Come pilotare i diffusori (Era valvoliz. il myref)

Progetti, domande e idee sparse sull'autocostruzione delle elettroniche
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hobbit
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Questa mattina giocando con il circuito di Penasa (il my_ref A) su spice mi è venuto fuori questo ibrido:

Immagine

apparentemente funziona:

Immagine

l'fft all'uscita è la fotocopia di quella all'uscita della valvola:

Immagine

ed in frequenza non sembra avere criticità particolari:

Immagine

Ha l'unico difetto di avere un impedenza di uscita valvolare (se la simulazione è affidabile) di 3.7 ohm.
Che ne pensate può veramente funzionare?
Per LM3886 utilizzo il modello trovato su Diyaudio:

Codice: Seleziona tutto

* LM3886 OPAMP MACRO MODEL (INTERMEDIATE LEVEL)
*
* IN+ IN- VCC VEE OUT
.SUBCKT LM3886 1 2 101 102 81 
Q1 5 1 7 NPN
Q2 6 2 8 NPN
RC1 101 5 377.99
RC2 101 6 377.99
RE1 7 4 357.99
RE2 8 4 357.99
I1 4 102 0.001 
*
* OPEN-LOOP GAIN, FIRST POLE AND SLEW RATE
G1 100 10 6 5 0.002645552
RP1 10 100 37.8MEG
CP1 10 100 0.0000526316UF
*
*OUTPUT STAGE
EOUT 80 100 10 100 1
RO 80 81 100
*
* INTERNAL REFERENCE
RREF1 101 103 100K
RREF2 103 102 100K
EREF 100 0 103 0 1
R100 100 0 1MEG
*
.model NPN NPN(BF=50000)
*
.ENDS LM3886
che ha alcuni difetti tipo l'assenza del clipping però sembra che dia risultati abbastanza consistenti. Conoscete modelli migliori?


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Francesco
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Messaggio da marziom »

la resistenza di uscita è alta perche il ponte è squilibrato.
cerca di riportarlo in equilibrio con una R1 più grande, deve essere R1=R3+Rout-valv.



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Messaggio da polarco »

.SUBCKT LM3886 posin negin out posrail negrail mute gndpin
* IN+ IN- OUT VCC VEE MUTE GND
*
Q1 posrail posin N004 0 NPN
I1 N004 negrail 0.25m
Q2 posrail negin N003 0 NPN
I2 N003 negrail 0.25m
Q3 N011 N003 N010 0 PNP
Q4 N011 N018 N012 0 NPN
R1 N012 negrail 2.2k
I3 N018 negrail 0.1m
Q5 N017 N018 N024 0 NPN
R2 N024 negrail 2.2k
Q6 posrail N011 N018 0 NPN
R3 N009 N010 1.1k
R4 N009 N023 1.1k
Q7 N017 N004 N023 0 PNP
Q8 N017 N013 N016 0 PNP
Q9 N011 N025 N019 0 PNP
R5 N015 N016 4.7k
R6 N015 N019 4.7k
R7 N013 gndpin 10k
D1 N025 gndpin D
D2 gndpin N025 D
R8 out N025 10k
C1 out N017 10p
I4 N026 negrail 1m
Q10 posrail N017 N026 0 NPN
Q11 N030 N026 N031 0 NPN
R9 N031 negrail 800
Q12 N009 N008 N014 0 PNP
Q13 N015 N022 N014 0 PNP
I5 posrail N014 1m
I6 N022 negrail 1m
D3 N021 N022 D
D4 N020 N021 D
R10 posrail N020 1k
D5 N007 N008 D
D6 N006 N007 D
R11 posrail N006 1k
Q14 N008 gndpin N005 0 NPN
R12 N005 N001 1k
D7 N002 mute D
D8 N001 N002 D
D9 N032 N031 D
R13 N034 negrail 150
Q15 out N032 N034 0 NPN
Q16 out N034 N036 0 NPN
R14 N036 negrail 0.45
Q17 N032 N030 out 0 PNP
D10 N029 N030 D
D11 N028 N029 D
D12 N027 N028 D
R15 N033 out 150
Q18 posrail N027 N033 0 NPN
Q19 posrail N033 N035 0 NPN
R16 N035 out 0.45
I7 posrail N027 2.5m
.model D D
.model NPN NPN
.model PNP PNP
.end lm3886


http://www.webalice.it/il.ucas/index.html
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Usando il modello più accurato fornitomi da Polarco non funziona più niente, nel senso che l'uscita resta sempre nei pressi di Vcc. (è ragionevole o era meglio fidarsi dell'altro modello?) Evidentemente il ponte non lavora come dovrebbe. Il fatto poi che gli stadi siano accoppiati in AC impedisce alla retroazione di correggere il tiro.
Se chiudessi l'anello di retroazione dopo il condensatore ricadrei in qualcosa di simile al circuito di stasis.
Qualche consiglio?
Ciao


