Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Hybrydowy słuchawkowy booster.

studisat 12 Jul 2022 12:48 2688 14
IGE-XAO
  • Kolejna moja nietypowa konstrukcja. Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy jako booster dla przenośnych urządzeń.

    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Założenia konstrukcyjne.

    Użycie lampy, wybór padł na nuwistory niskonapięciowe, radzieckiej produkcji 6S63N. Wzmacniacz ma być potocznie mówiąc "dopałką" do przenośnego odtwarzacza, ponieważ takowe źródło sygnału ma już regulację głośności to zrezygnowałem z potencjometru regulacji głośności. To element obecnie przestarzały, wybór znikomy, jakość niestety niska no i co najgorsze to bardzo jednak zawodny element. (Aby uciąć dyskusje o potencjometrze, to czy to Alps, czy to Bourns bo innych producentów w zasadzie brak, co do zawodności i jakości niestety ale współczesna produkcja to nie ta jak ta sprzed 40 lat). Ostatnia rzecz w ogólnych założeniach to zasilanie. Zrezygnowałem z wbudowywania do wzmacniacza akumulatora z jednego podstawowego powodu - pakiety o dużej pojemności i wymiarach iraz kształcie pożadanym dla małęgo urządzenia nie są łatwo dostępne a najprostsze źródło ich pozyskania to na przykład powerbanki USB. Jaki więc sens rozwalać takie urządzenie by zdobyć akumulator, dorabiać kontroler akumulatora, układ ładowania a jak szeregowe łączenie ogniw to jeszcze dojdzie balancer. Uznałem, że najprościej jest skorzystać z powerbanku USB. Jest gotowiec, do kupienia niemalże w sklepie za rogiem, czemu nie skorzystać więc z tego łatwo dostępnego i taniego źródła zasilania. Ponadto ten wzmacniacz to nie do (mini)kieszeni urządzenie ale raczej dla rozłożenia się z zestawem gdzieś w plenerze.

    Cofamy się teraz do samej lampy. Celem projektowym był taki punkt pracy aby dominowała druga harmoniczna zaś trzecia była znacząco niższa dla średniego poziomu muzyki przy pełnym wysterowaniu. Jako ważne uzupełnienie to poziom napięciowy dostarczany do słuchawek (bez idiotycznej unijnej regulacji ograniczającej głośność) wynosi około 1Vp (0.707Vrms) a to już naprawdę głośno na moich Koss Porta Pro (impedancja 60Ω). Tenże poziom przyjąłem jako umowny poziom 0db. W pierwszym podejściu założyłem nieznacznie powyżej jedności wzmocnienie napięciowe (uwzględniając jeszcze to, że na wyjściu stopni mocy będzie rezystor szeregowy, który oczywiście także dodatkowo osłabi i moc i amplitudę napięcia na słuchawkach). To założenie o braku dodatkowego wzmocnienia porzuciłem ale o tym dalej.

    Od czego zacząć projektowanie a raczej od czego zacząć w sumie opis jak ono przebiegało. W sumie to od zasilania. Załóżmy wpierw, że stopnie wyjściowe mają zasilanie symetryczne. Wygodnym byłoby symetryczne zasilanie +/- 6.3V bo połączone szeregowo włókna żarzenia obydwu lamp podłączone byłyby pomiędzy plusem a minusem zasilania. Pozornie proste założenie ale w zasadzie nie do spełnienia gdy przeglądamy dostępne współcześnie układy scalone przetwornic DC/DC. Odrzucam obudowy BGA i QFN podczas takiej selekcji. Niestety aby mieć symetryczne napięcie to musiałbym użyć dwóch przetwornic a tego lepiej unikać bowiem ich częstotliwości kluczowania będą interferować a rezultat tej interferencji może być w paśmie słyszalnym. Chyba, że użyć synchronizowanych przetwornic ale tu znowu problem dostępności układów scalonych przetwornic w obudowach dających się "amatorsko" przylutować do PCB. Dodatkowe "przeciw" to przetwornice "dające" ujemne napięcie to często są to pompy ładunkowe (coś jak "klasyk" ICL7660). Ponadto należy zważyć, iż przetwornica ma pracować z napięciem od około 3V do 5.5V. Albo ta druga pozwalająca uzyskać napięcie ujemne bedzie zasilana z tej pierwszej a to niestety ogranicza wóbór układów scalonych. Niestety albo i stety zmuszony zostałem do użycia jednej przetwornicy boost (step-up) o napięciu wejściowym 2.7 - 5.5V i z napięciem wyjściowym takim by mieć dla żarzenia lamp po filtrach LC na wyjściu przetwornicy równe 12.6V. Oczywistym już jest, że będzie jedno asymetryczne napięcie zasilania dla wzmacniaczy wyjściowych prądowych. Wybór padł na układ LMR62421 pracujący z taktem 1.6MHz, bardzo podobne są układy LM2735X lub wersja taktowania 520kHz LM2735Y.

    Wzmacniacze wyjściowe. Zdecydowałem się na bufory prądowe o jednostkowym wzmocnieniu napięciowym typu LME49600. W sumie jest to bardziej znany BUF634A w wykonaniu audio. To stopień mocy, przeciwsobny z wejściem w topologii "diamentowej". Układ pracuje do ponad 100MHz (110MHz albo 180MHz zależnie od "zaprogramowanego" pasma), szybkość narastania napięcia na wyjściu jest rzędu 2000V/µs. Wydajność prądowa wynosi 250mA a to aż nadto nawet dla słuchawek o impedancji 16Ω. Prąd polaryzacji wejścia, maksymalny nie przekracza 5µA zaś dla sygnału o amplitudzie 1Vp, impedancji obciążenia około 60Ω prąd polaryzacji wejścia nie powinien przekraczać 300nA. Na wyjściu dodałem rezystor szeregowy o wartości 22Ω. To pozwala poza częściową ochroną przed zwarciem a pełną dla amplitudy sygnału rzędu 2Vrms jako dodatkową cechę uzyskać mniej więcej stałą moc przy stałym napięciowo poziomie wysterowania wzmacniacza dla słuchawek o impedancji od 16Ω do 32Ω. Dla 60Ω mamy nieznacznie tylko niższą moc wyjściową. (To proste do obliczenia, nie będę tu przedstawiał toku obliczeń i wyników). Zasilanie napięciem asymetrycznym oznacza, że trzeba wejście tego bufora podciągnąć do napięcia 6.3V (połowy napięcia zasilania bufora). Tu zrobię pauzę konieczną bo potrzeba jest zmiana "wątku" ale dodam teraz jeszcze uproszony schemat "wewnętrzny" tego LME49600:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Teraz przejdę do samej lampy. Jak już napisałem jest to niskonapięciowa trioda o konstrukcji metalowo-ceramicznej określanej jako nuvistor, produkcji radzieckiej, typ 6S63N. Ogólne dane elektryczne tej lampy są wręcz idealne do tego projektu. Gorzej z dostępnością charakterystyk. Ponieważ dysponuję urządzeniem do zdejmowania charakterystyk lamp, dokładnie jest to µTracer 6.1, to obszedłem brak "używalnych" charakterystyk tej lampy. Poniżej przedstawiam zdjęte charakterystyki i dopasowany model lampy programem Model Paint Tools 3.1 (paint_kit.jar):
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Sam model (wersja 1) uzyskany z powyższego dopasowania do zdjętych charakterystyk lampy przedstawia się następująco:
    Code:
     
