forum.zelfbouwaudio.nl

Wilde wat spelen met Post Filter Feedback. Doel was simpele passieve Post Filter Feedback rondom een bestaand versterker bordje. Het was de bedoeling dat door de Post Filter Feedback de vervorming zou verminderen, maar ook dat de frequentie response minder afhankelijk zou worden van de belasting.

Gekozen is voor een mono bordje op basis van de TPA3118. Mono was voldoende voor mijn toepassing. Versterker zou aangestuurd worden door een externe geluidsinterface, die een sterk stuursignaal kan leveren, dus gain van 6 a 7 (16dB) is voldoende voor volledige uitsturing en dan is er nog “reserve” over.

Een oude laptop power supply van 19V die ik nog had liggen zou gebruikt worden als voeding.

Als resultaat goed genoeg was dan zou versterker bordje ingebouwd worden in mijn meet jig kastje.

Een uitgebreide beschrijving is te vinden in: Om een idee te geven van het geheel en de behaalde resultaten hier even wat “high lights”, zodat het document niet doorgeworsteld hoeft te worden. De vervorming is minimaal een factor 4 verbeterd en bij lagere frequenties zelf nog beduidend meer.
Verschil in frequentie response bij 20kHz tussen een belasting van 8 ohm en 4 ohm is ongeveer 0.6dB, initieel zonder PFFB was dit verschil ongeveer 4dB.
Van bepaalde condensators is de gemeten waarde in schema gezet, vanwege de simulaties.

Er valt nog een hoop.meer te tweaken aan die TPA3118 bordjes.
Op die manier gaat de vervorming nog verder naar beneden.

Zo kun je de spoeltjes vervangen door betere spoelen (ik moet type nummers even opzoeken) en is er qua gain ook nog wat te winnen.
Ook schijnen ze een stuk beter te presteren wanneer je ze volledig gebalanceerd instuurt.

Edit: even opgezocht, de MSS1278T deden het bij mij heel erg goed. Super mooie strakke inductie curve.

De spoelen zijn vervangen door wurth spoelen die pasten op de footprint op de print en ze worden gebalanceerd aangestuurd. Die info is te vinden in document, maar weggelaten in het korte gedeelte.

Ik heb de WUE 7447709220 gebruikt ietsje lagere Isat 6.5 vs 7.1 maar wel weer wat lagere DC weerstand 23mOhm vs 35mOhm. Vermoed dat die twee spoelen elkaar niet veel zullen ontlopen. Kon helaas niet echt een enorm verschil meten met de andere spoelen. Wellicht wel bij meer uit sturing maar heb wat minder metingen gedaan met de originele spoelen.

Heb nog even op losse bordje dat ik heb de wurth spoelen los gesoldeerd en de originele erop gezet en hiermee gemeten. Bij een uitgangsvermogen van 10 watt begin je een wat verschil te zien in vervorming. Onder de 10 watt zijn er niet echt wezenlijke verschillen, daarboven neemt verschil steeds harder toe.
Plaatje laat vervorming zien bij 20 watt in 4 ohm. Bij 30 watt gaan de originele spoelen naar 1% rond de 6kHz en blijft het met de Wurth spoelen onder de 0.15%. De vervangen van spoelen geeft zeker een verbetering, maar die is pas goed zichtbaar bij hogere vermogens. Verder is de schakeling nog iets te verbeteren bij hoge vermogens, via de twee 15K weerstanden kan er dan storing van de voedingslijn binnenkomen. Door de rode draad aan de onderkant te vervangen door een diode, liefst Schottky vanwege lage spanningsval, ontkoppel je de voedingslijn en gaat het mute gedeelte meer op zijn eigen buffer werken. Verstoring van de voedingslijn wordt dan niet meer rechtstreeks doorgegeven. Had zelf nog een oude GE diode in laatje liggen met lage spanningsval en dat verbeterde de vervorming bij hoge uitsturing.

Tja, een composite amp met een klasse-D i.p.v. een LM3886 kan natuurlijk ook... Alleen zal de te behalen winst kleiner zijn door de beperktere bandbreedte van klasse-D. Al moet in het laag flink wat winst mogelijk zijn.

