 Emne: High Fidelity ’Kaskode" forstærker
|
 
|
| Forfatter |
|
Kaj.
Forum Bruger
Bruger siden: 04 August 2014
Lokalitet: Aalborg
Status: Offline
Indlæg: 3356
|
| Sendt: 28 Juli 2024 kl. 11:35 | IP-adresse registreret
|
|
|
Supplement til ovenstående. Jeg er ganske klar over at vi stærkt udfordrer Hitachi udgangstransistorernes SOA.
Hvilket vel er den egentlige årsag til at man har valgt den beskrevne løsning, hvis vi skal være helt ærlige ? 
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 28 Juli 2024 kl. 17:28 | IP-adresse registreret
|
|
|
Kaj. skrev:
Jeg har indtil nu aldrig konstrueret en forstærker med kaskodekoblede transistorer. I stedet har jeg altid gået efter transistorer
med fornøden strøm og spændingskapacitet og på væsentlig steder udvalgt med lavest mulig collector basis capacitans.
Her tænker jeg på det sted i kredsløbet hvor du anvender Q109,110,111 og 112. Her kan jeg se den teoretiske fordel ved
kaskodekobling. |
|
|
Det er de tanker som artiklerne går igennem.
De ser altså også en fordel ved kaskode koblingen på udgangen.
Citér:
Men en højere udgangsimpedans ser jeg ikke nogen fordel i, |
|
|
når jeg snakker om at bruge kaskode for at forøge udgangsimpedans er det udelukkende i forbindelse med MOS transistorer når de blii'r brugt til at generere strøm, i koblinger med DC på emitter (dvs source), ikke i emitter-følger koblinger som her.
Konstruktørerne har set noget, og det kan jeg ikke påstå at jeg kan sige til eller fra omkring. Jeg ta'r det der er i denne konstruktion, så må vi se hvordan det går.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 28 Juli 2024 kl. 18:12 | IP-adresse registreret
|
|
|
Kaj. skrev:
Supplement til ovenstående. Jeg er ganske klar over at vi stærkt udfordrer Hitachi udgangstransistorernes SOA.
Hvilket vel er den egentlige årsag til at man har valgt den beskrevne løsning, hvis vi skal være helt ærlige ? |
|
|
Tjah. Det skal siges at de originale Sanken typer har 200W PMax. Til gengæld har de "kun" 20 MHz FMax, ikke 80 MHz som de Toshiba typer jeg har. Sanken typerne har også mindre forstærkning, de lover hFE op til 140, Toshiba lover op til 240 (jeg måler 160 - 170 ved små strømme).
De Toshiba typer jeg har er anbefalede til forstærkere til 100W, Sanken typerne til forstærkere på 150W. Jeg skal ikke spille så højt, og så længe der ikke er ustabilitet kommer jeg aldrig over de 15A som Toshiba typerne kan klare. Hvis der er ustabilitet er det bare at begynde forfra
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 10:01 | IP-adresse registreret
|
|
|
Goddag
Jeg har uploadet også den foregående forstærker, fra 1982. I den ældre artikel er der skrevet mere om ting som stabilitet. I artiklerne fra 1984 refereres der til den gamle artikel, også derfor synes jeg at den skulle med.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 15:23 | IP-adresse registreret
|
|
|
Goddag,
(Jeg ville sige at jeg havde uploadet artiklerne fra 1982).
Og så lidt simulering. Jeg har også uploadet LTSpice filer til arkivet. Hvis man ekspanderer ZIP filen Uploads/HF_Kaskode_Sims_240802.zip får man Models og LTSpice kataloger, og i bunden af hierarkiet i LTSpice ligger der tre .CIR filer med netliste og simulator kommandoer.
Jeg bruger ikke LTSpice GUIet, så det er ikke et .ASC projekt med schematic, men bare en tekst fil. Man åbner i File menu i LTSpice (kig på alle fil typer), og så skulle den gerne vise en tekst fil der snakker om komponenter og sim kommandoer. Hvis man så trykker Run, så kan man be' om plots når den har regnet færdig.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 15:28 | IP-adresse registreret
|
|
|
HF_Kaskode_Amp_r5_CL.cir
Her simulerer vi AC response, lineariseret småsignal, med Closed Loop, altså i normal funktion med tilbagekobling.