_________
Francesco

Update: ho provato a far girare con il nuovo modello anche il circuito di stasis proposto da Penasa e non va. I 10k di riferimento a massa che secondo Penasa stesso dovrebbero bastare, nella simulazione non bastano. C'è un offset di qualche volt all'ingresso che diventano mostrosi all'uscita.
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Messaggio da marziom »

bilancia i due rami!

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Messaggio da UnixMan »

dai una occhiata qui`:

diyAudio Forums > Top >Amplifiers >Chip Amps > Possibility query: MyRef + Tube?

in seguito ci avevo lavorato un altro po`... da qualche parte dovrei avere un po` di simulazioni.



Ciao,
Paolo.
Ciao, Paolo.

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Messaggio da polarco »

Quel modello viene da qui :
http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=647fd4fc31d85089403cd2540a87d587&threadid=98543&highlight=

Io non l'ho mai provato...mi dispiace, non sapevo fosse sbagliato
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Messaggio da hobbit »

Quel modello viene da qui :
http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=647fd4fc31d85089403cd2540a87d587&threadid=98543&highlight=

Io non l'ho mai provato...mi dispiace, non sapevo fosse sbagliato


Originally posted by polarco - 23/09/2008 :  23:13:17
Sembra più accurato di quello che usavo io però forse va in crisi con la configurazione a ponte.
Ho provato anche con quest'altro modello:

Codice: Seleziona tutto

* IC pins:     2   3   7   1   8   5   6   4 
*              |   |   |   |   |   |   |   | 
.subckt lm3875model inn inp out vs gnd  



* first differential input stage

q19 100052 inn 100050 ddnpn
q20 100052 inp 100051 ddnpn

r20 100050 gnd 1k
r21 100051 gnd 1k
r22 100052 vs 500



* second differential input stage

q3 10013 100050 10008 ddpnp 
q4 10014 100051 10099 ddpnp 
r3 vs 10098 15k

r5 10008 10098 30 
r6 10098 10099 30



* second stage current mirror: 


q5 10013 10013 gnd ddnpn 
q6 10014 10013 gnd ddnpn 


* voltage gain stage & rolloff cap: 


q7 10017 10014 gnd ddnpn 
c1 10014 10017 100pf 


*bias current in output stage ?: 

i1 10002 vs dc 15m 

*

q8 10004 10002 vs ddpnp 

*diode:

q9 10002 10002 vs ddpnp 



*PNP output
q10 10018 10017 out ddpnp 

q11 10004 10004 10009 ddnpn 100 
q12 10009 10009 10017 ddnpn 100 


*top output stage 1 npn
q13 vs 10004 10088 ddnpn 100 
r55 10088 out 200

*bottom output stage 1 npn
q14 out 10018 10089 ddnpn 100 
r56 10089 gnd 200

*top output stage 2 npn

q23 vs 10088 10090 ddnpn 100 
r57 10090 out 0.45

*bottom output stage 2 npn
q24 out 10089 10092 ddnpn 100 
r58 10092 gnd 0.45


* generic transistor models generated 
* with MicroSim's PARTs utility, using 
* default parameters except Bf: 


.model ddnpn NPN(Is=10f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=100 
+ Bf=400 Ise=0 Ne=1.5 Ikf=0 Nk=.5 Xtb=1.5 Var=100 
+ Br=1 Isc=0 Nc=2 Ikr=0 Rc=0 Cjc=2p Mjc=.3333 
+ Vjc=.75 Fc=.5 Cje=5p Mje=.3333 Vje=.75 Tr=10n 
+ Tf=1n Itf=1 Xtf=0 Vtf=10) 


.model ddpnp PNP(Is=10f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=100 
+ Bf=200 Ise=0 Ne=1.5 Ikf=0 Nk=.5 Xtb=1.5 Var=100 
+ Br=1 Isc=0 Nc=2 Ikr=0 Rc=0 Cjc=2p Mjc=.3333 
+ Vjc=.75 Fc=.5 Cje=5p Mje=.3333 Vje=.75 Tr=10n 
+ Tf=1n Itf=1 Xtf=0 Vtf=10) 


.ends 

ma anche questo mi da problemi, autoscilla. Anche il buffer stasis (che dovrebbe essere sicuro vista la paternità) non funziona correttamente.

