Transistor voorversterker met goede eigenschappen.

blackdog

Golden Member

Hi,

Zoals de laatste weken al een paar keer voorbij kwam zijn er forum gebruikers die een simpele audio verversterker nodig hebben.
Daar voldoet het onderstaande trapje niet helemaal aan. :-)
Er zijn wel wat voorwaarden om een goede versterker trap te maken, zoals ondermeer deze:

Vervormings arm
Redelijk ruisvrij
Hoge ingangs impedantie
Lage utgangs impedantie
Voldoende groot frequentie gebied

Daar heb ik geprobeerd aan te voldoen met onderstaande schema.
Zoals met alle simpel opgebouwde schema's is ook dit schema voedingspanning afhankelijk en dit schema is "getuned" voor 12 a 15V voeding voor de beste performance.

http://www.bramcam.nl/2-Transistor-Amp.png

Beetje uitleg
R3 en C1 zorgen er voor dat de eventueel aanwezige rommel op de voedinglijn zo veel mogelijk wordt onderdrukt.
Dit is vooral van belang als de bron een hoge impedantie heeft, dan geeft de bron impedantie samen met R1 van 4M7 te weinig verzwakking van het voedinglijn stoor signaal.
R1 en R2 stellen de versterker trapjes voor DC in,
maar natuurlijk heb je bij deze eenvoudige opbouw dat er meer weerstanden zijn de die DC instelling beinvloeden.

De ingangs transitor is een kleine Darlington voor de hoge ingangs impedantie gekozen, ook voor de tweede transistor heb ik een Darlington getest.
Maar met de BC560C of andere ruisarme hoge Hfe transistor werkt hier het beste.

R5 en R8 stelen de basis versterking in, en daar zou ik niet te veel me rommelen, daar deze ook het uitstuurbereik bepalen, en ook de DC instelling.
Zoals ik al zij getund voor 12 a 15V voeding :-)

Er is getest met een aanstuur impedantie van 470K, boven de 30KHZ gaf dit pas verandering van het frequentie bereik als hevolg van de Miller capaciteit van Q1.
Bij gebruik van enigzins normale aanstuurimpedanties is -3dB bij 400KHZ haalbaar.

Bij 15V voeding is net voor het clippen 3,4V RMS beschikbaar bij een vervorming van 0,06% bij 1KHZ.
Bij 10 KHZ, 15V voeding en het zelfde uitgangsignaal van 3,4V is de vervorming 0,078%.

Natuurlijk is dit te optimaliseren door aanpassing van R1 zodat de schakeling optimaal symetrisch zou gaan clippen, maar dit ging mij een stapje te ver.

De uitgangs impedantie is ongeveer de impedantie van R8 gedeeld door de overgeblezen openloopgain bij de te testen frequentie.
Bij 1KHz was de uitgangs impedantie kleiner dan 10Ω en ik voldoe hiermee ruim aan de gestelde eis van een lage uitgangsimpedantie.
Dat de uitgangsimpedantie laag is, betekend niet dat hij nu ook een 16Ω hoofdtelefoon vervormingsarm kan aansturen!
Het is echter wel veel beter dan een enkel Drain of Collector uitgang van de simpele versterkertrapjes.
Bij 1V rms en 820 Ohm belasting gaat de vervorming naar ongeveer 0,04% en is dan niet meer grotendeel 2e harmonische.
Ik heb mijn oortelefoontje dat bij mijn mobiele telefoon zat, via een 820 serie weerstand aangesloten en het was opvallend dar de 3e harmonische vrij goed hoorbaar was,
als de vervormingsmeter boven de 0,05% THD kwam.

Het is ook niet zo vreemd dat dit niet goed werkt, de totale stroom dat deze versterker opneemd in ongeveer 5mA en hierdoor niet geschikt om hoofdtelefoons direct aan te sturen.

Nog wat plaatjes van mijn metingen.
De bloksignalen komen uit mijn Audio Precision meetset en zijn wat minder stijl maar goed genoeg voro deze metingen.

1KHZ bloksignaal bij 3.2V TopTop uitgangs signaal.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-Blok-1KHZ.png

1KHZ bloksignaal bij 3V TopTop uitgangs signaal.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-Blok-10KHZ.png

En dit laat zien hoe de vervorming er uit ziet bij 1V RMS uit en 1KHZ meetfrequentie.
Ik heb de Scoop 16 x laten middelen om de ruis uit het groene vervormings signal te halen, dit omdat er met 22KHZ bandbreedte is gemeten
en hier nu zichtbaar is, dat het grotendeels 2e en een 3e en een beetje 5e harmonische betreft.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-Sinus-1KHZ-Dist.png

