SimplA, klasse-A versterker met uitmuntende prestaties

[SSassen]

Nee, daar verschillen we van mening, de eindtrap is eenvoudig te verwezenlijken, de rest heeft meer voeten in de aarde. Zo ben ik nu aan 't stoeien met een bootstrapped cascode voor 't verschilpaar zodat ik die ook verder kan optimaliseren.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[SSassen]

Goed, ik heb voorlopig de puntjes op de spreekwoordelijke i gezet en ook de eindtrap meegenomen in de simulatie. Ruststroom is pakweg 200mA per eindtransistor en de THD is zoals te zien 0.000396% bij 16.2W/8 ohm/20kHz. Het enigste wat ik nog graag zou toevoegen is een bootstrap met een cascode op de ingangstrap, alleen lukt 't me niet om een hulpspanning (d.m.v. LED's) aan te brengen zonder de stroombalans van de ingangstrap te beïnvloeden, daarmee is het medicijn feitelijk erger dan de kwaal. Kortom, ik wacht op de reacties, schiet er maar gaten in, de simulator is geduldig (en ja, Peter, ik heb de compound Darlington al gesimuleerd, die geeft helaas minder goede resultaten dan de hier getoonde oplossing).

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[cool]

Vergeet de windows updates niet.....

[SSassen]

Vergeet de windows updates niet.....

Hahaha, klopt, Windows Update loopt al de hele tijd te zeuren of ik opnieuw wil opstarten

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[SSassen]

Voor de echte klasse A afficionado's hier dezelfde versterker alleen nu met de autobias klasse A eindtrap van de ExtremA. Ruststroom is pakweg 1A per eindtransistor en daarmee dissipeert deze eindtrap in rust 50W. Prestaties zijn iets slechter (door de hogere waarde van de emitterweerstanden) dan de geoptimaliseerde klasse B van hierboven, dus feitelijk heb je d'r alleen een gratis ruimteverwarming bij.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[RobertD]

Sander, leuk ontwerp is dit. Heb je hier nu geen afregelpunten nodig? Meestal kom je in dit soort versterkers nog een (of meer) potmeter tegen om ervoor te zorgen dat de uitgang helemaal vrij is van DC.
Ben benieuwd hoe dat hier gaat.

[Leeuwarden]

Hmmm een pot-loze versterker is voor elektro-analfabeten wel erg fijn...

[SSassen]

Ja, d'r zit een potmeter aan de andere kant van de stroomspiegel bij de ingangstrap waarmee je de DC offset weg kan regelen, ook zit er nog een potmeter (bij de klasse B) om de ruststroom mee af te stellen, bij de ExtremA auto bias eindtrap heb je die niet nodig, die is zelfinstellend.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[fluppie]

Het enige voordeel dat een klasse A dan nu heeft is het ontbreken van de crossover vervorming ?
Op welke termijn komen hier pcb ontwerpjes voor ? Lijkt me een leuke versterker voor de tweeter actief mee te gaan aansturen.

[SSassen]

Het enige voordeel dat een klasse A dan nu heeft is het ontbreken van de crossover vervorming ?

Nee, heeft geen voordeel, de klasse B presteert beter. Let wel, dit is een geoptimaliseerde klasse B, dus de ruststroom in niet nul, maar pakweg 200mA per eindtransistor zoals ik al aangaf, crossoververvorming heeft hij dus net zo min als de klasse A.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[fluppie]

Het enige voordeel dat een klasse A dan nu heeft is het ontbreken van de crossover vervorming ?

Nee, heeft geen voordeel, de klasse B presteert beter. Let wel, dit is een geoptimaliseerde klasse B, dus de ruststroom in niet nul, maar pakweg 200mA per eindtransistor zoals ik al aangaf, crossoververvorming heeft hij dus net zo min als de klasse A.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Wat is dan in godsnaam het nut van het kachelen van een klasse A ?
Of presteert de klasse A dan beter op zeer lage volumes ?

Kan je dit geoptimaliseerde Klasse B ontwerp ook schalen naar 100/200W varianten ?

[SSassen]

Wat is dan in godsnaam het nut van het kachelen van een klasse A ?

Als je echt tot 't uiterste wilt gaan (zoals de ExtremA) levert klasse A de beste cijfers, daar staat tegenover dat je een rendement hebt tussen de 25 en 50%, dus je staat ontzettend veel warmte te dissiperen feitelijk voor niks.

Of presteert de klasse A dan beter op zeer lage volumes ?

Nee, dat heeft er niks mee te maken.

Kan je dit geoptimaliseerde Klasse B ontwerp ook schalen naar 100/200W varianten ?

Ja, dat heb ik bijvoorbeeld gedaan met 't MinimA ontwerp uit de Elektor Audio Special 2007 (no. 2). Maar ook dit ontwerp dat ik hier presenteer is prima te schalen naar meer vermogen.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[b_force]

Hoe presteert hij met een last van 4ohm?

[SSassen]

Zoals een goede klasse B betaamt geeft hij dan 't dubbele uitgangsvermogen, vervorming stijgt 0.5dB, niet noemenswaardig dus.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[Pjotr]

Als je echt tot 't uiterste wilt gaan (zoals de ExtremA) levert klasse A de beste cijfers, daar staat tegenover dat je een rendement hebt tussen de 25 en 50%, dus je staat ontzettend veel warmte te dissiperen feitelijk voor niks.

