Primitiv 12W stereoförstärkare

E Kafeman
Inlägg: 3285
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av E Kafeman »

Funderade inte på att räkna på motstånden eller IC-strömmen, tog första bästa bilden på förstärkartypen som jag hittade, men det stämmer att strömmen per kapsel är i det häradet och tomgångsströmmen blir låg med en TL081 och för hög med TL084, man kommer flytta sej från klass A till B.
Regleringen av tänkta tomgångsströmmen och förstärkarens klass-typ justeras enklast på R4 och R5. Lite klumpigt med reglering med två motstånd men måttliga obalanser kompenseras av OP. Lite av priset man får betala om man ska hålla nere antalet komponeter.
Min gissning är att ursprunglig skapare av schemat designade tydlig klass B beräknat på en TL071, för att inte riskera för stora tomgångsströmmar för hembyggare utan kunskaper, men att det sedan halkade dit en TL074 när schemat vandrat ett tag på internet.
En komplikation är om det verkligen är så stor individuell spridning på kretsarnas tomgångsström typ 200%. Kan ge problem om man inte börjar med stora marginaler när man ställer tomgångs-strömmen.
Kan vara en bidragande orsak till varför designen har de värden den har.

Angående förbättrade stabiliteten var referensen närmast typ TS kretslösning. Finns säkert mängder av variationer på bägge kretstyperna som har olika för och nackdelar med avseende på tomgångsströmmens reglering och stabilitet men föreslagen lösning hör till de bättre jag känner till med tanke på att det inte behövs någon särskild trissa som konstantström-generator.
För biasering typ TS förslag, vid variation av matningspänning kommer framspänningsfallet över dioderna påverkas vilket påverkar tomgångströmmen, när matningspänningen varierar. Om störningen är differentiell kommer den att få en väg att leta sej ut på högtalaren. TL084 motkopplar detta men är begränsad av sin inte obetydliga utimpedans relativt de motstånd som biaserar dioderna.

För alternativt föreslagen förstärkare, kan tomgångsströmmen på sluttrissorna, förutom den gräns som IC-kretsen sätter genom sin tomgångsförbrukning, varieras mycket stabilt med två motstånd.
Tomgångsströmmen kommer vara i stort konstant till och med om matningsspänningen skulle halveras.
Antag att det förekommer spänningrippel på matningsspänningen, det kommer aktivt undertryckas då OP agerar strömgenerator via bias-motstånden.
Eftersom det gör att spänningen över bias-motståndet är stabil, kommer även Ube att vara stabil, vilket undertrycker denna stör-signalvägen dvs rippel ger låg påverkan på sluttrissornas tomgångsström. Om det är dubbel matningsspänning avses differentiellt rippel.
TL081 har en temperturkoefficient som väl matchar typiskt npn darlington-steg, så sluttrissornas tomgångströmm är konstant över stort temperaturspann, om TL081 håller samma temperatur som transistorerna.
Den matchningen går uppnå även i andra kretslösningar men har inte direkt fått gehör för det.

Tomgångsströmmen är stabil över stort temperatur och drivspänningområde, bättre än de flesta lösningar på liknande enklare steg.
Att det sedan även på ett bra sätt undertrycker störningar pga av rippel på spänningsmatning är ett plus.
Känner någon till en likvärdig eller bättre och effektivare lösning med så få aktiva komponeter så är jag öppen för att lära nytt. Ge gärna en länk.
E Kafeman skrev:
Det hjälper inte att TL084 är rail-to-rail då även den kretsen har en utimpedans.
TL084 brukar inte räknas till rail-to-rail.
Nej jag ägnade några rader att påvisa dess tillkortakommande i given koppling där den används som om den skulle fungera på detta sättet. Det problemet finns inte i det alternativ jag föreslog.
Det går utmärkt att konstruera förstärkare med hög utgångsimpedans som svingar nästan rail-to-rail med en belastningsimpedans som är mycket mindre än förstärkarens utimpedans.
Nej det går inte. Än så länge gäller Ohm's lag. Är utimpedans större än lastimpedans så hamnar större delen av spänningen över drivsteget. Gärna länk på motsatsen tack.
ghu
Inlägg: 605
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av ghu »

E Kafeman skrev:
Citera:
Det går utmärkt att konstruera förstärkare med hög utgångsimpedans som svingar nästan rail-to-rail med en belastningsimpedans som är mycket mindre än förstärkarens utimpedans.
Nej det går inte. Än så länge gäller Ohm's lag. Är utimpedans större än lastimpedans så hamnar större delen av spänningen över drivsteget. Gärna länk på motsatsen tack.
Här kommer 3 exempel på mitt påstående:

Exempel 1.
Alla OTA (Operational Transconductance Amplifier) har per definition mycket hög utresistans utan att för den skull ha begränsat utspänningssving vid belastning. Du har säkert använt CA3080 någon gång så jag tar data från dess datablad:
http://www.intersil.com/content/dam/Int ... ca3080.pdf

Ur databladet erhålls vid biasström IABC=500 uA och +/- 15V matningsspänning:
Output Resistance = 15 Mohm
Peak output current typ 500 uA.

