2019. március 21., csütörtök

Gyorskeresés

Együtemű FET-es fejhallgatóerősítő (SixFET)

Írta: |

[ ÚJ BEJEGYZÉS ]

Ismét utánépíthető módon mutatok be egy erősítőt, ám ezt is mindenki a saját felellősségére építi. :) Figyelmetlen építés esetén hamar odalehet a fejhallgatónk, így elsőre olcsó fejessel próbáljuk ki, valamint mindenképp mérjük meg a kimeneti DC feszültséget, hogy 100 mV alatt van-e (nagyimpedanciás fejesnél max. 200 mV)!

Több „öreg hifistől” is hallottam, hogy a legjobb hangminőséget együtemű FET-es erősítővel érték el, így gondoltam, kísérletezem még egy kört ezzel a topológiával. Az X-Szekeres sorozat tapasztalatait felhasználva a FET-ek típusával már nem játszottam, IRF3205 ment a jel útjába, IRF610 pedig az áramgenerátorba (IR gyártmányok). Először a Szekeres egy ötletes módosítását, az ún. Upside down MOSFET kapcsolást próbáltam ki. Ennek talán legnagyobb előnye egy áramgenerátoros Szekereshez képest, hogy pillanatnyi áramfelvétele időben állandó, így a tápegység kimeneti impedanciája nem nagyon számít (már amennyire tökéletes az áramgenerátorunk). Sejtettem, hogy a kimenőkondiból baj lesz, és valóban: noha 400nF NP0-val átkötött low-ESR elkot használtam egy 600 ohmos fejessel – vagyis 660 Hz-től már a kerámiák dolgoztak -, hangja elég „dull” volt: döngő mély, unalmas közép-magas.

Így átalakítottam háromcsatornás, virtual groundos erősítővé, ezzel eliminálva a kimenőkondit. Bár többen is követtek már el hasonlót (link, link), ám ezekben közös vonás, hogy a bemenet- és kimenet földje nem közös, vagyis a bemeneti- és kimeneti jelet nem ugyan ahhoz a ponthoz mérik, így a 3. csatorna torzítását mindkét csatorna megkapja (az okozott áthallásról nem beszélve, hiszen az erősítő kimeneti impedanciája ohm nagyságrendű). Ehhez képest annyit változtattam, hogy a bemenetet is a virtual GND-hez mérem, bemeneti csatolókondinak pedig NP0 100 nF-ot alkalmaztam (nagyobb, 1206 méretű SMD), aminek a hangjával teljesen ki vagyok békülve.

SixFET kapcsolás. A tápszűrést nem rajzoltam rá, ezt ld. a NYÁK-terven (RC-szűrés + K Multiplier). Nyugalmi árama kb. 40 mA/csatorna (a 15 ohmos ellenállásokkal fordítottan arányos)

Kezdetben 12 V-os tápról próbáltam (a negatív táp felőli 470 kohmok nélkül), ahogyan az Upside down-t is: sokkal jobb lett a hang, a döngő mély eltűnt, viszont a CompositeAmp v3.0-hoz képest (OPA1662 + TPA6120) unalmas volt. Korábbi tapasztalataim alapján a nyugalmi áram növelése nem sokat javít, így inkább a felső FET-ek DS-feszültségét növeltem a fenti rajz szerint a korábbi 4,2 V-ról kb. 15 V-ra. Végre megjött az a szintű életkedv, amit már jó hangnak tartok! A CompositeAmp-hoz képest még mindig egyértelműen alulmarad, de élő, nem túl nyomott, kissé már szellős hangja van.

Az erősítő feszültséget nem erősít, csupán áramot (vagyis „hangerőt nem növel, csupán torzítást csökkent”), ám a ma divatos 2,1 Vrms jelforráskimeneti jelszint mellett még a legtöbb nagyimpedanciás fejeshez is elég lehet a hangereje szerintem.

