no feedback amp

Progetti, domande e idee sparse sull'autocostruzione delle elettroniche
fscarpa58
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Messaggio da fscarpa58 »

Ciao a tutti

vi allego link con schema di un ampli che sto progettando.
E' un 150W/8Ohm e sarei grato a tutti per eventuali consigli e commenti

Federico
http://www.geocities.com/fscarpa58/schematics/nofeed2.GIF
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marziom
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Messaggio da marziom »

bè sicuramente ho capito che non c'è feedback...sopratutto sullo stadio di uscita...
ma dicci qualcosa di più sull'impostazione di progetto....
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fscarpa58
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Messaggio da fscarpa58 »

ciao

Be, tutto è nato da uno scambio di mail con un amico
che pensava ad uno stadio per pilotare una tripletta d'uscita
alla Aloia, configurazione su cui avevo gia lavorato un po'.
proponeva di utilizzare un circuito "senza feedback"
trovato in rete che in realtà aveva solo lo stadio di uscita fuori dall'anello.

in effetti rete ho trovato un mucchio di ampli dichiarati zero feedback
che non lo sono.

Allora ho pensato di disegnarlo io. Quello in figura non ha ne FB globale
ne locale ma solo intrinseca ovvero degenerazione sui singoli dispositivi.


A partire da sinistra l'ingresso è un buffer seguito da uno stadio che non mi soddisfa molto perchè serve solo a dare la tensione giusta al VAS
che lo segue ma non è un buffer e distorge di più.

insomma dei primi tre stadi il 2° vorrei eliminarlo e mi servono consigli.
Il terzo ha una leggera degenerazione di emettitore (180 Ohm)
segue poi la tripletta in cascata.

tutto ciò che non è stadio di uscita deve avere alim stabilizzata che sto disegnando.

A tale proposito, chiedevo a titano, se può, di approfondire un po' la
questione della preferenza di stab shunt rispetto ai serie.
Dalle simulazione mi sembra che anche gli shunt si siedano raggiunto il limite.

Quando ho finito posto anche lo schema della stabilizzata.

Tornando al circuito, lo stadio finale e polarizzato pesantemente
a 200 mA e funziona quindi per un bel po' in classe A.

prima avevo optato per un ingresso differenziale ma
poi ho cambiato idea in quanto
- di solito serve per la retroazione che qui non ho
- ha retroazione locale fra due dispositivi che volevo evitare
- quello postato è + facilmente azzerabile come offfset

circa l'offset è comunque verosimile che si debba adottare un servo.

la deriva dei finali è compensata dai 2 diodi che vanno montati sul
dissipatore.
la deriva del driver sarebbe compensabile utilizzando una configurazione
CFP fra driver e predriver ma ho qualche remora in quanto presenta
feedback locale fra i due dispositivi.


Va be ditemi voi qualcosa.

Ciao
Federico
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marziom
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Messaggio da marziom »

per quanto riguarda la componente DC senza reazione credo anche io che ci sia bisogno di un servo.
per quanto riguarda gli stadi intermedi e li che si ricava la tensione per pilotare i finali ed è quindi normale avere li i problemi di distorsione....
io però non mi scandalizzerei molto a mettere un'po di reazione locale ...in questo caso il percorso del segnale sarebbe molto breve e avresti benefici sulla distorsione e sulla stabilizzaazione del circuito.


marzio
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Badra69
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Messaggio da Badra69 »

Be, tutto è nato da uno scambio di mail con un amico
che pensava ad uno stadio per pilotare una tripletta d'uscita
alla Aloia, configurazione su cui avevo gia lavorato un po'.
......quello ero io......

.....come mai hai escluso l' alimentazione singola con condensatore di uscita?.
Aloia, nell'ETA-BETA, credo per evitare problemi di deriva, usa un servocontrollo, anche, in un ampli con 6 Db di retroazione.

Calogero

P.s.Hai ancora gli schemi che abbiamo sviluppato e che sono andati persi?
se si apro un 3D apposito, avevo pensato di continuare qua da dove avevamo lascitato, volevo provare, anche, un pilotaggio a stato solido.
fscarpa58
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Messaggio da fscarpa58 »

......quello ero io......

Calogero
no Calogero,
era un'altro simpatico ragazzo che aveva per le mani uno schema di Aloia ma tutto BJT. Tu eri quello del riferimento alla
configurazione su cui avevo già lavorato un po'
Sarei lieto di discutere dello stadio driver a BJT.
qualcuno ha da proporre link
a soluzioni completamente (si fa per dire)
no NFB?
intendo dire con solo degenerazione.

ciao
F
titano
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Messaggio da titano »

A tale proposito, chiedevo a titano, se può, di approfondire un po' la
questione della preferenza di stab shunt rispetto ai serie.
Dalle simulazione mi sembra che anche gli shunt si siedano raggiunto il limite.

