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01/12/2011 #1

Avatar de ragaman

Conceptos de contruccion para diseñar amplificadores Discretos
Este es el primer tema que inicio, con la idea de crear un lugar donde se pueda discutir sobre los conceptos que tienen cada uno de los que diseñamos amplificadores y pautas que tienen a la hora de diseñar, exponer nuestros propios diseños e ir mejorandolos con las ayuda de los que formamos parte de esta comunidad y en especial de las personas que tienen mas experiencia.

Pretendo compartir con ustedes mis conocimiento adquiridos a los largo de estos 5 años que llevo dedicado a la construcción de etapas amplificadoras, enfatizandome en la calidad del sonido y no tanto en la potencia bruta que una etapa podría llegar a entregar (claro que hay un rincón para diseñar etapas de alta potencia con muy buena calidad), porque mi interés es que nos vayamos por el camino de la calidad antes que de la cantidad, y hago énfasis a esto porque quiero que nos centremos en mejorar las etapas que ya hemos construido ó estamos implementando a diario, hay temas de discusión de los cuales salen preguntas como:

-El tipo de realimentación a implementar, Corriente o Voltaje??

- Transistores Mosfet o BJT ??

-Topologia etapas de salida: Push-Pull, Quasi complementaria, Sziklay ??

-Alto ó bajo factor de realimentación.

-Slew Rate, que tan importante es ??

-Tipos de Fuentes de Corrientes a usar ??

- Modo cascodo, que tan importante es ??

-Multiamplificacion ??


Espero tengan preguntas y participemos de este foro exponiendo nuestras etapas, solucionando problemas, modificando y mejorando cada una de nuestras etapas para llegar a la mejor calidad de sonido posible.
06/12/2011 #2

Avatar de 0002

Me sumo a la idea, aunque con tantos monstruos de la ingenieria que hay en el foro, no creo poder aportar mucho, pero así vemos como se crean las joyas, y de paso aprendemos algo los que no sabemos mucho.

Saludos
06/12/2011 #3
Moderador

Avatar de hazard_1998

ragaman dijo: Ver Mensaje
Este es el primer tema que inicio, con la idea de crear un lugar donde se pueda discutir sobre los conceptos que tienen cada uno de los que diseñamos amplificadores y pautas que tienen a la hora de diseñar, exponer nuestros propios diseños e ir mejorandolos con las ayuda de los que formamos parte de esta comunidad y en especial de las personas que tienen mas experiencia.

Pretendo compartir con ustedes mis conocimiento adquiridos a los largo de estos 5 años que llevo dedicado a la construcción de etapas amplificadoras, enfatizandome en la calidad del sonido y no tanto en la potencia bruta que una etapa podría llegar a entregar (claro que hay un rincón para diseñar etapas de alta potencia con muy buena calidad), porque mi interés es que nos vayamos por el camino de la calidad antes que de la cantidad, y hago énfasis a esto porque quiero que nos centremos en mejorar las etapas que ya hemos construido ó estamos implementando a diario, hay temas de discusión de los cuales salen preguntas como:

-El tipo de realimentación a implementar, Corriente o Voltaje??

- Transistores Mosfet o BJT ??

-Topologia etapas de salida: Push-Pull, Quasi complementaria, Sziklay ??

-Alto ó bajo factor de realimentación.

-Slew Rate, que tan importante es ??

-Tipos de Fuentes de Corrientes a usar ??

- Modo cascodo, que tan importante es ??

-Multiamplificacion ??


