Projekt hybrydy - lampa (6AS6) + klasa D (TPA3245)

[STUDI_bis]

Wstępne przymiarki do hybrydowego wzmacniacz lampa plus klasa D. Jako stopień wyjściowy wybrałem TPA3245, raz ze nie potrzebuje super wielkich mocy a dwa to dla większych mocy to niestety ale laminat FR4 z miedzią o grubości 70 µm to jest absolutne minimum a to oznacza wysokie koszty wykonania pojedynczych sztuk PCB. Tak, wiem że na Aliexpresie to będzie gorszej jakości PCB w tych ich płyteczkach, ale jest wybór albo tani shit z Ali albo coś lepszego i niestety tez droższego (a na domiar złego części elektroniczne poszły w górę, raz że pandemia a dwa ekoszaleństwo zaś trzy to wojenka - i nie, mowa nie o cenach polskich dystrybutorów bo w zasadzie zważywszy na ich ofertę to ich brak a ceny u dostawców "ogólnoświatowych"). Co do wykonania płytki PCB, no niestety elementy SMD, więc zapomnijmy o termotransferach z racji precyzji wykonania ale z zapomnijmy też z ważniejszego powodu, jak to że soldermaska jest praktycznie niezbędną bo znacznie ułatwia lutowanie.

Pytanie, dlaczego klasa D a nie tradycyjny stopień w klasie A, AB czy B? Odpowiem przewrotnie a dlaczego nie? Inne pytanie, dlaczego hybryda? No bo pozbywamy się kosztownego i ciężkiego transformatora, który w sporo psuje. W mojej opinii więcej psuje niż ta klasa D (szczególnie w przypadku serii TPA34x - TPA325x). Transformatory nawet sieciowe to już archaizm, więc blach na rdzenie o lepszej jakości to niestety brak. Mówimy o materiałach magnetycznych dla transformatorów audio.

No to mamy układ TPA3245. W zasadzie dla obciążenia 8 Ω i kluczowania 450 kHz to mógłby być i TPA3244 ale ten power pad na spodzie, który trzeba przylutować a to jednak "odstrasza" (OK da się ale po co sobie utrudniać życie). Czyli wybór pada na układ TPA3245 z radiatorem. Od razu na wstępie dokonuję wyboru częstotliwości przełączania kluczy prądowych. Zamiast standardowych 400 kHz będzie 600 kHz. Co to na daje? No lepsze "odwzorowanie" wysokich częstotliwości, to na pewno a ponadto niższe zniekształcenia nieliniowe.

Jak już jesteśmy przy THD to warto pwien fakt wyjaśnić. Podawane charakterystyki w kartach katalogowych przez firmę Texas Instruments dotyczą pomiarów ich płytek ewaluacyjnych. Najpierw jedna bardzo istotna uwaga, widać w podanych wykresach zależności THD+N od częstotliwości schodkowy spadek zniekształceń dla wyższych częstotliwości. Skąd się to bierze? No z metody pomiaru i pomijania składowych o częstotliwości powyżej 20 kHz. Dla częstotliwości 6.7 kHz mamy w zasadzie ostatnią szansę załapanie się drugiej i trzeciej harmonicznej. Aby "weszła" czwarta harmoniczna to "schodek" mamy dla 5 kHz, dla piątej harmonicznej mamy schodek przy 4 kHz.

Owszem, dla niektórych układów TPA mamy podane jeszcze charakterystyki analizatora analogowego z pasmem 80 kHz wraz z niezbędnym dla wykonania pomiaru filtrem dolnoprzepustowym. Jednak na nich również widać wzrost, maksimum i spadek. Oczywiście szumy dodają się do zmierzonych wartości zniekształceń – stąd ten wzrost ich poziomu ze spadkiem mocy wyjściowej. Również pozostałość częstotliwości kluczowania również wpływa na pomiar THD, stąd konieczność wykorzystywania filtru dolnoprzepustowego pomiędzy badanym wzmacniaczem a analizatorem zniekształceń.

Teraz przechodzimy do sedna, otóż za wzrost zniekształceń odpowiadają w znaczącym stopniu niestety nieliniowości cewek filtrów rekonstrukcyjnych (wyjściowych) a dokładniej straty w rdzeniach oraz związane z naskórkowością. Jako, że obrazek mówi więcej niż tekstowy elaborat to odsyłam do stosownej publikacji: https://www.ti.com/tool/download/SLAC736 , z której wyciągnąłem taki ciekawy wykres ("wywaliłem" "egzotyczne" cewki oraz zmieniłem kolory):

Jak widać bardzo dużo zależy od tych cewek. Liderem tego zestawienia są cewki 7443630700 i 7443631000 oferowane przez firmę Würth (seria produktowa WE-HCF). Mamy wybrany typ cewek dla filtrów rekonstrukcyjnych.

Zniekształcenia wnoszone przez te filtry można dodatkowo zredukować stosując dodatkową zewnętrzną pętlę ujemnego zwrotnego obejmującą te filtry - post-filter feedback. Układy TPA mają już w swojej strukturze zaimplementowaną pętlę USZ ustalającą wzmocnienie na poziomie 18 dB dla układów TPA3244 i TPA3245, 20 dB dla układów TPA3250 i TPA3251 oraz 21.5 dB dla układu TPA3255. Dodatkową korzyścią zastosowania tej pętli jest poprawa wartości SNR. Dla "mniejszej" serii jak TPA3116 i TPA3118 dostępne są modele SPICE (dla TPA3126 jest model ograniczony tylko analizy transient, nie jest dla niego osiągalna analiza małosygnałowa AC) co pozwala na wirtualne analizowanie pętli post-filter feedback. Niestety brak jest modeli SPICE dla tej wyższej serii układów wzmacniaczy klasy D firmy Texas Instruments. Pozostaje niestety przyjąć zaproponowane jej rozwiązanie przez producenta tychże układów a opisane w dokumencie: https://www.ti.com/lit/pdf/slaa788. Alternatywą byłoby eksperymentowanie, niestety kosztowne co raczej odrzucam dla projektu hobbystycznego.

