Transistor voorversterker met goede eigenschappen.

Op 28 augustus 2019 10:25:27 schreef blackdog:Eerst even het schema.
[afbeelding]

Even wat uitleg over dit schema.
De Zener D1 welke een LM329 is, dat is een LM399 zonder oventje ingebouwd heeft een zeer lage Ri, rond de 0,5Ω
Om de Zenerstroom toch zo schoon mogelijk en stabile te maken, wordt de Zenerstroom gemaakt d.m.v. een stroombron en wel met Q1 en de rode LED1.
Om er nu voor te zorgen dat de rimpelspanning op C3 niet de basisstroom vanQ1 kan gaan moduleren heb ik de basis weerstand van Q1 opgesplitst, dat zijn R3 en R4.
Op het knoopunt heb ik een elko aangebracht C4 die de aanwezige rimpel voor een flink deel onderdrukt, denk dan aan ongeveer een extra -20dB bij 50Hz.
De rode LED1 wordt ook als Zener gebruikt en deze zorgt verder dan ook weer voor zowel DC als AC variatie onderdrukking door variatie van de spanning op C3.
De rode LED1 houd dus de basis spanning contand van Q1 en deze basisspanning samen met de waarde van R5 bepalen de stroom door de Zener D1.
Ik had op ongeveer 3mA gerekend, maar dat werd wat meer door de hogere drempel van mijn gebruikte LED, welke normaal rond de 1,6V ligt voor ee nstandaard rode LED.
De wat hogere drempelwaarde van mijn high efficieny is hier geen enkel probleem, alleen een wat hogere stroom dan berekend door de Zener D1.

Is het niet logischer om C4 tussen knooppunt R3/R4 en de massa aan te sluiten?

blackdog

Golden Member

Hi dawmast,

C4 staat speciaal over die weerstand, deze verlaagt de "gain" voor AC dus daardoor is de Ri van de TL431 voor AC veel lager.
De 20dB extra demping komt dus door het verlagen van de AC versterking van de TL431.
Voor DC blijft deze dus gewoon rond de 12x (30V/2,5V)

Dit project staat niet stil ondanks dat ik niet zoveel gepost heb, had een beetje andere werkzaamheden te doen.
Maar wel in de tijd die beschikbaar was aardig wat metingen gedaan aan nieuwe transformatoren en testen hoe de schakeling reageert op kortsluiting en wat andere testen.
Dit koste mij een vijftal hele mooie opamps en een power transistor... *grin*
De mooie dynamische responce die ik behaalde met deze schakeling gaat met het laatste schema ten koste van de degelijkheid bij kortsluiting.
Nu is dit geen LAB voeding, maar hij mag best een beetje degelijk bevatten tegen kortsluiting.

Ondertussen ben ik al weer verder met aanpassingen in het schema m.b.t. de kortsluitvastheid.

Voor mijn setup heb ik besloten de hoofdtelefoon buffer niet toe te passen.
Niet omdat hij niet goed is, in tegendeel zelfs, maar het stroomverbruik vind ik te hoog als hij vele uren blijft aanstaan.
Natuurlijk kan de hoofdtelefoon buffer afgeschakeld worden met wat extra onderdelen.

Nu weer verder met iets anders :-)

Groet,
Bram

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

Nu weer verder met iets anders

De reisreferentie ? :-)

blackdog

Golden Member

Hi markce,

Dat wordt waarschijnlijk volgende week, wanneer ik daar weer aan verder ga. :-)

Groet,
Bram

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

Golden Member

Tada!

Topic kick! :P

Waarom?

Miijn hoofd stand de laatste twee weken niet naar programmeren voor mijn Arduino Temp sensor project en wou wel iets doen met electronica.
Mijn klasse-A versterkertrapje jeukte nog steeds, meerdere keren in handen gehad het laatse jaar en dus de laatste twee weken er aan verder gebouwd en getweakt.

Dit met als resultaat een bijna 2x zo lage vervorming en een nog wat lagere ruis.
Ik heb ondertussen nog wat transistoren getest voor het ingangs trapje en heb besloten het materiaal te gebruiken wat ik hier voor handen heb.
De verschillen zijn klein maar waarom zou ik dat mooie materiaal niet gebruiken!

Van wat sloopprinten had ik acht stuks MAT02 dual transistor van Analog Devices en nog ander mooi spul, maar dat zit niet in deze audio versterkers.
E was wel een probleempje, de MAT02 transistors stonden op erg korte pootjes op de print, rond 1mm boven de print.
Dat kreeg ik dan natuurlijk nooit meer normaal op een stukje China print, wat mijn basis materiaal is.

De oplossing was een 6 pins DIL converter printje waar ik de MAT02 op gesoldeerd heb, hierna paste het in een normaal 6 pens DIL voetje.
Twee plaatjes van de MAT02 op het printje gesoldeerd, jammer genoeg kreeg ik hem niet mooi recht op het printje, ik wou niet meer aan de pootje buigen, bang dat ze zouden afbreken.

https://www.bramcam.nl/MAT02-a.png

.
En nummer twee.
https://www.bramcam.nl/MAT02-b.png

.
Hieronder het up to date schema van het aangepaste versteker trapje.
De twee condensatoren die het hoge frequentie gebied bepalen en dat is C3 en C4, zijn aangepast, dit in combinatie met R7 dat is de collector weerstand van de ingangstrap.
Door de lagere waarde van R7 is de invloed can de capaciteiten rond de collector minder.
Dit is vooral getest met snelle blok signalen bij de door mij gestelde nominale uitgangs spanning van 6V-TT.
Ik heb daarbij gekeken wat ik aan de minimale abberaties kon doen die er optraden, vooral bij gebruik van de MAT02 die hogere inwendige capaciteiten heeft.
Dat is meestal zo bij transistoren met een lage ruisbijdrage, ik heb ook nog getest met de ZTX851 die zo'n beetje de winnaar is wat lage ruis betreft.
Dus de waarden die hier in het schema staan zijn dus optimaal voor de gebruikte transistoren.

