Haz una pregunta
  Foros de Electrónica » Sistemas de Audio » Audio: Gran señal
Foros Registrarse ¿Olvidaste tu contraseña?
06/10/2011 #1

Avatar de diegomj1973

Es posible el uso de CFAs en etapas de audio de calidad?
Propongo la discusión de este tema para saber si es posible implementar etapas de audio de alta calidad usando estas topologías y conocer además si existen otras topologías fuera de las tradicionales VFAs y no tan tradicionales CFAs.

Quien pueda aportar diseños de CFAs en potencia y por qué no en clase A pura, serán bienvenidos.

Como datos interesantes en CFAs:

El polo de ganancia en lazo abierto de los CFAs suele estar a mayor frecuencia que el polo de ganancia en lazo abierto de los VFAs.
En los CFAs, la red de realimentación influye en el valor de la ganancia en lazo abierto.
La ganancia en lazo cerrado, para corriente continua, la establece la red de realimentación.
El polo esta determinado por la resistencia de la red de realimentación (dispuesta generalmente entre salida y entrada inversora, a la que llamaremos R1) y la capacidad interna del CFA.
Si mantenemos constante R1 (que define el polo) y variamos sólo la otra resistencia de la red de realimentación (dispuesta generalmente entre entrada inversora y 0V, a la que llamaremos R2) tendremos un amplificador con ganancias y anchos de banda independientes, en el que R2 impone el valor de ganancia y R1 impone el valor de ancho de banda. Cabe aclarar que los circuitos reales denotan una pequeña dependencia entre estos dos parámetros (ganancia en lazo cerrado y ancho de banda) que es más pronunciada cuanto mayor sea la ganancia del circuito. Casos extremos de ganancia en lazo cerrado pueden provocar un producto ganancia por ancho de banda constante de valor (similar a los VFAs).

Los CFAs no están limitados por el slew rate, es decir, no hay un slew rate máximo como en los VFAs.

El slew rate es directamente proporcional a la variación de tensión que se produzca en la salida e inversamente proporcional a la resistencia R1.

El buffer de entrada del CFA degrada el slew rate de todo el dispositivo. La degradación no es tan notoria en configuraciones de alta ganancia pero sí lo es en configuraciones de baja ganancia. La configuración más rápida es la inversora, comparada a la no inversora.

R1 se procura sea lo más baja posible de modo de conseguir el mayor ancho de banda con un adecuado margen de fase para no tener un excesivo sobreimpulso. R1 no puede valer cero (seguidor de tensión) ni tampoco es deseable que contenga capacidades. Valores típicos menores a 1.000 ohmios.

No se deben colocar capacidades a la entrada del circuito y menos si son grandes.

No colocar capacidades en el lazo de realimentación (en paralelo a R1).

Pueden existir efectos cancelatorios entre capacidades en el lazo de realimentación y capacidades en la entrada inversora, pero igualmente se desaconseja agregarlas como capacitores físicamente, salvo aquellas formadas por el propio layout que resultan inevitables.

Capacidades de carga mayores a 10 pF pueden provocar inestabilidades, por lo que se recurre a técnicas como colocar resistencias en paralelo a la capacidad de carga (si el circuito lo permite), aumentar R1 ó intercalar una pequeña resistencia (de 10 a 50 ohmios) en serie con la carga.

La corriente de ruido en la entrada no inversora es despreciable comparada a la corriente de ruido en la entrada inversora (típicamente una relación de 10 a 1). Estas corrientes de ruido suelen ser mayores que en los VFAs, pero el voltaje Vn suele ser menor. Debido al uso de resistencias bajas para R1, la tensión de ruido a la salida puede ser incluso menor que en VFAs.

Los cambios de temperatura y tensión afectan más al dispositivo, comparados a los VFAs.

Poseen menos etapas de ganancia que los VFAs, que hace que se introduzcan menos retardos.

Poseen menos precisión en corriente continua que los VFAs.

Poseen más precisión en corriente alterna que los VFAs.

El ancho de banda en lazo abierto es mayor que en VFAs.

La distorsión es menor que en VFAs, debido a la configuración complementaria (por cada transistor NPN hay otro PNP complementario).

