Jump to content
Sign in to follow this  
borysgo2

LM-Fet hybrydowy wzmacniacz audio.

Recommended Posts

Posted (edited)

Witam

Ponad rok temu narysowałem projekt wzmacniacza hybrydowego bazujący na popularnym preampie lampowym. Projekcik nabrał mocy urzędowej i został polutowany na nowej płytce (pierwsza rewizja V1.0). Budowa wzmacniacza składa się z trzech płytek drukowanych. Płytka sterująca/napięciowa (lampowa) oraz dwie płytki stopni końcowych.
Główna zaleta takiego podziału wzmacniacza to odpowiedni podział obowiązków, pełne wzmocnienie napięciowe jest realizowane przez układ lampowy (dziedzina napięciowa to ich naturalne środowisko pracy), wzmocnienie prądowe biorą na siebie konie robocze czyli tranzystory MosFET. Taki podział daje również możliwość lepszego rozplanowania rozmieszczenia płytek w obudowie wzmacniacza oraz możliwość zastosowania praktycznie dowolnego stopnia końcowego.


Płytka wejściowa - sercem wzmacniacza jest lampa ECC83 (typowa preampowa duo-trioda) z sprzężeniem zwrotnym podpiętym w katode (celowo zrezygnowałem z kondensatora separującego DC). Za stopniem wejściowym znajduje się stopień napięciowy SRPP na popularnej triodzie ECC88 (lub pochodnych). Stopien napieciowy dostarcza pelne wzmocnienie napieciowe, potrzebne do wysterowania bufora pradowego (czyli stopnia końcowego). Za lampowym stopniem napięciowym znajduje się układ biasujący stopień końcowy (sprzężony kondensatorem), są to dwa przeciwsobne źródła prądowe, których wypadkowy balans jest równoważony przez układ DC serwa (osobne dla każdego z kanałów).

Płytka wyjściowa - płytka stopnia końcowego zawiera Vgs generator (potrzebny do kompensacji temperaturowej oraz biasowania tranzystorów końcowych Mosfet), tranzystory sterujące (BJT),tranzystory końcowe HEX-Fet oraz podwójny bootstrap dynamicznie podnoszący napięcie zasilania dla tranzystorów sterujących oraz generatora prądu spoczynkowego. Zastosowanie podwójnego bootstrapu pozwolilo na pełne wykorzystanie napięcia zasilania dostarczanego z głównego zasilacza wzmacniacza.
Zdecydowalem się na bootstrap rezystorowy ze względu na mniejsze zniekształcenia i lepsze walory odsłuchowe, dźwięk jest zdecydowanie bardziej gładki, bez ostrych naleciałości, nawet przy dużych poziomach głośności.

 

SDS00003.thumb.png.33147b35380e172db2d38012e65125a2.png

Zasada działania podwójnego bootstrapu - tutaj przy maksymalnej amplitudzie wyjściowej. W moim przypadku napięcie zasilania wynosi około 2x 45VDC.

 

SDS00005.thumb.png.6f17f95ee6765a77ef36a7d5fc1af9be.png

Przebieg kwadratowy - kolor żółty to napięcie wyjściowe, niebieski oraz fioletowy to dynamicznie podnoszone napięcie zasilania ''sterowania'' stopnia końcowego.

 

2094321517_closed_loopgain.thumb.png.31311e8d93862106c9ff03839eb19d99.png

Wzmocnienie napięciowe gotowego wzmacniacza.

 

lmfet_ac_analysis.thumb.png.9c5e319fbf82b1319b5d369bb77959ef.png

Analiza AC, zapas fazy i wzmocnienia.

 

lmfet1.thumb.jpg.da41784c640ee914303a9efdf43befdb.jpg

Zestaw płytek wzmacniacza.

 

LMFETDriverboard_fot1.thumb.jpg.b3805d904af91f75abd301f6459f1b49.jpg

Płytusia sterująca --> stopień wejściowy, napięciowy, DC serwo x2

 

5.thumb.jpg.2d481d554a853911646142d9235b7ffb.jpg

Płytka stopnia końcowego + zasilacz z Direct Path

 

4.thumb.jpg.f22a1504be1291fb183e6dc5bb814405.jpg

Przykładowe rozmieszczenie komponentów w obudowie - syfimy z prawej i gramy ladnie z lewej strony.

 

1.thumb.jpg.d8ae7b6575209fa9b7f4a4e646506825.jpg

Szybki dostęp do lamp wejściowych - przednia część płytki sterującej jest wyłącznie niskonapięciowa.

 

1146903324_controllboardtop.thumb.png.82499a67353fb2d0b2311779423599d6.png

Płytka sterująca.

1342599162_opstop.thumb.png.10d6ae316725fae4027d20c1bb5cada9.png

Płytka stopnia końcowego.

Tak wiem wiem, dla niektórych pomiary THD to profanacja ale moim zdaniem warto je zrobić, tak dla świętego spokoju żeby mieć świadomośc, że nic złego się tam nie dzieje. Jest również dodatkowa informacja, mianowicie rozkład ''prązków'' jest równy w funkcji częstotliwości oraz ma charakter wygasający z dominującą H2 i H3. Przyznam, że najbardziej obawiałem się o pojawianie się prążków wysokiego rzędu (sugerujących zniekształcenia przy przechodzeniu przez 0V), jednakże ładnie giną w trawie FFT.  Także udało się przemycić bardzo dużą część ''czaru'' lampowego do wyjście tranzystorowe.

