Class-AB instelling en vermogen

[b_force]

Die overdracht kan Bart ook plotten met een DC analysis.

Overdrachtsfunctie = Uu/Ui

Plot Uu t..o.v. Ui maar eens voor DC voor de verschillende bias instellingen. Zie je het vanzelf.

Ik snap nog steeds niet wat je bedoelt.
Als ik Uu/Ui hoor, denk ik idd aan een overdracht, maar dat is altijd de AC Analysis (of gewoon de frequentie responsie) en daar gebeurt niets.
Volgens mij laat je bij een DC Analysis een DC sweep (of bepaalde parameters) los op iets in het circuit.

Of bedoel je gewoon DC componenten aan de uitgang?
(dat is volgens mij geen overdracht)
Dan krijg ik dit plaatje.

[b_force]

En hier alvast een stuk voor het verhaal van Anne.
THD bij 1Vrms (ipv ongeveer 6,7Vrms)

Ik zal er nog een paar maken, maar heb geduld, tis een beetje een monniken werken

[Ah!buis]

Om Uu/Ui in gelijkspanning te meten geeft heel wat anders dan met wisselspanning.Dan moet de C bij de ingang weg en doet de C over Q1 helemaal niet meer mee.Je zou dan Q1 moeten vervangen door een instelbare gelijkspanningsbron.
Wel kan je bijv. een driehoek-spanning van zeg 1kHz gebruiken en dan het verschil tussen in en uit bekijken.
De verschillen zullen wel erg klein zijn (met steeds Uu<Ui),maar onregelmatig vooral iets voor en na de nuldoorgang.
Maar of je er veel wijzer van wordt .
Anne

[b_force]

Zo, heheh

Zie hier THD als functie van de BIAS weerstand bij verschillende ingangsspanningen (zoals Anne voorstelde)
Die bult zie je inderdaad verschuiven

(grappig dat bij 2Vrms de THD hoger wordt met 3,5kOhm dan bij hoge spanningen )

Dit is trouwens bij 20kHz

[Pjotr]

I.d.d. Anne,

Met een driehoek zou je dit evengoed kunnen bekijken. En is in dit geval makkelijker. Moet Bart wel die driehoek aan de uitgang laten zien en met name het stukje rond de nul doorgang

Die verschillen in bias zullen zeker niet heel groot zijn maar de verschillen die je ziet rond de nuldoorgang zijn de niet-lineariteit die de verschillen in vervorming ten gevolge van de bias instelling veroorzaken.

[Pjotr]

Zo, heheh

Zie hier THD als functie van de BIAS weerstand bij verschillende ingangsspanningen (zoals Anne voorstelde)
Die bult zie je inderdaad verschuiven

Maar het dal heel weinig, dat is dus ongeveer je optimale biasstroom.

[b_force]

I.d.d. Anne,

Met een driehoek zou je dit evengoed kunnen bekijken. En is in dit geval makkelijker. Moet Bart wel die driehoek aan de uitgang laten zien en met name het stukje rond de nul doorgang

Die verschillen in bias zullen zeker niet heel groot zijn maar de verschillen die je ziet rond de nuldoorgang zijn de niet-lineariteit die de verschillen in vervorming ten gevolge van de bias instelling veroorzaken.

Ik zit dat net even te bekijken en ik zie dat je het op nog een manier kunt bepalen.
Dat kan ook gewoon met een sinus.

Als je via een oscilloscoop A/B bekijkt, waarbij A de uitgang is en B de ingang, dan zie je bij optimale BIAS een volkomen rechte lijn ontstaan.
De lijn komen op elkaar te liggen.
Bij verkeerde BIAS zie je een ruimte tussen die lijnen ontstaan.

Dat is alleen in een simulatie enkel nogal traag (kennelijk moet hij dan heel wat meer rekenen)
Praktisch is dat natuurlijk wel uitermate handig (moet je wel een A/B functie op je scope hebben )

edit:
Je ziet alleen dat verschil tussen 3,5kOhm en 3kOhm er lastig te bepalen is.

[Pjotr]

Een sinus kan ook, rond de nuldoorgang is dat ook een rechte lijn: Voor kleine waarden van x mag je sin(x) benaderen met sin(x) = x

Een driehoekspanning is in feite een repeterende DC sweep.

Maar een vervormingsplaatje is nauwkeuriger, dan wel makkelijker voor het optimale bias punt. Maar dan wel een plaatje waarbij je de harmonischen kunt zien. Het laagste vervormingspunt getalsmatig is klankmatig niet altijd het beste. Klankmatig beter is de bias instelling waarbij de hogere harmonischen zo snel mogelijk afvallen.