Tu jeszcze dodam że wszystkie układy wzmacniaczy klady D TPA firmy Texas Instruments dla zapewnienia najlepszch parametrów i osiągów wymagają wejściowego symetrycznego sygnału różnicowego. Impelementacje pętli post-filter feedback wymagają bezwarunkowo sterowanie układów TPA wejściowym sygnałem symetrycznym.

Z podanej powyżej publikacji wynika, że wzmocnienie stopnia mocy z pętlą post-filter feedback wynosi 11.82 dB. Założyłem też, że będę wzmacniacz zasilać standardowym napięciem 24 V. Uzyskiwana moc wyjściowa dla obciążenia 8 Ω wyniesie 33 W. Jak dla mnie aż za dużo, nie mam szans na zagranie z taką mocą wyjściową (gwarantowana "wizyta policji"). Zakładając to napięcie oraz dla uproszczenia, że amplituda wyjściowa będzie równa ±24 Vpp to można wyliczyć, że potrzeba dostarczyć do układu TPA sygnału o amplitudzie ±6.2 Vpp. Oczywiście mowa o sygnale różnicowym doprowadzanym do układu TPA.

Teraz pozostaje przemyśleć rozwiązanie stopnia lampowego. Pominę większość argumentacji i od razu podam, że zasilanie stopnia lampowego będzie względnie niskonapięciowe, około 52 V. Typ lampy to 6AS6, niewielka pentoda o podwójnym sterowaniu, która będzie połączona „triodowo”: druga siatka do anody zaś wyprowadzona trzecia siatka do katody. Ta lampa ma niewielką wysokość bańki co pozwala na zastosowanie stosunkowo płaskiej obudowy. Można kupić chiński odpowiednik, lampę 6J2 (6Ж2П na radzieckiej "licencji"). Tu przytoczę moje założenie, które w sumie decyduje o sensie tej hybrydy: ma być "widoczna" druga harmoniczna przy niewielkim poziomie trzeciej. Od razu odpada odrwacacz fazy long-tail ze źródłem prądowym w "ogonie" bowiem on eliminuje drugą harmoniczną czyli eksponowana będzie trzecia harmoniczna. Odpowiednim dla tego założenia dominacji drugiej harmonicznej byłby inwerter z dzielonym obciążeniem. Jednak ma on istotną wadę. By uzyskać te ±6 Vpp potrzeba by poprzedzający go stopień dostarczył więcej niż ±12 Vpp sygnału. To jest nie do spełnienia dla 6J2 i wielu innych typowych lamp przy niskonapięciowym zasilaniu. Drugim problemem jest niska impedancja układu TPA z pętlą post-filter feedback wynoszą zaledwie 5.4 kΩ (2 * 2.7 kΩ). Lampowe wtórniki wymagałyby zastosowania lamp o wysokim nachyleniu co dodatkowo przekreśla szanse na zasilanie niskonapięciowe. Pozostaje więc odwracacz fazy wykonany na wzmacniaczach operacyjnych o dwukrotnym wzmocnieniu napięciowym. Zdecydowałem się na specjalizowany układ OPA862 firmy Texas Instruments. Jego struktura wewnętrzna wgląda następująco:

Dla napięcia zasilania 12 V (maksymalne do 13V) oferuje on wyjściowy sygnał różnicowy o amplitudzie do ±10.5 Vpp przy obciążeniu 2 kΩ. Osiągane zniekształcenia powinny być lepsze od poziomu -122dB dla drugiej harmonicznej -150 dB dla trzeciej harmonicznej dla częstotliwości sygnału równej 10 kHz. Jest on owszem dwukrotnie droższy od dobrego wzmacniacza operacyjnego z serii SoundPlus firmy Texas Instruments ale zyskiem jest mniejsza liczba dodatkowych elementów (układy TPA i tak "potrzebują" zasilania 12V) oraz oszczędność powierzchni PCB. Dochodzimy więc do takiego toru wejściowego:

Diody D1 i D2 to zabezpieczenie przed stanami wejściowymi związanymi z załączeniem i wyłączeniem napięcia and owego oraz podczas gdy katoda lampy uzyskuje emisję. Na szybko zasymulowane parametry co do poziomu THD:

Phase-Inverter_THD_0dB.zip

(106.38 KiB) Pobrany 37 razy

Kolej na charakterystykę częstotliwościowa. Pasmo przenoszenia 2 Hz ÷ 170 kHz:

Phase-Inverter_Bode.zip

(35.22 KiB) Pobrany 25 razy

Górna częstotliwość graniczna jest niemalże zgodna z tą jaką ma wstępny stopień w publikacji opisującej post-filter feedback.

