Wzmacniacz ze stopniami CFP

[Nieliniowy]

Zmierzona przepustowość przy obciążeniu 8ohm. Zasilanie +/- 35.5V, 2x 16,400uF.
Na wejściu sinus 0.1V PtoP (0.07V RMS)
Wyszło 14.5dB (+/- 1dB) 2Hz do 100kHz. Czyli nadaje się do słuchania nawet jak ktoś jest nietoperzem

Brzmi to całkiem fajnie. Wysokie tony są bardzo czyste i wyraziste. Wzmacniacz wydaje się bardzo neutralny.
Drobne zafalowania na częstotliwościach grubo powyżej 100kHz, widoczne na oscyloskopie, nie dają się we znaki przy odsłuchu.

[Ukaniu]

Te ząbki na zboczach to widmo oscylacji które się pojawią gdy dołączysz np. dłuższy przewód na wyjście albo inny zestaw głośnikowy.
Generalnie są niedopuszczalne bo świadczą o zbyt bliskiej granicy stabilności. Wzmacniacz na sztucznym obciążeniu rezystancyjnym musi być stabilny jak głaz. Z uwagi na złożoność układu charakterystyka fazowo amplitudowa w otwartej pętli będzie dzika. Lepiej go zrobić wolniejszym wprowadzając dominujący biegun w charakterystyce na kształt znany z kompensowanych wzmacniaczy operacyjnych niż puścić wolno. Tę funkcję w założeniu ma pełnić C6.

[Ukaniu]

Gdyby dominujący biegun nie pomagał na poprawienie stabilności to problem pewnie będzie leżał w układach z Q17 i Q18 które same w sobie stają się niestabilne. Zresztą tego doświadczyłeś już z oscylacjami na 4 MHz. Zaczął bym od rozważenia stabilności i poprawek właśnie tych układów. Może się też tak stać, że "zwolnienie" wzmacniacza jako całości C6 spowoduje zamaskowanie delikatnej natury układów z Q17 i Q18 które dzwonią pobudzane zboczami. Bo mimo iż wzmocnienie napięciowe tej części jest zbliżone do jedności to prądowe ogromne (z pokręconą fazą) a to wystarczy by sam ten układ oscylował na obciążeniu o odpowiedniej impedancji.

[Einherjer]

Sęk w tym, że ten wzmacniacz ma już i tak obcięte pasmo ciężką ręką. Ile wynosi górna częstotliwość graniczna -3 dB z zamkniętą pętlą, 250 kHz? To wartość pasująca bardziej do wzmacniacza z tranzystorami końcowymi z Ft rzędu pojedynczych MHz a nie 2SC5200. Tu powinno być co najmniej 500 kHz albo nawet w granicach 1 MHz. I to nie chodzi o nietoperze, ale o to jaka jest głębokość sprzężenia zwrotnego dla 20 kHz. Mimo to wzmacniacz najwyraźniej tylko czeka, żeby się wzbudzić, więc coś jest nie tak. Pomiar wzmocnienia w otwartej pętli w rzeczywistym układzie jest trudny, trzeba by mieć VNA i transformator iniekcyjny. Da się to budżetowo zorganizować, na przykład Analog Discovery 2 i mały szerokopasmowy transformatorek, ale to już trochę wyższa szkoła jazdy. W LTSpice można to zrobić łatwiej, poszukaj pod hasłem "Tian probe".

