Titulní strana

Dynamická saturace s BJT vs. FET tranzistory

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 21 prosinec 2014 17:58

 

Úvod

V článku Dynamická saturace, příčina Tranzistorového zvuku! jsem popsal děje odehrávající se ve vstupní diferenciální dvojici. Originální popis jsem publikoval v Federmann Bohumil. Tranzistorový zvuk a počítačové simulace příčin jeho vzniku. In Perspektivy elektroniky 2009 : 26. 3. 2009. Rožnov pod Radhoštěm : SŠIEŘ R.p.R., 2009, s. 19-25. ISBN 978-80-254-4052-0. Přestože byl text vydavatelem omezen na pouhých 8 stran, je z něj dostatečně patrné, že zásadní vliv na vlastnosti zesilovače má vstupní diferenciální napětí, které je nepřímo úměrné rezervě zisku. Rezerva zisku je dána zesílením otevřené smyčky, uvědomíme-li si, že následuje zlom a zesílení klesá se strmostí 20dB/okt, je tímto zesílením otevřené smyčky limitován i mezní kmitočet. Mnohé bylo popsáno i v článku Hi-Fi zesilovače a milníky jejich topologii    

 

Převodní charakteristiky

Převodní charakteristiky vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory mluví samy za sebe. Podíváme-li se na vodorovnou osu s vynesením symetrického vstupního diferenciálního napětí, pak je hned na první pohled patrné, že pokles zesílení BJT tranzistoru je mnohem významnější jak pokles u FET tranzistorů.

 

 Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

 

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

 

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory je s uvedených grafů patrná. BJT či-že bipolární tranzistory se již při vstupním diferenciálním napětí řádu jednotek mV dostávají do nelineární oblasti, kde dochází krom poklesu zesílení a zkreslení signálu i ke křížové modulaci všech přítomných kmitočtů, kdežto FET či-že polem řízené tranzistory mají tuto hranici mnohonásobně vyšší.  

 

V konečném důsledku jsou zesilovače osazené  na pozici vstupní diferenciální dvojice MOS FETy mnohem méně náchylné ke vzniku nežádoucích křížových modulací, což se rovněž projeví i v konečné kvalitě zvuku, v kombinaci s menším zkreslením, nemůže být lepší volba, což je jeden z důvodů, proč zesilovače HQQF krom extrémně vysokého zisku otevřené smyčky, bývají většinou osazeny J-FETy.

 

Závěr

Popis Dynamické saturace rázem změnil pohled na vstupní diferenciální dvojici a zesilovače jako celek, konkurence rázem překotně překopává své zesilovače na J-FETy a zbytek osazuje rychlými tranzistory, přitom zapírá a zapírá, popírá 50let slepé cesty a maže všechny stopy.

 

 

 

Poslechové testy HQQF, hledání ztracených detailů

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 14 prosinec 2014 09:41

 

Úvod

Po nekonečné řadě poslechových testů, by se zdálo, že již není kam pokročit a cesta k hledání ztracených detailů se tak postupně ztrácí, opak je však pravdou. Několik detailů z nekonečné řady poslechových testů bylo zadokumentováno v článcích:

  

 

Následovala jistá informační odmlka, což však neznamenalo, že by se na kvalitě zesilovačů dále nepracovalo, že by se dále netestovalo a neposlouchalo.

 

Ohlédnutí

V článku Dynamická saturace, příčina Tranzistorového zvuku! jsem popsal děje odehrávající se ve vstupní diferenciální dvojici

 

Závislost kolektorových proudů a zesílení v závislosti na diferenciálním napětí vstupní diferenciální dvojice
 

 

 

Originální popis jsem publikoval v Federmann Bohumil. Tranzistorový zvuk a počítačové simulace příčin jeho vzniku. In Perspektivy elektroniky 2009 : 26. 3. 2009. Rožnov pod Radhoštěm : SŠIEŘ R.p.R., 2009, s. 19-25. ISBN 978-80-254-4052-0. Přestože byl text vydavatelem omezen na pouhých 8 stran, je z něj dostatečně patrné, že zásadní vliv na vlastnosti zesilovače má vstupní diferenciální napětí, které je nepřímo úměrné rezervě zisku.