Om de ruis zo laag mogelijk te houden in dit schema heb ik R1 ook wat lager gemaakt naar 100Ω
Dit maakt de de minimale ruis beter en de weerstand is voldoende hoog om er voor te zorgen dat er geen HF instabiliteit optreed.
R12, welke de weerstand aan de uitgang is, heb ik ook verhoogt, dit om de abberaties ten gevolge van capacatieve belasting door de aansluitkabel zo laag mogelijk te houden.

Nu we toch bij de uitgang zijn, het mute relais staat als kortsluiting getekend, dit omdat ik geen relais in serie wil hebben.
De demping die zo te behalen is, is afhankelijk van R12 welke 47,5Ω is en de twee parallel geschakelde relais contacten.
De weerstand van de contacten parallel is bij de relais die ik hier heb kleiner dan 0,02Ω en de demping zal zo rond de 60dB zijn.
Hoe het uitpakt weet ik nog niet zeker, ik kan ook nog beslissen twee kwik bevochtigde relais te ga ngebruiken, bepaal is dus later.

Ruis
Je kan de beste transistoren gebruiken met de laagste ruis zoals de ZTX851, dat gaat je niet helpen als je bronimpedantie te hoog is voor de ingangstrap.
Wat ruis betreft is de MAT02 en ook de aangegeven MAT12 en ook de goedkopere SSM2212 het beste.
Er is nog een hele goede losse transistor, maar die is niet meer te koop en dat is de Hitachi 2SC2547, ik heb er nog een tiental van de 50 die ik 25 jaar geleden bij Huijzer had gekocht.
Er zijn nu nog steeds vrij goede transistor transistor paartjes te koop die de beroemde Hitachie typen een beetje vervangen, en dat is het paartje KSC1845 en de KSA992.

Ondanks dat de MAT02 zeer goed gepaard is, heb ik toch gekozen om kleine emittor weerstanden te plaatsen om kleine hFE verschillen op te heffen en wat extra HF stabiliteit te maken.
Deze weerstanden verhogen wel de rBE maar de impedantie onder normaal gebruik die de ingang ziet is hier dominant.

Laten we eens uitgaan van dat de bron van de gekozen ingang 200 a 300Ω is wat een redelijke gemiddelde waarde is.
Deze 200 a 300Ω is in verhouding laag t.o.v de potmeter waarde van 10K en kunnen negeren.
De impedantie die de basis ziet bij de gebruikte 10K log Potmeter is het hoogst als de potmeter op ongeveer 10 over 12 staat, dan is de uitgangspanning met 6dB gezakt.
Staat de potmeter op b.v. op "12" dan is bij de gemiddelde LOG potmeter het signaal ongeveer 1:10 van wat op de potmeter wordt aangeboden.

Bij de ongeveer "12 uur" stand is de versterking van het geheel 1x en de basis van de ingangstrap ziet dan ongeveer 1K5 als impedantie.
De potmeter op kwart voor en dat ziet de ingang rond de 200Ω + de 100Ω vaan R1, nu pas kom je in het gebied waar de beste transistoren zinnig zijn.
Wat ik met deze voorversterker behaal ik meer dan de SN van een CD speler, dus ik vind het wel goed zo. :-)

De ingangs impedantie van deze versterker is iets lager dan 70K bij 20KHz dus bij het draaien van de potmeter zal de fase in de hoge frequenties bijna niet worden aangetast.
Dat is ook de reden dat ik C3 omlaag heb gebracht in waarde.

Fase reinheid
Ik heb met de scoop in de XY modus gekeken wat de fase fout is over het audio gebied, dat is niet makkelijk en ik bedoel, je maakt snel foutjes waardoor je een verkeerde indruk krijgt.
De gebruikt scoop probes had ik zo goed mogelijk afgeregeld op de testaansluiting die op mijn Hameg scoop zit.
Vergeet dat maar rustig als je dan denkt dat je die probes perfect hebt afgeregeld :P

De goede maniet is om het eerst op de normale manier te doen en dan de twee probes in een BNC T-stuk te duwen(ik heb daar verloopjes voor) en het BNC T-Stuk an de functie generator te hangen via een 50Ω afsluitweerstand anders heb je weer kans op abberaties.
Dan kan je kleine aanpassingen doen bij 1kHz en daarna de frequentie naar 10 a 20kHz brengen en de fase fout zo klein mogelijk te maken.
Wel nog een opmerking hier over, deze manier van afregelen op kleinste fase fout over het audio gebied verlangt wel een vrij lage impedantie aan de probe punt.
Tijdens het meten heb ik daar voor gezorgt en de fase fout, is erg klein, is ook niet zo vreemd de bandbreedte van dit trapje is meer dan 1MHz.

Nu wat metingen die ik vanavond heb gedaan aan het versterker trapje.
Ik heb wat metingen gedaan op 1 en 10 kHz op drie signaal nivea's 0,5V 1V en 3V RMS bij 1 en 10kHz.
Dit laat goed zien hoe de vervorming zich gedraagt beneden en boven de nominale 2V uitgangsspanning, plaatjes zijn klikbaar.
Het horizontale lijntje geeft geeft het frequntie gebied aan waarin de harmonische vervorming in wordt berekend.