Heb nu wat meer tijd om even document door te lezen.

Een paar dingen;
De metingen van TI zelf, bevatten een zogenaamde 80kHz BW filter.
Dit is een standaard die wordt toegepast bij het meten van de performance van Class-D versterkers (ook bij luxere varianten en merken).
Hierdoor ziet het hoog er drastisch anders uit (beter doorgaans)

Heb je ook de vervorming gemeten van de volledige gebalanceerde versterker zonder PFFB?
Ik ben er zelf nog niet aan toegekomen, maar elders heb ik vernomen dat de vervorming in het laag sowieso al een heel stuk beter wordt daardoor!

22uH is geen gekke waarde, maar doorgaans wordt 10uH toegepast of zelfs 7-8uH! (laatste meer voor 600kHz schakel)
Die Wurth vind ik persoonlijk nog niet heel erg lineair trouwens.

Op welke switch freq mode staat de versterker precies?
Je noemt een aantal keer 400kHz, maar ik kan niet helemaal nagaan of je dat hebt aangenomen of ook hebt geverifieerd?

Ik heb eerder zulk soort bordjes gehad en die stonden rond de 600kHz te schakelen.

Ik zal het nog even opzoeken, maar er is iemand anders al eens flink in de weer geweest met TPA3118 (en de nieuwer TPA3128) met echt uitstekende resultaten. (volgens mij zelfs zonder PFFB, staat me bij).

Zelf heb ik al eens een composite met zoiets geprobeerd, maar had wat moeite om het stabiel te houden.

AM0, AM1 en AM2 zijn met GND verbonden, dus moet het op 400kHz ingesteld staan. Op de scope heb ik ook residu rimpel gezien op bijna 400kHz.
Ik zal het ongetwijfeld gemeten hebben balanced, maar heb niet goed bijgehouden in begin wat in elke omstandigheden gemeten was. Liep ook vrij snel tegen issue aan dat er veel vervorming in het laag was, maar dat was mede terug te herleiden tot de ingang ontkoppelings condensators. Toen die eruit waren is de boel balanced aangestuurd, maar welke verbetering nu kwam door geen slechte condensators in keten en wat door balanced vs unbalanced weet je dan niet.

Kan ook eens kijken naar de coilcraft, maar heb spullen bij reichelt besteld, want had niet heel veel nodig en bij hun zijn dan de verzendkosten 6.95. En die hadden geen coilcraft maar dus wel Wurth.

Denk dat composiet heel lastig wordt, zoals Pjotr opmerkte is bandbreedte van class D wat beperkt en door reconstructie filter is fase marge niet erg groot. Iets wat je ervoor zet voegt ook weer wat toe en voor je weet is het teveel. Ik heb ook al wat moeten stoeien om de boel stabiel te krijgen.

Mwah, het principe van een CA is heel simpel: Een gewone versterker, klasse-A, klasseA/B of klasse-D versterkt constant zonder faseverschuiving tot een bepaalde frequentie, daar boven gaat hij afvallen. Je zet er dan een opamp voor met een condensator er over zodanig dat de versterking 1e orde afvalt en 1 geworden is op het punt waar de versterker af gaat vallen. Op dat punt zet je een "nul" in de overdracht d.m.v. een weerstand in serie met de condensator zodat de opamp vanaf dat punt constant 1x blijft versterken. Et voilà! Zie ook het schemaatje hier: https://zelfbouwaudio.nl/forum/viewtopi ... 5#p1775895 Met een UcD zou het volgens mij heel mooi kunnen, die valt keurig eerste orde af boven de 60 kHz. Dus met alles daaronder heb je extra loopgain met 6 dB oplopend richting laag. Ja kan zo eigenlijk iedere willekeurige versterker naar een CA pimpen als je zou willen.

Issue met class D is wel de spoel en condensator van het filter, liefst pak je de terugkoppeling daarachter want die veroorzaken een flink stuk van de vervorming. De condensator en spoel vormen een tweede orde afval, met de eerste orde van versterker zelf erbij geeft dus een hoop fase gedoe.