Per due motivazioni principalmente. La prima è il fatto che a differenza degli stabilizzatori serie sono in grado di "assorbire" corrente, cosa che mi pare interessante nel caso di carichi reattivi (come stadi di uscita a trasformatore...)
La seconda è legata al "cablaggio". Uno shunt permette di avere l'elemento parallelo a ridosso degli stadi che alimenta fornendo un loop per il segnale molto breve e controllabile. Avendo una sorgente ad alta impedenza ad alimentare l'elemento parallelo avresti poi un ottimo isolamento dalla rete lasciando il segnale DC circoscritto ad un'area ben limitata.
Tieni conto che usando un amplificatore d'errore potresti ottenere una impedenza bassa senza avere bisogno di condensatori in uscita, cosa che permette di avere un'impedenza stabile e senza rotazioni di fase ben oltre la gamma audio.

Detto questo ha un sacco di limiti. Non lo userei mai per stadi in classe AB o B. La dissipazione è maggiore e non è facile adattare uno shunt a soluzioni diverse.

Marco
Marco
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Messaggio da nebbioso »

Vorrei fare alcune osservazioni sull'implementazione del circuito:
1) La stabilita' termica dello stadio di potenza, con un diodo a compensare tre giunzioni in cascata, e' -IMHO- assolutamente insufficiente. Vedo anche problemi "meccanici" ad "inseguire termicamente" la tripletta, che a riposo dissipa 11W a transistor. In altre parole vedo una catastrofe termica in agguato.
2) La tensione di lavoro massima (Vceo) dei BC547/BC557 e' 45v; il circuito lavora a 110v totali. I driver magari ne vedranno solo 100, ma dovrebbero essere sufficienti... . Gli MJE243/MJE253 stanno meglio (sono dati per 100v), ma sempre al limite sono.
3)Gli MJL sono degli eccellenti transistor, ma ti consiglio di dare un occhio alle curve di rottura secondaria: un diffusore con la fase tormentata in basso e, un bel giorno, senza apparente motivo, puf..!

Scusatemi se faccio (spesso) il bastian contrario.

Ciao.

Antonino

P.S. Lo schema postato ha l'aspetto dell'input grafico di un simulatore. Nel caso, ricordati che il 99% dei simulatori SPICE ignora i breakdown secondari -e spesso anche i primari- dei transistors.
fscarpa58
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Messaggio da fscarpa58 »

Ti ringrazio invece Antonino
per i commenti, se non ne ricevessi sarebbe del tutto
inutile postare su un forum.

Nel merito;
1) La stabilità termica. Certamente, la coppia di diodi è intesa
a provvedere stabilità termica alla sola sezione di uscita
non a tutta la tripletta. Ho pensato, evidentemente sbagliando, che
la cosa più importante fosse tenere d'occhio i dispositivi di uscita, che
dissipano 11W ciascuno tramite i diodi posti sullo stesso dissipatore.
Pensavo che driver e predriver potessero essere meno suscettibili a
derive in quanto dissipano una piccola potenza termica (1W e 1/4 diW
rispettivamente). Certo se la loro temp. cambia ne risente anche la sezione di uscita e questo è male.
Cosa consigli?
mettere una stringa di diodi (3 coppie) con ogni coppia in stretto
contatto termico con la rispettiva giunzione?
Un circuito apposito per monitorare la Temp dei singoli stadi della tripletta?
Ho visto che mettendo driver e predriver in CFP si elimina una giunzione serie e il tutto risulta praticamente insensibile a variazioni di Temp
del driver. Secondo te è una strada da percorrere? CFP però vuol dire
feedback anche se locale.
ho inoltre visto che anche una variazione di Temp nel VAS si ripercuote
fortemente a valle. come la compenso? commenti?

2) tensione di lavoro massima. hai perfettamente ragione.
nei primi due stadi abbiamo una cinquantina di Volts. Secondo te
risolverei utilizzando la coppia bc546/bc556 che arriva a 65V?
resta il problema del VAS che arriva a 100 V (inoltre con corrente un po'
altina /12ma a riposo/). che dispositivo consigli in quella posizione?