Dit is drie volt uitgangspanning bij 1kHz, de dominante harminische is de tweede en de derde is bijna 8dB lager in niveau.
Hou er ook rekening mee, dat dit soort metingen moeilijk zijn, dat is de generator en dat is mijn Audio Precision en de ingangstrap van mijn geluidskaart en dan ook nog ondanks de symetrische
bedrading commonmode storingen en storingen rond mijn werkbank.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-THD-1KHZ-3V-10-Klein.png

.
Nu bij 1V RMS en weer 1kHz.
Nu is zichtbaar dat de THD beneden de 0,001% komt en vooral de derde harmonische is gezakt in niveau.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-THD-1KHZ-1V-10-Klein.png

.
Dit is bij 0,5V uitgangsspanning zeg maar een reéel uitgangs niveau voor het luisteren, let op de THD 0,00066%!
Op zich niet uniek hoor, vele opamps kunnen dit ook, meer wel leuk dat je dit niveau op met twee transistor trapjes kan bereiken, kost wel wat stroom! :+
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-THD-1KHZ-0.5V-10-Klein.png

.
Nu bij 10kHz, naturulijk is de THD daar wel hoger, de openloopgain is natuurlijk niet super bij twee versterker trapjes.
Ook nu is bij dit hoge niveau op 10kHz is de 2e harmonische dominant.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-THD-10KHZ-3V-10-Klein.png

.
En dit is het 1V niveau bij 10kHz.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-THD-10KHZ-1V-10-Klein.png

.
En als laatste bij 0,5V en 10kHz, en die ben ik dus vergeten op te slaan, muts die ik ben!

Hierbij het ook bijgewerkte voedings circuit.
Ook hier zijn weer wat aanpassingen gedaan, ik heb een PTC uitgekozen voor tussne de elco's,
deze werkt ook als gewone weerstand en helpt bij b.v. kortsluiting, dit moet ik echter nog wel testen, gaat dit niet goed dan komt er weer een 6,8Ω weerstand in.
De voeding voor de LM329 komt niet meer uit de uitgang van de voeding maar uit de TL1431, die schoon genoeg is en ook erg schoon.
De TL1431 is een TL431 met wat betere specs en door de LM329 hieruit te voeden, wet ik zeker dat de voeding goed opstart.
De transitor Q1 heb ik aangepast naar een MJE15031, die is wat trager als het vorige model en dan kan ik de transistor tegen de behuizing monteren met wat draden naar de print.
https://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V7-Schematic-PSU-04.png

.
Dit is de versterkerprint vlak voor de eerste testen, de componentenwaarden zijn hier nog niet allemaal correct.
De vrije ruimte rechts ga ik een groot deel van het voedings circuit op bouwen.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-02.png

.
Hier wordt het linker kanaal gemeten, het grijze kastje aan de rechterzijde zijn de aansluitingen van de geluidskaart in mijn meetcomputer.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-01.png

Mooi nu ben ik leeg getyped!

Shoot zou ik zeggen!

Groet,
Bram

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

Golden Member

Hi,

Om het een en ander nog wat duidelijker te maken heb ik nog wat metingen gedaan aan de fase met wat plaatjes ter ondersteuning.

Ook heb ik het frequentie gebied gemeten bij 1V RMS uitgangsspanning en 2K belasting aan de uitgang.
Bij de lage frequenties is het -3dB punt bij ongeveer 0,3Hz.
Bij de hoge frequenties is het -1dB punt bij 1,1MHz en het -3dB punt bij 2MHz.
Bij het -3dB punt treed wel Slew Rate op, maar dat is zo ver weg van het audio gebied dat dit verder niet intressant is.
Aan de hand van de stijgtijd van de flanken is de slechste flank rond de 30v/uSec, lijkt mij voor een voorversterker mooi zat.

Probe kalibratie voor fase meting
Dit plaatje laat zien hoe ik de probe's tot ongeveer 1MHz faserein heb afgeregeld.
De generator afgesloten met een 50Ω weerstadn en dan een BNC t-Stuk en twee probe adapters voro BNC chassis delen.
https://www.bramcam.nl/Probe-Fase-04.png

.
De probe's had ik zoals ik gisteren ook al zij, eerst d.m.v. de probe testuitgang van de scoop zo goed mogelijk afgeregeld.
Daarna beide kanalen van de scoop zo ingesteld dat er een paar perioden zichtbaar zijn, regel een van de kanalen zo af dat beide kanalen precies over elkaar vallen,
hier heb ik het gedaan bij een 1V RMS signaal waarmee ik uiteindelijk de versterker aan de uitgang test.
Er is nog net iets te zien van het blauwe kanaal aan de onderzijde van de Sinus.
https://www.bramcam.nl/Probe-Fase-01.png

.
Ter controle heb ik de amplitude ook getest op 100kHz, zie plaatje hieronder.
Er is net iets meer van de blauwe trace te zien, dit is verder goed zo voor het testen van deze versterker.
Wil je op een veel groter gebied de fase meten, dan moet je aan veel meer zaken gaan denken voor een nauwkeurige meting.
Voor breedband audio is dit goed genoeg.
https://www.bramcam.nl/Probe-Fase-02.png

.
Nu de scoop in de XY modus gezet bij en dit is het plaatje bij de referentie frequentie van 1kHz, een mooi strakke lijn!
We weten nu dat de probes als ze laag Ohmig worden aangestuurd geen fasefouten van betekenis geven.
https://www.bramcam.nl/Probe-Fase-03.png

.
En dan nu de fase meting van het versterker trapje, dit is bij 1kHz, 1V uitgangsspanning en 2K belasting, net als de volgende metingen.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-1kHz.png

.
Deze meting is gemaakt bij 10Hz, er is een klein beetje fase verschuiving zichtbaar.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-10Hz.png

.
Nu omhoog naar 10kHz, hier is nog geen fase verschuiving zichtbaar.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-10kHz.png

Verder omhoog naar 100kHz, nu is er een beetje fase verschuiving zichtbaar.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-100kHz.png

.
En als laatste een fase meting bij 1MHz, dit is iets van 30 a 35° fase verschuiving.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-1MHz.png

.
Zo ziet de fase verschuiving en de demping van de uitgang er uit bij 1MHz, de uitgang is de blauwe trace.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-1MHz-Amplitude.png

.
Dan nog wat metingen met een blok om iets duidelijk te maken betreffende de schakeling opbouw.
Eerst de blokweergave bij 100kHz en 6Vtt, er zijn hele kleine abberaties zichtbaar.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-100kHz-SQR.png

