VooDooAmp1 - Dyskretny wzmacniacz słuchawkowy

Cześć, zbudowałem sobie prosty wzmacniacz słuchawkowy, a że nawet działa i zmarnowałem całą sobotę na pytke to się pochwale
Jest to projekt własny, kontynuacja wątku https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3748261.html



Wzmacniacz klasy A zbudowałem w ramach nauki i eksperymentowania, chciałem zaprojektować układ na elementach dyskretnych żeby nauczyć się liczenia parametrów. A więc, jest to prosty układ oparty o dwa stopnie tranzystorowe w układzie wspólny emiter, dwa żeby faze sygnału trzymać w okolicach 0/360 stopni, następnie mamy wtórnik który wstawiłem aby wysterować dwie pary tranzystorów w układzie push pull. Mimo, że push pull to końcówka działa w klasie A ze względu na bias tranzystorów ustawiony tak aby ciągle płynął przez nie prąd spoczynkowy. Zasilanie za pomocą stabilizatora liniowego z wtyczkowego zasilacza 12V AC.

Układ jest prymitywny ale działa przyzwoicie. Przy okazji działa jak mini grzejnik (klasa A). Jak ogarne jak liczyć parametry wzmacniacza różnicowego, luster i źródeł prądowych oraz pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego to zrobie kolejną wersje. Niestety, pewnie za miesiąc dwa ze względu na objętość rozdziałów w "Sztuka Elektroniki"



Układ zaprojektowałem początkowo w LTspice, następnie sprawdziłem na płytce stykowej, działał fajnie to stwierdziłem, że zrobie mu PCB.
Schemat i płytka zaprojektowałem w Kicad, był problem ze znalezieniem modeli do gniazd RCA czy włącznika więc musiałem zrobić własne footprinty.



Rozmiar płytki ok 94x94mm, chciałem aby była wymiarów DAC który stoi na biurku, po czym jak już zrobiłęm to okazało się że źle zmierzyłem... Na płytce jest stosunkowo wiele elementów więc oczywiście skomplikowałem sobie życie i zrobiłem dwu stronną. Że na szybko, to zrobiłem zbyt małe pola lutownicze do tranzystorów, a lutując okazało się, że pod jeden z dużych kondensatorów muszę zalutować "od góry" więc musiałem ratować się kawałkiem kabla który to obchodzi. Chyba słabo puszczona jest ścieżka do włącznika bo leci pod opornikami wzmacniacza więc (chyba) może indukować szumy.



Generalnie jestem zadowolony bo działa, szumów nie słychać, dźwięk jest lepszy niż się spodziewałem po elementach, które kosztują grosze, ale wiem, że da radę zrobić to lepiej więc za jakiś czas spróbuję ponownie.

Pasmo przenoszenia min 20Hz...25kHz. Wzmocnienie ok 10dB przy amplitudzie 1Vpp. Jeden z kolegów z forum podliczył THD i wyszło 0.9% więc cytując Dyatlova "not great, not terrible"

Całość, testuję na słuchawkach 80ohm, natomiast układ projektowałem aby działał z obciążeniem od 32 do 250 ohm. Dzwiękowo, za równo skompresowana muzyka na YT czy FLAC z DAC na USB jest spoko

// Dla zainteresowanych w załączniku jest projekt Kicad, schemat, płytka pcb i dodatkowo schemat dla LTspice.

_._ wrote:

zbudowałem sobie prosty wzmacniacz słuchawkowy, a że nawet działa i zmarnowałem całą sobotę na pytke to się pochwale

Nie zmarnowałeś, wyszło całkiem przyzwoicie. Jaką planujesz obudowę?

khoam wrote:

_._ wrote:

zbudowałem sobie prosty wzmacniacz słuchawkowy, a że nawet działa i zmarnowałem całą sobotę na pytke to się pochwale

Nie zmarnowałeś, wyszło całkiem przyzwoicie. Jaką planujesz obudowę?

Dzięki. Obudowy nie planuje, postawiłem sobie na biurku tak jak widać na focie, żeby mnie denerwował i zmotywował do nauki żeby zrobić to lepiej. Wtedy będzie i obudowa

Schemat wygląda, jak żywcem wzięty z książki Wojciechowskiego Nowoczesne zabawki
Chyba tak musi być, bo ałdiowudu bazuje na schematach wręcz poglądowych, koniecznie w klasie A, kategorycznie zakazane jest też jakiekolwiek sprzężenie zwrotne, które traktowane jest jako samo zło wcielone dla wyznawców ałdiowudu.