Uit het testen van deze schakeling blijkt, dat je met twee transistoren hele nette versterkertrapjes kan bouwen die goed voldoen voor goede audio en andere toepassingen.
Dat ik met een paar goed gekozen opamps het zelfde en het ook beter kan doen, wist ik natuurlijk al voor ik er aan begon. :-)
Maar door het een beetje tunen heb ik de vervorming toch een stuk omlaag gekregen t.o.v de artiken die ik heb gelezen ove dit soort versterekr trapjes.
Deze schakeling is misschien leuk voor de gene die niet met opamps willen werken :-)

Shoot @ IT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Mooi toch? Kan zo naar Schakelingen/Audio

Uiteraard is het mooi, en zeer degelijk onderbouwd, zoals alles wat Bram post aan ontwerpen. Toch kan ik niet laten alweer de vraag te stellen die ik wel vaker stel bij zijn bijdragen: wanneer zou men dit nu gebruiken? Als meetversterker, ja, wellicht.

Mijn eigen belangstelling gaat dan eerder naar voorversterkers met lage ingangsimpedantie, voor dynamische microfoons; op dat punt zag ik nooit fraaier dan een ideetje uit RadioBulletin met ook slechts twee transistors en niet mer dan tien randcomponenten. Ik onthoud altijd dat de auteur zijn geheim prijs gaf als "hoge voedingspanningen (toen +/- 15V=, vandaag zou men galant +/- 24V= kunnen doen) daarmee kun je grotere weerstanden toepassen voor emitter en collector, en dan draai je redelijk hoge impedanties net als in een buizenversterker"

Maar als het hem echt gaat om hoge ingangsimpedantie, zou men dan niet eerder iets doen met een of andere vorm van fet? Of ruisen die te zeer?

@blackdog, laat mijn kritische woorden niet aan uw hart komen, het is meer dan mooi dat we uw ideetjes mogen delen en toepassen. Dank!

hoe beter de vraag geschreven, zoveel te meer kans op goed antwoord
blackdog

Golden Member

Hi Heren,

big_fat_mama
Dit schakelingentje is zeer goed als audio voorversterker te gebruiken.
Klasse-A en zeer breedbandig, wat wil je als audio liefhebber nog meer :-)

Wat je bedoeld met microfoonversterker is dat je een ingangstrap hebt die bij een lage microfoon impedantie ook weinig ruist.
Bij ingangstrapjes met transitoren houd dit bijna altijd in dat ook de ingangs impedantie aan de "lage" kant is.
Dit omdat vaak 0,5 tot 1mA aan collectorstroom moet lopen door de eerste transistor.
Dit resulteerd automatich in een in verhouding lage impedantie aan de basis zijde.

Met goede JFets zijn zeer ruisarme versterkers te bouwen ook voor dynamische microfoons zoals de Sennheiser MD441 en de AKG 202, beide microfoon type met weinig output.

Maar een NE5534A en een 1:3,15 trafo van Beyer geeft je al een ruisgetal die dicht tegen het optimum aan zit.
Dat ga je niet doen met een twee transitor trapje, te veel moeite en haalt niet de performance die je met de NE5534a haalt.
Met een modernere opamp die een nog lagere ruis heeft, kan je er misschien nog een half dB aan ruis afsnoepen.
Maar of dat nu echt zinning is er zijn er niet veel die in een dode kamer aan hetmeten zijn.
De beste microfoons zijn van het condensator type en dan is het ruisgetal van je microfoonversterker niet meer intressant,
dit omdat het versterkertrapje in de condensator microfoon het niveau al hoog genoeg legt voor ruisvrij gebruik. (als dit trapje zelf ook goed is)

Goede candidaten voor een ruisarme JFet trap is ondermeer de BF862, 2SJ170 2SK389 en de LSK389.
Bij ruisarme JFets heb je altijd grote interne capaciteiten en hier zal je echt rekening mee moeten houden bij het ontwerpen.

Ik ben bezich geweest met een JFet als erste trapje, maar dat kreeg ik niet zoals ik wilde.
Dus ben ik met een Darlington en een BC550C gaan testen, de versie met de BC550c als eerste transitor plaats ik later hier in dit topic.
Heeft een lagere ingangs impedantie maar ook een stuk lagere ruis, de eerste meting liet -103dBV zien bij kortgesloten ingang.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Ik heb de "V2" versie van de twee transistor versterker af en deze werkt nog wat beter.
Maar ik heb nu wel de voeding vastgelegt op 15V, daar is de instelling van deze versterker op aangepast.
Ja hij werkt ook op 12V maar met meer vervorming en een kleiner uitstuur bereik.

Verder is door gebruik van een andere transistor aan de ingang de ruis een flink stuk naar beneden gegaan.
De ruis is nu beter dan -103dBV gemeten bij 22KHz bandbreedte.