Dochodzimy do konkluzji na etapie projektu czyli całości wzmacniacza. Brak jest modeli SPICE układów TPA324x / TPA 3225x. Pozostaje zasymulować je za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Pomijamy wpływ kluczowania sygnału analogowego. Jednak można założyć ze limitem pasma będzie wybrana częstotliwość kluczowania. Schemat i charakterystyki częstotliwościowe wyglądają następująco:

Amplifier_Bode.zip

(59.51 KiB) Pobrany 26 razy

Na koniec wyszła jeszcze jedna kwestia. Dzwonienie filtrów rekonstrukcyjnych. Ich charakterystyka zależy od impedancji obciążenia. Im niższe tym węższe od góry jest pasmo przenoszenia. Im wyższa tym pojawia się pik czyli dzwonienie filtru LC. Więcej o tych filtrach tu: https://www.ti.com/lit/pdf/slaa701. Na dodatek dzwonienie filtru LC po objęciu go pętlą USZ jest uwydatnione. Ponadto układy TPA wymagają aby pomiędzy wyjściem a obciążeniem była indukcyjność minimum 5 µH (bez niej nie ma szans na skuteczność wszelkich zaimplementowanych zabezpieczeń w tychże układach). Najgorszym przypadkiem jest praca bez obciążenia, także dla pracy bez pętli post-filter feedback. Dlatego w układzie znalazł się rezystor 2.2 kΩ podłączony do wyjścia. Także istotnymi dla stabilności są dwójniki Zobla (1 Ω + 0.22 µF). Niestety brak możliwości wiarygodnej symulacji wymusza przyjąć to co opublikował i zaproponował producent.

Jeszcze tak pro-forma dopasowanie modelu SPICE lampy 6Ż2P-EV, wykorzystanego do symulacji:

Kod: Zaznacz cały

**** 6J2P-EV_T ******************************************
* Created on 02/23/2024 22:52 using paint_kit.jar 3.1 
*----------------------------------------------------------------------------------
.SUBCKT 6J2P-EV_T 1 2 3 ; Plate Grid Cathode
+ PARAMS: CCG=3.9P  CGP=1.4P CCP=2.2P RGI=2000
+ MU=38.95 KG1=362.11 KP=147.6 KVB=558.9 VCT=0.2228 EX=1.24 
*----------------------------------------------------------------------------------
E1 7 0 VALUE={V(1,3)/KP*LOG(1+EXP(KP*(1/MU+(VCT+V(2,3))/SQRT(KVB+V(1,3)*V(1,3)))))} 
RE1 7 0 1G  ; TO AVOID FLOATING NODES
G1 1 3 VALUE={(PWR(V(7),EX)+PWRS(V(7),EX))/KG1} 
RCP 1 3 1G   ; TO AVOID FLOATING NODES
C1 2 3 {CCG} ; CATHODE-GRID 
C2 2 1 {CGP} ; GRID=PLATE 
C3 1 3 {CCP} ; CATHODE-PLATE 
D3 5 3 DX ; POSITIVE GRID CURRENT 
R1 2 5 {RGI} ; POSITIVE GRID CURRENT 
.MODEL DX D(IS=1N RS=1 CJO=10PF TT=1N) 
.ENDS 
*$

No cóż następny krok to zbudowanie układu. W zasadzie nie prototypu ale już w wersji praktycznie finalnej. No ale na to musi się kasa zgodzić i co nieco czasu potrzeba. A teraz można wylać na mnie wiadro pomyj ;>.

[STUDI_bis]

Jako Errata bo niestety nie ma możliwości edycji postu

Dopasowanie modelu lampy:

A teraz temat "poboczny".

Na marginesie. Planuję dodać oczko magiczne, pojedyncze jako atraktor wizualny. Umiesxczone będzie ono poziomo. W przypadku chińskich "lamp 6E2 mamy problem ze znacznym rozrzutem ich parametrów tak pomiędzy EM87 a EM84. Utrudnia to zastosowanie sprytnego układu opublikowanego kiedyś w czasopiśmie Радио. Pozostaje więc standardowy układ ale trzeba wzmocnić sumę sgnałów pobieanych z wyjść ukłądu TPA.

Najprostsze rozwiązanie. Wykorzystuje tani tranzystor BC846B oaz fakt obecności napięcia około 50 V. Szybkie oszacowanie, dla prądu bazy 22 µA mamy prąd kolektora 7 mA. Stąd szybkie oszacowanie wartośc rezystorów R5 = 25 V / 7 mA = 3.57 kΩ i R6 = 25 V / 11 µA = 2,27 MΩ
Reszta to już dopieszcznie za pmoca SPICE.

Schemat:

Charakteska częstotliwościowa oraz wartośc czasów odpwoedzi (stałą czesowa to 1/5 czasu osiagnięcie 95% stanu ustalonego):

I jeszcze jak działa ten układ dla 20 Hz:

[Ola Boga]

Inne pytanie, dlaczego hybryda? No bo pozbywamy się kosztownego i ciężkiego transformatora, który w sporo psuje.

Ciekawe, że widzisz to pytanie w taką stronę. Dla mnie twój schemat nie wygląda na lampowy wzmacniacz, w którym transformator zastąpiono kostką klasy D. Ja tam widzę normalny wzmacniacz klasy D, do którego z jakiegoś powodu doczepiono lampę na wejściu. No właśnie, z jakiego powodu?

[brencik]

Pewnie z tego samego powodu kiedy to w tranzystorowym wzmacniaczu wykastrowano stopień końcowy i wsadzono lampy z transformatorem...