3) SOA. controllo la sempre la SOA a potenza max su 4 Ohm e ci sono
ben dentro anche se, in effetti, il carico è puramente resistivo.
Mi potresti gentilmente indicare un carico test più realistico
in corrispondenza, magari, ad un paio di frequenze ?


sarei molto lieto di ricevere commenti e consigli anche sulla topologia.


ciao

Federico
nebbioso
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Messaggio da nebbioso »

Federico,
perdonami i tempi "biblici" con cui rispondo (non ci posso fare niente); inoltre ricordati sempre che "cento teste, cento opinioni diverse"; ecco le mie, per quello che possono valere.
Premessa: quando cito degli specifici tipi di transistor, non e' detto che siano i migliori nell'applicazione; sono solo quelli che *credo* siano piu' reperibili.
Partiamo dallo stadio d'ingresso ad inseguitore di emettitore: in fase di riposo od a piccoli segnali la coppia BC546/556 andrebbe benissimo; se qualcosa andasse storto pero' (un transiente imprevisto, una scivolata di puntali,..) ognuno dei transistor potrebbe essere sottoposto -in teoria- alla piena tensione di 110v. Io metterei un regolatore shunt sul collettore di ogni transistor, tipo 2k7_&_2w + zener7v5_&_0,5w//100uF. Alternativa: MPSA42-43/MPSA92-93, ma ti servono veramente 55v "liberi" sul collettore?
Secondo stadio: in questo la coppia BC546/556 andrebbe benissimo. Dato che fai lavorare il circuito sostanzialmente come traslatore di livello io farei due modifiche: porterei la corrente di riposo a 4-5mA per pilotare decentemente le capacita' collettore-base del terzo stadio; inserirei in serie alla resistenza di collettore un transistor collegato a diodo (collettore e base insieme) in modo da ottenere sia una forma di predistorsione complementare (parziale!) del terzo stadio che una sua compensazione termica (il primo ed il secondo stadio si autocompensano gia' da soli, anche se non del tutto).
Il terzo stadio e' sicuramente il piu' critico per la tensione; come transistor (fra i reperibili sul mercato) io prenderei in considerazione la coppia MJE340/350, facendola lavorare a 20-25mA; per la polarizzazione della tripletta d'uscita userei dei transistor a larga geometria collegati a diodo -in modo da avere un margine per la regolazione della corrente di riposo- in contenitore TO92 (tipo BC635, BC639). Se cortocircuiti bene in AC, con dei condensatori, le due terne, i transistor li potresti fisicamente mettere in contatto con quelli da compensare. Ovviamente una compensazione perfetta sara' comunque impossibile a causa sia della diversita' dei die che delle varie resistenze e costanti di tempo termiche.
Un IC che risolverebbe alla radice il problema e' lo LT1166 della Linear Tecnology, nato per la polarizzazione degli stadi a MOSFET ma usabile anche con i bipolari, almeno nel caso di una tripletta come le tua. Purtroppo la sua reperibilita' ad uso hobbistico e', in Italia, temo pressoche' nullo.
Se ti riuscisse di trovarlo dimmelo e dimmi dove... !
Per il primo stadio della tripletta d'uscita rimarrei sulla coppia MJE340/350, incrementando leggermente la corrente, in considerazione del fatto che lavorano in classe A, a 25-30mA (non di piu'); mi sembra pesantemente sottopolarizzato invece il secondo stadio (2sc-2SA). Deve pilotare un quartetto che puo' essere chiamato ad erogare, sulla carta, piu' di 12A, sicuramente -poco o molto- svattato, e da queste condizioni *spegnersi*. Visto che a larghi segnali lo spegnimento e' "passivo", io porterei la corrente di riposo a 100mA (e forse -anche qui nei limiti della Is/b- qualcosa di piu'). Alternativamente, sempre con i piloti in classe A, io valuterei il comportamento del sistema usando generatori di corrrente come carico di emitter dei primi due stadi della tripletta d'uscita.
Sullo stadio di potenza ho due considerazioni. La prima gia' la sai: rottura secondaria. Prova a simulare vari livelli d'uscita a 50Hz con un carico formato da un resistore da 2ohm in serie ad un induttore da 11mh (ovvero |Z|=4ohm con corrente in ritardo di fase di 60 gradi) e, alternativamente, 2ohm in serie a 1000uF, per 60 gradi di *anticipo* di fase della corrente. Se in queste condizioni sei ancora entro la curva di Is/b, dovresti starci dentro anche nella realta'. Purtroppo la ON da' per questo dispositivo le curve di Is/b a Tj=25gradi, il che e' ovviamente, ottimistico, per cui usa la curva DC. La Motorola ai tempi dava, molto piu' seriamente, le curve a Tj=max, 150 o 200 gradi che fossero, per cui se eri dentro potevi stare tranquillo. Controlla anche le tensioni B-E dei finali, casomai diventassero (eccessivamente) inverse.
La seconda considerazione e' relativa alle resistenze di emitter: 0,1ohm mi sembra pochino.
La scarsa caratterizzazione fornita da ON di questi dispositivi non mi permette di darti un'indicazione sicura; tuttavia, visto che la casa dichiara un massimo Vbeon di 1,5v (sia pure ad 8A) io assumerei un ragionevole 100mv di sbilanciamento alla tua corrente di riposo di 800mA (totali) e 300mv alla massima corrente, che ipotizzo 12A (3Ax4)
Io innalzerei il valore dei resistori a 0,33ohm, IMHO, ovviamente.