Nu eerst even het schema van de V2 versie.
http://www.bramcam.nl/2-Transistor-Amp-V2.png

Wat is er nu veranderd...
De ingangs transistor is nu een BC550c voor de lagere ingangsruis.
De belangrijke weerstanden zijn nu 1% metaalfilm geworden.
De DC shift aan de emittor van de BC560c is nu uitgevoerd met een TL431 in de 2.5V stand en deze breng de emittor 2,5V lager dan de 15V voedingslijn.
Dit werkte wat stabieler dan de 680Ω weerstand en scheelt ook een dikke elco.

De collector weerstand R4 is wat omlaag gebracht naar 8K21 omdat dit bij de BC550c een lagere vervorming opleverde.
De versterking bij alle metingen was 9,4x, niet omdat ik deze waarde precies nodig had, maar omdat R6 parallel aan R5 dit deze versterking opleverde.
R6 van 47Ω met in serie een 500Ω trimpot, geeft een instelbereik van 6 tot 25x, als dit nodig is.

C3 van 47pF zorgt voor een beetje HF onderdrukking aan de ingang en vooral ook voor stabiliteit bij een open ingang,
deze geeft een beetje tegengas aan de Miller capaciteit van Q1.

De 47pF geeft een kantelpunt van ruim 30KHZ als je bron impedantie 100K is.
Nu zijn er niet veel bronnen die 100K Ri zijn, ik ken er wel een aantal, maar daar gebruik je een heel ander versterkertype voor.
Voor deze versterker denk ik meer aan audio en meetversterker toepassingen tot zo'n 1MHz.

C4 werkt voor de hoge zijde van het frequentie gebied en zorgt er voor dat er geen overshoot is op de blokweergave.

Nog wat plaatjes...

Het signaal op de uitgang is de gele trace en het vervormings residu is de grote trace, kijk ook nu weer niet naar de amplitude van de groene trace.
Deze komt uit een autorange meetinstrument, het is voor het interpreteren van het residu van de THD meting, de twee THD metingen zijn gedaan bij 1K8 belasting.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Sinus-THD-1K8-Load-1KHZ.png

Nu bij 10KHZ.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Sinus-THD-1K8-Load-10KHZ.png

Blokgolf bij 100Hz, scoop moest hier op DC staan, daar hij te veel "tilt" van het signaal gaf,
Maar ik had niet genoeg regelbereik op de scoop voor de zelfde vertikale schaal, maar het is in ieder geval een mooi plaatje.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Blok-100HZ.png

Nu bij 1KHZ.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Blok-1KHZ.png

Nu weer met AC koppeling daar de tilt van de scoop hier maar klein is.
De kleine zwabber in het signaal is grotendeels een scoop afwijking, daarom maak ik bij precisie meting gebruik van een andere scoop voor dit oort signalen.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Blok-10KHZ.png

Nu wordt zichtbaar dat de versterker geen oneindige bandbreedte heeft.
Dit is een blok bij 1MHZ, de flanken kunen nog wat stijler als ik C4 van 33pF nog wat kleiner maak, maar de stabiliteit vond ik belangrijker.
De -1dB bandbreedte is bij het bovenstaande schema als meer dan 1,4MHZ bij 1V RMS aa nde uitgang, ik vind het mooi zat.
http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V2-Blok-1MHZ.png

Met een 1:3 tot 1:10 trafo aan de ingang heb je een hele aardige microfoon versterker als je hem daarvoor wilt gaan gebruiken.

Moe...
Tukkie doen.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
vergeten

Golden Member

Op 11 augustus 2019 16:35:13 schreef blackdog:
Beetje uitleg
R3 en C5 zorgen er voor dat de eventueel aanwezige rommel op de voedinglijn zo veel mogelijk wordt onderdrukt.

Ik denk dat je hier C1 bedoeld ipv C5 :)

Doorgaans schrijf ik duidelijk wat ik bedoel, toch wordt het wel anders begrepen.
blackdog

Golden Member

Morge :-)

vergeten,
Gisteren nog het foutje aangepast, dank je.

Ook was ik gisteren knap gaar om het laatste stukje te typen, dus doe ik het nu even.
Bij het tunen voor de beste performance kwam uit de vervormingstesten naar voren dat er verschillen waren in de transistoren.

De resultaten die ik met het hier geposte schema behaal, zijn niet echt normaal, op THD gebied is dit schema rond een factor 10 beter.
Maar dat is alleen zo als de gebruikte transistoren zo goed mogelijk zijn.
Dit is vrij normaal als je zoveel performance uit een twee transistortrapje perst.

Ik heb meerdere BC550c en BC560c getest en van de BC560c heb ik nog wat plaatjes gemaakt met de DCA Pro om te zien waar de verschillen in zitten die extra vervorming veroorzaken.
Het gaat hier in de plaatjes om een Philips BC560c en een Fairchild BC560c, ik kon even geen ON Semi vinden welke je tegenwoordig het meest kan kopen.