1444543442_1k10V.thumb.png.b8a9a46d148768e61643359eb6e90194.png

FFT - 1kHz, 8R, 10Vp-p

222186746_1k20vp-p.thumb.png.9cba07ebd47d83ecc51b1e80c70b3dc8.png

FFT - 1kHz, 8R, 20Vp-p

 

719735754_THD8R10Vp-p.thumb.png.2b1c537206ee522dec2c86f8e5a23110.png

Rozkład THD w funkcji częstotliwości - obciążenie 8R, 10Vp-p

 

1k.thumb.png.608ef1191c4dbcde8df52aa5c11e0e9a.png

Tak tylko w celu poglądowym wklejam FFT z prawdziwego lampowca - Yaqin na 300B

 

Tak na podsumowanie, projekt jest bardzo prosty w budowie i bardzo mocno podatny na wszelkie modyfikacje, w bardzo prosty sposób można sprawić, żeby LM-Fet generował większe THD, jak typowy lampowiec. Jedną z zmian jaką można wprowadzić jest ''niepoprawne'' podłączenie wyjścia napięciowego SRPP, na PCB jest w tym celu przygotowane odpowiednie miejsce.

Oczywiscie parametry nie grają ale przy budowie czego kolwiek trzeba je mierzyć i weryfikować, np. zmierzyć długość deski po jej ucięciu 😄 Jak ten wzmacniacz gra ? To jest bardzo dobre pytanie i ciężko na nie odpowiedzieć. Jak dla mnie, gładko bez denerwujących naleciałości na górze pasma, bez obaw można słuchać zestawu cały dzień. Napewno projekcik będzie dalej rozwijany.

 

PS

Szkoda że nie da się sklonować transformatora głośnikowego, yyyy zara zara, jak to się nie da, wszystko się da 😄

LM-Fet V1.1 - Documentation.zip

Dokumentacje jeszcze będę uzupełniał, powyżej wstępna wersja.

Pozdr

Edited by borysgo2
  • Like 2
  • Thanks 1

iAMP, iPSU, iSMPS i kto tam wie co jeszcze :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Powiem Ci, że dla mnie jesteś debeściak. Zazdroszczę zapału i wiedzy. Co bym nie zobaczył w Twoich projektach to zaraz bym chciał zrobić, ale niestety; mało czasu, mało miejsca, ale przyjemnie mi popatrzyć na Twoje osiągnięcia. Ech młodość.

Pozdrawiam Wojtek.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dzieki Wojtku, zapal do dlubania zawsze jest tylko czasu zawsze brakuje, dlatego wstaje codziennie o 4:30 , zawsze to kilka godzinek do przodu. 


iAMP, iPSU, iSMPS i kto tam wie co jeszcze :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Piter - Twoje płytki już mam, a nie masz zestawu częsci do nich?


www.sparus.pl

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mam z 20 pudelek w ktorych trzeba by grzebac za czesciami, ciezko mi powiedziec co w nich jest. Zawsze lutuje co mam i dokupuje braki. Przydalo by sie kiedys to posegregowac.

Lutuj co tam masz pod reka, rezystory, TL072 albo cos podobnego pewnie masz. Wartosci niektorych elementow mozna w niewielkim zakresie ''podcyganic''.

W prototypowej plytce V1.0 (bo takie posiadasz) mozna zrobic bootstrap fix, bo zle podpialem zasilanie. Bez fix'u po prostu nie bedzie bootstrapu i tyle. Elektrolity w NFB tez zostaly wywalone bo sa niepotrzebne i po ich wywaleniu i zazworkowaniu dodatkowe 37nA na przedniej katodzie nie zrobi zadnej roznicy a zawsze to jeden elektrolit mniej :D.

Doku w pierwszym poscie V1.1 jest oczywiscie juz po poprawce.

bootstrap FIX.png

LM-Fet V1.0 prototyp - Dokumentacja.rar


iAMP, iPSU, iSMPS i kto tam wie co jeszcze :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Taka tez mala uwaga odnosnie ''zareferowania/podniesienia'' potencialu grzejnika ECC88 --> w nocie katalogowej widnieje taka informacja jak maksymalne napiecie katoda-filament, tutaj trzeba tak podeprzec napiecie grzejnika zeby tych napiec nie przekraczac. Przewaznie jest to +120V i -60V wzgledem grzejnika. Napiecie DC na gornej katodzie SRPP wynosic bedzie okolo 80VDC (to zaleznie od lampy i jej biasu).

Czyli zareferowanie grzejnika np. do napiecia DC=40V da nam zakres ''plywania'' napiecia na katodach od -20VDC do 160VDC.


iAMP, iPSU, iSMPS i kto tam wie co jeszcze :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

borysgo2

Mam pytania.Dlaczego jedna połówka lampy ecc83 zasilana jest poprzez rezystor r8,natomiast druga poprzez r7 +led.Czy planujesz wersję na tranzystorach bipolarnych?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.