Projektarbete: Bygga en förstärkare

[Fritzell]

Tack!
Provkörde förförstärkarn & hörlurs buffer idag och den verkade fungera rätt bra faktiskt. Spelade med ett litet 8 ohms element.
Hade lite problem med brum och störningar med jag tror det berodde på att det var massa nätaggregat och sladdar hit och dit som en enda röra plus att jag använde oskärmade sladdar på ingången.

Ska beställa dom delar som fattas till huvudkortet (typ sluttransistorera osv) och löda dit allt snart. Sen skall det testas också. Sen tänkte jag montera alla saker i lådan. Så det är en hel del jobb kvar.. Ska försöka få tag i nån bra jordplåt till nätdelen nu.

[pagge]

Det var ett sånt här filter jag tänkte mig.



Speciellt på negativa sidan, för där är man lite naken mot Rippel.
Om minusrailen ripplar så kommer basen på vastransistorn att rippla lika mkt.
Det kan vid första anblicken se ofarligt ut eftersom insignalen och utsignalen ur denna transistor är en ström och därför potentialoberoende.
Dock är så inte fallet med Cdom. När ena ändan på Cdom ripplar (basen på vasen) kommer även andra ändan att vilja rippla (eftersom det är så en kondensator fungerar, släpper igenom AC). På så sätt åker ripplet in i signalvägen via Cdom.

Varför duger inte de 220uF du redan har där? Jo det kommer ändå att rippla en hel del eftersom effektsteget drar så mycket ström, nån Ampere. Småsignalbiten däremot drar betydligt mycket mindre och är således lättare att filtrera.

Pröva simulera i ditt simuleringsprogram. Låt negativa railen vara en växelspänning överlagrad på -33V, Jorda ingången till förstärkaren, och se vad du får för utsignal. Ta utsignalens amplitud och dela med amplituden på matningsspänningsripplet så får du din PSRR (Power supply rejection ratio).
Vill du ha PSRR i DB så slår du 20*log(utrippel/matningsrippel) på dosan. Pröva sen samma sak med filtret jag ritade in. Jag tror det blir bättre PSRR med än utan. Kan vara värt att testa iaf, enkelt att testa i simulatorn :).

Sen är det ju frågan om det behövs eller ej, hör man nån skillnad?
Dunno =), men det är ju ett enkelt ingrepp att lägga dit filtret så ...

Ang problemet med störningar, har du kollat på utsignalen med ett oscilloskop? Om inte så kan det vara en god ide att kolla den med lite olika insignaler (sinus, fyrkant osv) så du inte har några parasitoscillationer. Se till att zooma in ordentligt och kolla efter frekvenser på 1-20Mhz. Vid mer än ett bygge har man fått se en sådan äcklig frekvens överlagrad på ens fina signal ;). Tyvärr är det ingen garanti att det funkar fint när man simulerar, jag vet av bitter erfarenhet.

[Fritzell]

Jo det är bra att ha ett sådant filter helt klart. Har provat att simulera detta nu. Lade på 4Vp 100Hz rippel på varje matning vilket resulterade i ca 6mV rippel på utgången. Förbättringen med filter var inte direkt jättestor. Sen är ju mönsterkortet redan tillverkat så det kan bli svårt att få in ett filter där. Men jag har laggt dom lokala kondensatorerna "före" sluttransistorerna och bara det att dom finns gör en hel del. Men tack för att du visa hur man räknade ut PSRR, visste inte hur man gjorde det. Fick det till -60dB (?)

Kollade med oscilloskop på utgången på hörlursförstärkarn men jag lyssnade på musik så det var svårt att se nått. Men det lät bra iaf. Sist jag kopplade upp 386:an på labbplatta fick jag en äcklig överlagrad högfrekvens och det knäppte och lät illa Men monterat på kretskort blir det alltid bättre, kortare banor, bättre jordning, filter osv. Ska kolla med tongenerator nästa gång så det inte är nått strul..

[pagge]

Effekten av filtreringen borde bli högre vid högre frekvenser. Kolla PSRR med och utan filter vid 1Khz och 20Khz.