[Nieliniowy]

Tak, problem jest w stopniu wyjściowym. Przy uruchamianiu wzbudzał się układ tranzystorów Q16,Q14,Q22 (używam numeracji elementów z najnowszej wersji schematu, ostatni w tym temacie). Rezystor R38 10ohm służy do zmiany przesunięcia fazy lokalnego USZ dla tranzystora Q16. Co ciekawe, górna polowa nie wymaga tego tranzystora dla stabilności. Dodałem R37 żeby było symetrycznie. Może jest lepsza metoda na ustabilizowanie bez tych rezystorów? C8/C9 ma bardzo mały wpływ na stabilność, prawdopodobnie można by się pozbyć. W prototypie z pojedynczymi tranzystorami końcowymi występowało to samo zjawisko. Zawsze dla dolnej polowy. Przetestowałem BD140 jak i D45H11 jako driver w prototypie z pojedyncza para, bez większych różnic w stabilności. Wersja z oscylogramów ma Q16 D45H11 i Q13 D44H11. Te tranzystory maja fT na poziomie 40-50MHz. Końcowe tranzystory Toshiby maja fT około 30MHz, i jest to wersja O. Po poprawkach w stopniu napięciowym (dziękuje panu Tomkowi) i większym wzmocnieniu stopnia różnicowego (redukcja R10,R11 z 150 do 50 ohm) wydaje mi się ze ten problem powrócił.

Ciekawe jest tez ze dla C7 wartość 22pF jest krytyczna. Wzbudzi się dla 10p i dla 47p. Trzeba by poeksperymentować z innymi wartościami. Może dać trymer?

[Nieliniowy]

Sęk w tym, że ten wzmacniacz ma już i tak obcięte pasmo ciężką ręką. Ile wynosi górna częstotliwość graniczna -3 dB z zamkniętą pętlą, 250 kHz? To wartość pasująca bardziej do wzmacniacza z tranzystorami końcowymi z Ft rzędu pojedynczych MHz a nie 2SC5200. Tu powinno być co najmniej 500 kHz albo nawet w granicach 1 MHz. I to nie chodzi o nietoperze, ale o to jaka jest głębokość sprzężenia zwrotnego dla 20 kHz. Mimo to wzmacniacz najwyraźniej tylko czeka, żeby się wzbudzić, więc coś jest nie tak. Pomiar wzmocnienia w otwartej pętli w rzeczywistym układzie jest trudny, trzeba by mieć VNA i transformator iniekcyjny. Da się to budżetowo zorganizować, na przykład Analog Discovery 2 i mały szerokopasmowy transformatorek, ale to już trochę wyższa szkoła jazdy. W LTSpice można to zrobić łatwiej, poszukaj pod hasłem "Tian probe".

Postaram się to ogarnąć w LTSpice. Przydał by się dobry model tranzystorów D44H11/D45H11 zamiast BD139/BD140.
Model końcowych mam ze strony Toshiby.

[Ukaniu]

Mogę wydawać się niemiły ale jakby symulować i wyjdzie ok to będzie pudrowanie pryszcza. Trzeba by zacząć od analizy stabilności wtórnika emiterowego potem przejść do układu sziklaiego który to komplikuje sprawę wyjścia.
Wzbudzenie następuje na narastającym zboczu bo wtedy zgodnie ze schematem w wyjście można napompować prądu ile dusza zapragnie.
Wzmocnienie Q1 razy Q2 razy Q12 razy Q13 razy Q17 razy Q19 = kosmos. Oczywiście to mocne uproszczenie ale stanowi o istocie problemów.
Gdybym miał taki układ przystosować do produkcji seryjnej w warunkach obozowych to wybrał bym śmierć w komorze.

[Nieliniowy]

Mogę wydawać się niemiły ale jakby symulować i wyjdzie ok to będzie pudrowanie pryszcza. Trzeba by zacząć od analizy stabilności wtórnika emiterowego potem przejść do układu sziklaiego który to komplikuje sprawę wyjścia.
Wzbudzenie następuje na narastającym zboczu bo wtedy zgodnie ze schematem w wyjście można napompować prądu ile dusza zapragnie.
Wzmocnienie Q1 razy Q2 razy Q12 razy Q13 razy Q17 razy Q19 = kosmos. Oczywiście to mocne uproszczenie ale stanowi o istocie problemów.
Gdybym miał taki układ przystosować do produkcji seryjnej w warunkach obozowych to wybrał bym śmierć w komorze.

