Sand games 2: il circuito misterioso (->SSOPT)

[hobbit]

Il tuo circuito:

2010-03-11_162128.jpg

il ponte di Penasa:

2010-03-11_162406.jpg

un tentativo apparentemente stabile (devo ancora fare i calcoli per vedere se ha un qualche senso):

2010-03-11_161934.jpg

nel caso non mi uccidere...

[UnixMan]

nel caso non mi uccidere...

addirittura, non vedo perche` dovrei...

pero` una FFT su un carico resistivo mi dice decisamente pochino di come funzionano questi circuiti. Molto piu` utile ed interessante per capire come si comportano sarebbe almeno una caratteristica di trasferimento (Vout/Vin) al variare del carico (almeno tra 1 e 100 ohm, a simulare le escursioni del modulo dell'impedenza di un diffusore reale "medio").

Per quanto riguarda il terzo schema, mi ricorda un po` il "circuito misterioso": non capisco bene come si supponga che funzioni...

Oh, R5 e` direttamente in parallelo ad R1, quindi la puoi togliere (portando R1 a 50 ohm).

Per il resto si direbbe esserci un mix di feedback negativo e positivo, che dipende (anche) dall'impedenza di uscita del "front-end", che e` in parallelo ad R6.

Non c'e` nulla che faccia il sampling della corrente di uscita. Come si comporta l'impedenza di ingresso al variare di quella di uscita e viceversa?

[UnixMan]

Quasi dimenticavo, aggiornamento veloce. Ho verificato la stabilità al variare dell'impedenza di ingresso.

ssopt-sch.png

Nel prototipo realizzato R1=220 ed R2=0.22 ohm (semplicemente perché avevo già a disposizione le due R a filo da .22 ohm 5W).

Entrambi i canali restano perfettamente stabili fintanto che l'impedenza vista all'ingresso ("Rs") si mantiene maggiore di circa 75 ohm (che è circa 1/3 di R1). Quindi (se ho "visto" giusto) è ipotizzabile che utilizzando R1=100 ed R2=0.1 (come da schema) il circuito resti stabile per Rs >= 33 ohm circa (N.B.: da verificare!).

(questo implica anche che - nel caso del mio prototipo - la minima impedenza di uscita ottenibile è pari a circa 0.075 ohm o 75 milliohm che dir si voglia. Il che è come dire che il max DF ottenibile su 8 ohm è > 100; con i valori da schema si dovrebbe poter scendere fino a 0.033 ohm ovvero ad un max DF > 240).

Nel caso si piloti il circuito con un "front-end" che ha impedenza di uscita molto bassa (e.g. circuiti a SS con Zout prossime a zero), per garantirne la stabilità è quindi sufficente aggiungere una resistenza in serie tale per cui la somma di questa con la Zout sia maggiore di 75 ohm (e forse 33 con i valori da schema).

Per sicurezza conviene stare un po' più alti, tanto in ogni caso non ha molto senso cercare Zout < 0.1 ohm.

[vince]

Ciao,

Incuriosito dal commento di Paolo circa il pre a bassa impedenza di Maurizio, e incoraggiato dalla disponibilità di molti componenti, ho dato una simulata al circuito pre_maurizio+ssopt.
Nelle immagini il circuito (spero corretto ché spice ha dato i numeri) e la FFT.
Pur restando la THD < 0.5% con 1V in ingresso mi pare che la FFT sia meno "valvolare" rispetto alla versione col pre di plovati

PMV.png

PMV_fft.png

[marziom]

mah... non lo vedo bene il pre di maurizio per questo SSOPT: non ti serve l'impedenza bassa della 6080 per pilotarlo, anzi...mi pare che abbia un limite in basso sulla resistenza minima.

[UnixMan]

Nelle immagini il circuito (spero corretto ché spice ha dato i numeri) e la FFT.

mmmh, SPICE potrebbe aver "dato i numeri" perche` l'impedenza di uscita della 6080 in KF potrebbe essere (a naso direi che e`) inferiore a quella minima necessaria a garantire la stabilita` del circuito. Specie visto che hai messo .33/330 anziche` .1/100 (perche`?).

Prova ad aggiungere una R da 330 ohm in serie al C di disaccoppiamento (tra la 6080 ed il "SSOPT") e vedi che succede (se scendi a .1/100 dovresti poter ridurre a 50 -:- 100 ohm anche quella e quindi ridurre corrispondentemente l'impedenza di uscita).

