Amplificador Clase A pura 2 etapas Single Ended a Mosfet

[diegomj1973]

Vaya muchas gracias, eres de gran ayuda! Oye pues voy a montar tu diseño ya que creo que son componentes fáciles de encontrar y así te voy diciendo que me parece. Una pregunta, los valores de los condensadores son de 4700.1 y 220.1, eso es uno de 4700 y uno de 100nf en paralelo con cada uno de ellos?
¿los transistores bc560 y bc550 son TO-92? con disipador? Los que seguro necesitan son los IRF verdad? porque estos son TO-220, creo.
Tengo muchas ganas de empezarlo jeje
Un saludo

Los condensadores son como vos decís: para el de 4700,1 uF es un electrolìtico de 4700 uF más uno cerámico o de poliester de 100 nF en paralelo. Para el de 220,1 uF lo mismo y para los de la fuente también.

Si vas a montar el último esquema que subí, los BC550 y los BC560 no llevan disipador y son encapsulado TO-92. Tampoco es necesario disipador para el IRF9610.

Para los IRF yo usé los IRFP150N (encapsulado plástico). Dotalos de muy buenos disipadores (lo más grande posible, 0,5 grados por vatio o menos si podés) si va a ser disipación pasiva (no usando coolers). No usé micas aislantes por lo que aislé de chasis los disipadores y a su vez entre sí ya que usé 4 independientes. Usé grasa siliconada entre los IRF y los disipadores. A su vez, a los IRF les coloqué pequeñas aletas en "U" arriba de su carcaza plástica (tipo sandwich: disip. - grasa - IRF - grasa - disip.).

La resistencia de 0,56 ohmios ponele en lo posible de 10W (aunque con una de 7W podría andar también). Más capacidad de disipación implica menos corrimiento del punto estático de trabajo y mayor estabilidad de parámetros.

Sos dueño de copiarlo tal cual e incluso modificarlo a tu necesidad, en eso no tengo ningún problema. Justamente, lo que deseo es que sea probado por más de uno y que las experiencias las volquemos acá para enriquecer todo lo que se pueda el diseño de base y así arribar a algo interesante para compartir entre todos los del foro y que incluso trascienda las fronteras.

Suerte y comentame de los avances.

 

[danikain]

Hola de nuevo, Diego he estado recopilando los componentes pero tengo un problema y una duda:
Los BC560 y BC550 les he encontrado pero con la letra B y C, cual debo utilizar? Da igual?
Por otra parte los IRF150 no hay manera de encontrarlos, en los sitios que he mirado me dicen que esta obsoleto y no se fabrica, que es muy antiguo, entonces... hay algún equivalente que funcionaria igual, se que los hay, pero que cumplan como el IRF150? Donde les encontrase tu?

Muchas gracias
Un saludo

 

[diegomj1973]

Hola de nuevo, Diego he estado recopilando los componentes pero tengo un problema y una duda:
Los BC560 y BC550 les he encontrado pero con la letra B y C, cual debo utilizar? Da igual?
Por otra parte los IRF150 no hay manera de encontrarlos, en los sitios que he mirado me dicen que esta obsoleto y no se fabrica, que es muy antiguo, entonces... hay algún equivalente que funcionaria igual, se que los hay, pero que cumplan como el IRF150? Donde les encontrase tu?

Muchas gracias
Un saludo

Dani:

Tanto los BC550C como los BC560C tienen un hFE entre 420 y 800, mientras que los BC550B como los BC560B tienen un hFE entre 200 y 450. Yo he efectuado las simulaciones y posteriores pruebas concretas con un hFE en torno a los 400. Si disponés de los C podés emplearlos con mejores resultados, pero recordá de verificar el hFE y aparear principalmente en el par diferencial y en el espejo de corriente. En el resto (por las CCS y los transistores en torno a los IRF) no hay mayores problemas en emplear ganancias menores (los B), si no disponés todos del C. Igual son muy baratos y podés comprar varios más para intentar aparearlos.

