Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Dział poświęcony nielampowym urządzeniom, układom i elementom "retrotechnicznym"

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Tomek Janiszewski
2500...3124 posty
2500...3124 posty
Posty: 2862
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Wzmacniacz tranzystorowy"retro" - KD502

Post autor: Tomek Janiszewski » pn, 27 marca 2017, 11:10

Romekd pisze:W niektórych polskich wzmacniaczach z wpływaniem napięcia zasilania na napięcie wyjściowe radzono sobie w jeszcze inny sposób. Napięcie na wyjściu zależne jest od napięcia zasilającego rezystor emiterowy wzmacniacza różnicowego, więc zamiast zastąpić rezystor źródłem prądowym zasilano rezystor napięciem stabilizowanym przez dodatkową diodę Zenera, obu kanałów.
Tak zrobiono także we wzmacniaczu Philipsa z "MT" (chociaż niekoniecznie dla obu kanałów). Jednak główną rolą tej diody Zenera jest niedopuszczenie tętnień i zakłóceń z głównego zasilacza, zasilającego także stopień sterujący i mocy do różnicowego stopnia wstępnego. Sinclair zaniedbał nawet tego.
wspólną dla Co za oszczędność... :wink: Ja jednak wolę rozwiązanie ze źródłem prądowym.
Zawsze można zastosować wspólną diodę dla obu źródeł prądowych :D . Ale daleko nie zawsze się to opłaca: oszczędność symboliczna za to problem z wymuszoną bliskością obu kanałów - konkretny, i nie chodzi tu bynajmniej o jakieś przesłuchy, lecz nieoptymalny montaż. Co innego w szczególnych przypadkach: zbudowany przeze mnie stereofoniczny wzmacniacz mocy na adetkach ma wspólne dla obu kanałów źródło napięcia stabilizowanego polaryzującego niesymetryczne stopnie wstępne (w celu zapewnienia symetrycznego podziału napięcia na wyjściu w szerokim zakresie zmian napięcia zasilania), ale i tak główną rolą tego stabilizatora jest zasilanie tunera radiowego.
Co do wzmocnienia tranzystorów we wzmacniaczu różnicowym, to nie jest tak ważne by było ono jakieś ogromne. Ma być w miarę duże i co najważniejsze jednakowe w obu tranzystorach (najlepiej by tranzystory wzmacniacza różnicowego były parowane dla osiągnięcia zbliżonych charakterystyk i zmian temperaturowych).
A i tak wszystko idzie się kichać gdy jak u Sinclaira wprowadza się celowo obciążenie zależne od temperatury. Po to aby wykorzystać uboczny wpływ wydajności tego obciążenia na prąd spoczynkowy. Z głównym wpływem, mianowicie na symetrię wzmacniacza - walczyć musi w efekcie stopień wstępny.
Jeśli natomiast źródło będzie zrealizowane tak ja we wzmacniaczu Sinclaira, to do napięcia ok. 0,7 V na kolektorze, prąd będzie stały, poniżej tego napięcia będzie stopniowo spadał, aż do napięcia bliskiego 0 V na kolektorze.
Ale będzie spadał poniżej owego krytycznego napięcia, stając się przy tym silnie zależnym od bety tranzystora w źródle prądowym a tym samym od temperatury. A jak się przedobrzy ustalając zbyt mały prąd zasilający bazy - może stać się to i znacznie powyżej napięcia 0,7V. Np. gdy spadnie temperatura otoczenia.
nie stabilizuje prądu tranzystora sterującego, którego wartość rośnie wraz ze wzrostem napięcia zasilającego wzmacniacz, co powoduje właśnie wspomnianą przeze mnie zmianę napięcia wyjściowego, nie występującą, gdy stosujemy dwa źródła prądowe... :? By tranzystor sterujący pracował z innym prądem kolektora, musi się zmienić jego napięcie baza-emiter, a taką zmianę musi spowodować zmiana warunków pracy pary różnicowej, do której musi prowadzić właśnie zmiana napięcia na wyjściu wzmacniacza...
