Wzmacniacz mocy na tranzystorach BC107/BC177

[Romekd]

Na koniec, by może zamknąć temat "nieszczęsnego" LM386, przedstawię analizy widmowe, pokazujące poszczególne harmoniczne wprowadzane przez wzmacniacz dla częstotliwości sygnału 1 kHz przy mocy wyjściowej 250 mW oraz przy wzmocnieniu napięciowym x20 i x200. Zacznę od zniekształceń wprowadzanych przez każdy z 21 układów przy wzmocnieniu Au=20.

[Romekd]

...oraz dla wzmocnienia x200. Numery wykresów tu również pokrywają się z numerami układów, które przedstawiłem na zdjęciu na poprzedniej stronie tego wątku. Pod względem zniekształceń nieliniowych wzmacniacze LM386 okazały się jednak (choć nie wszystkich producentów) znacznie lepsze od TBA820...

Pozdrawiam
Romek

[fugasi]

Ile W mocy da się wycisnąć z kultowego UL1481 przy przyzwoicie małych zniekształceniach, czyli poniżej 1%? Dane oficjalne to 6W ale przy h=10%.
Fajnie byłoby też pomierzyć układy UL149x. W którymś z Radioelekrtoników oraz jednym z nieistniejących pism typu Praktyczny Elektronik czy podobnym były zamieszczone schematy stereofonicznych wzmacniaczy słuchawkowych na tych układach, jak opisano "wysokiej jakości". Oczywiście dla słuchawek o dominującej wtedy imedancji 600Ω

[zjawisko]

Drobna uwaga - oprócz klasycznej aplikacji dla radzieckiego odpowiednika К174УН7 podawano inny układ, o znacznie zmniejszonych zniekształceniach. Minusy ujemne - bidna impedancja wejściowa i o ile dobrze pamiętam - problem z utrzymaniem symetrii przy zmianach napięcia zasilającego.

[fugasi]

To może oznaczać że w klasycznej aplikacji zbyt nisko z tymi zniekształceniami zejść się nie da... Poszukam w archiwach "Radia". Są na szczescie dostępne online.

[zjawisko]

Znalezione na szybko - tak to wygląda: https://datagor.ru/amplifiers/chipamps/ ... a4420.html
Na początku wymienione są dwa artykuły w "Radio"; jeszcze nie zaglądałem.

[fugasi]

Tymczasem dotarłem do źródła:

[zjawisko]

O to, to, właśnie to. Zerknąłem wczoraj na szybko; ten pierwszy artykuł 9/86 nic odkrywczego nie wnosi, ale ten (na załączonym obrazku) z Radio 5/87 wydaje się być pierwotnym źródłem rzeczonej aplikacji.
Cały biznes polega na zwiększeniu USZ w układzie scalonym, silnym zmniejszeniu jego wzmocnienia i nadrobieniu braków w zewnętrznym stopniu tranzystorowym sprzężonym stałoprądowo z wejściem. Zastanawiam się tylko co z symetrią w funkcji zmian napięcia zasilającego i temperatury. Autor deklaruje, że PRek umożliwia ustawienie symetrii w zakresie 5-15V, ale... nic ponad to. W konwencjonalnej aplikacji układy tej serii trzymają połówkę na wyjściu w całym zakresie Uzas.

Odnoszę wrażenie, że owszem, jest postęp, ale autor coś kręci. Na wstępie pisze o watach (P=4,5W i h=10% dla klasycznej aplikacji) a później, pod koniec artykułu zaplątuje się w woltach i nie chce wprost zadeklarować jaką moc przy jakich zniekształceniach udało mu się uzyskać.
Owszem, z podanych wartości wychodzi te 2,3-4,6W, ale nie mógł napisać wprost, że osiągnął jedyne 0,1% harmonicznych przy 4,5W? Zaraz by lepiej wyglądało...

