blackdog
Golden Member
Daar de mens het noodzakelijke niet kan volbrengen, streeft hij naar het overbodige (Goethe)
Hi,
flash2b kwam met wat alternatieven voor het versterker ontwerp waar ik mee bezig ben als Booster voor b.v. een functie generator.
Als eerste even over de snelle versie van de twee JUNTEK versterkers en dan neem ik daarna de tweede mentaal onderhanden. 
Zover ik info heb kunnen vinden, is het onderstaande mijn mening over de JUNTEK DPA-2698.
Ik had al aangegeven dit ik de keuzes bij het ontwerp van de JUNTEK-modules niet echt wijs vind, misschien wel commercieel voor de makers, maar daar krijg ik pukkels van *grin*
Mijn eerste aversie is dat deze modules werken met een geschakelde voeding, en als deze niet goed is ontworpen, dit een HF straalkachel is.
Zoals het bij de JUNTEK-modules is uitgevoerd kan je zo zien, dat dit geen "Low Noise" SMPS-voeding is.
Wil je dat goed doen, dan gebruik je schakelfrequenties boven de 1MHZ en afgeschermde spoelen en een printopbouw alsof je een zender bouw in de 70cm band en nee, ik overdrijf hier niet.
Dit is een stukje meetapparatuur en dan hou je volgens mij rekening met stoorsignalen…
De DPA-2698 bestaat uit een snelle HF OpAmp die op een voeding werkt van +-15V en daar achter 2x een BUF634F parallel die niet in de feedback loop zit van de OpAmp.
Het voordeel daarvan is, dat dat je dan geen last hebt van de fase verschuiving die optreedt door de BUF634 in de feedbackloop en er hierdoor minder gevoelig is voor capacitieve belasting.
Maar zoals altijd, reken je zelf niet rijk, de BUF364 krijg je ook zonder OpAmp die hem aanstuurt aan het genereren, dit is namelijk een zeer breedbandig IC.
En wat hebben de Analoge Goden met baarden ons geleerd? Alles wat breedbandig is zal genereren als je niet voldoende maatregelen neemt, onachtzaamheid wat opbouw betreft, componenten keuze enz. staan hoog op het lijstje om voor een illegale zendamateur te worden uitgemaakt. 
Ook een nadeel is een hogere vervorming, dit omdat de BUF634 niet door de loopgain van de OpAmp wordt gecorrigeerd.
Als het klopt dat de OpAmp een LM7171 is, dan is de offset/bias fout rond de 30mV van deze OpAmp en daar komt de BUF634 Offset nog bij opgeteld, kan dan meer of minder worden.
Ook levert de BUF634 dus een extra dc-offset spanning, welke tot 100mV kan oplopen volgens de datasheet.
Dat is flink hoog als je b.v. een trafo wilt aansturen met deze versterker er kan dan een flinke stroom gaan lopen.
Ik kan niet goed inschatten wat de uitgang impedantie is van deze module, de twee weerstanden die parallel staan en de BNC-connector aansturen kunnen 2x 100 Ohm zijn,
maar het kunnen ook twee weerstaande zijn van 2x 10 Ohm.
Als het 2x 10 Ohm is, waar het op lijkt, dat zit je in de problemen, dit omdat je dan geen standaard 50 Ohm terminator kan gebruiken.
Ook vindt de BUF634 dat meestal niet leuk bij capacitieve belastingen op de uitgang en zal dan vrij snel gaan genereren.
Vooral door het slechte printontwerp, ik zie direct bij de voeding pinnen geen condensatoren geplaatst.
Die kunnen natuurlijk ook nog op de onderkant zitten, maar daar heb ik geen foto van kunnen vinden.
Ondanks dat er in de BUF634 al een weerstand in serie met de ingang staat, adviseert TI er toch een op te nemen voor de vlakste frequentie karakteristiek.
Een serie weerstand help bij het voorkomen van het pieken boven de 20MHz, dus veel overshoot/aberratie van puls signalen.
En dan komen we bij nog een punt een zeer klein kastje en de slechte koeloplossing die er gekozen is..
Voor meer informatie over de BUF634, lees de uitgebreide datasheet en de verwijzingen naar de applicatie notes, deze zijn echt leerzaam!
.
Dan de DPA-1698 welke gebaseerd is op een Audio versterker IC en dat de LM1875, deze had ik jammer genoeg niet op voorraad maar wel zijn kleinere broertje de LM675T.
Ik heb drie stuks daarvan op een flink koelblok gezet, de gain was iets meer dan 24x en ze aan de uitgang samengevoegd via ee n1Ω weerstand.
