Discrete audio opamp

RAAF12

Golden Member

Hier staat een uitgewerkt,soortgelijk schema met alle ontwerpoverwegingen erbij
https://books.google.nl/books?id=7djSyLcX4coC&pg=PA388&lpg=PA3…

blackdog

Honourable Member

Hi Henk,

Weer even kort door de bocht...

Q1 en Q2 is de verschil versterker, hier komt het eerste deel versterking vandaan.
Q7 en Q 8 zijn stroombronnen deze zorgen voor meer versterking en het is meer lineair.

Q4 is de Vas, de hoofd spanning versterker in deze schakeling.
Q5 en Q6 is alleen een stroombuffer die de collector van Q4 buffert.

Q3 en Q4 zijn beide weer stroombronnen die net als Q7 en Q8 de zelfde functie hebben.

JBerg54
Maak je niet druk over een kleine onbalans in het clip niveau.
Dit lijkt bij je +-8V veel maar als je bij +-25 a 40 volt kijk,
is het helemaal niets...

En wat denk je van het aangeboden signaal dat de versterker normaal verwerkt, is dit symmetrisch denk je ;-)

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

@ henk: even kort:
Q1 en Q2 vormen een verschilversterker. Hier een mooi filmpje daarover: https://www.youtube.com/watch?v=mejPNuPAHBY

Q3: Aan de basis staat altijd 1,9V van de led. Dus staat er over R7 altijd 1,3V. Dus de stroom door de collector is altijd constant. Q3 is dus een stroombron.

Q4 is eigenlijk een klassieke transistor versterker, met een kleine emittor weerstand.

Q5 en Q6 zijn 2 emittor volgers, die samen de uitgangstrap vormen. Ze staan in klasse AB

Q7 en Q8 is een stroomspiegel. Hier een mooi fimpje daarover: https://www.youtube.com/watch?v=xR0RfmmRhDw

Q9 is eigenlijk een hele rare. Dat is een soort stabilisator die de spanning altijd op ongeveer 1,2V houdt. Dat is in te stellen met de potmeter. Daardoor komt de eindtrap eerst in klasse A, en bij meer vermogen in klasse B. Voor wisselspanning is het een kortsluiting.

Voor Q10 hetzelfde verhaal als voor Q3

Ik zit het boek "Audio Power Amplifier Design Handbook" van Douglas Self te lezen, en daar kwam ik nog een aardig plaatje tegen dat een mooi blok schema weergeeft van wat ik op het moment heb.

n.b. hier zitten de stroombronnen aan de positieve kant, in mijn ontwerp in aan de negatieve kant. Dat is iets wat tussen de oren zit, maar ik denk nu eenmaal gemakkelijk vanaf de negatieve rail :)

@henk: ook deze staat erin:

[Bericht gewijzigd door JBerg54 op 10 januari 2016 11:19:45 (28%)]

High met Henk

Special Member

power fets zijn nog geen audio fets. ik heb die verschillen ook gezien.
Daarbij heb ik nooit betoogd dat FET? meer lineair zijn, maar dat je de aansturing meer lineair kunt houden...
ik verklap verder niets, ben alleen benieuwd wat mijn ontwerp gaat brengen.

bedenk ook dat dit boek al even oud is en technologie verandert.

voorbeeldje: ik heb het boek veldbusen van hulzebosch, daarin staat ethernet kan niet in ring. mijne is druk 3 geloof ik. in druk 7 staat dat het wel in ring kan..

maar je hebt me wel weer op een idee gebracht.... kan dat later toevoegen... Bedankt!

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

@henk: "do not shoot the messenger" :)

Ik zit te broeden op een manier om de cross-over inzichtelijk te maken door de stroom te meten door één van de eindtransistoren.

Ook de overgang van klasse A (de rust toestand) naar klasse B (met hogere belasting) zou je zo moeten kunnen zien.

Ik zit te denken om de scoop met een kanaal aan de uitgang aan te sluiten, en een ander kanaal aan de emittor van R13. Dan de scoop kanaal A van B laten aftrekken, en je hebt de spanning over R13.

En R13 is 10 Ohm, dus je ziet dan eigenlijk de stroom door R13, en dus de stroom door het bovenste deel van de eindtrap.

High met Henk

Special Member

I don't shoot the messenger. I only doubt the information and validation of the message with respect to the time it was written and the information it contains.. :)

Sommige dingen moet je zien in de tijd, daarom het voorbeeld van veldbussen. Techniek staat niet stil.. Gaat zelfs erg hard. Maar er zijn meer boeken die je m.i. moet zien in de tijd van toen.. Maar dat wordt een religieuze discussie :)

Powerfets zijn verre van lineair. En hebben ook vrijwel geen lineair stuk.. Die kun je dus meteen afschrijven. Audio fets zijn in een bepaald gebied lineair, maar helaas is de gain afhankelijk van de temperatuur. Als de gain van de balanstrap mank gaat ben je compleet de weg kwijt.