    
    **** 6S63N_LV ******************************************
    * Created on 05/03/2022 14:05 using paint_kit.jar 3.1
    * www.dmitrynizh.com/tubeparams_image.htm
    * Plate Curves image file: 6s63n1a2.bmp
    * Generated with uTracer 6.1 by T.Proszynski
    * Data source link:
    *----------------------------------------------------------------------------------
    .SUBCKT 6S63N_LV 1 2 3 ; Plate Grid Cathode
    + PARAMS: CCG=3.5P  CGP=2.4P CCP=1.3P RGI=2000
    + MU=21.06 KG1=145.01 KP=43.56 KVB=276.6 VCT=0.1119 EX=1.316
    * Vp_MAX=50 Ip_MAX=25 Vg_step=0.5 Vg_start=0 Vg_count=9
    * Rp=4000 Vg_ac=55 P_max=40 Vg_qui=-48 Vp_qui=300
    * X_MIN=130 Y_MIN=91 X_SIZE=647 Y_SIZE=452 FSZ_X=1938 FSZ_Y=1038 XYGrid=false
    * showLoadLine=n showIp=y isDHT=n isPP=n isAsymPP=n showDissipLimit=y
    * showIg1=n gridLevel2=n isInputSnapped=n 
    * XYProjections=n harmonicPlot=n dissipPlot=n
    *----------------------------------------------------------------------------------
    E1 7 0 VALUE={V(1,3)/KP*LOG(1+EXP(KP*(1/MU+(VCT+V(2,3))/SQRT(KVB+V(1,3)*V(1,3)))))}
    RE1 7 0 1G  ; TO AVOID FLOATING NODES
    G1 1 3 VALUE={(PWR(V(7),EX)+PWRS(V(7),EX))/KG1}
    RCP 1 3 1G   ; TO AVOID FLOATING NODES
    C1 2 3 {CCG} ; CATHODE-GRID
    C2 2 1 {CGP} ; GRID=PLATE
    C3 1 3 {CCP} ; CATHODE-PLATE
    D3 5 3 DX ; POSITIVE GRID CURRENT
    R1 2 5 {RGI} ; POSITIVE GRID CURRENT
    .MODEL DX D(IS=1N RS=1 CJO=10PF TT=1N)
    .ENDS
    *$


    I teraz wszystko się rozjaśni. Po pierwsze napięcie na anodzie wybrałem około 18V. Dodając za lampą dzielnik napięcia uzyskam te mniej więcej 6.3V napięcia polaryzującego wejście bufora (oczywiście ten dzielnik tłumi poziom wzmocnionego sygnału przez lampę). Napięcie anodowe wybrałem około 36V, jego uzyskanie opiszę dalej. Na podanym rysunku wyrysowana jest prosta obciążenia. Wyliczenia THD i wzmocnienia nie obejmują obciążenia tego stopnia tymże dzielnikiem oraz co najważniejsze nie obejmują także faktu, iż niezablokowany rezystor katodowy wprowadza lokalne ujemne sprzężenie zwrotne zmniejszające wzmocnienie i poziom zniekształceń. Pominę wywody matematyczne ale po symulacjach w LTspice wyszło mi, że przy tym dzielniku (68k i 36k) oraz rezystorze szeregowym 22Ω na wyjściu i obciążeniu impedancją 60Ω uzyskam założone nieznacznie wyższe od jedności wzmocnienie napięciowe. Dobrany punkt pracy lampy wpasował się idealnie do całości konstrukcji wzmacniacza, lampa daje nieco więcej wzmocnienia napięciowego niż tłumienie tego dzielnika oraz rezystora szeregowego na wyjściu. Pasmo przenoszenia założyłem dla spadku 0.5dB i impedancji obciążenia 16Ω nie gorsze niż 25Hz ÷ 25kHz. Dla 60Ω obciążenia będzie to lepiej niż 14Hz ÷ 25kHz. Dla spadku 3dB i impedancji obciążenia 32Ω to będzie pasmo od 6Hz do ponad 75kHz.

    Napięcie anodowe. Zastosowałem proste, acz skuteczne i często publikowane w kartach katalogowych układów scalonych przetwornic DC/DC, rozwiązanie z powielaczem diodowym napięcia. Otóż, na kluczu w przetwornicy mamy niejako prąd przemienny o napięciu szczytowym 6.3V. Dwa podwajacze dadzą nam bez uwzględniania spadków napięcia na diodach, napięcie 25.2V. Dodając to napięcie do napięcia wyjściowego mamy 37.8V. W praktyce uzyskujemy około 36V. I jeszcze jedno jak już jesteśmy przy zasilaniu. Otóż sprzężenie stałoprądowe lampy - bufor wymaga układu DC-servo. Ten układ będzie potrzebował napięcia ujemnego. Niekoniecznie stabilizowanego oraz nie musi być ono dokładnie równe -12.6V. Znowu wykorzystujemy fakt, że na kluczu przetwornicy mamy prąd przemienny. Dodajemy prostownik w układzie podwajacza napięcia i mamy około -11V, za dodatkowym filtrem RC jest około -10V.

    Poniżej schemat pierwszej wersji w sumie prototypu:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Na schemacie jeszcze widać układ opóźnionego załączania wyjść wykorzystujący tranzystor T1 i przekaźnik sygnałowy ze złoconymi stykami. Bardzo prosty i skuteczny (zastosowanie tu NE555 byłoby przesadą). Pobór prądu przez cewkę przekaźnika jest nieznaczny w porównaniu do prądu żarzenia lamp (130mA) więc fakt, że cały czas po załączeniu wyjścia płynie dodatkowo niewielki prąd (9.1mA) przez cewkę przekaźnika jest do zignorowania.

    Czas na wyjaśnienie zastosowania diod zenera D1 i D2. Ich rola to ograniczenie szpilek przepięciowych na wejściach układów LME49600. Gdy lampy są zimne to po załączeniu zasilania mamy na tych wejściach napięcie bliskie napięciu zasilania tych buforów. Przetwornica napięcia ma wbudowaną funkcjonalność łagodnego startu co tylko wydłuża nieco ten stan przejściowy związany z załączeniem zasilania wzmacniacza. Wybrałem diodę zenera 15V o niskim prądzie zaporowym rzędu 50nA dla napięcia 10.5V dla wyeliminowania stanów nieustalonych o napięciu wyższym niż około 14V oraz niższym od -0.6V. Zważywszy iż normalnie amplitudy wejściowego sygnału do bufora nie przekraczają wartości 2Vp względem napięcia 6.3V to dioda ta nie ma wpływu na sygnał audio. Pomiary oraz brzmienie wzmacniacza to potwierdzają.

    Dodam jeszcze widok projektu PCB tego prototypu (wymiary 95.5mm * 73mm):
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Pierwsze uruchomienie i niestety foch przetwornicy. Za nic nie chciała współpracować i dać coś ponad 11V. Regulacja dzielnikiem przy wejściu FB układu LMR62421 nie dawała rezultatu Zmiana cewki L4 też nie dała poprawy. Okazało się, że dopiero usunięcie kondensatora C32 dało pożądaną pracę przetwornicy. Wynika z tego, że podawane w karcie katalogowej zalecane wartości tej pojemności dla kompensacji częstotliwościowej pętli regulacji napięcia można było w zasadzie wyrzucić do kosza na śmieci. Nawet 10pF powoduje focha tej przetwornicy. Nie wiem czemu, być może winnym jest layout płytki drukowanej albo niskie ESR kondensatora na wyjściu przetwornicy, może niekorzystny wpływ mają też te filtry LC. Eksperymentalnie sprawdzone, że już 10pF powoduje przekompensowanie tej pętli regulacji. W sumie to korci dać pojemność równolegle dla dolnej części dzielnika napięcia wyjściowego podawanego do wejścia FB układu LMR62421.