.
Nu bij 1MHz, de gele trace is de probe direct over de ingang, de abberaties die zichtbaar zijn komen niet van het massa touwtje, de probe is "HF" goed bevestigt aan dit punt.
Er speeld hier iets anders mee en dat is het "Miller Effect", dat is de capaciteit tussen de collector en de basis van de MAT02 die ik gebruik bij deze testen.
Maar andere transistoren hebben hier natuurlijk ook last van, hoe lager de ruis dat betekend dan ook dat de transistor meestal groter is en hierdoor ook meer inwendige capaciteiten heeft.
Zoals die mooie ZTX851 die meer als 5-Ampere! kan hebben als colectorstroom, en verder zijn de goede dubbel transistoren zoals de MAT02, MAT12, LM394, SSM2212 opgebouwd uit vele kleinere transistoren
wat de capaciteiten ook groter maken.
De collector/basis capaciteit duuwd dus singal terug de generator in, de impedantie aan de ingang van de versterkertrap is hier 25Ω en ondanks die lage impedantie
zorgt de Miller capaciteit voor een aardig vervormd signaal bij de stijle flanken. :)
De gele trace is weer de ingang van de versterker en de blauwe trace is de uitgang.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-1MHz-SQR-Amplitude.png

.
En dan laat ik hier een truc zien, die je ook wel ziet bij versterker trapjes met een zeer lage ruis jFet's zoals de LSK170.
Deze hebben behalve een zeer lage eigenruis, ook een grote capaciteit tussen de Drain en de Gate, zodat je ze b.v. niet als scoop ingang versterker kan gebruiken.
De truc is dus een condensator van de ingang, in mijn versterkertrapje dus van de basis naar massa, in het schema is dat C3 van 100pF.
De onderstaande foto laat zien als ik over die 100pF een extra condensator zet van 220pF.
Een flink deel van de abberaties verdwijnt, maar ook de flankstijlheid van het versterker trapje (gele trace) wordt minder.
https://www.bramcam.nl/Amp-Fase-1MHz-SQR-Amplitude+220pF.png

.
Waarom niet 470pF gebruiken om het Miller gedrag nog meer de kop in te drukken, dat kan.
Maar je moet ook kijken naar de impedantie waarmee de versterkertrap wordt aangestuurd, die is niet constand 25Ω
Die is variabel, want afhankelijk van de volume potmeter stand, hoe hoger de capaciteit van C3 hoe meer je een kantelpunt krijgt richting het audio gebied.
Het zijn allemaal afwegingen die je doet bij het ontwerpen. :-)
Ik ga er vanuit, dat in mijn toepassing van gewone audio er geen zeer hoge frequenties aanwezich zijn met grote amplitude en stijle flanken.
Dat zou nog kunnen bij b.v. een Super Audio CD, maar ik zie het nut er niet van in dat ze b.v. van die 100kHz bandbreedte die daar dan beschikbaar is,
zeer hoge amplitudes op zeg 56kHz opnemen daar gaan je tweeters!.
Deze voorversterker is goed genoeg voor normale audio en de Super Audio CD, je niet dat hij er tussen zit, draadje met versterking dus.

Nu beginen sommige van jullie misschien te denken, Bram voor het Miller effect is toch een oplossing voor bedacht! natuurlijk, de Cascode schakeling!
Maar mijn doelstelling was om te kijken wat voor kwaliteit ik uit twee versterkende transistor trapjes kan persen en dat is aardig gelukt wat mij betreft.

Om nog even te laten zien hoe een blokgolf van 100kHz er uit ziet op de ongunstigste stand van de volume potmeter, zie het plaatje hieronder.
Bij een Sinus signaal is de amplitude 0,06dB gezakt bij 100KHz, de gene die dat hoort heeft wel hele goede oortjes.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-100kHz-SQR-1K8.png

Nu het voedingsdeel op het printje vrutten!

Groet,
Bram

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

Golden Member

Hi,

Deze week mijn vrije tijd besteed aan het bouwen en testen van de geregelde 30V voeding voor de twee versterker trapjes.
Dit is weer het bijgewerkte schema van de lage ruis gestabiliseerde voeding.

https://www.bramcam.nl/Trans-Amp-V7-Schematic-PSU-05.png
.

Onder normale omstandigheden en daar bedoel ik mee voldoende spanning over de MJE15031 (>1V) dan is de ruis in 20H tot 20kHz bandbreedte kleiner dan 2uV RMS.
De Ri van de voeding niet helemaal goed gemeten is een paar duizendste Ohm.
Gevoeligheid voor 230V netspannings variaties is zo goed als afwezig, lees lastig te meten.
De rede hiervan alsook de lage ruis, is de dubbele stabilisatie die aanwezig is.
De regelopamp OPA140 wordt gevoed uit een mooi strak gehouden voeding die uit de TL1431 komt.
Die 1431c is een beetje opgvoerd type van TI, verder heb ik dus gekozen voor de SIOC-8 uitvoering, en deze heb ik op een verloopprintje gezet
die ook een thermisch padje heeft, de TL1431 heeft dit echter niet, maar de extra massa help bij het koeler houden, van de TL1431c.
Bij het solderren op het verloop printje heb ik hem strak op het printje gedrukt, zodat de onderkant zo vlak mogelijk tegen de print zit.
Door het gaatje in het thermische pad heb ik 10 seconde lijm gespoten voor een nog beter contact.

De thermische stabiliteit is voor deze schakeling niet zo van belang, daar de voedings onderdrukking van de OPA140 al zeer goed is in de lage frequenties
en de LM329 Referentie zener zelf als zeer goed regeld in de lage frequenties, een bijkomend voordaal is dat de weerstadn die de zenerstroom levert een hoge waarde heeft van 22K.
Die gedraagt zich daardoor bijna als stroombron.
De verhouding tussen R5 van 22K en de Ri van de LM329 welke 0,2Ω is, is dus zeer groot, zeg zo'n 100.000x
Dat is de rede dat ik de ingangsspanning (230V) kan varieren zonder dat ik daar iets van aan de uitgang merk.