Jeg viser response helt nede fra en brøkdel af en Hz, for også at vise servo kredsløbet. Jeg belaster med 8 Ohm i første kørsel og så med 8 Ohm parallel 1 uF i anden kørsel. Som forventet, bli'r AC response lidt peaky ved de 100 kHz resonans (mellem spole i udgangs netværk og kapacitet i belastning). AC response har -3 dB over 60 kHz.
Ganske som forventet (der er plots af denne response i de originale artikler).
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 15:39 | IP-adresse registreret
|
|
|
(Jeg beklager den mørke baggrund der kan gøre det svært at se den mørkeblå kurve, men jeg kan ikke finde ud af hvordan man skifter farve på baggrundi LTSpice plot.)
Hvad så med åben sløjfe?
Her simulerer jeg at sætte ideel spændingskilde på efter input RC filter, altså på knude AmpIn. Formålet er af måle på tilbagekoblingssløjfen, og den starter der (filteret i indgangen er ikke del af sløjfens response). Jeg måler udgangssignal på knude AmpOut, fordi tilbagekobling går derfra. Men jeg åbner tilbagekoblingen ved selve det negative input, altså knude AmpFB. På den måde undgår jeg at servo kredsløbet får inflydelse på svaret.
Response her er fin. AC gain er fladt til over 20 kHz, og det var et af kravene. Forsærkning er 62 - 63 dB, og ruller af hurtigere end første orden, til unity-gain frekvens på 3.6 MHz. Fasen ruller af med den dominerende pol, men bliver så rettet op ved 200 kHz - 300 kHz. Dette opnås ved hjælp af modstand R104/R111 som er tunet til at give en så flad som mulig forløb, indtil mere fase drej begynder at gøre sig gældende tæt ved unit-gain. Dette er med 8 Ohm udgangs belastning. Hvis man sætter kapacitet i parallel, får man et beskedent pukkel kurve ved 100 kHz, men kurven fortsætter nogenlunde som før. (Udgangstrinnet isolerer jo nok en del fra belastningen.)
Med 8 Ohm belastning:
Og med 1 uF i parallel
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 16:06 | IP-adresse registreret
|
|
|
Og så det sjove... Hvad sker der med 10 kHz firkant, fuld amplitude?
Denne simulering gav mærkeligt DC offset, indtil jeg koblede R142 ud, dvs fjernede DC servo kredsløbet. Om det er fordi der skal nogle sekunder for at find et hvlepunkt, ved jeg ikke. Så de simuleringsfiler der er uploadede gi'r det samme resultat, men med at DC offset, plots herunder er lavet med en * tilføjet i R142 linien.
Her er vi tilbage i lukket sløjfe, det er udtrykkeligt fortærkerens evne til at vedligeholde tilbagekobling, og forblive stabil, der interesserer os.
Jeg belaster med 8 Ohm, sender signal ind ved den officielle indgang og måler på output og på de interne spændinger S2in1/S2in2 (undgang af første trin), samt på strøm i transistorne Q101, Q102, Q103 og Q104. Hvis disse transistorer løber tør for bias strøm, så åbner sløjfen og resultatet bli'r ikke som forventet.
Med ren 8 Ohm, forløber alt som forventet. Der er et overshot i transistor strøm, men rigeligt med bias strøm til at holde sløjfen lukket. Rise-time er begrænset af input RC filteret, og udganssignalet ligner en firkant.
Med 1 uF i parallel med udgangen går det mere livligt til... Der er ringning på selve udgangs signalet, og de interne signaler er mere livlige.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 16:09 | IP-adresse registreret
|
|
|
Nu med billeder.
Ren ohmsk belastning:
med 1 uF i paralle. Begge flanker for at se symmetri.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 02 August 2024 kl. 16:15 | IP-adresse registreret
|
|
|
jensting skrev:
Nu med billeder.
Ren ohmsk belastning:
...
med 1 uF i paralle. Begge flanker for at se symmetri.
.. |
|
|
Eller, mangel på symmetri.