[STUDI_bis]

Rozumiem, że kontrowersyjny projekt. Jednak podkreślę obecnie zajmowanie się lampami elektronowymi nie ma żadnego uzasadnienia poza złotousznictwem. "Lampowe brzmienie" czyli w sumie ta druga harmoniczna jest dostępna bez samej lampy. Np w takim wzmacniaczu:

https://www.audiophonics.fr/en/integrat ... tml#idTab2

W instrukcji użytkownika https://www.audiophonics.fr/en/index.ph ... hment=1745 znajdziemy taki ciekawy fragment:

Hybryda to jak rozumiem jedynie do zaakceptowania jak są dyskretne (pojedyncze a nie scalone) tranzystory, klasa A, AB itd, tak? A jeśli jest coś lepszego? I tu jeszcze jedno, zasilanie. Sprawdzone w praktyce, zwykły tani, przemysłowy zasilacz impulsowy 24V. Żadnych brumów, zakłóceń. Jest cholernie „sztywny” (i szybki w reakcji na zmiany obciążenia) a to najważniejsza cecha dla stopnia mocy na pewno klasy D ale też i dla klasy B czy AB. Pozostałe napięcia, żaden problem, przetwornice DC/DC. Nawet już takie "stare" pracujące z taktem 100 - 150kHz. Ale są nowsze 500kHz, 1.6MHz, 2.2MHz i więcej. I jeszcze jedno da sobie to radę bez zmian w parametrach pracy zasilanego urządzenia w zakresie napięć od 90V do 264V AC. Po co tak szeroki zakres ktoś powie, a no niby te 207 – 253V ma być ale w wigilią to i poniżej 190V bywało w gniazdku. Kolejne za impulsówką - zasilacz poza urządzeniem więc jeszcze odsuwamy "anteny" z zakłóceniami.

Jak już tranzystory mocy to powiedzmy sobie szczerze era krzemu dobiega końca. Mamy albo SiC albo GaN. Wraz z tą zmianą żegnamy w sumie bez żalu tranzystory IGBT bo są lepsze super-junction FET. Jak już ten GaN - no to można kilowat mocy oddać bez potrzeby użycia radiatorów:
https://gansystems.com/newsroom/class-d ... er-at-ces/

OK, rozumiem, robię OT bo to niekoszerny temat tabu na forum lampoym. Ale szykujmy się na to, że "prund w gniazdku" będzie towarem lukrusowym i to niedługo. Będziecie redkować kazdy ulamek wata. Już są ciekawe obstawiania za ile będzie kosztować kWh za rok.

A lampy. No cóż powoli nadeszły czasy że kończą się zapasy a nawet pogardzane niedawno śmieciówki bywają rarytasami. Przed pandemią to nie było problemu z wyborem sprzedawców np. takiej EM83. A obecnie? Jest owszem kilka typów produkowanych na wyeksploatowanym parku maszynowym w Rosji i w Chinach. Niezbędne materiały dla tak małej skali już są ani dostępne albo koszty zbyt wysokie czyli mamy pakowane materiały zastępcze z wiadomym skutkiem. Do tego coraz więcej zakazów co do użytych materiałów (spróbujcie wysłać np. do Australii jakiś prostownik rtęciowy.... skonfiskują i zniszczą a co gorsze to na koszt sprzedawcy/odbiorcy; za moment to i stabilistory a nawet neonóweczki będą zakazane bo była domieszka promieniotwórczego aktywatora). Lampy co do dostępności i cen to niestety ale to już nie ta sytuacja jak ta sprzed 20 - 25 lat a nawet 10 lat. Masz zapasy OK, ciesz się i baw się tym. A do własnych projektów no cóż w sumie to niezbędne minimum co do ilości lamp. I jeszcze trzeba pamiętać że za kilka lat to już nie kupisz, twój klient nie kupi na wymianę lampy użytej w zamian za typ z napompowaną ceną.

Zabawa w lampy to realnie tylko sentyment oraz bycie odmiennym od tłumu. Chyba że strzyżenie baranów z kregów to haj-faj. Nic zdrożnego poza tym ostatnim choć i to ostanie to tak po prawdzie nie jest złem, zarobek i tyle, jest wygenerowany popyt to to trzeba korzystać z tego. Jakiekolwiek konstrukcje DIY to w sumie tylko dla podkreślenia odrębności. Owszem, też to uczy. Jednak dobre urządzenie-samoróba jest drogie. Hobby techniczne tanie nie są. I tak tacy hobbyści to na wymarciu, niestety. Ja już mam co nieco na karku latek. Za kilka lat to co najwyżej używanie sprzętu o ile zdrowie dopisze. Te zachomikowane lampy, no cóż pójdą na śmietnik jak dopadnie mnie zegarmistrz światła purpurowy. Bo w zasadzie to nie będą mieć żadnej wartości dla większości ludzi, to będą jedynie śmieci, które trzeba będzie zutylizować a co będzie jeszcze kosztować. Nacieszę się lampką nawet z ta klasą D ile się da. Czasu nie cofnę.
Nie da się przywołać w sumie dawnych czasów, na przykład świetności radiofonii AM. FM za moment zamilknie. Ładne stare radio stanie się tylko zwykłą atrapą. Uprzedzę , nie nadajniczek AM czy FM podpięty do cyfrowego grajka to nie to samo. Skala będzie martwa.

I tyle na odpowiedź na zarzut że to dodatek do klasy D itd. A w sumie umyka najważniejsze. Masz coś innego od marketowego szajsu. To ma cieszyć, to zaprojektowanie, zbudowanie, zweryfikowanie projektu a potem używanie. Choć zapewne ktoś inny powie, że najfajniej to jest ale gonić króliczka a nie go dogonić. Jeszcze raz, to tylko hobby, które ma dać radość i satysfakcję. Wiem rozpisałem się, było nieco OT, ale już koniec.