КТ3102Е http://www.5v.ru/ds/trnz/kt3102.htm ma zbliżone parametry do naszych dziewiątek (BC109/239/149) z grupy selekcyjnej C. Ma co prawda nieco wyższe napięcia przebicia złącz, ale to w tym układzie nieistotne. A jako że większość wzmocnienia realizowana jest właśnie w tym stopniu, można by i użyć bardziej niskoszumnych tranzystorów - od starszych BC413 po nowsze BC550.

Z zauważonych minusów ujemnych - rzeczywistych i ubzduranych:
-niska Rwe
-płynąca symetria od Uzas
-płynąca symetria od temperatury

O ile niskie Rwe jest do przełknięcia (nie jest znowu takie niskie - 15k, wystarczy rozumnie zrealizować stopień poprzedni i regulację głośności), o ile dość "twardy" zasilacz niweluje problem uciekającej symetrii od napięcia zasilającego (ustawienie przy maksymalnej mocy wyjściowej powinno załatwić sprawę a przy niższej mocy problem jest mniej istotny) to możliwy dryft termiczny wymaga sprawdzenia. Po dłuższym zastanowieniu dochodzę do wniosku, że odjedzie, owszem, ale jakieś drobne ułamki.

Przypominam, że wkładka radiatorowa MUSI być połączona elektrycznie z masą. Każdy to wie, a nie każdy o tym w ferworze walki pamięta. Czasami kończy się zadziałaniem ograniczenia prądowego zasilacza (polecam), czasami zgonem samej kości.

Edycja:

Widzę, że zainteresowanie tematem sięgnęło "zenitu"... Trochę to smutne, że jeśli ktoś napisze o wpływie prostego kabelka ("Interkonektu") na jakość dźwięku, rozkręca się na Forum burzliwa dyskusja, ścierają się różne poglądy, padają "argumenty"..., a gdy poda się rzeczywiste parametry konkretnego układu, zapada wymowna cisza...

Chyba już to pisałem, ale odwalasz masę świetnej roboty. Nie zawsze ma się czas na aktywną dyskusję, osobiście zerkam co jakiś czas; śledzę temat nawet jeśli się nie odzywam. Wartość dydaktyczno-dokumentacyjna jest nieopisana. Dziękuję.

Jakiś czas temu postanowiłem przebadać popularne układy LM386, które wśród użytkowników naszego Forum cieszą się bardzo złą opinią. Wiele osób twierdzi, że układy te potwornie szumią, wzbudzają się i często stwarzają duże problemy przy uruchamianiu urządzeń, w których występują.

Odczuwam, że ta wypowiedź kierowana była m.in. w moim kierunku. Najwidoczniej moje złe opinie wynikały z kontaktu z podróbkami - te szumiały i wzbudzały się jak nakręcone. Egzemplarze z eksperymentów zachowują się przyzwoicie. Powiedzmy, że... trochę posypuję głowę popiołem, ale nadal ich nie lubię.

Edycja 2:
Przeglądając pomiary końcówek od rodziny ZK246/M2404/M2405 (razem 3 warianty) poszukałem odłożonych dawniej modułów. Mają one przemierzone i uformowane, fabryczne (lub podmienione w przypadku pojedynczych usterek) elektrolity, niebieskie Elwy i KENy. Tak więc powiedzmy, że elektrochemicznie są w stanie fabrycznym.
Nie dokopałem się jeszcze do pierwszej wersji (z BC140/TG70 i BC160/TG70) ale osłuchałem wariant drugi i trzeci. Drugi pochodzi z roku '76, ma czernione radiatory, tranzystory montowane bez przekładek mikowych i jest zmontowany na tej samej płytce co wersja pierwsza, tylko malowniczo pociętej, powierconej i pomostkowanej.
Trzeci jest datowany na rok '78, ma już późniejsze, "czyste" i umasione radiatory. Oraz... importowane BC413 na wejściu. Zmniejszone jest też (fabrycznie) wzmocnienie tych modułów - R55 zamiast 82Ω w rzeczywistości ma 160Ω.