De BC560c-1 is de Fairchild en de BC560c-2 in de Philips transistor.
In dit plaatje als je goed kijkt is te zien dat de BC560c-2, de Philips tansistor een scherpere knie heeft bij een paar honderd mV Vce spanning.
http://www.bramcam.nl/BC560c-Ic-Vce.png

Het kost een beetje moeite, maar ook hier is de scherpere knie zichtbaar, ook liggen de lijnen van de hFE dichter bij elkaar voor de Philips.
http://www.bramcam.nl/BC560c-hFE-Vce.png

Maar bij dit plaatje is het beter te zien wat de verschillen zijn.
Hoe horizontale de lijn blijft lopen, hoe lager de vervorming.
Dit is ook goed zichtbaar in hFE/Ic karakteristieken van de goede Audio eindtransistoren, welke over een groot Ic bereik zeer vlak is.
Hoemeer de hFE zakt bij groter worden de stromen, hoe groter ook de vervorming.
http://www.bramcam.nl/BC560c-hFE-Ic.png

Ik heb hier ook nog wat speciaal transistoren liggen, zal ik ook eens wat testjes mee doen, die zijn zeer vlak in de hFE/Ic karakteristiek alleen daar is de hFE niet zo hoog van.
We zullen zien wat dit gaat opleveren als performance!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Bram,

( Ik zat ook te janken over/om versterkertjes )
Als ik vragen mag?
Voor wat is deze versterker het meest geschikt?
Microfoon of bijvoorbeeld de uitgang van mijn PC ( dat is……geluidskaart niveau? ) ( naar....TDA2050 ? )

En zou je boos worden als ik jou schema ( MISSCHIEN!!! ) gebruik en combineert?
Ik heb die TL431 wel maar ik begin pas bij 12Volt dus ALS ik dan de TL en C7 vervang voor R6 en C4 van het schema boven?
LET OP ik weet niet of ik het gaat doen!
Maar zat te denken als ingangs trapje voor de TDA2050 misschien?

(even nog wat? onderste schema? 332 is? 332ohm? neem aan niet 3300)

VrGr Rob.

ben in afwachting van de eerste 3D beurs!
blackdog

Golden Member

Hi Rob,

Bruikbaar?
Of dit versterkertje voor jou goed is hangt van een aantal zaken af...
Welke microfoon ga je gebruiken, dit is heel belangrijk om te weten betreffende het signaal niveau en de eventuele voeding die voor de microfoon nodig is.
Dan krijgen we het apparaat dat je gaat aansturen met je microfoon versterker, hoeveel signaal heeft dit aparaat nodig voor goede werking.

Signaal niveau voor TDA2050
Ik heb even gekeken welk signaal niveau de TDA2050 nodig heeft om vol vermogen te leveren aan een 4 of 8Ω luidspreker.
Hiervoor heb ik een beetje het gemiddelde genomen van de voedingspanningen die bij de 4 of 8Ω belasting horen.
Daarna heb ik gekeken hoeveel de TDA2050 versterkt in de voorbeeld schema's.
Uiteindelijk komt daar na berekening een signaal niveau uit van rond 400mV RMS voor vol vermogen.

Opbouw signaalweg
Dan krijgen we nog dit, gaat microfoon, microfoonversterker direct naar de TDA2050 of komt daar nog iets tussen zoals een mengpaneel, limiter, toonregeling enz.
Die extra randapparatuur heeft bijna altijd ook weer versterking en daar zal rekening mee gehouden moeten worden.
Dit is een groot probleem in de audio industrie, vaak is er te veel versterking.

Geluidskaart
Je geluidskaart moet voldoende signaal kunnen leveren om een TDA2050 aan te sturen daar er maar 400mV nodig is en de lijn uitgang van je geluidskaart dit makkelijk kan leveren.

Schema versie
Er komt nog een V2.1 versie van het schema waar ik de TL431 uit gekegeld heb en deze is vervangen door ene 4,7Ω weerstand, dit samen met nog wat andere kleine aanpassingen.

Type weerstanden en tolleranties
Alle Lila weerstanden zijn van het 1% type, dit is nodig voor stabiliteit en voor het verkrijgen van een laag ruisgetal.
Bij de meeste waarden in het schema gaat het er niet om precies die waarde te hebben, maar dat betekend niet dat je er maar wat kan inproppen!
Als de 332Ω weerstand b.v. 340Ω zou zijn, dan is de versteking wat minder en veranderd er in de eigenschappen weinig.

Verander je R1 in het laatste schema van 3,9Meg naar 4,7Meg dan verschuift het optimale DC instelpunt naar een andere voedingspanning.
Dat houd dan in dat de minimale vervorming niet meer zit rond de 15V voeding.

Versterker opbouw
Bij simpel versterkers zoals dit schema van mij nog steeds is, is er altijd een stuk grotere gevoeligheid voor voedingspanning variaties dan b.v. een opamp.
De gemideelde opamp zit vol met transistoren en JFets om de basis onderdelen die voor de versterking zorgen zo ongevoelig mogelijk te maken voor voedingspanning variaties.