Można znacząco osłabić ten efekt, stosując zwierciadło prądowe w obciążeniu stopnia różnicowego. Oraz prąd roboczy tego stopnia wielokrotnie większy od zapotrzebowania na poziom sygnału, co umożliwia właśnie zwierciadło prądowe w tym miejscu. Gdy go nie ma - zwiększanie prądu niewiele daje, trzeba bowiem równocześnie zmniejszać rezystor w obciążeniu stopnia różnicowego. Gdy do tego jeszcze występuje niewielki choćby rezystor w emiterze stopnia sterującego (jest on niezbędny gdy stosuje się klasyczne zabezpieczenie pzwar, bez niego owo zabezpieczenie przeciążyłoby stopień sterujący) - sygnał wydatnie ucieka przez zmniejszony rezystor obciążenia stopnia różnicowego. Zarówno sygnał akustyczny jak i sygnał stałoprądowy mający skorygować asymetrię na wyjściu. Zastosowanie zwierciadła pozwala przyjąć teoretycznie dowolnie duży prąd roboczy stopnia różnicowego bez utraty wzmocnienia. Zmniejszenie wrażliwości wejścia wzmacniacza na przesterowanie tudzież resztkowych zniekształceń nie usuwanych przez USZ a powstających na nieliniowościach głęboko wysterowanych tranzystorów pary różnicowej, a jedno i drugie dzięki zwiększonemu prądowi - bezcenne!
Gdy zaczyna brakować prądu dla tranzystora końcowego, bootstrap staje się problemem pierwszorzędnym, bo sprzężenie to nagle "znika", gdy jest najbardziej potrzebne... :cry:
Toteż należy tak dobrać rezystory w bootstrapie aby prądu nie zabrakło (patrz wypróbowany przez Ciebie wzmacniacz BC107/BC177). Gdy zabraknie prądu ze źródła stałoprądowego - też nie będzie skąd wziąć większego.
Bootstrap w ogóle często robi niemałe "zamieszanie" w charakterystyce przenoszenia dla najniższych częstotliwości (często je podbija).
Przesymulowałem w PSPICE, i nie stwierdziłem negatywnych efektów w zakresie podakustycznym. Może się to zdarzyć przy zbyt małej pojemności kondensatora.
Mam nawet u siebie wzmacniacz znanej japońskiej firmy, w którym jest z 10 źródełek prądowych i 0 bootstrapów...
Jak się nie traktuje za priorytet możliwie dobrego wykorzystania napięcia zasilania - to dlaczego nie. Wiele zależy też od konfiguracji wzmacniacza. W takiej quasikomplementarnej konfiguracji jak u Philipsa zastosowanie źródła stałoprądowego od strony dodatniego zasilania popsułoby wysterowalność o co najmniej jedno napięcie złączowe (ale to pod warunkiem zastosowania źródła prądowego bez rezystora emiterowego, np. na scalonej parze tranzystorów pnp, w przypadku polecanego przez Ciebie dwutranzystorowego źródła straciłoby się kolejne "UF"). Lepsze rezultaty (znów o jedno napięcie złączowe) przyniosłoby w takim wypadku zastąpienie górnej pary tranzystorów npn - układem Sziklay'ego ze tranzystorem mocy pnp i sterującym npn. Układ Sinclaira traci o jedno napięcie złączowe więcej w porównaniu z układem Philipsa, a traciłby jeszcze więcej (dla dodatniej połówki) gdyby miał zabezpieczenie pzwar i tym samym rezystor w emiterze tranzystora w napięciowym stopniu sterującym. I tu poprawiłoby w takim wypadku sytuację zastosowanie układu Sziklay'ego.
Podsumowując: i ze źródłem prądowym można osiągnąć straty równie małe jak z pojedynczym układem bootstrap (jedno napięcie złączowe plus jedno napięcie nasycenia), wymaga to jednak zastosowania konfiguracji pełnokomplementarnej (z układami Sziklayego lub na pojedynczych tranzystorach, w żadnym razie z układami Darlingtona) oraz wyeliminowania rezystora emiterowego ze źródła prądowego, ewentualnie zastosowania tak małego rezystora aby spadek napięcia na nim był kilkakrotnie mniejszy od napięcia złączowego.

