Prosjekt: Stereoforsterker fra "scratch"!

[Dr_VingTor]

Klasse D-forsterkere har ofte dårlig PSRR, og kan av den grunn sette store krav til strømforskyningen (må ha en kraftig strømforsyning siden rippelen må være liten). Kan sikkert variere fra design til design. Om dere går for klasse D, siden de er de mest effektive (avgir lite varme), bør dere gå for en ferdig modul. Klasse D oppererer på høye frekvenser og det kan derfor bli veldig mange hensyn å ta for å få et godt design, bygger dere selv er det viktig å følge PCB beskrivelsen i datablad/app.notes. Vil ikke si at klasse D er et nybegynner prosjekt, med mindre det er et kit med god beskrivelse da... (ok, dere er antagelig ikke helt nybegynnere siden dere er ing.studenter, men dere forstår sikkert hva jeg mener).

 

btw: er er noen fete klasse-D moduler: http://lcaudio.com/

Endret 16. januar 2008 av Dr_VingTor

[ventle]

Oppgaven er forholdsvis åpen, men jeg tror at det å bruke ett kit i beste fall vil medføre dårligere karakter da bla. design og produksjon av printkort er en sentral del av faget (som sagt, bygges fra "scratch" ).

 

Jeg har også lest at klasse D krever kraftige trafoer til tross for at de trekker lite effekt, men jeg tror uansett ikke at klasse D er det mest aktuelle, klasse AB evt. klasse A er nok det vi vil gå for.

 

Over til sak igjen: jeg synes dette designet ser interresant ut. Kan bygges med forholdsvis rimelige deler (LM1875-chipper til 20 kr/stk og en rimelig trafo), og skal ifølge designeren/forfatteren (som ser ut til å være en rimelig kresen lydfrik) låte overraskende bra. Tror min stemme går til denne i hvertfall

[jonnor]

Chipamps koples som en vanlig operasjonsforterker, og det er veldig få forskjeller på de vanlige designene man finner på nettet. Stort sett er det IC'ene selv, og topologi (inverterende/ikke-inverterende) som skiller.

 

Dersom dere går for chipamp, og designer utlegg selv bør dere ha plass til et par komponenter ekstra enn det som vises på de fleste skjema.

For ikke-inverterende modus bør følgende legges til: To kondensatorer i tilbakekoplingen, en i paralell med tilbakekoplingsmotstanden (HF begrensning), og en i serie ned til jord etter den andre motstanden på (DC begrensning). Det er ikke sikkert at komponentene er nødvendig, men de kan være det i enkelte tilfeller, og da er det kjekt at kretskortet tar høyde for dette.

Jeg ville også inkludert mulighet for et stabiliseringsnettverk på utgangen (Zobel feks), samt strømdelingsresistor slik at flere kort evt kan paralellkoples i senere tid.

 

Dere bør også lese dere opp på jording, det blir gjort svært mange (mer eller mindre grove) feil der.

 

LM3886 koster forøvrig ikke mer enn 20kr/stk i små kvanta den heller. Dog er det uisolert versjon.

[ventle]

er det ikke ett felles jordingspunkt for alle komponenter som er cluet med jording?

 

Hvor får du LM3886 til 20 kroner? Elfa tar nærmere 100 for begge versjoner (isolert/uisolert), Farnell minimum 50 (blir neppe aktuelt å kjøpe bare chiper fra farnell).

[jonnor]

http://www.futurlec.com/ICLinearAmplifiers.shtml

Frakta er 5/7 USD, så du kan handle for ca 30 USD og fortsatt holde deg under tollgrensa. Merk: leveringstiden er ca 2 uker.

 

Felles, individuell jording for hver komponent er det ideelle ja, men dette er sjeldent realiserbart. Hvis dere kjører monokort på utgangstrinnet så kan dere klare det innad på kortet (har gjort det selv, singleside LM3886), og da er mye gjort.

Det man må passe på da at alle kort refereres til et felles punkt igjen, typisk på strømforsyningen/"kondensatorbanken". Og at sikkerhets-/chassisjording skilles fra utgangs-/inngangsjord.

 

EDIT:

Videre bør man passe på at småsignal (høyimpedant) og kraft (lavimpedant) ledere/baner separeres mest mulig. Sier seg kanskje selv, men er noe man bør ha i bakhodet gjennom designprosessen.

Endret 16. januar 2008 av NorthWave

[ventle]

takker for nyttig info, skal huske på det

[space17]

PSRR på klasse-D forsterkere er ofte lavere enn hos f.eks. A/-B men det er likevel ikke noe problem. Siste generasjons klasse-D forsterkere hadde aldri fått så mye ros som de gjør hvis det faktisk var et problem.

At trafoen må være større er (etter min forståelse) ikke riktig. Den har kun som oppgave å levere nok strøm. Det er kondensatorene som (i hovedsak) bestemmer hvor mye rippel det blir på forskyningslinjene.

 

men jeg tror at det å bruke ett kit i beste fall vil medføre dårligere karakter da bla. design og produksjon av printkort er en sentral del av faget

Det kan jo avklares meget fort med et enkelt spørsmål til veileder. Hvis dere vil/må lage printkort er det ikke noe problem f.eks. til alt som har med inngangssignalet å gjøre (Inngangsvelger, RIAA-inngang, tonekontroll, volumkontroll, klippindikator etc.), og/eller strømforskyningen.

 

 

space

Endret 16. januar 2008 av space17

[ventle]

Da er det klart at Gainclone/Chipamp/IC-forsterker ikke vil godkjennes. Det blir rett og slett for enkelt, samtidig som det er en del av oppgaven å forstå og dokumentere virkemåten til (hele) kretsen.