Krótko. Obydwa mają kartonowe brzmienie, co jest do przewidzenia. Jednak zdziwiła mnie jedna rzecz - o ile wariant bidakomplementarny, trzeci, gra zupełnie znośnie przy prądzie spoczynkowym rzędu 6-7mA (Uzas. = 24V), to układ quasikomplementarny, drugi (BC211.16/BD354B i BC313.16/BD354B) zaczyna być słuchalny dopiero przy prądzie rzędu 15mA (Uzas. = 27V). Poniżej 10mA na wyjściu pojawia się sam charkot. Mało tego, brzmienie wersji trzeciej jest wyraźnie lepsze, mniej tekturowe.

Niestety nie mam teraz możliwości rozłożyć się z jakimkolwiek sprzętem ponad zasilacz i multimetr, ale wychodzi na to, że tak nielubiany przez Tomka układ bidakomplementarny nie jest AŻ TAK zły. Inna sprawa, że zawsze podobały mi się wizualnie te moduły w wersji trzeciej. Tylko świerzbią mnie łapki żeby podmieniać tranzystor na wejściu, zwykle w obudowie TO92 na jakąś stoósemkę, może nawet stodziewiątkę skoro już aż niskoszumne pchali w Kasprzaku.

Żadnej z końcówek przy domowym słuchaniu nie udało mi się wyczuwalnie rozgrzać (tamb=27°C) przy obciążeniu kolumnami głośnikowymi 4Ω.

Inna sprawa - kiedyś natknąłem się na teorię, jakoby pierwsza seria ZK246 miała mieć w końcówkach tranzystory BD254 (lub zbliżone z importu), co na skutek słabej stabilizacji termicznej, skłonności do przebić wtórnych itp skończyło się masowym paleniem końcówek przez spragnioną decybeli młodzież. I stąd stare, dobre i sprawdzone TG70. Tylko należałoby chyba obalić ową teorię. Jest rok 1976, jest ta sama płytka tylko już bez TG70 za to z doklejonymi (i poprawionymi nieco względem BD254 i BD255, to inna historia) BD354 i... działa.
Stawiam raczej na upłynnienie zapasów. Powoli wchodzi krzem, ale tranzystorów mocy permanentnie brakuje, to pyk - TG70, problem rozwiązany, oszczędności są, premia do kieszeni.

[Romekd]

Czołem.

Ile W mocy da się wycisnąć z kultowego UL1481 przy przyzwoicie małych zniekształceniach, czyli poniżej 1%? Dane oficjalne to 6W ale przy h=10%.

Przy zniekształceniach nieliniowych 1% i jeszcze mniejszych będzie to niestety znacznie niższa moc wyjściowa niż deklarowali producenci tych kostek przy zniekształceniach równych aż 10%. Mając dzisiaj wolną chwilę i chcąc to sprawdzić, przejechałem się do kolegi, który ma sporą kolekcję sprzętów z okresu późnego PRL-u. Pamiętałem, że w stopniach mocy m.cz. wielu samochodowych odbiorników i odtwarzaczy kaset magnetofonowych DIORY (np. "Safari 5", "Wiraż 5", "Skald 2") stosowano właśnie UL1481T. Przywiozłem na warsztat radio "Safari 5" (zdjęcie poniżej):

Mając ten odbiornik wykonałem pomiary mocy wyjściowej przy zniekształceniach całkowitych wynoszących 0,5% i 1% dla napięcia zasilania od 4 V do 15 V i obciążeniu wyjścia wzmacniacza rezystancją 4 Ω (rezystor Rf w sprzężeniu zwrotnym miał wartość 47 Ω). Wyniki tych pomiarów przedstawia tabela poniżej (w tabeli wprowadziłem również wartość napięcia DC na wyjściu UL1481T, by pokazać jak zachowuje się układ przy różnych napięciach zasilania):