Ho provato a bilanciare i rami, ma senza risultati positivi dal punto della stabilità della simulazione.

Non so se procedere con il modello iniziale (che sembra il più semplicistico) o abbandonare vista la poca affidabilità dei modelli.

Consigli?
Ciao


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Messaggio da polarco »

Potresti fare la "macro" del circuito interno al 3886 come indica quel link che ho postato.
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Messaggio da UnixMan »

P.S.: per quanto riguarda l'impedenza di uscita, come sai IMO/IME dal punto di vista della qualita` percepita all'ascolto avere una Zout di qualche ohm e` tuttaltro che un difetto... anzi, e` cosa piu` che desiderabile! ; )

BTW: il my_ref funziona perche` l'impedenza di uscita del LM318 che "pilota" il ponte e` molto minore delle resistenze del ponte stesso e quindi questo resta sempre sostanzialmente bilanciato. Se sostituisci il 318 con uno stadio a tubi che ha impedenza di uscita molto piu` alta il ponte si sbilancia e non funziona piu` nulla (o almeno non come si vorrebbe).

Inoltre, poiche` l'impedenza di uscita dello stadio "driver" non e` ne precisamente determinabile a priori ne costante (cambia da tubo a tubo, con l'invecchiamento, il punto di lavoro, etc), diventa piuttosto difficile (se non impossibile) mantenere un corretto bilanciamento dinamico del ponte semplicemente aumentando la resistenza del "ramo a massa" a meno di non aumentare notevolmente il valore di tutte le resistenze del ponte stesso (cosa che pero` ha "effetti collaterali" indesiderabili).

L'unica soluzione IMHO e` di pilotare entrambi i rami ("ingressi") del ponte in modo bilanciato (differenziale) con impedenze quanto piu` possibile uguali tra loro, ad esempio utilizzando un "LTP" (differenziale) a tubi in cui ciascun anodo va` a collegarsi ad un "ingresso" del ponte.

Come ti dicevo, io avevo fatto diverse prove (simulate) ed ero arrivato a diverse soluzioni che, almeno "sulla carta", sembravano funzionare piuttosto bene. Pero` poi ho lasciato perdere... perche`, trattandosi di un circuito che usa NFB globale, inevitabilmente si perdono buona parte dei (se non tutti i) vantaggi dati dall'uso dei tubi.

A quel punto, IMVHO tanto vale lasciar perdere i tubi ed usare solo SS, magari lavorando invece su "trucchi" circuitali piu` o meno semplici o complessi che permettano di "controllare" in maniera ottimale tutte le possibili condizioni "singolari" (sovrapilotaggio, sovraccarico, etc) prevenendone ed evitandone gli effetti collaterali (e.g. fenomeni di "blocking" e simili).

Ad es. questo si puo` fare attenuando adeguatamente (e progressivamente) il segnale di ingresso a monte del loop di NFB (una sorta di AGC) e/o riducendo progressivamente il guadagno "interno" al loop e/o il NFB ogni qual volta ci si avvicina ai limiti del sistema e si rischia di uscire dalla zona lineare.

Il tutto per cercare di ottenere una funzione di trasferimento che, in qualsiasi condizione, quando si allontana dalla linearita` lo fa` nella maniera piu` "morbida" e "continua" possibile. Ed "ovviamente" senza innescare transienti che perdurano anche dopo che e` cessata la condizione che li ha provocati.

IMVHO l'obbiettivo da ricercare e` sempre quello di ottenere una funzione di trasferimento che:
  • sia per quanto possibile invariante rispetto al tempo ed alla "storia" precedente del segnale;
  • in tutti i suoi punti ed in qualsiasi condizione presenti sempre e solo non-linearita` di ordine piu` basso possibile. Meno sono le derivate =/= 0 e meglio e`... 8)

Tornando ai tubi, IMHO e` molto piu` interessante lavorare sull'idea di usare il "buffer" di Mauro e/o di altre soluzioni piu` o meno simili in cui il NFB e` impiegato solo dove necessario intorno al chip mentre il "driver" a tubi, messo nella condizione di controllare la funzione di trasferimento complessiva del sistema, lavora "ad anello aperto" (senza NFB).