Microfoon
Wat voor soort/type microfoon ga je gebruiken?

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Bram,

Ik heb de bovenste gemaakt maar dan met gewone transistortjes.
In eerste instantie deed ie het niet, dat was met een hoger voltage –
Toen op rond 12Volt gezet maar mijn omgebouwde 3Volt versterkertje deed het nog net wat beter.
Maar ik heb al gezien ook dat ik meer nodig heb!
Mijn PC deed het nu niet meer en normaal liet ik het signaal via de PC gaan,
Dus microfoonversterkertje, geluidskaart PC, naar mijn modulatortje
Maar die modulator die heeft best nog wat input nodig merkte ik nu!
Ik denk zal het versterkertje eens direct doen maar dan blijft er niet veel van over.
.
Modulatortje is met een TDA2050 maar die lijkt als modulator geschakeld veel LF nodig te hebben!
Misschien zo iets als 2Watt denk ik want ik heb een goedkoop klein stje en die staat met potmetertje iets over de helft.
Dus 2Watt is het misschien? Komt dat ook uit een PC LF kaart???

VrGr Rob.

ben in afwachting van de eerste 3D beurs!
blackdog

Golden Member

Hi rob007

Je stukje is nogal onduidelijk...

Je zegt dat je het bovenstaande schema hebt gemaakt met "gewone" transitoren...
Wat zijn dat?

In mijn schema en uitleg staat duidelijk dat de getoonde transistoren moeten worden gebruikt en de weerstandswaarde die er in staan.
Er zomaar wat inprikken gaat niet goed werken.

Dat is zoiets als dat je een motortje uit een scheerapparaat in je klopboor machine zet en klaagt dat het niet werkt.

Een geluidskaart van een redelijk moderne computer levert "geen" vermogen maar een lijn uitgangssignaal.
Sommige geluidskaarten kunnen dedecteren of je op de lijnuitgang een hoofdtelefoon aansluit en schakelen dan om naar een modus hiervoor.
Dan komt er zeker geen 2-Watt uit, zoals de aanname die jij steld. :-)
Denk dan aan zoiet als 50mW.

Signaal niveau TDA2050
Ik had je al aangegeven dat de TDA2050 zoiets als ongeveer 400mV lijn signaal nodig heeft voor vol vermogen.
Je hebt trouwens nog niet verteld wat je nu gebruikt waarmee je aan het testen bent(of ik heb er overheen gelezen), wat voor microfoon dus!

Laat ik nu even aannemen dat het een 200Ω dynamisch type is, welke je op een normale afstand bespreekt, dat is zo'n 10 a 15cm.
Gemiddeld komt er dan 1mV uit de microfoon en je hebt voor de TDA2050 400mV nodig.
Dat betekend dus dat je 400x moet versterken! geen van de versterkertjes die jij hebt laten zien of die ik hier laat zien kan dit in 1x.
Kan het wel, als dat je vraag zou zijn, je dat kan met nog een versterker trapje er achter zodat je dan aan de rond 400x versterking gaat komen.

Ik vind dit niet echt optimaal, als je microfoon een 200Ω dynamisch type is, vind ik dat je het goed moet doen, ook iv.m. je zender toepassing.
En dat is dan een microfoonversterker met een ingangstrafo en een goede opamp zoals de NE5534a.
Daar heb ik van de week ook nog mee getest en wou het schema ook op CO zetten, maar de tijd ontbreekt me op het ogenblik hiervoor.

Voorversterkers
Voorversterkers voor audio leveren in princiepe "versteking" van het niveau, dus b.v. van 100mV naar 1V als de versteking van deze voorversterker 10x is.
Voorversterkers zijn bijna nooit gemaakt voor lage belasting impedanties, standaard audio werk belast je nooit lager dan 2K.
Studio apparatuur is vaak speciaal gemaakt zodat het een belasting aan kan van 600Ω

Simpel versterkertrapjes.
Alles wat jij liet zien met buizen en simpele versterkertrapjes mag je bijna nooit belasten lager dan 2K en bij buizen is dat vaak een factor 50 tot 100 hoger.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ik ben altijd onduidelijk! ;-) (is gewoon waar!)

Geen 2 Watt!
Oké? Ik dacht dat er nog best wat Watt uit zou komen? Je zult wel gelijk hebben.
Maar ik had al wel zitten denken een versterkertje als TDA2030 te gaan gebruiken,
Daar heb ik een stel van liggen met en zonder print.