Dit zijn dus 3x de LM675 parallel en ze worden gevoed uit een LAB voeding die op 2x 32V staat en begrenst op 3-Ampere.
Daar zat aardig wat werk in om het zo netjes te bouwen, kon ook weer zo gesloopt worden *grin*
.
Beetje ingezoomd, en ik zal wat uitleg geven waarom en wat voor testen ik heb gedaan met deze opzet.
Het schema is het basis schema uit de datasheet maar dan drie keer.
Kijk naar de BNC aan de linker kant die heet 2x 100Ω naar massa om de generator goed af te sluiten.
Dan gaan we naar rechts met het draadje vanaf de midden pen van de BNC, da draadje loop geïsoleerd door naar alle drie de IC 's.
Via dat draadje gaat er uiteindelijk een 1K weerstand naar pin-1 van de IC 's wat de +ingang is.
Ook is er bij ieder IC per voedingspin een 0,47µF ontkoppel condensator aangebracht.
Hoe de voeding is aangesloten is duidelijk zichtbaar.
De drie weerstanden op de voorgrond die naar de uitgangspin lopen welke 3x 1,5Ω zijn is het uitgangspunt.
Deze weerstanden zijn buiten de tegenkoppeling geplaatst, dus de Ru is hier ongeveer 0,5Ω
In het midden van de 3x 1,5Ω loopt een weerstand naar het massavlak, dat is alleen een steunpunt.
De kleine gele Cer. condensator van Philips heeft wel een doel, hiermee kijk ik of deze versterker genereerd bij relatieve kleine capacitieve belastingen.
Deze testen doe je meestal vanaf 500pF tot zo'n 22nF en dan ga je naar 1 a 10µF toe.
Die testen doe je met signaal, zonder signaal en variërend signaal en bij blok en sinus golfvormen, ja dat is wel even werk!
Er is ook een Zobel netwerkje aangebracht, dat bestaat uit de zwartgebakken weerstand, Yes we have magic smoke! en de blauwe condensator op de voorgrond boven de rode klem.
De zwartgeblakerde weerstand zit expres aan de voedings "0" en niet op het koper gemonteerd ook al heeft dit het zelfde potentiaal, denk altijd na waar je stromen lopen.
De weerstand van het Zobel netwerkje is niet de enige die warm is geweest, kijk na mijn scoop probe, dat is de zoveelste die ik sloop met warmte, gelukkig heeft Reichelt de probe tips op voorraad.
Nog een tip, jullie zien hier een Hirschmann rode klem die je op een banaanstekker kan schuiven, koop die rotzooi niet, klemt voor geen meter en maar een kant van de bekken is van metaal, zuinige, nee beter is gierig, meer marge graag, de klootzakken!
Waarom kon deze opzet snel bij het oud vuil vragen jullie misschien af, de LM675 is een prustproduct, haalt wel zijn 8V/uSec maar dit IC komt om in de cross-over vervorming.
Dit is boven de 10KHz al zichtbaar en bij 50KHz een drama, en ja, dat hoor je bij audio gebruik.
En zoiets wil ik al helemaal niet hebben als PowerAmp voor op de werkbank.
Wat wil ik
Ik zoek iets dat tot 100KHZ gewoon goed werkt voor vermogen niet stuk gaat bij wat mishandeling en het liefst geen aberraties onder normaal gebruik.
En dit topic ga ik vullen met versterker ontwerpen die dat hopelijk gaan halen, de nadruk ligt meer op redelijk wat stroom als b.v. veel vermogen bij zeg 8Ω
Deze is een beetje ingezoomd.
.
Dit is het volgende audio versterker IC, dat is de kleine broer van de LM3886, ik had nog vijf van die blauwe printjes liggen, zeker 5 jaar geleden gekocht op ebay maar nooit toegepast, behalve deze week dan.
Deze doet het heel netjes maar af en toe toch een klein generatie verschijnsel rond het klippen bij verschillende capacitieve belastingen.
Maar dit is een respectabel audio versterker IC allen voor mij nog niet goed genoeg.
Ok hier is het Zobel netwerkje zichtbaar, die helaas nodig is voor deze versterker.
Verticaal rechts van de twee voeding elco's is een 1Ω weerstand te zien die in serie staat met de uitgang, die heeft het uiteindelijk niet overleeft... de bruut die ik ben.
.
