Na vele maanden "meelezen" op het forum dan toch eindelijk ook eens een postje van mij 
Alhoewel ik vroeger afgestudeerd ben als electronicus ben ik er feitelijk nooit echt professioneel mee bezig geweest (zoals velen in de IT terechtgekomen). Het is echter altijd een interesse gebleven en sinds een half jaar ongeveer heb ik het terug opgenomen als hobby. Om opnieuw te leren ontwerpen met discrete componenten heb ik onderstaande klasse A hoofdtelefoonversterker gebouwd. Dit ontwerp is gebaseerd op de informatie in het boek van Self en ook dat van Randy Slone. Voor het genereren van de offset regelspanning heb ik ook even afgekeken van een oud ontwerp in elektuur (de "prelude" voorversterker uit een audio special van vele jaren terug). De stroom door de uitgangstorren heb ik ingesteld op ongeveer 100mA.
http://www.omicron.be/projects/amp1/schema.png
Mijn prototype ziet er als volgt uit:
Ik had eerst redelijk wat problemen om het verterkertje stabiel te krijgen. De uitgangstorren leken te oscilleren op enkele tientallen MHz. Naar ik begrepen heb is dat een veel voorkomend probleem met de uitgangsconfiguratie die ik had gekozen. Na heel wat prutsen en na de eindtrap in multisim (evaluatie versie) gesimuleerd te hebben kwam ik tot een oplossing in de vorm van C11 en C12 en dat lijkt mooi te werken. Wat de prestaties van het versterkertje betreft tast ik een beetje in het duister. Ik heb de beschikking over een HM8037 distortie metertje die tot 0.01% kan meten, maar die bleef bij alle audio frequenties het minimum aangeven. De bandbreedte van het geheel is redelijk groot (10Hz...>100KHz).
Al bij al ben ik redelijk tevreden van het resultaat al ben ik er mij bewust van dat er nog heel wat beginnersfoutjes moeten inzitten. Daarom had ik via deze weg graag wat feedback gekregen van mensen die al wat meer ervaring hebben.
Bart Hiddink
Bart Hiddink is Ideetron; electronics and projects, http://www.ideetron.nl. LoRaWAN Nutcase.
Op 17 september 2007 20:59:01 schreef Bart Hiddink:
Dat ziet er goed uit!Maar ik mis de voeding..
Juist, dat klopt...mijn prototype hangt gewoon aan een labvoeding momenteel
En een echte audio kabel,
Nee, geen drie dubbel ingestraalde voodoo kabel, maar wel een stukje degelijk afgeschermd draad.
De afscherming van de standaard kabeltjes is vaak maar losjes om de draad heen gedraaid, ik heb me een ongeluk gezocht waarom het HF signaal van een DECT telefoon stoorde op een zelfbouw ampje ... 3x raden waarom.
Bart Hiddink
Bart Hiddink is Ideetron; electronics and projects, http://www.ideetron.nl. LoRaWAN Nutcase.
Op 17 september 2007 21:02:36 schreef Omicron:
[...]Juist, dat klopt...mijn prototype hangt gewoon aan een labvoeding momenteel
Ik denk dat je daar nog wel wat kunt verbeteren. Ik zie dunne draadje lopen en in je schema geen, helemaal geen, ontkoppeling!
Ik begrijp wel dat je een leuke kortegolfzender hiermee kunt maken..
Natuurlijk is klasse A wel wat milder op de voeding maar ik had toch wel wat meer condensatoren over de voeding verwacht..
Ontkoppel in ieder geval de voeding voor de voorversterker van de voeding van de eindversterker.
Een combinatie van 100 Ohm serieweerstand en een combo Elco (100u) en multilayer cap (100nf) over de voeding moet voldoende zijn.
Op 17 september 2007 21:04:20 schreef Sine:
En een echte audio kabel,
Inderdaad, ik heb nu gewoon een kabelsetje gebruikt dat eens bij een philips CD speler zat denk ik. In verband met die afscherming: het is mijn indruk dat bij audio het niet zo gebruikelijk is om met een ground plane te werken op de print. Is dat omdat de meeste audio consumptie is en men gewoon kosten wil besparen of is er daar een bepaalde reden voor? Ik heb nu gewoon 1 zijde van mijn print groundplane gemaakt (al lopen er wat teveel spoortjes door om echt goed te zijn).
Op 17 september 2007 21:09:20 schreef Bart Hiddink:
[...]Ik denk dat je daar nog wel wat kunt verbeteren. Ik zie dunne draadje lopen en in je schema geen, helemaal geen, ontkoppeling!
