Para Iván:
No he tenido experiencias con montaje superficial (SMD) debido a que los diseños que armé son discretos y muy sencillos en general y a su vez están en su etapa de desarrollo o prototipo factible de cambios futuros. Seguramente ese tipo de montajes tiene sus ventajas en los bajos valores de inductancias involucradas (ausencia de pines o pines cortos), se reducen las posibilidades de absorber las interferencias electromagnéticas, valores de elementos pasivos más precisos, entre otras.
En cuanto a la especificación de disipación de potencia de las resistencias y los valores de voltaje admisibles de los condensadores en mi diseño te comento lo siguiente: En el diseño de un amplificador de potencia trabajando en clase A pura en todo su rango de salida se requiere considerar que éste se va a comportar como un sistema trabajando a pleno en todo momento (en cuanto a disipaciones de potencia aún en ausencia de señal de entrada) y es necesario un dimensionamiento acorde y a veces bastante holgado de todos sus elementos de modo de poder garantizar muchas horas de vida útil del sistema antes de que aparezcan las fallas por calentamiento (principalmente el despegado progresivo de las pastillas de silicio de los transistores de potencia de la carcasa o aleta metálica de los mismos, por la simple diferencia de los coeficientes de dilatación térmica de estos dos materiales). Este concepto hace que estos diseños sean generalmente muy caros de implementar para que otorguen confiabilidad con el tiempo. Hay equipos comerciales en clase A pura que vienen especificados para unas 50.000 horas de uso antes de las primeras fallas. En tecnología SMD desconozco las escalas de potencia de los componentes pasivos y activos, pero intuyo que no deben ser muy importantes y deben estar reservadas principalmente para usos en bajos niveles de disipación (como por ejemplo en etapas de preamplificación de señales).
Igualmente te dejo las especificaciones de potencia de las resistencias y tensiones admisibles por los condensadores que bajo mi criterio intenté especificar (para un amplio espectro de posibilidades de falla y en esto espero haber incluido todas!!!) para que funcionen correctamente aún después de la sustitución por quema solamente de los elementos activos asociados a estos mismos componentes. La idea es que los elementos pasivos no fallen por un mal dimensionamiento del diseño sino que lo hagan solo por detalles de fabricación. Por los elementos activos solo queda garantizar su punto más holgado de operación en cuanto a disipaciones térmicas (implica mucha inversión en disipación pasiva en amplificadores clase A pura de alta calidad). Se desaconseja el uso de coolers, dado el importante ruido ambiente que generan y que deteriora el nivel de calidad percibida del clase A pura dados sus relativos bajos niveles de potencia asociados generalmente.
En cuanto a grosor de islas tené en cuenta que por los IRF circulan unos 1,1 A aprox. Esto exige que las conexiones deban ser cortas y reforzadas preferentemente con alambre estañado de cobre por sobre la isla (si deseas montarlos en placa) ya que cualquier valor de resistencia que supere unos 5 a 6 miliohmios te van a estar reduciendo el rango usable a unos 60 dB o menos aún. Es por esto mismo (y por otros muchos aspectos además) que procuro diseñar mis etapas con cargas generalmente altas (12 ohmios en lugar de los tradicionales 8 o 4 ohmios) para lograr rangos amplios y buena dinámica: me obliga a usar voltajes importantes para bajar distorsiones en mosfet en lugar de bajarlas simultáneamente con alto voltaje y alta corriente (es decir, fijo el mínimo valor de corriente de modo de garantizar la potencia deseada libre de clipping y luego voy incrementando el voltaje hasta valores que reduzcan progresivamente las distorsiones a valores deseados, por eso logro niveles de rendimiento muy bajos, a excepción de este último diseño). Para que te sea más gráfico todo esto que te cuento considerá que podés lograr una potencia de 10W tanto en 2, 4, 8 ó 16 ohmios respectivamente: en el sistema de 2 ohmios requerís aprox. 2,83 veces más de corriente que en el sistema de 16 ohmios, es decir, que con las mismas resistencias de interconexión involucradas tenés unos aprox. 18,06 dB más de rango usable en el sistema de mayor carga!, es decir, el de 16 ohmios y sin cambiar más que la relación de tensión y corriente!. Si trabajáramos en 32 ohmios (por ejemplo, en auriculares) el rango obtenible sería unos 24,08 dB aprox. más grande que el de 2 ohmios!. Son unos 6 dB aprox. por cada duplicación de carga. Acá creo que los de “car audio” deben estar metiendo la pata hasta la cintura al querer utilizar cargas de 1 a 2 ohmios máximos y pretender mucha potencia, calidad y buena dinámica simultáneamente en incluso a veces solo 12V, sin ningún artilugio adicional!. En este punto hay que considerar el slew rate también: procuro que los transistores de salida no excursionen tan cerca de los niveles de alimentación (más bien lejos) con lo que termina siendo una situación de compromiso todo el diseño. Creo que el tema del slew rate termina siendo un problema más propio de aquellas potencias con tensiones de alimentación muy altas (digamos 50 a 90 voltios por rama) donde la salida también excursiona cercana a esos valores que de aquellas potencias donde la alimentación supongamos sea de 30 a 35V por rama y la salida no llegue a excursionar más allá de 1/3 de esos valores. Tené presente que un transistor dispuesto a unos 25 cm de la placa usando cable de 1,5 mm2 tiene esa resistencia de 5 a 6 miliohmios.