Pur restando la THD < 0.5% con 1V in ingresso mi pare che la FFT sia meno "valvolare" rispetto alla versione col pre di plovati

quasi solo armoniche dispari... evidentemente in quelle condizioni (carico ed ampiezza del segnale in ingresso) c'e` una notevole cancellazione armonica tra il primo ed il secondo stadio. Potresti provare a mettere la 6080 a catodo comune (uscire di anodo) e vedere se lo spettro si riequilibra.

BTW, a Maurizio suggerivo di provare perche` ha gia` un oggetto bello e pronto ma, dovendo "partire da zero", la 6080 mi sembra un po` esagerata in questa applicazione.

Dopo tutto per il front-end hai bisogno di:

Vout(max) ~= 60 Vpp ( < Vcc-Vee-10V )
Iout(max) ~= 6 mA ( < 10mA )

il tutto su un carico "riflesso" che segue quello del diffusore collegato moltiplicato per il guadagno in corrente del "SSOPT" (che di fatto e` un "current mirror" con Ai >> 1), quindi tipicamente di circa 8 Kohm "nominali".

I limiti suddetti servono a garantire che il "SSOPT" non venga mai spinto oltre le sue possibilita` e quindi funzioni sempre all'interno della sua "zona lineare". Qualsiasi condizione di sovrapilotaggio e/o "sovraccarico" (clipping in tensione e/o in corrente) e` preferibile che sia gestita da un front-end senza NFB piuttosto che dal SSOPT.

In linea di principio, se vuoi ottenere un risultato "valvolare", tubi adatti potrebbero essere quelli (di piccola potenza) che lavorerebbero bene con un TU da 8 Kohm (e.g. triodi con rp sui 2 -:- 4 Kohm).

Meglio ancora se possono lavorare con anodiche molto basse...

[vince]

Prova ad aggiungere una R da 330 ohm in serie al C di disaccoppiamento (tra la 6080 ed il "SSOPT") e vedi che succede (se scendi a .1/100 dovresti poter ridurre a 50 -:- 100 ohm anche quella e quindi ridurre corrispondentemente l'impedenza di uscita).

stessa situazione.

evidentemente in quelle condizioni (carico ed ampiezza del segnale in ingresso) c'e` una notevole cancellazione armonica tra il primo ed il secondo stadio.

la FFT è molto diversa da quella del pre preso a da solo. Non me lo aspettavo.

BTW, a Maurizio suggerivo di provare perche` ha gia` un oggetto bello e pronto ma, dovendo "partire da zero", la 6080 mi sembra un po` esagerata in questa applicazione.

Si, infatti a me interessava perché ho più o meno tutto a disposizione per quel pre.

Ad ogni modo una simulazione non costa niente.

[UnixMan]

Prova ad aggiungere una R da 330 ohm in serie al C di disaccoppiamento (tra la 6080 ed il "SSOPT") e vedi che succede (se scendi a .1/100 dovresti poter ridurre a 50 -:- 100 ohm anche quella e quindi ridurre corrispondentemente l'impedenza di uscita).

stessa situazione.

mmmh... che modelli hai usato per i tubi? e per l'OpAmp? Prova a simulare separatamente le due parti.

la FFT è molto diversa da quella del pre preso a da solo. Non me lo aspettavo.

che carico avevi messo sul pre preso da solo? prova a mettere una R da 8Khom come carico per il pre e vedrai che la FFT dovrebbe tornare uguale...

Ad ogni modo una simulazione non costa niente.

ovviamente...

Come ti dicevo, io proverei con qualcosa tipo un SRPP di 6922 (o di russe 6N1P... o anche di piccoli MosFET depletion!) con Ia sui 6 -:- 8mA ed anodica piuttosto bassa, in modo da ottenere una Vout(max) <= 60Vpp al clipping (ovviamente sul carico previsto, non a vuoto).

Cmq (anche se e` uno spreco di energia... ), ovviamente puoi provare anche con la 6080 (una sezione per canale).

[vince]

mmmh... che modelli hai usato per i tubi? e per l'OpAmp? Prova a simulare separatamente le due parti.

duncan
per l'opamp non ho toccato niente rispetto al file .asc che hai postato dunque direi l'opamp standard
la prima parte da sola da risultati diversi anche se metto il carico 8K

Ad ogni modo per gioco ho variato il valore della resistenza R5. Portandola a 1K5 pare molto meglio

fft2.png

[hobbit]

Prova con le due sezioni della 6cg7. Non vale la pena usare la 6080 in questa applicazione IMHO.

[vince]

Ho due 6SN7 nel cassetto

lo schema l'ho scopiazzato... pensate che sia accettabile?