Ik wist dat ik nog ergens LM3886 IC's had en het schoot mij te binnen dat die i nde opslag lagen, twee zelfgemaakte printjes van zeker 25 jaar geleden zie je rechtsboven
op een Pentium koelblok zitten en ik het twee van deze koelblokken met LM3886 IC's er op, dat werd slopen!
Links op een ALU strip welke uit een Philips SQ4 versterker komt, zit hier een LM3886 IC gemonteerd.
.
Hier is het blauwe printje beter te zien, dit is het eerste printje met de LM2876 welke dus vrij goed werkte.
.
En dit is het hele oude printje waar mijn LM3886 IS 's op gemonteerd zaten en dit printje is geen goed ontwerp daar er te veel aberraties optraden.
.
Mooi, dan nu wat plaatje van metingen die ik heb gedaan bij 100KHZ bij meestal volle uitsturing.
Als eerst scoop plaatje de 100KHz blok onbelast, hier is de versterker bijna vol uitgestuurd en de weergave is netjes.
Denk eens na, als je een versterker ontwerp hebt, dat met een Zobel netwerkje aan de uitgang is uitgerust.
Meestal iets van 4,7Ω en een 0,1µF condensator is serie over de uitgang van de versterker...
Xc van de 100nF condensator is ongeveer 16Ω bij Sinus vormige signalen, maar we hebben hier een blok signaal met nog steeds vrij steile flanken.
Laten we voor de frequentie een 500KHZ nemen, dan ziet de uitgang van de versterker 4,7Ω en in fase verschoven een Xc van ongeveer 3Ω.
De 4,7Ω weerstand brand gewoon uit hierdoor en een flink deel van de stroomreserve van de versterker gaat letterlijk in rook op in het Zobel netwerkje.
.
Nu metingen bij 8Ω belasting en 25VTT bij een blok signaal van 100KHz, er verschijnt net een aberratie aan de linker onderzijde van het signaal.
.
Hier ga ik een beetje over de specificaties van het IC heen en ook is goed te merken dat het stukje ALU waar de LM3886 op gemonteerd zit een beetje te klein is.
Ook voor de korte burst die ik gebruik bij het meten.
.
Nu even een Sinus van 100KHZ bij 4Ω en het signaal niveau is ongeveer 32VTT
En dit is een beetje zwaar voor dit IC bij deze frequentie.
.
Dan nog twee plaatjes die goed laten zien hoe belangrijk goede voeding ontkoppeling is.
De voeding draden naar de LAB voeding is van redelijke kwaliteit en de Elco’s op het printje zijn 470µF, kijk eens wat de rimpel is bij een testsignaal en een 4Ω belasting.
Het gaat nu even niet om de aberratie van de uitgang, maar om de blauwe trace die de rimpel op de negatieve voedingsaansluiting meet, dat is iets meer dan 1VTT
.
En nu heb ik op het printje er 2x 2700µF bijgeplaatst, dat ziet er al een stuk beter uit.
Aan de hand van het uitgang signaal en de 4Ω belasting kan je uitrekenen dat er bijna 4-Ampere piekstroom wordt getrokken uit de voeding/elco’s.
.
Het volgende wil ik nog gaan testen, twee LM3886 versterker op een goed koelblok en de voedingspanning omlaag brengen, wat ik al zij wat meer stroom vind ik voor mijn toepassingen beter uitkomen.
Ik heb ook nog de Slew Rate gemeten, deze is rond de 20V/µSec.
Ik heb vier printjes, dus misschien test ik er ook wel vier parallel op +-25V, dat komt dan ook wat beter uit met de "mix" weerstand per versterker,
Hoe hoger de waarde, hoe minder de versterker last hebben van inductief of capacitieve belastingen, we zullen zien hoe het gaat werken, ik hou jullie op de hoogte.
Ben nu leeggetyped, morgen weer een dag!
Groet,
Bram
blackdog
Golden Member
Daar de mens het noodzakelijke niet kan volbrengen, streeft hij naar het overbodige (Goethe)
Hi,
Nu wil ik het even hebben over een eigenschap van de meeste audio eindversterker IC's.
Die zijn wat beveiliging betreft veel beter geworden, ze gaan niet meer stuk bij de eerste de beste overbelasting.
Maar alle goede eigenschapen hebben natuurlijk ook negatieve eigenschappen.
Per chip ontwerp is vaak een wat andere manier bedacht om de chip te beschermen tegen te grote uitgangstromen en de daarmee samenhangende chip temperatuur.
Hier kan je zien dat de LM3886 een hele aparte manier heeft om de stroom te begrenzen een deel van de beveiliging is hier zichtbaar bij volle uitsturing en 4Ω belasting en 10KHz.