Maarem cross over van het geheel is toch goed te meten? Waarom 1 kant?Sinus erop en inzoomen met de scoop op de doorgangen..

[Bericht gewijzigd door High met Henk op 10 januari 2016 12:51:25 (35%)]

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
blackdog

Honourable Member

Hi,

Waarom al die metingen aan "deze" test setup?
Ik denk dan al snel, setje power transistoren er achter dan heb je een reëele setup en kan je zien hoe je de rustroom verloopt ene hoe je deze mechanisch en electronisch oplost.

Je gaat er natuurlijk vanuit dat je powersectie zelf zo laag mogelijke vervorming heeft voor je de loop sluit.
Er zijn meerdere goede ontwerpen met enkele transistoren, Darlingtons, Compound Darlingtons, Audio Fets, Power Fets enz.
Van alle configuraties is wel een goed voorbeeld te vinden.

Mijn voorkeur gaat uit naar de Compound Darlington en kijk bij de gene die daar veel onderzoek naar heeft gedaan waarom, tip van de sluier => lagere vervorming.

Allemaal hebben ze hun voor en nadelen.
Ik zou voor het setje uitgangs transistoren gaan die ik al eerder aangaf, de 2SA1943 en de 2SC5200.
En nu moet ik gaan opletten dat ik me niet ga gedragen als Sander Sassen,
deze bepalen voor een groot deel hoe de versterker zich gedraagt.

Zo gauw de transistoren er achter zitten kijg je stabilitijds problemen, dit komt door de extra fase verschuiving
van de eindtransistoren.
Hiervoor moet de versterker een kleine loopgain krijgen anders wordt hij niet stabiel.
Hoe sneller de power sectie, des te minder de compensatie die nodig is voor een mooi puls gedrag en handelbaarheid
van capacitieve belastingen.

Nu weer iets anders bouwen, aan appeltaart voor de visite.
Hmmm wat zou het fase verschil zijn tussen scharrel eieren of eieren uit een leg batterij?

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

Op 10 januari 2016 12:37:42 schreef High met Henk:
Maarem cross over van het geheel is toch goed te meten? Waarom 1 kant?Sinus erop en inzoomen met de scoop op de doorgangen..

Bij een klasse B versterker heb je gelijk.

Een klasse A versterker heeft helemaal geen cross-over.

Maar we hebben het hier over een klasse AB. Bij weinig belasting staat hij in klasse A, en is er geen cross-over. Naarmate de belasting toe neemt (of de uitgangsspanning hoger wordt) komt er een punt waarbij er in klasse A modus niet meer genoeg stroom loopt, en hij dus over moet naar klasse B. Aangenomen dat de uitgangsspanning een zuivere sinus is, betekend dat, dat de cross-over ergens bij de top kan liggen, of net onder de nul doorgang.

High met Henk

Special Member

even voor mij beeldvorming:
cross over treedt op waar de push en de pull trap niet lineair zijn...

Als je daar zit drijf je je torren buiten het lineaire gebied dus (daar hebben we hetzelfde probleem dus)
net als bij mij zit dit gebied aan het begin (bij jou onder de 0.7 V)
en aan het einde (als je de basis in verzadiging begin te sturen)

kortom: je moet daar gewoon wegblijven... (bij mij zijn die gebieden waarsch groter)

de tweede reden voor dit verhaal zou zijn als je trappen in onbalans zijn en je push trap je pull trap krom zou trekken.

de derde reden is dat de ingang al niet lineair zou zijn (en dat is zoals al vaker gezegd) mijn grote voorkeur voor de mosfets..

[Bericht gewijzigd door High met Henk op 10 januari 2016 13:40:19 (28%)]

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

Op 10 januari 2016 13:24:15 schreef blackdog:

Waarom al die metingen aan "deze" test setup?
Ik denk dan al snel, setje power transistoren er achter dan heb je een reëele setup en kan je zien hoe je de rustroom verloopt ene hoe je deze mechanisch en electronisch oplost.

Voordat je aan de power trap toekomt moet het spul ervoor goed zijn. Zoals gezegd, voor mij is het een vingeroefening, om er wat gevoel bij te krijgen.

Ik heb, naar aanleiding van het boek wat ik aan het lezen ben nog 4 weerstandjes aan de ingangstrap toegevoegd.