Commenti e consigli sulla topologia: come detto all'inizio "cento teste... ecc. ecc. Tutte le topologie che danno i risultati programmati sono valide; in particolare questo arrangiamento tutto complementare e senza differenziale d'ingresso, e' diventato usatissimo da parte di molte case (National, Analog Devices, BB, ecc.) a partire dalla fine degli anni '80/inizio anni '90 del secolo scorso come struttura per operazionali monolitici molto veloci, ad alte prestazioni, ovviamente con controreazione (Current Fedback). Sara' solo una coincidenza, sono sicuro, ma gli opamp con questa architettura sono apparsi in gran numero circa a 25 anni dal brevetto originale -americano- della struttura, brevetto che e' -se ben ricordo- della prima meta' degli anni '60, e i brevetti hanno una durata di 25 anni... .
Cio' non toglie che sia una struttura valida; io tuttavia l'ho vista in funzione solo nella versione con controreazione.
Se hai altre domande (e *tanta* pazienza...), chiedi pure.

Ciao.

Antonino
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Messaggio da fscarpa58 »

Antonino
sono senza parole

ti ringrazio per il tempo che hai dedicato alla risposta.
Mi ci vorrà un bel po' di tempo a digerire tutto, comunque
ho già vantaggiosamente applicato i primi due consigli.

1)
...ma ti servono veramente 55v "liberi" sul collettore?
non mi servono in effetti. Ho messo una resistenza in serie al collettore
fino a ridurli a 25V con nessun detrimento nella distorsione
(in effetti ho visto che si può scendere ancora, volendo anche 5Volts , c'è un vantaggio?)
2)
inserirei in serie alla resistenza di collettore un transistor collegato a diodo (collettore e base insieme) in modo da ottenere sia una forma di predistorsione complementare (parziale!) del terzo stadio che una sua compensazione termica
Ho inserito piuttosto direttamente un diodo ottenendo una buona compensazione termica del VAS. Ho notato che il segnale è già parecchio
predistorto, infatti all'uscita dal VAS la THD si riduce di una ventina di db rispetto all'ingresso.

ancora grazie

a presto

Federico
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Messaggio da nebbioso »

OMISSIS - OMISSIS - OMISSIS
in effetti ho visto che si può scendere ancora, volendo anche 5Volts , c'è un vantaggio?
Scendendo in tensione i transistor lavorano piu' freddi (che e' sempre bene); scendendo troppo incappi nella zona a forte pendenza della Ccb (e nell'effetto Early); dalle curve un buon compromesso mi sembrerebbe essere intorno ai 15v. Cura anche di shuntare a massa per l'AC i collettori del primo stadio con dei condensatori.
Ho inserito piuttosto direttamente un diodo ottenendo una buona compensazione termica del VAS.
Senza dubbio; tuttavia un transistore collegato a diodo traccia meglio, per evidenti motivi tecnologici, la Vbe di un altro transistor.

Verifica anche l'intermodulazione, che e' il tallone d'Achille degli ampli a transistor senza (o con poca) controreazione.

Ciao.

Antonino




















Originariamente inviato da fscarpa58 - 24/01/2006 :  13:24:05

[/quote]
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Messaggio da fscarpa58 »

ciao Antonino
Cura anche di shuntare a massa per l'AC i collettori del primo stadio con dei condensatori.
come mai?

AC quanta ? ovvero che freq di taglio? condensatori piccoli o grandi?

Federico


P.S. scusa la mia ignoranza ma è il mio primo progetto serio SS.
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Messaggio da nebbioso »

ciao Antonino

OMISSIS - OMISSIS - OMISSIS

come mai?
AC quanta ? ovvero che freq di taglio? condensatori piccoli o grandi?

Federico


P.S. scusa la mia ignoranza ma è il mio primo progetto serio SS.