Come mi pare ti dissi tempo fa` in altra sede (o era nell'altro thread?) e sempre nell'ottica di quanto dicevo pocanzi, l'idea e` quella di far si` che sia sempre il circuito a tubi a gestire tutte le possibili condizioni di sovraccarico e/o sovrapilotaggio, etc garantendo che invece il circuito a SS (con relativo/i loop di NFB) rimanga sempre e comunque bene all'interno dei suoi limiti e della sua zona di funzionamento lineare (qualunque cosa succeda al segnale di ingresso e/o al carico, dal circuito aperto al corto-circuito).



Ciao,
Paolo.
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Messaggio da Giaime »

P.S.: per quanto riguarda l'impedenza di uscita, come sai IMO/IME dal punto di vista della qualita` percepita all'ascolto avere una Zout di qualche ohm e` tuttaltro che un difetto... anzi, e` cosa piu` che desiderabile! ; )

Originariamente inviato da UnixMan - 24/09/2008 :  13:31:00
Affermazione assoluta e generica discutibile, di fatto il miglioramento usando un'alta Zout dipende da diffusore a diffusore (e ambiente), ci sono pure quelli che non gradiscono affatto questo trattamento.

Ciao!
Giaime Ugliano

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Messaggio da UnixMan »

Affermazione assoluta e generica discutibile, di fatto il miglioramento usando un'alta Zout dipende da diffusore a diffusore (e ambiente), ci sono pure quelli che non gradiscono affatto questo trattamento.


Originally posted by Giaime - 24/09/2008 :  13:45:35
non a caso ho specificato "IMO/IME" cioe` secondo me e per quella che e` la mia personale esperienza.

BTW, con impedenze non superiori a (circa) la meta` di quella nominale dei diffusori finora non mi e` mai capitato di avere problemi che non fossero facilmente risolvibili con un riposizionamento dei diffusori stessi nell'ambiente.


Ciao,
Paolo.
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Messaggio da hobbit »

Affermazione assoluta e generica discutibile, di fatto il miglioramento usando un'alta Zout dipende da diffusore a diffusore (e ambiente), ci sono pure quelli che non gradiscono affatto questo trattamento.


Originally posted by Giaime - 24/09/2008 : 13:45:35
non a caso ho specificato "IMO/IME" cioe` secondo me e per quella che e` la mia personale esperienza.

BTW, con impedenze non superiori a (circa) la meta` di quella nominale dei diffusori finora non mi e` mai capitato di avere problemi che non fossero facilmente risolvibili con un riposizionamento dei diffusori stessi nell'ambiente.


Ciao,
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Originally posted by UnixMan - 24/09/2008 : 17:19:53
Non è la stessa cosa avere un DF=2 o =100. L'impedenza dell'altoparlante è necessariamente variabile in funzione della frequenza. Nei due casi si hanno andamenti in frequenza diversi sia della potenza che dello smorzamento dell'altoparlante e anche del clipping.
Rileggevo la serie di articoli sul Triodosolido ed Aloia persegue la via degli alti DF, che è battuta anche da Penasa anche se con metologie diverse (più sofisticate), mentre Paolo e molti valvolisti cercano di limitare il DF.
Potete approfondire questo argomento?



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Messaggio da Joseph K »

Per avere qualche indicazione della "gravita" della problema, ecco una comparazione tra due ampli sullo stesso altoparlante (il mio, casa mia)

La cosa che vedete e la curva della risposta in frequenza prelevata direttamente sulla uscita degli amplificatori. Cioe e la tensione che viene applicata direttamente all altoparlante.

Uno degli ampli e il Myref con DF alto. L'altro e il powertotem di Unixman, DF basso, impedenza di uscita 3.8ohm.

La differenza si sente e come. Poi chi come traduce, dipende dagli gusti.

Ciao, George
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Messaggio da hobbit »

Ciao Joseph, grazie per il contributo.

Ora ti chiedo, nei due grafici mostri la tensione effettiva ai capi dell'altoparlante, la potenza sonora effettivamente irradiata segue la stessa legge? Specifico meglio la potenza sonora è proporzionale alla tensione, alla corrente o alla potenza trasmessa?
Ti chiedo questo perché ad esempio il my_ref che ha un'impedenza di uscita molto bassa riesce ad applicare al carico una tensione praticamente costante in banda audio, ma la corrente non sarà altrettanto costante, dipenderà dall'impedenza dell'altoparlante per quella frequenza (I=V/Z) e la potenza anche varierà (P=VxI).
Il PowerTotem avrà un comportamento diverso.