Proponuję poczytać publikacje o wielostopniowych wzmacniaczach,
szczególnie skupić się na różnicach w paśmie przenoszenia przy otwartej i przy zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego
oraz jak wpływa to na szumy własne wzmacniacza.
Proszę też zahaczyć o TIM, jak, gdzie i dlaczego powstają i jak je eliminować.
Potrafisz przecież dobrze wykonywać PCB, więc ten wzmacniacz mogłeś sobie darować i zaprojektować już o krok dalej, wzmacniacz ze źródłami prądowymi, pętlą sprzężenia, w głębokiej klasie AB, czyli ałdiowudu, "ino z recami i nogoma".

Wykonanie PCB podoba mi się; mechaniczne elementy obsługi wzmacniacza traktujesz pierwszoplanowo,
to bardzo ważne w całym projekcie, szczególnie, kiedy "pakujesz" PCB do obudowy.
Korzystasz z dobrych wzorców, to pochwalam.

Pikarel tak się spytam gdzie w tym wzmacniaczu widzisz sprzężenie zwrotne?

hajy wrote:

Pikarel tak się spytam gdzie w tym wzmacniaczu widzisz sprzężenie zwrotne?

Czytasz czasem wypowiedzi przed zadaniem pytania? Co ja tu napisałem?

pikarel wrote:

Schemat wygląda, jak żywcem wzięty z książki Wojciechowskiego Nowoczesne zabawki
Chyba tak musi być, bo ałdiowudu bazuje na schematach wręcz poglądowych, koniecznie w klasie A, kategorycznie zakazane jest też jakiekolwiek sprzężenie zwrotne (...)

Sie wyrwał...

hajy wrote:

Pikarel tak się spytam gdzie w tym wzmacniaczu widzisz sprzężenie zwrotne?

Pozwolę się wtrącić.
Stopnie wzmocnienia napięciowego pracują że sprzężeniem zwrotnym.

remiorn wrote:

hajy wrote:

Pikarel tak się spytam gdzie w tym wzmacniaczu widzisz sprzężenie zwrotne?

Pozwolę się wtrącić.
Stopnie wzmocnienia napięciowego pracują że sprzężeniem zwrotnym.

Poszczególne stopnie - tak (praca ze stabilizacją punktu pracy tranzystora).
Wzmacniacz NIE posiada żadnej pętli sprzężenia zwrotnego.

pikarel wrote:

remiorn wrote:

hajy wrote:

Pikarel tak się spytam gdzie w tym wzmacniaczu widzisz sprzężenie zwrotne?

Pozwolę się wtrącić.
Stopnie wzmocnienia napięciowego pracują że sprzężeniem zwrotnym.

Poszczególne stopnie - tak (praca ze stabilizacją punktu pracy tranzystora).
Wzmacniacz NIE posiada żadnej pętli sprzężenia zwrotnego.

Gdybyś chciał być w pełni poprawny mógłbyś napisać, że wzmacniacz nie posiada żadnej pętli ogólnego sprzężenia zwrotnego. Z czym się oczywiście zgadzam.
Natomiast odnośnie stwierdzenia, do którego obaj się odwołujemy, to widzę że przyznałeś mi rację i również wskazałeś miejsca, w których sprzężenie zwrotne jako takie występuje.

Co do zasady ten wzmacniacz produkuje sporo zniekształceń w stosunku do szybkich wzmacniaczy, czy to na elementach dyskretnych, czy opampach, objętych globalną pętlą sprzężenia zwrotnego. Tylko, że może się okazać, że praktyce tych zniekształceń i tak nie słychać, bo na przykład bardziej irytowałyby szumy - a tu pod tym względem jest np w porządku.

A'propos szumów - wzmacniacz ze wspólnym emiterem jest dość słaby pod tym względem, bo nie ma żadnego tłumienia szumu (ani brumu) z zasilania. Przyjrzałbym się temu. Jak napisali Koledzy powyżej - PCB jest fajnie zaprojektowane i estetycznie wykonane Ale sam układ nie ma szans mieć bardzo dobrych parametrów, poza szybkością (której i tak nie będzie słychać). Co nie zmienia faktu, że w praktyce może brzmieć po prostu neutralnie.

Celując w dobre parametry polecam zaprzyjaźnić się ze LTspice i zrobić analizę Fouriera. W LTspice można swojego wzmacniacza nawet posłuchać (można wpuścić na wejście plik .wav, wykonać analizę i zapisać plik wynikowy również jako audio i odsłuchać). Można w ten sposób symulować efekty gitarowe i to naprawde działa.