Originariamente inviato da fscarpa58 - 26/01/2006 :  15:07:22
Ciao Federico,
i motivi del mio suggerimento sono sostanzialmente due:
1) Un circuito a "collettore comune" com'e' il tuo stadio d'ingresso lavora idealmente col collettore a massa in AC. Nel tuo specifico caso il guadagno in AC sul collettore, dovuto alla resistenza di caduta della tensione di collettore (ottimale nell'ordine di 27-30kohm), e' minore dell'unita'; pertanto grossi effetti negativi non dovrebbero sorgere. Tuttavia io preferirei sempre far lavorare i dispositivi "al meglio".
2) Senza un condensatore serbatoio fra collettore e massa, la possibilita' di una rottura per sovratensione esiste sempre in caso di un disturbo transiente -di valore elevato anche se brevissimo- che porti il transistore verso l'interdizione. Ovviamente, se questo evento possa realmente avvenire durante la nascita e la vita dell'ampli e se cio' portasse danni irreversibili (magari ai diffusori...) o degradazioni piu o meno udibili, non sono certo in grado di predirlo; io sono comunque piu' portato a prevenire che combattere (col saldatore...).

Per il valore del condensatore, nel caso di caduta resistiva, penso che una costante di tempo di 3-6s (100-220uF, con i valori di resistenza sopra indicati), tramite un condensatore del tipo a bassa ESR per alimentatori switch-mode, sia sufficiente. Nel caso di stabilizzazione shunt con zener basterebbe un 22-47uF.

Scusa il ritardo, ma fra viaggi di lavoro e neve da spalare (tanta)... .

Ciao.

Antonino
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Messaggio da fscarpa58 »

Grazie Antonino
sto pensando ad una soluzione che incorpori i tuoi consigli.
Appena pronta ti posto lo schema

Ragazzi,
possibile che nessun'altro abbia commenti o suggerimenti
o critiche da fare?
o questo è un only_tube forum e un progetto SS non interessa nessuno?
bye

Federico
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plovati
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Messaggio da plovati »

o questo è un only_tube forum e un progetto SS non interessa nessuno?
Originariamente inviato da fscarpa58 - 30/01/2006 :  17:24:00
Siamo solo (piacevolmente) basiti da tanta scienza ed esperienza.
Cos'altro pretendi? Quando parla il maestro gli alunni saggi tacciono e ascoltano. Ti assicuro che stiamo facendo tesoro di questa piecevole e dotta ma utilissima discussione.

_________
Piergiorgio
_________
Piergiorgio
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Messaggio da Badra69 »

quote:
o questo è un only_tube forum e un progetto SS non interessa nessuno?
Originariamente inviato da fscarpa58 - 30/01/2006 : 17:24:00



Siamo solo (piacevolmente) basiti da tanta scienza ed esperienza.
Cos'altro pretendi? Quando parla il maestro gli alunni saggi tacciono e ascoltano. Ti assicuro che stiamo facendo tesoro di questa piecevole e dotta ma utilissima discussione.

_________
Piergiorgio

.......quoto in pieno.....


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Messaggio da andythefirst »

Guardando su diyaudio.com gli schemi che allego, mi sembrano molto interessanti per integrare la problematica in esame.

Considerando che sono schemi asseritamente del 1983, e con prestazioni di tutto rispetto.

Tra l'altro, implementano anche il sistema "No Switching", che permette al dispositivo finale che non conduce di non interdirsi mai. Non sarà classe A pura, ma pur sempre meglio della AB, con simile corrente di riposo.

Spero di essere stato utile.

A.
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Messaggio da andythefirst »

...I files. Il secondo è il servocontrollo relativo all'ampli.



ImmagineImmagine
fscarpa58
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Messaggio da fscarpa58 »

si
è l'ampli di Steven. Su diyaudio avrai senza dibbio visto anche che
c'è il doppione di questo thread.
Fra poco posterò qui la versione attuale per consigli.

riguardo all'ampli della figura occorre fare un paio di considerazioni.
La filosofia è completamente diversa. Steven, dichiaratamente fa largo
uso di anelli locali corti di feedback quali i CFP nei differenziali
di ingresso, inoltre il differenziale stesso è un circuito con feedback
anche quando non c'è ritorno dall'uscita.

L'ampli proposto in questa sede invece segue più il pensiero di
Charles Hansen ( amplificatori Ayre ) che ammette solo feedback per degenerazione ( da resistenza di emettitore in pratica).

Più interessante il discorso sul no switching o classe A dinamica.

Federico
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