Ik heb dus het bovenste schema met Q1 de BC547 en Q2 de BC560
Achter af gezien niet die DC =>9.9V gecontroleerd en ook de ingangsweerstand???
Ook is in de tussentijd mijn oude PC nu stuk en kan ik nu even helemaal niets meer!
Ik dacht misschien als microfoon voorversterkertje ook maar dat gaat hem waarschijnlijk ook niet worden,
Het printje: https://i.ebayimg.com/00/s/NTAyWDc1MA==/z/up4AAOSwDFFdOq9M/$_10.JPG?se…
Dat ik lichtelijk verbouwd heb(Q3 en R6 weg gelaten!) wint het op alle vlakken(Sorry!) ;-)

VrGr Rob.

ben in afwachting van de eerste 3D beurs!

Op 16 augustus 2019 19:58:37 schreef rob007:
...dacht dat er nog best wat Watt uit zou komen?

"best wat Watt" 8)7 Best wat vermogen bedoel je.

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein
blackdog

Golden Member

Hi,

Ik ben ondertussen aangekomen bij Versie-7 en ben geswitch naar de toepassing als audio voorversterker.
Dus de extra grote bandbreedte heb ik losgelaten en voor uitstuur bereik en lage vervorming gegaan bij een zo groot mogelijke audio bandbreedte..
Maar eerst de laatste versie van het schema.

http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V7-Schematic-01.png

Wat is er veranderd, er zijn een aantal componenten bijgekomen zodat als de schakeling als audio preamp gebruikt wordt de aansluitkabels
geen problemen veroorzaken en ook dat er wat ontkoppeling is voor HF signalen aan de ingang.
R1 en C3 samen met de stand van de volume regelaar P1 zorgen voor de HF dempping.
Natuurlijk verschijft het kantelpunt met de stand van de potmeter, maar het kantelpunt ligt dermate hoog dat dit voor audio toepassing geen gevolgen heeft.

Q2 en Q3 waren eerst een kleine Darlington BC516, maar voor de laagste vervorming werd de dissipatie toch wat hoog en
ben ik overgegaan op een BD140-16 en een BC560c als Darlington geschakeld.
Nu is het te dissiperen vermogen geen probleem meer, maar de BD140 heeft wel een koelplaatje nodig.
Dit is een Klasse-A ontwerpje dat natuurlijk voor goede kwaliteit wel wat vermogen verbruikt.
1-Kanaal verbruikt ongeveer 1,-Watt :-)

Wat levert deze honger nu op, 1V RMS, 1KHz rond de 0,001% vervorming.
Gevoeligheid voor belasting is nihil, bij 1K belasting bij de bovengenoemde gegevens ging de vervorming naar 0,0012 toe.
Normale belasting voor een voorversterker is meestal 5K en hoger dus de voorversterker werkt dan als ombelast, met daarbij zeer lage vervormings getallen.
De vervorming bestaat ook grotendeels uit 2e harmonische, dus vriendelijk voor de oortjes.

Ook is er door het gebruik van een hoge voedingspanning meer uitsturing mogelijk, bij 4V RMS aan de uitgang is de vervorming 0,002% ook dit weer bij 1K belasting.
De Ri van de uitgang zit rond de 0,1Ω, vandaar ondermeer de lage vervorming bij belasting dit samen met de hog collectorstroom door Q3.

R8 van 332Ω kan worden opgebouwd door 3x 1K 0,6-Watt metaalfilm weerstanden te nemen.
R6 dissipeert niet zoveel, dus hiervoor kan een normale 1% metaalfilm weerstand genomen worden.
Ook is het mogelijk hier een 39Ω en een 470Ω weerstand parallel te zetten om de 36,5Ω te benaderen.

R10 is aan de uitgang opgenomen om er voor te zorgen dat als er een lange kabel wordt aangesloten dat het trapje niet gaat genereren.
R10 van 22Ω maakt zelfs een belasting van 10nF geen probleem voor deze versterker.

Mijn uitgangspunt was toen ik begon om met een paar transistoren een zo goed mogelijk versterker trapje te maken.
Ik had wat onderzoel gedaan naar allerlijk twee transistor versterekr trapjes en vele hebben een nogal beperkt uitstuur bereik en afhankelijk
en afhankelijk van de configuratei meerdere negatieve eigenschappen.
Het werd mij na een paar probeersels wel duidelijk dat als ik richting 0,002% THD zou willen gaan er meer voedingspanning en dus ook meer vermogen nodig
was om de schakeling vrijwel belasting onafhanklijk te maken(Lage Ri).
Veel van de schakelingen die ik heb bekeken werken wel aardig maar dus niet bij zeg de 2V RMS die ik wil hebben over het audio gebied met belasting.
Dus dat wordt dan toch kachelen een grote stroom en hoge voedingspanning, voor de audio jongens dus Pure Klasse-A met vrijwel alleen 2e harmonische THD:-)

Voor dat ik opmerkingen krijg over opamps die met minder vermogen toe kunnen, dat wit ik eerder dan jullie. :-)
Dat kwam natuurlijk direct in mij op toen ik aan deze schakelingen begon, maar ik wou de limiten opzoeken wat mogelijk is met twee een transistoren schakeling.
Dat is vorlgens mij vrij goed gelukt, maar ik hoort graag wat jullie er van vinden.