Espero tengan preguntas y participemos de este foro exponiendo nuestras etapas, solucionando problemas, modificando y mejorando cada una de nuestras etapas para llegar a la mejor calidad de sonido posible.
Bueno, pongo mi granito de arena, desde mi punto de vista y mi experiencia personal, realimentacion de tension unicamente,

si el objetivo es tener la mejor calidad auditiva me termino inclinando por mosfets, si el mayor interes es por la potencia de salida y la eficiencia, me inclino mas por los BJT, aunque con drivers MOS, lo ideal es usar pares SZIKLAY por el hecho de que ambas ramas quedan perfectamente simetricas ya que la ganancia del dispositivo final es el producto de las ganancias de cada uno de los transistores, teoricamente, ambos elementos finales (ramas negativa y positiva) tendran identica ganancia, cosa que no sucede con etapas complementarias o cuasi complementarias, peeero, yo en lo personal (salvo en algun caso de baja señal o muy baja potencia) nunca use esa configuracion, sino que me incliné siempre por el par complementario

Factor de realimentacion global? bajo. lo minimo necesario, no mas.

Slew rate? es importante, pero no es lo mas importante de todo, depende (y mucho) de la excursion de tension de salida, para un ampli de 100w en 8 ohms y con una banda pasante de 25Khz teoricamente debería alcanzar con 10V/µS....

fuentes de corriente para los pares diferenciales de entrada? BJT+Zener+diodo, simple, no falla nunca, es relativamente estable frente a cambios termicos, no oscila.....

cascodo? reconozco plenamente sus beneficios, pero... si necesito no mas de 10V/µS, y pretendo bajo factor de realimentacion, para que usarlos?

multiamplificacion... a menos que no me quede otra... trato de que no.. posiblemente cuando entienda un poco que es lo que hizo ezavalla con su compenzacion linkwitz rilley seguramente me vuelque a la multiamplificacion....
07/12/2011 #4

Avatar de Iván Francisco

Desde mi ignorancia:
realimentación en corriente?
08/12/2011 #5

Avatar de ragaman

Iván Francisco dijo: Ver Mensaje
Desde mi ignorancia:
realimentación en corriente?
Si, se trata de una topologia que por asi decirlo que en vez de emplear una muestra de voltaje para realimentarse (topologia Clásica) implementa una muestra en corriente, esta topologia tiene como ventaja una altisima velocidad y un ancho de banda independiente de la ganancia.

---------- Actualizado después de 11 minutos ----------

0002 dijo: Ver Mensaje
Me sumo a la idea, aunque con tantos monstruos de la ingenieria que hay en el foro, no creo poder aportar mucho, pero así vemos como se crean las joyas, y de paso aprendemos algo los que no sabemos mucho.

Saludos
La idea es atreverse a participar, solo así es que podemos aprender, créeme que nadie se las sabe todas y una duda que pueda surgir nos puede ayudar a todos a adquirir nuevos conocimientos. si quieres puedes subir esquemáticos de algún amplificador que hayas probado ó que estés usando y lo vamos mejorando, anímate.
08/12/2011 #6

Avatar de ragaman

hazard_1998 dijo: Ver Mensaje
Bueno, pongo mi granito de arena, desde mi punto de vista y mi experiencia personal, realimentacion de tension unicamente,

si el objetivo es tener la mejor calidad auditiva me termino inclinando por mosfets, si el mayor interes es por la potencia de salida y la eficiencia, me inclino mas por los BJT, aunque con drivers MOS, lo ideal es usar pares SZIKLAY por el hecho de que ambas ramas quedan perfectamente simetricas ya que la ganancia del dispositivo final es el producto de las ganancias de cada uno de los transistores, teoricamente, ambos elementos finales (ramas negativa y positiva) tendran identica ganancia, cosa que no sucede con etapas complementarias o cuasi complementarias, peeero, yo en lo personal (salvo en algun caso de baja señal o muy baja potencia) nunca use esa configuracion, sino que me incliné siempre por el par complementario

Factor de realimentacion global? bajo. lo minimo necesario, no mas.