6sn7.png

6sn7fft.png

purtoppo come succedeva a hobbit se esagero col segnale in ingresso mi taglia l'onda. ho cercato di cambiare le impostazioni come suggerito ma senza successo

[UnixMan]

Ho due 6SN7 nel cassetto

lo schema l'ho scopiazzato... pensate che sia accettabile?

come mai hai messo un valore cosi` basso per R5?

La presenza di una R in quel punto e` indispensabile per garantire un path in DC per le correnti di offset del chip. Ed indubbiamente un valore basso aiuta a mantenere basso l'offset DC in uscita. Ma, per contro, sfortunatamente quella R va` a ridurre ulteriormente la gia` bassa impedenza di carico vista dal front-end, riducendone il guadagno ed aumentandone la distorsione... (R5 e` in parallelo all'impedenza "riflessa" del SSOPT, che e` dell'ordine di 8K per diffusori da 8ohm nominali).

Io proverei con 47K -:- 100K, scendendo solo se l'offset in uscita risultasse troppo alto (nel mio prototipo ci sono ~50K).

Oh, se vuoi evitare di eccedere i ~ 60Vpp (in modo da far clippare i tubi prima del chip), probabilmente la tensione di alimentazione dei tubi e` di gran lunga troppo alta. Pero` non so` come se la cavino le 6SN7 con anodiche basse...

BTW: per le simulazioni non dovrebbe cambiare nulla, ma nella realizzazione pratica NON devi dimenticarti di aggiungere:

• una coppia di diodi (probabilmente meglio se Schottky, ma nel prototipo ho usato dei comuni 1N4007 che avevo nel cassetto) connessi tra l'ingresso non invertente ed i due "rail" di alimentazione del chip (ovviamente connessi in modo che in condizioni normali siano entrambi polarizzati inversamente);
• una R da ~ 1K sull'uscita (in parallelo ai diffusori) per evitare problemi in caso di disconnessione del carico.

(IMHO ti conviene metterli nello schema fin da ora, se no finisce che alla fine te ne scordi e quando accendi esce il fumo magico... )

purtoppo come succedeva a hobbit se esagero col segnale in ingresso mi taglia l'onda. ho cercato di cambiare le impostazioni come suggerito ma senza successo

Uh? non ricordo, che vuoi dire? (detto cosi`, sembra banalmente clipping... )

P.S.: posta il .asc ed i modelli dei tubi...

[vince]

La presenza di una R in quel punto e` indispensabile per garantire un path in DC per le correnti di offset del chip. Ed indubbiamente un valore basso aiuta a mantenere basso l'offset DC in uscita. Ma, per contro, sfortunatamente quella R va` a ridurre ulteriormente la gia` bassa impedenza di carico vista dal front-end, riducendone il guadagno ed aumentandone la distorsione... (R5 e` in parallelo all'impedenza "riflessa" del SSOPT, che e` dell'ordine di 8K per diffusori da 8ohm nominali).

non ne dubito, ma nelle simulazioni avevo trovato empiricamente che a valori bassi di R5 corrispondono basse armoniche superiori e bassa THD. Poi può essere che la simulazione è solo una simulazione e non dice il vero.

Ho provato a scaricare il file allegato e a farlo girare senza nessuna modifica su LTSpice ma a me sega l'onda a +-15 mentre in ingresso tu hai settato un'onda +-35 picco picco. Se abbasso il segnale in ingresso a +-15 tutto ok.

che modello hai usato per l'OpAmp? Se non ricordo male all'inizio ho avuto lo stesso problema, poi mi sono accorto che i modelli standard di LTSpice da qualche parte hanno un limite a +-15V per l'alimentazione (basta cambiarlo).

a me succed come ad hobbit

Oh, se vuoi evitare di eccedere i ~ 60Vpp (in modo da far clippare i tubi prima del chip), probabilmente la tensione di alimentazione dei tubi e` di gran lunga troppo alta. Pero` non so` come se la cavino le 6SN7 con anodiche basse...

vero... farò qualche altra prova

[UnixMan]

non ne dubito, ma nelle simulazioni avevo trovato empiricamente che a valori bassi di R5 corrispondono basse armoniche superiori e bassa THD. Poi può essere che la simulazione è solo una simulazione e non dice il vero.

ah, si... vecchia storia. E` noto che per SRPP e affini (uscendo dal catodo del tubo "alto") esiste una impedenza di carico "ottimale" che minimizza la distorsione. Ma, a detta di molti (tra cui e.g. D.Nardi), "caricare" il circuito per ridurre la distorsione e` controproducente all'ascolto.