Gracias
07/10/2011 #2
Moderador general

Avatar de Fogonazo

La realimentación CFA no es algo nuevo, ya se empleaba en equipos valvulares.
Posee la desventaja de su tendencia a oscilar, el diseño es bastante delicado como para eliminar esta posibilidad.
Incluso se requiere de una distribución de componentes sobre el impreso, si lo hubiera, que disminuya al mínimo las capacidades parásitas.
Una opción interesante es el empleo de ambas topologías VFA + CFA en el mismo esquema.
07/10/2011 #3

Avatar de Dr. Zoidberg

Por ejemplo, todos los diseños FAPESA que subí hace un tiempo al foro son CFA...de los 70's, pero CFA
08/10/2011 #4

Avatar de diegomj1973

Fogonazo:

Con respecto a la tendencia a oscilar de esta topología es muy cierto ya que generalmente cualquier capacitor colocado en lugar inadecuado o incluso la elección de un valor inadecuado para la resistencia de realimentación R1 (el fabricante generalmente sugiere un valor óptimo de esta resistencia para cada valor de ganancia para lograr estabilidad y buen ancho de banda).

Con respecto al layout es sugerible que el plano de masa sea sólido y de baja impedancia; la capacidad de este plano de masa en relación a la entrada inversora y de este plano de masa en relación a las pistas hacia la entrada inversora debe ser mínima. Puede suceder que los circuitos doble faz estén desaconsejados en algunos casos extremos.

Las pistas hacia la entrada inversora deben ser cortas y los componentes conectados a estas pistas deben estar muy cerca entre sí.

He visto que combinan las topologías VFAs y CFAs para conseguir un dispositivo (en conjunto) con las mejores características de ambas, sólo que aumentan los costos. Esto puede ser muy interesante para tratar también.

Gracias



Eduardo:

Si no me confundí, he visto algunos de los esquemáticos que habías subido de circuitos de potencia FAPESA (10, 15, 25 y 100W, me parece) que están escaneados de un libro. No sé si te referías a esos mismos...

Por lo muy poquito que he visto, si son esos los esquemas, veo que no son complementarios en su circuito de entrada sino en single ended. Los CFA que mayormente pude ver (a modo de Op-amp y en pequeña señal) han sido totalmente simétricos y complementarios, salvo en la página de Rod Elliott, en la que me parece ejemplifica algo en single ended con topología CFA (ya hablando de circuitos de potencia).

De ser así, como los FAPESA que subiste, qué diferencias podría aportar un diseño de su circuito de entrada asimétrico (en single ended) comparado a un diseño simétrico y complementario como supe ver en Op-amps?. Entiendo que hay diferencias en la reducción de armónicos pares entre uno y otro caso y eso puede traducirse en alguna diferencia percibida en el timbre final del sonido, pero qué otra ventaja ó desventaja puede aportar una entrada en single ended en una topología CFA? No he visto mucho al respecto. Es más, veo que la tendencia actual apunta mayormente a diseños simétricos.

Otra cosa, el amplificador JLH tiene topología CFA, si no me confundo, con entrada en single ended. En este diseño, habrá habido intencionalidad por parte de su diseñador de que produzca timbres con predominancia de armónicos pares en conjunto con los parlantes o simplemente apuntó a un diseño mínimo y económico para la época?. Leí en varios foros que es un amplificador que no reúne para nada las mejores mediciones (por no decir que sus mediciones son bastantes mediocres) pero que sónicamente resulta agradable en conjunto con los parlantes y ese es su gran secreto (Dualidad entre lo bien que puede medir un amplificador y lo que puede no gustar finalmente en el oyente).

¿Los FAPESA, dada la data de origen, podrían seguir la misma línea de simpleza del JLH o hay algo más detrás de esos diseños sencillos que se nos está escapando?

Gracias
08/10/2011 #5

Avatar de Dr. Zoidberg

Diego:
Esos amplificadores son de principio de los 70's, y en esa época la entrada en modo diferencial no era muy conocida ni usada...esa es la única razón por la que está ahí . Además era un diseño simple, estable (estos no oscilaban casi nunca), con un gran ancho de banda, pero con la terrible desventaja de la alta sensibilidad a las variaciones de la tensión de alimentación (ese es el motivo por el que FAPESA recomendaba fuentes reguladas para los modelos de potencia relativamente baja). Claro que el cálculo de la realimentación era un pequeño lío, por que era por corriente al emisor de la etapa de entrada, que además fijaba la impedancia de entrada del amplificador...así que ahí nomás empezaban los compromisos .
Por lo demás, dá lo mismo cual sea la etapa de entrada, pero si es diferencial hay que hacer más lío, mientras que al emisor de una transistor en emisor-común, solo hay que poner una resistencia para transformar la salida en corriente.

