Amplificador Clase A pura 2 etapas Single Ended a Mosfet

[diegomj1973]

Hola a todos:

Después de haber incursionado en la amplificación en clase A con el mítico amplificador JLH, decidí diseñar mis propios amplificadores o buffers. Con mucho éxito y orgullo personal desarrollé mejoras para el JLH, diseñé y armé desde cero un buffer a mosfet sin realimentación global y en single ended; incentivado por el excelente desempeño de estos dos “monstruos” procedí a diseñar y armar desde cero un amplificador con salida a mosfet 3 etapas también en single ended. Todos estos circuitos superaron muy ampliamente mis expectativas personales.

Motivado por el éxito previo y por la reciente adquisición de un osciloscopio analógico LEADER LBO-508A de 20 MHz (que añoraba desde hace muchos años pero debido a que no me dedico de lleno a ésto no compré en su momento y ahora me salió la oportunidad y la aproveché, ya que lo conseguí “inmaculado” con manual original, puntas, fusible original de reemplazo!!! (obvio que nunca fue necesario utilizarlo), embalaje original, todo como nuevo, ya que quien lo adquirió nunca lo usó y luego falleció sin poder usarlo), no dudé en comenzar a diseñar desde cero un amplificador con salida a mosfet 2 etapas también en single ended. Sus características más relevantes son: amplificador diferencial a bipolares en la entrada alimentado con fuente de corriente constante mejorada para altos PSRR (en base a dos transistores bipolares) y conectado en sus colectores un current mirror Wilson mejorado (en base a 4 transistores bipolares). No hay degeneración de emisores en el diferencial ni en el current mirror Wilson. La etapa de salida es a mosfet en single ended con fuente de corriente constante mejorada para altos PSRR (usando un mosfet controlado por un transistor bipolar). Hay acople directo en continua en la salida y hay acople capacitivo en la entrada. No hay otra cosa. Fuente de alimentación: desregulada y filtrado simple a capacitor.

Las especificaciones técnicas son:

Máxima tensión de entrada = 2 V RMS
Ganancia de tensión = 11,86 dB (medida a 1 KHz)
Máximo voltaje de salida en clase A pura = 7,83 V RMS (1 KHz y 12 ohmios)
THD total a plena potencia 0,00049 % (1 KHz y 12 ohmios)
Segunda armónica = -82,70 dB en 16 KHz a –111,03 dB en 16 Hz (12 ohmios)
Tercera armónica = -96,09 dB en 16 KHz a –131,44 dB en 16 Hz (12 ohmios)
Potencia de salida máxima libre de recorte = 5,11 W RMS (1 KHz y 12 ohmios)
Rango de frecuencias = 0,82 Hz a 625,50 KHz (a - 0,1 dB)
Fase = +0,52 grados a 16 Hz y –0,32 grados a 16 KHz
Frecuencia de corte inferior = 0,13 Hz a –3 dB
Frecuencia de corte superior = 3,63 MHz a –3 dB
PSRR = 81,81 dB (8,12 uV RMS a la salida con ripple de 100 mV RMS por rail, con entrada cortocircuitada, 12 ohmios)
Impedancia de entrada desbalanceada = 5,9 K ohmios
Capacidad de filtrado de alimentación = 56.400 uF por canal
Voltaje de alimentación = 32,7 V desregulados
Corriente de alimentación = 1,11 A por rail (aprox.)
Potencia disipada por mosfet = 35 W (aprox.)
Potencia disipada total = 145,5 W (aprox.) para 10,22 W RMS totales en clase A pura
Potencia de los transformadores = 4 unidades de 240 VA cada uno (220V a 24V) para dos canales (dos transformadores por canal)

Como características subjetivas:

Gran dinámica (fuente desregulada y bien dimensionada, sin elementos de paso)
Detalle extremo en los pasajes más débiles de la música con limpieza de fondo muy marcada aún con parlantes muy sensibles (camino corto de señal y alto PSRR)
Rapidez (alto slew rate debido a la relativa alta corriente del diferencial)
Capacidad de ir desde los pasajes más débiles a los más estridentes con suma rapidez y sin compresiones aparentes.
Excelente desempeño en el rango medio a alto.
Excelente control de graves. Buen damping.
Calor para regalar!!!