Dla zainteresowanych są dwa kolejne "wyższe modele" tego pokazane na wstępnie tego posta wzmacniacza:

https://www.audiophonics.fr/en/integrat ... 16952.html

https://www.audiophonics.fr/en/integrat ... 17004.html

Jakby nie patrzeć kompletne rozwiązanie audio. Tylko źródło sygnału analogowego czy też cyfrowego jak network player/streamer. Bo sumie to moim zdaniem to ta odtwarzana muzyka jest najważniejsza.

[Ola Boga]

Chyba źle mnie zrozumiałeś. Nie chodziło mi o sensowność stosowania lamp w ogóle. To jest założenie, które możemy sobie przyjąć na początku projektowania. Mnie chodziło o sensowność użycia konkretnego elementu w konkretnym miejscu.
Mówiąc bardziej obrazowo: jeżeli w moim wzmacniaczu wyciągniesz lampy 6L6, to przestanie grać i nie da się go uprościć w taki sposób, aby grał bez nich. Odwracacz fazy nie napędzi głośników przez transformator.
W przypadku tytułowego projektu można spokojnie pominąć sekcję lampową, układ będzie nadal działał, a do tego będzie dużo prostszy. Gdyby ta lampa chociaż coś robiła, nie wiem, regulację barwy, wejście gramofonowe, cokolwiek użytecznego, czego kostka klasy D sama nie zapewnia...

[STUDI_bis]

To wspomnę o tym czego nie napisałem. Seria TPA324x i TPA325x gra na tyle dobrze, że grzechem byłoby spartolić ją niezrównowaoznym symetrycznym napędzaniem ze stopni wstępnych. Bez tej petli PFF to jeszcze wtórniki lampowe nie byłyby problemem ale jak nie potrzbuje 100W na kanał to w tedy może lepiej pozostać przy TPA3316 czy jego ulepszoną wersja jak TPA3126. Jednak po objęciu petla PFF impedancja wejściowa stopnia mocy będzie o rząd niższa. Wtedy udział impedancji wtórnika już wzrośnie w tym co widzi na swoich wejściach układ TPA. Co gorsze trudno będzie o na tylę dobrą symetrię by nie "popsuć" osiągów tych TPA. Inna droga to użycie innych wartości elementów w pętli PFF by wejściowa impedancja była znacząco wyższa. W zasadzie tor lampowy i te wtórniki to też kuząca obietnica możliwości użycia głębszej pętli PFF bo takie tam 13vpp (2*6.5Vp) to dla lamp nie zasilanych niskim napięciem to pikuś. Jednak jest jeden problem bo pętla PFF obejmujemy filry LC. Niewiadomą pozostaje pasmo mocy / wzmocnienia tego układu by moż obliczyć sobie tę pętle. Dla TPA3116 jest dostępny model dla nalizy małosygnałowej AC, który "reaguje" na zmianę częstptliwości taktowania kluczy prądowych. Jakiś punkt wyjścia jest i można się bawić wstępnie uzyskując dzięki symulacji zakresy wartości elementów w pętli PFF. Do tego te TPA3116 (czy nowszy nie ulepszony TPA3126) mogą taktować klucze praowe z częstotliwością 1.2 MHz a to już ułatwia zaaplikowanie ptli PFF z zachowanie, szerokiego pasma przenoszenia. W przypadku tych lepszych TPA zostaje tylko eksperymentowanie. Tylko potrzeba ADC i DAC taktowanego 768kHz by móc zdjąć wykresy Bodego w paśmie do tych 350 kHz. Niestety pecety to w takim przypadku już mają problem ze 192kHz przy sterownikach ASIO dla jednego urządzenie DAC i ADC na jednym porcie USB (nawet jak to będzie USB 3.0 w górę) a to ciut za mało. Na lepszy analizator hoobysty jakim jestem to stać nie będzie, Zrobienie eksperymentalnego PCB do doświadczalnego zoptymalizowania i przetestoania układu to będzie spory wydatek. Wyższy niż kupno płytki ewaluzacyjnej od TI bo płytki z Ali to można sobie wsadzić nie powiem w co. Wspomniałem o TPA3126. Z nim jest łatwiej. Takie tam 6N28B-V spokojnie napędzą ten układ z pętlą PFF. OK przyjmuję na klatę zarzut że tylko jedna lampa na wstępie ale to też pewien mój kompromis, to ma grać na co dzień a nie od święta i trzeba też brać pod uwagę dostępność lamp np za 5 / 10 lat. Może być ten tor wstępny lampowy bardziej rozbudowany. TPA3244/3245 z sugerowną pętla PFF ma tylko 11.8dB wzmocienia. To oznacza, że dla zasilania tego TPA napięciem 28V potrzeba już 14Vpp na jego wejściu dla pełnego wysterowania. Ponadto skreślam oswracacz long-tail bo on tłumi drugą harmoniczna. Odwraczac z dzielonym obciążeniem dzieli sygnał o polowę czyli stopień przed musiałby zapewnić te 16 Vpp. Decydując sie na TPA3255 z to dla jego pelnej mocy przy tym PFF to potrzeba będzie 24Vpp sygnału. I tu już można odrzucić zarzut, że lampa to tylko zbędny dodatek do tej kostki.

[STUDI_bis]

Na szybko. Wórnik White'a. W sumie jedyna jeszcze dostępna za rozsadna kasę lampa wzgłędnie niskonapięciowa - duptrioda 6N28B-V.