Oeps 
Ja, die heb ik wel grondig over het hoofd gezien. Enkel de 100 nF condensatortjes staan er momenteel. De totale voedingsstroom die er nu loopt is ongeveer 220 mA (voor stereo), daarom dat ik feitelijk niet verder heb stilgestaan bij de dunne draadjes.
dexter
It's a good day for science!
Wow, ziet er zeker absoluut niet verkeerd uit!!!
Ook erg net printje zo op het eerste gezicht! Echt netjes!
Wel een paar vraagjes/opmerkingen:
- Lokale ontkoppeling voeding
- T3/T4/T10 lijkt een stroombron te zijn, maar is het niet? Hint wat dat mag zijn?
- Bewust de bandbreedte-beperkende condensator in de globale terugkoppeling weggelaten? (Parallel over R19). Anders is het idd niet zo heel erg vreemd dat het hele zaakje liep te oscilleren.
- Over C3 zou ik echt een klein Ctje parallel zetten of eventueel uberhaupt het hele ding vervangen door een condensator (geen elco) van iets van 2u2. Moet groot zat zijn en doet het beter bij hogere frequenties. Dit geldt eigenlijk ook voor alle andere signaalvoerende elco's. Altijd extra C'tje overheen voor de hoge frequenties.
- Waarom de darlington configuratie rondom T7/T8? Darlingtons zijn nooit zo heel erg fijn voor audio.
- Waarom T13/T14? Normale 1N4148 voldoen daar toch ook?
Op 17 september 2007 22:04:22 schreef dexter:
- T3/T4/T10 lijkt een stroombron te zijn, maar is het niet? Hint wat dat mag zijn?
Dat klopt, T3 en T4 vormen samen een stroombron. T4 zorgt ervoor dat de spanning over R4 ongeveer 1 Vbe blijft en fixeert zo de stroom door T3. T10 die profiteert gewoon mee van het feit dat de spanning op de collector van T4 twee Vbe's is en zodoende is de spanning over R11 ook 1 Vbe. Daardoor is de stroom doorheen T10 ook constant. 2 vliegen in 1 klap als het ware.
- Bewust de bandbreedte-beperkende condensator in de globale terugkoppeling weggelaten? (Parallel over R19). Anders is het idd niet zo heel erg vreemd dat het hele zaakje liep te oscilleren.
Toen C10 en C11 er niet stonden begon de eindtrap te oscilleren bij het minste capacitieve op de uitgang. Gewoon even aanraken was al voldoende. Een C over R19 maakte het alleen maar erger. Daar heb ik lang over in het haar lopen krabben tot ik doorhad dat de eindtrap op zichzelf stond te oscilleren, niet de ganse versterker. C7 zorgt ervoor dat de globale loop stabiel is. Maar T11/T15 en T12/T16 hebben ook een lokale feedback actie en die stond dus lustig te oscilleren rond de 60MHz ergens.
Dit geldt eigenlijk ook voor alle andere signaalvoerende elco's. Altijd extra C'tje overheen voor de hoge frequenties.
Ik moet zeggen dat ik dat ook dacht, maar ik heb ondertussen al zoveel conflicterende meningen hierover gelezen dat ik het eerlijk gezegd ook niet meer weet. Mijn principe momenteel is dat ik geen componenten bijvoeg tenzij ik heb kunnen vaststellen dat het zonder ergens foutloopt. Lijkt me de beste manier om bij te leren.
- Waarom de darlington configuratie rondom T7/T8? Darlingtons zijn nooit zo heel erg fijn voor audio.
Wel, mijn redenering was dat ik met een darlington mijn open loop versterking groter maak waardoor in theorie de versterker minder zou moeten gaan vervormen in closed loop. De open loop versterking is in eerste benadering recht evenredig met de gezamelijke beta van T7 en T8.
- Waarom T13/T14? Normale 1N4148 voldoen daar toch ook?
Ja, dat stukje had ik dus gepikt uit het oude prelude ontwerp van elektuur. Mijn theorie daarover is dat de Vbe van die 2 torren dezelfde variatie gaan vertonen met temperatuur als die van T1/T2 waardoor de offset constanter blijft dan met bv. dioden. Maar ik kan er hier ook grandioos naast zitten
Dat laatste geldt als je ze thermisch koppelt, nu geldt het in mindere mate. Thermische stabilteit is hier minder belanrijk, maar als je dit wilt opschalen dan moet je hem aan de ketting leggen.
