Mätförstärkare, en halv Watt

[lillahuset]

Vad som är overkill kan bara du avgöra. Det är ju ett projekt du driver för att du är intresserad så din vilja måste vara lag.

[Spisblinkaren]

Min värld är mätsystem och annat "icke audio". Folk tjatar om över 120 dB utan att ha en aning om vad det är. Leverantörer hävdar 144dB (24 bit) i marknadsföringen och kunderna tror på det. Själv brukar jag hävda att 60dB är hyfsat, 80dB mycket bra. Motkoppling och låg distorsion är viktigt i min värld. Bra signal/brus också. Trots det brukar jag föreslå 3dB eller möjligen 1dB som önskvärd noggrannhet. Och folk fattar inget.

Matti Otala fattade problemet med motkoppling i audioförsärkare, och tydligen rogerk8 också även om han kanske inte hade full koll på teorin. Matti dog tydligen i Augusti. http://www.diyaudio.com/forums/solid-st ... a-rip.html

Tack lillahuset!

Vad jag skrattade när jag läste det här "...inte full koll på teorin "

Det är så fjantigt med dessa hysteriska och ohörbara dB tycker jag.

Personligen tycker jag man borde (åter)införa 8-bitars audio som då också av en händelse blir typ lika stora råa som MP3

Vore intressant att höra hur dåligt det låter jämfört med MP3.

Fast jag tror det kan låta rätt bra då musiken trots allt kvantiseras med hela 256 steg (idealt).

Tycker man borde kunna föranalysera en signal så man vet dess maxvärde och sen sätta $FF på toppvärdet.

Då får man maximal digital dynamik.

Hur mycket är jag ute och cyklar nu?

MVH/Roger
PS
Ska man lyssna på bra ljud så ska ljudkällan vara vinyl ändå

[Spisblinkaren]

Vad som är overkill kan bara du avgöra. Det är ju ett projekt du driver för att du är intresserad så din vilja måste vara lag.

Jag tackar för denna härliga uppmuntran!

MVH/Roger

[lillahuset]

Någon gång på sjuttiotalet eller möjligen precis i början av åttiotalet hade vi en kinesisk forskare på LiTH som ägnade sig åt kodning av telefonsamtal. Jag var med i ett experiment och kunde knappt skilja någon sorts 4-bits kodning från standard 8 bit.

[Spisblinkaren]

Intressant!

Lyssna här då: För tjugo år sedan var jag med på en laboration på Chalmers i ämnet kommunikationsteori.

Vi hade då den unika möjligheten att välja antal bitar vid kvantiseringen av en signal.

Än idag fascineras jag av att 5 bitar lät helt okej!

Och jag överdriver alltså inte

MVH/Roger
PS
Tänk om 8 bitar blev standard igen. Datatrafiken över internet skull då kanske inte halveras (för annat än ljud överförs ju) men ändå reduceras kraftigt. Speciellt när dessutom 1MB-stora bilder knappast behövs för en max 5X10cm stor skärm. Jag tycker tom att allt borde sändas i svart-vitt varvid man begär omsändning om man nu nödvändigtvis vill ha det i färg. Bara där tjänar man minst en faktor tre

[gkar]

Nja, eftersom alla bilder i princip är JPEG och 4:2:0 format, tar luman upp 2/3 och kroman 1/3.
Dvs det tar ca 67% att överföra en svartvit bild istället för en färgbild.

Detta har vi kromatisksubsampling att tacka för!

[Spisblinkaren]

Nu har jag uppgraderat min design.

Jag har valt att införa offset-poten (P1) och dessutom valt att byta ut BC516/517 mot dubbelt så många BC556B/546B.

Jag gör detta för att göra min mätförstärkare mer universiell map speciellt spänningstålighet.

När jag i dagarna testbygger den kommer jag dock nyttja BC516/517 istället då jag endast avser testa vid låg spänning (6-9V).

P1 kommer heller inte vara med (förmodligen) för den tar plats på labbplattan.

Jag är dock säker på att förstärkningen (AvDM) inte sjunker så mycket med P1 monterad så att mitt test blir hyfsat relevant.

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Nja, eftersom alla bilder i princip är JPEG och 4:2:0 format, tar luman upp 2/3 och kroman 1/3.
Dvs det tar ca 67% att överföra en svartvit bild istället för en färgbild.

Detta har vi kromatisksubsampling att tacka för!

Så jag hade fel alltså.

Vem är förvånad

Skumt dock för jag trodde man hade tre byte för RGB.

Med andra ord borde en luminansbyte räcka (precis som på gamla färg-TV apparater där varje RGB-elektronstråle är riktad mot var sitt luminerande segment av aktuell färg medans om TV:n var svart-vit så fanns det bara ett segment att rikta strålen mot).