De TL1431c maakt een schone voeding voor de opamp en de referentie zener, de ruis uit de TL1431c wordt nog verder verminderd door C7 van 220uF.
Dat deze vooraf gaat aan een 100Ω maakt bij deze schakeling weinig uit, de stroom die uit de TL1431c getrooken wordt is vrijwel constand.

De stroom nodig voor de power transistor aan te sturen komt vrijwel niet uit de TL1431c, daar de uitgang van de opamp naar massa gaat als er meer stroom nodig is.
Die stroom komt dan uit de +37V hoofd voedingslijn en gaat dan naar massa.
Van de emittor van de MJE15031, door R16, dan door de zener, R13 en dan de opamp uitgang en via het uitgangstrapje van de opamp naar massa.

Vanmiddag ook de kortsluitstroom getest, wat er is in dit schema geen echte kortsluit beveiliging te zien, maar die is er wel een beetje. :-)
De Zener D1 van 15V helpt hierbij, bij kortsluitingkan er een paar mA van de basis naar massa getrokken worden door R13 en de zener.
Een klein deel van de stroom gaat door de BE weerstand R15 van 820Ω
Het komt er op neer dat bij kortsluiting er iets meer dan 800mA loopt, die heb ik meerdere mallen getest en de MJE15031 blijft daarbij heel.
Dus korte pulsen wat kortsluiten betreft kan deze transsistor aan, en nog beter als de regeltranssitor op het metalen kastje gemonteerd wordt.
De tweede beveiliging is de PTC tussne de twee buffer elcos, dit type PTC heb ik al los op een voeding getest en dat werkte goed.
Er was voldoende marge voor de stroom die de twee versterker trapjes trekken, die staan in klasse-A en er is dus gemiddeld geen variatie in de afgenomen stroom.
Het enige puntje is dus, bij het inschakelen moet de buffer elco C3 geladen worden en de versterker trapjes moeten zich instellen.
Door de relatief lange RC tijd van de basis instelling van de versterker trapjes denk ik dat het geen probleem zal zijn.
Blijk is dit niet goed te hebben ingeschat, dan zal de PTC een stapje groter gekozen moeten wortden.

De "drop out" spanning van deze zeer lage ruis LDO is bij de verwachte belasting van rond de 110mA 80mV.
Die 80mV kan natuurlijk nog beter door meer stroom ter beschikking te hebben voor de basis, maar dat houd dan ook in, dat mijn kortsluitstroom hoger gaat worden.
Dus de hele instelling van de basisstroom is een afweging tussen deze drie dingen, drop out spanning, kortsluitstroom en ruisgedrag richting de dropout spanning.
De ruis neemt een beetje toe als je richting de drop out spanning gaat, daar merkt het versterkertrapje weinig van, want ieder trapke heeft weer ee nserie weerstand in de +voeding met een 270uF elco als ontkoppeling.

Ruis/stoorniveau
Die is dus zeer lag bijna extreem laag, als ik de brom er uit filter kom ik in 20kHz bandbreedte uit op rond de 1,2uV!
Het grootste probleem licht dus extern, om deze lage waarde als de onderdelen bij elkaar gezet worden.
Hoe ver moet de trafo van de electronica geplaast worden, ik denk aan een extern kastje voor de trafo...

Nog wat plaatjes van de print.
Hier steken een aantal in serie gezette 1-Watt metaalfilm weerstanden omhoog van de print, dat is de belating waar ik mee teste voor deze voeding.
Ook is het extra blauwe elcotje zichtbaar dat over de uitgang staat.
Ook deze LDO regelaar had last van wat generatie verschijnselen, alleen als ik zeer dicht of eigenlijk in de dropout spanning kwam.
Het was maar heel weinig wat er zichtbaar was, maar door de capaciteit aan de euitgang omhoog te brengen van 47uF naar 100uF was hij onberisplijk stabiel.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-13.png

.
Nu een plaatje met alle meetkabels verwijderd en de oplettende kijker, ziet dat ik het uitgangs eclotje nog niet heb aangepast. :)
Verder had ik de illusie toen is aan het voedingsdeel begon, om het uitgangsrelais ook nog op de print op te nemen, maar waar dan!
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-14.png

.
Dit is een plaatje met gekleurde kaders die de onderdelen aangeven die ik nu zal bespreken.
Rechts in het blauwe kader bevind zich het referentie filter, dat is R8 en R9, samen met C5 en C6.
Vlak boven het blauwe kader staat hoog op zijn pootjes R3 van 560Ω die gaat naar de buffer elco C3.

In het kleine oranje kader bevind zich de LM329 referentie diode.

In het groene kader bevind zich de TL1431c regelaar, met op het printje de twee instelweerstanden gesoldeerd, welke R6 en R7 zijn.
Net boven dit kader zijn de elcoC4 en de weerstand R4 zichtbaar.

Het gele kader geeft de twee 30,5V oogjes van de uitgang aan die naar de twee versterker delen gaan vlak er boven zijn de twee 4,7Ω weerstaden te zien met twee rode aansluit oogjes.
Er is geen ruimte meer op de print voor "normale" verbindingen, dus die verbindingen worden gemaakt met een rood stukje montage draad.

Onder het gele kader zijn R12, R14, C9 en C11 te zien, C11 is dus hier nog niet aangepast naar 100uF.

E nhet laaste kader, deLila bevat de opamp, de OPA140 met rechts van het kaderR13 de 15V zener en C10 van 10nF.
R15 van 820Ω vebind zich tussen het IC voetje en de twee groene ansluitingen.
Groen is de ruwe spanning van de bugffer elco C3, de witte aansluiting is de sturing voor de basis van de power transistor Q1.

