Amplificatore a stato solido senza NFB globale

[marley]

Spero di non disturbare, magari può essere un occasione per vedere altre cose.
Volevo un vostro parere tecnico sulla bontà di questo progetto.
Maggiori info qui: https://www.tnt-audio.com/ampli/hawk_a18.html
Preciso che il kit non è più in produzione e forse anche l'azienda non esiste più.
I FET sono 2SJ162 and 2SK1058.

[drpaolo]

Circuito con qualche virtuosismo tecnico (gli specchi di corrente controllati dall'integratore opamp, per la polarizzazione), ma alla fine, classica applicazione dei MosFet.
Come suona non saprei dirtelo, perchè non implementa gli artifici "classici" che possono influire sul suono. Non lo comprerei, comunque, perchè per quella potenza di uscita c'è di meglio, nella vecchia produzione commerciale, a costi molto bassi (vedi ampli Philips RH520, ad esempio).

[marley]

Comprarlo già fatto è impossibile ma su diyAudio c'è un utente che vende i PCB.
Mi ha detto che dimensionando i componenti per una tensione di alimentazione più alta l'ampli può arrivare fino a 100W in AB.
Ha lavorato con John (il designer di Hawk) per aumentare a 20W la potenza in classe A.

[plovati]

https://www.laboratoriomusicale.net/it/ ... 058-2sj162

[marley]

https://www.laboratoriomusicale.net/it/ ... 058-2sj162

Io sto cercando un amplificatore senza GNFB con una potenza di almeno 30W in classe AB.

[drpaolo]

Su Audiophonics ho comprato una scheda di ampli in classe A stereo, basata sul famosissimo circuito di JLH e l’ho pagata meno di 20 euro (se ti interessa sperimentare con la classe A).

[drpaolo]

Può darsi che mi faccia preparare un PCB per provare i circuiti senza GNFB che ho descritto qui.
Nel caso te lo faccio sapere.

[marley]

La classe A per questo progetto non mi interessa, anzi vorrei un ampli a transitor che non scaldi perchè ho già degli amplificatori a valvole che scaldano molto.
Quindi cerco un SS senza rinunciare al buon suono e siccome ho un pre senza GNFB volevo accoppiare un finale con la stessa "filosofia" e mantenere la stessa timbrica del PRE.
Il condensatore elettrolitico che hai messo in serie ali'altoparlante serve come protezione dalla DC? Non pregiudica la qualità del suono?

[UnixMan]

Il condensatore elettrolitico che hai messo in serie ali'altoparlante serve come protezione dalla DC?

È necessario. Guarda bene come è fatto lo schema... ed in particolare come è collegata l'alimentazione. In quel punto (a monte del condensatore) c'è sempre DC.

Non pregiudica la qualità del suono?

Di condensatori in serie al segnale ce ne sono sempre. Se segui i percorsi - chiusi - delle correnti (che è ciò che va sempre fatto per poter capire come funziona un qualsiasi circuito...), ti puoi rendere conto facilmente che anche i condensatori "di filtro" dell'alimentazione sono in serie al segnale(*).

Con determinate scelte circuitali quei condensatori si possono "spostare" facendoli finire direttamente in serie all'uscita. Non cambia nulla, ed il numero di condensatori (tanto il numero totale, quanto di quelli in serie al segnale) resta lo stesso.

(*) A seconda del circuito la cosa può essere più o meno "diretta" e/o intuitiva, ma alla fine della fiera la corrente di segnale che circola sul carico (i diffusori) in un modo o nell'altro deve pur sempre arrivare da - e quindi passare per - l'alimentazione...

[drpaolo]

Il condensatore elettrolitico che hai messo in serie ali'altoparlante serve come protezione dalla DC? Non pregiudica la qualità del suono?

Paolo ti ha risposto benissimo; nei circuiti si ragiona (anche) per maglie, che sono anelli chiusi in cui circola corrente e in cui si sviluppano differenze di potenziale ai capi dei componenti della maglia stessa (rami). La maglia di alimentazione "vede" sempre i transistor finali, comunque siano posizionati i condensatori.

Piuttosto io mi sono fatto una personale opinione sulla qualità sonora dei condensatori elettrolitici: se non sono attraversati da correnti che li possano mettere in crisi (i condensatori elettrolitici sono modellizzabili con reti che sono non lineari con la temperatura e hanno anche una memoria), essi non incidono in maniera evidente sul suono.
Ecco perchè (è il mio personale parere) i due amplificatori che ti ho citato -Quad 303 e Philips RH520- che hanno potenze di uscita massime di 30W e di 15W hanno un suono così melodioso.

[drpaolo]

Lo stesso discorso vale per i transistor finali: il guadagno in corrente dei dispositivi di potenza può essere facilmente (molto) variabile e dipende dalla corrente che li attraversa.
Questa è una forma di distorsione che si cerca di evitare -nei prodotti commerciali- dalla fine degli anni '70, epoca cui risale il brevetto "Stasis" di Threshold.
I transistor che i due amplificatorini sopracitati usano hanno un'alta variabilità del guadagno in corrente, ma sono usati con correnti "limitate" e perciò suonano "bene".
Mi pare di ricordare che Aloia, nello scegliere i transistor per il GY-50 avesse tenuto in considerazione questo fattore e avesse scelto i finali con un guadagno in corrente il più costante possibile (ma GY-50 eroga una potenza di almeno di 50W).

