Amplificador Mini-Strong 100W/8Ω ± 42Vcc

[rulfo]

Si , pero esos transistores van invertidos al tener las patas al revés.

Si ya lo vi, se me olvidó comentarlo...

Si no hice mal los cálculos, este amplificador requeriría una capacidad de filtrado principal en la fuente (bajo esquema más simple) de 8.309 uF por rail, para una SNR de 60,21 dB a 100 Hz (a plena potencia sobre 8 ohmios). De ese valor de referencia de 8.309 uF podría escalarse a cualquier otro valor de SNR que se necesite. Ejemplo: si es necesario una SNR de 54,19 dB a 100 Hz (6 dB menos que la referencia), se divide por 2 ese valor de capacidad, por lo que se requerirían 4.155 uF. Si es necesario una SNR de 66,23 dB a 100 Hz (6 dB más que la referencia), se multiplica por 2 ese valor de capacidad, por lo que se requerirían 16.618 uF.

Como ven, el amplificador es exigente para el filtrado de fuente, ya que su PSRR es algo limitado.

Por otro lado, si se reduce a 56 K la resistencia de realimentación originalmente de 100 K, la THD en 16 KHz a casi 1 W sobre 8 ohmios se reduce prácticamente a la mitad que en el esquema original (baja a 0,074 %), con lo que comenzaría a entrar en zonas más aceptables. La sensibilidad de entrada queda en 1,287 V RMS.

Os habéis empeñado en sacar un buen amplificador...

Es mejor poner los MJE340/350 que creo que tienen las patas en el mismo lugar y soportan 300V.

Si, así coinciden el patillaje, por el tema de que metan ruido, o los bd o los mje , ¿mejor priorizar por uno o por otro o es indiferente?
Perdón, quería decir los tip o los mje

 

[DOSMETROS]

Es mejor poner los MJE340/350 que creo que tienen las patas en el mismo lugar y soportan 300V.

Si , pero solo 500 mA , habría que medir

 

[Dr. Zoidberg]

Para 100W de salida tenés 2.5A en los transistores de salida. Si estos tienen un hfe de 20 (mas o menos normal) los drivers deben proporcionar 125mA... van sobrados... con disipador, claro.

 

[rulfo]

En cuanto pueda realizo los cambios, Y lo alimento con +-42, y a ver como suena el bicho...

Para 100W de salida tenés 2.5A en los transistores de salida. Si estos tienen un hfe de 20 (mas o menos normal) los drivers deben proporcionar 125mA... van sobrados... con disipador, claro.

Incluso a 4 ohm, pienso que serían unos 250mA, siguen bien, y estaríamos hablando cerca de unos 200w, un pequeño monstruo...

 

[diegomj1973]

Acá van las estimaciones de THD vs. Potencia de salida a 8 ohmios, para 1 KHz:



Se ven aceptablemente buenas.

El filtrado mínimo que personalmente sugeriría serían unos electrolíticos de 6.800 uF x 50 V por rail (bías de 50 mA).

 

[Dr. Zoidberg]

En cuanto pueda realizo los cambios, Y lo alimento con +-42, y a ver como suena el bicho...

Incluso a 4 ohm, pienso que serían unos 250mA, siguen bien, y estaríamos hablando cerca de unos 200w, un pequeño monstruo...

Los transistores que has usado tienen un hfe mínimo de 35 a una corriente un poco superior a la máxima que estamos considerando, así que dale nomás que no hay drama

 

[diegomj1973]

Acá subo estimaciones de Slew Rate: Curva roja: tomada a salida del amplificador; curva verde: señal aplicada en la entrada (aumentada por la ganancia del amplificador para ser visible y fácilmente comparable); curva azul: señal senoidal de 16 KHz para referencia.

El amplificador crece asimétricamente, por lo que podría estar más comprometido con los semiciclos negativos de las frecuencias más altas (ver en la gráfica cómo se arriman cercanamente las curvas roja y azul, entre los 31,25 useg y los 40 useg). A pesar de todo, una señal de 16 KHz podría ser reproducida. Si entre los 31,25 useg y los 40 useg, la curva azul estuviese a la izquierda de la curva roja, implicaría que esa señal senoidal a esa frecuencia y amplitud no podría ser correctamente seguida por el amplificador (se convertiría en una señal triangular). Siempre es conveniente mirar detenidamente la tangencia entre curvas en las cercanías del cruce por cero de la señal (en este gráfico, entre los 31,25 useg y los 32,5 useg, por ejemplo)

 

[sebsjata]

Bajando la resistencia de realimentación a 56k, bajando la resistencia de 330Ohm a 270Ohm de la fuente de corriente del par diferencial y haciendo los cambios de los transistores, la THD a altas frecuencias baja bastante.