Om man nu belastar förstärkarens utgång med en belastningsresistans på 27 kohm så erhålls
max utspänning=27 kohm*500uA= 13,5V



Exempel 2.
Alla operationsförstärkare med rail-to-rail utgång har ett utgångssteg som består av antingen dubbla GE steg eller GS steg vilka har stor utgångsresistans. Många tillverkare anger inte utgångsresistansen men på följande länk finns det i databladet för AD8622:
http://www.analog.com/static/imported-f ... 2_8624.pdf

Ur databladet fås följande data vid matningsspänningen +/-2.5V

I Figure 24: Utimpedans vid Av=100 och f=5 kHz: 1 kohm
I Figure 13: Vid utström 10 mA fås ett spänningsfall i OP:n på 0,4V.

Alltså om man belastar OP:n med en belastningsresistans på 210 ohm så blir utspänningen maximalt 2,1 V




Exempel 3.
Man kan med hjälp av återkoppling i princip erhålla vilken utimpedans man vill (Även negativ).
I kopplingen nedan kan man lätt härleda att utresistansen blir Rut=R3*(R1+R2)/(R2+R3)
Antag R1=100 kohm, R2= 1kohm, R3=100 ohm
Då fås utresistansen Rut=9,2 kohm.
Belasta kretsen med en belastningsresistor på t ex 2.2 kohm och studera max utspänning vilken med en rail-to-rail OP med matningsspänningen +/- 15 V kommer att bli ca +/-14 V

OP-koppling.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
E Kafeman
Inlägg: 3285
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av E Kafeman »

Svar exempel 1

CA3080 var en tidig OTA, sedan 10 år utgången produkt.
Dess funktion är en spännings-styrd strömgenerator eller strömlast vilket kan ge intressanta egenskaper typ analog signal-multiplikator.
En ideal strömgenerator har oändlig utgångsresistans, dvs oavsett last-spänning på utgången så levereras samma ström.
CA3080 levererar inom dynamiska området max 0.5mA utström vid ned till 0 Ohm yttre last. Andra ytterligheten, dvs olastad utgång, är maxströmmen 0.
Käll-resistans anges till 15MOhm.

Antag Vcc=15V och max utström, 0.5mA och beräkna inre resistans.
Vo, Volt output, är Vcc-1 volt = 14 Volt (det är en diod och en Vce som totalt kostar ca 1 Volt)
14 Volt/0.5 mA = 28 kOhm vilket ger lägsta resistansen innan steget strömbegränsas vid denna utspänningen.
I denna situationen är OTA-kretsens impedans, ro: 1 Volt/0.5mA = 2 kOhm

Men vart försvann utimpedansen 15 MOhm?
Jo den är kvar men för en obuffrad OTA har vi: G=gm*(ro//Rload) så dess egenskaper inte totalt ideala, utan direkt beroende av lastimpedansen.
Det är orimligt att kretsen ska leverera 0,5 mA via 15 MOhm, vilket då skulle kräva en Vcc på (0,5mA*15MOhm) = 7500 Volt.
För lägre strömmar kan den däremot inom sitt arbetsområde förefalla ha den resistansen, om den designats för det och under förutsättning att lasten inte är resistiv.
Behöver man inte nyttja möjligheten att få ut hög spänning, nöjer sej med +1 Volt t.ex. kan man lasta kretsen med 2kOhm innan strömbegränsning sker.
Logiskt så är då ro 28 kOhm men det är så aktiva strömgeneratorer är designade, dess inre resistans ändras dynamiskt med lasten.
En egenskap som gör OTA lite speciella jämfört med vanlig OP är inte dess DC-egenskaper, som egentligen är rätt usla, utan hur den hanterar laster av typ kapacitans och induktans.
En konventionell OP försöker ladda en last-kondensator med allt den förmår med avseende på dess inre impedans, upp till en given spänning.
EN OTA laddar last-kondensatorn linjärt, och fortsätter så tills dess modulerbara ingångar ställer in ladd-strömmen till något annat värde. Denna egenskap gjorde att man kunde använda kretsen som en enkel sample&hold-krets.
OTA'n egenskaper begränsas av max strömmen och utstyrbara spänningsområdet, så en kondensator kan inte bli laddad/urladdad i det oändliga.
Inannanför dess arbetsområde ser kondensatorn det som att OTA'n har en oändligt hög resistans, eller åtminstone 15 MOhm.
Ett läger ansåg i forntiden när CA3080 var aktuell, att den missbrukades med resistiv last under 1 MOhm, medans de som t.ex. byggde ljudmixrar klagade att det inte gick gå över 10 KOhm pga olinjäritet.
Den ersattes av modernare kretsar som var internt linjäriserade och med möjlighet till buffrade utgångar, men har något av ett kult-rykte, kanske för att den var nyckelkomponent i många tidiga syntar.

Strömgeneratorer är intressant, men de är inget exempel på en högresistiv källa som kan utstyra lågresistiv last till nära rail.

Svar exempel 2.