Der synes at være forskel på stigende og faldende flanker, og på positiv og negativ halvdel. Dette kan ikke ses på plottet for ren Ohmsk belastning, men det kommer fint frem på den mere besværlige belastning.
Det bli'r jo spændende at måle på  .
M V H
Jens
M V H
Jens
[/QUOTE]
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 05 August 2024 kl. 21:12 | IP-adresse registreret
|
|
|
Nå, til det mindre virtuelle!
Layout.
Beliggenhed, beliggenhed, beliggenhed! En god placering a komponenterne gør et godt layout meget mindre besværligt. Jeg lader mig selvfølgelig inspirere af original artiklen, men eftersom to lag er langt mere almindelige, og jeg ikke er lige så god som dem der originalt lavede layout, ta'r jeg to lag. Under lag til signal og overlag til forsyning og spor der har stor strøm. Jeg regner med at opnå et renere layout af, f.eks., jord forbindelse.
Efter at jeg grupperer komponenter i funktionsgrupper, med meget inspiration fra det originale layout:
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 05 August 2024 kl. 21:22 | IP-adresse registreret
|
|
|
Efter at ting er rykket sammen, og forbindelser i regulator- (til højre), relæ- (til venstre) og output-kredsløb (i toppen) er lavet. Floorplan er vist her, uden forbindelserne.
(det er måske ikke super læseligt. Jeg er sikker på at nogen beklager grænsen på fil upload på 200 kB.)
Man kan ane de lige linier i cyan farve der angiver print baner der mangler. Sådan en god feature  .
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 06 August 2024 kl. 20:13 | IP-adresse registreret
|
|
|
Symmetri er vigtig, så her er spændingsforstærkeren. Det der mangler at blive forbundet er forsyninger og tilbagekobling igennem servo kredsløb.
Blå spor er underside, rød spor er topside. Jeg har brugt en lille smule mere topside end jeg havde håbet at jeg kunne komme igennem med, men ikke vildt meget.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 09 August 2024 kl. 13:12 | IP-adresse registreret
|
|
|
Hej Alle,
Og så til det med strøm på. Udgangs trin layout bruger store fill zones til at få nok kobber på PCBet. Jeg bruger topside (rød farve) til Vcc48, Vee48, AmpOut og GND, med store arealer. Der er et par signaler på topside, men det er mest de store arealer.
Forstærker signalerne er på underside (blå spor) hvor jeg har forsøgt at lave symmetri, inden for de grænser som komponenterne selv stiller.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 09 August 2024 kl. 13:25 | IP-adresse registreret
|
|
|
Og endeligt jord. Jeg har et centralt jord punkt, placeret der hvor den originale artikel placerede deres, men med et hul boret til M3 bolt så man kan spænde ledninger fast med kabelsko eller lignende. Den største strøm der løber er retur fra højttaler, og den er jo på vej tilbage til strøm forsyningen.
Input og den egentlige forstærker sidder så på en gren af en omtrent stjerne baseret forbindelse af jord. Der synes jeg at man får noget ud af de to lag i PCB - et enkelt lags PCB ender med enten jord eller forsyning (eller begge dele) lidt begrænset.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 10 August 2024 kl. 14:05 | IP-adresse registreret
|
|
|
Right, så er der vist pillet nok ved det.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
Kaj.
Forum Bruger
Bruger siden: 04 August 2014
Lokalitet: Aalborg
Status: Offline
Indlæg: 3356
|
| Sendt: 10 August 2024 kl. 14:11 | IP-adresse registreret
|
|
|
jensting skrev:
| Right, så er der vist pillet nok ved det. |
|
|
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 10 August 2024 kl. 14:24 | IP-adresse registreret
|
|
|
Bemærkninger om layout med CAD program - Hver komponent skal ha' et "footprint." Dette kan man få fra nogle leverandører, men min erfaring er at det gi'r et mere sammenhængende PCB at lave dem selv, fra de standard footprint der er i CAD programmet.
- Både symbol og footprint kan gemmes i et bibliotek der er lokalt for projektet. Så kan man lave små ændringer uden at skulle bekymre sig om at de forsvinder ved en opdatering, osv.