Tänk på att det inte bara är 100Hz efter likriktning. Eftersom det inte är en ren sinus blir det även övertoner. Simulerade lite hastigt och en likriktad signal med ett 100Hz rippel på 1V hade även ett övertonsrippel på 1mV vid 1Khz.

Du kommer även att få ett signalberoende rippel på matningsspänningen. Om du spelar en sin med hög volym så kommer matningen rippla ikapp med detta, och på så sätt kan du få högre frekvenser på matningen. Iofs så kommer kondensatorbanken att släcka ut dessa effektivare men samtidigt så är småsignalbitarna känsligare vid högre frekvenser.

Nåja, det är iaf större skillnad PSRR vid högre frekvenser. Om detta nu i sin tur spelar nån roll för ljudkvaliten vågar jag inte säga.

Du kan ju testa att simulera distortionen med och utan filter och med olika matningsspänningar t.ex.
Idel matning
Vanlig likriktad 50Hz med den tänkta kondensatorbanken (Och kondensatorernas ESR)
och sen för skojs skull kanske nåt elakare, som sågtandsvåg överlagrad.

Om du is dvs. :)

Det lär ju fungera bra utan filter också eftersom de flesta ritningar kör utan.

Edit:
Får man fråga vad du har för distortion (simulerad) vid 1Khz ovh 10Khz?

[Fritzell]

Som du säger, man kan lägga ner enormt mycket energi för att få den ultimataste filtreringen och mycket annat också. Som dom håller på på diyaudio till exempel och som jag får lite känslan också när jag läste D. Selfs bok att bara man kunde sänka THD men någon promille och att man hela tiden skulle ha den mest uttänkta och bästa topologin så skulle man bli så lycklig Meningen med projektet är inte att bygga den ultimata förstärkaren utan att jag ska lära mig hur dom fungerar. Jag är mer än nöjd om jag kan få nått liv i denna förstärkare överhuvudtaget och förhoppningsvis få hyffsat ljud utan att den börjar oscillera och brinner upp =) Men visst, kan man göra mindre ingrepp för att förbättra kvalitén är det ju bara bra

Vet inte hur man använder distortions analysern i Multisim 7 tyvärr så jag kan inte simulera det för tillfället. Ifall någon vet får den gärna skriva det här

[pagge]

Aldrig kört multisim som sagt, men köra en transient simulering med en sinus som insignal och se om du kan plotta en FFT (Fast Fourier Transform) av utsignalen. Du borde se en stor spik vid den frekvens som motsvarar din sinus och ett gäng mindre (förhoppningsvis) spikar på heltalsmultipler av grundfrekvensen som representerar distortionen.

Förresten, har du tänkt sätta biastrissan och utgångstrisserna i fysisk kontakt med varandra? Det är en grejj som garanterat förbättra prestandan. På mitt bygge gick inte alls att ställa in en biasström förrän jag fixxade dem rygg i rygg med varandra.

Nu hade ju jag bara 3 st som behövde vara tilsammans, till på köpet TO126 som är lätta att bara dra en bult igenom. Blir jobbigare för dig som har 5 st.

Edit:
Nu när jag kikar lite nogrannare på ritningen ser jag att du har 3mA tailström till diffsteget och c:a 11mA ström till vas strömkällan, är det nån speciell anledning till att dessa inte är lika?

[Fritzell]

Biastrissan kommer monteras på en av utgångstransistorerna som är monterade "off-board" på ett större kylelement. detta är redan förberett. Det lilla pcb kortet på bild på förra sidan är till för den. Drivtransistorerna sitter på en mindre lokal kylfläns på kortet (finns på bild på första sidan). Allt enligt D. Selfs rekommendationer.

Ptja, 3mA i ström i vasen är lite i underkant för att orka driva slutstegen, och 11mA i ström på ingångssteget är onödigt mycket. Vad jag vet så behöver dessa inte vara lika ?