Zbadałem również rozkład poszczególnych harmonicznych dla sygnału sterującego o częstotliwości 1 kHz i mocy wyjściowej układu 2 W, 1 W, 0,5 W, 0,1 W oraz 0,05 W przy napięciu zasilania 12 V. Całkowity poziom "THD+N" spada wraz ze zmniejszaniem wysterowania układu i osiąga minimum przy mocy kilkudziesięciu miliwatów, a przy dalszym zmniejszaniu wysterowania zaczyna ponownie rosnąć.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Patrząc na wykresy zamieszczone w notach aplikacyjnych TBA810 można odnieść wrażenie, że poziom zniekształceń nieliniowych tych wzmacniaczy jest dość wysoki i wynosi typowo około 0,5 %, a moc wyjściowa dla niekształceń 1% osiąga około 4 W przy napięciu zasilania 14,4 V.

Choć w nocie katalogowej wydanej przez CEMI nie znajdziemy informacji o możliwości zmiany wartości rezystora Rf w pętli sprzężenia zwrotnego ( http://www.datasheetcatalog.com/datashe ... 1481.shtml ), celem wpłynięcia na inne parametry układu (wszystkie parametry zostały podane dla Rf=56 Ω), to już w nocie katalogowej TBA810AS Telefunkena ( https://www.hobbielektronika.hu/forum/g ... ?id=299483 ) możemy znaleźć kilka informacji o możliwych wartościach tego rezystora i wpływie tej rezystancji na zmianę kilku parametrów wzmacniacza (producent dla innych wartości Rf zaleca również zmianę pojemności kondensatorów C3 i C7).

Pomiary, które do tej pory przeprowadziłem wykazały, że nasze krajowe wzmacniacze scalone charakteryzują się mniejszymi zniekształceniami nieliniowymi niż układy innych producentów
W przypadku UL1481 z radia "Safari" próbowałem zmieniać wartość Rf w przedziale od 0 Ω do 1 kΩ i najniższe zniekształcenia uzyskałem dla Rf=250 Ω. Przy rezystorach o oporności większej od 250 Ω zniekształcenia rosły, gdyż stopień wejściowy układu przesterowywał się zanim jeszcze stopień wyjściowy został właściwie wysterowany. Dla Rf=250 Ω zniekształcenia dla mocy wyjściowej 2,5 W przy napięciu zasilania 12 V wynosiły ok. 0,15% (przy Rf=47 Ω stanowiły ok. 0,5%). Przy mocach mniejszych od 2,5W poziom zniekształceń schodził poniżej 0,1%, co można obejrzeć na wykresach poniżej:

EDIT:
W nazwach plików z analizatora przez pomyłkę napisałem symbol UL1480, zamiast UL1481, który był przedmiotem moich badań i pomiarów

Pozdrawiam
Romek

[AZ12]

Patrząc na wykresy zamieszczone w notach aplikacyjnych TBA810 można odnieść wrażenie, że poziom zniekształceń nieliniowych tych wzmacniaczy jest dość wysoki i wynosi typowo około 0,5 %, a moc wyjściowa dla niekształceń 1% osiąga około 4 W przy napięciu zasilania 14,4 V.

Pomiary, które do tej pory przeprowadziłem wykazały, że nasze krajowe wzmacniacze scalone charakteryzują się mniejszymi zniekształceniami nieliniowymi niż układy innych producentów
W przypadku UL1481 z radia "Safari" próbowałem zmieniać wartość Rf w przedziale od 0 Ω do 1 kΩ i najniższe zniekształcenia uzyskałem dla Rf=250 Ω. Przy rezystorach o oporności większej od 250 Ω zniekształcenia rosły, gdyż stopień wejściowy układu przesterowywał się zanim jeszcze stopień wyjściowy został właściwie wysterowany. Dla Rf=250 Ω zniekształcenia dla mocy wyjściowej 2,5 W przy napięciu zasilania 12 V wynosiły ok. 0,15% (przy Rf=47 Ω stanowiły ok. 0,5%). Przy mocach mniejszych od 2,5W poziom zniekształceń schodził poniżej 0,1%, co można obejrzeć na wykresach poniżej:

Zniekształcenia wytwarzane przez małe odbiorniki nie były małe i często przekraczały 1% zwłaszcza przy modulacji amplitudy, więc stosowanie wzmacniaczy mocy o mniejszych zniekształceniach mijało się z celem.