Vet inte var du fått det ifrån att det skulle vara särskilt högresistivt med komplementära slutsteg. Sidan 4 anger Closed-Loop Output Impedance till 1,5 Ohm.
Ett klass B steg kan iofs säjas ha hög DC-resistans i vila, om multimetern man mäter resistansen med inte har för hög mätspänning.
I den hänvisade fig 13 är spänningsfallet 0.4 Volt vid 10 mA last och full utstyrning (Av=mycket stor), korrekt. Det är en DC-mätning.
Man får inte samma resultat vid AC och lägre Av, såsom man mäter i fig 24 men extrapolerar man ner till DC är det nog inte otroligt att det stämmer.

Käll-resistansen är betydligt mindre än last-resistansen så huvudelen av tillgänglig DC-spänning hamnar över utlasten i ditt exempel, men det är helt i sin ordning.

Svar exempel 3
Exemplet tror jag inte du var färdig-tänkt med. Utgångspunkten är en ideal OP och det är lätt att beräkna käll-resistansen.
1. OP har inre resistans 0 Ohm till jord via pinne 1, vilket är lika med en av anslutningspunkterna för den tänkta lasten, markerad +.
2. Andra anslutningspunkten, markerad -, har negativ ingång inblandad, men eftersom det är ideal krets är ingångs-resistansen oändlig så vi kan bortse från den ur resistans-synpunkt.
Total resistans relativt jord är (R1+R2)//R3 vilket är lite mindre än 100 Ohm.
Summerat så ser lasten över Uut en seriell käll-resistans på 100 Ohm i serie med en spänningskälla.
Eftersom OP antas ideal blir spänningen över lastmotståndet= Vi*2.2k/(2.2k+100). Är Vi 15 Volt blir spänningen över last-motståndet ca 14,3 Volt.
Denna typ av koppling är vanlig då man vill ha ur gain-synpunkt strömåterkopplade audio-slutsteg för den relativt komplexa lasten som en högtalare kan utgöra.

Det är inte något exempel på lastresistans som är mindre än förstärkarstegets inre resistans men som ideal OP kan den lägga hela rail-spänningen över en yttre last, utan interna förluster.

Man kan designa käll-impedanser som dynamiskt inom ett begränsat område uppträder som negativa och reaktiva impedanser, eller för den delen resistans nära 0, det är inte någon nyhet.
Som exempel är det inte helt ovanligt att man använder en op+kondensator som ersättare för en större induktans, vilket kan spara både utrymme och kostnad i kompakta kretslösningar.

Det finns många finns sätt att svinga till rail och betydligt över också med en OP. Ett exempel är vid klass DG där chippen ha integrerad spännings-transformering eller stepped boost, av matningsspänningen så att trots att matningsspänningen kanske bara är 1,5 Volt kan den leverera flera Watt i en 4 Ohms högtalare.
Annat exempel är transistortändning för bil, där kan spänningen över lasten (tändspolen) tillfälligt rejält överstiga matningsspänningen, men där rör det sej om att släpp fram tidigare lagrad magnetisk energi, en slags transformering.

Om last-resistansen är större än käll-impedansen+serie-resistansen för spänningsomvandlaren så kan man överstiga rail-spänningen, men omvända impedansförhållandet där lasten har lägre impedans än källan, då går det inte få en spänning över lasten som är större än spänningen över interna impedansen.
Det skulle medföra att man kunde överföra mer effekt till lasten än vad källan levererade, en evighetsmaskin.

Det är fullt möjligt att jag missuppfattat vad du ville visa och jag tänker ibland lite fortare än hjärnan hänger med, så korrigera gärna.
ghu
Inlägg: 605
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av ghu »

> E Kafeman

Om du har rätt i dina kommentarer ovan så har jag helt missuppfattat vad som menas med en förstärkares utresistans.
Kan vi hålla oss till utresistans vid likspänning i den fortsatta diskussionen i stället för utimpedans så blir det enklare.

För att jag skall förstå vad du menar med en förstärkares utresistans skulle jag vara tacksam om du gav en beskrivning på hur du mäter upp utresistansen på en förstärkare som alla kan följa.

Antag att du har en likspänningsförstärkare i en "svart låda" där innehållet är oåtkomligt.
Kan du i en punktlista visa hur du mäter upp förstärkarens utresistans?
E Kafeman
Inlägg: 3285
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av E Kafeman »

En svart box för en spänningsförstärkare, dess inre DC-resistans mäts likartat som om du mäter på ett ficklampsbatteri med en serieresistans.
Förutsättter att in-pinnars DC-egenskaper är internt biaserade på rätt DC-nivå för förstärkaren. Skulle de inte vara det och man även ska karaktärisera in-parametrar utifrån enbart mätparametrar så kan mätjobbet bli rätt långdraget.

