarebbe una buona occasione per progettarsene uno, magari cooperativamente.

(*) no feedback globale, almeno, perchè gli emitter follower di uscita devono esserci e sono 100% feedback locale

Sì zero feedback globale. Io non sono in grado ne di progettare, ne di modificare un altro progetto .. ma solo assemblare possibilmente avendo il layout del PCB.

[plovati]

a questo punto bisogna stabilire anche se si accetta retroazione nello stadio di alimentazione, che per un amplificatore di potenza è ugualmente importante, se non di più.
Senza retroazione degli stadi di uscita, la sensibilità ai disturbi dell'alimentazion è massima, quello che c'è sull'alimnetatore te lo ritrovi paro paro sull'uscita. L'alimentatore deve essere stabilissimo in tensione e poso sensibile alle richieste di corrente.

Visto che un alimentazione a batteria sarebbe complicata sopra pochi Watt di potenza audio, filologicamente si dovrebbe pensare ad un moltiplicatore di capacità, visto che impiega lo stesso stadio emitter follower. Bisogna elencare quindi una lista di caratteristiche imprescindibili di questo progetto.

[plovati]

Questo è un interessante progetto completo (manca il PCB), tutti componente economici e facilmente reperibili x hobbisti.

A_design_methodology_for_audio_amplifiers_with_no_.pdf

[marley]

Come dice il documento è una base per i progettisti più che un progetto completo per hobbisti

"Conclusione
Poiché gli amplificatori non hanno una retroazione globale
negativa, è consigliabile utilizzare dei servoamplificatori per
garantire una bassa tensione di offset. È necessario adottare
anche altre precauzioni che si applicano ai normali
amplificatori, come l'uso di resistenze di gate nei Mosfet per
evitare l'autooscillazione e una corretta regolazione della
compensazione termica dell'ultimo stadio per evitare il
runaway termico.
La metodologia proposta in questo lavoro vuole essere una
base per i progettisti per realizzare progetti di amplificatori senza
retroazione negativa globale, comprese le topologie con
dispositivi a tubo o transistor a giunzione bipolare. Altri requisiti
di segnale possono essere aggiunti ai passaggi proposti in base
a un'applicazione specifica senza influire sulla metodologia
stessa. In conclusione, speriamo di aver dato un contributo
all'area dello sviluppo dei circuiti analogici, poiché la
metodologia di progettazione proposta in questo lavoro
fornisce una base ai progettisti per sviluppare circuiti di
amplificatori senza l'uso della retroazione negativa globale."

[drpaolo]

Se proprio vogliamo uno schema di circuito di finale senza GNFB io proporrei questa cosa qui, che utilizza transistor proletari che si trovano dovunque:

Quad 303 tripletta.pdf

E' la mia rivisitazione della mitica Tripletta Quad, che -a mio avviso- suona benissimo (anche i TIP3055 hanno un suono fascinoso, secondo me) e non necessita di integratore per eliminare l'offset in CC.

Alla massima potenza la distorsione è di poco più del 2% (in simulazione) e l'impedenza d'ingresso è piuttosto bassina, per cui occorre pilotarlo con un circuito che abbia non più di 500 Ohm di impedenza di uscita.

Volendo utilizzare dei transistor finali tipo Papageno, con il diodo incorporato, si potrebbe provare ad usare due NPN ThermalTrak, che però costano molto di più.

[drpaolo]

BODE MODULO E FASE, così com'è:

Tripletta senza compensazione.JPG

[drpaolo]

BODE MODULO E FASE, con compensazione:

Quad 303 tripletta compensazione.pdf

Tripletta con compensazione.JPG

[drpaolo]

Vi dico già che i problemi, in un amplificatore audio, NON dipendono assolutamente dalla controreazione globale (secondo me, eh ?! )

[drpaolo]

Le specifiche dell' amplificatore no GNFB con la tripletta in uscita e i transistor proletari potrebbero essere le seguenti:

potenza media: 30 W
sensibilità dell'ingresso per la massima tensione in uscita: 0,707 V valore medio

Occorre quindi progettare un circuito che abbia un guadagno di circa 34 dB e un'impedenza di uscita di qualche centinaio di ohm; riprendendo il concetto del GY-50 ci vorrebbe un totem pole, ma a stato solido.

Proveremo a progettarlo...

[drpaolo]

E' un progetto fatto in fretta, per divertirsi; comunque in simulazione questo schema tira fuori 30W su carico resistivo con distorsione massima del 3% e oltre 100 kHz di banda passante. Non è un oggetto perfetto e ci sono molti compromessi, ma usa transistor che costano qualche decina di centesimi l'uno e quindi non si buttano via soldi a provare a realizzarlo (ma è meglio che prima provi io ).