    Po okiełznaniu przetwornicy przyszedł czas na "osłuchanie" wzmacniacza (no tak, banan na facjacie w kształcie litery U to chyba najcelniejsza recenzja, nieco jaśniejsze brzmienie, a i bas silniejszy). Pierwsze zapoznanie się działaniem tego prototypu pokazało potencjał nawet dla słuchawek o wyższej impedancji (nawet i 600? o wyższej efektywności), o ile zrezygnujemy z osłabiania poziomu sygnału audio przez ten dzielnik. Dodałem więc do rezystorów R13 i R14 kondensatory 1.5µF. To zapewniło mi dodatkowo około 10dB wzmocnienia napięciowego - nieco więcej niż trzykrotne. Dodatkowe wzmocnienie jest ponadto korzystne bo wtedy ciszej ustawiam poziom głośności w źródle sygnału co ma dodatni wpływ na zniekształcenia tam powstające.

    Czas na pomiary, dotyczyć one będą już układu z tą opisaną modyfikacją - te dwa dodatkowe kondesatory. Tu tylko przypomnę, że sama druga harmoniczna nie jest odbierana przez nasz zmysł słuchu jako zniekształcenie. Tolerowany jest jej wysoki poziom nawet rzędu 10%. Druga harmoniczna to odstęp tonów o oktawę, para takich dźwięków to alikwot. Podam jeszcze jako ciekawostkę, że dla dwóch dźwięków różniących się o oktawę nasz słuch nie rozróżni kierunków z których one nadchodzą.

    Stanowisko pomiarowe wykorzystywało jako główny instrument pomiarowy interfejs audio Focusrite Scarlett 2i2 2gen. Sterowniki ASIO, dedykowane do tego urządzenia, system Windows 11 64-bit. Pomocniczym instrumentem był oscyloskop cyfrowy dla pomiaru poziomu sygnału wejściowego oraz dla pomiaru wzmocnienia napięciowego. Oprogramowanie wykorzystywane to Audiotester, ARTA, STEPS, Multi-Instruments oraz (bardziej z ciekawości) SpectraPlus. Wyjście wzmacniacza było obciążane rezystancją 60Ω - tyle ile mają moje Koss Porta Pro. Dla pomiarów referencyjnych, czyli tylko samego interfejsu audio jego wyjście obciążane było rezystancją 220Ω taką jak we wzmacniaczu (to ma wpływ na dolną częstotliwość graniczną wyjścia tego interfejsu audio). Dla fanów programu RMAA, niestety na moim aktualnym laptopie RMAA nie działa, dla urządzeń MME nie pokazuje się okno czy to kalibracji czy okno informujące o pomiarze, zaś dla urządzeń ASIO pojawia się natychmiast bluescreen. (Laptop to procesor i5 11-tej generacji).

    Najpierw wzmocnienie napięciowe, podane napięcia dotyczą pełnej amplitudy peak-to-peak:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    W dalszej części podawane pomiary są dla poziomu sygnału wejściowego 1Vp (0.707Vrms), który jest poziomem odniesienia czyli poziomem 0dB.

    Pomiar pasma przenoszenia zestawu wzmacniacz i interfejs audio.
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Pomiar referencyjny pasma przenoszenia samego interfejsu audio:

    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Widać, że wyjście interfejsu obciążone tym wzmacniaczem czyli jego impedancją wejściową równą 220Ω ma dolną częstotliwość graniczną już znacznie zawyżoną. (Dla pozostałych pomiarów można nawet zaniedbać wpływ na wyniki samego interfejsu bowiem uzyskane wartości można potraktować jako wartości graniczne, czyli rzeczywiste są nie gorsze niż te uzyskane z pomiaru całego zestawu wzmacniacz plus interfejs audio). W zasadzie pomiar pasma przenoszenia może być tylko przydatny dla określenia górnej częstotliwości granicznej, czyba że otrzymany wykres "zdigitalizować" na ciągi wartości, przenieść do Excela, dokonać obliczeń. Można w programach ARTA, STEPS dokonać pomiaru referencyjnego i one mają same wykonać stosowne przeliczenia ale znowu potrzeba dodatkowych pomiarów a w sumie to tylko chciałem sprawdzić tylko tę górną częstotliwość graniczną bo co co dolnej to nie miałem "obaw", że będzie inna niż symulacje.

    Przesłuchy, częstotliwość 1kHz, 100Hz i 10kHz, kanał lewy:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Oraz kanał prawy:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Pozwolę sobie pominąć pomiar referencyjny dla przesłuchów. To nie jest krytyczny parametr. Jeden z modnych trendów zaleca zmniejszenie separacji kanałów dla słuchania przez słuchawki, ja jednak wolę poszerzenie efektu stereo opartego na DSP i efekcie Hassa jaki jest na przykład w open-source'owym Rockboxie.

    Teraz THD+N, pomiar bez filtru ważonego i z filtrem A:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Oraz pomiar referencyjny THD+N bez filtru ważonego i z filtrem A:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Na załączonych powyżej wynikach są widoczne wyliczone wartości SNR, SINAD.

    Kolejna seria pomiarów to widmo zniekształceń z pominięciem już pomiaru referencyjnego by pokazać charakter zmian widma harmonicznych zależnie od poziomu wysterowania, kanał lewy, poziomy 0dB, -3dB, -6dB, -10dB, -16dB, -20dB i -26dB:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Oraz dla prawego kanału, te same poziomy wysterowania:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Widać wyraźnie, że dominuje druga harmoniczna, trzeciej jest niewiele, kolejne wyższe harmoniczne można zaniedbać. Wynika z tego jasno, że zostały spełnione oczekiwania co do charakteru zniekształceń nieliniowych. Dla szybkiego wizualnego porównania przedstawię jeszcze wynik testowego szybkiego sprawdzianu działania programu SpectraPlus, tu jest wyjątek w prezentacji pomiarów bo nie jest on wykonany dla poziomu wejściowego 1Vp, co nie jest istotne bowiem podaję ten wynik tylko dlatego bo na nim lepiej widać różnice pomiędzy egzemplarzami lamp:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Jako uzupełnienie pomiarów THD+N podam wyniki pomiarów zestawu wzmacniacz + interfejs audio w wartościach procentowych z rozbiciem na poszczególne harmoniczne dla każdego z kanałów oraz dla różnych poziomów sygnału wejściowego, przypominam 0dB = 1Vp (0.707Vrms):
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Kończąc temat THD podam jeszcze jak zniekształcenia z rozbiciem na kilka początkowych harmonicznych zależą od częstotliwości, najpierw kanał lewy a potem prawy (te "rekinie ząbki" no cóż, STEPS ma taką przypadłość pewnie "celowo wprowadzoną" w wersji demo - "skądś" się biorą dziwne zakłócenia, których brak przy innym oprogramowaniu):
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Teraz zniekształcenia intermodulacyjne trzema metodami, kolejno SMPTE, DIN i CCIF: Poziom wejściowy 1Vp:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Pomiary referencyjne zniekształceń intermodulacyjnych kolejno SMPTE, DIN i CCIF:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Jeszcze z pomiarów podam sam poziom szumów. Na marginesie, to jest kłopot bo Multi-Instrumets podawał mi SNR rzędu 95dB zaś SpectraPlus zaledwie 34dB i tyle damo dla SINAD a ta wartość dziwnym trafem jest bliska wartości SINAD podanej przez Multi-Intruments (w sumie to chyba bug w SpectraPlus, że SNR to faktycznie SINAD a ponadto brak info jak to jest dokładnie liczone no i jeszcze jedno - uśrednianie i duża "porcja" próbek dla FFT teoretycznie powinno "poprawiać" wartość SNR):
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Warto wspomnieć o poborze energii. Nie ma pomiaru a będą szacunki, nie miałem "specjalnego" kabelka zasilającego USB by pomierzyć natężenie prądu (a nie będę "psuć" kabelka jaki posiadam). Więc szacujemy: pobór mocy na żarzenie lamp to 130mA * 12.6V czyli około 1.65W, pobór mocy przez stopnie lampowe to 2 * 5mA * 36V to 360mW. Układ DC-servo pobierze jakieś 40mW mocy z zasilania. Prąd spoczynkowy buforów to razem 30mA czyli 380mW. Dla poziomu wyjściowego 1Vrms mamy razem około 25mW mocy. No jeszcze cewka przekaźnika pobiera 100mW. Razem mamy około 2.6W poboru mocy. Dla napięcia 4V i sprawności około 80% mamy około 820mA. Powerbank 20000mAh starczy więc na grubo ponad 20 godzin grania według tych szacunków. Jest to dłużej niż mogą pracować przenośne odtwarzacze (rzynajmniej większośc oferowanych na rynku modeli). Praktyczne korzystanie z tego wzmacniacza mniej więcej potwierdza te szacunki.