Con respecto a JLH...no soy muy analista de sus diseños, nunca me cayó muy en gracia que digamos, pero si tenés el link a mano de ese ampli, pasalo para verlo.

Saludos!
08/10/2011 #6

Avatar de diegomj1973

Eduardo:

Subo esquemas simplificados de CFAs con configuraciones simétricas y complementarias desde entrada a salida (esquemas sin realimentar). Luego subo un esquema práctico de un CFA para auriculares, siguiendo las topologías al principio descriptas, aunque ese mismo autor dispone de diseños CFA de hasta 25W por canal y en clase A, si no mal recuerdo. Parecen ser bastante interesantes sus diseños. Obviamente que los componentes habrá que ver como conseguirlos acá en Argentina, para poder implementarlos al menor detalle, sin dispersiones.

Luego, subo un esquema simplificado de Rod Elliott de CFA en single ended. Creo que siguen esta topología los modelos DoZ, el Cheapo (el que no tengo muy presente) y el JLH, del que subo una variante (la 2005, de alta potencia), todos en single ended en su circuito de entrada.

Saludos
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg CFAs.jpg (57,9 KB (Kilobytes), 34 visitas)
Tipo de Archivo: jpg Ejemplo práctico de CFAs.jpg (48,0 KB (Kilobytes), 29 visitas)
Tipo de Archivo: jpg CFA single ended.jpg (20,7 KB (Kilobytes), 24 visitas)
Tipo de Archivo: gif JLH-2005-AMP-schematic-v1.gif (13,5 KB (Kilobytes), 31 visitas)
10/10/2011 #7

Avatar de zopilote

En el foro ya hay un amplificador posteado por ragaman, con todo lo que se expone es este tema.
10/10/2011 #8

Avatar de diegomj1973

zopilote dijo: Ver Mensaje
En el foro ya hay un amplificador posteado por ragaman, con todo lo que se expone es este tema.
Zopilote:

Los proyectos armados por ragaman los he visto y me parecen excelentes (desde el punto de vista de armado se los ve muy bien, pero no he podido escuchar ninguna prueba ni analizar alguna curva característica para afirmar si también se comportan como amplificadores de alta calidad). Si bien él gentilmente brinda los diseños de PCB y todos los pormenores para armarlos, no veo ningún esquemático ni análisis pormenorizado de las mejoras que él comenta implementó en sus diseños. Solo veo fotos de sus etapas y de los PCB. No lo estoy culpando sino simplemente cuida sus esfuerzos (hay quienes así lo prefieren y en eso no me opongo). Pueden decirme: ¿y porqué no levantás el esquemático analizando el PCB? a lo que respondo: personalmente lo puedo hacer aunque lleve tiempo pero hay que pensar que hay gente con más limitaciones que a lo mejor no lo sabe hacer o les cuesta muchísimo. Porqué hacerlo difícil si lo podemos hacer más fácil?. Es por eso que sería interesante contar con bases para desarrollos que podamos compartir y discutir, en las que podamos apoyarnos y de esa forma sintetizar (con aciertos y errores) nuestros propios diseños. Yo entiendo que hay diseños buenísimos que podemos copiar, armar y disfrutar, pero mayor orgullo otorga nuestros diseños frutos de nuestro esfuerzo personal. Mi postura es la de compartir todo tipo de experiencias, simplemente.

Saludos
10/10/2011 #9

Avatar de zopilote

Los proyectos de ragaman solo son una pizca de lo que esta en Pcpaudio, claro que lo tienen como teoria y muy bien documentada si hubieras comprado su kit AMP V-AG1.6 ya descontinuado, pero tienen en BabyTrans-Z como los inicios de este. Se muy bien que tu quieres desentrañar todo los pormenores de dicho sistema intrigante y desconocido para la mayoria, y estare esperando por tus post en el futuro.
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf Amplifier current.pdf (21,9 KB (Kilobytes), 90 visitas)
Respuesta
¿Tienes una mejor respuesta a este tema? ¿Quieres hacerle una pregunta a nuestra comunidad y sus expertos? Registrate

Buscar más temas sobre:
Lupa Audio: Gran señal

Amplificadores de potencia en todas sus variantes: Válvulas, Transistores, Integrados.

Cerrar
Foros de Electrónica » Sistemas de Audio » Audio: Gran señal

Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd.
Search Engine Optimization by vBSEO ©2011, Crawlability, Inc.