Pozdrawiam
Tomek


Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3697
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 22:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Post autor: Romekd » wt, 28 marca 2017, 20:26

Czołem.
Tomek Janiszewski pisze:Tak zrobiono także we wzmacniaczu Philipsa z "MT" (chociaż niekoniecznie dla obu kanałów). Jednak główną rolą tej diody Zenera jest niedopuszczenie tętnień i zakłóceń z głównego zasilacza, zasilającego także stopień sterujący i mocy do różnicowego stopnia wstępnego. Sinclair zaniedbał nawet tego.
W tamtym polskich wzmacniaczach dioda Zenera była dodana później, pewnie jako modernizacja układu (przylutowana z rezystorem od strony druku...). Zmniejszenie wpływu wartości napięcia zasilania na składową stałą na wyjściu wzmacniacza to "przy okazji" właśnie poprawienie odstępu użytecznego sygnału wyjściowego od przydźwięku i zakłóceń, które zawsze towarzyszą napięciom zasilającym. Sinclair faktycznie nadmiernie uprościł ten wzmacniacz...
Zawsze można zastosować wspólną diodę dla obu źródeł prądowych :D . Ale daleko nie zawsze się to opłaca: oszczędność symboliczna za to problem z wymuszoną bliskością obu kanałów - konkretny, i nie chodzi tu bynajmniej o jakieś przesłuchy, lecz nieoptymalny montaż.
Może to być też powodem wpływania jednego źródła prądowego na drugie, szczególnie gdy jedno z nich zacznie pracować na granicy dopuszczalnych napięć.
A i tak wszystko idzie się kichać gdy jak u Sinclaira wprowadza się celowo obciążenie zależne od temperatury. Po to aby wykorzystać uboczny wpływ wydajności tego obciążenia na prąd spoczynkowy. Z głównym wpływem, mianowicie na symetrię wzmacniacza - walczyć musi w efekcie stopień wstępny.
Rzuciłem okiem na wartość rezystora w źródle i rezystora polaryzującego bazy tranzystorów sterujących, i wychodzi mi, że w układzie Sinclaira płynął będzie prąd spoczynkowy jedynie przez tranzystory sterujące, a końcowe zaczną się włączać dopiero z wysterowaniem wzmacniacza. Opornik w źródle ma 100 Ω i występuje na nim spadek 0,6 V, czyli między bazami tranzystorów sterujących (na rezystorze 220 Ω) odłoży się około 1,32 V, a to stanowczo za mało by spowodować przepływ prądu spoczynkowego przez tranzystory końcowe w "zimnym" wzmacniaczu...
Ale będzie spadał poniżej owego krytycznego napięcia, stając się przy tym silnie zależnym od bety tranzystora w źródle prądowym a tym samym od temperatury. A jak się przedobrzy ustalając zbyt mały prąd zasilający bazy - może stać się to i znacznie powyżej napięcia 0,7V. Np. gdy spadnie temperatura otoczenia.
Jeżeli prąd bazy będzie wynosił np. 5...10% prądu kolektora (myślę o tranzystorze głównym, a nie pomocniczym, bo dla niego to będzie prąd kolektora), to beta tranzystorów i jej zmiany wnynikające ze zmiany temperatury otoczenia, nie będzie miała już żadnego wpływu na działanie źródła w zakresie najniższych napięć (zakładam, że użyje się tranzystora z betą równą kilkaset, a nie kilkanaście czy kilkadziesiąt).
Jak się nie traktuje za priorytet możliwie dobrego wykorzystania napięcia zasilania - to dlaczego nie. Wiele zależy też od konfiguracji wzmacniacza. W takiej quasikomplementarnej konfiguracji jak u Philipsa zastosowanie źródła stałoprądowego od strony dodatniego zasilania popsułoby wysterowalność o co najmniej jedno napięcie złączowe (ale to pod warunkiem zastosowania źródła prądowego bez rezystora emiterowego, np. na scalonej parze tranzystorów pnp, w przypadku polecanego przez Ciebie dwutranzystorowego źródła straciłoby się kolejne "UF")
Widzisz, tranzystorowy stopień mocy m.cz. można rozbudowywać do naprawdę skomplikowanych konstrukcji. Kiedyś naprawiałem stereofoniczną końcówkę mocy, która poza tranzystorami końcowymi zawierała około 50 tranzystorów małej mocy na każdy kanał. Zorientowanie się, który element do czego w niej służy, bez schematu, było niemożliwe, a nawet ze schematem bardzo trudne i wyjątkowo czasochłonne... :?
Co do sprzężeń typu bootstrap, to nie zapominaj, że przynoszą one korzyści co do poziomu amplitudy (bez szybkiego obcinania) tylko z jednej strony. W zaproponowanym przez Ciebie układzie z BC107/177 po zmianie obciążenia na 16 Ω lub więcej, zawsze pierwsza przesterowuje się górna połówka sinusoidy, i to nawet wówczas gdy do dolnego tranzystora dostawię jeszcze dwa kolejne (tworząc trój-tranzystorowego Darlingtona). Na czym więc ma ploegać ta idealna symetria?