A jednak ktoś wybrał opcje #1. Znajdź na schemat Alchemist Forseti APD15A. Te kondensatory 680pF przy końcówce CFP..
Oczywiście to co robię, to trochę sztuka dla sztuki. Układ na darlingtonach dawno by działał poprawnie i nie było by o czym tutaj pisać.

Problem jest z końcówką . Poprzednie stopnie, mimo ze są rozbudowane, to nie wykazują żadnych niestabilności.
Skąd mam pewność? Bo zrobiłem wcześniej prototyp z komplementarnymi pojedynczymi BD139/140 o mocy około 2W. Na +/- 12V.
Po co to szalone źródło prądowe w stopniu napięciowym? To trochę eksperyment. Podobno końcowe stopnie to jest bardzo nieliniowe obciążenie, zwłaszcza stopnie CFP. Wydaje mi się ze bardzo sztywne i szybkie źródło możne tutaj zniwelować zniekształcenia. Trzyma twardo 6.8mA +/- 0.1mA przy maksymalnym wysterowaniu. Kaskoda pomaga nadążać za sygnałem.

Plan jest zmienić drivery na tranzystory w obudowach TO126 około 10-20W z fT > 150MHz. Zmienić rezystory bazowe driverów na 10ohm i generalnie zrelaksować kompensacje częstotliwości. Wysłać czerwonogwardzistów za bug.. Może da rade przy pasmie 0.5-1MHz

[czyt]

"Wzmacniacz napedza kolumny B.I.C. Venturi DV64, 8ohm 120W. Mierzona impedancja DC to 6ohm." Przepraszam, że spę?: 8 Ω- to jest parametr kolumny (zestaw głośnikowy). 6Ω zaś, jest to OPÓR, czyli rezystancja. Po raz kolejny ktoś mierzy "impedancję" głośnika omomierzem z bateryjką prądu stałego i jaki z tego wniosek? Do głośników, dołączona jest charakterystyka impedancja/f i tam jest czarno na białym OPÓR : ) w funkcji częstotliwości. Parametr rezystancji ma pewne znaczenie, szczególnie dla wzmacniaczy mających składową stałą (bez kondensatorów wy).
Popełniają ten błąd, także GURU tego forum, a Inzynierowie przechodzą do porządku, nad tym poważnym dość błędem. Dlaczego poważnym? Ano dlatego, że mierząc impedancję omomierzem, wchodzi się w strefę MAGII i "dobierania "opampów i kondów" - skrótowo, to NIEROZUMIENIA pojęcia impedancji głośnika dynamicznego. Popełniania kolejnych błędów z tego faktu wynikających. @Ukaniu dopisał w temacie, to min tego typu błędy (obciążenie zastępcze-czyli R, bez modułu odp. C F).

Impedancja, to rezystancja+moduł zespolony (już nie pamiętam zapisu R+i (j?)r). Moderatorzy łaskawi. I dlaczego w dziale retrotechnika, a nie początkujący, czy też układy i urządzenia - nijak to się ma do lamp. Przepraszam, nie mogłem się powstrzymać: }

[Nieliniowy]

Generalnie minimalna impedancja dla częstotliwości akustycznych rzadko kiedy spada poniżej rezystancji prądu stałego. Chodziło o to ze 8ohm to nie jest wartość krytyczna dla tego układu, przy konserwatywnym zasilaniu +/-36V. Nie mam żadnych głośników 4ohm, ale chyba nie było by problemu.

Znalazłem nowe komplementarne drivery dla wyjścia CFP: KSA1381 i KSC3503. 7W 150MHz, pojemność kolektora tylko ~2pF.
Te co są teraz to D44H11g i D45H11g. 70W 50MHz 90pF dla NPN i aż 160pF dla PNP
Jak dojdzie przesyłka i to to do kupy poskładam, to sprawdzę tez stabilność przy obciążeniu mieszanym rezystencyjno/pojemnościowym.
Myślę o 8ohm + równolegle 10nF do 1uF. Na te eksperymenty zostawię kondensatory kompensacji jak są. Nie chce zmieniać za wiele na raz, bo wyjdzie chaos..