    Reasumując są spełnione założenia projektowe. Jednak już od razu są przesłanki by zmodyfikować układ bo jednak te dodatkowe wzmocnienie napięciowe jest "przydatne". Drugą planowaną zmianą jest rezygnacja ze sprzężenia stałoprądowego pomiędzy lampą a buforem czyli dodatkowo odpada DC servo i zasilacz napięcia ujemnego. Trzecia zmiana to nieco inny punkt pracy lamp - niższy prąd anodowy nieco większe ujemne napięcie polaryzacji siatki sterującej. Przed etapem obliczeń opartych na symulacjach SPICE inaczej nieco, wizualnie ciut lepiej dopasowałem model do charakterystyk lampy. Ten drugi model lampy poniżej:
    Code:
     
    
    **** 6S63N_LV ******************************************
    * Created on 07/09/2022 10:30 using paint_kit.jar 3.1
    * www.dmitrynizh.com/tubeparams_image.htm
    * Plate Curves image file: 6s63n1a2.bmp
    * Data source link:
    *----------------------------------------------------------------------------------
    .SUBCKT TRIODE_6S63N_LV 1 2 3 ; Plate Grid Cathode
    + PARAMS: CCG=3.5P  CGP=2.4P CCP=1.3P RGI=2000
    + MU=17.57 KG1=180.95 KP=47.04 KVB=148.5 VCT=0.1465 EX=1.289
    * Vp_MAX=50 Ip_MAX=25 Vg_step=0.5 Vg_start=0 Vg_count=9
    * Rp=8200 Vg_ac=0.5 P_max=40 Vg_qui=-1.5 Vp_qui=19
    * X_MIN=190 Y_MIN=134 X_SIZE=948 Y_SIZE=662 FSZ_X=1938 FSZ_Y=1038 XYGrid=false
    * showLoadLine=n showIp=y isDHT=n isPP=n isAsymPP=n showDissipLimit=y
    * showIg1=n gridLevel2=n isInputSnapped=n 
    * XYProjections=n harmonicPlot=n dissipPlot=n
    *----------------------------------------------------------------------------------
    E1 7 0 VALUE={V(1,3)/KP*LOG(1+EXP(KP*(1/MU+(VCT+V(2,3))/SQRT(KVB+V(1,3)*V(1,3)))))}
    RE1 7 0 1G  ; TO AVOID FLOATING NODES
    G1 1 3 VALUE={(PWR(V(7),EX)+PWRS(V(7),EX))/KG1}
    RCP 1 3 1G   ; TO AVOID FLOATING NODES
    C1 2 3 {CCG} ; CATHODE-GRID
    C2 2 1 {CGP} ; GRID=PLATE
    C3 1 3 {CCP} ; CATHODE-PLATE
    D3 5 3 DX ; POSITIVE GRID CURRENT
    R1 2 5 {RGI} ; POSITIVE GRID CURRENT
    .MODEL DX D(IS=1N RS=1 CJO=10PF TT=1N)
    .ENDS
    *$

    Dla podanych obydwu modeli podałem pojemności międzyelektrodowe zimnej lampy zmierzonej mostkiem RLC. Dla pracującej lampy te pojemności będą większe, szczególnie wejściowa kilkukrotnie wyższa, tym wyższa im wyższa wartość prądu anodowego.

    Warto opisać nieco inne zabezpieczenie wejść układów LME49600 oraz konieczność jedgo zastosowania. Są tu użyte dwie diody D1 i D3 dla jednego kanału oraz D2 i D4 dla drugiego. Te diody zapewnieniają ograniczenie napięcia na wejściu tych buforów do limitów określonych jako napięcie zasilania plus 0.7V oraz napięcie -0.7V. Układ sprzegający lampa - bufor z pojemnością kondensatora sprzęgajacego i wypadkową rezystancją dzielnika polaryzującego wejście ukłądu LME49600 tworzą układ rózniczkujący. Pierwsza szpilka przepięciowa dodatnia pojawi się po załączeniu zasilania. Lampy są zimne, brak emisji, więc mamy narastanie napięcia na jej anodzie aż do 36V. Druga szpilka już ujemna to moment gdy lampa się nagrzewa i pojawia się emisja a temu towarzyszy szybki względnie spadek napięcia na anodzie lampy z 36V do około 18V. Oczywiście zostaje jeszcze to, że napięcie równe połowie zasilania musi ten kondensator sprzęgający naładować. Te stany przejściowe przedostają się oczywiście na wyjście wzmacniacza ale są wyeliminowane poprzez układ opóźnionego załączania wyjść wzmacniacza zrealizowany na tranzystorze T1.

    Wyniki symulacji dla drugiej wersji. Program to LTspice. Najpierw schemat, potem oscylogram, następnie wyliczenia zniekształceń i na koniec pasmo przenoszenia w tym powiększony wykres by uchwycić limity dla spadku 0.5dB względem poziomu dla 1kHz. Dla tych symulacji przyjąłem impedancję słuchawek równą 32Ω.
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Schemat ideowy drugiej wersji:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Projekt PCB (jej wymiary to 99.5mm * 63mm):
    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Reendering PCB:
    Hybrydowy słuchawkowy booster. Hybrydowy słuchawkowy booster.

    Lista elementów:
    Hybrydowy słuchawkowy booster.


    Podstawowa uwaga, nie stać mnie na urządzenie pomiarowe klasy produktów firmy Audio Precision to tylko bagatelka 16000USD. Nie dysponuję nawet dość przeciętnym urzadzeniem firmy QuantAsylum typu np QA403 z dedykowanym dla niego oprogramowaniem. SpectraPlus kosztuje nawet więc niż ten QA403 a i tak sporo w niej brakuje funkcjonalności.

    Co do wspomnianego curve tracera to tu jest strona WWW tego projektu: µTracer6 - polecam się z nią zaznajomić, szczególnie z opisem konstruowania kolejnych wersji tego fajnego urządzenia.

    Jak ktoś dotrwał do samego końca to dziękuję za uwagę. Teraz czekam na krytykę.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    Offline 
    Has specialization in: lampy elektronowe, tv sat
    studisat wrote 1850 posts with rating 210, helped 164 times. Live in city Łódź. Been with us since 2003 year.
  • IGE-XAO
  • #2
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    studisat wrote:
    Teraz czekam na krytykę.