Öppen spänning mäts, sedan lastas den till halva spänningen återstår med en yttre last Rl, yttre last är då samma som kretsens inre resistans Ro.
Alternativ kan man mäta kortslutnings-ström och få fram samma sak fast det är inte alla kretsar som gillar att bli mätta på det sättet.
En obuffrad OTA går det däremot bra att mäta så, fast som sagt DC-egenskapaerna på en OTA är inte dess främsta egenskap.
DC-egenskaper V/I kan förväntas vara hyggligt linjära på de flesta spänningsförstärkare och då är detta tillräckliga mätningar. Finns misstanke om olinjäritet kan man för att inte missa något diod-knä eller kunnna se vid vilken nivå en strömbegränsning inträder behöva mäta del-laster.
Bild

Tar även med hur jag bestämmer egenskaperna för en svart box med avseende på komplex impedans för en frekvensparameter, till skillnad mot DC och resistans.
Börjar med att mäta jag de S-parametrar jag kommer åt.
För svart box med två pinnar (samt jord eller motsvarande), mäter jag S11,S22 med den andra av pinnarna jordad resp ojordad. Är S11 och S22 lika så är det en passiv komponent och S21, S12 kan jag då räkna ut och behöver inte mäta mer.
Är de olika så behövs även S21 och S12 mätas för att karaktärisera boxen vid given frekvens och amplitud.
Skulle svarta boxen ha fler än än två pinnar så är förfarandet detsamma men då måste fler mätningar till, S11,S22,S33..S31..
Nu har jag underlaget för att göra första beräkningarna för det jag avser göra, vilket kan variera.
Ovan mätningar är i praktiken sällan fullt svart box, man vet vad som är in och ut, vad som har DC-bias, eventuella designmål med avseende på EMI, HAC och om det är RF-frekvenser även SAR, TIS och TRP mm, vilket kan leda till att man göra vissa specialmätningar.

Fortsatta punktlistan, att göra något av uppmätt resultat, för arbetsgången vid ett typiskt impedans-jobb finns inte, situtionen avgör, men kan ta en beskrivning av ett objekt och vad som konkret utförs vid design-delen för att implementera HF-steg för TI CC2420, vilket är ett rätt vanligt återkommande jobb.
CC2420 är ett dubbelportad klass E steg, sänder på 2.4 GHz. Varje port består av en CMOS kopplad till jord, dvs ingen utspänning (som har med TX att göra). När en utport leder är impedansen ca 1 Ohm resistivt och i andra läget är impedansen mycket hög. Stegen är typ PWM fast inte nödvändigtvis inversa till varandra. Baserat på mätninga ska ett arbetsnät med bias designas för att ge högsta uteffekt, alternativt mest effektiva, med så lite övertoner som möjligt. Övertoner är ett svårt problem på denna typ av steg och man hamnar nästan alltid över max tillåtna nivåer vid de första design-försöken.
Därefter ska bägge portarna sammanföras via en beräknad Lattice LC-balun för att komma över till obalanserad utgång.
Slutligen ska signalen bredbandigt matchas mot en antenn med komplex impedans, dvs inte resistivt 50 Ohm.
PCB material och layout påverkar resultatet rätt mycket vid dessa frekvenser så det är sällan ena jobbet är likt det andra.
Oftast så designar jag även antennen, vilket är en impedansanpassning mellan elektroniken och fria rymden.
Ibland är den fri rymden inte så fri, speciellt för handhållen utrustning, och då måste man hitta en gyllne medelväg som ger god antennfunktion för flera driftsfall.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av Spisblinkaren »

MiaM skrev:När du dimensionerar förstärkare så måste du bland annat räkna på fallet att den drivs till 100% klippning med ren fyrkantvåg och mer eller mindre bottnade utgångstransistorer, annars missar du både worst-case-tålighetsberäkningar och beräkningarna som behövs för att klara översta topparna på en ren signal nära max uteffekt.

Behöver inte dom marginalerna. Ser man till att ha lagom hög nominell effekt så har man redan klarat worst-case.
OP'n måste ju orka driva motstånden & co i spänningsdelaren som består av dubbelpot'en, 330-ohm-motstånden och dioderna. Kondingarna kortsluter som sagt dioderna AC-mässigt. Spänningsdelaren med motstånden och dubbelpot'en blir som en spänningskälla på ca 12V med en inre impedans på mellan 165 (330/2) och 415 ( (330+500)/2 ) ohm. Vid max drivning så blir det 12V skillnad mellan OP'ns utgång och viloläget på denna "spänningskälla", vilket alltså innebär mellan 29mA (vid 415 ohm) och 72mA (vid 165 ohm). Det är utanför specen på OP'n. Jag har inte läst på i databladet om OP'n "bara" kommer klippa eller om den till och med kan skadas. Klippningen är nog dessutom inte alls garanterat symetrisk.
Tack, det här hade jag totalt missat!
Om du ska ha germaniumdioderna (som jag är skeptisk till, vi är flera som föreslagit klassikern med vanlig småsignal-kisel-transistor och spänningsdelare som "variabel zenerdiod" istället) och fortfarande vill ha samma ström genom dem så måste du generera strömmen med konstantströmgeneratorer eller skaffa en fläskigare OP.
OK
Lösningen med Rx kommer inte fungera. Spänningsdelaren med dubbelpot'en, 330-ohm-motstånden, D3 och D4 kommer ha en fast DC-nivå oavsett vad Rx gör. Så fort Rx försöker flytta utgången mer än försumbart kommer sluttransistorerna att hålla kvar utgången och OP'n kommer bottna åt ena eller andra hållet.