Fast jag är nog en dinosaur

MVH/Roger
PS
Vänligen förklara begreppet 4:2:0-format.

Av ovanstående kan man dra slutsatsen att om inte datamängden reduceras med en faktor tre vid övergång till svat-vitt då är det nåt fel på systemet

[Spisblinkaren]

Jag har nu testbyggt min mätförstärkare.

Hade initialt problem med att utgången låg i ena ändläget samtidigt som +-trissan ströp fullständigt (Uc=Vcc).

Fattade som vanligt ingenting så jag kopplade ur återkopplingen och mätte.

Stor skillnad i Vc för de båda diff-trissorna trots att vid samma bias (Vcc/2 via 10k) ska dom vara ungefär lika.

Kom sen på att även om T4 dynamiskt inte belastar kretsen så gör den tydligen det statiskt modell två Vbe.

Så jag har nu infört ett seriemotstånd som aldrig belastar diffsteget nämvärt (samtidigt som minde cc då behövs).

Jag hade dock fortfarande problemet att utgången var dragen maximalt positivt vid unity gain.

Fattade återigen ingenting tills jag helt sonika flyttade drivutgången för T4 till +-trissan.

Voila, så låg utgången plötsligt på Vcc/2!

Jag blev asglad och började köra in signal.

Olastat fick jag:

Uout(6V, CL, NL): 2,7Vpp
Uout(9V, CL, NL): 5,5Vpp

Det roliga nu är att gissa vad som hände vid 4 Ohms last?

Ingenting

Hur skumt är inte det då?

Nåväl utgångseffekterna blir:

Pout(6V, CL, 4 Ohm): 0,23W
Pout(9V, CL, 4 Ohm): 0,95W

Nu kan man åtminstone i medel säga att min mätförstärkare levererar 0,5W.

Tack RoPa!

MVH/Roger
PS
Bandbredden vid 6V är inte jätteimponerande (150kHz) samtidigt som sinusen är kraftigt distad över c.a 20kHz. Jag vet inte alls vad det beror på men kan leva med det. Jag har infört en cc på 150pF som eventuellt kan minskas något för högre bandbredd. Nu är den åtminstone stabil vid unity gain. Jag var också tvungen att ta bort schottkyn för jag fick faktiskt strömrusning med den inkopplad så nu är utgångssteget strypt mha enbart en 1N4148 samtidigt som en liten blipp vid nollgenomgången synes trots motkoppling (BF).

Det ska kanske tilläggas att småsignal Darlington vid detta test utgörs av BC516/517.

[RoPa]

Grattis till att ha fått det att fungera!!!

Hoppas du är nöjd med vad resultatet blev

[Spisblinkaren]

Tack RoPa!

Njae, jag har kämpat hela kvällen med lyxproblemet att den enda typ av förstärkning jag kunde sätta var unity gain.

Så fort jag försökte med nåt annat, gick utgången i taket.

Jag mätte då runt omotkopplat och fipplade samt såg relativt tidigt att kollektorspänningarna hos diffsteget var nättochjämt högre än Vcc/2.

Tänkte inte så mycket för jag hade ju fin signal med spänningsföljarkonfiguration (unity gain).

Jag kunde alltså inte ens byta feedback-tåten mot 1k för då drev utgången iväg ifrån Vcc/2.

Jag mätte samtidigt tiondelar av volt över detta 1k som alltså går in till basen på --trissan.

Fattade länge ingenting tills jag rev strömgeneratorn och införde mitt ursprungliga 1k2 som gemensamt Re istället.

Voila, så fungerade det och jag kunde tom sätta förstärkning.

Genom att mäta kollektorspänningarna omotkopplat i detta fallet så fattade jag till slut aha, här har jag ju 4,3V (och inte 3V) så här kan difftrissorna jobba som dom ska.

Då återinförde jag strömgeneratorn (för jag vill ha en universiell förstärkare map matning) och bytte R5 till 220 Ohm istället.

Och plötsligt fungerar allt som det ska

Råförstärkningen har jag denna gången räknat ut för jag fick 8,9ggr förstärkning vi 1/B=11 (dvs F=47).

Ingen jättehög råförstärkning som dock troligtvis minskat ganska rejält pga P1 (och R16).

Fast jag vill ha "On Board"-offsetjustering

Nu är jag fullständigt nöjd!

MVH/Roger
PS
Plötsligt fick jag 1N4148+BAT86 att fungera utan strömrusning. Som vanligt fattar jag ingenting

[YD1150]

Ditt bygge påminner om ett mindre förstärkarbygge jag höll på med i våras (därav dammet ),
jag ville ha en helt symmetrisk förstärkare.