[fugasi]

Wielkie dzięki dla Romkad za poświęcony czas i trud! Teraz "mamy jasność w temacie Marioli". Dodatkowa rzecz, której się nauczylem dzięki Romkowi - warto zaglądać w noty aplikacyjne odpowiedników innych producentów.
Do wartości rosyjskiej modyfikacji nie jestem w stanie się odnieść, same założenia wydają się jasne i sensowne.
Przy okazji: podobnych pomiarow dokonuje youtuber JohnAudioTech , ale jako że to Jankes, wśród całej serii filmów nie znajdziemy oczywiście układów CEMI.

http://www.youtube.com/watch?v=-v7Mbpgt4Nk

Mam w pudełku układ A209K http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_a209k.html , zamienny z A210K http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_a209k.html który jest ścisłym odpowiednikiem TBA810. Jak widać na zdjęciu poniżej, jest on fabrycznie zaopatrzony w śliczny radiatorek, jednak czy on także powinien być uziemiony? Nie ma tam żadnej dodatkowej prowadzącej do niego nóżki, ani kabelka ani nawet czegoś, do czego można by takowy przylutować. Macie może jakieś enerdowskie stare sprzęty a la Safari, żeby zajrzeć co tam wschodni Niemcy z nimi robili?

[zjawisko]

Na ten przykład Ruscy mieli tendencje do nie podłączania wkładki radiatorowej. Chociażby w module fonii Rubina 202. W TV jakoś działało, na stole szarpało paręset mA do czasu spięcia śrubki mocującej radiator do masy.

Edycja:
Końcówki od ZK246 zostały odgruzowane i uruchomione. Rocznik 1973. W jednej - o zgrozo - uchowały się jeszcze elektrolity typu KES. Poleciały tam gdzie ich miejsce z prędkością światła. Zamiast diody stabilizacyjnej (która jest już w wariancie z '76, który to wariant umownie nazwałem wcześniej jako drugi) wlutowano szeregowo połączone termistor i rezystor.

Grają... tak że... no... dużo głucho dudniącego dołu i wyraźny problem z górą. Wersja bidakomplementarna "na ucho" (tak wiem, na ucho też jeden w szpitalu umarł ) gra najprzyjemniej z tych trzech wariantów.

I znowu jestem nieszczęśliwy, gdyż pomimo szczerych chęci nie udało mi się chociaż śladowo zagrzać radiatorów. BC140 i BC160 - letnie.
Ciekawostka: "wewnętrzne" radiatory (każdy z TG70 jest ściśnięty pomiędzy dwoma płytkami z czernionego aluminium) są przystosowane do montażu tranzystorów zarówno w obudowie TO3 jak i TO66.

Jaki był powód zastosowania tak wysokich (dla wersji 1/2 Uzas.=27V; dla wersji 3 Uzas.=24V) napięć zasilających? Odnoszę wrażenie, że każda z tych końcówek pomimo produkowania hałasu o nieznośnym natężeniu nawet przy obciążeniu 8Ω ma przepotężny zapas mocy, niemożliwy do wykorzystania w przeciętnym pokoju przeciętnego bloku. Nie byłoby bezpieczniej zejść z napięciem zasilającym np do 15-18V? Jaki był cel konstruktorów? Bo taki wzmacniacz, który - nie oszukujmy się - gra, bo musi (i jest używany praktycznie tylko do kontroli nagrań) o mocy maksymalnej rzędu 10W to trochę przesadzony i awaryjny (wrażliwe na przeciążenia BD254/354) wodotrysk?

[Romekd]

Witam.