Ett tips för hur man kan tänka kring detta är att låtsas att 10k/10k-spänningsdelaren är osymetrisk så att du har 11,9V ut från den samtidigt som spänningsdelaren med dubbelpot'en, dioderna & co resulterar i att du får 12,1V på utgången.
Mycket pedagogiskt och bra beskrivet, tack!
I princip skulle du kunna ha Rx och också klämma in en konding mellan utgången och punkten mellan Rx och 470k-motståndet. Då kommer OP'n och sluttrissorna att DC-mässigt vara två separata enheter. Fast det är ingen bra lösning, det är överlägset bättre att bara koppla ihop utgången på OP'n direkt med någon av anslutningarna på D3/D4.
Det härbegriper jag inte riktigt.
Det finns ju oftast anledningar till att de flesta slutsteg använder ett antal beprövade varianter av kretslösningar.

Mina $0.02 är att germaniumhalvledare mest bara hör hemma i effektburkar för musikskapande och liknande, för att skapa visst "sound". Detsamma gäller en del andra mer eller mindre usla lösningar som fanns förr, såsom t.ex. klass-B-förstärkare. (Kombinera en klass-B-förstärkare med för dålig matningsspänning så att övergångsdisten blir än större, så har man "gammal rutten transistorradio"-soundet som t.ex. hörs när en radio står i hissen i Ipren-reklamen, om nån minns den). (Alla brister i kopplingar som skapat intermodulationsdistortion är däremot kopplingar som i mitt tycke knappast ens hör hemma i effektburkar...)
Det slog mig idag att gamla hederliga 600-ohmshögtalare skulle passa utmärkt för att "ta bort" övergångsdistorsionen. "Enda" problemet är den väsentligt högre spänning transistorerna då måste jobba med. Kanske därför dom användes mest till rörförstärkare. Det och OTL...
Om du skulle gå på strömgeneratorer så kan du lika gärna välja att styra dem från OP'ns utgång. Här kanske du kan laborera med germaniumdioderna :)
Har precis kommit på att Ge-dioderna mest beter sig som (likriktande) motstånd, faktiskt. Bifogar således schema på "ny" ide. Jag passar samtidigt på att tacka för din fina uppfräschning av mitt kassa steg.
Mitt förslag ser ut såhär, delvis taget från ditt schema:
KBA_AB_6_Analys_2A.PNG
Kopplingen med T5, R8, R9, P1 ger ett i stort sett konstant spänningsfall mellan basen på T4 och basen på T3, med ett temperaturberoende som är samma som hos T3 och T4. Med T5 på samma fläns som T3 och T4 så kommer temperaturstabiliteten bli god. R9 och R10 är lågohmiga, mindre än ett ohm per styck, och "mjukar upp" egenskaperna hos T3 och T4 så att spänningsfallet mellan deras basar inte lika hårt ger tomgångsströmmen som funktion av temperaturen. T5 kan ju inte sitta direkt ihop med substratet inne i T3 och T4, så därför kommer det finnas en viss tröghet i den termiska kompenseringen och det hanterar alltså R3 och R4. Om man vill så kan man använda spänningsfallet över R9 och R10 för att styra överströmskydd. Det kan göras med OP/komparator eller så passar nog schottkytransistorer eller för en gångs skull germaniumtransistorer in här.

R5 och R6 är relativt lågohmiga och ska bara ha någon volts spänningsfall. Vilopunkten i delen R5-T1-T5&co-T2-R6 väljs så att man garanterat, med krånglig högtalarlast, kan styra ut T3 och T4 fullt även om man hamnar i worst-case-läge hos komponenterna. Med den dimensioneringen så blir spänningarna över R1 och R2 givna, och hela strömmen R1-R3-R4-R2 väljs så att T1 och T2 garanterat går att styra ut ordentligt samtidigt som OP'n måste orka driva detta.

Observera att kopplingen inverterar signalen, och därför har jag växlat plus och minus på OP'ns ingångar.

Man kan sätta en konding mellan emitter och kollektor på T5, det bättrar på egenskaperna hos slutsteget.

T1 och T2 behöver inte sitta på samma kylfläns som T3 och T4. De kanske å andra sidan ändå behöver kylning.

I princip kan du få en hel del mer uteffekt genom att ha ett nätagg med flera spänningar, dels de 24V du har idag och dels ett par volt extra ovanför +24 och under 0V, och låta denna högre spänning mata R1+R5 respektive R2+R6. OBS att en sådan högre spänning bör ordnas genom att ha glättningskondingarna mellan 0V och "minus ett par volt" respektive mellan +24 och "lite över +24", och INTE låta denna högre spänning ha någon glättningskonding som når "andra sidan" av 24V-matningen. När 24-matningen gungar beroende på lasten (om den är ostabbad) så vill man att de här högre spänningarna "gungar i takt" så att säga. Hur många extra volt man vill ha styrs av basspänningsfallen i T3, T4 och spänningsfallen över T1-R5 respektive T2-R6.

Beroende på dimensioneringen av R1-R2-R3-R4 så kan det gå att köra OP'n på lägre spänning, ifall du vill göra en variant av slutsteget med högre uteffekt.