Maar ik wilde in in dit geval een simple passieve oplossing rondom een bestaand bordje. Neemt niet weg dat het wel eens leuk is om iets met een composiet te proberen/hobbyen. Ik heb nog wat UcD achtige modules uit een Philips DFR9000, waar zo wie zo nog een buffer voor moet met wat gain. Misschien daarmee het composiet pad opgaan.

Leuk! Hij presteert een stuk beter hiermee.

Heb nog een bode plot liggen van zo DFR9000 Ucd module. Het -3dB punt ligt bij zo 50kHz dus er zou ruimte moeten zijn voor een composiet aanpak.
Situatie met zo TPA3118 is wat anders omdat de versterker zijn terugkoppeling heeft voor de spoel en condensator en dus ook ergens zijn -3dB punt en dus bandbreedte. Dan komt daar vervolgens een tweede orde filter erachter bij. Dit geheel in een composite loop te doen is wat lastiger dan de UcD situatie.

Kan dit soort metingen wat moeilijker doen aan TPA3118 bordje, omdat dat een brugschakeling is en ik zit met de doorverbonden GND van de functiegenerator en scope ingangen. Zou dan eens moeten kijken met een virtual GND van mijn 2x4 ohm belastingsweerstand. De situatie meten zonder mijn passieve PFFB eromheen is ook weer wat lastiger, nu het geheel aan elkaar zit.

Mijn TPA3118 bordje had ik bij amazon.de vandaan, maar schijnbaar heb ik de laatste bordjes van de goedkoopste leverancier gekocht. De andere leveranciers daar zijn wat duurder. Bordje is ook te krijgen bij audiophonics https://www.audiophonics.fr/en/amplifie ... 15876.html is daar maar 7,90 maar je zit wel weer met verzendkosten. Dus als je wat anders daar kan/moet bestellen is het een goede optie.

Volgens OWC Bart zouden de Coilcraft spoelen uit de MSS1278T serie net wat beter kunnen zijn als de Wurth die ik er nu in heb zitten. De vierkante 12mm footprint is hetzelfde, dus qua plaats geen probleem. Ik probeer daar een paar samples van te krijgen en als ik die heb, gaan die er in en meet ik de boel door.

jvenema schreef: ↑za 12 feb 2022, 0:34

Issue met class D is wel de spoel en condensator van het filter, liefst pak je de terugkoppeling daarachter want die veroorzaken een flink stuk van de vervorming. De condensator en spoel vormen een tweede orde afval, met de eerste orde van versterker zelf erbij geeft dus een hoop fase gedoe.

Maar ik wilde in in dit geval een simple passieve oplossing rondom een bestaand bordje. Neemt niet weg dat het wel eens leuk is om iets met een composiet te proberen/hobbyen. Ik heb nog wat UcD achtige modules uit een Philips DFR9000, waar zo wie zo nog een buffer voor moet met wat gain. Misschien daarmee het composiet pad opgaan.

Dat maakt in feite niet uit, dat heb je ook bij een klasse-A/B. Daar heb je een dominante pool ergens bij 10Hz en houdt het op daar waarbij de polen op hogere frequenties mee gaan doen. Waar het om gaat is dat je fasemarge bij een rondgaande versterking, door de opamp, van 1 nog voldoende groot is. Dus zeg minimaal 45 graden, en voor audio liefst 60 graden voor een nette blokweergave. Dat stel je simpelweg in met de RC combinatie over de opamp.

Denk dat ik met die DFR9000 UcD modules maar eens wat ga experimenteren met composiet. Best wel logisch dat je de opamp ervoor gewoon op tijd op een gain van 1 zet (of lager). Had het eerst wat verkeerd begrepen/gelezen en dacht dat het van belang was dat de versterker zelf met niet meer dan 6dB/oct mocht afvallen. Maar door je composiet opamp voldoende laag af te stellen krijg je het natuurlijk altijd wel stabiel, punt is wel hoeveel voordeel je dan in het hoog overhoud.