Schemat:

THD dla 14Vpp na wejściu:

THD dla 7Vpp (-3dB wzgłędem powyższego) na wejściu:

Impedancja wewnętrzna tak zgrubnie szacowana to jakieś 50 omów nadal sporo.

[STUDI_bis]

PS zapomniałem że bitmapa ze schematu ma dziwne atrybuty kolorów i źle wychodzi typowa konwersja do png.

[STUDI_bis]

Podnosząc nieco napięcie anodowe da radę zrobić stopień wstępny, odwracacz fazy i wtórniki na lampach. Czyli w mniejszym stopniu jest to, jak ktoś mnie skrytykował, lampka dodana do TPA . Poziom odB dla zasilania stopnia mocy napięciem 24V, to dla ośmioomowgo obciażenia oznacza około 33W mocy z poziomem znielształćeń około 1 - 2 %. Zwiększone rezystancje i mniejszone pjemności w pętli PFF. To tyle.

Schemat:

Pasmo przenoszenia

THD dla wysterowania 0dB:

THD dla wysterowania -3dB:

THD dla wysterowania -6dB:

THD dla wysterowania -16dB:

THD dla wysterowania -26dB:

Tak lepiej?

[Ola Boga]

Podnosząc nieco napięcie anodowe da radę zrobić stopień wstępny, odwracacz fazy i wtórniki na lampach. Czyli w mniejszym stopniu jest to, jak ktoś mnie skrytykował, lampka dodana do TPA .

W takiej sytuacji to zupełnie co innego i zaczyna nabierać sensu.
Z pozdrowieniami, Ktoś

[STUDI_bis]

Witaj Ktosiu..... No motor forum triody nie pozwala na wskazanie użytkownika bez cytowania postu tak jak to jest np. na takim forum skyscrapercity. Dlatego użyłem tej "uniwersalnej frazy "ktuś". Zresztą zapewnie nie tylko Ty pewnie byś podsisał się pod tym co napisałeś i mam nadzieję, że się nie obraziłeś a jak czujesz się obrażony to browczyk albo "łiskacz" może załatwi sprawę .

Co można jeszcze dodać jako erratę do ostatniego schematu - no kondensator w filtrze rekonstrukcyjnym to 680nF, tam przy jednym jest błąd, dodatkowa 8-ka. Edycja zablokowana, sorry „winietu”. Kolejne poprawki - opisy wartości kondensatorów sprzęgających to jedno a w symulacji było co innego. Jednak to dotyczy dolnej częstotliwości granicznej.

Kolejne podejście to jednak we wtórnikach te same chińskie 6J1 co w stopniu wstępnym i odwracaczu. Czemu? Bo raz że niska bańka a o tym za moment a dwa to nawet taka 6N1 czyli 6N1P to wtórnika no ma praktycznie prawie tą samą impedancję wewnętrzną rzędu 220 - 280 omów co ta 6J1. Ale 175mA żarzenia kontra 600mA gdzie prąd anodowy będzie tak około 2.3 - 2.6 mA to chyba "ma znaczenie", przyznasz. Na wuj grzać powietrze nadmiarem prądu żarzenia? I jeszcze wysokość bańki lampy, no co to ma za znaczenie? No ma, wysokość obudowy. Na wuj wysoka? No dodam że radiator dedykowany dla TPA3245/3251 montowany na płytkach ewaluacyjnych od producenta tych układów TI ma wysokość 35.6mm. Dlaczego o tym wspominam? Bo uklad elektryczny to jedno ale od samego początku już trzeba się dopasowywać do dostępnych obudów.

Coś tam napomknąłem o oczku magicznym jako atraktorze wizualnym bardziej niż precyzyjnym miernikiem VU. Jedno na dwa kanały to wystarczy w tej roli Poziomo położona lampa 6E2 odpowiednik lamp pomiędzy EM84 a EM87 akurat sie wpisze w tę wysokość elementów na PCB. No OK będzie 8 sztuk tych 6J1. Żarzenie tych w sumie 9 banieczek przy 6.3V zeżre aż 1.9A.

To tyle. jak ktoś potrzebuje uaktualnionego schematu i wykresików to proszę o sygnał. Dla nierównomierności +/- 3dB pasmo będzie przy braku uwzględniania ograniczonego pasma układu TPA (choćby tym kluczowaniem do czegoś a’a PWM) tak od 2.4Hz do około nieco powyżej 80 kHz. Poziomy THD i harmonicznych będą podobne pomimo zmiany lamp we wtórnikach. o dodam nie ma modelu małosygnałowego AC jak nawet i tego transient DC dla tej rodzony układów TPA. Szczegółowa realizacja kluczowania jest niestety tajemnicą producenta.

A na dziś to spróbuje podejścia innego czyli podobny tor lampowy ale na 6N28B-V i TPA3126 (ulepszona wersja TPA3116) z pętla PFF.

[Ola Boga]

Witaj Ktosiu..... No motor forum triody nie pozwala na wskazanie użytkownika bez cytowania postu

STUDI_bis, można tak

mam nadzieję, że się nie obraziłeś a jak czujesz się obrażony to browczyk albo "łiskacz" może załatwi sprawę .

Nic podobnego, zawsze mnie cieszy, jak lampa zostaje umieszczona gdziekolwiek, gdzie ma jakieś sensowne zadanie do wykonania. Natomiast to pozostałe wcale się nie wyklucza, bo moim zdaniem nic lepszego, niż dyskutowanie ciekawego układu w dobrym towarzystwie.