Slew rate? es importante, pero no es lo mas importante de todo, depende (y mucho) de la excursion de tension de salida, para un ampli de 100w en 8 ohms y con una banda pasante de 25Khz teoricamente debería alcanzar con 10V/µS....

fuentes de corriente para los pares diferenciales de entrada? BJT+Zener+diodo, simple, no falla nunca, es relativamente estable frente a cambios termicos, no oscila.....

cascodo? reconozco plenamente sus beneficios, pero... si necesito no mas de 10V/µS, y pretendo bajo factor de realimentacion, para que usarlos?

multiamplificacion... a menos que no me quede otra... trato de que no.. posiblemente cuando entienda un poco que es lo que hizo ezavalla con su compenzacion linkwitz rilley seguramente me vuelque a la multiamplificacion....
Realmente siempre tendré presente las palabras de Pablo Crespos de Pablos (www.pcpaudio.com) "Siempre hay diseñar con la cabeza", eso es un punto muy importante, antes de diseñar un amplificador hay saber realmente como funciona uno y cuales son los factores a tener en cuenta, recuerdo que hace algunos años, que empece mi carrera de ingeniería, mi primer amplificador fue un TDA2003 conectado a la fuente de mi PC, cuando lo escuche sonar, sentí que no había nada en el mundo que sonara mejor que mi amplificador , a medida q empece a comprender cuales eran los factores que hacían a un amplificador mejor que otro empece a escalar en el mundo del audio, siempre buscando un amplificador con la Distorcion Armonica (THD) mas baja de todas. un día navegando en Internet encontré la pagina de Pablo Crespos y me di cuenta que había encontrado un tesoro, lleno de información valiosa pero no tenia ni idea por donde empezar, simplemente me dedique a hacer cada uno de los amplificador que el había compartido, fue una gran experiencia, poco a poco empece a estudiar el contenido de esa pagina, empece a bajar libros de audio y dedicarme a leer y comprendí que un amplificador podía tener una THD muy baja y no sonar bien, descubrí que existían las Distorsiones temporales, la Intermodulación, Los Ruidos y que todos estos fenómenos estaban asociados al diseño en lazo abierto de nuestro amplificador, Pensaba que la realimentación arreglaba todo y un día me topé con amplificadores sin realimentación (LC End Of Millenium Amp) el cual tienen una calidad de sonido que muchos amplificadores realimentados envidiarían, y contrario a los que muchos piensan la realimentación no es instantánea, ella se toma un tiempo, muy pequeño pero requiere su tiempo y este tiempo esta asociado al SLEW RATE de nuestro amplificador, porque la señal que entra al amplificador, debe recorrer las etapas de ganancia de voltaje, llegar a la salida del amplificador, pasar por la red de realimentación hasta llegar a la etapa diferencial para realizar lo que llamamos realimentación, todo ese tiempo requerido por nuestro amplificador para realimentarse depende directamente de nuestro SLEW RATE, lo mas grave de todo es que la señal que entro al amplificador al momento que la realimentación ocurre ya no es la misma señal que se encuentra en la entrada de la etapa diferencial al momento que la realimentación ocurre, recordemos que el audio es una señal variable, una cosa es una señal senoidal de frecuencia fija y otra cosa es la música, entonces que caso tendría realimentar el amplificador ?? ya no es es demasiado tarde ??, cabe mencionar que un parlantes + un filtro pasivo son unas cargas no lineales, los cuales sin las correctas redes de compensación modificar la señal que llega a la red de realimentación haciendo nuestra vida mas difícil , por esa misma razón es que existen los amplificadores sin realimentación, no digo que la realimentación no funcione, solo hago alusión que ella debe realizarse cuando realmente debe hacerlo para realmente aprovecharla, motivo por el cual me dedique a trabajar en la topologia de amplificadores de realimentación en corriente CFA para poder obtener un Slew Rate alto con el fin de aprovechar al máximo la realimentación, camino que tome y que cada día que pasa siento que ha sido el correcto.