Jaki był powód zastosowania tak wysokich (dla wersji 1/2 Uzas.=27V; dla wersji 3 Uzas.=24V) napięć zasilających? Odnoszę wrażenie, że każda z tych końcówek pomimo produkowania hałasu o nieznośnym natężeniu nawet przy obciążeniu 8Ω ma przepotężny zapas mocy, niemożliwy do wykorzystania w przeciętnym pokoju przeciętnego bloku. Nie byłoby bezpieczniej zejść z napięciem zasilającym np do 15-18V? Jaki był cel konstruktorów? Bo taki wzmacniacz, który - nie oszukujmy się - gra, bo musi (i jest używany praktycznie tylko do kontroli nagrań) o mocy maksymalnej rzędu 10W to trochę przesadzony i awaryjny (wrażliwe na przeciążenia BD254/354) wodotrysk?

Napięcie zasilające jest tylko pozornie aż tak wysokie. Wzmacniacze mają dostarczać moc wynoszącą 4 W (5 W) do obciążenia 4...8 Ω. Obliczmy napięcia dla tej wyższej impedancji głośnika. Moc ciągła 4 W na obciążeniu 8 Ω oznacza, że moc w szczytach sygnału będzie osiągać 8 W, a szczytowa wartość prądu płynącego przez głośnik będzie wynosiła 1 A przy napięciu dochodzącym do 8 V na zaciskach głośnika. Daje to w sumie 16 V napięcia międzyszczytowego na wyjściu wzmacniacza. Dla prądów dochodzących do 1A spadki napięcia na rezystorach emiterowych (po 1 Ω) tranzystorów mocy będą dochodziły do 1 V dla każdej połówki sygnału, co z dodatkowymi spadkami napięcia na samych tranzystorach wyjściowych (dla uproszczenia przyjmijmy po 1 V na każdy tranzystor) da nam w sumie około 4 V strat. Przy tych założeniach napięcia zasilające stopnie mocy nie może być niższe od 20 V, by na ich wyjściach móc osiągnąć te 4 W mocy ciągłej dla zestawów głośnikowych 8 Ω.

Napięcie zasilania na schemacie podane zostało zapewne dla niewielkiego obciążenia wyjścia zasilacza (przy braku wysterowania stopni mocy). Transformator zasilacza ma stosunkowo niewielką moc i spadek napięcia dla pełnego obciążenia zasilacza przy jednoczesnym otrzymywaniu mocy 4 W z obu stopni wyjściowych może być dość znaczny. Mam przed sobą książkę "Magnetofony ZK-246 i M2404S - budowa działanie naprawa" T. Głuskiego i M. Próchnickiego, w której podana została przez autorów informacja, że w prawidło działającym zasilaczu napięcia na kondensatorze C45, przy obciążeniu wyjścia zasilacza rezystorem 25 Ω powinno wynosić 22 V. Nie wiem czy to obciążenie rezystorem odpowiada maksymalnemu, ale wskazuje, że po podłączeniu rezystora napięcie na kondensatorze C45 spada z ok. 30 V do 22 V, czyli o aż 8 V! W nowszym magnetofonie M2405S, w którego stopniach mocy zastosowano kondensatory blokujące zasilanie 1000 μF/25 V, napięcie na nich (bez wysterowania stopni) miało wynosić 24 V. Niestety by sprawdzić jak "przysiadało" napięcie w zasilaczach tych magnetofonów należałoby mieć takie magnetofony na warsztacie, zasilić je napięciem 220 V, wyjścia obciążyć rezystorami 4 Ω, a na wejścia wzmacniaczy podać sygnał 1 kHz i maksymalnie je wysterować... Niestety swój magnetofon tego typu sprezentowałem koledze kilkadziesiąt lat temu, więc nie mam jak przeprowadzić takiego testu

Pozdrawiam
Romek

[zjawisko]

A prawda. Zasilając te płytki ze stabilizowanego zasilacza warsztatowego zupełnie nie wziąłem tego pod uwagę.