[b_force]

Die kunnen uiteraard ook gesimuleerd worden, maar dat was NOG meer werk....

En klankmatig beter?
Ding vervormt met opamp < 0,0007% THD.
Knap als je dat kunt horen

Enige waar ik nog mee zit, is onbalans in transistors enzo.
In hoeverre dat belangrijk is voor de prestaties.

[Pjotr]

Met zulke lage cijfers lijkt mij dat dan ook niet meer belangrijk

Ga het maar eens bouwen om af te checken of al die theorie wel klopt.

[b_force]

Eerder of een onbalans niet die cijfers ruïneren.

Ik was al druk aan het tekenen geslagen

Mijn idee was om de voeding van de opamp en BIAS circuitje met een LM317L te doen (TO92 is dat, max 150mA)
Zie schema.

Qua opstelling leek het mij slim om Q1 tussen de twee Darlingtons te monteren.

[Pjotr]

Ja, Q1 moet je thermisch koppelen met de uitgangstransistoren. Hou er rekening mee dat je in serie met het bias circuit (R5 +Q1) nog een weerstand kunt plaatsen te compensatie van de emitter weerstanden van Q3 en Q4.

Verder zijn die TO92 spanningsregelaars thermisch wat aan de krappe kant, daar loopt toch zo'n 25 mA doorheen. Zou voor de zekerheid toch maar TO220 nemen.

[Ah!buis]

Gaat hier flink vooruit
Waarom zo dicht tegen de limiet met die voeding? Uiterlijk 2x18V ,normaal 2x15V,met 16,5V kan,maar kleine veiligheidsmarge.
Zonder belasting verbruikt de IC ong.5mA ,daar de stroom voor de Darlingtons en de 10k bij,totaal iets tussen 10 en 15mA.Moet de "L" versie stabilisators toch best kunnen.
Vergeet niet terugslag-diodes erbij te zetten,één tussen IN en OUT en nog een over de 220ohm.Zo dat ze in bedrijf gespert staan.
Nog een (onbelangrijke ) kleinigheid.De meeste OPA's kunnen beter naar min dan plus met hun uitgang.Ook hier wordt een grotere kortsluitstroom naar plus vermeld.Misschien beter de onderste basis aansturen .
Anne

[Pjotr]

Ik zou voor de op-amp gaan voor de LME49870. Die is 44V (+ en - 22V). Als je die kunt krijgen.

Je verliest toch wel wat aan uitsturingsruimte van de op-amp en de spanningsval over de uitgangstransistoren. Met deze voedingsspanning ga je er niet meer dan ca 18W uit halen in 4 ohm en de helft in 8 ohm.

[b_force]

@Anne
Je bent me voor wat betreft die "L" spanningsregelaars
Inderdaad het geheel heeft zo'n 10-15mA nodig (dat blijkt ook uit de simulatie btw).
Laten we in het uiterste geval 20mA zeggen.
In elk geval klein genoeg met met die L variant aan te sturen

2x18Vac is idd wat beter.
Zit je op zo'n 24Vdc (gaat de vervorming ook nog ietsjes omlaag).
Moet ik alleen misschien BIAS punt weer iets veranderen?

Je zit dan trouwens wel weer aan 150mW
(24-16,5)*20mA
Wat misschien wat veel is voor die LM317L (met 15Vac zat ik aan 70mW)

Waarvoor zou je trouwens die terugslag diodes plaatsen?
Naar mijn weten zijn die enkel nodig bij hogere spanning.

De opamp blijft trouwens gewoon een LME49710.
Die kan namelijk met gemak 6,42Vrms aansturen (= 9Vpiek).
Dan heb je tov 16,5V nog een behoorlijk marge zelfs!!
(dan zou zelfs 20W @4ohm nog lukken)

[Pjotr]

De opamp blijft trouwens gewoon een LME49710.
Die kan namelijk met gemak 6,42Vrms aansturen (= 9Vpiek).
Dan heb je tov 16,5V nog een behoorlijk marge zelfs!!
(dan zou zelfs 20W @4ohm nog lukken)

Krijg je er zegeltjes bij of zo?
9 x 9 / 4 / 2 = 10,125W rms

En in 8 ohm dus ruim 5W.

Maar als jij dat genoeg vindt, ook prima

[b_force]

De opamp blijft trouwens gewoon een LME49710.
Die kan namelijk met gemak 6,42Vrms aansturen (= 9Vpiek).
Dan heb je tov 16,5V nog een behoorlijk marge zelfs!!
(dan zou zelfs 20W @4ohm nog lukken)

Krijg je er zegeltjes bij of zo?
9 x 9 / 4 / 2 = 10,125W rms

En in 8 ohm dus ruim 5W.