Wat leuk om eens een vergelijk te maken van de ingangstrap van een Setton AS 3300 (die toch door veel audiofielen begeerd wordt), en wat ik nu heb.

De Setton is nog kaler dan waar ik in eerste instantie mee begonnen ben :)

Mijn voorkeur gaat uit naar de Compound Darlington en kijk bij de gene die daar veel onderzoek naar heeft gedaan waarom, tip van de sluier => lagere vervorming.

Allemaal hebben ze hun voor en nadelen.

Ik denk dat je deze bedoeld :)

Op 10 januari 2016 13:37:21 schreef High met Henk:
even voor mij beeldvorming:
cross over treedt op waar de push en de pull trap niet lineair zijn...

Nee, cross over treedt op waar het push gedeelte stopt met pushen, en het pull gedeelte begint te pullen, en vice versa.

Of anders gezegd, als de stroom door de ene transistor nul wordt, en de stroom helemaal wordt overgenomen door de andere.

Op 10 januari 2016 13:37:21 schreef High met Henk:
even voor mij beeldvorming:
cross over treedt op waar de push en de pull trap niet lineair zijn...

Als je daar zit drijf je je torren buiten het lineaire gebied dus (daar hebben we hetzelfde probleem dus)
net als bij mij zit dit gebied aan het begin (bij jou onder de 0.7 V)
en aan het einde (als je de basis in verzadiging begin te sturen)

kortom: je moet daar gewoon wegblijven... (bij mij zijn die gebieden waarsch groter)

de tweede reden voor dit verhaal zou zijn als je trappen in onbalans zijn en je push trap je pull trap krom zou trekken.

de derde reden is dat de ingang al niet lineair zou zijn (en dat is zoals al vaker gezegd) mijn grote voorkeur voor de mosfets..

Nee niet echt. Crossover distortion is waar de versterker overgaat van sourcen naar sinken. of wel waar the push transistor overgenomen wordt door de pull transistor.
edit: q5 en q6 in jberg's schema.
Hier een goede uitleg met scoop beelden.
https://www.youtube.com/watch?v=VgodYtiD_F0

AKA fry, Stichting EMM, ElectroMagnetic Magnificence

Op 10 januari 2016 13:24:15 schreef blackdog:

oor het setje uitgangs transistoren gaan die ik al eerder aangaf, de 2SA1943 en de 2SC5200.
En nu moet ik gaan opletten dat ik me niet ga gedrage
Gegroet,
Blackdog

ik vind dit een leuk topic, schema's met heldere uitleg/toelichting. scopebeelden die ik een beetje begrijp. goede verwijzingen en bronvermelding.

ben me al aardig aan het inlezen met andere documentatie.
me breadbordje is al bestukt, nu nog kijken wat ik ermee kan.

en niemand die te beroerd is om het nog een keer uit te leggen
dank, mvg A

Op 10 januari 2016 14:02:19 schreef anne2:
[...]

me breadbordje is al bestukt, nu nog kijken wat ik ermee kan.

Mooi!

Ik heb er een Sennheiser koptelefoon aangehangen (2 x 25 Ohm) om eens te luisteren hoe het klonk.

High met Henk

Special Member

Op 10 januari 2016 13:43:16 schreef JBerg54:
[...]

Nee, cross over treedt op waar het push gedeelte stopt met pushen, en het pull gedeelte begint te pullen, en vice versa.

Of anders gezegd, als de stroom door de ene transistor nul wordt, en de stroom helemaal wordt overgenomen door de andere.

ofwel: rondom de nuldoorgang, wat jij ontkende
Verder: als de stroom nul wordt zit je buiten het lineaire gebied.

maar ik bedenk me nu: de stroom door de ene moet een keer nul worden... omdat je anders niet volledig uit kan sturen. Ja dan verschuift je cross over ook, naa rhet punt waar hij nul kan worden....

Hmm lastige ontwerpkeuzen idd...

ik kan mij herinneren dat Technics ooit eens new class A ontworpen heeft om dit probleem op te lossen.

kijk daar ook eens naar!

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

In klasse A bestaat crossover distortion niet omdat 1 tor zowel de positieve als de negatieve kant van de golf stuurt. Met als gevolg dat het rendement zeker onder de 50% komt.

AKA fry, Stichting EMM, ElectroMagnetic Magnificence

Op 10 januari 2016 14:15:47 schreef High met Henk:
[...]

maar ik bedenk me nu: de stroom door de ene moet een keer nul worden... omdat je anders niet volledig uit kan sturen. Ja dan verschuift je cross over ook, naa rhet punt waar hij nul kan worden....