[plovati]

Può darsi che mi faccia preparare un PCB per provare i circuiti senza GNFB che ho descritto qui.
Nel caso te lo faccio sapere.

nel caso, fai direttamente schema su EasyEDA e ordini PCB da JLGPCB, il tutto è perfetto ed economico e facilmente condivisibile.

Per quanto riguarda la tripletta di uscita, ho trovato questa bella disamina tecnica che suggerisce non essere la migliore opzione in termini di stabilità:
https://nathaliebeimler.com/tech/audio_ ... rison.html

[marley]

Grazie delle spiegazioni, seguo con interesse.
Per quanto riguarda l'alimentatore, non lo hai disegnato ma visto che sarà stabilizzato si può valutare se convenga fare anche quello su PCB?

[drpaolo]

Per quanto riguarda la tripletta di uscita, ho trovato questa bella disamina tecnica che suggerisce non essere la migliore opzione in termini di stabilità...

E' vero, dato che prende la controreazione locale dal nodo dell'emettitore del transistor di uscita, ma è come il calabrone, che non potrebbe volare, ma non lo sa e vola...

La QUAD ha realizzato il 303 per pilotare i suoi altoparlanti elettrostatici ESL-57, che proprio un carico facilissimo non sarebbero.

La tripletta realizzata come l'ho disegnata (con una piccola modifica), non ha bisogno di compensazione termica sul dissipatore dei transistor finali e la stabilizzazione si può raggiungere in pratica aggiungendo i due condensatorini che ho indicato oppure -ed è quello che ho fatto in realtà- inserendo una perlina di ferrite sulla base del primo transistor.

[drpaolo]

Per quanto riguarda l'alimentatore, non lo hai disegnato ma visto che sarà stabilizzato si può valutare se convenga fare anche quello su PCB?

Questo è il PCB che ho realizzato, un po' di anni fa, per la stabilizzazione del circuito a tripletta che ho costruito (riprende il circuito della stabilizzazione del QUAD 303):

Stabilizzatore Quad 303.JPG

ma comunque ci sono schemi in abbondanza, per la stabilizzazione dell'alimentatore.

[drpaolo]

Ecco le mie simulazioni sulla stabilità della tripletta, fatte con l'onda quadra e con un carico birichino:

Carico molto birichino.JPG

TRIPLETTA CON COMPENSAZIONE A CONDENSATORE (i condensatori, nello schema che ho postato, sono C9 e C10)

Tripletta QUAD_condensatori.JPG

TRIPLETTA CON COMPENSAZIONE AD ANELLO DI FERRITE

Tripletta QUAD_ferrite.JPG

TRIPLETTA CON ENTRAMBE LE COMPENSAZIONI (il troppo stroppia...)

Tripletta QUAD_condensatori e ferrite.JPG

[drpaolo]

TRIPLO INSEGUITORE DI EMETTITORE, SENZA COMPENSAZIONE

Triplo inseguitore di emettitore.JPG

TRIPLETTA QUAD, SENZA COMPENSAZIONE

Tripletta QUAD_senza compensazione.JPG

(meglio il triplo inseguitore di emettitore, ma era facilmente prevedibile).

TRIPLETTA QUAD SENZA COMPENSAZIONE - ONDA QUADRA SU CARICO RESISTIVO

Tripletta QUAD_carico resistivo.JPG

(serve di raffronto, rispetto al carico birichino)

[drpaolo]

ATTENZIONE, ATTENZIONE: gli schemi che ho postato sono bozze e contengono refusi e valori che poi sono stati affinati per ridurre al minimo la distorsione.
Pubblicherò gli schemi definitivi solo dopo aver provato i circuiti effettivamente realizzati.

ATTENZIONE, ATTENZIONE: questo non è un amplificatore miracoloso; è solo un'esercitazione tecnica su un amplificatore senza GNFB, che può funzionare decentemente (ma prima lo devo provare e non solo simulare).

[drpaolo]

Ulteriore modifica; ho simulato anche la versione con ingresso cascode.
Ora non resta che costruire...

P.S. tutte le simulazioni sono state fatte usando i transistor più economici e più comuni presenti sul mercato e non quelli più adatti a quel preciso scopo (ma magari più costosi/più difficili da reperire).

[drpaolo]

Continuiamo a scevrare i problemi di progettazione di un amplificatore senza GNFB.

Quale sarà prototipo da costruire: tripletta QUAD o triplo inseguitore di emettitore ?

Torniamo alle simulazioni e vediamo di scegliere; innanzitutto premetto che i due prototipi simulati hanno la stessa potenza di uscita e la stessa distorsione armonica (simulata) alla massima potenza di uscita (< 3%).

Cosa andiamo a vedere ora ? Controlliamo come si "parlano" le due metà del finale: quella che amplifica la semionda positiva e quella che amplifica la semionda negativa.
Il problema è che -all'incrocio- i due transistor finali devono sommare le rispettive funzioni di trasferimento, che possono essere anche moto diverse: questo non è un bene !

Le funzioni di trasferimento (uscita-ingresso) sono rilevate da un oscilloscopio che confronta i due ingressi in modalità XY.