Resumiendo: si vas a medir uno a uno intentá que vayan los de mayor hFE para el par diferencial y para el espejo de corriente (apareados a la máxima expresión, lo mismo con las resistencias del espejo), y los de menor hFE para las CCS y los que están en torno a los IRF (acá no es necesario aparear, solo igualar entre canales al igual que con los componentes pasivos, me explico?). Esto último tiene mucha incidencia en el balance posicional de la imagen sonora: si no cuidás, por ejemplo, el apareamiento entre canales de las resistencias de realimentación, podés tener desbalances de ganancia en banda pasante de hasta casi 1,74 dB usando resistencias de + - 5 % de tolerancia. Eso es inadmisible.

Por los IRF, yo usé IRFP150N (encapsulado plástico). Creo que podrías usar sin mayores inconvenientes los IRF240N o IRF244N (muy probablemente con mejores resultados). He probado en las simulaciones con el IRF244N e incluso midió un poquito mejor que con el IRF150.

Saludos

 

[danikain]

Diego soy Dani, ya me puedes perdonar por tenerte olvidado, he tenido algun que otro percance, entre el trabajo y un problemilla familiar, aun no he podido montar el amplificador, no obstante sigo interesado, tengo el material aunque he intentado medir el hfe de los transistores y no lo consigo con mi polimetro, no se si tu sabras otra forma, si no ya me las arreglare para hacerlo.
Mis mas sinceras disculpas, y tranquilo que de todas todas tengo que montarme el amplificador y no he visto aun un proyecto mas ambicioso que este.
Por cierto que tal con tu patente?, espero que muy bien, te lo mereces.

 

[diegomj1973]

Dani:

No hay problemas. Todo Ok!.

Si tu polímetro no puede medir hFE, podés lograr aparear transistores de una manera muy simple y aproximada:

Conseguite una resistencia de 820 K ohmios por 1/4W o menos y una batería de 9V. Facilita mucho las cosas el uso de un protoboard; caso contrario, podés usar unos cables con pequeños cocodrilos en las puntas. Identificá los terminales del transistor a medir y conectale un terminal de la resistencia de 820 K ohmios a la base del transistor, el emisor del transistor al negativo de la batería (si el transistor es NPN; caso contrario, si es PNP, al positivo de la batería), el colector del transistor al terminal negativo de un amperímetro (si el transistor es NPN; caso contrario, si es PNP, al terminal positivo de un amperímetro). Los terminales libres que quedan de la resistencia y del amperímetro los conectás al positivo de la batería (si el transistor es NPN; caso contrario, si es PNP, al negativo de la batería). Ver esquema.

Conectá todo y espera unos minutos que se estabilice la temperatura del transistor bajo prueba y también de la resistencia: el hecho de manipular manualmente al transistor o también la resistencia para conectarlos al circuito de medición puede alterar significativamente los instantes iniciales de las mediciones a causa de la temperatura adicional que le puedan inferir nuestros dedos. Conviene no tocarlos durante la medición, procurar no respirarles muy cerca, no estar cerca de calefactores ni ventiladores o bajo flujo de aire cambiante (como ventanas o aire acondicionado). Podés incluso cronometrar las mediciones: leés después de X minutos de conectado para todos los mismos tipos de transistores (encapsulados). Yo hice esto último!!!. Incluso no compares en distintos días y temperaturas ambientes: si lo vas a hacer, hacelo todo en el mismo día y no en días inestables. Hacelo incluso en horarios donde no haya mucha variación térmica (mediodía) y preferiblemente con temperaturas altas (verano).

La corriente que midas con el amperímetro va a ser proporcional al hFE del transistor: a mayor corriente leída mayor hFE. Por ejemplo: unos 2 mA van a suponer un hFE de aproximadamente 200, unos 4 mA a 400, unos 8 mA a 800 y así sucesivamente. Acá conviene que el amperímetro sea digital en lo posible. Si el amperímetro es de 3 1/2 dígitos va ajustado en la escala de 2 mA (para hFE de hasta 200 aprox.) o en la escala de 20 mA (para hFE de más de 200 aprox.). Si el amperímetro es de 3 3/4 dígitos va ajustado en la escala de 4 mA (para hFE de hasta 400 aprox.) o en la escala de 40 mA (para hFE de más de 400 aprox.). Lo importante cuando comparemos transistores es procurar no cambiar la escala del instrumento, en lo posible, ya que a veces entre dos escalas consecutivas pueden existir diferencias importantes de lectura. No necesitamos conocer un valor exacto de hFE sino sólo aparear transistores (es decir, comparar valores absolutos de corriente de colector), es por eso que no medimos ni calculamos la corriente de base exacta. Esta corriente de base está en torno a los 10 uA, no varía mucho al colocar distintos transistores de señal (por la relación de Vbe al voltaje de batería) y de paso nos da una aceptable aproximación al valor de hFE en algún punto de funcionamiento (Ic).