Ska se om jag kan få igång nån FFT eller lära mig hur THD analyzern i multisim funkar..
edit: Tror jag lyckades få igång THD analyzern iaf. Visade ca 0.01% på 1kHz sin/31W 6Ω och 0.06% på 20kHz/100mW (?). Tycker dom värdena låter väl optimistiska, lär ju knappast stämma i i verkligheten.. men men det återstår att se

[Tekko]

I verkligheten skulle jag säga att THD är ca 0.1-1% på en vanlig förstärkare, något högre på ett hembygge.

Kom ihåg att komponenterna i ett PSIM program är idealiska (perfekta).

[pagge]

Just ja, glömde att du har BJT utgångssteg, sjänv använde jag ju fetar, då behövde jag inte kräma på mer där uppe. Det är ju de två strömmarna som till största del bestämmer slewraten och det kändes bara osymmetriskt först :)

0.01% Thd är nog inte alls överdrivet optimistiskt, däremot är det svårt att mäta. Pröva att trimma biasspänningen (din trimpot) i simuleringen så borde du kunna skrämma ner THDn mot 0.005%.

De två viktigare sakerna för att få det så bra i verkligheten (tror jag, tyvärr vet jag inte då jag ej har en thd analysator att labba med) är ett väldraget jordnät samt en tempraturstabil biasgenerator.

Det sista är lätt att mäta iaf. Mät olastad spänning över 0.22ohms motstånden när du just slagit på stärkaren. Pina den sedan lite så den blir varm och mät olastat igen.

Jordnätet var gnuttan jobbigt att få till om man skulle ha två kanaler men endast en spänningsförsörjning.

[Fritzell]

Aha ok jo har man Fet slutsteg behövs inte så stor vas ström
Jupp. Kommer inte använda 0.22Ω motstånd utan 0.33Ω istället, men mätproceduren blir ju likadan som sagt. Det har ju stor betydelse vart man monterar biasgeneratorn också. Om man monterar den så som D. Self rekommenderar (direkt på sluttrissan) reagerar den ju väldigt snabbt mot tempraturhöjningar, men samtidigt kommer steget vara underbiaserat under en kort tid om det är en "tillfällig" hårdare belastning. Själv tänker jag montera biasen en liten bit ifrån monterad mot det stora kylelementet så det hinner gå lite mer tid innan den blir varm. Man märker ju knappast nån skillnad ljudmässigt ifall Iq skulle skena iväg några mA...

Ang. jordningen tänkte jag tillämpat stjärnjordprincipen. Har lagt ihop ingångsjorden, NFB jorden och ingågsstegets strömgenerator till signaljord och övrig jord till filter/övrigt jord. Samma på förförstärkaren. Filterkondensatorer och spänningsregulatorer går till övrigt jorden. Hade tänkt att sätta en metallplåt mellan jordningen på glättningskondensatorerna och montera all övrig jord på ena sidan och signaljorden på andra sidan en bit ut typ

Har börjat löda lite på huvudkortet nu förresten också. Ska försöka beställa dom komponenter som fattas så snart som möjligt och mer bilder kommer snart.. =).

[Fritzell]

Lite mer bilder

Lött fast lite komponenter på kortet






Kollar lite vart som är bäst att montera kylelementen






Eter man jobbat några timmar är det gott med lite mat

[pagge]

Kommer verkligen steget att bli underbiaserat en kort tid? Vad jag förstått så skall biaseringen vara i princip oförändrad så länge trissorna har samma tempratur. Därför borde de väl vara så nära som möjligt för att alltid ha samma tempratur, oavsett om det är en kort tepraturspik eller inte? Står det nåt annat i bibeln så får du ignorera mig, men det är så här jag har förstått det hela

"Man märker ju knappast nån skillnad ljudmässigt ifall Iq skulle skena iväg några mA". Tja, beror på om man har en audiofils guldöron eller inte =). Då det är denna ström som i mkt stor utsträckning påverkar THDn. Simulerat gjorde tiotalet procent hit och dit en hel del vill jag minnas.