Maar als jij dat genoeg vindt, ook prima

Nee, dat bedoelde ik op een andere manier

Met een voedingsspanning van ±16,5V zou zelfs een piekspanning van 12V nog kunnen (=8,5Vrms)
8,5²/4 = 18W

Nu zit ik inderdaad op 10W @ 4ohm (of de helft op 8ohm)
Wat genoeg is voor een meetversterkertje

[Ah!buis]

'k wee nie waar al die cijfers vandaan komen
Bij een voeding +-15V en 2k belasting is de "Output voltage swing" typisch 14V .Met 16,5V voeding mogen we wel aannemen dat ie dat altijd wel haalt.Doe er 2V af voor de Vbe van de eindtrorren,hou je 12V over.Geeft een stroom (12/4,1)A en een vermogen voor de LS (12x12x4)/(4,1x4,1x2)=17en een beetjeWatt.Valt best mee .
Waar zijn de zegeltjes in te ruilen en vooral tegen wat .
De extra diodes zijn niet echt nodig,...als er niks verkeerd gaat.De stabilisators kunnen slecht tegen ontlaadstromen van de elko's,beter die om te leiden.
Anne

[b_force]

Die getallen waren gewoon om mogelijkheden te bekijken

Wat betreft diodes, klopt ja.
Moet even kijken of dat allemaal nog gaat passen.
Heb niet echt veel ruimte meer op mijn printje.....

Zit trouwens nog in twijfel of die 4700uF genoeg is.

Uit mijn hoofd is de rimpelspanning iets van Vr=I / (2*f*C) (voor een full wave rectifier)
Laat I=2A zijn, dan kom je volgens mij op een rimpelspanning van 4,3V uit.
Dat is best flink?
Dan kom je idd met 15V niet uit voor die 16,5Vdc.

Een LME49710 kan trouwens tot ±18Vdc.
Mocht het dus ECHT nodig zijn, lukt 22W ook nog

Printje was al bijna af, maar ik zal nog even wat wijzigingen aanbrengen, waaronder aansluiting met de onderste basis (naar Q3 dus)
Peter, waar bedoelde je nu precies dat compensatie weerstandje? (en in hoeverre is dat ook nodig)
Ik zit ook nog in twijfel om er een inverterende versterker van de maken.
Dan loop RC circuitje (R1 en C1) tenminste mooi naar min oneindig, ipv naar nul.

[Pjotr]

Peter, waar bedoelde je nu precies dat compensatie weerstandje? (en in hoeverre is dat ook nodig)
Ik zit ook nog in twijfel om er een inverterende versterker van de maken.

Voor een zo laag mogelijke vervorming heb je gezien dat de biasstroom nogal nauw komt.

Door de emitter weerstanden loopt de biasstroom die voor extra spanningsval zorgt. De temperatuur coëfficiënt is daarvan te verwaarlozen. Maar die spanningsval compenseer je wel met Q1 die wel een temperatuur coëfficiënt heeft. Gevolg is dat de biasstroom bij oplopende temperatuur af gaat kan gaan nemen.

Als dat het geval is kun je dat voorkomen met een serie weerstand met het biascircuitje waarover ongeveer evenveel spanning valt als over de beide emitter weertanden. Is een een kwestie van in de praktijk uitproberen. Het hangt af van de biasstroom waarop je hem uiteindelijk instelt. Is dat b.v. op 150 mA dan valt er over de emitterweerstanden 0,3V. Loopt er door het biascircuit 10 ma dan wordt dat weerstandje 0,3V/10mA = 30 ohm. Dit bij benadering.

[Edit]

Oeps, dacht dat de emitter weerstanden 1 ohm zijn, maar die zijn 0,1 ohm zie ik en dan valt er 30 mV over. In dat geval is het niet echt nodig. Zie maar hoe het in de praktijk uitpakt. Hoe kom je trouwens aan die 0,1 ohm en zijn ze niet b.v. 0,47 ohm?

[/Edit]

B.t.w. een inverterende versterker er van maken zou ik niet doen. Die heeft een closed loop gain van 1 (unity gain). Je loopt dan erg het risico een oscillator te bouwen. Je wint er weinig tot niets mee met deze op-amp en je hebt een inverterende versterker wat voor meten niet zo handig is.