Lo ideal sería recrear las condiciones de funcionamiento real (Ic y Vce según las del circuito en cuestión), pero no estamos tan lejos con este simple esquema y puede servirnos perfectamente para el armado de este ampli e incluso para otros muchos circuitos. Es más, la resistencia y el voltaje de batería pueden tomar otros valores. Yo tomé esos valores simplemente por varias conveniencias.

Si lo que pretendés es conocer un valor exacto de hFE entonces podés reemplazar la resistencia de 820 K ohmios por una serie de 680 K ohmios más un potenciómetro lineal de 200 K ohmios y ajustar la corriente en 10 uA exactos y luego medir Ic. El cociente entre estas dos corrientes es hFE.

Por supuesto que existen métodos muchísimo más precisos para aparear transistores y tienen en cuenta muchos aspectos que aquí se obviaron (efecto de la variación de Vbe entre transistores, corriente de base constante y estable, variación de voltaje de alimentación de la batería, etc., etc., etc.), pero el método descripto aquí es muy simple, práctico y que aún nos sirve y mucho.

Con respecto a la patente te comento que le envíe un MP a Holimar y a Solidyne (empresas argentinas) pero lamentablemente no han siquiera contestado. Quien ha contestado y me ha escrito en varias oportunidades y muy interesadamente es nada menos que Nelson Pass y quedó en hacerme de puente con 3 empresas yanquis. Por el lado del INPI no quiero ir... Veremos... Caso negativo, lo publico.

Saludos

 

[lucasss]

de donde podria conseguir ese voltaje?

 

[diegomj1973]

de donde podria conseguir ese voltaje?

Si te referís a los 9V, de una similar a la de la foto

Un abrazo

 

[0002]

Me parece un proyecto muy interesante, sobre todo por el gran aporte de conocimiento que hay en el tema, creo que empezaré a hacer un ahorro para armar el ampli (ahorro por que necesito comprar buenas bocinas para escuchar de manera decente ).

Saludos.

 

[diegomj1973]

En el documento adjunto, se analizará y comparará la respuesta en frecuencia de dos esquemas de amplificadores en configuración no inversora construidos en torno a amplificadores operacionales como el LM741, TL071 o similares.

En un amplificador, se implementa el conexionado “tradicional” de la fuente de señal de entrada al operacional. En el otro amplificador, se implementa el nuevo conexionado “NEWIN” de la fuente de señal de entrada al operacional.

El análisis que se plantea en ambas configuraciones apunta en dar a conocer aquellos límites o tendencias que impone cada arquitectura cuando variamos valores de determinados componentes de las mismas. Esa variación de valores se va a centrar en sólo dos componentes reactivos de cada configuración: los condensadores C1 y C2, en ambos esquemas. Generalmente, estos dos componentes se dimensionan casi al final del diseño y sus valores pueden estar acotados por situaciones de compromiso, en ciertas situaciones. Las resistencias, generalmente, quedan fijadas previamente a la determinación de los valores de los condensadores en función de muchos parámetros de diseño: ruido térmico, ganancia, impedancia de entrada, potencia disipada máxima, corriente de polarización, etc.

Espero les sea de utilidad a la comunidad.

Saludos para estas fiestas!.

Diego

 

[Eduardo]

Tengo una sensación de déjà-vu. El genio incomprendido strikes again

Usando dos renglones escribiendo la función de transferencia de cada uno de los circuitos hubieses abarcado mucho más que en esas 10 páginas cambiando condensadores y viendo que pasa.