Er komt nog een kleine schakeling voor de voeding met ook daarin de aansturing van het mute relais.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

De keuze van R2 en R3 vind ik verrassend. Zonder Q1 staat op het knooppunt R2, R3 een spanning van 2,7 V. Met Q1 is de spanning op dat punt niet veel hoger dan 2,1 V. Zijn de basisweerstanden niet te hoog, dwz als ik een andere transistor (BC550C) kies, blijft de emittorspanning dan vrijwel hetzelfde?

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
blackdog

Golden Member

Hi ohm pi,

Dat is nog een overblijfsel van de eerste trapjes waarmee ik begon.
Naturulijk heb ik met een aantal BC550c getest, maar wel allen goede typen op die positie.

Op het ogenblik heb ik de waarden even aangepast naar R2 = 1,2Meg en R3 in 100K.
Ik powercycle hem een paar keer om de drift in te schatten en zal ook wat BC550c's testen.
Dank voor de input.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi ohm pi,

Was een goede tip om me op de hoge impedantie te wijzen van de basis weerstanden.
De verhouding waar ik nu mee test is vrijwel ongevoelig voor het transistor type.

Voorbeeldje, als eerste transistor zit er nu even een 2N3904 in, basis Amerikaans torretje, redelijk snel en over het algemeen niet veel ruis, dit door een lage Rbb.

Wat dacht je van 5V RMS uit, onbelast 0,005%THD en belast met 1K 0,01% beide metingen bij 20KHZ uitgevoerd.

De laatste test word dan uitzoeken welke transistor de laagste ruis oplevert bij de maximale impedantie die de ingang zien.
Dat is dan de 10K volume potmeter in de elektrische middenstand, zeg maar bij een bron impedantie van 2,5 a 3K.

Nogmaals dank, aangepaste schema komt morgen.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Op 16 augustus 2019 22:59:47 schreef blackdog:
Wat dacht je van 5V RMS uit, onbelast 0,005%THD en belast met 1K 0,01% beide metingen bij 20KHZ uitgevoerd.

Dat zijn hele mooie cijfers. Mijn complimenten.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Op 16 augustus 2019 22:59:47 schreef blackdog:
Hi ohm pi,

Was een goede tip om me op de hoge impedantie te wijzen van de basis weerstanden.
De verhouding waar ik nu mee test is vrijwel ongevoelig voor het transistor type.

Er is nog een goede reden om deze twee weerstanden niet te hoog te kiezen; werkpuntsverschuiving in functie van het muzieksignaal. de BE overgang is ten slotte een diode, die de neiging heeft gelijk te richten, waardoor een DC spanning ontstaat die het werkpunt verschuift. Een "strakke" basisinstelling gaat dit tegen. Hoeveel het werkpunt verschuift valt het makkelijkst te meten met een tone burst. (bij een continue signaal is het er wel, maar valt niet op)

Ik durf mij niet te bemoeien met Bram, ohm pi en Kris want ik heb daar niet genoeg verstand van.
Maar wou nog wel even tegen Bram zeggen dat ik nu met een TDA2030A dat modulatortje instuurd.
Die 2030 staat op 12Volt en voor 3 kwart open met het trimpotmetertje:
https://www.ebay.com/itm/TDA2030A-Audio-Amplifier-Module-Power-Amplifi…
schema:
https://ringgit.onlineaseanprice.org/cf/1050/cdn/HTB1au5eKeGSBuNjSspbq…
en ik had gezegd 2Watt en je had gezegd zeker geen 2Watt maar daar ga ik nu toch aan twijfelen!
De opstelling nu is: een MP3 spelertje met volume half dan de TDA2030A en dan de TDA2050 die als modulatortje staat.
Hoe het komt weet ik niet maar is toch Watt meer dan 2 Watt ( Denk ik! )
.
En even voor FlipFlop in dit geval bedoelde ik expres: wat Watt, dat vond ik grappig! ?

VrGr Rob.

ben in afwachting van de eerste 3D beurs!
blackdog

Golden Member

Hi Rob, :-)

Een TDA2030 op 12V voeding heeft ongeveer 130mV inganssignaal nodig voor vol vermogen.
Hoeveel dat vermogen zal zijn hangt van je belasting van de TDA2030 af.
Voor de veel gebruikte waarden 8Ω en 4Ω is dat ongeveer 1,8-Watt en 3,6-Watt bij niet te veel vervorming.
Vaak wordt er 10% als THD aangegeven als het vermogen wordt vermeld, wat ik onzin vind :-)

De driekwart van jouw instelpotmetertje zegt niet zo veel, maar laten we er van uitgaan dat dit potmetertje lineair is.
Dan heb je aan de ingang van je TDA2030 nu rond de 180mV als signaal nodig voor het volle vermogen.