OBS, detta schema är varken provbyggt eller simulerat, jag plockade det ur huvudet, använd på egen risk! Jag har framförallt inte funderat på fasvridningar, stabilitet/självsvängningsrisk och liknande. Det kan finnas allt möjligt jag har missat.
Än en gång MiaM, tack för det fantastiska arbete du lagt ner på att fräscha upp mitt steg till nåt vettigt.

Även om jag bifogar en annan lösning (jag har ju trots allt tillgång till 2+2 OP i TL084) så är jag fortfarande intresserad av min germanium-lösning.

Men jag förstår nu av ditt trevliga resonemang att det inte kommer fungera. Även om man kan lura på vad en spik på 12Vp gör med högtalaren så fort signal kommer. Frågan är faktiskt om det är så farligt. För nån "äkta" transient kommer det inte att bli (tror jag). Men Rx förstår jag nu har ingen funktion.

MVH/Roger
PS
Jag älskar symmetrier :)

Det går f.ö inte att kasta om plus & minus hur som helst på en OP. Du om någon borde väl veta det ;)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
MiaM
Inlägg: 10112
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av MiaM »

Jag skulle vilja säga att man visst behöver överstyrningsmarginaler. Även om man i normalfallet aldrig spelar "för högt" så kommer det förr eller senare hända något dåligt vid något tillfälle. Man råkar vrida på fel ratt, någon signalkälla går sönder (!) eller liknande. Givetvis behöver man inte dimensionera kylning o.s.v. så att en hemmaförstärkare tål "konstant" överbelastning, men elektriskt bör förstärkaren åtminstone tåla rätt hård överlast ett kortare ögonblick.


Det här med 470k-motståndet, Rx och en eventuell konding: Med en sådan koppling så skulle alltså dioderna+transistorerna dc-mässigt respektive OP'n vara en helt separata enheter DC-mässigt samtidigt som allt hänger ihop AC-mässigt. Det finns ingen egentlig fördel att göra så i detta steg, men å andra sidan finns i princip ingen direkt nackdel heller.

600-ohm-högtalare må ändra karaktäristiken på övergångsdistortionen, men den skulle inte försvinna helt.


Ditt sista schema borde i princip kunna fungera acceptabelt, men med ett par undantag och med ett par anmärkningar:

* Spänningen mellan de båda sluttrissornas basar kommer variera något eftersom en viss liten ström går in på deras basar istället för att gå raka vägen mellan BC557, 1k-motståndet och första OP'n. Jag vet inte riktigt hur stor inverkan detta har, men det "känns" fel. Ett sätt att lösa detta kan vara en konding parallellt med 1k-motståndet, då kommer den spänningen inte att variera.

* Speciellt med darlingtontrissors stora strömförstärkning så kommer det vara nästan omöjligt att ställa in ett lämpligt spänningsfall över 1k-motståndet som ger rimligt låg övergångsdist när sluttrissorna är kalla men som inte ger totalt haverimässigt hög tomgångsström när trissorna blivit varma. OP-kopplingen för konstantströmgeneratorn trollar dessutom bort temperaturberoendet på BC557B så den gör inte någon nytta för temperaturkompensering. Det fina med den vanliga lösningen som jag ritade ut är att den har ungefär samma temperaturdrift som sluttrissorna och därför ger hygglig temperaturstabilisering.

* Oavsett hur man löser temperaturstabiliseringen så blir den inte perfekt, och en lösning är att dämpa temperaturdriften genom små seriemotstånd på sluttrissornas emittrar. Med de motstånden så blir det inte så våldsam ändring i strömmen vid mycket små ändringar i spänning mellan bas och utgång eller beroende på trissornas temperaturdrift.

* Jag har inte skrivit mycket om det hittils, men man behöver ofta också trolla lite för att en förstärkare inte ska självsvänga vid en hög frekvens. Orsaken till sådan självsvängning är att någon stans börjar frekvensgången på råförstärkningen (alltså mätt/beräknad utan motkopplingen) böjas nedåt vid tillräckligt hög frekvens, och lutar kurvan för mycket så får man fasvridning, och med fasvridning på >=90 eller <=-90 grader så blir plötsligt motkopplingen inte motkoppling utan medkoppling vid ett visst frekvensgång, och då självsvänger det garanterat. Det här är inte mitt bästa område, googla runt lite typ :)

* Självsvängning kan ju också bero på andra orsaker, men jag ser ingen direkt självklar annan orsak när jag tittar på schemat.
ghu
Inlägg: 605
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av ghu »

E Kafeman skrev:En svart box för en spänningsförstärkare, dess inre DC-resistans mäts likartat som om du mäter på ett ficklampsbatteri med en serieresistans.
Förutsättter att in-pinnars DC-egenskaper är internt biaserade på rätt DC-nivå för förstärkaren. Skulle de inte vara det och man även ska karaktärisera in-parametrar utifrån enbart mätparametrar så kan mätjobbet bli rätt långdraget.

Öppen spänning mäts, sedan lastas den till halva spänningen återstår med en yttre last Rl, yttre last är då samma som kretsens inre resistans Ro.
Jag har nu kopplat upp kretsen nedan med R1=100 kohm, R2= 1kohm, R3=100 ohm.
OP-koppling.JPG
Jag har använt TL071 med +/- 15 V matningsspänning men resultatet blir detsamma oberoende av operationsförstärkare.