 

[diegomj1973]

Tengo una sensación de déjà-vu. El genio incomprendido strikes again

Usando dos renglones escribiendo la función de transferencia de cada uno de los circuitos hubieses abarcado mucho más que en esas 10 páginas cambiando condensadores y viendo que pasa.

Si quisiera regalar mis esfuerzos y mi tiempo invertido en esta investigación, exhibiría sin problemas la función de transferencia del nuevo sistema. Entiendo lo que esta función representa y lo que permite visualizar (pero no resulta fácilmente entendible para la mayoría de las personas que visitan este foro, sin subestimar a absolutamente nadie en cuanto a sus capacidades de entendimiento). Mi interés es tratar de "llegar" a los visitantes con un lenguaje lo más claro y universal posible (ese es mi principal intento).
Pero, por el momento... la función de transferencia correspondiente a la nueva conexión aún no va a ser posible exhibirla, por cuestiones más que obvias (cuando salga a la luz la detallada investigación que estoy efectuando, te aseguro que vas a poder acceder a todos los detalles de interés, para que te instruyas y lo apliques). Solamente puedo adelantar, por el momento, que la relación de mejora entre las fci de los dos sistemas comparados es directamente proporcional a la relación de C2 a C1 e inversamente proporcional a la ganancia, para cuando R2 es igual o mayor a R1 y para cuando C2 es mayor a C1 (R2 es la de 4K7 y R1 es la de 1K2, en los esquemas comparados). El sistema NEWIN aventaja al tradicional en configuraciones con ganancias de hasta 26 dB para una determinada relación de C2 a C1 (por encima de esas ganancias de tensión, da prácticamente lo mismo emplear uno u otro sistema).

PD: ¿strikes again?. Creo, que lo mejor que hago es compartir mis experiencias con la mejor onda para el foro todo

PD2: por lo de genio, ¡me hiciste acordar que tengo que frotar la lámpara!

 

[diegomj1973]

Las gráficas que les acerco a continuación es un sencillo análisis de cómo se comporta la salida del amplificador, en cuanto a voltajes y corrientes por sus mosfets, ante la inyección de una señal senoidal pura en la entrada. Sobre el eje primario de las Y (el izquierdo) pueden leer tanto voltajes instantáneos como potencias instantáneas en función del ángulo de rotación de la señal de entrada o salida. Sobre el eje secundario de las Y (el derecho) pueden leer las corrientes instantáneas circulando por los semiconductores de salida. Si bien en reposo (sin señal aplicada) los dos transistores disipan casi prácticamente la misma potencia (valor medio o promedio), es esperable que con la venida del semiciclo positivo de la señal entrante se tienda a valores más altos aún (valor instantáneo).

La recta horizontal de color negro es la corriente de drain por el mosfet superior.

Saludos

 

[kunio09]

Hola Diego como estas, ayer termine de leer todo el hilo del Amplificador Clase A pura de 2 etapas Single Ended, la verdad que es admirable el conocimiento y lo que profundizas en el tema, así mismo como la incansable búsqueda del perfeccionamiento, pero dejando de lado la adulación ,,,, me veo obligado a satisfacer mi curiosidad por estas cuestiones del sonido de alta fidelidad/costos moderadamente accesibles.

Hoy cuento con dos columnas Polk Audio TSi300 de 35hz a 25khz/ 90db 8ohms (20a150Watts)las cuales tengo hace unos 5 años, y por cuales pasaron dos amplis un hitachi ha4500 clase AB que sonaba bien pero al mudarme a buenos aires este comenzó a enganchar radio disñey y con mi poco conocimiento de rfi/emi no puede sacar la interferencia y la vendi, ahora tengo un Audinac at510 que suena como patada en lo hue,,,,s, y desde que termine de leer todo el hilo no dejan de caerme las babas pensando en montar este ampli Clase A pura.

La cuestion es que me gustaría saber si exite alguna version definitiva al asunto ya que por lo que pronosticas en tu ultimo comentario quedaba un ajuste mas, si es mucho pedir podria compartir el diseño de la pcb, listado de componentes, y el esquema final del circuito ya que es un gran diseño a mi poco entender y supera en creces al viejo y presente amplificador que hoy tengo....