Hou het inde praktijk maar op max. 25% die 50% is theoretisch en dat is dan ook nog alleen als je hem maximaal uitstuurt. Een 15W klasse-A staat dus continue 60W te verkachelen in de praktijk, of er nu wel of geen geluid uitkomt.

Klasse (A)B staat in rust maar heel weinig te verstoken (een paar watt) en verstookt pas vermogen als ie uitgestuurd wordt. Daar komt nog iets belangrijks bij en dat is dat het gemiddeld vermogen in muziek maar iets van 1/10 is van het max vermogen. Klasse (A)B is dus veel energie zuiniger.

Of presteert de klasse A dan beter op zeer lage volumes ?

Nee, dat heeft er niks mee te maken.

Of het een nu wel beter presteert kun je geen algemene uitspraak doen, dat is heel individueel. Iig wordt de vervorming van cross-over bij klasse (A)B relatief groter bij lage volumes. Cross-over vervorming is op zich een naar soort klinkende vervorming. Bij een klasse-A neemt de vervorming alleen maar af met lagere volumes.

[fluppie]

Vandaar dus dat amps bv tot 1W in klasse A staan, vanaf hoger dan 1W in klasse B .

[Pjotr]

Vandaar dus dat amps bv tot 1W in klasse A staan, vanaf hoger dan 1W in klasse B .

Min of meer. Van een 1 kHz toon vind je de harmonischen t.g.v. cross-over tot ver over de 20 kHz terug op een spectrum analiser. Het gaat er om dat je de curven van de bovenste en onderste transistor zo goed mogelijk matcht in het overnamepunt bij een klasse-AB. De optimale bias is dan die waarbij de trits harmonischen minimaal wordt.

Je ziet wel klasse-AB versterkers die vrij ver in klasse-A ingesteld staan. Dat klinkt op lage volumes, zolang ze in klasse-A blijven, wel beter maar gaat het wat harder en wordt klasse-A verlaten dan is het middel erger dan de kwaal: De curven matchen dan in het geheel niet meer.

[Christian]

Ja, dat heb ik bijvoorbeeld gedaan met 't MinimA ontwerp uit de Elektor Audio Special 2007 (no. 2). Maar ook dit ontwerp dat ik hier presenteer is prima te schalen naar meer vermogen.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Ik wil geen ouwe koeien uit de sloot halen, maar ik vind het nog steeds jammer dat de MinimA nooit tot een pcb is uitgewerkt.

Volgende topic Sander? Aaah, toe nou...

[SSassen]

Zo, klaar, nu nog wat optimaliseren links en rechts. Ik denk overigens dat ik 't topic maar uitsplits en de klasse A tot de essentie (eenvoud) terugbreng. Deze klasse B is toch echt van een heel andere orde dan de 'eenvoudige klasse A' waar ik mee begonnen ben. De klasse A breng ik dan terug naar een ontwerp met een minimaal aantal transistoren, de klasse B werk ik verder tot in de finesses uit, inclusief DC en maximale uitgangsstroom beveiliging etc.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[SSassen]

Goed, voor de SimplA gaan we verder met onderstaand schema. Zaak is nu om dit even in een print ontwerp te gieten en daarmee aan de slag te gaan. Omwille van de eenvoud kies ik voor de Sanken STD03N/STD03P darlingstons voor de eindtrap, anders hadden we daar minimaal 5 transistoren voor nodig (twee voor iedere darlington en één voor de bias instelling). Totaal zitten er dan 11 transistoren in dit ontwerp wat toch wel een minimaal aantal is. Ik ga uit van een 2x18V 120VA trafo voor de voeding met een eenvoudige gelijkrightbrug en pakweg 10.000uF per voedingsrail aan buffering, daarmee is de voeding feitelijk klaar. De ruststroom is 1A, zodat per eindtransistor een slordige 32W gedissipeerd wordt. Het rendement van de SimplA komt dan op pakweg 25%.

SimplA ontwerp, 15W/8 ohm

SimplA ontwerp, 15W/8 ohm

AC analyse SimplA

AC analyse SimplA

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[Pjotr]

Ha Sander,

Met 1A bias blijft ie niet over het hele uitstuurbereik in klasse-A en heb je in feite een klasse-AB. Verder is het voor een klasse-A denk ik beter om hem te optimaliseren op 6 ohm belasting. De meeste 8 ohm speakers komen daar in de praktijk op uit als laagste impedantie in de impedantieplot.

[SSassen]

Met 1A bias blijft ie niet over het hele uitstuurbereik in klasse-A en heb je in feite een klasse-AB.

Klopt, tot 15W, dat was ook de bedoeling. Met een 2x18V trafo heb n heb je nog een watt of 8 á 10 speling totdat de versterker vastloopt tegen de voedingslijnen, dus ik denk niet dat ik daarmee een verkeerde keuze maak. Ik kan wel op 1.5A gaan zitten, maar daar wordt niemand wijzer van denk ik, alleen de fabrikant van de koellichamen.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[b_force]

mm ik kom op een gain van 1 als ik het simuleer?

[Pjotr]

Even advocaat van de duivel spelen

Eind torren staan ingesteld op 1A. Ouput is 4V_p (1W in 8 ohm).

[b_force]

Veel mooier toch

Heb nog wat van zulke ontwerpjes liggen

Mjah het heeft beiden iets hoor.
Met een concept wat Sander heeft kun je wellicht wat beter manoeuvreren en optimaliseren.

Diodes op zo'n manier is toch niet altijd een goede manier?
(gevoeligheid voor warmte -> de bekende e macht)