Para Juanma:
Te muestro la respuesta a lazo abierto de la última versión cuya ganancia máxima es de 97,52 dB aprox. El factor de realimentación es alto: 85,66 dB. La ganancia a lazo cerrado es de 11,86 dB aprox.
Habría que analizar qué incidencia puede tener un alto factor de realimentación en un diseño 2 etapas dado que el retraso que hay en la corrección que efectúa la red de realimentación es menor a la que podría darse en un diseño de 3 o más etapas. ¿Qué tan incidioso puede ser utilizar un alto factor de realimentación en sistemas de 2 etapas como sí lo puede ser usarlo en sistemas de muchas etapas donde tengo mayores retrasos?
La topología que me mostrás ya la había visto implementada en una hermosa página con diseños de amplificadores en clase AB de un tal Dr. Jagodic. Sólo que veo que me obliga a agregar una etapa más al diseño y es justamente eso lo que no deseo hacer por el momento ya que la intención es mantener al mínimo el número de etapas. La veo más factible para diseños con salida complementaria que en single ended. ¿Vos cómo la implementarías con single ended sin agregar una 3era etapa de modo que el sistema quede 2 etapas? ¿Alguna idea?.
El servo no lo he implementado aún. ¿Puede traer incidencias negativas si es mal implementado?. El offset está en unos 3 a 10 mV aprox. Lo que si tengo pensado es agregarle un limitador de corriente al mosfet más inferior (el “cascodeado”) de modo de proteger la salida ante cortos en la carga, ya que el mosfet superior está limitado en corriente.
Ese diseño de Douglas creo no haberlo visto todavía. ¿Está en el libro o circula por internet ese diseño?.
Medidas todavía no las he hecho (salvo las básicas). Sólo estime el slew rate en 5 V / uS.
En cuanto a pares Szyclai veo que hacen maravillas en todo sentido solo que dejan al sistema al límite de la inestabilidad por no decir inestable: la respuesta en fase se torna muy caótica a frecuencias altas y es difícil de compensar y mejorar esas alinealidades. Fijate en las distintas simulaciones que hice (versiones 1 a 15) que aunque no figuran las fases de cada diseño podés ver como mejoran o empeoran algunos aspectos. Si bien las magnitudes y fases de todos estos diseños las tengo simuladas, cuando usas CFP, por lo general, se tornan muy caóticas las fases, pero las distorsiones se “planchan” a niveles impresionantes y muy prometedoras. También simulé triple CFP en entradas con resultados extraordinarios, pero temo que después al implementarlos en la práctica me vuelvan pel.....udo lidiar con las inestabilidades de estas configuraciones.
El rango de voltaje de entrada en el que logro distorsiones totales inferiores al 1 % para carga de 12 ohmios y dentro del rango audible de 16 Hz a 16 KHz es de unos aprox. 68,6 dB. Es decir: 1,8 mV a 4,84 V RMS aprox.
Saludos a ambos
PD: ni bien pueda disponer de unos buenos disipadores subo una audición como en los diseños anteriores y con toda la cosmética de una mejor terminación. El sonido es exquisito!!!!.