 

Klasse D-moduler og kits er da naturligvis også ute av historien.

 

Det vi ser på nå er da bla. en AB-forsterker med MOSFET utgangstransistor evt. denne AB-forsterkeren.

 

Vi hadde også veldig lyst til å prøve Denne MOSFET-saken, men dessverre må man kjøpe printkortet for å få komponentverdiene hvis noen har noen triks på lager for å få realisert denne tar vi gjerne imot...

[jonnor]

Er det krav om at dere skal forstå og dokumentere hvert enkelt element i kretsen, så bør dere være i stand til å kunne konstruere forsterkeren fra bunn av. Uansett, "alle" moderne klasse AB forsterkere er bygget opp etter samme prinsipp, og består av 3 trinn:

1 - differensielt inngangstrinn ("LTP - long tail pair")

2 - spenningsforsterkning ("VAS - voltage amplification stage")

3 - symmetrisk komplementært utgangstrinn

 

De to første trinnene bruker ofte konstantstrømskilder ("CSS - constant current source/sink") og utgangstrinnet har en eller annen form for forspenningsmetode ("bias").

 

MOSFET transistorer som brukes i de to prosjektene (LATFET med positiv temperaturkoeffisient) der er forresten praktisk talt umulig å få tak i. Skal kretsen brukes med moderne MOSFETs så må/bør man bytte biasmetoden til en "Vbe/Vgs multiplier" for å hindre "thermal runaway".

 

EDIT: positiv, ikke negativ.

 

Inkludert i parantesene er noen tips til stikkord som bør undersøkes.

Endret 22. januar 2008 av NorthWave

[ventle]

Var ikke klar over at laterale MOSFETs var så sjeldne. Hvorfor det, egentlig?

 

Fant imidlertid både IRF532 og IRF9532 (N-kanal og P-kanal til den AB MOSFET-forsterkeren jeg nevnte først) på ebay til en overkommelig pris, så da bør det vel gå bra. eller?

 

Teorien kommer etter hvert... vi lærer teorien parallelt med at vi kjører prosjektet, vel og merke kan det hende at vi trenger noe av teorien til prosjektet før vi har kommet så langt i faget. Men da har vi jo diskusjon.no

[jonnor]

Transistorene du nevner er av HEX typen, og har negativ temperaturkoeffisient, og i den kretsen er det (etter min mening) ikke nok sikring mot thermal runaway. Nå skal det sies at å forbedre dette er meget lett, og gjøres ved å legge til en transistor ved bias-poten.

 

Hvorfor laterale MOSFETs er så sjeldne har jeg ikke kikket inn på, men det er vel noe ved HEX og andre typer som gjør at det er overlegent for de fleste applikasjone vil jeg tro...

[ventle]

Arg, var disse også HEX

 

P-101 fra ESP bruker 2SK1058 og 2SJ162, disse er såvidt jeg kan forstå ikke HEX-type og også forholdsvis tilgjengelige på ebay (ca $25 for en av hver inkl. porto). Må det store modifikasjoner til for å bruke disse i den nevnte AB-forsterkeren (som egentlig skal ha IRF532 og IRF9532)?

[LuckyPringle]

skjønner ikke helt problemet med de passive komponentene

det du ikke får ut av bilde kan du enten enkelt regne deg til, eller prøve å feile,

hvis du bygger denne så husk å få biasen perfekt før du kobler til

HT, FET utganger og svidde ting i tryne henger ofte sammen!

[ventle]

Spørsmålet er hvor mye tid, prøving og feiling det er verdt i å legge på å få realisert dette designet fremfor å velge ett som fungerer, det er tross alt ett skoleprosjekt med tight schedule... hadde jeg skullet bygge den for min egen del ville jeg vurdert det (evt. gått for klasse A).

 

Ser det er mye snakk om å justere biasstrømmen, og flere design har ett potmeter innlagt for å justere denne. Hva skal denne settes til?

[jonnor]

Den skal ihvertfall stilles slik at all synlig "crossover-distortion" forsvinner. Etter det er det en avveining mellom varmeutvikling/effektivitet og forvrengning/lydkvalitet.

[ventle]

prøve og feile med forsterkeren i drift, rett og slett?

[jonnor]

Nei.

Bruke signalgenerator og sende en sinuskurve på inngangen, og så overvåke inngang/utgangen med et oscilloscop. Starter med lavest mulig bias, og så justerer du opp til kurvene er like.

Har du tilgang til spektralanalyse bør det også kjøres.

 

Merk, forsterkeren bør være belastet med enten en resistiv last eller et ekte element.

[ventle]

her på huset har vi jo skop i alle størrelser og farger, men kommer man da til kort om man vil bygge forsterker og ikke har tilgang på dette?

[space17]

Ja hvis man begynner på et "nytt" design er man helt avhengig av scop.

 

 

space

[ventle]

ja, men en del vel vel utprøvde design som ligger på nett krever også justering av bias-strøm, og som NorthWave sier kan man da heller ikke bygge noen av disse uten tilgang på ett skop? Er produksjonsspredningen i effekttransistorer så stor at man ikke kan angi en standardverdi (for akkurat det designet) og så finjustere på gefühl?

 

edit - til hjemmebruk, er dette brukendes til for eksempel å teste og justere forsterkerdesign? Noen innspill? Får "pent brukte" analoge oscilloskop til omtrent samme pris, men det der så jo ut som en voldsomt praktisk løsning...

Endret 26. januar 2008 av ventle