    Zapytam może tak nieco dziwnie gdyż efekty uzyskałeś bardzo przyzwoite, ale dlaczego w ogóle używasz przetwornic/icy? Trochę się to kłóci z audio.
  • IGE-XAO
  • #4
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    ArturAVS wrote:
    studisat wrote:
    Teraz czekam na krytykę.

    Zapytam może tak nieco dziwnie gdyż efekty uzyskałeś bardzo przyzwoite, ale dlaczego w ogóle używasz przetwornic/icy? Trochę się to kłóci z audio.


    Jako odpowiedź pozornie niegrzeczną zadam proste pytanie. Jak z około 3.7 - 5V uzyskać 36V i 12.6V bez przetwornicy?

    Mamy różne pobory prądu wiec nawet zakładając baterię szeregową ogniw trzeba je mieć o różnej pojemności bo inny pobór mocy dla żarzenia i stopni wyjściowy a inny dla zasilania lamp. Czyli w sumie komplikujemy konstrukcję urządzenia już na etapie baterii.

    Zacznijmy do 12.6V, to są 4 ogniwa Li-Ion, kolejnych siedem o małej pojemności potrzeba dla dodatkowych około 24V co po dodaniu do tych około 14.6V by mieć te anodowe około 37V dla lamp. Czyli balancer a w sumie dwa balancery. Ponadto mamy problem z kontrolerami napięcia ogniw oraz z układem ladowania - mocno rozbudowanym. Na koniec dodam, że i one byłyby układami impulsowymi. Chyba jedna przetwornica DC/DC jest lepszym rozwiązaniem. A najgorsze jest to, że akumulatory Li-Ion nie oferują stałego napięcia podczas pobierania z nich energii. Stabilizator liniowy - i co extra grzałkę fundujemy? Pod każdym względem to znacznie gorsze rozwiązanie ta rezygnacja z przetwornicy.

    Na koniec dodam, że to tylko dziwny dogmat na dodatek nie poparty faktami z tym, że jak audio to nie przetwornice. Ten interfejs audio też ma przetwornice bo jakoś z tego USB czyli ciut poniżej 5V trzeba zasilić te tory audio napięciami symetrycznymi, zasilić DAC i ADC, zasilić kontroler USB oraz jeszcze skądś wytrzasnąć te 48V dla zasilania phantom wejść mikrofonowych. Weźmy też z wysokiej półki odtwarzacze przenośne,kosztujące czasem po kilkanaście tysięcy i tam też znajdziemy przetwornice, nawet kilka czasem.

    Współczesne przetwornice taktowane są częstotiwościami rzędu 400kHz a nawet i ponad 2MHz. To daleko ponad pasmem akustycznym by nawet przy słabej filtracji tętnień (a ona czasem robi problemy ze stabilności pętli regulacji napięcia w przetwornicach) mieć problemy. No i taką częstotliwość tętnień można łatwo wyfiltrować niskim kosztem (i elementów i kosztem powierzchni płytki drukowanej) Kilka przetwornic to tak, tu może być problem bo mogą ich częstotliwości interferować z produktami interferencji i intermodulacji w paśmie akustycznym. Ponadto przetwornice to nie zawsze będą to układy ze stałą częstotliwością taktowania - czyli jeszcze "weselej". Owszem nowoczesne układy mają możiiwość synchronizowania wszystkich przetwornic z jednego generatora taktu no ale hmm obudowa BGA, QFN... (no OK te ostanie da się jakoś polutować nawet zwarciówką, ale więcej wprawy potrzeba niż przy normalnych elementach SMD, obudów SOT, TSSOP gdzie zwarciówką z właściwym grotem jest dziecinnie łatwe).

    Co innego jak robiłem wzmacniacz hybrydowy, lampy (i nuvistory jak i heptalowe pentody w drugiej wersji) oraz stopień mocy w klasie D (TPA3116 obecnie ciężki do kupienia bo sytucaja z półprzewodnikami dramatyczna). Przetwornice dwie niesynchronizowane ze sobą, jedna (anodowe) taktowana około 180kHz a druga (żarzenie) rzędu 400kHz. Obawiałem się śladów tych tętnień przenikających ze stopnia lampowego do wejścia stopnia mocy a mogących interferować z kluczowaniem wzmanciaczy mocy klasy D. Wybrałem dla nich taktowanie 1.2MHz. Tłumienie tętnień 180kHz filtrami LC i RC napięcia anodowego ponad 100dB plus ich poziom rzędu dziesiąteek mV na wyjściu przetwornicy co daje ponad 160dB tłumienie, dodajmy jeszcze tłumienie rzędu 70dB tętnień w napięciu zasilania w samym stopniu mocy. Pomimo braku synchronizacji przetwornic nie spowodowało to problemów. Na koniec najlepsze - zasilanie z przemysłowego zasilacza impulsowego. Dlaczego? Bo klasyczny tranformatorowy będzie zawsze gorszym. Będzie za wolny, będzie brumiał tętnieniami, generalnie będzie za miękki. Przetwornica błyskawicznie zareaguje na zmianę obciazenia (czyli potocnie mówiąc wzmacniacz nie będzie "mulił"), zmianię napięcia w sieci eneregtycznej. Nawet taktowanie zasilacza impulsowego dość niskie rzędu 150kHz z tętnieniami rzędu kilkudziesieciu mV to jednak nie to co 100Hz w klasycznym zasilaczu transformatorowym pomijając brak stabilizacji napięcia (ale to 100Hz określa jak będą powoli reagować kondensatory za prostownikiem). Stałość napięcia a dokładnie to wysoka sztywność zasilacza jest wymagana dla klasy D. Czyli wybór prosty, zasilacz impuslowy a nie trafo z prostownikiem oraz baterią kondensatorów. Wtedy ma to niesamowitego kopa i znikome zniekształcenia wprowadzane przez stopień mocy. I znowu dogmat o tych przetwornicach w audio przegrał z faktami.

    Jak już te TPA3116 i interferencje. Płytki z Ali, mające dwa takie scalaki niestety głośno charakterystycznie szumią. Dlaczego szumią? Bo te układy TPA nie są ze sobą zsychronizowane. Prosta przeróbka (zmiana wartości rezystorów programujących tryb pracy oraz wybór wzmocnienia plus jeden link pomiędzy obydwoma ułądami TPA) i jest grobowa cisza. Przeróbka na podstawie karty katallogowej a jak widać chiński producent taniego kitu nie doczytał wielu rzeczy z karty katalogowej scalaka.

    Dodano po 15 [minuty]:

    Piottr242 wrote:
    Na jakim napięciu pracują te nuvistory?


    Podałem w opisie, jest jeszcze obrazek z prostą obciążenia i punktem pracy. Napięcie zasilania anodowego wynosi 36V, napięcie na anodzie wynosi około 18V.
    Zamiast opisu jednak obrazek lepszy:

    Hybrydowy słuchawkowy booster.

    To było dla pierwszej wersji prototypowej. Dla drugiej jest inny rezystor anodowy, inny prąd anodowy ale napięcie na anodzie jest podobne. Optymalne przy 36V (około 34V odejmuąc spadki napięcia filrach LC i RC) zasilania napięcie na anodzie zawiera się od 17V do około 24V. Z racji niskiego napiecia zasilania lepiej jak napięcie anody jest ponad połowę napięcia zasilania.
  • #5
    jarek_lnx
    Level 43  
    studisat wrote:
    Na koniec dodam, że to tylko dziwny dogmat na dodatek nie poparty faktami z tym, że jak audio to nie przetwornice.