Därefter har jag använt din metod i citatet ovan för att bestämma kretsens utresistans Ro ( inre resistans).

1. Jag har kopplat en likspänning på förstärkarens ingång Uin och justerat den tills utspänningen Uut=5,00 V med utgången obelastad.

2. Därefter har jag anslutit en dekadresistor som belastningsresistor på utgången mellan + och minus på Uut

3. Sedan har jag ändrat belastningsresistorns resistans tills utspänningen Uut=2,50 V.

4. Sedan har jag läst av belastningsresistorns resistans. Vilket vid min mätning blev 9200 ohm.

5. Resultat enligt din metod för mätning av utresistans är alltså: Ro=9200 ohm

Kan du hjälpa mig E Kafeman och förklara vad jag gör för fel vid min mätning eftersom den inte alls stämmer med dina uträkningar som visar utresistans Ro =100 ohm?
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av Spisblinkaren »

Tack MiaM, du är fantastisk!

Jag har nu infört den kondensator som jag aldrig förstog. Gjorde den bipolär utifall att.

Eftersom ritningen är så kompakt så har jag inte infört några Re även om 1R känns lagom.

Apropå det, hur lyckades du förstora min kompakta ritning? :)

Underbart när man kan cadda i paint tycker jag men jag begriper inte hur du gjorde.

Kul att du inte bara högg på min sista tråkigt korrekta ritning utan fortfarande gav mig Ge-tips.

Nu när jag äntligen förstår kondingens placering och betydelse är det denna ritning jag kommer följa.

Men utifrån ditt resonemang vill jag nog också ha Re's. Så vilket värde rekommenderar du (REM<1A/halva)?

Annat än ur maxsvingsynvinkel (där ju inte ens TL084 är Rail-to-Rail) är inte Re så kritisk så det kan vara värt att offra 1V på lite temperaturstabilitet (som jag äntligen tror mig förstå).

Utgångsimpedansen kommer ju ändå bli mycket mindre än 1 Ohm pga den enorma slingförstärkningen.

MVH/Roger
PS
Du får gärna försöka förklara temperaturdriften. Åker If(Vf)-kurvan åt höger eller vänster :)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
MiaM
Inlägg: 10112
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av MiaM »

ghu:
Prova att mäta med endast 0,1V DC ut eller ännu lägre, eller åtminstone vid annan spänning. Det kan vara så att vid 9,2k ohm last så klipper OP'ns utgångssteg vid 2,5V, vilket inte säger något om utgångsimpedansen i sig.

rogerk8:
Jag klippte bara ut olika delar och klistrade in dem förflyttade.

Först valde jag givetvis större bild (ctrl+e tar fram den dialogrutan åtminstone i XP)

Men nog kom det en alldeles för gammal version med i inlägget?
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av Spisblinkaren »

MiaM skrev:
Jag klippte bara ut olika delar och klistrade in dem förflyttade.

Först valde jag givetvis större bild (ctrl+e tar fram den dialogrutan åtminstone i XP)

Aha :)

Dock brukar jag använda view->zoom->large size

Men nog kom det en alldeles för gammal version med i inlägget?

Här fattar jag inte alls vad du menar :)
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av Spisblinkaren »

Det var längesen man lekte med S-parametrar.

Men det var mycket roligt att mäta på LNA's för GSM mha nätverksanalysatorer (i en prisklass uppemot 100k).

Jag har alltid gillat förstärkare.

Tyvärr förstår jag knappt rörförstärkare (hur bias styr "graden" av Klass A i PP är fortfarande ett mysterium).

Det finns flera fördelar med rörförstärkare. En av dom är att man slipper temperatur-tjafs :D

En annan är dess fantastiska linjäritet (Trioder och då speciellt men inte endast DHT's).

När det gäller S-parametermätning av aktiva element så är den viktigaste parametern naturligtvis S21.

Men också S11 och S22 är relativt viktiga då de återspeglar graden av SWR eller reflekterad energi/missanpassning.

S12 däremot är dock i praktiken helt meningslös ;)

På en laboration i skolan försökte jag en gång bygga en Astra-mottagare. Det sket sig dock. Kanske beroende på S12 :D

Ha det bra!

MVH/Roger
PS
Jag fick godkänt på labben ändå :)
E Kafeman
Inlägg: 3285
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av E Kafeman »

ghu skrev:Kan du hjälpa mig E Kafeman och förklara vad jag gör för fel vid min mätning eftersom den inte alls stämmer med dina uträkningar som visar utresistans Ro =100 ohm?
Alt1. Svart box med två utgångar, mät på var och en enligt mej beskriven metod för att bestämma Ro, vilket kommer närmare korrekt värde.
Alt2. Ersätt OP's utgång med från datablad angivet Ro, (V/I), med ett motstånd till jord. Mät Rut med multimeter. Även enklaste överslagsberäkning borde göra dej fundersam.

Finns mängder med alternativa metoder. Vilken man väljer beror oftast på vad som är mest praktiskt och vilka grundata som redan är kända.

Det fungerar inte att med en källa med 9 kOhm seriresistans åstadkomma rail-spänning över en last på 2 kOhm. Bara glöm det. Inse att det är en tankevurpa som troligen har mer att göra med dynamiska små-signaler.

U*U/R = UI = P är accepterat? Put levererat från källan kan inte vara mindre än resulterande Pload är. Blir förlusteffekten i lasten större än vad generatorn lämnar så är det lösningen på världens el-försörjning.

Förstod du bilden jag bifogade på OTA resp OP? Som du ser där är Ro för en OP i serie med en spänningskälla AVd där Vd är differentiell inspänning och A är kretsens gain.
Den bilden hittar du i de flesta läroböcker som lär ut grunderna kring OP.
Kan du förstå innebörden i bilden kan du med dina nu uppmätta resultat räkna ut Ro, om du känner A, och även sedan räkna ut Rut. Det förutsätter att du känner R1-R3, dvs inte totalt svart box.

Det är nu rätt urspårat relativt original-tråden och TS har nog inte så stor behållning.
F.ö. är dina frågor är av sådan art att du lätt hittar svaren via googling.
Även om du specifikt riktar frågorna till mej, så tror jag att mina trots allt oftast för långa inlägg är för korta för att ge dej kurs i elektronik, vilket ändå är rätt meningslöst då det redan finns mer välskrivet förklarat på annat håll.
Kör du ändå fast med att räkna ut Ro för din krets och googling misslyckas, kanske du kan skapa en egen tråd om detta?
Då kan du säkert få mer input från fler än mej och kanske även bättre förklarat än vad jag förmår.
MiaM
Inlägg: 10112
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av MiaM »

E Kafeman:
Jag håller inte helt med.

Tänk t.ex. en koppling med en OP med ett mycket lågohmigt motstånd i serie med utgången. Om man låter ytterligare en OP förstärka spänningsfallet över det motståndet, och mata tillbaka det till rätt ingång på första OP'n, så kan man få en krets som före klippning har hög utgångsimpedans men som ändå vid klippning kan gå nästan rail-to-rail.

Visst, ett ovanligt specialfall men fullt möjligt.
E Kafeman
Inlägg: 3285
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Primitiv 12W stereoförstärkare

Inlägg av E Kafeman »

Se min bifogade bild. Ro är konstant för vald OP oavsett vilken konfiguration OP'n sätts in i. Ytterligare en återkopplingsslinga eller OP ändrar inte Ro för enskilda OP'n.
Vi kan lätt räkna ut att AVd * RL/(RL+Ro) = Vlast.
Max möjlig spänning på yttre last är lika stor som Ro, är halva rail-spänningen. Högre käll-resistans och spänningen över lasten blir mindre. Undantag medges ej ens hypotetiskt.
Vill man komma nära rail-spänningen med sin lastspänning gäller normal spänningsdelning mellan Ro och den yttre lasten.

Om man håller sej innanför dessa begränsningar så ja en utspänning kan öka trots att lastresistansen minskar, om man anordnar sådan återkoppling till Vd. Typexempel kan vara en emk-återkopplad elmotor där man vill bibehålla varvtal trots ökad last.
För det nya statiska driftsfallet gäller Ohm's lag, effektlagen och Kirchhoff's lagar in i minsta detalj. dvs det är omöjligt att få motorn att känna en högimpediv strömförsörjning utan den effekt motorn förbrukar är exakt den effekt den fått levererad från källan och effekten är av källan levererad U*U/Ro.
Eventuell magisk återkoppling gör inte att källans resistans kan uppträda högimpediv och fortfarande klara att mata nära rail-späning till motorn, motorn luras inte så lätt.
Däremot är det så att om man plottade I och U vid olika belastningsförändringar på elmotorn och tolkar förändring inom det korta intervall, inte faktiska värden, så får man en dynamisk impedans som kan vara t.ex. negativ även om det är omöjligt ur statisk synpunkt.
Eftersom det är en motor så borde man kanske inte se enbart på den resistiva biten utan även mäta på impedansen, men då blir det å andra sidan svårt att hålla sej till DC. Batteriladdning kan kanske vara ett bättre och mer resistivt exempel än elmotorn men batteriladdare med högt internt Ro säjer sej självt att det inte är rätt metod om man vill hålla uppe en lastspänning nära rail.

Dynamisk impedans är inte att förväxla med något mer statisk resistans. En resistans mellan källa och förbrukarare kommer förbruka effekt. Så är inte nödvändigtvis fallet för en impediv last.
Ta koaxkabel med 50 Ohm typisk impedans som exempel. Mäter man med multimetern så är inte DC-resistansen 50 Ohm i kabeln. Om det vore så skulle en koaxialkabel med 50 Ohm's impedans inte vara annat än ett långsmalt motstånd som kostade förluster relaterat till denna impedansen mellan ändpunkterna, vilket inte är fallet. Kabelns impedans ett sätt att beskriva ett ratio mellan reakativa effekter (L/C), ungefär som en konventionell tranformator, till vilket man också ofta använder koaxkabel till.
Skriv svar