De power transistor heeft direct aan de basis een 33Ω weerstand gesoldeerd, dat is R16 van 33Ω
Op de overzicht print zonder meetkabels is deze te zien in het rode stukje krimpkous.
De transistor is aangesloten met aders uit een defecte patchkabel, ik vind het zonde het vaak mooie draad weg te gooien, en gebruik het vaak voor mijn projectjes.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-12.png

.
Plaatje van het zijaanzicht, hier is zichtbaar dat ik soms "omhoog ga" met mijn bedrading of onderdelen.
Als ik dit doe kan het verschillende redenen hebben, de meeste redenen voor deze print is, de beschikbare ruimte die voorradig was.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-11.png

.
En als laatste de onderzijde van de print, in het oranje kader is nog een stukje te zien dat nog gepoets moet worden, de rest van de print is al schoon.
Verder geen spaghetti te zien, alles met zo kort mogelijke verbindingen.
https://www.bramcam.nl/TRANS-AMP-Print-15.png

Ik hoor graag jullie mening en opmerkingen op wat ik hier heb laten zien.

Groet,
Bram

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

Golden Member

Hi,

Eerst dit even, is er nu helemaal niemand meer die dit topic volgt, dan kan ik het net zo goed verwijderen...
Het is net of ik in het luchtledige praat...
We zullen zien hoe het verder gaat.

Ik heb besloten om nog een toevoeging te doen en dat is een RIAA versterker trapje.
Ook bij dit trapje wil ik niet verder gaan dan drie transistors voor de RIAA versterker en dan ook weer met een zo laag mogelijke vervorming.
Dat word wel wat lastiger dan de lijnversterker, dit omdat de gain in het midden van de audioband meestal rond de 40dB is en in de lage frequenties rond de 60dB!

Mijn bedoeling is dat ik de onderstaande ontwerpen zo aanpas dat de opemloop gain zo hoog mogelijk is voor een zo laag mogelijke vervorming.
Dit natuurlijk samen met de gain die ik nodig ga hebben, de lijntrap doet al 20dB gain dat is 10x en bij @v wat mijn uitgangspunt was voor de eindversterker gevoeligheid
kom ik uit op 200mV die de RIAA versterker moet leveren voor vol vermogen.
Een gemiddeld MD element levert 2mV dus dan kom je op een versterking in de midden frequenties uit op 100x wat de 40dB is waarmee ik starte.

Door moderne transistoren te gebruiken ga ik proberen het ontwerp te optimaliseren als het mogelijk is.
Deze eigenschappen zal ik proberen te verbeteren:
Ruis
Openloop gain
Vervorming

Ik ben me dus wezen orienteren op transistor RIAA versterker trapjes die zouden kunnen passen bij dit ontwerp.
Ik kom regelmatig bij mijn zoektochten uit bij deze website van Paul Kembel:

http://paul-kemble.tripod.com/sound4.html

Na het doornemen van verschillende ontwerpen kwam ik uit bij een oud ontwerp van HP Walker die het ontwerp bespreek in Wireless World van mei 1972. :)
Ik heb de pagina's betreffende dit ontwerp er uit gehaald en hieronder de link naarde pdf.
www.bramcam.nl/Audio/Pro-RIAA/RIAA-HP-Walker-Wireless-World-1972-05.pd…

.
Dit is de basis schakeling waar Walker vanuit gaat, het RIAA netwerk is hier niet aangegeven,
in het blokje "feedback network" kan ook een weerstand geplaatst worden zodat de schakling b.v. als microfoon trap gebruikt kan worden.
https://www.bramcam.nl/Audio/Pro-RIAA/RIAA-HP-Walker-2.jpg

.
Dit is het schema waar ik mee ga werken om het te optimaliseren, er staan 2SC2547 transitoren in het schema deze zijn zeer ruisarm hoge hFE en ook zeer lineair en als laatste unoptanium maar ik heb er nog een 20 tal van, orginele Hitachi, zo'n 25 jaar geleden gekocht.
https://www.bramcam.nl/Audio/Pro-RIAA/BD-HPWalker-RIAA-01.png

Ik hoor graag jullie mening!

Groet,
Bram

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

Ik mis de 12k weerstand parallel aan C3 van 4,7uF.
De instelling van Q1 is daardoor anders dan de instelling van Tr1 van originele schema. Ik weet niet of je die weerstand met opzet hebt weggelaten.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
RAAF12

Golden Member

Ik zie de voordelen van een Darlington BC516 niet. Als emittervolger geschakeld versterkt die minder dan 1 maal. Dat doet iedere transistor op zijn slofjes. Het weglaten van R2 zal een tekenfout zijn. Juist de lage collectorspanning van 2V zorgt voor een laag ruisgedrag.

blackdog

Golden Member

Morge Heren,

De weerstand die niet getekend is, was mij bekend, ik heb wat varities gevonden van het orginele schema
waar deze weerstand niet aanwezig was, niet zo vreemd, schema is bijna 50 jaar oud, maar grote kans dat hij er weer in komt.

Ik denk nog na over de transistoren, er zijn voldoende MAT02, MAT12 en SSM2212 dual transistoren hier aanwezig.
Deze drie transistoren zijn als je de specificaties bekijkt vrijwel 1:1 gelijk, alleen de behuizing is anders voor de SSM2212.

Kijken we naar het verschil in van de Cob, dan zijn de dual transistoren toch wel ongunstig met 23pF Cob en de getekende 2SC2547 heeft een Cob waarde van 5pF bij de voorgestelde Vcb spanning.
Wat bij de dual transistoren ook nog meespeeld is de vrij grote Collector-Collector capaciteit die als 35pF als typical wordt opgegeven.
Deze capaciteit is vrijwel afwezig bij gebruik van de goede voor audio gemaakte transistoren zoals de 2SC2547 en zijn nieuwe versies.

De collector impedanties van de eerst twee trap zijn hoog, dit om voldoende openloop gain te krijgen en de grote collector capaciteiten zijn dan niet handig.
Dat is in dit schema dus anders dan in mijn lijnversterker, waar het geheel op veel grotere stromen staat ingesteld en daardoor de impedanties laag zijn.