    Użycie przetwornicy jest uważane za zły pomysł w kręgach amatorskich i w kręgach amatorskich ma to swoje uzasadnienie, jak z przetwornicą pójdzie coś nie tak, to amator ma niewielkie szanse na zdiagnozowanie i usunięcie usterki, bo zazwyczaj nie posiada oscyloskopu, a jak posiada, to nie umie go używać, do tego nie umie projektować płytek o przyzwoitych parametrach dla zakłóceń RF, nie umie projektować filtrów, nie rozumie z czego wynika stabilność pętli sprzężenia zwrotnego lub jej brak, czy takich efektów jak intermodulacja.
    W sprzęcie projektowanym przez profesjonalistów innych rozwiązań niż przetwornice się nie stosuje od dawna, co nie znaczy że to jest rozwiązanie dobre dla każdego.
    studisat wrote:
    Współczesne przetwornice taktowane są częstotiwościami rzędu 400kHz a nawet i ponad 2MHz. To daleko ponad pasmem akustycznym by nawet przy słabej filtracji (a ona czasem robi problemy ze stabilności pętli regulacji napięcia w przetwornicach) tętnień mieć problemy.
    Teoretyczna analiza zawsze opiera się na pewnych uproszczeniach, jeśli coś w teorii nie powinno spowodować problemów, to w praktyce wcale tak być nie musi, przykładowo ja napotkałem problem demodulacji przebiegów RF, z przetwornicy, w stopniach wejściowych wzmacniaczy operacyjnych, był to bardzo specyficzny układ, o paśmie 1kHz a obwiednia sygnału 3MHz z przetwornicy przechodziła. Byłem przygotowany żeby walczyć z tym zjawiskiem.

    Jak ktoś umie pracować z przetwornicami, to jest to rozwiązanie lepsze pod każdym względem.
  • #6
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    jarek_lnx wrote:

    Użycie przetwornicy jest uważane za zły pomysł w kręgach amatorskich i w kręgach amatorskich ma to swoje uzasadnienie,

    To nadal brzmi jak dogmat. Bo wbrew pozorom można w układzie analogowym nie tylko lampowym oberwać niczym z liścia. Zacznijmy od poziomu przydźwięku. Prawda jest taa, że jak takie dogmaty stanowią problem i barierę to może lepiej będzie gdy się zmieni hobby. (Bez traktowania tego jako złośliwość, bo przeszkody są po to by je pokonywać a nie panicznie się ich bać).
    Przecież ten dogmat oznaczałby że to co tu prezentuję w tym wątku to nie mogłoby powstać w ogóle.

    jarek_lnx wrote:

    jak z przetwornicą pójdzie coś nie tak, to amator ma niewielkie szanse na zdiagnozowanie i usunięcie usterki, bo zazwyczaj nie posiada oscyloskopu, a jak posiada, to nie umie go używać,

    Problem ze stablinością pętli regulacji napięcia może nie dać się zdiagnozować prostym oscyloskopem. Nie wiedząc, że coś może stanowić problem to niestety można skutecznie utknąć i nie zrobić kroku dalej.

    jarek_lnx wrote:

    do tego nie umie projektować płytek o przyzwoitych parametrach dla zakłóceń RF,

    Po co RF, zacznijmy od zwykłego analogowego audio. Przeszedłem przez to mając zlecenie z wysoko postawioną poprzeczką co do brumu, zakłóceń. Żadne "kombinacje" z układem jego rozbudową, dokładaniem źródeł prądowych, filtrów aktywnych nie dawało poprawy. Layout PCB był podstawą, stara dobra topologia jednego punktu masy okazała się najlepszą. Zazwyczaj ona nie zawodzi - choć nie wolno jej traktować jako dogmatu bo ona też ma swoje wady.

    Ponadto trzeba np. unikać długich, wąskich ślepo zakończonych obszarów wypełnienia masą. To potrafi oscylować a na pewno jest świetną anteną. Trzeba dać tę przelotkę. Można mieć pecha i długość ścieżki staje sie linią długą rezonującą i robiąca problem jak kiedyś w DACu do RPi czyli HifiBerry, layout PCB powodował że wbudowany kontroler WiFi w modelu RPi 3 i 4 nie działał poprawnie. A przecież to płytka w sumie audio..... Autor zmienił tylko layout i problem braku WiFi zniknął.

    Ba takie coś jak przelotka. Ktoś "malując" sobie plytkę wnika jaką ona ma częstotliwość rezonansową? Stosunkowo niską. Rzędu 5 - 10 MHz.

    jarek_lnx wrote:

    W sprzęcie projektowanym przez profesjonalistów innych rozwiązań niż przetwornice się nie stosuje od dawna, co nie znaczy że to jest rozwiązanie dobre dla każdego.

    I nagle na bazie to co napisamo w poście na któy odpowiadam dojdziemy do tego, że tak po prawdzie to nie umie on nawet migającej diodki w poełni poprawnie wykonać wlasnie z tych powodów braku wiedzy a często arogancji w tym że nie chce sie tej wiedzy zdobyć. Co gorsze to te tak powtarzane niczym mantra dogmaty to w sumie przynoszą więcej szkody dla tego kto chce się tej elektroniki nauczyć i to nie tylko na poziomie amatorskim.

    Na marginesie - jak obecnie "zagiąć" obecnego współczesnego elektronika? Zrobić coś w pełni analogowo. To go "zabije" bo on rozumie tylko kod programu i tylko to potrafi ogarnąć czasem średnio, bardzo średnio jedynie.

    jarek_lnx wrote:
    Teoretyczna analiza zawsze opiera się na pewnych uproszczeniach, jeśli coś w teorii nie powinno spowodować problemów, to w praktyce wcale tak być nie musi, przykładowo ja napotkałem problem demodulacji przebiegów RF, z przetwornicy, w stopniach wejściowych wzmacniaczy operacyjnych, był to bardzo specyficzny układ, o paśmie 1kHz a obwiednia sygnału 3MHz z przetwornicy przechodziła. Byłem przygotowany żeby walczyć z tym zjawiskiem.

    I co ciekawe obecnie można dla układów audio (dla przykładu wzmacniacz słuchawkowy z pompą ładunkową dla jego zasilania) spotkać zapisek w karcie katalgowej jak odporność na zakłócenia od GSM.

    jarek_lnx wrote:

    Jak ktoś umie pracować z przetwornicami, to jest to rozwiązanie lepsze pod każdym względem.

    Trzeba po prostu wiedzieć co się robi. To nie dotyczy tylko przetwornic. Trzeba być też przygotowanym, że prostacki nawet układ może nagle strzelić wrednego focha.
  • #7
    LEDówki
    Level 36  
    Napisał kolega
    Quote:
    Zacznijmy do 12.6V, to są 4 ogniwa Li-Ion, kolejnych siedem o małej pojemności potrzeba dla dodatkowych około 24V co po dodaniu do tych około 14.6V by mieć te anodowe około 37V dla lamp. Czyli balancer a w sumie dwa balancery. Ponadto mamy problem z kontrolerami napięcia ogniw oraz z układem ladowania - mocno rozbudowanym. Na koniec dodam, że i one byłyby układami impulsowymi. Chyba jedna przetwornica DC/DC lepsza. A najgorsze jest to, że akumulatory Li-Ion nie oferują stałego napięcia podczas pobierania z nich energii. Stabilizator liniowy - i co extra grzałkę fundujemy? Pod każdym względem to znacznie gorsze rozwiązanie ta rezygnacja z przetwornicy.
    Tak się składa, że żaden akumulator nie oferuje takiej stabilności napięcia w trakcie rozładowania. Warto o tym pamiętać, bo można na podstawie takiej wypowiedzi wyrobić sobie przekonanie, że są jakieś magiczne, stabilne napięciowo akumulatory - na pewno te z magiczną nazwą powerbank i magicznymi miliamperogodzinami jako wyznacznik pojemności baterii.
    Nie wyjaśnił też kolega, gdzie i kiedy następuje boost.
    Wzmacniacz słuchawkowy z zasilaniem bateryjnym to urządzenie raczej małe i przenośne. Wzmacniacz z lampami i zasilaczem bateryjnym z baterią o pojemności 20Ah to już spory, nieprzenośny kloc z lichym kablem USB w roli kabla.zasilającego.
  • #8
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    LEDówki wrote:
    Tak się składa, że żaden akumulator nie oferuje takiej stabilności napięcia w trakcie rozładowania.