Had nog bodediagram beloofd, kreeg vandaag wat verloopstekkers binnen van BNC naar RCA en kon vanaf daar wel weer met iets naar versterker. Door de verbonden GND van de functie generator in de scope naar de GND van de ingangen kon ik niet over de luidsprekerklemmen meten. Ik heb beide klemmen apart gemeten tov een virtual GND daartussen. Mijn belastingsweerstand zijn twee 4 ohm weerstanden in serie. Dus in plaatje zie je de diagrammen van de twee uitgangen apart en van een uitgang is natuurlijk de fase 180 graden verschoven tov de andere.
Issue is alleen dat faseverloop zoals ik die meet met de scope niet overeenkomt met de meting van REW. Heb hiervoor de focusrite op 192k sampling gezet en kan dan tot rond 90kHz goed meten. Als ik de loopback meting doe met gebruik van de kalibratie file, dan zijn dat voor zowel de frequentieresponse als de fase een flatline. Dus dan lijkt dat in orde.
Als ik dan hiermee de versterker meet tot 90k dan komt frequentie verloop wel goed overeen met de meting van de scope (-3dB rond de 50kHz), maar fase helemaal niet. Weet dus niet goed wat er aan de hand is, dus tips zijn welkom. Vind fase verloop in REW boven de 40kHz een beetje vreemd overkomen. Maar dat de meting van de scope aangeeft dat de fase op 20k al 45 graden is lijkt me ook wel weer veel, zal nog eens wat andere metingen doen.

Je kunt dat eigenlijk alleen goed meten met een dual channel meting. Dus het ingangssignaal naar je versterker als referentie voor REW. Of dat met REW kan weet ik niet maar het kan zeker met ARTA. En ja, eigenlijk heb je hier wel een kaart voor nodig met gebalanceerde in- en uitgangen. Of zelf even iets klussen daarvoor. W.d.b. ben je ook met UcD beter af met zijn ongebalanceerde uitgang.

Of je in het hoog wint? Zal niet veel zijn denk ik, i.i.g. iets. Maar je loopgain loopt wel extra op met 6dB/okt richting laag. Dus in het midden en laag zal het beslist schelen en zal ook je PSRR en ruis sterk verbeteren met een OPA1611 o.z.i.

Heb denk ik mijn eigen antwoord gevonden. REW set t=0 op de top van de impulse en corrigeert op die manier een fixed delay die je al eigenlijk altijd hebt bij een meting met microfoon. Heb even met scope gekeken naar verschil tussen ingangs en uitgangs signaal en daar lijkt een fixed delay van ongeveer 6us te zitten. Als ik die in REW erbij stopt, dan lijkt de boel met elkaar te kloppen. Had REW even anders moeten instellen, had makkelijk gekund want heb loopback op tweede kanaal.

De focusrite heeft gebalanceerd in en uit. De versterker heeft nu balanced in, dat moest wel want anders was PFFB lastig te doen. Zit dus alleen vaak wat te klooien omdat de uitgang van versterker een brug is en op de scope alle GND zijn doorverbonden. Heb dus voor versterker te meten een weerstands deling gemaakt met een virtual ground in midden en kan zo weer balanced de focusrite in. Maar ideaal is dit allemaal niet en wellicht sluipen er zo ook wat meetfouten in. Want je trekt de virtual GND al snel naar een andere GND en dan is je balanced niet meer zo balanced.

Je kunt toch op beide uitgangen een verzwakker zetten van zeg 1:10 en daarmee gebalanceerd gelijk je Focusrite kaart in? Daarvoor heb je helemaal geen vituele GND nodig. Zo doe ik het i.i.g. met BTL. Maar eigenlijk ook met een ongebalanceerde uitgang. Dat voorkomt gnd loops met de ingang die aan dezelfde kaart zit.

Zou je een volledig gebalanceerde CA willen maken dan zou je eens kunnen kijken naar de OPA1632, een volledig gebalanceerde opamp.

Dat heb ik ook een serie van vier weerstanden die de boel 1:10 verzwakken. Het midden punt zou ik eraf kunnen gooien, de focusrite werkt dan wel, zelfde aan de ingang van versterker, daar kan ik de GND ook los gooien (neemt vervorming wel ietsje toe in meting). Echter als ik de scope eraan wil hangen, die is feitelijk unbalanced en dan heb ik die virtuele GND af en toe weer nodig.