Rezerva zisku je dána zesílením otevřené smyčky, uvědomíme-li si, že následuje zlom a zesílení klesá se strmostí 20dB/okt, je tímto zesílením otevřené smyčky limitován i mezní kmitočet. Mnohé bylo popsáno i v článku Hi-Fi zesilovače a milníky jejich topologii

 

Konkurence jako ozvěna?

Konkurence se rázem začala chovat jako ozvěna, brzy pochopila, že vřazení emitorových odporů vstupní diferenciální dvojici problém jen přesune dále do struktury zesilovače, rozumnější je na vstupu použití J-FETů, které mají výrazně menší závislost poklesu zesílení na vstupním diferenciálním napětí. Tak se stalo, že se začaly vstupní části zesilovačů hromadně předělávat na J-FETy. Časová návaznost osvícení jejich konstruktérů s popsáním Dynamická saturace je však čistě náhodná. 

 

Popsání Dynamická saturace ukázalo i na nutnost výrazně větší šířky pásma. Tak se rovněž stalo, že se začaly části zesilovačů hromadně předělávat na rychlejší tranzistory. I zde časová návaznost osvícení jejich konstruktérů s popsáním Dynamická saturace je čistě náhodná.

 

HQQF vždy o krok napřed

HQQF jako vždy o krok napřed. Vylepšování samotného koncového stupně se dostává do stavu, že další zlepšení je neúčelné, ukazuje se, že je třeba jít cestou, zlepšováním podmínek pro samotný zesilovač. Nejvíce nežádoucích rušení přichází se zdroje, proto byla veškerá snaha o zlepšení nasměrována na napájecí části zesilovače, ukázalo se, že je zde opravdu co zlepšovat. Ukázalo se, že zde nepomohou žádné drahé pračky, když značná část rušení vzniká při usměrnění síťového napětí, přímo v samotném zesilovači.

 

 Hotový dvoupárový modul HQQF-55-507W

 

Měření síťových složek před filtrem a za filtrem

 

Nástup řady 507

Jak bylo zadokumentováno v článku HQQF-55-507W v detailech podruhé, byly u této řady požité v napájení rozkmitového stupně i pro hlavní napájení velmi účinné filtry, které jsou rovněž originální konstrukce, jsou popsané v článku Síťový filtr HQQF-55-207a pro hi-fi zesilovače.

 

Jako další krok k dokonalosti byl vyvinut filtr síťového napájení popsaný v článku HQQF-55-208 Řízení zdroje, střídavý a ss síťový filtr. Jde další unikátní řešení, kde je v cestě síťovému transformátoru předřazen nejenom filtr, ale také filtr stejnosměrné složky s kondenzátory 40F.

 

 Zdrojová část zesilovače, nahoře HQQF-55-208 Řízení zdroje, střídavý a ss síťový filtr, pod ním Síťový filtr HQQF-55-207a pro hi-fi zesilovače.

 

Pohled na hotový zesilovač HQQF

 

 

Poslechové testy mnohé napovídají

Poslechové testy stále více ukazují, že zvuk HQQF se stále více od konkurenčních zesilovačů liší, přitom v samotné funkci koncového stupně nedošlo k žádným změnám, dokonce starší verze 506, je při novém napájení zvukově taky někde jinde. Testováno bylo s mnoha konkurenčními stroji a na mnoha dalších různých komponentech, značná část poslechu byla v akusticky upraveném prostoru, zbylá část v prostorách na které byli jejích majitelé dokonale zvyklí.

 

Postupně se více či méně ukazuje, že les harmonických vznikajících při Dynamická saturaci, podpořený lesem harmonických z napájení, je v konečném zvuku slyšet, potlačením tohoto nežádoucího zvuku, se výrazně zvětší rozdíl ve zvukovém projevu mezi zesilovači. Na tyto změny reaguje každý po svém, pro někoho jsou přínosem, někomu se naopak podbarvovaný zvuk líbí.