MP3 speler met volume half open zegt helemaal niets :-)
Zorg dat je een scoop krijgt en/of een AC mV meter, dan wordt het een en ander wat ik hier vertel een stuk duidelijker voor je.
Je zou dan b.v. een MP3 kunnen afspelen die een 1000Hz toon afspeeld(max. uitgestuurd in de MP3 file)
en je kijkt dan met de scoop wanneer je versterker trapjes gaan clippen.

Die zelfde MP3 file/player kan je via een 1:100 verzwakker ook voor het testen van b.v. een microfoon ingang gebruiken.

Wat je in je laatste stukje zegt is wel een beetje vreemd, MP3 speler, eindversterker met een TDA2030 en dan een eindversterker TDA2050...
Schiet mij maar lek!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Bram,

Ik trek heel jou topic naar mij toe, mijn excuus daarvoor!
Ik zal naar mijn eigen stukje terug gaan zo strakjes.
Ik geloof nu wel dat jij gelijk hebt! ( dat wilde ik eerst nog even recht zetten! )
Dat komt ook omdat ik die voorversterker microfoontjes nu binnen heb:
https://www.ebay.nl/itm/MAX9814-AGC-Auto-Gain-Electret-Microphone-Ampl…
dit versterkertje in kombinatie met een LM386 versterkertje op breadboard(12V) nog zonder potmetertjes:
https://www.ebay.nl/itm/1Set-LM386-Super-MINI-Amplifier-Board-3V-12V-D…
voor dat geld heb ik er gelijk een paar besteld.
daar overstuur of overmoduleer ik het modulatortje nu licht mee!
Ik moet nu heel zachtjes praten om het fatsoenlijk te houden.
( voor de kritische mensen onder ons dit test ik op dummyload! )

VrGr Rob.

ben in afwachting van de eerste 3D beurs!
blackdog

Golden Member

Hi,

Dit is de versie waarbij ik het ga laten, nu alleen het voedingsdeel met relais sturing nog.

http://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V7-Schematic-02.png
De DC instelling is met de lagere waarden voor R2 en R3 blijven mooi stabiel en ook resulterend in overwegend goede vervormings eigenschappen met verschillende transistoren.

De testen van vanmiddag gaf toch een andere transistor voor Q1 door de testen die ik gedaan heb voor het bepalen van de ruisvloer.
De metalen 2N2222a blijkt zeer goed te zijn, dit samen met het behalen van ook zeer goede vervormingswaarden.
Door de hoge Vce voor Q1 zijn de interne capaciteiten van de 2N2222a mooi laag.
Verder is de Ic/Vce karateristiek heel mooi vlak voor de 2N2222a en de hFE/Vce loopt voor verschillende basisstroome mooi gelijk.
De 2N2222a is een oude meer zeer goede transistor uit begin 1960.
De tweede transistor die opviel, maar dat wist ik eigenlijk al, is de 2N3904, deze heeft ook een mooie lage ruiswaarde.

De winnaar voor de laagste ruis is echter de ZTX851, dat is en hele specifieke transistor, zoals een piekstroom van 10-Ampere. :-)
Deze transistor heeft de de beste ruiswaarde die ik heb kunnen vinden, maar niet geschikt voor deze toepassing,
om goed gebruik te kunnen maken van zijn goede eigenschappen zal je hem moeten aansturen met een zeer lage bron impedantie.
En deze lage impedantie is hier niet aanwezig, daar bij de electrische middenstand van de 10K potmeter deze impedantie minimaal 2K5 is.

Dus uiteindelijk gekozen voor de 2N2222a omdat deze transistor mooie vervormingcijfers gaf rond 1 en 10KHZ tot 5V RMS uitgangssignaal en de maximale bronimpedantie van de 10K potmeter.

Als het meezit, zal ik morgen met de computer wat FFT plaatjes maken van de vervormings producten.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
maartenbakker

Special Member

Van welk merk is die 2N2222A? Hoewel het een Amerikaan is, zie je ze hier vaak van Philips en ST. Kan me voorstellen dat dat ook wel wat scheelt, of zou dat meevallen?

"The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."
blackdog

Golden Member

Hi maarten, :-)

Ik heb hier zeker drie merken liggen in de TO18 uitvoering, Motorola, SGS, TI.
Tot nog toe geen grote verschillen tegen gekomen.

Op mijn bestelijstje bij Farnell stonden wat andere typen, kookie gewist en nu is mijn bestelijst weer schoon :-)
Nogmaals even er op zetten en ik zal laten weten of htwat uitmaakt welk merk je gebruikt.
Ik vermoed maar kleine spreiding, de grootste verschillen verwacht ik in de 1/F ruis maar de paar die ik al getest had hadden maar weinig verschillen hierin, maar allen zijn wel oude productie.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"