    Wewnętrzna rezystancja ma tu jeszcze swój udział. No ale są akumulatory na przykład LiFePO4 a w ich przypadku zmiana napięcia zależnie od stanu naładowania/rozładowania jest mniejsza. No i spadek napięcia jest znacznie niższy. Po analizie zmian napięcia może się opłaci robić zasilanie z wielu ogniw. Jednak przetwornica jest prostsza, tańsza, wygodniejsza.


    LEDówki wrote:
    Nie wyjaśnił też kolega, gdzie i kiedy następuje boost.

    Ten obrazek z zaznaczonym punktem pracy na wyrysowanych charakterystykach dopasowanego modelu podaje wartość wzmocnienie ale bez uwzględniania wpływu rezystora katodowego, który stanowi ujemne srzężenie zwrotne. Wzmocnienie napięciowe tego stopnia z uwzględnieniem tego USZ będzie mniej więcej 5-krotne. Kolejna utrata wzmocnienia napięciowego to ten rezystor szeregowy na wyjściu. Dla drugiej wersji podałem zmierzone wzmocnienie bez osłabiania poziomu synału pomiędzy lampą a buforem prądowym. Jest to 10dB czyli nieco wiecej niż trykrotne dla obciążenia o imedancji 60Ω a to oznacza 10-krotne wzmocnienie mocy.


    LEDówki wrote:

    Wzmacniacz słuchawkowy z zasilaniem bateryjnym to urządzenie raczej małe i przenośne. Wzmacniacz z lampami i zasilaczem bateryjnym z baterią o pojemności 20Ah to już spory, nieprzenośny kloc z lichym kablem USB w roli kabla.zasilającego.

    Raz że "małość" jest najmniej istotną cechą dla mnie dla takiego urządzenia. Co mi po malutkich rozmiarach jak jakość dżwięku będzie zła. Mam doświadczenie jak gra TPA6133, niestety kiepsko. Pierdzący bas. Pompa ładunkowa w nim nie daje rady.

    Dwa - to co opisujesz jako wady to właśnie akceptuję. Gdybym chciał to co obecnie jest trendy kupiłbym sobie jakiegoś gniota made in china.

    Trzy cały urok i sens DIY to zrobienie czegoś innego niż w sklepie i markecie, uwonienie się od licznych ograniczeń i niedoróbek w komercyjnych produktach, czasem kardynalnych niedoróbek i to niezależnie od ceny.

    Powerbank 20Ah nie jest duży. Zresztą i 10Ah wystarczy. Kabelek, no ale można mieć krótki kabelek lepszej jakości (10cm) inna opcja to inne złącze zasilania i kabelek USB-A / wtyk DC własnej roboty. Jednak jakość dostępnych u nas gniazd DC jest fatalna, gorsza od jakość gniazd USB-C w wykonaniu power-only. Ponadto źródłem dźwięku może być RPi z DAC i dotykowym ekranem 7" (mniejszy nie ma sensu dla np Moodeaudio) a takowy wymaga swojego zasilaia (uwaga: nie zasilać obydwu urządzeń tj komputerka i wzmacniacza z tego samego źródła, drastycznie pogarsza się SNR, słychać i to głośno pracę procesora, interfejsów sieciowych oraz i podłączonego dysku - powód to pętla masy) . Dodam jeszcze tak na marginesie karta SD 512GB jst zbyt mała dla moich zasobów muzycznych. Serwisy streamingowe mnie nie rajcują bo u nich przeważają wady takiej usługi.
  • #9
    LEDówki
    Level 36  
    Może dobry zasilacz sieciowy będzie tutaj lepszym rozwiązaniem niż zasilanie bateryjne z przetwornicami?
  • #10
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    LEDówki wrote:
    Może dobry zasilacz sieciowy będzie tutaj lepszym rozwiązaniem niż zasilanie bateryjne z przetwornicami?


    I gdzieś w plenerze to gdzie wetknę wtyczkę?

    Nie mówiąc już o tym, że uwalniam się od 50Hz, 100Hz itd plus całego śmietnika przenikającego przez transformator sieciowy. Nieco lepiej jest z impulsowym porządnym zasilaczem niż z klasycznym żelastwem. Jednak jakbyś nie kombinował to będziesz ze słuchawkami na głowie anteną a po drugiej stronie kabelka pudełkio z przejściem do sieci energetycznej. Pojemności pomiędzy uzwojeniami nie pozbędziesz się. No i jeszcze to urocze "pyk" jak się komuś w tym samym budynku lodówka załącza. Ten stan nieustalony jakii wtedy się pojawia w sieci energetycznej jest potworny... No OK tu trochę udziwniam ale to co na końcu opisałem to jednak są te wyzwania dla zasilacza.
  • #11
    LEDówki
    Level 36  
    Ok, jednak ma być choć trochę przenośny.
  • #12
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    LEDówki wrote:
    Ok, jednak ma być choć trochę przenośny.


    Jest z dużym "zapasem" przenośny. Zaś brak obudowy ma jeszcze jeden fajny ficzer. Te "opadające szczeny".... Pudełko to będzie to jak każde inne z marketu.

    Ponadto ten wzmacniacz może być inspiracją dla urządzenia stacjonarnego. Niekoniecznie wzmacniacza słuchawkowego - jeszcze tak dodam od siebie.
  • #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    @ledowki Ale dlaczego chciał byś zasilacz sieciowy, dlaczego miałby być lepszy? Przecież była dyskusja o tym powyżej, w przypadku amatorów którzy nie dają sobie rady z przetwornicami i nie chcą się uczyć (co jest częste), to jeszcze przetwornicofobię można uzasadnić. Jednak kolega autor jest z tych co sobie dają radę, na pomiarach szumy wyglądają na białe i SNR jest niezły, także problemów typowo przetwornicowych nie widać.
  • #14
    LEDówki
    Level 36  
    Układ wydawał się mało przenośny, a w takim wypadku można zrezygnować z baterii akumulatorów. Autor jednak zamierza używać go w plenerze, więc zasilacz sieciowy staje się niepotrzebny, bo wystarczy taki od telefonu (tzw. ładowarka), żeby naładować baterię zasilacza bateryjnego.
  • #15
    studisat
    Tube radio receivers specialist
    jarek_lnx wrote:
    @ledowki Ale dlaczego chciał byś zasilacz sieciowy, dlaczego miałby być lepszy?