Ricordati poi che, in questa applicazione, nella realta` la tua impedenza di carico NON e` neanche lontanamente parente a quella che stai simulando con un carico resistivo da 8ohm (10K//8K) in quanto determinata dal carico del diffusore (che e` tutto fuorche` resistivo e costante). Quindi, IMHO meglio tenere alta R5 (senza esagerare...).

Oh, prevedi la possibilita` di "uscire" sia dal catodo della valvola alta che dall'anodo di quella "bassa". E prova anche in SRPP (meno condensatori ci sono di mezzo e meglio e`...).

BTW: in linea di principio, utilizzando un tubo che possa lavorare con Va sui 20 - 30V appena (una ECC88/6922 ce la fa`?), si potrebbe anche utilizzare l'alimentazione duale del chip anche per il front-end ed a quel punto si potrebbe tentare un accoppiamento diretto... pero` in tali condizioni non mi azzarderei a collegarlo ai diffusori senza aggiungere un "servo" per mantenere a zero l'offset di uscita ed un circuito di protezione dei diffusori che stacchi tutto in caso di presenza di DC sull'uscita (questo IMHO e` il caso di mettercelo comunque... se si scassa qualcosa, non e` bello ritrovarsi con ~ 35V DC sui diffusori!).

Ho provato a scaricare il file allegato e a farlo girare senza nessuna modifica su LTSpice ma a me sega l'onda a +-15 mentre in ingresso tu hai settato un'onda +-35 picco picco. Se abbasso il segnale in ingresso a +-15 tutto ok.

a me succed come ad hobbit

ah, ok. Non ricordavo piu`. Cerca bene, da qualche parte (nel modello dell'Op-Amp) c'e` l'opzione relativa.

[UnixMan]

Quasi dimenticavo:

per R1 (e la eventuale R in serie all'ingresso del chip x garantire la stabilita`) usa solo R da 2W del tipo a filo antiinduttive (in ogni caso, evita come la peste quelle a strato metallico).

Anche R2 ovviamente deve essere a filo, Pd >= 5W.

[vince]

Ciao, Grazie per i suggerimenti
per l'alimentazione una cosa del genere andrebbe?

ssopt power.png

in alto l'alimentazione per il circuito di protezione

[UnixMan]

per l'alimentazione una cosa del genere andrebbe?

mmmh, direi di si`.

Come "ingresso" del filtro forse mi piacerebbe di piu` un C unico (senza rif. centrale a massa) da 10.000u/100V, ma se hai problemi di reperibilita` e/o costi puo` andare anche cosi`.

Ovviamente C3,4,5,6 li devi montare quanto piu` possibile a ridosso (preferibilmente saldati direttamente sui pin) dei relativi chip (i diodi ed il primo C invece e` meglio se li tieni lontani).

in alto l'alimentazione per il circuito di protezione

oh, occhio alla tensione a vuoto... magari e` meglio se ci metti almeno uno zener.

[UnixMan]

Un amico mi ha segnalato i post #76 e post #81 dal thread "A chip-amp to rival Hi-End - design advice" su diyaudio.com.

Entrambi si riferiscono ad un prodotto chiamato "Fusion Power Multiplier Modules".

non so a voi, ma a me sembrano ricordare "vagamente" qualcosa...

[vince]

Ciao ragazzi,
il caldo e il lavoro rallentano ogni cosa.
volevo terminare prima della fine dei tempi e aggiorno la situazione sperando che qualcuno sia restato in città
per la sezione SS ho modificato la pcb del my_ref (sicuramente è fatta bene e faccio meno danni).
viene più o meno così:

ssopt.png

Parlando con Paolo [UnixMan] sembrava molto opportuno cambiare la filosofia del circuito di protezione, togliendo il relé in serie al segnale, ma per motivi di tempo ho momentaneamente abbandonato questa soluzione alternativa.

Vorrei chiedervi un consiglio su come realizzare la sezione di alimentazione del front end valvolare, il cui schema è qualche post dietro
(http://www.audiofaidate.org/forum/viewt ... =60#p72842)

ed anche domandare se pensate sia necessario, dato che vorrei raddrizzare a diodi, un ritardo sull'anodica. (possibilmente con indicazione schema).

[vince]

una cosa così andrebbe bene?

psu-ssopt.png

Quasi dimenticavo:

per R1 (e la eventuale R in serie all'ingresso del chip x garantire la stabilita`) usa solo R da 2W del tipo a filo antiinduttive (in ogni caso, evita come la peste quelle a strato metallico).

qual è la R in serie all'ingresso del chip? Quella Rs da 1k nel tuo schema? Andrebbe aggiunta?

@UnixMan:
io continuo a postare qui, ma non so se ti sto invadendo il thread.