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Tomek Janiszewski
2500...3124 posty
2500...3124 posty
Posty: 2862
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Post autor: Tomek Janiszewski » śr, 29 marca 2017, 09:50

Romekd pisze:Zmniejszenie wpływu wartości napięcia zasilania na składową stałą na wyjściu wzmacniacza to "przy okazji" właśnie poprawienie odstępu użytecznego sygnału wyjściowego od przydźwięku i zakłóceń, które zawsze towarzyszą napięciom zasilającym. Sinclair faktycznie nadmiernie uprościł ten wzmacniacz...
Żeby chociaż filtr RC dla samego tylko stopnia sterującego zastosowali, to odpuściłbym im nadmiernie eksponowaną wrażliwość wzmacniacza na wahania napięcia. Ale co oni będą przejmować się jakimiś tętnieniami (tu do tego jeszcze modulowanymi w wysoce paskudny sposób impulsami prądu wyjściowego), zrobili tak jakby był to mikroprocesor Z80 w Spektrumnie zasilany ze stabilizatora 5V. Podręcznikowe podejście cyfrowców do techniki analogowej :oops:
Może to być też powodem wpływania jednego źródła prądowego na drugie, szczególnie gdy jedno z nich zacznie pracować na granicy dopuszczalnych napięć.
No i w efekcie w razie przesterowania jednego kanału zniekształcenia pojawią się i w drugim. Lepiej jednak wzmacniacza nie przesterowywać, nawet gdy kanały są całkowicie niezależne.
Rzuciłem okiem na wartość rezystora w źródle i rezystora polaryzującego bazy tranzystorów sterujących, i wychodzi mi, że w układzie Sinclaira płynął będzie prąd spoczynkowy jedynie przez tranzystory sterujące, a końcowe zaczną się włączać dopiero z wysterowaniem wzmacniacza. Opornik w źródle ma 100 Ω i występuje na nim spadek 0,6 V, czyli między bazami tranzystorów sterujących (na rezystorze 220 Ω) odłoży się około 1,32 V, a to stanowczo za mało by spowodować przepływ prądu spoczynkowego przez tranzystory końcowe w "zimnym" wzmacniaczu...
Czyli nawet owe wysoce "pomysłowe" uzależnienie wydajności źródła od temperatury radiatorów okazało się sztuką dla sztuki. Od razu śmierdziała mi taka "polaryzacja" przy użyciu pojedynczego rezystora. Znów naczytali się chłopaki od Sinclaira podręczników na poziomie początkowych klas technikum.
Widzisz, tranzystorowy stopień mocy m.cz. można rozbudowywać do naprawdę skomplikowanych konstrukcji. Kiedyś naprawiałem stereofoniczną końcówkę mocy, która poza tranzystorami końcowymi zawierała około 50 tranzystorów małej mocy na każdy kanał. Zorientowanie się, który element do czego w niej służy, bez schematu, było niemożliwe, a nawet ze schematem bardzo trudne i wyjątkowo czasochłonne... :?