 

Rozdíly je nutno hledat v detailech, čím menší detail tím větší rozdíl, značné rozdíly jsou pozorovatelné například v sykavkotvorných částech řeči, některé zesilovače si samy umí sykavky vyrobit a když je lepší zesilovač nevytvoří, pak mohou někomu sykavky dokonce chybět. Jiné zesilovače takové detaily jen rozmažou, pak se muže zvuk dokonce jevit jako libozvučnější, neboť zvukový projev je podobný chóru.

 

Hledání ztracených detailů

Hledání ztracených detailů se tak stává mnohem složitější nežli by se mohlo zdát, chce to poslouchat a poslouchat, jen tak se dá dobrat správného výsledku a najít dokonalejší a věrnější zvuk. Jak HQQF ukázal, nalezení cesty k dokonalosti vyžaduje dlouhé hodiny poslechu, srovnávání různých detailu a nalezení toho zvuku, který je blíže originálu, ten však nemusí být právě ten, který se více v daný okamžik líbí. Zdlouhavost je často poznamenána i tím, že je posluchač na ten či onen zesilovač zvyklý, chvíli mu může trvat, než si na zvuk jiného zesilovače alespoň částečně navykne a na jejich srovnání se časem stane více připravený.

 

 

 

HQQF na Workshopu AKEL

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Má maličkost - Kdo jsem

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 05 říjen 2014 12:00

Hodnocení uživatelů: / 131
NejhoršíNejlepší 

Úvod

Na právě proběhnuvším prvním Workshopu AKEL (AKustika, ELektronika) mělo možnost 60 jeho účastníku se mé maličkosti na cokoliv ať již veřejně či soukromě zeptat, čímž měli možnost nalézt spoustu odpovědí na internetu nezodpovězených či nepochopených, obzvláště v mém pohledu na lokální vs. celkovou zpětnou vazbu, posuzování zesilovače pouze podle rezervy zisku a konečném dopadu jednotlivých řešení do poslouchaného zvuku, včetně mé konstrukce zesilovačů a problematiky násobení výkonových FET tranzistorů a mnohé další.  

 

 

  

Topologie Federmann

Bylo možno posoudit a diskutovat mechanickou konstrukci plošných spojů i hotového zesilovače, mechanické uspořádání a mnohé další, zesilovač byl sice v provedení testovacího prototypu bez konečných popisů a jiných detailů, přesto mohl mnohé zodpovědět. Přítomní měli možnost na vlastní oči vidět a na vlastní uši slyšet HQQF, měli možnost se přesvědčit o obrovském přínosu mé filtrace jak síťového napájení, tak filtrace za usměrňovacím můstkem, kde na zřejmě nejdražších soustavách VMaudio VMA-I XL nebylo ani při bezprostřední blízkosti ucha u kteréhokoliv z reproduktorů bez signálu absolutně nic slyšet.

 

Rovněž měli účastníci možností porovnat zvuk HQQF se zvukem HYPA A400 a dalšími špičkovými stroji. 

 

Poděkování

Zároveň musím poděkovat panu Dr. Bohumilu Sýkorovi za zorganizování této přínosné akce, krom přání k jeho svátku na akci oslavené, mu popřát i hodně síly a chuti do další práce v oblasti zvuku a Hi-Fi.

 

 

 

 

Zesilovač HQQF byl v sestavení

Charakteristika

  • Testovací prototyp
  • Popisy žádné
  • Váha 20kg 

 

Výkonová část 

 

 

 

Napájecí zdroj 

  • Dva síťové filtry HQQF-55-207
  • Dva moduly řízení zdroje střídavý a ss síťový filtr HQQF-55-208
  • Dva síťové stíněné audio transformátory 230V/2x43V/300VA 

 

 

 

 

 

Skříň 

  • Provedení HM/AAA o rozměrech 440x120x400mm 

 

 

 

Parametry každého kanálu 

  • Doporučený střední výkon 1W******** (headroom +24dB)
  • Maximální trvalý výkon ≥ 200W/4Ω (1kHz)
  • Proudové omezení cca ±25A
  • Maximální amplituda ≥ ±50V (1kHz)
  • Opožděné a předčasné odpojování reproduktorů
  • Pomalý náběh při zapnutí
  • Ochrana před ss napětím na výstupu ≤ ± 3,5V
  • Offset ≤ 1mV
  • Symetrický vstup XLR/RCA s možností uzemnění kladného či záporného vstupu.
  • Šířka pásma ≥0÷350kHzpro pokles-3dB
  • Výkonová šířka pásma ≥ 200W/4Ω pro f ≤ 1kHz, dále pokles 6dB/okt.