Dit is geen normale manier van clippen, wat bij geluid toepassing betreft is dit natuurlijk ongewenst.
En hoe ziet dat er nu uit in een spectrum manier?
Zie de horror hieronder.
De manier waarop dit in werking treedt is dus direct afhankelijk van de chip temperatuur.
National die de LM3886 heeft ontwikkeld noemt de uitgebreide beveiliging SPiKe
Hier een voorbeeld uit de datasheet van de SPiKe beveiliging.
Jammer genoeg is de thermische weerstand van de LM3886 zo rond de 1C/Watt en daar komt de overgangsweerstand nog bij,
kaal met goede pasta direct op het koelblok kom je aan ongeveer 1,2C/Watt.
Een eindversterker met moderne eindtransistoren hebben een duidelijk lagere thermische weerstand dan de totale thermische weerstand van de LM3886.
De moderne transistoren zitten tussen de 0,6 en 1C/Watt per stuk, en dan zitten zo ook nog verspreid op het koelblok, wat ook de koeleigenschappen ten goede komt.
Waar het op neer komt is dat bij veel versterkers opgebouwd met audio IC's je echt goede koeling moet gebruiken als je als je het volle vermogen van de chip wilt gebruiken.
Waarom tip ik dit nu allemaal aan, het gaat hier toch om een versterker voor achter zeg een functie generator?
Ja en dat is het hem nu juist, dit is niet een normale audio toepassing, ik wil met puls signalen werken waarbij de puls pauze verhouding b.v. 1% is.
Dat betekent dat één van de eindtransitoren in de chip al het werk doet en de andere doet bijna niets.
Voor één eindtransistor die al het werk doet, is de thermische weerstand niet meer 1C/Watt grofweg kan je dan de dubbel waarde aan houden als uitgangspunt.
De oplossing voor een LAB versterker is dan b.v. door vier stuks van de LM3886 te gebruiken, de dissipatie wordt dan mooi verdeeld over het koelelement.
Ook is de LM3886 redelijk ongevoelig voor capacatieve belastingen met een kleine serie weerstand en ik denk dan aan 4x LM3886 die ieder een 1Ω serie weerstand heeft.
Dan heb je over en heel groot bereik een LAB versterker die een Ri heeft van 0,25Ω
Er ligt hier ook nog een andere opset klaar voor een LAB versterker, een ontwerp dat is uitgerust met Power MOSFet van het audio type.
Eerst het een en ander laten bezinken en ik ben ook met de kleine voeding begonnen om de dynamische metingen te doen, dus moet mijn tijd een beetje verdelen.
Maar uit het bovenstaande verhaal kan je wel distileren dat een klein kastje met 2x een 5-Watt versterker, SMPS voeding niet iets is waar ik nat van wordt.
Groet,
Bram
haasje93
Golden Member
If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
Hoi Bram,
Weer duidelijk verhaal over de uiteenzetting van een 100kHz versterker.
Wat de valkuilen zijn en waar je op moet letten.
Je schreef dat er een weerstand staat tussen de 3x 1.5R en het massavlak als steunpunt. Maar je zet nu toch gewoon een belasting tussen de uitgang en de ground? Of is het zo een grote weerstand dat je daar dan geen last van hebt?
Ik heb ook nog een type foutje gevonden, je schreef bij het stukje over de enorme rimpel op de voeding dat je er een 2x 27700uF condensator hebt geplaatst. Iets in mij zegt dat die waarde niet helemaal klopt.
Groet,
Christiaan
blackdog
Golden Member
Daar de mens het noodzakelijke niet kan volbrengen, streeft hij naar het overbodige (Goethe)
Hi haasje93,
Dank je voor het aangeven van de typefout, ik heb dit aangepast.
De weerstand naar massa doet voor de rest eigenlijk niets, dit om zijn hoge waarde t.o.v. de uitgang impedantie.
Hij is alleen voor een beetje mechanische degelijkheid, dit omdat er meerdere meetkabels aan dat punt worden vastgezet.
Groet,
Bram
electron920
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Ha blackdog,
Vraag 
het is mij niet helemaal duidelijk of je nu een audio versterker of een puls versterker wil ontwerpen,
ik zie alleen maar audio I.C. voorbijkomen !
Is dit een vervolg / uitstapje van je eerdere draadje ?
Welke specificaties zou je willen bereiken qua spanning en stroom en met welke zuiverheid !