Esta ha sido una pequeña experiencia que he compartido y se que muchos tienen conceptos de construcción diferentes a los míos y eso es lo mas interesante de todo esto ya que todos tenemos mucho por aprender de cada uno de las personas que participan en este foro.
08/12/2011 #7

Avatar de Iván Francisco

Hola Ragaman:
es un gusto poder compartir ideas con quien tiene la suerte de poseer un amplificador realimentado a corriente. en mi caso, tengo varios Sc-r que le compré a Pablo Crespo en un sistema multiamplificado y verdaderamente son solo satisfacciones poder escucharlos. No puedo ahondar mas en conocimientos ya que nunca estudié electrónica, pero es un hobby que me apasiona hace mas de 3 décadas.
El s-cr está basado básicamente en el esquema de Alexander, con un OPA134 a la entrada y un OP-07 actuando como servo de DC. Por mi parte he leído y aún sigo leyendo la página de pcp ya que contínuamente debo refrescar mis escasos conocimientos.
Un abrazo

---------- Actualizado después de 2 minutos ----------

Quien estuvo desarrollando un ampli como el Millenium es otro amigo del foro, Juanma pero no se si terminó ese proyecto.
08/12/2011 #8

Avatar de ragaman

Iván Francisco dijo: Ver Mensaje
Hola Ragaman:
es un gusto poder compartir ideas con quien tiene la suerte de poseer un amplificador realimentado a corriente. en mi caso, tengo varios Sc-r que le compré a Pablo Crespo en un sistema multiamplificado y verdaderamente son solo satisfacciones poder escucharlos. No puedo ahondar mas en conocimientos ya que nunca estudié electrónica, pero es un hobby que me apasiona hace mas de 3 décadas.
El s-cr está basado básicamente en el esquema de Alexander, con un OPA134 a la entrada y un OP-07 actuando como servo de DC. Por mi parte he leído y aún sigo leyendo la página de pcp ya que contínuamente debo refrescar mis escasos conocimientos.
Un abrazo

---------- Actualizado después de 2 minutos ----------

Quien estuvo desarrollando un ampli como el Millenium es otro amigo del foro, Juanma pero no se si terminó ese proyecto.

Si claro, yo hablo continuamente con Juanma, el termino de desarrollar el amplificador y me comento que los resultados del Amp fueron satisfactorios, algo que todos deberían probar, la próxima que lo vea conectado en el msn, le voy a pedir que empieza a participar del foro.-
08/12/2011 #9

Avatar de Iván Francisco

Mandale saludos míos, hace mucho tiempo que desinstalé el msn.
08/12/2011 #10

Avatar de 0002

Entonces si vamos a aportar, digamos al menos, ¿de que clase de amplificador estariamos hablando?, quiero imaginar que hablamos de amplificadores Clase AB, por que al menos hablando de lo que es la calidad de audio, creo es una de las clases más a modo para esto.
08/12/2011 #11
Moderador

Avatar de hazard_1998

ragaman dijo: Ver Mensaje
Si, se trata de una topologia que por asi decirlo que en vez de emplear una muestra de voltaje para realimentarse (topologia Clásica) implementa una muestra en corriente, esta topologia tiene como ventaja una altisima velocidad y un ancho de banda independiente de la ganancia.
cabe aclarar, que los lazos de realimentacion en corriente deben siempre coexistir con el lazo de tension, no puede operar si no hay realimentacion de tension (a menos que el amplificador posea muy baja ganancia a lazo abierto), este tipo de lazos combinados existe desde hace 50 años, o mas, acá habia publicado algo al respecto :Amplificador valvular de 50w de alto damping (Zo < 0.2 ohm), uno de los grandes beneficios es que baja muchisimo la impedancia de salida y hasta se puede tener control sobre ésta.
09/12/2011 #12

Avatar de ragaman

Aquí les dejo un librito muy bueno, con excelente material.