Amplificatore senza NGFB (1).pdf

I due stadi sono controreazionati internamente, ma non c'è Global Feedback (lo spauracchio !); la reiezione ai disturbi sull'alimentazione è -ovviamente- bassissima, quindi necessita di un alimentatore stabilizzato.

[UnixMan]

E' un progetto fatto in fretta, per divertirsi; [...]

come mai hai scelto di usare un BJT e non un FET per l'inseguitore di ingresso?

[drpaolo]

come mai hai scelto di usare un BJT e non un FET per l'inseguitore di ingresso?

Perchè volevo che i componenti si trovassero anche nei (residui) negozietti di elettronica; i JFet per uso audio non si trovano più in tali negozietti.
Di seguito comunque spiegherò.

[drpaolo]

Se a qualcuno prudono le dita dalla voglia di realizzare lo schema di cui sopra, è meglio che costui (o costei) prima legga queste mie note.
L'amplificatore di cui ho presentato lo schema è un oggetto che sostanzialmente è:

• didattico

• ingenuo

Lo schema è didattico perchè è chiaramente diviso in due sottoinsiemi, collegati tra di loro da un condensatore di accoppiamento. I due sottoinsiemi sono stati concepiti separatamente, perchè (forse) li presenterò ai miei alunni e quindi -presi a sé- sono autonomi.
Lo schema è ingenuo perchè è stato concepito in due pezzi separati, non necessariamente destinati ad essere collegati insieme, per cui il finale a tripletta ha un'impedenza di ingresso molto bassa, che richiede un'impedenza di uscita bassa (e quindi maggiore dissipazione di potenza) nello stadio di pilotaggio, ecc...
Uno schema maturo avrebbe concepito i due stadi maggiormante adattati; tenete presente però che:

• io giudico la tripletta Quad il circuito meglio suonante per gli amplificatori finali di modesta potenza;

• il Totem pole in ingresso è stato usato in analogia all'uso che ne fa Aloia nel suo ampli senza GNFB, solo che è realizzato a stato solido e non a tubi. Il Totem pole a stato solido è il circuito più ubiquo che si usa in elettronica essendo lo stadio finale di moltissimi integrati logici e anche lo stadio finale del NE555 (se non ricordo male) e lì tira fuori tranquillamente 100 mA in uscita;

• Il moltiplicatore di Vbe è ritenuto (da alcuni) "malsuonante" rispetto al circuito semplice con diodo e resistore variabile che ho usato; la bassa impedenza di ingresso dello stadio finale è dovuta al fatto che far passare correnti inferiori in quel diodo lì ne avrebbe peggiorato le caratteristiche di distorsione;

• Il circuito è concepito per usare componenti che si trovano su tutte le bancarelle e in tutti in negozietti. Il numero di transistor impiegati (stante l'uso della tripletta) è il numero minimo impiegabile, volendo isolare lo stadio di ingresso.

Una soluzione migliore per lo stadio di ingresso sarebbe stata forse: cascode (deve amplificare di 35 dB), seguito da push-pull a là Harman Kardon; soluzione forse più razionale, ma con un transistor in più (e poi avevo parlato di Totem pole...)

[drpaolo]

Tutti i tentativi di includere nell'anello di controreazione del driver i due condensatori elettrolitici portano ad un aumento della distorsione alla massima potenza, che supera il 3% , in simulazione.

Errata: l'amplificatore si deve intendere "senza GNFB".

[drpaolo]

Altra anomalia di quel circuito che ho postato (sicuramente qualcuno di voi se ne sarà accorto) : il pilotaggio dei finali avviene con il collettore (in un caso) e con l'emettitore (nell'altro).
La corrente assorbita dalla base dei finali è la stessa, per cui la differente impedenza di pilotaggio non sembra creare dei problemi (in simulazione); se piloto i finali di collettore (come nella tripletta originale) la distorsione si alza di molto e richiede l'anello globale di retroazione per abbassarsi a livelli normali.

E' una delle ingenuità di cui vi ho parlato o è solo un effetto della simulazione?

[drpaolo]

Stamane avevo un'ora libera e ho buttato giù questa versione, che riprende l'architettura del GY-50, solo realizzato con semiconduttori.
La distorsione in simulazione a 30 W di potenza di uscita (su carico resistivo da 8 Ohm) è inferiore al 3%

Amplificatore senza GNFB_tipo GY-50 (2).pdf

Il collo di bottiglia è lo stadio di ingresso, che si carica quasi del tutto la distorsione complessiva; quando avrò un po' di tempo lo ristudierò con altra configurazione, ricordando sempre che deve guadagnare 35 dB.

Si usano sempre transistor supereconomici.