Hieronder even schakeling van 1:10 verzwakker die ik gebruik. En er is ook een belastingsweerstand die bestaat uit twee weerstanden van 4 ohm in serie, kan dus 4 of 8 ohm kiezen als belasting (als het moet kan 2 ohm ook). Als ik de "virtual" GND wel naar de focusrite voer krijg ik dit: En als ik die los gooi dit. Met GND niet verbonden meet ik dus redelijk wat meer vervorming. Verschil zit met name in de even harmonischen, de oneven blijven ongeveer gelijk.
Met GND los, is er bij lage frequenties wel minder noise, met name ook minder 50Hz wat op zich logisch is. Maar waar komt de extra vervorming vandaan? Is dit een dingetjes van de Focusrite? Als iemand wat kan verklaren graag!

Edit: Als ik de GND bij de balanced input van de versterker los gooi zie ik iets soortgelijks. De vervorming meet ik dan als meer. Zou het even na moeten meten. Maar met GND bij ingang los neemt dacht ik de vervorming minder toe als dat ik die van versterker naar ingang focusrite los gooi.
Als ik er aan toe kom kan ik nog proberen de GND los te gooien maar te verbinden via een condensator. Dan is er niet echt een loop, maar toch iets van verbinding.

Differentieel zonder gnd referentie werkt alleen bij een volledig galvanische scheiding, dus met trafokoppeling. Maar vrijwel al het moderne spul is elektronisch gebalanceerd, zoals de Focusrite. Dat heeft maar een beperkte common mode compliantie en dan alleen nog in het laag. Dan is een gnd referentie op e.o.a. manier wel nodig.

Kun je met jouw scope niet bode diagram maken van differentieel tussen twee kanalen?
Voor de bode diagrammen hoef je dat niet te doen, kun je gewoon 1 uitgang pakken en dan gebruiken als het signaal zeg maar.

Anders zou ik even een simpel diff naar single ended buffertje maken.
Voor de focusrite kan ik het niet helemaal volgen, die heeft gewoon differentieel in?
De ground daarvan kun je best met voeding ground van TPA verbinden, dan liggen de potentiëlen niet zo ver uit elkaar.
In extreme gevallen kun je zelfs je ingangen daardoor opblazen.
idd omdat het niet galvanische gescheiden is.

edit: heel veel van die bordjes zijn trouwens fake.
Ik had zelfs een variant met een IC met minder pootje (de 3110 variant dus)
Voor de rest is een groot deel niet TI, maar een ander Chinese merkje.
Op LCSC staan er behoorlijk veel.

Geen idee wat dat met de prestatie doet overigens, misschien maakt het geen bal uit.

Punt is dat ik geen aparte functie generator heb, maar de ingebouwde van de scope gebruik. Die is single ended, signaal hiervan gaat naar een ingang van de scope en naar DUT. Issue is dus dat alle GND verbindingen op de scope doorverbonden zijn. Als ik dus over de twee uitgangen rechtstreeks zou meten dan sluit ik dus een uitgang kort naar GND. en dus naar de voeding.
Kan wel b.v. de twee uitgangen los meten tov GND en dan een math func kanaal toevoegen dat verschil tusssen die twee is. Helaas kan ik weer geen bode plot maken van zo "kunstmatig" kanaal. Ik kan bij configureren van bode plot alleen "echte" ingangen kiezen van de scope en geen mathematisch kanaal.
Gekke is wel dat je zo verschil functie wel weer in een nieuwe functie kan gebruiken. Dus b.v. verschil nemen en hiervan de FFT of zo, maar dat werkt weer niet bij de bode.

Maar dan nog zijn die functies van je scoop beperkt. En daarbij tot de 8 bit resolutie er van. Zelf zit ik te denken aan een paar "stomp"boxjes om te kunnen meten aan versterkers. Zoals een log detector met een bereik van minimaal 60 dB en een bandbreedte van 50 MHz, voor frequentieresponsies. (Mijn functiegenerator heeft een mooie log sweep functie.) Maar ook aan een differentiaal driver enz.