Biztos lehetne még rajta javítani más típusú és/vagy gyártmányú FET-ekkel, a Vds és/vagy a nyugalmi áram növelésével stb.; ha valakinek van ötlete, esetleg tapasztalata, ossza meg bátran!

Az erősítőt úgy készítettem, hogy mind az erősítést végző FET-eket, mind az áramgenerátorokat, de még a tápszűrőt is könnyen cserélhessem. Kipróbáltam LM317-es áramgenerátorral (ONSemi gyártmány) és sima ellenállással is: meglepő módon nagyon hasonlóan szólt a kettő, a rajz szerinti „korrekt” áramgenerátorhoz képest dögös, „hifizős” hangja volt, ám egyáltalán nem kellemetlen, inkább „fun”. Ez viszont egyértelműen torzítás, ami kissé a természetesség/szellősség/életkedv rovására megy.

Megépítés

A FET-ek Vgs szórása miatt az IRF3205 pozíciójában lévő 3 db FET-et egymáshoz kell válogatni úgy, hogy a kimeneti DC feszültség 100 mV alatt legyen mindkét csatornánál (>=300 ohmos fejhallgató esetén 200 mV sem tragédia). Ezt elég az erősítő hideg állapotában mérni, mivel a FET-ek együtt melegszenek az azonos nyugalmi áram miatt. (Ha nem használunk hüvelysor+tüskesort, hanem beforrasztjuk a FET-eket, a próba idejére szerelhetjük a forrasztásoldalról is őket, akár hosszú lábbal; nem kell átdugni a furatokon.)

Az 1 A-es diódák lehetnek pl. 1N4007 típusok, vagy shottky-k is. A K Multi zárójeles diódája csak fordított tápfesz. ellen véd, ám jelen esetben ezt egy soros dióda is megteszi az alappanelen, így elhagyható; ekkor viszont véletlenül se tegyük be fordítva ezt a panelt a foglalatba.

Tápegységnek min. 250 mA terhelhetőségű, 24 V-os adaptert válasszunk, amely lehet kapcsolóüzemű is, meviel az erősítő elegendő tápzajszűréssel rendelkezik. Az áramfelvétel össz. kb. 180 mA, terheléstől függetlenül.

SixFET ültetési rajz: univerzális NYÁK-ra is készíthető. Jobb felül egy K Multiplier látható, ami a „Regulator” foglalatba való. Alatta 3 féle áramgenerátor, melyek közül a felső a legkisebb torzítású, a kapcsolási rajzon is ez szerepel. Az ellenállás nem valódi áramgenerátor, így ennek használatakor különösen jól jön a K Multi <0,1 ohmos kimeneti impedanciája

Alulról

Erre az (eBay-es) kétoldalas, egyébként minőségi NYÁK-ra annyiban nehezebb dolgozni, hogy az átkötéseket el kell emelni, nehogy zárlatot okozzanak (vagy szigetelt átkötést (kábelt) alkalmazzunk, a 0 ohmos ellenállást viszont felejtsük el, mert sajnos nem nulla az ellenállása!)

Ha variálhatóra építjük, válasszunk aranyozott hüvelysort és tüskesort!
Ekkora nyugalmi áram mellett semmire nem kell hűtőborda, de ha dobozoljuk, biztosítsuk a szellőzést!