Ik ga dus een Darlington proberen als laatste transistor, dit om de belasting op Q2 zo laag mogelijk te houden, en hier door stijgt mijn openloop gain.
Een tweede verbetering die ik probeer te testen is een stroombron met een Fet in de emittor van Q3.
Dit om de vervorming van het geheel nog lager te maken.
De vervormings testen zullen uitmaken of dit een zinnige toevoeging is.

Dan ga ik ook nog tijdens mijn test setup R7 en R8 in mijn schema voorzien van een instelpotmeter,
R7 en R8 worden dan lager in waarde en dat wordt dan weer aangevuld met de potmeter waarde, R3 komt dan aan de loper van de instelpotmeter.
Dit zodat ik de DC instelling zo goed mogelijk kan doen, zodat de spanning op de emittor van Q3 in mijn schema zo mooi mogelijk in het midden van de voeding uitkomt,
met de laagste vervorming bij zeg 4 a 5V RMS aan de uitgang, dit is meestal niet de helft van de aangelegde voeding.

Ik vergeet nog te vertellen dat als de openloopgain te hoog wordt en er instabiliteit optreed ik een kleine serieweerstand ga opnemen in de emittor van Q2.
Dit in tegenstelling tot het vergroten van de compensatie condensator C5, de weerstadn komt dan aan de emittor en de andere zijde aa nde + van C6.
Dit geeft wat lokale tegenkoppeling van Q2 en verlaagt de vervorming van dit trapje.

Ik kan dit schema ook nog in LT-Spice plakken, maar heb besloten het op de "Old School" manier te doen. :-)

Groet,
Bram

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

Hi blackdog,
Ik lees mee, maar zonder bron en duidelijke weergave vam je schema nodigt het niet zo uit om reactie te plaatsen. Nu wel dus.
Ik had inmiddel Pioneer ultra-lineair opgezocht.

blackdog

Golden Member

Hi markce, :-)

Vind je dat ik te weinig schema's plaats van mijn ontwikkeligen?

De bron van de schemas zoals het voedingsdeel, ben ik zelf, natuurlijk heb ik de "shunt series pair" versterkertrapjes setup niet zelf uitgedacht.
Deze zijn bijna zo oud als de transistor zelf, de optimalisatie en metingen zijn echter wel van mij zelf.

De Pioneer ultra-lineair heb ik ook nog even naar gekeken maar ik vind te veel verschillende referentie, welke bedoel je markce?

Ik ga strak de onderdelen bij elkaar zoeken voor de eerste versie,
wat ik nog wel gezien heb en ik ook wil testen is bootstrap vanaf de emittor van Q3 naar een gesplitste R9 welke dan b.v. 2x 10K word.
Op het knooppunt komt dus een condensator vanaf de emittor van Q3.

Ik zal straks een bijgewerkt schema laten zien waar ik mee ga beginen.

Dank voor de input en groet,

Bram

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

Golden Member

Hi,

Nu zijn de meeste zaken die ik wil testen in het schema gezet, dit schema ga ik dus Manhatten Style op een stukje koperprint solderen deze middag.
Misschien vanavond mijn eerste rapportage over de schakeling.

https://www.bramcam.nl/Audio/Pro-RIAA/BD-HPWalker-RIAA-02.png

Groet,
Bram

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

Ik lees met interesse mee, degelijke manier van aanpak. Niet iedere ontwerper heeft een AP ter beschikking en simuleert alleen...
Vraag me alleen wel af of de gebruikte onderdelen nog goed verkrijgbaar zijn dit i.v.m. de nabouwbaarheid?

meer over car audio: www.12vhifi.nl
RAAF12

Golden Member

BC516 Vce is max 30V...
Origineel nabouwen zal niet lukken of je moet wat hebben liggen uit die tijd. De 2N3707 was het USA plastic antwoord op de metalen Philips BC107/108/109 reeks die toen net uit was!

blackdog

Golden Member

Hi 12V HiFi,

Ik test met mooi spul dat ik heb liggen en test ook met transistoren die nog wel te koop zijn.
MAT02 is allang niet meer te koop, maar de MAT12 wel en een stuk goedkoper en zover ik weet de zelfde chip is de SSM2212 en nog te koop.

Wat betreft de 2SC2547, daar zijn ook nog moderne vervangers voor, waar ik er een paar typen van heb en ook mee zal testen.

Wat ik doe is aanpassen en zien of ik het een en ander kan verbeteren als een 2SC2547 een ruisbijdrage van 0,8dB heeft en een KSC5019 is 1,1dB
met vrijwel de zelfde vervormings cijfers, waar zou je je dan druk om maken.
Ga vooral geen 2SC2547 op ebay of bij ali kopen, geef mij je geld dan maar, als je het toch weg wilt gooien :-)

Het grootste probleem bij het nabouwen is dat men vaak rommel gebruikt i.p.v. goede componenten en een tweede puntje is deze,
Kijk eens hoe ik het een en ander op bouw op de groene Chinese printjes.
Daar gaat een aardige inzet aan vooraf, de lijnversterker en voeding die nu klaar is zit denk ik een uur of zes betreffende het uitzoeken van de opbouw.

Ik geef niet voor niets aan dat je geen spaghetti zie zowel boven als onder op de print.

Dan heb ik ook al aangegeven dat ik de voeding in een tweede kastje ga zetten om de invloed van de voedings transformator zo klein mogelijk te maken.
Deze adviezen in de wind slaan resulteerd in een voorversterker die nooit een zo mooi resultaat zal halen.
Maar sla mijn nabouw mijn adviezen in de wind, als het goed is leert de nabouwer er van! dat is een win-win situatie...

Er zijn vele nabouwers die van alles willen aanpassen als ze een ontwerp hebben gevonden,
ga voor al je gang maar als je de technische kennis niet hebt of of meetapparatuur om jouw veranderingen te testen, dan kan je het beter laten.