Jak ktoś ma sugestie co do alternatywnej kompensacji niż to co jest, czyli two pole (na dwoch Polakow? ) to z chęcią przetestuje.

[Nieliniowy]

Niestety wzmocnienie tych nowych tranzystorów rożni się pomiędzy npn i pnp. NPN = 87, PNP=122
W obrębie tego samego typu różnice są minimalne. Raczej nie da się znaleźć dobrej pary..

[Nieliniowy]

Po zamianie tranzystorów sterujących, wzmacniacz się uspokoił. Bardzo dobra stabilność. Hipoteza o pojemności tranzystorów sterujących chyba się potwierdziła. Dodało mi to odwagi i zmniejszyłem pewne kondensatory. Pomiary na załączniku z następującymi zmianami (numeracja względem ostatniego schematu):

C1 = 100pF -> 47pF
C7 = 22pF -> 10pF
C11 = 47pF -> 100pF (była próba bez i z 22pF, pokazało się male dzwonienie niestabilność na 6 MHz, prawdopodobnie 68pF..82pF było by optymalnie)

R34 = 100ohm -> 18ohm
R35 = 100ohm -> 18ohm
R36 = 100ohm -> 0ohm (zwora)

Odkryłem ze kabel od generatora sygnału jest slaby przy złączu BNC.
Przy ruszaniu i kwadracie 100kHz zmienia się trochę kształt. W pewnym położeniu da się uzyskać prawie idealny płaski kwadrat, bez przeskoku wartości. Na zdjęciu wygląda to gorzej niż w optymalnej pozycji. Może tez złe dopasowanie impedancji?

[Nieliniowy]

Udało się jeszcze trochę poprawić przepustowość.

------------------ V1------ V2 na nowym gafie
C1 = 100pF -> 47pF -> 22pF
C7 = 22pF -> 10pF -> 7pF
C11 = 47pF - > 100pF -> 220pF

Trochę z C11 eksperymentowałem i ostateczna wartość ładnie tłumi przeskoki wartości.
Pomiary robione na zasilaniu bateryjnym +-/18V, obciążenie 8ohm, 0.1V na wejściu. Prąd spoczynkowy ustawiony na 65mA.
Nie było śladów wzbudzania się. Kwadrat 100KHz wygląda całkiem poprawnie.
Sinusoida wizualnie wyglądała ok nawet przy 2MHz. Ale wzmocnienie już słabe ~7.3 dB (przy 1KHz jest 14.2 dB)
Zrobiłem test z kondensatorem 0.1uF równolegle z obciążeniem 8ohm. Lekkie dzwonienie ale szybko wygasające.

Wszystko było by fajnie, ale po zmontowaniu drugiego kanału i odsłuchaniu przez godzinę na zasilaniu sieciowym +/- 36V ,jedna strona nagle się zagrzała i puściła magiczny dym Wszystkie tranzystory mocy na 100% odeszły na tamten świat. Nie wiem czy się wzbudziło, czy przebiłem jeden z driverów. Nie wywaliło bezpieczników. (5A) Jak rozlutuje to pomierzę drivery.

[Nieliniowy]

Ostatnia fotka to zbliżenie 1KHz nie 100KHz..

[Nieliniowy]

Wyszło szydło z worka!
Mam udawane tranzystory mocy
Dziwie się ze to działało przez 6 miesięcy z trochę niższym prądem spoczynkowym około 30mA.
Zmierzyłem 60W na 8ohm i nic się nie spaliło. Dopiero zwiększenie prądu spoczynkowego na 65mA dało im rade.
Stawia to pod znakiem zapytania wszystkie eksperymenty odnośnie pasma. Taka malutka struktura pewnie ma większa Ft niż 30 MHz.
Zamówiłem oryginalne OnSemi z Mousera C.D.N.