PS. Jeśli moge coś zaproponować odnośnie PCB - to puściłbym wszystkie ścieżki na górnej warstwie i nie ciąłbym w ogóle dolnej warstwy. Będzie mniej roboty z wykonaniem płytki - patrząc na schemat mogę powiedzieć, że na 99% da się uniknąć w ogóle ścieżek na dolnej stronie. Jednolita masa to zawsze mniejsze ryzyko wzbudzeń i przesłuchów.

Pozdrawiam

Fimek wrote:

Celując w dobre parametry polecam zaprzyjaźnić się ze LTspice i zrobić analizę Fouriera. W LTspice można swojego wzmacniacza nawet posłuchać

Mając działający model można użyć oprogramowania dedykowanego do pomiarów audio, np. darmowego RMAA - Link. Do takich pomiarów wystarczy sama karta dźwiękowa. W załączeniu zamieszczam przykładowy raport z pomiaru wzmacniacza Pioneer SA-608 - użyłem tłumika 10:1 na wyjściach głośniowych.

O, super! Obadam, mam zamiar zbudować jeszcze kilka taki zabawek także dla wiekszych mocy więc będe chciał to pomierzyć.

W sumie to staję teraz przed wyborem konstrukcji dla wzmacniacza słuchawkowego.
Problemem jest, że większość korzysta z napięcia symetrycznego, ten nie, dlatego jest interesujący.
Z jakiego DACa korzystasz?

W tym przypadku chciałem skorzystać z zasilacza AC, wtyczkowego transformatora dlatego 12VAC. Generalnie widzę, że przy zasilaniu symetrycznym polaryzacja jest względem masy więc nie trzeba stosować kondensatorów w torze audio, i najczęsciej masz wyższe napięcie więc możliwe jest większe wzmocnienie napięciowe.

DAC - dobry tani stary Audiotrak Prodigy Cube Black, polecam

Mimo, że w układzie są małe prądy to warto było poprowadzić ścieżki masy wg kształtu gwiazdy.

Dzielniki z dużych rezystorów (np. 180k i 51k) i mniejszy rezystor polaryzujący (12k) nie wyglądają dobrze. Powinno być na odwrót, niskie rezystory w dzielniku a wyższy polaryzujący.
Ale skoro już wszystkie stopnie są odsprzęgnięte kondensatorem od siebie, można zastosować jedną wspólną sztuczną masę (+Zas/2) wytworzoną przez dzielnik kilkuset omowych rezystorów i kondensatorem do minusa, a każdy stopień polaryzować przez odpowiednio duży rezystor.

Warto też zasilać stopnie wejściowe przez filtr RC, np 510R i 10uF.

acctr wrote:

(...) Dzielniki z dużych rezystorów (np. 180k i 51k) i mniejszy rezystor polaryzujący (12k) nie wyglądają dobrze. Powinno być na odwrót, niskie rezystory w dzielniku a wyższy polaryzujący. (...)

Nie, że powinno być na odwrót, jedynie może być, tylko po co?
Prąd bazy to kilka mikroamperów - to w jakim celu robić dzielnik, który sam pobiera 100 razy więcej? (tak chcesz projektować np. mikser na 96 kanałów?)

Poza tym; szumiący rezystor jest włączony w szereg, więc z przodu, czy z tyłu - nie ma znaczenia.
Jednak w tym układzie wartości są poprawne, brak jedynie kondensatora dołączonego równolegle do rezystora R2 (R4); wtedy prąd szumu rezystora R1 już nie polaryzuje bazy, bo jest zwarty do masy.
Impedancja wejściowa będzie wynosić wtedy 12 kΩ,
więc jeśli układ jest sterowany z wyjścia o impedancji większej - należy zmienić rezystor R5 (R6) na odpowiedni do niej i skorygować też wartość R2, ale to przecież oczywiste i proste dla każdego projektanta

pikarel wrote:

Nie, że powinno być na odwrót, jedynie może być, tylko po co?

pikarel wrote:

brak jedynie kondensatora dołączonego równolegle do rezystora R2 (R4)

Czyli jednocześnie nie chcesz i chcesz zmniejszać impedancję źr. nap. odniesienia, zdecyduj się

acctr wrote:

Czyli jednocześnie nie chcesz i chcesz zmniejszać impedancję źr. nap. odniesienia, zdecyduj się

Przeczytaj jeszcze raz, co napisałem - i wypisuj dziwactw.