Kolejne podejście to jednak we wtórnikach te same chińskie 6J1 co w stopniu wstępnym i odwracaczu. Czemu? Bo raz że niska bańka a o tym za moment a dwa to nawet taka 6N1 czyli 6N1P to wtórnika no ma praktycznie prawie tą samą impedancję wewnętrzną rzędu 220 - 280 omów co ta 6J1. Ale 175mA żarzenia kontra 600mA gdzie prąd anodowy będzie tak około 2.3 - 2.6 mA to chyba "ma znaczenie", przyznasz. Na wuj grzać powietrze nadmiarem prądu żarzenia? I jeszcze wysokość bańki lampy, no co to ma za znaczenie? No ma, wysokość obudowy. Na wuj wysoka? No dodam że radiator dedykowany dla TPA3245/3251 montowany na płytkach ewaluacyjnych od producenta tych układów TI ma wysokość 35.6mm. Dlaczego o tym wspominam? Bo uklad elektryczny to jedno ale od samego początku już trzeba się dopasowywać do dostępnych obudów.

No dobrze, ale zawsze można położyć lampy poziomo i korzystać z tych typów, które elektrycznie są optymalne, hm?

Coś tam napomknąłem o oczku magicznym jako atraktorze wizualnym bardziej niż precyzyjnym miernikiem VU. Jedno na dwa kanały to wystarczy w tej roli Poziomo położona lampa 6E2 odpowiednik lamp pomiędzy EM84 a EM87 akurat sie wpisze w tę wysokość elementów na PCB.

W ogóle nie oponuję. Tylko doświadczenie nauczyło mnie, że magiczne oczka mają tendencję do nadmiernego przykuwania uwagi, jeżeli nie ma żadnej regulacji ich jasności, najlepiej automatycznej... wieczorem...
A dodatkowo zderzenie współczesnych głośników/słuchawek ze starymi nagraniami aż prosi się o jakiś prosty regulator barwy. W tym przypadku, kiedy i tak mamy z dobrodziejstwem inwentarza część lampową, naprawdę prosi się o jakąś gałkę "tone", a najlepiej proste regulatory "bass/treble', czy"low/high". Mało nakładu pracy za dużo finalnej radości słuchania różnych nagrań. Ale to oczywiści moja subiektywna wizja. Tak, czy inaczej, na litość Jowisza, nie dobieraj lamp pod względem wymiarów, tylko połóż je poziomo i pomyśl o parametrach elektrycznych...

[STUDI_bis]

Ola Boga

Najpierw tak na szybko kwestia poziomego położenia lamp. Czyli dodatkowa postawiona na sztorc małe PCB z podstawką.
Jest jeden problem tak coś zrobiłem w jednej hybrydzie z dwoma 6J1 i jednym poziomo ustawionym oczkiem magicznym 6E2. W czym problem w kosztach. Ta mała płytka z podstawką to wyszła niewiele mniej niż ta główna. Opłacało się domówić z 10 sztuk tej małe bo dopiero wtedy jej cena za sztukę nie wychodzi absurdalnie wysoko względem tej głownej. OK, dopłacasz ale wzrost jest niewielki niż dla jednej tej małej płytki. W tym jest kłopot.
Konieczną są precyzja i soldermaska. Wiec metoda z "prasą podpicnikową" oraz żelazkiem odpada. I jeszcze drukarka laserowa (jest ona już bez w UE i do zakazania, bo planeta się spali....).

O ile opcja z płytką dla oczka to jest tylko opcja bo może zrezygnować ale w przypadku tej płytki dla lamp wstępnych już tak się nie da. Kombinowanie ze wspólną dla dwóch da radę, więcej to nie bo w sumie robisz wiej bajzlu na głównej PCB...

Pomysł pozornie fajny ale w szczegółach więcej jest niestety przeciw niż za. EF95 czy E180F to 38 mm ponad podstawkę.

Trochę pauzy bo inne kłopoty. Myślę że w październiku wrócę do realizacji. Od jutra nowa praca i koniec z proszeniem się o wypłatę i marudzenie - za drogi jesteś. Nowa praca trochę zbieżna z innym hobby i etat więc same zalety. Jakoś trzeba przetrzymać jeszcze do pierwszej wypłaty.

Ale ta pauza ma swoje zalety. Pierwsze przemyślenia. Jednak chyba zamiast TPA3126 to jednak TPA3251. Czemu? No bo te TPA3244/3245/3250/3251 to jednak mają lepszy schemat modulacji no i mają kontrolę "martwego czasu". Jest ich wersja bez tego ostatniego "ficzersa" czyli TPA3220/3221 (od strony wejście to są analogi TPA3116... ale od strony wyjście to jest TPA3245...) ale ma on THD a raczej zależność THD od częstotliwości zbliżoną do tego co oferuje TPA3116/3118/3126/3128.
Z jednej strony kusi postfilter feedback na TPA3126 ale wąż chce kąsać jak wkładam łapę do kieszeni .