Ang jordnginen, har du funderat på hur det blir med två kanaler? Det gjorde inte jag och resultatet var lite skrapa banor här och löda dit kabel där när bägge kanalerna skulle monteras ihop

Tekko: MITT hemmbygge hade en uppmätt 1 och 10khz THD på lägre eller likamed 0.2% . (Uppmätt med en wienbrygga som sinusgenerator och ett risigt ljudkort + matlab FFT. Signalkällan hade då en THD på samma 0.2% som steget så det gick ej att mäta bättre med det risljudkortet.)

Edit:
Ser nice ut . Utan rejält med mat går det naturligtvis ej att bygga nåt vettigt =). Du ska inte låta kylflänsarna sticka ut ur lådan? De lär kyla mycket bätte om luften får cirkulera fritt runt dom än om de är instängda i en låda.

[Fritzell]

Jo du har rätt om underbiaseringen. Om man tillfälligt tar ut många A från steget så utgångstransistorerna blir riktigt varma, kommer biaseringen reagera snabbt om den sitter monterad nära eller på. Om man sedan slutar belasta det abrubt kommer den fortfarande vara varm och vbe trissan lika varm så Iq hålls ju konstant. Sen när trissan svalnar gör Vbe det också. Måste tänkt lite fel

Rent THD-mässigt kan jag tänka mig att Iq har stor betydelse och det framhåller ju D. Self också tydligt. Frågan är om man hör det eller inte Dock så lär man ju dock höra ifall det blir underbiaserat och övergångsdistortion..

Ska inte bygga stereo så förhoppningsvis ska det funka med jordningen också. Ifall du undrar varför jag använder två kylelement så tänkte jag sätta en transistor på varje. Är lite osäker på hur mycket dessa element klarar. Dessutom så kan man ju inte få för mycket av kylning Har inte bestämt mig för vart dom ska sitta än bara. Ifall jag sätter dom inne i chassit måste jag göra antingen hål i taket eller botten eller både och. Eller sätta dom utanför som sagt. Sen om man sätter dom utanpå finns ju också risken att nån kommer och pillar på dom och får en stöt nä men det kan ju hända att man kommer åt nånting till chassit iomed att kollektorn ligger på höljet.

Ifall jag sätter dom utanför får det isåfall bli på plåten som sitter "bakåt" eftersom den inte skall tas loss. Och där ska ju högtalarterminalen (är ju iof inte så stor) men trafon är ju ivägen också så det kan bli svårt att komma åt och löda. Sen måste man ju även dra ut vbe sensorn också. Jaja vi får se hur jag löser detta. Jag har iaf ett par gamla MJE3055/2955 jag ska testa med innan jag sätter dit dom dyra trissorna för att se att allting är rätt =)

Ps: maten var jättego

[pagge]

Jo, maten såg god ut :)

Det kan vara en god ide att ha sånadär isolationsmuffar (designade för under omständigheterna hög värmeöverföring) mellan trissorna och flänsen så flänsen ej är strömförande. Helst skall den väl vara jordad. Det är ett måste om man skall ha trissorna på samma fläns men även om inte så kan det vara en ide.

THD skall väl ha en relativt god korrelation med hur bra ljudet upplevs. Om steget blir kraftigt underbiaserat så får du en kraftig thdökning samtidigt som det låter sämre. Dock så sägs det att man ofast inte hör thd undcer 0.1& och ditt steg klarade det med rätt god marginal så lite överbiasering är antagligen inte hörbar... men men...

Så det är inte hög thd vid felbiasering som är det stora problemet tror jag, iaf för mig så var problemet att utgångstrissorna blev varma, då ledde de mera, och blev ännu varmare osv. Först när jag fick god termisk koppling så fungerade steget överhuvudtaget. Annars slog bara strömbegränsningen i efter en 10-20 sekunder då det blev varmt.

Effekten var mycket större än jag trott. Erkänner att jag tänkte "skit samma" när jag läste om termisk koppling först, trodde inte det spelade nån större roll, men ack så fel man hade :)

[Tekko]

Jag rekommenderar sk "slipads" som isolering mellan trissa/fläns, heter armerat silikongummi på svenska och har mycket bättre värmeöverföringskapacitetat än mica (det som liknar sk "kattsilver" och gärna faller sönder).