La THD a 20k es de 0.28% a máxima potencia y a 16k es de 0.101% a máxima potencia. La corriente de emisor de los MJE es de 96mA Pico y el transistor del VAS le puse un 2n5551, porque el MJE340 se desempeña muy mal aquí.

Edit.
Bajando el capacitor miller de 120pF a 100pF la THD a 20k baja a 0.122% y a 16k baja a 0.067%, ambos a máxima potencia y no se compromete la estabilidad. Quizás se pueda bajar un poco mas, pero con riesgo a desestabilizar el amplificador

 

[diegomj1973]

Bajando la resistencia de realimentación a 56k, bajando la resistencia de 330Ohm a 270Ohm de la fuente de corriente del par diferencial y haciendo los cambios de los transistores, la THD a altas frecuencias baja bastante.
Ver el archivo adjunto 193687
La THD a 20k es de 0.28% a máxima potencia y a 16k es de 0.101% a máxima potencia. La corriente de emisor de los MJE es de 96mA Pico y el transistor del VAS le puse un 2n5551, porque el MJE340 se desempeña muy mal aquí.

Seguí limando, que a ésto hay que sacarle brillo!!!. Potencial tiene.

El márgen de estabilidad es escaso. No hay mucho espacio para maniobrar ahí, salvo se implementen cambios más rotundos, como degenerar emisores en el par e intentar aumentar la corriente por él (aunque tengo mis reservas sobre si eso conviene aquí, ya que pasaría a ser más complejo el diseño y, eso, va en contra de lo que le debe haber dado origen).

 

[diegomj1973]

Dado que el PSRR a 100 Hz de este amplificador es un tanto flaco, es que les acerco una mínima modificación (solo dos componentes), como para mejorarlo en 13,14 dB (valor que no es nada despreciable). Esos 13,14 dB son también contabilizados como mejora en el SNR. Esto permitiría o bien emplear menores capacidades de filtrado principal para similar SNR prefijado, o bien mejorar el SNR con la capacidad ya instalada y definida.



Vean que se agregan solo dos componentes (los marcados con *). Para implementarlo, hay que desconectar el extremo inferior de R10 (que originalmente va a 0 V) y agregarle otra resistencia al voltaje negativo " - V ", de similar valor y tamaño. Luego, el capacitor C6 a agregar se conecta entre la unión de esas dos resistencias de 22 K y el voltaje positivo " + V ". Con que sea un capacitor preparado para 50 V, alcanza.

Si Raúl ya lo tiene montado, puede probar esta simple pero gran mejora (y comentar el resultado).

 

[sebsjata]

No se lograrían mejores resultados si agrandamos C6 y disminuimos R10 y R15?, recuerda disminuir R13 a 270 Ohm para mejorar la THD

Eso fue lo que hice cuando diseñe este amplificador. Amplificador CFP 250W @ 4Ω pero con 47u y 15k para ambas resistencias.

 

[diegomj1973]

No se lograrían mejores resultados si agrandamos C6 y disminuimos R10 y R15?, recuerda disminuir R13 a 270 Ohm para mejorar la THD

Eso fue lo que hice cuando diseñe este amplificador. Amplificador CFP 250W @ 4Ω pero con 47u y 15k para ambas resistencias.
Ver el archivo adjunto 193694

Sí, puede ser. Solo que sugerí mantener el mismo valor de 22 K, como para no desperdiciar lo que ya estaba conectado al circuito. Otro plus que obtengo al mandarlo a " - V " es que la corriente por los diodos tiende a ser un pelín más constante ante las mismas variaciones de voltaje de red.

 

[diegomj1973]

"Una fuente de corriente constante limpia para alimentar el par diferencial ayuda a mejorar la distorsión en alta frecuencia". Eso es algo lógico, porque hay menos perturbaciones montadas sobre la señal, que la deformen. Más notorio cuanto más débil sea la señal. Los números hablan por sí solos.







En esta nueva versión 2, se sustituyen los 2 diodos 1N4148 por un BC556B, más el agregado anterior de una resistencia de 22 K y un capacitor electrolítico de 10 uF x 50 V. Con muy poca inversión adicional resulta en un gran cambio. El PSRR a 100 Hz se vé mejorado en nada menos que 26,26 dB en relación al esquema primeramente modificado y funcional. La THD a 16 KHz no se escapa mucho más allá de 0,1 % a plena potencia. Lo bueno es que todo se logra con la resistencia de realimentación original de 100 K. Supongo que bajándola luego a 56 K, los números pueden mejorar algo más todavía.