Je kan een Opel Kadet met banden uitrusten die ook voor een sportwagen geschikt zijn, dat maakt je Kadet geen sportwagen en je hebt ook nog kans dat je wegligging
slechter is dan de door de fabrikant voorgestelde bandtype.

Dat is een beetje zo als met de transistoren in dit RIAA trapje, die mooi dual transistoren zijn niet optimaal voor de kleine collectorstroom van de eerste transistor.
En ik had ook al aangegeven dat de interne capaciteiten aan de hoge kant zijn van deze transistoren.

Bouw je nu een MC voorversterker, dan denk ik als eerste aan deze dual transistoren en aan de ZTX851 enkele transistor die de laagste ruis heeft voor lage impedantie bronnen.

Leuk dat je meeleest en laat vooral je opmerkingen horen.

Groet,
Bram

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

Golden Member

RAAF12,

Shit, ik dacht dat deze transistoren 40Vce waren...

Dank! terug de databoeken in :-)

Uhm, zijn weinig transitoren die gaan voldoen, vele anderen hebben hoge capaciteiten.
Dus ik heb besloten er een BC547c in te zetten, samen met de bootsrap rond Q4 zou het goed moeten zijn.

Groet,
BRam

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

Inderdaad is een goede printlayout ook van groot belang, alle variabelen tellen min of meer mee.

Maar wat onderdelen betreft zou het jammer zijn dat niet alles makkelijk te verkrijgen is en je een mooi ontwerp dan niet zo even kan nabouwen...mag best wat exotisch zijn, zolang het bij bijvoorbeeld Mouser te bestellen is vind ik dat genoeg ;-)

meer over car audio: www.12vhifi.nl
Jinny

Golden Member

Wow, even wat gemist..
Mooi werk Bram.

Hoe doen vrouwen op TV dat toch? Wakker worden met prachtig glanzend haar en mooi gestifte lippen..... Wanneer ik wakker word heb ik een coupe 'Leeg geroofd vogelnest' en een incidenteel straaltje kwijl..
miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Compliment voor de stroombron onder de emittervolger. Dat maakt hem een stuk lineairder.

groet! Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi,

Ik heb de schakeling opgebouw op ee nstukje koperprint dat ik eerst passend heb gemaakt voor een stalen TEKO kastje omdat ik ander moeilijk kan meten aa nde signal ruisverhouding.
Het RIAA filter zorgt er voor dat 50Hz zo rond de 20dB extra versterkt wordt en het bromveld killen tot op de uV is daarom een hel. :(
https://www.bramcam.nl/Audio/Pro-RIAA/BD-HPWalker-RIAA-03.png

.
De schakeling is op de print gesoldeer zoals ik het schema heb getekend, of in ieder geval zo goed mogelijk.
Bovenaan zit de voedingslijn met de serie weerstand die omhoog steekt.
De schakeling is voor de eerst test opgebouwd met 3x een 2SC2547e en de metal case is de 2N4393 is een geselecteerde fet met een ids van ongeveer 7mA.
Ik dacht dat ik een BF245 kon gebruiken maar de series die ik hier heb, zat niets bij die zonder instelweerstand zo rond de 6 a 7-mA stroom gaf.
Vele zaten er boven, zal weer eens wat mee bestellen in de volgende ronde.
Wat wel opviel was dat van een BF254 serie, de stroom stabieler was bij varierende Drain Source spanning.
De 2N4393 is echter veel beter dan een 3K3 weerstand!

Zoals in het bijgewerkte schema te zien is, zit er geen Darlington meer in de schakeling, waarschijnlijk ook niet nodig door andere aanpassingen zoals de bootstrap rond Q4 in het laatst schema.

Morgen de schakeling voor de eerste keer opstarten want het is rusttijd! :)

Gegroet,
Bram

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

Hi Blackdog,

Je bent van de voeding al weer bij RIAA beland maar dit wou ik je toch niet onthouden.

Op diyaudio is een thread van ELVEE over zijn de-noiser.

De adjust poot van de 317 (of 78xx ) wordt tegengekoppeld met de ruis op de uitgang, waardoor het een bijna ideale voeding wordt.

https://www.diyaudio.com/forums/power-supplies/331491-noizator-magic-a…

blackdog

Golden Member

Hi 575,

Dat ziet er leuk uit, er wordt geen serie weerstand gebruikt zoals in de ouder schakleingen die volgens de zelfde techniek werken.
Ik heb de zeer lage ruis ZTX851 hier op voorraad en de schakeling is vrij simpel, dus vrij snel getest in een proef setup.

Als het meezet met mijn werk, zal ik het morgen of donderdag eens testen.

Dank voor de link!

Groet,
Bram

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

Golden Member

Op 15 september 2020 22:30:59 schreef blackdog:
...en de metal case is de 2N4393 is een geselecteerde fet met een ids van ongeveer 7mA.
Ik dacht dat ik een BF245 kon gebruiken maar de series die ik hier heb, zat niets bij die zonder instelweerstand zo rond de 6 a 7-mA stroom gaf.
Vele zaten er boven, zal weer eens wat mee bestellen in de volgende ronde.
Wat wel opviel was dat van een BF254 serie, de stroom stabieler was bij variërende Drain Source spanning.
De 2N4393 is echter veel beter dan een 3K3 weerstand!

Ja, dat is het nadeel van een jFET gebruiken als stroombron: de spreiding is groot. Elke keer moet je het meest geschikte FETje uitzoeken, en het instelweerstandje aanpassen. Dus minder geschikt voor serie productie :-)

Toch is die jFET m'n favoriete stroombron. Lekker simpel, en prima eigenschappen. En die prima eigenschappen behoudt hij ook bij hoge frequenties. Dat in tegenstelling tot z'n IC broertjes, die prachtige specs hebben, maar die specs worden snel minder zodra het ingebouwde opampje bij hogere frequenties buiten adem raakt (beperkte GBW)....

Ook voor audio is dat een voordeel. (Als je luistert of ook bij hoge frequenties meet, en niet alleen THD meet bij 1kHz :-))

Groet, Gertjan.