Frissítés: v3.0

2 dologgal sikerült javítanom a hangon: egyrészt két új áramgenerátorral, melyek közül a 3.0 egy leheletnyivel jobb a 2.0-nál; másrészt egy trükkel. Az áramgenerátor ugyanis valamennyit torzít, mivel rángatja a kimenőfeszültség, így produkál egy hibaáramot. Adott terhelés mellett (esetemben pl. 600 ohm) adott a kimenőfeszültségigény, így adott az áramgenerátor hibaárama is. Ha leterheljük az erősítőt még pl. 100 ohmmal, akkor a kimenőárama sokszorosára nő, így a hibaáram „felhígul”: az össz. kimenőáram megfelelő hányadával együtt a hibaáram egy része is a plusz terhelőellenálláson keresztül folyik el, nem a terhelésen. Azért választottam 100 ohmot, mert így még 3 Vp kimenőszint mellett is (DAC-om jelszintje) csupán 30 mAp lesz a kimenőáram, ami kevesebb a 40 mA-es nyugalmi áramnál, így nem okoz klippelést. Ez a 100 ohm a várakozásoknak megfelelően sokat javított a hang természetességén, mikrodinamikáján! Vagyis meghallgatás alapján többet hozott a konyhára ez a fogás, mint amennyit a FET torzítása nőtt az áramingadozás növekedésével. Viszont még így is egyértelmű a CompositeAmp v3.0 fölénye.

SixFET v3.0 kapcsolása

Az SMD 2,2 uF-ra (X7R típus) forrasszunk ellenálláslábat, úgy könnyű beültetni!

bkercso

Irodalom

Szekeres 2015 (diyAudio)

Class-A Mosfet Headphone Amplifier (diyAudio)

Hozzászólások

(#1) .DLL


.DLL
(PH! nagyúr)

Köszönjük! :R

Nem semmi ez a mini modulos felépítés! ;) Bár szerintem ha megtalálta valaki a számára frankó kombinációt, akkor érdemes ahhoz egy új nyákot készíteni és mindent rendesen beültetni.

(P.H.)

(#2) bkercso válasza .DLL (#1) üzenetére


bkercso
(PH! nagyúr)

akkor érdemes ahhoz egy új nyákot készíteni és mindent rendesen beültetni.
Ez így lötyögős kicsit, ugyanakkor pl. a HeadFlow végtranyói is így vannak szerelve, és eddig 11 eladott példány és >0,5 év után nem volt még panasz. :)
>1 évig én is használtam így X-Szekeres II-t, napi szinten több órát.

[ Szerkesztve ]

Hifi erősítők, DAC-ok, tápegységek készítése: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/index.html

(#3) vodkaboy22 válasza .DLL (#1) üzenetére


vodkaboy22
(PH! addikt)

Jó megoldás! Ez kvázi 3 csatornás csak az egyik csatorna a GND a stereo részére.
Még 1 csatornával már teljesen balanced erősítő építhető, persze akkor balanced ki és bemenet kell. Az igazán az előre lépés.
Itt sajnos CMRR-ben az elmélet szerint sokat hozol a konyhára. Sajnos a gyakorlat mást mutat. A probléma az ilyen 3 csatornásokkal, hogy a középső GND csatornán 2 csatorna árama folyik el. Na most ez több problémát is okoz:
- kis frekvenciákon (ahol a zene közösen azonos fázisban szokta ki adni mindkét csatornán a basszust) ott pont, hogy nem javít a CMRR-el hanem ront...
- stereo áthalláson ront bár erről sokan csak említenek cikket még nem találtam.
- nagy frekin több freki esetén lassan csengő átviteli görbét mutat.

Kiváncsi lennék a hangjára. Csövesben anno próbáltam hasonlót építeni hallhatóan rippityommá kente a mélyeket sajnos.

Villamos- és Gépészmérnök - Blog-omban audio felszerelések és saját készítésű elektroncsöves erősítők.

(#4) bkercso válasza vodkaboy22 (#3) üzenetére


bkercso
(PH! nagyúr)

Csakhogy itt a bemenet is a virtuális földhöz mérődik. Egyről beszélünk? Ami hibát okoz a 3. csatorna, az a bemeneti jelhez is hozzáadódik, így kioltódik. Max. egy kis intermodulációval ronthat a hangon.