Je hebt hem :)

En nu komt het:

  • Bij klasse A wordt de stroom door één van de transistoren nooit nul
  • Bij klasse B wordt de stroom door één van de transistoren nul als de spanning aan de uitgang nul is (bij ohmse belasting)
  • Bij klasse AB is er een overgangspunt tussen die twee, waarbij de cross over plaats vind ergens tussen de maximale uitgangsspanning, en nul afhankelijk van de gevraagde uitgangsstroom.
High met Henk

Special Member

ik zeg al:het is allemaal ROESTIG....
en analoog was al nooit mijn sterkste punt. maar 2016 is mijn jaar om alles weer op te pakken en gaten te dichten....

Echter kijk eens naar de new class A van technics wat ik begrepen heb, doen die eigenlijk een klasse AB, die ze bij meer uitsturen meer richting A laten gaan.

mijn eigen technics Su8099 die als klasse AB te boek staat schijnt 1 van de eerste te zijn die het heeft. kort daarop gingen ze dat "new class A" noemen

later verbeterd in "new class AA" schijnt dus een techniek te zijn om dit op te lossen, maar nogmaals, das van horen zeggen. jij hebt zelf meer kennis om dit te doorgronden!

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

Voor de nabouwers nog een keer het huidige schema:

R7 is verlaagt naar 1kOhm. Dat maakt de stroom van de stroombron 1,23 mA. Daardoor is de input bias ook hoger geworden, en staat de uitgangsspanning in rust nu op 3 mV.

Er zijn nog 4 weerstanden bijgekomen. Deze hebben tot doel de imperfecties in de Q7/Q8 en Q1/Q2 matching te neutraliseren.

Daar is DC nog iets aan te meten.
- Zet de meter tussen de emittors van Q7 en Q8. Bij perfect gematchte transistoren zou de spanning nul moeten zijn. Ik heb 730 µV gemeten.

- Zet de meter tussen de emittors van Q1 en Q2. Bij perfect gematchte transistoren zou de spanning nul moeten zijn. Ik heb 80 µV gemeten.

Ik denk dat hiermee de ingangstrap wel redelijk optimaal is. Misschien moet de led als spanningsreferentie nog onder loep genomen worden.

Tijd om eens naar de uitgangstrap te gaan kijken :)

@Henk: ik heb laatst hier een Technics SU V450 ter reparatie gehad. Daar zat een "klassieke" Darlington AB eindtrap in. Wel een wat bijzonder bias circuit met twee transistoren.

High met Henk

Special Member

daar schijnt het hem dus nou net in te zitten: ze hebbe een B instelling en een A instelling en die A gaat meer open als je hem verder openschroeft... tot na de cross over vervorming. daarna schijnt hij weer uit te gaan. volgens mij krijg je dan trouwens weer corss over vervorming... ANYWAY... bekijk het eens. geef je het mee als MOGELIJKE oplossing voor je probleem.

[Bericht gewijzigd door High met Henk op 10 januari 2016 15:01:58 (42%)]

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
blackdog

Honourable Member

Hi Henk,

Blijf niet te moeilijk denken over de crossover...
Daar hebben we loopgain voor om de eventuele fouten weg te regelen.
De basis moet natuurlijk goed zijn, zoals JBerg54 nu met zijn stroombronnen de simpele schakeling heeft geoptimaliseert.
Dit kan allemaal nog veel werder, maar dat maakt de schakeling weer complexer.
Dan komen we snel richting het ontwerp waar SS b.v. mee adverteerd. :-)

Bij het opschalen van de versterker die JBerg54 nu hier presenteerd, moet je waarschijnlijk de compensatie weer gaan aanpassen.
De 2N2222 en de 2N3904 en de 2n3906 zijn 40V transistoren, en deze zijn vrij snel.
Er zijn er niet zo veel die een hogere Vce hebben, kleine Ccbo hebben.
Ik heb nog een kleine hoeveelheid van de Hitachi 2SC2547 en de 2SA1085, deze zijn niet meer leverbaar.
Fairchild heeft hier een vervanger voor, KSA992 en de KSC1845, Farnell levert deze en ook Mouser heeft ze.
Ik heb ze toen voor 5,70€ voor 100 stuks betaald ex. btw bij Mouser.

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.
High met Henk

Special Member

je begrijpt wel dat je nu het begrip loopgain uit te leggen hebt toch??? :P

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
blackdog

Honourable Member

Hi,

Doe je best, lees de info hieronder, wist je dat Google je vriendje is? ;-)
Dit is wat ik zo snel kon vinden dat ik redelijk duidelijk vind wat uitleg betreft.
http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1.html

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.