Największym kłopotem przy najlepszej serii TPA od Ti to jest małe wzmocnienie napięciowe. TPA3244/3248 ma 18dB a TPA3250/3251 ma 20dB. Niby nie problem ale mamy tez limit napięciowy stopni wejściowych tych TPA. To oznacza że dodatkowo pętla PFF będzie płytka. Płytsza dla TPA3244/3245. Dlatego wybiorę TP3251 (TPA3250 nie bo power pad jest skierowany w dół a spec sprzętu do lutowania tego nie mam). Ponadto 1Vpp na wyjściu toru lampowego to in plus bo co prawda 2 harmonicznej nie chcę eliminować ale 3 harmoniczne jest niemile widziana a przy niskim napięciu zasilania stopnia wejściowego będzie ona się panoszyć. Wyższe napięcie zasilania stopnia lampowego OK ale 63V kondensatora polimerowego to jeszcze będzie gorzej ze 100V. Polimerowy i nie SMD bo obudowy SMD elektrolitów są do 4 liter. OD patrzenia odpadają ich wyprowadzenia od blaszek lutowanych do padów. Dla filtracji tętnień to im niższe ESR tym lepiej. Tradycyjne elektrolity odpadają. Zaś polimerowe tantale (nie poprawnie nazywane tantalowymi bowiem stosuje się mangan zamiast tantalu...) ale tu małe pojemności wiec korzyść znikoma.

Teraz drugie, Nie potrzebuję dużej mocy. Trudno mi w chacie zagrać z mocą większą niż 2 * 3W. Bo wizytka policmajstrów gwarantowana. Z musu musze mieszkać w bloku na wrednym blokowisku bo chata po rodzicach a niedawno zostałem rzec by można sierotą. Na razie chaty nie zamienię na lepszą okolicę. Czyli 2*33W przy 8 omach i zasilaniu 24V to musi tak zostać.

Druga sprawa i ważniejsza. Obciążenie to 8 omów. To pozwala zmienić filtry wyjściowe LC. Bo podawane w kartach to dla 4 omów już "dzwonią". Przeliczyłem tak żeby dla 8 omów dobroć była około 0.95. No częstotliwość rezonansowa około 60kHz czyli 1/10 taktowania równego 600kHz. To pozwoli ustawić górną częstotliwość powyżej 25kHz nie przy spadku 3dB ale 0.5 dB.

Ta zmiana filtrów wyjściowych to z automatu zmiana elementów tego sprzężnie zwrotnego. To PFF trochę przytnie te dzwonienie ale nie za bardzo w tedy z 1dB spadkiem to będzie ale 15 kHz. Kompromis wypracowałem.
W symulacja pozostaje kwestia tego, że kluczowanie i wewnętrzne lokalne pętle USZ psują na pasmo wzmacniacza wewnątrz pętli. To jest niewiadoma. Ale udało się że ograniczając pasmo symulowanego scalaka TPA to mamy najpierw wzrost dzwonienia a potem spadek. To dobry znak.

No teraz kolejna sprawa drażliwa. Będzie mniej baniek. Z prostego powodu. No niestety ale wtórnik katodowy ma sporą impedancję wyjściową. Za dużo w porównaniu z rezystorem wejściowym peli PFF rzędu 2700 omów. Albo wysokie napięcie anodowe i lampy o wysokim nachyleniu albo odrzucamy ortodoksyjność na siłę i wstawiamy wtórniki na opampach. Tym bardziej że im większa symetria wejść zbalansowanych w TPA tym lepiej.

Co do obsady lampowej opcja 1 to 2 sztuki 6N28B-V plus ewentualnie oczko DM70 ale napięcie zasilania stopnia lampowego to będzie 67 - 68 V. Druga opcja to 4 sztuki 6S51N-V i opcjonalnie oczko DM70. Zasilanie stopnia lampowego to 53V (75V dla oczka DM&0 to trick z podwajaczem napięcia w przetwornicy boost). Trzecia opcja to 4 sztuki EF95/6AK5/6J1 i oczko EM87/EM84/6E2 do rozważenia EAM86. Napięcie zasilania stopnia lampowego około 65V. Lampowość będzie w takim zakresie w jakim ma sens. Tak wiem był prosiaczki ale one to nic nie dawały do brzmienia poza autosugestią.

Dopieranie lamp pod katem wymiarów. Zostałem za to objechany. No ale tego nie da się uniknąć. Kwestia obudowy nadal pozostaje istotną. Kolejny plus to że taka EF95 to łatwo dostępna i tania lampa. Wspomniane oczko EAM86 to nie jest droższe od EM87 czy EM84.

No i radiator. No tak gotowiec pod demo board z TPA3251 od firmy ATS to za wielka krowa. Chyba zostawię ten ich dla demoboardów TI z układami TPA3116/3118.

A jeszcze co do tych oczek i przyciągania zbytniej uwagi. No zmniejszam jasność świecenia. To wydłuża ich życie i poprawia ich czułość.

To tyle paplaniny.
Teraz czas na teoretyczne dywagacje, część pierwsza projekt samej pętli PFF.
Schemat symulacji:

Pasmo przenoszenia w funkcji pasma scalaka dla filtrów wyjściowych i pętli dobranej pod obciążenie 8 omów a nie 2-3-4 omów.

Tłumienie wnoszone prze samy filtry. Przypomnę kluczowanie to 600 kHz.

No i dzwonienie czyli overshoot. Dal 8 omów i dla 2200 omów czyli odłaczonego obciażenia (rezystor 2200 omów na wyjściu).

Chyba to dobrze wygląda. Nie znam się, uczę sie dopiero.

[STUDI_bis]

No lampki na wejściu. Nuwistorki 6S51N-V.
Wyjaśnienie. Trzeba zapodać do wejście te przynajmniej 12Vpp by otrzymać pełne wysterowanie stopni wyjściowych TPA z pętlą PFF. No rezygnuję z musu z tego poziomu 316mVrms plus zapas. Trudno.

Schemat:

Pasmo:

Na koniec szacowanie harmornicznych kolejno dla umownego poziomu 0dB, -6dB i -16dB: