Sėkmės!

Darbo metu suprojektavau stiprintuvo su “Only Distortion Feed Back” korekcija ir Hawksford’o pasiūlyta klaidų korekcijos grandine. Šie du metodai įpatingi tuo, kad grįžtamo ryšio traktu keliauja tik iškraipymai – stiprintuvo tiesioginis traktas turi fiksuotą stiprinimą, todėl grįžtamo ryšio grandines galima junginėti tiesiog stiprintuvui veikiant. Visa teorija ir rezultatai ataskaitoje, čia pateiksiu tik pačius įdomiausius grafikus ir trumpą aprašymą.Pirmiausia trumpai apie schemą. Stiprintuvas susideda iš trijų dalių: įtampa valdomo srovės šaltinio (transconductance stage), kuris atlieka įtampos stiprintuvo vaidmenį; vienetinio stiprinimo išėjimo pakopos, kuri stiprinina tik srovę; klaidos stiprintuvo LME49710 pagrindu. Hawksford’o korekcijos metodas realizuotas pačioje galinėje pakopoje ir įjungiamas/išjungiamas S1 jungikliu. ODNF grandinė įjungiama jungikliu S4, o įtampos nuėmimo taškas parenkamas jungikliu S3. Ataskaitoje “A” yra “VAS”, o “B” yra “output” signalas atitinkamai apimant įėjimo grandines arba visą stiprintuvą.

Čia matote visų 6 režimų iškraipymų palyginimą prie 10W. Kaip matote, iškraipymai beveik nepriklauso nuo dažnio. “Nothing” yra režimas be korekcijos. Geri rezultatai gaunami kuomet abi sistemos veikia nepriklausomai, tai yra režimas “A+EC” – galios kaskadas koreguojasi sau, o įtampos stiprinimo kaskadas sau, bei kuomet ODNF apima visą stiprintuvą be galios kaskado korekcijos – režimas “B”. Gauti 0,009% iškraipymai prie 10W tikrai nėra prastas rezultatas.

Čia reikėtų parodyti ir THD priklausomybę nuo galios. Kadangi stiprintuvas gavosi gan triukšmingas ir matuota buvo 200kHz juostoje, iškraipymai tik gan vėlai išlenda iš triukšmų. Grafike matyti jog visos grandinės veikia, bet galios pakopos korekcija kažkodėl maždaug nuo 5W pradeda labiau gadinti nei koreguoti. Greičiausiai būsiu prastai parinkęs ramybės sroves mažuosiuose galios kaskado tranziukuose ir jie tiesiog išeina iš tiesiško srovės stiprinimo. Kas nebuvo netikėta, tai jog ODNF kaip reikiant sumažina visos sitemos triukšmų lygį – SNR padidėja kone 10dB.

Šie trys spektrai – ODNF efektyvumo iliustracija. Žalias plotas – korekcinio signalo spektas, juodas – koreguoto, o raudonas – nekoreguoto. Kaip matote, triukšmų “grindys” pastumiamos žemyn, II ir III harmonikų lygis pakrenta 50 kartų. Čia pirmos harmonikos amplitudė – 10,5V. Grįžtamojo ryšio signale pirmoji harmonika tėra 13,7mV arba -57,6dB. Tai greičiausiai yra šiokio tokio fazės posūkio pasekmė, nes operacinio stiprintuvo CMRR – 110dB.

Čia matote išėjimo signalą, kuomet įėjiman paduodami 32 nesusiję tonai. Aukščiau esančiame grafike – signalas be korekcijų. Bendras galingumas 8R apkrovoje – 1W. Apačioje tas pats signalas, tik jau su abiem korekcijos grandinėm režime “A+EC”. Triukšmų, THD ir IMD “grindys” – kukliais 30dB žemiau ir tėra vos apie 2uV. Kad ir kas ten toje košėje bebūtų, net ir pačias aštriausias ausis turintis audiofilas nieku gyvu to tikrai neišgirs. Beje, kaip su THD grafikėliu kiek aukščiau, ši triukšmų košė ten apačioje nuo dažnio beveik nepriklauso, nes kitaip nei naudojant įprastinį neigiamą grįžtamąjį ryšį, šio gylis taip stipriai nekrinta.

Na ir paskutinis, bet ne prasčiausias – išėjimo imepdanso ir damping-factor grafikėlis. Be korekcijos išėjimo varža solidūs 250 mR, tačiau jau su Hawksford’o išėjimo pakopa ji krenta iki kur kas kuklesnių 5 mR, o įjungus “B” režimą, kuomet apimamas visas stiprintuvas, ji pasidaro visai menkučiai 300 mikro Omų. DF savo ruoštu ūgteli iki 30’000. “B” grafikas dešinėje nutrūksta, nes išmatuotos reikšmės pasidaro neigiamos – nebe užtenka matavimo sistemos tikslumo išmatuoti reikšmių su ir be apkrovos skirtumui.

Plačiau viskas aprašyta ataskaitoje, siūlau ją paskaitinėti. Teorija, bei jos šaltiniai ten taip pat yra.

http://www.radistas.eu/wp-content/2012/01/Paulius_Jurkstas._Class_A_audio_amplifier_with_high_efficiency.pdf

Iš įdomesnių dalykų – parinktų ir neparinktų tranzistorių panaudojimo palyginimas. Parinktieji triukšmingesni, bet iškraipymai mažesni, nors jie ne tokie tiesiški. Kadangi schema simetriška, poros turėtų kompensuoti pačios savo iškraipymus. Taip pat ataskaitoje visi su stiprintuvais atlikti matavimai, jų rezultatai ir šioks toks aptarimas. Mielai forume plačiau padiskutuočiau apie tai, ką pavyko padaryti ir pamatuoti.

Atkreipkite dėmesį į High-Tech tranzistorių pritvirtinimo prie radiatoriaus metodą. Tai nėra labai rimta ar patikima, bet užtai skamba kur kas geriau, che che Tiesiog šeštadienį vakare sudėtinga patekti į mechanikos dirbtuves. Teks palaukti pirmadienio kol bus galima rimčiau užsiimti šaltkalvyste, o kol kas su nedidele maitinimo įtampa (+-15V) užtenka ir tiek – vis tik su 300mA ramybės srove šilumos tik 4,5W vienam pečiui.

Šiame projekte stengiausi naudoti kuo daugiau SMD komponentų. Tarp jų jau minėti keturgubi rezistoriai ir 2W rezistoriai išėjimo grandinėlei bei emiteriams:

Rezistoriai šalia TO-264 galios tranzistoriaus. Ketveriukės yra 0603 rezistoriai 1206 korpuse.

O štai energijos šaltiniai:

Viršutinė pora maitina pradinius laipsnius, apatinė – galinį. Atitinkamai 2x30V ir apie 50mA bei 2x15V bei 300mA.

Taip pat išsibandžiau ribojimo grandines, kurios užtikrina ribojimą maždaug 3V žemiau galinio laipsnio maitinimo įtampos šuntuojant VAS srovę. Tokiu būdu nė vienas tranzistorius neįsisotina. Taip atrodo viršutinė ribotuvo pusė:

Stabilitronas nustato ribojimo įtampą maitinimo atžvilgiu. R9 tekina srovę per stabilitroną. R4 kartu su C1 yra maitinimo filtriukas, kurio pagalba išlaikomas CMRR. D3 šuntuoja R4 varžą kai krenta maitinimo įtampa, todėl net esant didelėms pulsacijoms tiesiog atitinkamai žemėja ribojimo slenkstis. Parenkant R4 ir C1 galima parinkti tiek reakcijos, tiek atsistatymo laiką bei 100Hz pulsacijų slopinimą. Q7 yra tiesiog BB pakopa, o D4 saugo emiterio sandūrą nuo neigiamo neigiamos įtampos poveikio. Ribojimo įtampa yra stabilitrono įtampa – Vbe – Vd4 arba apie 3V. Tokia pat grandinė reikalinga iš kitame gale, nebent norite riboti tik iš vienos pusės

Pirmadienį pratęsiu konstravimą bei pamėginsiu atlikti jau kiek rimtesnius matavimus nei negarsus paklausymas per neaiškią AS.

Jau gavau PCB ir surinkau pradinius kaskadus. Ir ką? Na gi veikia

Šiame paveiksliuke – oscilografo skrynšotas. Taip atrodo VAS neapkrautas galiniu laipsniu išėjimas. 42V p-p, kiek ilgesni nei 1 mikrosekundės frontai. Jokio NGR, šventės niekas negadina. Žinoma, reikalai kiek pasigadins prikabinus galinį kaskadą, bet vis vien turėtų būti neblogai, a? Matosi nemažas 0 postūmis į viršų, nes dar neužkurtas dc-servo. Visos svarbios vienodų rezistorių poros – keturgubi pagal poreikį sujungti rezistoriai. Nors jų absoliutinė reikšmė nėra tiksli (+-5%), bet tarpusavyje jie kone vienodi tiek nominalais, tiek temperatūrinėmis savybėmis ir visi kartu plaukia +-200ppm/C. Dėl plaukimo šiek tiek turėtų plaukti stiprinimas (iki 400ppm/C arba 0,003dB/C) bei ramybės srovės pradiniuose kaskaduose, tačiau CMRR (įėjimas diferencialinis), simetrija turėtų beveik nejudėti iš vietos.

Šitas egzempliorius surinktas su paprastais diskrečiais neparinktais tranzistoriais. Antrą kanalą lipdysiu su dvigubais tranziukais, kurių hFE skirtumas <2%, o Vbe skirtumas <2mV. Bus galima palyginti realią šiek tiek brangesnių, bet iškart poromis parinktų tranzistorių naudą.

Štai taip atrodo PCB:

Kaip matote, trūksta viso galinio laipsnio, ramybės srovės ir ribojimo grandinių. Taip pat dar nėra daugumos smulkių radiatorių – visi matomi TO-220 tranzistoriai bus jais aprūpinti siekiant kuo vėsesnių komponentų – karščiausias ne galinis puslaidininkis neturėtų šilti daugiau nei 30C virš aplinkos temperatūros, o dauguma ne daugiau nei 20C.

Kol kas PCB brėžinio nededu – dar gali būti (ir yra) klaidų. Vien jau tai, kad visi TO-92 tranzukiai kažkaip išėjo atbuli…

Ketinu tirdamas prisukti prie štai šių radiatorių:

Nuotraukoje TO-220 tranzistoriai dėl mastelio.

O štai taip atrodo visa mano darbo vieta DTU:

Visas stalas mano. Ant lentynos tai patvirtinanti kortelė su mano fotografija, projekto pavadinimu, terminais ir kuruojančio dėstytojo pavarde. Beje, ne ką prastesnes sąlygas turi ir KTU TEF studentai. Skirtumas tik toks, kad DTU galima sėdėti laboratorijoje 24/7, kai tuo tarpu KTU “tik” 6-22 darbo dienomis.

Šis vyrukas kartelę kilsteli kiek aukščiau. Jūsų dėmesiui:

• HP skeneris – vokalasb.
• Atari 800XL su EiCO osciloskopu – vargonai
•  Texas instrument Ti-99/4A su Tektronix Oscilloscope – gitara
• Kietasis diskas su PiC16F84A mikrovaldikliu – mušamieji

Gero klausymo/žiūrėjimo!