 

[sebsjata]

Diego, un problema que veo en tus mediciones de THD es que usas 944.444us TSTOP para todas las frecuencias. Para medir 100Hz que tiene 0.01s de periodo 944.444us no alcanza aparte que multisim necesita varios ciclos para obtener la THD correcta, por ejemplo, para 20Hz yo necesito colocar 0.5s en TSTOP para que me de un resultado correcto, que es de 0.037% en la simulación original sin nada cambiado.

 

[diegomj1973]

El programa puede estimar TSTOP (que sea el más adecuado, es otra historia). De todos modos, no me preocupa tanto, ya que los resultados en media y alta frecuencia tienden a ser convergentes entre un modo y otro de hacerlo (dejando que el programa mismo lo estime o forzando uno mismo el valor). Surgen diferencias en baja frecuencia, pero no mucho más de los 100 Hz. Ya por arriba de 100 Hz, son bastantes coincidentes.

Yo siempre lo dejo en modo "estimar", para que me recuerde exagerar un poco los valores de los condensadores de acoplo de entrada, que son los que causan en la práctica distorsiones crecientes hacia el lado de baja frecuencia . Esas distorsiones el programa no las muestra y no las modela.

Posiblemente, poniendo en la práctica un valor de condensador de acople una década por encima del que surja por fci de 1,6 a 2 Hz, arroje una curva más parecida a la que calculás con esos TSTOP que dijiste. Normalmente, lo suelo hacer así. En el circuito, terminaría colocando 22 uF en lugar de 2,2 uF, por ejemplo, ya que esa subida de THD en baja frecuencia se ve con instrumento y no con simulador.



Con esto quiero decir que no hay que creer todo lo que muestre el simulador. Normalmente, en cálculo de distorsiones, ni muy arriba ni muy abajo resulta creíble.

 

[rulfo]

Buenas, en cuanto pille un rato realizo los cambios que nos quedan pendientes.
Por si alguien se anima ha montar este amplificador, si no recuerdo mal los cambios que se han relizado sin tener que modificar la pcb son los siguientes:

-Sustituir los tres diodos 1n4007 por un multiplicador Vbe para poder regular el bías cómodamente.
-Cambiar el bc546 (NPN) de la fuente de corriente por bc556 (PNP), hay que colocarlo al contrario del bc546.
-Subir la resistenica de 100r a 330r, la que va al emisor del bc556 de la fuente de corriente.
-Puentear la resistencia de 1k que va a la base del nuevo bc556 de la fuente de corriente.
-Puentear la resistencia de 20k que va ha los emisores del par diferencial.
-El Condensador de entrada de 1uf subirlo a 2.2uf para mejorar la respuesta en bajos.
-El condensador de 120pf probar a bajarlo a 100pf para mejorar el THD.
-La resistencia de realimentación de 100k bajarla a 56k y mejoramos el THD.
-El condensador del Bootstrap subirlo a 100uf para mejorar en bajos.

Y para poder alimentarlo con +-42dc, sin exceder la alimentación de algunos transistores:
-Bd139 por Mje340.
-Bd140 por Mje350.
-Bc546 (VAS) por 2n5551


Espero no haber me dejado ningún cambio, y con esto pienso que ya podemos decir que ya tendríamos un amplificador potente y decente.

Gracias.

 

[sebsjata]

Una fuente de corriente constante limpia para alimentar el par diferencial ayuda a mejorar la distorsión en alta frecuencia

Estaba viendo que lo que mejora la THD no es la mejora de la fuente de corriente constante, lo que mejora la THD es incrementar la corriente, tanto el diseño con los dos transistores como el de normal pero con resistencia de 270 Ohm tiene una corriente de 2mA, por eso la THD baja.

Subir la resistenica de 100r a 330r, la que va al emisor del bc556 de la fuente de corriente.

Colócala de 270 Ohm.
Edit
Incluso si la colocas de 220 se mejora aún mas la THD, en teoría incrementar la corriente mejora el slew rate, no lo he medido, y supongo que por eso la THD en altas frecuencias mejora bastante.

 

[rulfo]

Colócala de 270 Ohm.
Edit
Incluso si la colocas de 220 se mejora aún mas la THD, en teoría incrementar la corriente mejora el slew rate, no lo e medido, y supongo que por eso la THD en altas frecuencias mejora bastante.

¿No se nos dispara el offset?
Estaba en unos 100mA.

 

[sebsjata]

¿No se nos dispara el offset?
Estaba en unos 100mA.

Según el simulador baja, con 220 Ohm baja a -31mV, pero eso dependerá de los transistores en la vida real, debes de jugar con el valor de la resistencia de 680 Ohm, la del colector del par diferencial.

 

[rulfo]

En cuanto pille un rato realizo todos los cambios que tenemos pendientes, en caso de que suba el offset, que creo que así será, ¿Habría que ir bajando las de 680 Ohm?