Faccio un esempio usando il modello equivalente di Thevenin ovvero generatore di tensione e impenza in serie.
Prendiamo un altoparlante che a 1000Hz abbia una impedenza di 8ohm e a 10000Hz abbia una impedenza di 4ohm. Supponiamo che il my_ref eroghi 20V ed abbia impedenza interna di 0ohm, mentre il PT eroghi sempre 20V ma con una impedenza interna di 2ohm.

1000Hz (RL=8ohm):
my_ref (Ri=0ohm): v=20V i=20/8=2.5A p=20x2.5=50W sul carico
PowerTotem (Ri=2ohm): i=20/(2+8)=2A v=8x2=16V p=16x2=32w sul carico
10000Hz (RL=4ohm):
my_ref (Ri=0ohm): v=20V i=20/4=5A p=20x5=100w
PowerTotem (Ri=2ohm): i=20/(2+4)=3.33A v=4x3.33=13.33v sul carico p=13.33x3.33=44.44w sul carico

Quello che noto che il my_ref è costante nell'erogazione della tensione, ma ha una variazione più ampia del PowerTotem nell'erogazione della corrente e della potenza.

E' corretto il mio ragionamento? Quale dei tre parametri è più importante?

Ciao


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Messaggio da marziom »

SPL misurata per un AP di solito viene fornita a 2.83V (1W a 8 ohm), quindi la linearità di risposta che vedi nei datasheet presume una tensione costante (pilotaggio in tensione).

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Messaggio da hobbit »

Ciao Marzio. Guardando le misure di Joseph mi viene da pensare che lui abbia un tre vie e che variazioni principali di impedenza si abbiano alle frequenze di crossover.
In un sistema multivia "pompare" una potenza costante potrebbe essere negativo vista la presenza appunto del crossover, ma mi aspetto che in un sistema monovia potrebbe essere non del tutto sbagliato, ovvero potrebbe compensare parte dei limiti del monovia stesso.
L'idea può essere espressa attraverso un circuito di questo tipo:
Immagine
con un modulo amplificatore sommatore e un modulo moltiplicatore (analogico) in retroazione visto che l'uscita del moltiplicatore è proporzionale alla potenza sul carico.



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Messaggio da marziom »

quello che dici presuppone di usare un diffusore progettato ad hoc.
Di solito invece chi dimensione crossover e casse ha in mente un ampli che pilota il tutto con tensione costante (rint = 0).


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Messaggio da Joseph K »

Ciao tutti,

Allora, per rispondere bene a Francesco sono andato a controllare con microfono a mano. Anticipo che la risposta alla domanda di Francesco secondo la leggi di fisica e che la risposta acustica dipende dalla velocita dello cono. Che e l'integrato della accelerazione, che e solo funzione della corrente.
La potenza elettrica assorbita non figura nella equazione per niente.

{communque non mi e nuovo quella teoria, se non sbaglio e il cavallo di battaglia di Unixman.. non e che Tu, Francesco, abbia scambiato idee con Paolo di recente? :D)) }

Risultato reale: la differenza nelle risposte acustiche misurata con microfono rispecchia fedelemente l'andamento del grafico di sopra..

Un saluto a tutti, George
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hobbit
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Messaggio da hobbit »

{communque non mi e nuovo quella teoria, se non sbaglio e il cavallo di battaglia di Unixman.. non e che Tu, Francesco, abbia scambiato idee con Paolo di recente? :D)) }
Sì, lo ammetto sono stato a casa sua ad ascoltare il DCMB di 6C33! Un gran bel suono!
Risultato reale: la differenza nelle risposte acustiche misurata con microfono rispecchia fedelemente l'andamento del grafico di sopra..
La teoria la conoscevo un poco, ma non ero a conoscenza di misure dirette, perciò ti ringrazio molto per la tua disponibilità!

Ciao e grazie ancora


_________
Francesco
Se adopera spesso l'Anello per rendersi invisibile, sbiadisce: infine diventa permanentemente invisibile e cammina nel crepuscolo sorvegliato dall'oscuro potere che governa gli Anelli.
(J.R.R. Tolkien)
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