Una cuestión mas al asunto y es que tengo una seria duda al respecto,,,, e tenido comentarios de otras personas aficionadas al tema que me an dicho que un amplificador valvular de 8 watts clase A pura tiraba lo mismo que el hitachi transistorizado que tenia 40+40 clase AB,,,, este Clase A pura a Mosfet estos 10watts son mas que suficientes para las columnas que tengo,,, ya que el audinac espantoso que tengo dice 30+30 y da pena.


Una Saludos y gracias por tomarte el tiempo en leer.

 

[diegomj1973]

Hola Diego como estas, ayer termine de leer todo el hilo del Amplificador Clase A pura de 2 etapas Single Ended, la verdad que es admirable el conocimiento y lo que profundizas en el tema, así mismo como la incansable búsqueda del perfeccionamiento, pero dejando de lado la adulación ,,,, me veo obligado a satisfacer mi curiosidad por estas cuestiones del sonido de alta fidelidad/costos moderadamente accesibles.

Hoy cuento con dos columnas Polk Audio TSi300 de 35hz a 25khz/ 90db 8ohms (20a150Watts)las cuales tengo hace unos 5 años, y por cuales pasaron dos amplis un hitachi ha4500 clase AB que sonaba bien pero al mudarme a buenos aires este comenzó a enganchar radio disñey y con mi poco conocimiento de rfi/emi no puede sacar la interferencia y la vendi, ahora tengo un Audinac at510 que suena como patada en lo hue,,,,s, y desde que termine de leer todo el hilo no dejan de caerme las babas pensando en montar este ampli Clase A pura.

La cuestion es que me gustaría saber si exite alguna version definitiva al asunto ya que por lo que pronosticas en tu ultimo comentario quedaba un ajuste mas, si es mucho pedir podria compartir el diseño de la pcb, listado de componentes, y el esquema final del circuito ya que es un gran diseño a mi poco entender y supera en creces al viejo y presente amplificador que hoy tengo....

Una cuestión mas al asunto y es que tengo una seria duda al respecto,,,, e tenido comentarios de otras personas aficionadas al tema que me an dicho que un amplificador valvular de 8 watts clase A pura tiraba lo mismo que el hitachi transistorizado que tenia 40+40 clase AB,,,, este Clase A pura a Mosfet estos 10watts son mas que suficientes para las columnas que tengo,,, ya que el audinac espantoso que tengo dice 30+30 y da pena.


Una Saludos y gracias por tomarte el tiempo en leer.

Gracias por interesarte en el tema.

Te comento que es un amplificador que desarrolla 5,1 W RMS por canal aprox. (un poco más, posiblemente, pero no mucho más, ya que empleo un par de mosfets por canal, sino la disipación y los requerimientos se van a las nubes) sobre carga de 12 ohmios (que es lo que dispongo en lo particular de mis bafles). Tus bafles de 8 ohmios requerirán una corriente de bías 50 % mayor a la actual, con lo que con un solo par de mosfets se complica si no bajás el voltaje de alimentación en la misma proporción, ya que la disipación de cada mosfet está medio al límite (35 W) y habría que mantenerla no mucho más de ahí.

El otro camino a seguir sería mantener el mismo voltaje de alimentación y agregar otro par de mosfets, pero habría que analizar cómo queda la respuesta en alta frecuencia (roll off y THD) y se deberían agregar las resistencias de ecualización de source y posiblemente alguna de stopper (para evitar posibles oscilaciones, principalmente cuando se manejan más de un par de mosfets a la salida).

Como verás, se debe llegar a una solución de compromiso.

Cualquier inquietud, no dudes en plantearlo y lo vemos. Por ahí, nos tentamos a desarrollar algo más potente.

Fijate en un post iniciado por tecnicdeso, donde propuse recientemente un amplificador Diamond Buffer muy sencillo que puede operar a 4 ohmios (y con más razón a 8 ohmios), pero con desempeño interesante. No lo he armado ni probado aún, pero arroja buenos números a bajos voltajes de alimentación y, por ende, disipaciones más contenidas.

Saludos