- Normale footprints, også til komponenter med ben (altså ikke surface mount), er som standard udstyret med meget små loddeøer. Jeg har systematisk lavet alle loddeøer på de footprints jeg bruger lidt større, inspireret af de få footprints med titel "hand solder" der er i standard biblioteket.
- Man skal alligevel sørge for at overholde design regler, så man kan lige så godt hente dem fra PCB fabrikanten, f.eks. 2 Layer Simple Design Rules og få dem tastet ind i de relevante setup paneler.
- Footprints skal også overholde design regler. Jeg skulle f.eks. skubbe benene på de små TO92 transistorer lidt fra hinanden da jeg begyndte at bruge design rule check. Så, man kan lige så godt checke dem med det samme.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 10 August 2024 kl. 20:11 | IP-adresse registreret
|
|
|
Substitution a komponenter. Jeg har som sagt brugt nogle transistorer der blev købt for mere end 30 år siden. PCB er så lavet til de komponenter, og det vil sige at de originale transistorer ikke altid passer (og så er der de transistorer man ikke kan få længere).
Jeg har ledt lidt, og her på forummet er der blevet peget på, andre transistorer der kan købes i dag. Og det e5r sådan at de passer med pin-out for de originale typer. Dvs, jeg har fundet andre Japansk pin-out typer til spændingsforstærkeren.
Og så var relæet heller ikke til at få fat i. Internettet pegede på et Hollandsk relæ der er beregnet på at kontkate mellem HiFi forstærker og højttaler, det bruger guld kontakt i parallel med mindre fornemme kontakter der sluttes først (så evt gnister ikke slider guld kontakterne. Lyder fint, og ikke dyrt, og med de samme 24V kontrol spænding som det gamle.
Jeg opsamler en BOM (Bill Of Materials - komponentliste) som projektet skrider frem, men her er de vigtige substitutioner i dag (med de transistorer jeg bruger som "originale"). Den endelige BOM bli'r uploadet som Openoffice / Libreoffice format regneark.
Kode:
| Ref |
Qnty |
Value |
Description |
Substitute |
| C101, |
1 |
1.2n |
Unpolarized capacitor, 15mm spacing |
1 nF – 1.5 nF |
| C102, C103, |
2 |
470p |
Unpolarized capacitor, 20mm spacing |
|
| C104, C105, |
2 |
15p |
Unpolarized capacitor, Mica, 5.9mm spacing |
15p ceramic |
| K101, |
1 |
Amplimo_LR-24 |
Relay SPST, Normally Open, EN50005 |
|
| L101, |
1 |
2.3u |
Inductor, 20 turns around 8mm aircore, 1mm isolated wire |
|
| Q101, Q102, |
2 |
2SC2240 |
Low Noise Audio, 0.1A Ic, 120V Vce, NPN transistor |
KSC1845 |
| Q103, Q104, |
2 |
2SA970 |
Low Noise Audio, 0.1A Ic, 120V Vce, PNP transistor |
KSA992 |
| Q105, Q106, |
2 |
BC557 |
0.1A Ic, 45V Vce, PNP Small Signal Transistor, TO-92 |
|
| Q107, Q108, |
2 |
BC547 |
0.1A Ic, 45V Vce, Small Signal NPN Transistor, TO-92 |
|
| Q109, |
1 |
2SA1145 |
Audio Frequency, 0.05Ic, 150V Vce, PNP transistor |
KSA992 |
| Q110, Q117, |
1 |
2SA968 |
Power, 1.5A Ic, 160V Vce, PNP transistor |
TTA004B |
| Q111, Q114, |
1 |
2SC2238 |
Power, 1.5A Ic, 160V Vce, NPN transistor |
TTC004B |
| Q112, |
1 |
2SC2705 |
Audio Frequency, 0.05A Ic, 150V Vce, NPN transistor |
KSC1845 |
| Q113, |
1 |
MPSA13 |
Darlington transistor, 1.2A Ic, 30V Vce, NPN |
|
| Q115, |
1 |
2SC2565 |
Power, 15A Ic, 160V Vce, NPN transistor |
2SC5200 |
| Q116, |
1 |
MJ11016 |