Ik heb je beschrijving van de JUNTEK DPA-2698 met interesse gelezen en even opgezocht waar die te koop is,
tenminste voor welke bedrag dat valt reuze mee 
Zoals jij het apparaat omschrijft is wel een kale uitvoering zonder enige vorm van beveiliging maar goed je kunt niet alles willen......
Het puntje wat je benoemd dat de uitgang buiten de feedback gehouden is dat geeft wel aan dat er over na gedacht is.
dit is namelijk de enige manier om een goede stabiliteit / isolatie te creëren naar de buiten wereld !
Alleen die BUF364 is geen puls versterker, wel beter als een audio eindtrap dat heb je wel aangetoond.
Ik denk dat het niet mee valt om een I.C. te vinden, een betere oplossing is zelf een puls versterker ontwikkelen iets met transistoren net als in een zender eindtrap......
Je heb al gauw 2000 V / µs nodig om een klein beetje capaciteit aan de uitgang te voeden Slew rate alleen zegt nog niet zo veel.
Wat ik zelf verwacht is dat je twee instellingen zal willen gebruiken een voor lineair bedrijf zeg klasse A e een als puls versterker ergen klasse D......Z 
Maar t'is een leerzaam project zo in het begin van een nieuw knutsel jaar 
Groet,
Henk.
blackdog
Golden Member
Daar de mens het noodzakelijke niet kan volbrengen, streeft hij naar het overbodige (Goethe)
Ha die Henk,
Het is niet zo moeilijk, ik wil twee verschillende versterkertjes hebben voor achter b.v. een functie generator.
En ik ken de beperkingen die er optreden bij versterkers bij grote bandbreedte en capacitieve belastingen en ook eventueel inductieve belastingen.
Lang geleden uit de application notes van ondermeer LT en Analog had ik al geleerd hoe groot de stromen zijn bij capacitieve belastingen en de faseverschuiving die daar bij optreden.
Wat ik in dit topic laat zien is onderzoek naar wat er op de markt is en of het toepasbaar is voor een versterker trapje waarvan ik wil dat het 100KHz goed haalt.
Ik heb nu experimenten gedaan met een aantal audio versterkers IC's en de LM3886 komt daar tot nog toe het beste uit,
Om de gevoeligheid voor capacitieve belastingen te verkleinen is het opnemen van een serie weerstand aan de uitgang buiten de feedbackloop een startpunt.
De volgende stap is een serie weerstand direct aan de uitgang op te nemen en een feedback condensator voor de extra weerstand te plaatsen zodat het HF feedback path door de condensator loopt.
Nadeel is dan natuurlijk een wat kleinere bandbreedte en een wat hogere vervorming in de hoge frequenties, maar als het goed is, is dat jou natuurlijk bekend.
Een zijspong is dat ik uitleg dat die versterker modules zoals de LM3886 leuk zijn voor audio, maar je wel de negatieve eigenschappen op de koop toe moet nemen.
En dat is ondermeer de in verhouding hoge thermische weerstand en hoe hoger de chip temperatuur, des te eerder grijpt de beveiliging in.
Ook heb ik laten zien dat bij b.v. 4Ω belasting, snel de spanningsval oploop tussen een LM3886 printje en de buffer elco's in het voedingsdeel.
Voeding bedrading bepaald ook een aardig deel van de maximale uitsturing en dus de vervorming, dit is allemaal niet nieuw voor mij, maar ik wou de lezers dat wel nog een keer laten zien.
Voor jou en de anderen, ik ga nog wat testen doen met mijn LM3886 printjes, en dat is dus de serie weerstand aan de uitgang van het IC binnen de feedback loop plaatsen met dus een extra condensator zoals hierboven aangegeven.
En ja iedere weerstand in serie(denk aan een bereik tussen 0,5 en 2Ω) geeft uitstuur verliezen, maar dat neem ik op de koop toe al ik dan geen Zobel netwerkje of uitgangsspoel hoef te gebruiken.
Nogmaals, het doel is een Power versterker te maken die zijn schouders ophaalt voor niet reële belastingen die normaal wordt aangestuurd door zeg een functie generator.
Zou ik hem willen gebruiken om audio weer te geven, dan doet hij dat helemaal op zijn sloffen, want audio is in vergelijking makkelijk. *grin*
De richting waar ik ben aangekomen is dus de 4x de LM3886 zo te tunen dat hij nog beter met capaciteiten aan de uitgang kan omgaan, of verder gaan met een pakket onderdelen dat ik hier al heb liggen om een versterker te maken met 6 a 8 dikke eindtransistoren voor een goede stroomreserve.
Ik hoop dat het zowat duidelijker is geworden.
Groet,
Bram