Rishögen nedan är förstärkaren

Förstärkare.jpg

Har dubbla diff-steg (BC548/BC558) och dubbla strömgeneratorer (synliga längst till vänster).
Drivsteg är BC327/BC337 + Vbe-multiplikatorn BC548, sluttrissor är BD135/BD136.
Förstärkaren behöver symmetrisk matning på +/- 15V.
Är visst en avkopplingskondensator över 47ohms motståndet i drivsteget som fattas.
Bygget fungerade helt ok, bandbredden var nästan till radiofrekvenser.

[Spisblinkaren]

Jag ber om ursäkt men jag laddar upp det absolut sista schemat

Jag har nu nämligen bestämt mig för:

1) Maxspänning=+/-15V (=BC516/517)
2) Max uteffekt i 8 Ohm: <15^2/2/8=14W (~Williamson )
3) Max råförstärkning: F~47 (Williamsons skapelse är från 1947 )

Jag har trixat lite för att försöka få upp råförstärkningen om man typ skulle vilja förstärka en mikrofon från en gatumusikant.

Jag provade först med att kappa R9, ingen skillnad (fortfarande 8,9 ggr motkopplad förstärkning).

Sen provade jag att kappa R16, ingen skillnad även om Rs ingår i uttrycket för Av.

Den första kappningen är lite förvånande för det är en Darlington och Re multipliceras då i nämnaren med typ 30000 ggr.

Detta är då alltså den dominerande termen varvid förstärkningen borde bli Rc/Re.

Men när man kappar borde förstärkningen bli ~Rc*hfe/Rs (om Rs>>hie vilket den är i det här fallet).

Så spänningsförstärkningen borde gå från Rc/Re till Rc*hfe/Rs dvs ~1M/39 till ~1M*30000/18k~1M/0,6 dvs en rätt rejäl ökning.

Den andra kappningen tar bort källresistansen Rs ur uttrycket ovan men detta är så litet i förhållande till 30000*Re att det inte heller spelar nån roll, uppenbarligen.

Spänningsförstärkningen här går från Rc*hfe/(Rs+1,2M) till Rc*hfe/1,2M där Rs=18k<<1,2M så inget händer.

Den största vinsten man kan göra vad gäller råförstärkning tror jag ligger i diffsteget.

Det är intressant att min inbyggda offset-pot (P1) inte påverkar nämnvärt.

Men detta gäller bara så länge som normala trissor används.

Om vi använder BC546B så fås t.ex att spänningsförstärkningen blir hfe*Rc/(Rs+200*Re) och Re (P1/2) är 50 Ohm nominellt och då har vi hfe*Rc/(Rs+1000).

Så så länge man biaserar trissorna med >>1k så funkar offset-poten (P1).

Dock förstås också att om små bias-motstånd nyttjas, ja då är P1 lite i vägen.

Min uppmätta råförstärkning nyttjar Rs~10k men med Rs~1k (och P1) går vi från 200*1800/11k=33 till 200*1800/2k=180.

Så det verkar finnas en del att tjäna mha låga bias-motstånd (har aldrig hört talas om det vad gäller OP ).

Man kan frestas att gå över till Darlington här.

Ett oönskat problem uppstår då dock:

Säg att vi har kvar P1, P1/2=50 Ohm (Re) multipliceras då med 30000 i nämnaren.

Förstärkningen blir alltså pga detta höga tal: Rc/Re=1800/50=36 dvs obetydligt bättre.

Enda sättet att få det bättre mha Darlington är att ta bort P1 för då blir nämligen förstärkningen: Rc*hfe/Rs=1800*30000/10000=5400.

Men eftersom man ogillar hög motkopplig går detta knepet bort

MVH/Roger
PS
Undrar hur många fel jag gjort med mina uträkningar ovan. Ta t.ex sista uttrycket och ponera Rs=1k. Då skulle förstärkningen plötsligt vara uppe i 54000

[Spisblinkaren]

Ditt bygge påminner om ett mindre förstärkarbygge jag höll på med i våras (därav dammet ),
jag ville ha en helt symmetrisk förstärkare.

Rishögen nedan är förstärkaren

Förstärkare.jpg

Har dubbla diff-steg (BC548/BC558) och dubbla strömgeneratorer (synliga längst till vänster).
Drivsteg är BC327/BC337 + Vbe-multiplikatorn BC548, sluttrissor är BD135/BD136.
Förstärkaren behöver symmetrisk matning på +/- 15V.
Är visst en avkopplingskondensator över 47ohms motståndet i drivsteget som fattas.
Bygget fungerade helt ok, bandbredden var nästan till radiofrekvenser.

Vilken underbar konstruktion!

Manhattan Style, vilket härligt sätt att bygga på.

Som jag tror just du faktiskt tipsade mig om.

Så tack!

MVH/Roger
PS
Vad hade du den till du som mest tycks syssla med radiofrekvens?

[lillahuset]

Det var min favoritmodell för prototyper. Valparna i labbet hade jätteroligt åt det och hängde upp dem på väggen i fikarummet.