Aan de uitgang moet nog een weerstandje van 4 - 8 ohm in serie met een C van 100 nF zodat het ding op hoge frequenties nog een belasting ziet.

Wat in het hele verhaal nog mis is een stabiliteit onderzoek zodat je niet per ongeluk een oscillator aan het bouwen bent.

[b_force]

Wat in het hele verhaal nog mis is een stabiliteit onderzoek zodat je niet per ongeluk een oscillator aan het bouwen bent.

Ja dat klopt.

Ik hoopte daar nog wat tips voor te krijgen
(evenals voor die emitterweerstanden).

Ik had daar ooit een boek over gevonden, maar die ben ik helaas kwijt (pdf)

Je bedoelt trouwens een 30ohm weerstandje op de basis van die BD139?

edit:
Owjha, ik had die 0,1ohm gekozen omdat 0,47ohm mijn THD totaal verziekte
(0,22ohm is dan wel mijn max)

Ik kan alleen via google erg weinig achtergrond info hierover vinden.

[Pjotr]

Audio Power Amplifier Design Handbook.jpg (26.49 KiB) 97 keer bekeken

Te koop bij bol.com maar volgens mij ook op internet te vinden i.d.d.

Self heeft ooit eens opgemerkt dat over de emitter weerstand ca. 50 mV moet vallen bij een gegeven biasstroom voor minimale vervorming. Hoe die daarbij kwam weet ik ook niet meer. Staat vast wel in dat boek.

Stabiliteit kun je provisorisch zien aan de frequentie responsie in PSpice. als daar iets oplopend aan zit op het einde dan is het oppassen geblazen. Als je dat goed wilt doen moet je naar de open loop versterking kijken en de fase daarvan. Bij 0 dB versterking mag de fasedraaiing eigenlijk niet meer dan 135 graden zijn.

[b_force]

Audio Power Amplifier Design Handbook.jpg

Te koop bij bol.com maar volgens mij ook op internet te vinden i.d.d.

Self heeft ooit eens opgemerkt dat over de emitter weerstand ca. 50 mV moet vallen bij een gegeven biasstroom voor minimale vervorming. Hoe die daarbij kwam weet ik ook niet meer. Staat vast wel in dat boek.

Stabiliteit kun je provisorisch zien aan de frequentie responsie in PSpice. als daar iets oplopend aan zit op het einde dan is het oppassen geblazen. Als je dat goed wilt doen moet je naar de open loop versterking kijken en de fase daarvan. Bij 0 dB versterking mag de fasedraaiing eigenlijk niet meer dan 135 graden zijn.

Ja dat boek bedoelde ik

Maaruhm, je hebt het natuurlijk over een resonantie piek.
DAT was dus de reden dat ik voor een inverterende versterker wilde gaan.
Dan weet je namelijk zeker dat hij netjes met 6dB/octaaf afvalt en (volgens mij) geen piek heeft (maar dat moet ik eventjes checken)
Daarvoor staat ook dat Ctje parallel aan de terugkoppelweerstand.
(waarvan ik niet begrijp dat hij niet in meerdere versterkers/LM38xx etc te vinden is)

[Ah!buis]

Zoals je nu hebt is de uitgang in fase met de ingang,beetje oppassen met plaats van de bedrading,de uit-kant moet de ingang niet "zien" anders is rondzingen het gevolg(oscilleren).
Als je de versterker-uit in tegenfase wilt hebben moet de in aan de min-in van de OPA.Maar daar zit ook de tegenkoppeling,gevolg de mate van tegenkoppelen wordt afhangkelijk van de aangesloten bron.Soms wel makkelijk,bijv. met een micro-in,lage spanning=kleine weerstand en daarmee veel versterking,hoge weerstand=meer spanning en weinig versterking.Maar meestal willen we toch één vaste gevoeligheid.
Instabiliteit kun je vooral bij (heel)hoge frequenties krijgen.Dat is als de tegenkoppeling door fasedraaiingen en looptijden binnen de lus een meekoppeling wordt.Door er voor te zorgen dat de versterking in de lus dan kleiner dan 1 geworden is blijft de boel stabiel.Die OPA versterkt wel 140dB,met -6dB per oktaaf kijk maar 's waar je komt als je bijv.bij 50Hz begint om bij 0dB uit te komen.
Anne

[Pjotr]

Ha Bart,

I.i.g. als die 50 mV klopt kom je eerder op emtter weerstanden uit van 0,33 ohm (bij 160 mA bias). Je zou voor die waarde ook eens kunnen bekijken wat de vervorming wordt en of dat lager uitkomt dan met 0,1 ohm.