 

Měření

Měření bylo provedeno ne příliš dobrou zvukovou kartou s odstupem S/N pouhých 109dB a značným okolním rušením, přesto je naměřené zkreslení při 1W v řádu tisícin % s dominantní 2. harmonickou, která je typická pro elektronkové zesilovače

 

Bude brzy ještě  doplněno

 

 

 

Bezkonkurenční MM/MC předzesilovač podruhé

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 06 červenec 2014 09:29

  

Úvod

Korekční zesilovače pro gramofonovou přenosku jsou nekonečné téma, od jejich charakteristik popsaných v článku MC a MM přenosky nejenom RIAA standardy přes použité aktívní prvky, až po dilema zda použít aktivní zpětnovazemní či pasivní zapojení.  Po článku Bezkonkurenční MM/MC předzesilovač přichází jeho pokračování, které by mělo prozradit o připravovaném předzesilovači něco více.

 

Popis

V textu Bezkonkurenční MM/MC předzesilovač byl již zveřejněn náznak zapojení, spíše s ohledem na sled časových konstant.  V této části textu je ukázka důležitosti použitých prvků a použité topologie, která je rozhodující pro výsledné vlastnosti předzesilovače a tím předurčuje i jeho použitelnost pro tu či onu přenosku.

 

Zapojení Topologie Federmann klade jako vždy důraz na pracovní boby, jejich stabilitu, lineárnost a v tomto případě je značný důraz kladen na šumové vlastnosti.

 

 

Šumové vlastnosti

Zapojení HQQF-55-516-RIAA Topologie Federmann bylo navrženo s ohledem na minimální šum, který se podařilo stačit až na neuvěřitelnou hodnotu menší než 0,3nV/√Hz.

 

Při RIAA charakteristice s přenosem +60dB při 1kHz, je výsledný šumový výkon bezkonkurenčních cca 40µV. Což znamená, že při vstupním napětí MC přenosky 400µV získáme výstupní napětí 400mV s vlastním šumem předzesilovače 40µV, tedy poměr signál/šum neuvěřitelných 80dB. Obdobně pro MM přenosku s napětím 4mV získáme výstupní napětí 4V s vlastním šumem předzesilovače stejných 40µV, tedy poměr signál/šum neuvěřitelných 100dB.

 

 

Přenosové a fázové vlastnosti

Zapojení HQQF-55-516-RIAA Topologie Federmann bylo navrženo i s ohledem na přenosové a fázové poměry a chování jednotlivých tvarovacích článků. Každý filtr pracuje jako pasivní bez zatěžovacího odporu, každá kapacita je polarizována. Vstup je zapojen jako symetrický, stejně tak výstup, samozřejmě s možností nesymetrického připojení.

  

Sestavení HQQF-55-516-RIAA

Jako všechny výrobky s označením HQQF, bude i tento předzesilovač HQQF-55-516-RIAA sestavován dle konkrétního přání zákazníka, na konkrétní gramofonovou přenosku typu MC či MM.  

 

Pro povýšení šumových vlastností předzesilovače pro MC přenosku na šumové vlastnosti MM přenosky je možno použít MC step-up transformátor, který převede nízké napětí na napětí vyšší, kde bude pro šum rozhodující ne šum předzesilovače, ale šum impedance vstupního 47kΩ odporu.

 

Závěr

MC/MM RIAA předzesilovač HQQF-55-516 Topologie Federmann byl navržen tak, aby odstranil řadu nedostatků v současné době vyráběných předzesilovačů, čímž se řadí k absolutní špičce a aby byl absolutní špičkou se vším všudy, bude sestaven do skříně, která je rovněž absolutní konstrukční třešničkou, ale ta bude představena až v konkrétní podobě, až při představení předzesilovače. 

 

Diskuse