Verder weinig toe te voegen, gebrek aan voedingsontkoppeling was me ook al opgevallen, toch wel belangrijk.
-Koeling, zijn die vinnen voldoende? ~1.5W disipatie per tor @100mA.
-Symetrische clipping?
-Al eens doorgepiept met RMAA, ok specs zijn geluidskaart beperkend maar het geeft je wel een mooi idee hoe het karakteristiekverloop is.
Op 17 september 2007 23:00:36 schreef Henry S.:
-Koeling, zijn die vinnen voldoende? ~1.5W disipatie per tor @100mA.
De temperatuur leek te schommelen rond de 55 graden tijdens mijn testen. Maar 'k weet niet of mijn meting erg betrouwbaar was. Ik had gewoon een termokoppel met een plastic klemmetje op het koelprofiel geklemd. Als het ding oscileerde zag je dat wel vrij snel aan de temperatuur want die schoot dan ineens naar 70 graden en meer. Dat begreep ik eerst ook niet maar toen las ik ergens dat bij die hoge frequenties de transistors niet meer op tijd "off" turnen waardoor je als het ware konstant kortsluitingen krijgt van de plus naar de min. Je kon ook aan de voedingsstroom meteen zien als hij in oscillatie ging. Al bij al wel veel bijgeleerd met dit kleine versterkertje
-Symetrische clipping?
Ongeveer bij plus en min 14V clipt hij. Ietsjes sneller bij de positieve zwaai dan bij de negatieve.
-Al eens doorgepiept met RMAA, ok specs zijn geluidskaart beperkend maar het geeft je wel een mooi idee hoe het karakteristiekverloop is.
Nee, dat moet ik nog eens bekijken hoe dat juist werkt die RMAA. Ik heb me al wel zitten verlekkeren op de mooie grafiekjes die Self en co uit hun audio precision toveren, maar nog niet gevonden hoe ik zelf (op een betaalbare manier) dergelijke metingen kan doen.
Op 17 september 2007 23:28:54 schreef Omicron:
De temperatuur leek te schommelen rond de 55 graden tijdens mijn testen. Maar 'k weet niet of mijn meting erg betrouwbaar was. Ik had gewoon een termokoppel met een plastic klemmetje op het koelprofiel geklemd.
Me too, simpel Lidle €5 bak geval.
Temperatuur meten zonder sturing, dan worden de torren het warmst. 55oC is helemaal in de klasse A spirit.
Ongeveer bij plus en min 14V clipt hij. Ietsjes sneller bij de positieve zwaai dan bij de negatieve.
Dat zit wel goed, meer bias gaf geen effect?
Nee, dat moet ik nog eens bekijken hoe dat juist werkt die RMAA. Ik heb me al wel zitten verlekkeren op de mooie grafiekjes die Self en co uit hun audio precision toveren, maar nog niet gevonden hoe ik zelf (op een betaalbare manier) dergelijke metingen kan doen.
RMAA is natuurlijk speelgoed tov een AP, maar toch leuk speelgoed.
Op 18 september 2007 00:15:23 schreef Henry S.:
Dat zit wel goed, meer bias gaf geen effect?
Nee, niet dat ik kon zien. Het was wel onbelast gemeten want mijn hoofdtelefoon zou denk ik in rook opgaan als ik er 14Vpp aan leg De 33 ohm halve watt weerstand die ik er in mijn domigheid eerst had aangehangen als belasting deed dat trouwens ook 
De clipping is bij nader inzien eerder rond plus min 13.75V, voor zover ik dat nauwkeurig kan inschatten op mijn scoop. Zou ook meer kunnen kloppen want ik denk dat hij onmogelijk lager kan gaan dan 2Vbe boven de -15V.
Ik heb ondertussen wel een spectrum kunnen opmeten bij 1KHz door middel van een ADC-216 PC-scoop van picotech. Die is 16-bit en is een bruikbare audio spectrum analyzer. Volgens de (grove) THD meting van dat ding zou het rond de 0.002% uitkomen.
De blauwe curve (moeilijk te zien wel) is het spectrum van mijn testsignaal, afkomstig van een Hameg HM8037. De rode is die van de versterker. Het spectrum werd opgemeten met een belasting aan de versterker (een senheiser 475). R27 werd zodanig ingesteld dat het uitgangsignaal weer dezelfde amplitude had als het ingangssignaal.