Można wiele rzeczy robić, nie do końca odkrytą kartą jest tzw. klasa Super A (a konkretnie jedna z jej odmian, którą byłbym skłonny nazwać raczej klasą Super AB), gdzie różnorakimi środkami zapobiega się całkowitemu zatykaniu tranzystorów końcowych, gdy prąd w przeciwnej gałęzi osiąga maksimum. Może to być najzwyklejszy wzmacniacz komplementarny pozbawiony tradycyjnych rezystorów emiterowych, gdzie w pierwszym przybliżeniu nie suma ale iloczyn prądów pary komplementarnej pozostaje stały (ale wymaga to tranzystorów mocy o małej oporności termicznej), może też być bardzo złożony układ polaryzacji, wzajemnie uzależniony. Ten z kolei może świetnie działać w symulacji, w realu zaś już niekoniecznie, z uwagi na długie i zawiłe połączenia. Należy zatem uważać ze zbyt hojnym szafowaniem tranzystorami, nie tylko zresztą w tym fragmencie końcówki.
Co do sprzężeń typu bootstrap, to nie zapominaj, że przynoszą one korzyści co do poziomu amplitudy (bez szybkiego obcinania) tylko z jednej strony.
I po to wszak są. Ze stopnia sterującego bez trudu można wyeliminować rezystor emiterowy, ze źródła stałoprądowego już dużo trudniej. Dlatego zwykle opłaca się zastosować bootstrap, szczególnie zaś w konfiguracji quasi - komplementarnej, i zawsze od strony układu Darlingtona, sytuując stopień sterujący od strony układu Sziklay'ego.
W zaproponowanym przez Ciebie układzie z BC107/177 po zmianie obciążenia na 16 Ω lub więcej, zawsze pierwsza przesterowuje się górna połówka sinusoidy, i to nawet wówczas gdy do dolnego tranzystora dostawię jeszcze dwa kolejne (tworząc trój-tranzystorowego Darlingtona). Na czym więc ma ploegać ta idealna symetria?
Nie twierdziłem że idealna. Zamiast kombinować z cerowaniem niewydolnego wzmocnieniowo BC313 przy użyciu BC560 mogłeś poszukać lepszego egzemplarza, a w razie chęci poprawienia wysterowalności również i górnej połówki sięgnąć po drugi bootstrap, tak jak to zrobiono w TAA435. Albo wreszcie po germanowe acetki.

Pozdrawiam
Tomek

Awatar użytkownika
przemak
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 762
Rejestracja: śr, 18 kwietnia 2007, 21:14
Lokalizacja: Poznań
Kontakt:

Re: Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Post autor: przemak » pt, 31 marca 2017, 10:45

Ten oryginalny schemat przypomina mi stare powiedzenie "warum einfach, wenn Mann diese Sachen auch kompliziert machen kann" ;)

Vic384
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 1159
Rejestracja: śr, 22 lutego 2006, 05:06
Lokalizacja: Toronto

Re: Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Post autor: Vic384 » pt, 31 marca 2017, 13:20

Czesc
Czy mozna by bylo prosic o tlumaczenie na Polski czy jakis inny jezyk slowianski ?
Akurat niemieckiego nie znam.
Pozdrowienia

Awatar użytkownika
przemak
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 762
Rejestracja: śr, 18 kwietnia 2007, 21:14
Lokalizacja: Poznań
Kontakt:

Re: Wzmacniacz tranzystorowy "retro" - KD502

Post autor: przemak » pt, 31 marca 2017, 14:13

To w zasadzie nie jest po niemiecku ;) a znaczy mniej więcej "po co prosto, jak można skomplikować" ;)

ODPOWIEDZ