---------- Actualizado después de 2 minutos ----------

hazard_1998 dijo: Ver Mensaje
cabe aclarar, que los lazos de realimentacion en corriente deben siempre coexistir con el lazo de tension, no puede operar si no hay realimentacion de tension (a menos que el amplificador posea muy baja ganancia a lazo abierto), este tipo de lazos combinados existe desde hace 50 años, o mas, acá habia publicado algo al respecto :Amplificador valvular de 50w de alto damping (Zo < 0.2 ohm), uno de los grandes beneficios es que baja muchisimo la impedancia de salida y hasta se puede tener control sobre ésta.
Interezante amplificador valvular valdria la pena armarlos y probarlo, pero en mi ciudad de cosas se consigue un mosfet ahora una valvula, en las tiendas de electronica solo venden tip41 y transistores 2n2222

0002 dijo: Ver Mensaje
Entonces si vamos a aportar, digamos al menos, ¿de que clase de amplificador estariamos hablando?, quiero imaginar que hablamos de amplificadores Clase AB, por que al menos hablando de lo que es la calidad de audio, creo es una de las clases más a modo para esto.
un amplificador Clase AB encaja perfectamente aqui, animete y postea.
09/12/2011 #13
Moderador

Avatar de hazard_1998

ragaman dijo: Ver Mensaje



Interezante amplificador valvular valdria la pena armarlos y probarlo, pero en mi ciudad de cosas se consigue un mosfet ahora una valvula, en las tiendas de electronica solo venden tip41 y transistores 2n2222
la idea no era ofrecerte armar un ampli a valvulas, sino mas bien que veas como es que está planteada la realimentacion de corriente...
07/01/2012 #14
Moderador

Avatar de Tacatomon

Repetido y Off Topic
Bueno, para que no decaiga el tema, pongo un Diagrama.

A ver si quiere andar la ardilla




Etapa de entrada Diferencial Doble, o al menos eso parece!
Espejos de corriente?
Vas y etapa de salida comunes. Complementario.

¿A altas potencias, una etapa de salida complementaria es más estable? Hablando en términos de manejo de potencia.
Saludos!
07/01/2012 #15
Moderador general

Avatar de Fogonazo

En efecto, son 2 diferenciales en configuración simétrica. de echo "Todo" el amplificador es "Simétrico"
15/01/2012 #16

Avatar de ragaman

Es interesante el sistema de compensación térmica de este amplificador, ya que Tr10 no va sobre el disipador de calor como se acostumbra a usar, en cambio van conectado los diodos, muy parecio al Leach Amplifier http://users.ece.gatech.edu/mleach/lowtim/. respecto a lo que comenta tacatomon acerca de espejos de corriente en la etapa diferencia mejoraría mucho el rendimiento de la etapa diferencial y reduciría la distorsión, pero yo preferiría usar el modo cascodo, para mantener el voltaje de esta etapa lo mas constante posible en los transistores donde se genera el proceso de realimentación y recordemos que es la primera etapa de ganancia de voltaje, de esta manera evitaríamos el efecto early y podríamos usar transistores delicados y con buenos parámetros como baja Cob (capacitancias parasitas), alta ft (ancho de banda) y bajo ruido.... respecto a la etapa de salida que tiene esta amp es un triple Push Pull con un beta de algo asi 64.000 suponiendo que el beta mas pequeño es de 40 en los mj15003, esta etapa de salida no tiene problemas para controlar un parlantes a alta potencia, también ofrece una impedancia de entrada bastante alta evitando cargar la etapa de ganancia de voltaje, claro que esta etapa de salida requiere que los transistores que forman la etapa esten sobre el mismo disipador para poder lograr una compensacion termica adecuada (bueno, esto debe usarse de esta manera cuando se usa un bias spreader convencional, sin los diodos y poniento Tr10 sobre el disipador, lo que no estoy seguro es si esta modificación permita que Tr12,Tr13,Tr14,Tr15 tengan que ir sobre el mismo disipador que los Mj15003) habria que probar.

---------- Actualizado después de 6 minutos ----------

Hablando de estapas de salida, estoy probando la salida Quad push pull, la encuentran en el LC end millenium amplifier, el simulaciones los resultados son hermosos , usando BJTs 8ohm a 200W obtengo cifras de THD 0.002%, que anteriormente solo obtenía con mosfets, en mi CFA mini.