Darlington transistor Power, 30A Ic, 120V Vce, NPN |
|
| Q118, |
1 |
2SA1095 |
Power, 15A Ic, 160V Vce, PNP transistor |
2SA1943 |
| Q119, |
1 |
MJ11015 |
Darlington transistor Power, 30A Ic, 120V Vce, PNP |
|
| Q120, |
1 |
KSA940 |
Power Amplifier, 1.5A Ic, 160V Vce, PNP transistor |
|
| Q121, |
1 |
KSC2073 |
Power Amplifier, 1.5A Ic, 160V Vce, NPN transistor |
|
| Q201, Q305, |
2 |
BC556 |
0.1A Ic, 65V Vce, PNP Small Signal Transistor, TO-92 |
|
| Q202, |
1 |
BDX33C |
Darlington transistor Power, 10A Ic, 100V Vce, NPN |
|
| Q203, Q301, Q302, Q303, Q304, |
5 |
BC546 |
0.1A Ic, 65V Vce, Small Signal NPN Transistor, TO-92 |
|
| Q204, |
1 |
BDX34C |
Darlington transistor Power, 10A Ic, 100V Vce, PNP |
|
< style ="text/css">body,div,table,thead,tbody,tfoot,tr,th,td,p { font-family:"Liberation Sans"; font-size:x-small }a.comment-indicator:hover + comment { background:#ffd; position:absolute; display:block; border:1px solid black; padding:0.5em; }a.comment-indicator { background:red; display:inline-block; border:1px solid black; width:0.5em; height:0.5em; }comment { display:none; } |
|
|
M V H
Jens
< style ="text/css">body,div,table,thead,tbody,tfoot,tr,th,td,p { font-family:"Liberation Sans"; font-size:x-small }a.comment-indicator:hover + comment { background:#ffd; position:absolute; display:block; border:1px solid black; padding:0.5em; }a.comment-indicator { background:red; display:inline-block; border:1px solid black; width:0.5em; height:0.5em; }comment { display:none; }
|
| Til top |
|
| |
jensting
Forum Bruger
Bruger siden: 12 Marts 2020
Lokalitet: København
Status: Offline
Indlæg: 86
|
| Sendt: 13 August 2024 kl. 14:05 | IP-adresse registreret
|
|
|
Og så også logoet. Jeg prøvede først at lave automatisk konvertering fra scannet logo til vektor, i tegneprogrammet Inkscape, men det så skidt ud. Før jeg så gav op, prøvede jeg at gøre det manuelt, dvs importere pixel version og så tegne vektorer ovepå, og til sidst slette bitmap objektet. Det var super let, og jeg har ikke noget problem med resultatet.
Ja, jeg har fået det vendt rigtigt. Dette er spejlvendt visning, fra top siden. Det var i øvrigt en spøjs ting. Man kan ikke "bare" spejlvende et element på et PCB i programmet. Hvis noget skal spejlvendes, skal det sends til den anden side af PCB. Det gi'r fin mening når det er fysiske komponenter, men det er anderledes fra de værktøjer jeg har brugt i 30 år til at lave andre layout (til integrerede kredse).
Så logoet blev importeret på topside og så spejlet og sendt til underside. Nemt og ligetil.
Og med det er projektet sendt til fabrikation. Jeg bruger Aisler. De ligger i Europa, så der er muligvis billigere løsninger andre steder, men jeg kan godt li' dem. Og så er de helt integreret i PCB layout værktøjet. Prisen er lige under 100 euro, for 3 styk PCB og post med kvittering.
M V H
Jens
|
| Til top |
|
| |
|
|
|
|
Du kan ikke oprette nye emner i dette forum
Du kan ikke besvare indlæg i dette forum
Du kan ikke slette dine indlæg i dette forum
Du kan ikke redigere dine indlæg i dette forum
Du kan ikke oprette afstemninger i dette forum
Du kan ikke stemme i dette forum
|
|
|
|
|
|
|
|
Copyright © 2025 HIFI4ALL.DK - Alle rettigheder forbeholdes |
   |
|
|
|
|
|
|
|
|
NAVIGATION
Hjælp
Chat
Aktive emner
Brugere
Søg
Opret ny bruger
Log ind