Quote:

układ jest sterowany z wyjścia o impedancji większej (...)

Nigdzie nie pisałem o źródle napięcia odniesienia, co Ty wymyślasz...

sam wypisujesz dziwactwa typu

pikarel wrote:

więc jeśli układ jest sterowany z wyjścia o impedancji większej - należy zmienić rezystor R5 (R6) na odpowiedni do niej

użytkownik podłączając inne urządzenie na wejście musi pamiętać, żeby dopasować R2 do jego impedancji wyjściowej
doprawdy ciekawe rozwiązanie, ale mało praktyczne

Wejście ma mieć wysoką impedancję i nie załatwia się tego poprzez źródło napięcia polaryzującego bazę o wysokiej impedancji wyjściowej lecz rezystor polaryzujący o wysokiej impedancji.
Sam na to wpadłeś proponując kondensator dołączany do R2.

pikarel wrote:

to w jakim celu robić dzielnik, który sam pobiera 100 razy więcej?

przeczytaj uważnie #15, tam jest odpowiedź

Nie żebym sie znał, ale w przypadku tego wzmacniacza impedancja wejściowa to impedancja pierwszego stopnia na Q1/Q2, więc (chyba)

Z = 10k || (51k + 12k) || B(2k)

więc pi razy drzwi minus kot kwadrat wychodzi, jeżeli mnie liczydło nie oszukuje i kawa dobrze weszła

Z = 10k || (51k + 12k) || 500*2k = 8.5k

źródłem jest wyjście słuchawkowe laptopa/dac/itp przystosowane do obciążenia 32R, to niby po co miałbym dać wyższe wartości rezystorów w pierwszym stopniu, skoro... działa

Jeżeli moje rozumowanie jest poprawne, to największy wpływ na impedancję wejściową, ma potencjonometr logarytmiczny na wejściu, a nie rezystory użyte do polaryzacji bazy, wystarczy użyć innego o wyższej wartości i impedancja będzie kilkukrotnie większa.

Moja propozycja nie dotyczy Twoich (@acctr) kombinacji, dotyczy TYLKO oryginalnego schematu autora, a dokładnie zmniejszenia poziomu szumów własnych wzmacniacza (rezystory polaryzacji bazy o dużych wartościach, rzędu setek kΩ), który dla potrzeb ałdiowudu nie posiada globalnej pętli sprzężenia zwrotnego, które takie szumy skutecznie zmniejszają.

Wytłumaczę to, na czym polega proponowane przeze mnie dołączenie kondensatora w sposób prosty, aby laik też zrozumiał, zrobię to na wzór wykładu "jak krowie na rowie":
-wzmacniacz słuchawkowy z tematu jest sprzętem audiofilskim, jak go sam autor nazwał - wręcz ałdiuwudu.
Jeśli ten wzmacniacz będzie dołączony do wyjścia słuchawkowego smartfona, tableta, laptopa, czyli do wyjścia niskoimpedancyjnego, to moja propozycja zmniejszenia szumów z rezystora polaryzacji przez dołączenie kondensatora - w tym konkretnym układzie jest do zastosowania bez dalszych modyfikacji.
Jeśli jednak autor ten wzmacniacz dołączy do wyjścia (np. konwerter DAC) określanego jako Line, które ma naczęściej impedancję 47 kΩ lub więcej - wtedy należy rezystor R5 (R6) zwiększyć do podobnej wartości oraz obliczyć wartość rezystora R2 (R4) dla wymaganego prądu bazy.
Tu kończy się wykład dla "krowy na rowie"; konstruktor audio wie, co i jak ma obliczyć, a laik nie zrobi tego, bo nie ma na ten temat żadnej wiedzy.

Jeśli coś dalej jest niezrozumiałe w tekście powyżej - to niestety, ja już nie potrafię pomóc.

@pikarel: przeczytaj jeszcze raz co sam napisałeś - chodzi o dopasowanie do źródła niskoimpedancyjnego. Ale ze zrozumieniem, jak życzyłbyś sobie tego od Twojego interlokutora

PS. ja nie przesiaduję w loży szyderców, dlatego później napiszę do czego piję i gdzie jest błąd (wg mnie).

Pozdrawiam,
Fimek

W pierwszym stopniu wzmacniacza w emiterze tranzystora dałeś aż 2kom. To trochę dużo, ja dałbym mniej...