---------- Actualizado después de 6 minutos ----------

Ivan, por hay le mande unos amplificadores operacionales discretos a Juanma de regalo, espero se los puedan enviar lo antes posible, regalame tu mail que quiero mandarte algunas fotos de mis trabajos porque tengo algunas cositas que podrían interesarte.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: png Captura.PNG (32,9 KB (Kilobytes), 106 visitas)
Tipo de Archivo: png quad.PNG (24,2 KB (Kilobytes), 95 visitas)
15/01/2012 #17

Avatar de juanma

hazard_1998 dijo: Ver Mensaje
cabe aclarar, que los lazos de realimentacion en corriente deben siempre coexistir con el lazo de tension, no puede operar si no hay realimentacion de tension (a menos que el amplificador posea muy baja ganancia a lazo abierto), este tipo de lazos combinados existe desde hace 50 años, o mas, acá habia publicado algo al respecto :Amplificador valvular de 50w de alto damping (Zo < 0.2 ohm), uno de los grandes beneficios es que baja muchisimo la impedancia de salida y hasta se puede tener control sobre ésta.
Interesante ampli Hazard. No parecen lazos anidados de realimentación, sino mas bien 2 realimentaciones en simultaneo. La verdad es que seria interesante de analizarlo. Tengo nula experiencia con valvulas.

Pero no veo que coincida con la topología de realimentación de corriente que muestran tanto National o Texas o PCPAudio. Es decir, el ancho de banda en un VFB varía segun la ganancia, no así en un CFB, donde ambos son (hasta un punto) independientes. Esa superposición de cualidades no veo que resulte en algo.

Sobre el ampli con los 3 diodos, puede ser por el tema del tempco, para disminuir mas el Bias ante un aumento de temperatura. Igual se pueden hacer arreglos con otro transistor mas, para aumentar ese parámetro.

Existe otra manera de cargar el input y es con un espejo de corriente, entre el colector del Tr de entrada, y una segunda etapa.

off topic
Sin quererlo, en estos dias termine viendo una pagina con equipos de audio vintage (80-90) y me puse a buscar algunos esquematicos. Algunos equipos son obras maestras!
Muchas ideas, de las cuales podemos probar varias. Desde fuente de alimentacion variable para un class A, feedfoward, mucho de Zero Feedback, Error Correction, High Speed Bias, Super Linear Circuit, etc. Y encima varios explicados con lujo de detalle!
16/01/2012 #18


hola a todos, ami me gustaria aprender mas sobre este tema para el diseño de amplificadores, no se si puedan compartir algun libro, o sitio en internet donde pueda leer mas sobre estos temas tan importantes,
16/01/2012 #19

Avatar de 0002

Interesante lo que se aprende en un día aquí en los foros , yo quisiera contribuir al tema con esta idea, hace tiempo en el foro se publicó un esquema (Fogonazo para ser exactos) sobre un amplificador a base de IGBTs, el diseño creo era específico de una revista, en ese aspecto creo que agregar lazos de realimentación no sería necesario (creo), debido a que los componentes de la etapa de salida son muy dificiles de conseguir, el mismo Hazard dijo que se podia hacer la etapa de salida con componentes discretos (BJTs y Mosfets), estaría interesante hacerlo, digo es un aporte minimo con mis reducidos conocimientos en el tema, pero a ver que les parece a los que saben .

Ragaman esos datos que muestras son muy interesantes, sobre todo con esa potencia .

Saludos.
16/01/2012 #20

Avatar de Iván Francisco

Hola ragaman y juanma:
ya que los dos incursionaron en la construcción del "End Of Millenium", que diferencia encuentran con el CFB de PCP? a nivel sonoro?
Juanma: creo que aún no tuviste la oportunidad de escuchar el de Pablo aún.
Ragaman: has probado multiamplificar el Millenium? alguien ha probado compararlo con amplificadores clase A?
gracias a ambos
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