Hangja nagyon hasonlít a Composite-hoz, csak kevésbé szellős egy kicsit. Emlékezetből nehéz is lenne megkülönböztetni talán, de egymás mellett már egyértelmű. Egyszóval elég jól szól. :)

[ Szerkesztve ]

Hifi erősítők, DAC-ok, tápegységek készítése: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/index.html

(#5) bkercso


bkercso
(PH! nagyúr)

Azt nem értem, miért mondják a FET-re, hogy trióda karakterisztikájú, mikor ez csak nagy áram és kis DS-feszültség mellett igaz. Az elterjedt együtemű erősítőkapcsolásokban telített üzemmódban működik, amikor is feszültségvezérelt áramgenerátorként viselkedik - ha jól értem. Vagyis akkor az együtemű FET-es erősítők áramkimenetesek (?).

Hifi erősítők, DAC-ok, tápegységek készítése: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/index.html

(#6) vodkaboy22 válasza bkercso (#5) üzenetére


vodkaboy22
(PH! addikt)

A mFET és a jFET egyértelműen pentóda/beam-tetroda karakterisztikák. Én se értem miért mondják. Trióda karakterisztika csak triódának van.
Tetróda karakterisztikája meg csak tetródának. Heptóda/októda szintén csak nekik van.
bip-Tranziszot karakterisztika meg csak szintén bip-Tranyónak van. :))

és kb körbelőttük.

Villamos- és Gépészmérnök - Blog-omban audio felszerelések és saját készítésű elektroncsöves erősítők.

(#7) bkercso válasza vodkaboy22 (#6) üzenetére


bkercso
(PH! nagyúr)

:DDD
No de akkor az az állítás igaz-e, hogy jelen erősítő áramkimenetes, vagyis áramra vezérli a kimenetét, nem feszültségre?

Hifi erősítők, DAC-ok, tápegységek készítése: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/index.html

(#8) vodkaboy22 válasza bkercso (#7) üzenetére


vodkaboy22
(PH! addikt)

Nem igaz, miért lenne áramkimenetes?

Ha áramkimenetes lenne akkor mit csinálna? 600Ohm-ra is kiadná 0.02mA-t meg amikor hirtelen a sextett megfut 120Hz- körül 800Ohmra akkor is kiadná a 0.02mA-t?
Nem. Első esetben 250mW második esetben már 320mW kakaó csorogna ki az erősítőből ami azt jelenti, hogy 120Hz-re bömbölne, de 20kHz-re is ahol már 1000Ohm körül van az impedanciája.

Ez a kapcsolás egy common drain kapcsolás ahol hivatalból 1x-es az Au (pontosabban egy kicsit kevesebb), és ez szigorúan ennyi, mivel 100%-os visszacsatolás van a bemenethez képest innen nézve mivel a bemenet feszültség vezérelt, így a kimenet is feszültség követő. :R

Villamos- és Gépészmérnök - Blog-omban audio felszerelések és saját készítésű elektroncsöves erősítők.

(#9) vodkaboy22 válasza vodkaboy22 (#8) üzenetére


vodkaboy22
(PH! addikt)

Különben a rajz kicsit megtévesztő, mivel az IRF610 N-csatornás. Az nMOS -nak pedig kifelé mutat a nyíl.

De még látszik is, hogy a common drain helyettesítője egy szakadás és egy Thevenin forrás. A thevenin pedig feszültség generátor.

[ Szerkesztve ]

Villamos- és Gépészmérnök - Blog-omban audio felszerelések és saját készítésű elektroncsöves erősítők.

(#10) bkercso válasza vodkaboy22 (#9) üzenetére


bkercso
(PH! nagyúr)

Igaz, persze hogy nem áramkimenetes, butaság volt.

Viszont félig meddig mégis olyasmi, mivel az áramgenerátor torzítása áramkimenetes, amiről eszembe jutott valami, ami hozott is eredményt, így mindjárt frissítem vele a bejegyzést! :DDD

Hifi erősítők, DAC-ok, tápegységek készítése: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/index.html

További hozzászólások megtekintése...
Copyright © 2000-2019 PROHARDVER Informatikai Kft.