    Jest lepszy tylko w urządzeniu stacjonarnym. Oczywiście sam układ można "przenieść" w kierunku takiego urządzenia. Na pewno można wtedy mieć zasilanie symetryczne wyjciowych buforów co pozwoli wyeliminować wyjściowe kondensatory, nie, nie będzie cudownie lepiej, wszak u mnie są to kondensatory hybrydowe lub polimerowe organiczne i dodatkowo zablokowany każdy z tych kondensatoró kondensatorem poliestrowym metalizowanym o małej własnej indukcyjnośći. Czyli zadnej słyszalnej i mierzalnej zmiany (poza oczywistym faktem że tak powstały na wyjściu układ RC dolnozaporowy będzie wpływać na pasmo przneoszenia całości. Zmieniłby się też układ polaryzacji wejśćia - wytarczy jeden rezystor od wejsćie bufora do masy - od 47 do 100kΩ. Wyższe rezystacje uczulą układ na zakłócenia zenwętrzne. Stopień lampowy z lampą podobną do 6S63N czy ECC86/6GM8/6N27P będzie mieć niską wartość rezystora anodowego, co oznacza iż impedancja obciążenia tego stopnia może być stosunkowo niska.

    jarek_lnx wrote:

    Przecież była dyskusja o tym powyżej, w przypadku amatorów którzy nie dają sobie rady z przetwornicami i nie chcą się uczyć (co jest częste), to jeszcze przetwornicofobię można uzasadnić.
    Tyle, że ta przetwornicofobia ma zazwyczaj korzenie w tym braku chęci nauczenia się. Bo jakże to łatwo usprawidliwia niechęć do rozwoju i nauki mając podsunięty dogmat. To jest karygodne. Niepowodzenie i próba jego obejścia to też nauka. Bardzo cenna nauka bo jej nie da ani szkoła, ani podręcznik a napewno też nie da filmik na YouTube. Nikt nie mówi że jest/będzie łatwo, ale im trudniejsze zadanie pokonasz tym więcej się nauczysz. Pewne zdarzenie "z jazdą autonomiczną" (niezamierzoną) tramwaju Pesy w moim mieście kilka lat temu pokazuje brutalnie że niestety ale świeżo upieczona kadra inżynierów w firmie która od neidawna postanowiła produkować takie pojazdy niestety nie ma wystarczającego doświadczenia. Wiedza zdobyta na uczelni, nawet najlepszej nie ustrzegła przed tym bardzo groźnym zdarzeniem. Udało się ten tramwaj wykoleić (dzięki sprytowi kierowcy co tych serwisantów z Pesy przywiózł do stojącego zdefekowanego wagunu) bo doszłoby do masakry mimo wczesnej pory dnia

    Jeszcze jedno, trochę humorystyczne ale oddaje sens tego problemu wygodnych dogmatów. Wszyscy w biurze konstrukcyjnym, na uczelni (itp) doskonale wiedzą i są nauczeni, że czegoś nie da sie zrobić/wykonać. Aż tu nagle skądś zjawia się taki co tego nie wie i to zrobił/wykonał.

    jarek_lnx wrote:

    Jednak kolega autor jest z tych co sobie dają radę, na pomiarach szumy wyglądają na białe i SNR jest niezły, także problemów typowo przetwornicowych nie widać.

    Sam stopień wyjściowy w tym urządzeniu to nie np klasa D taktowana setkami kikoherców a tu można się spodziewać problemów z interferencjami z częstotliwościami taktowania przetwornic. Trzeba w takim przypadku staranniej filrować napięcia zasilania szczególnie prostego stopnia lampowego oraz podobnego na trazystorze. W przypadku triody i wzmacniacza oporowego możemy liczyć na maksimum 6dB tłumienia tętnień w napięciu zasilania w przypadku pentody i trazystora tego tłumienia brak. Tętnienia w przypadku zasilania z przetwornic są ponad pasmem akustycznym wiec ograniczając pasmo przenoszenia takiego stopnia od góry uzyskuje się dodatkowe tlumienie tętnień. Na koniec w filtracji największe znaczenie ma w pojemnościach jak najniższa wartość ESR, to wązniejsze niż duża wartość pojemności czy wartość iloczynu RC bądź LC. Kondensatory polimerowe i hybrydowe są tu bezzkonkurencyjne, niestety znacznie droższe co boli ale lepiej to oznacza zazwyczaj drożej jednak z akcentem na prawie zawsze drożej. .

    I teraz najlepsze. Przy zasilaniu z baterii i przetownric można niemalże zaniedbać layout PCB tego wzmacniacza. Zamieniają zasilanie na te z sieci enrgetycznej to efekt będzie zły. Będzie duży brum 50Hz i 100Hz. Nie pomogą zmiany wartości elemntó, dawni źodęł prądowych, filtrów opartych na mnożnikach pojemności. Niestety wtedy musi być inny układ ścieżek masy, wiecej niż dwie masy jak w tym moim wzmanciaczu. Będzie wtedy to topologia z jednym wspólnym punktem masy da każdego stopnia lampowego, każdego stopnia z bforem, dla podłączenia zasilaczy każdego z napięć. Oddzielne masy połączone tylko w jednym punkcie. Znacznie trudniejsza do zaprojektowania płytka - na pewno większe rozmiary bez uwzględniania zasilaczy.

    Bateria oznacza brak tego 50Hz (choć ślady prążka 50Hz widać na pomiarach, składowa magnetyczna pola zakłoćeń sieci energetycznej jest niestety obecna) czy 100Hz (to już efekt prostowania pełnookresowego, odkształcenia sinusoidy w sieci energetycznej to będą zdecydowani nieparzyste harmoniczne, czyli kolejne prążki zakłoćeń 150Hz, 250Hz itd, zaś samo prostowanie nie jest liniowe wieć da nam parzyste harmoniczne w brumie, 200Hz, 400Hz.... Dodac jeszcze trzeba będzie intermodulację w prostowniku nawet dla samych 50 i 100Hz i tych 150Hz a przecież tam widno zakłóceń jest szerokie, 50 harmonicznych (tyle mierzą najepsze analizatory jakości zasilania) czyli do 2.5kHz zaledwie mierzone a to akurat trafia w okolice gdzie ucho ma największą czułość. A dodajmy do tego jeszcze międzyharmoniczne obecne w sieci energetycznej.

    Zasilanie z baterii to tego wszystkiego złego brak. Pozostają tętnienia o wysokiej cześtotliwości ponad 500kHz czy jak przy użyciu LM62421 rzędu 1.6MHz. Nieoptymalna dla tłumienia zakłóćeń tętnień topologia masy nie ma więc znaczenia. Nie usłyszymy tego.

    LEDówki wrote:
    Układ wydawał się mało przenośny, a w takim wypadku można zrezygnować z baterii akumulatorów. Autor jednak zamierza używać go w plenerze, więc zasilacz sieciowy staje się niepotrzebny, bo wystarczy taki od telefonu (tzw. ładowarka), żeby naładować baterię zasilacza bateryjnego.


    Podałem wymiary - 95.5 * 73mm dla pierwszego prototypu, dla drugiej wersji 99.5mm * 63mm. Jednak znając rozmiary elementów to można było oszacować rozmiar PCB w jednym i drugim przypadku nawet jak się nie doczytało.

    Czy to duże? No wielkie wręcz (dla niektórych) jak zobaczymy ekstremalnie zminiaturyzowanego choć na papierze rewelacyjnego iBasso DC-05 jednak tak małe wymiary rodzą pytania o pozbycie się zakłóceń z zasilania z gniazda USB. Bo w zasilaiu i na masie mamy śmietnik z pracy procesora np smartfona czy laptopa. A jeszcze możemy nieświadomie zrobić pętlę masy masakrującej poziom szumów/zakłóceń a separacji i zasilania i linii danych USB bym się nie spodziewał w tym urządzeniu (pochwaliliby się) Bo gonitwa za miniaturyzacją to musi mieć solidne usprawiedliwienie.

    A i co ważne zawsze w każdej konstrukcji są kompromisy. Zawsze, nawet jak marketing zgodnie z modą twierdzi że ich brak. Im bardziej marketing to podkreśla to tym więcej kompromisów albo jakość produktu nie jest najlepsza.