Acá van algunas fotos del “monstruo número 4” todavía sin “encerrar” en su jaula.
Los disipadores están bastante cortos por lo que las pruebas de escucha las hice breves y hasta sumergiendo parcialmente los disipadores en agua (parece una locura pero anda joya y pude disfrutar música por unas 4 horas!!! y con temperaturas razonables). Obvio que no uso micas, para reducir al máximo las Tj de los mosfet. Como no consigo disipadores de tamaños adecuados y precios accesibles voy a probar refrigeración pasiva por aceite (aislando los 4 disipadores entre sí y totalmente sumergidos dentro de una o dos cubas con aceite refrigerante). A los mosfet se les agregó unas pequeñas aletas en “U” sobre la carcasa plástica de modo de ayudar un poco más en la disipación. Los disipadores debieran ser prácticamente iguales pero en mi caso son 2 unidades ZD8 de 15 cm de largo (1,56 grados / vatio) y otras 2 unidades ZD8 de 20 cm de largo (1,35 grados / vatio). Traté de compensar las aletas en U que disponía: le coloqué las dos U más grandes en los dos ZD8 de 15 cm y las dos U más chicas en los dos ZD8 de 20 cm.
En una de las fotos se ve el detalle del disipador para el BC560C (encapsulado TO-92) que lo emule a partir de disipadores rescatados.

En el esquema no fue incluido un pequeñisimo capacitor de 1,5 pF en paralelo a la resistencia de entrada de 4K7 (dispuesta entre la base de uno de los transistores del diferencial y 0V) ya que la capacidad entre pistas de esta resistencia era cercana a ese valor y no fue necesario colocarlo adicionalmente. Esa capacidad mejora muy poquito algunas distorsiones.

Se cuidó lo más posible la conexión en estrella de todos los puntos que van a 0V. Se prestó especial cuidado a la conexión de la realimentación en la salida.

En paralelo a cada capacitor de las CCS se dispuso uno adicional de 0,1 uF. Lo mismo con los de alto valor de la realimentación y de la entrada.

Saludos

 

[juanma]

Buenas diego e interesante proyecto!

Unas cosas:

por qué asocias una fuente desregulada a una gran dinámica?
regular la alimentación de las etapas de baja potencia es lo mas recomendable.

por qué :"No hay degeneración de emisores en el diferencial ni en el current mirror Wilson"?
cuando justamente lo que hace es linearizar la etapa.

a modo subjetivo, no probaste con un input en singled ended? Es decir, todo el amplificador single ended.

no está compensado en frecuencia ese amplificador??

Saludos!

 

[diegomj1973]

Buenas diego e interesante proyecto!

Hola Juanma:

Gracias ante todo!.

Entre una fuente desregulada frente a una regulada pude experimentar en la práctica diferencias (quizás sutiles pero las alcancé a notar auditivamente). Puede llegar a ser, creo, debido a la limitación en la respuesta temporal de los elementos de paso (reguladores o transistores de paso) ante rápidos y bruscos crecimientos de la señal que demanda exigencia de estos elementos. Lo noté entre el buffer a mosfet (alimentado con reguladores fijos) y este último circuito.

"regular la alimentación de las etapas de baja potencia es lo mas recomendable". Totalmente de acuerdo contigo, sólo que en este diseño no he verificado grandes influencias entre salida o alta potencia y entrada o baja señal debido a la existencia de la CCS en el diferencial, que ayuda a aislar un poco los problemas. Si esta CCS no estuviera estimo que ahí sí se hace necesario aislar con alimentaciones reguladas y estabilizadas para la entrada o parte de baja señal.

"por qué :"No hay degeneración de emisores en el diferencial ni en el current mirror Wilson"?
cuando justamente lo que hace es linearizar la etapa." No lo puse literalmente para implicar que la degeneración de emisores esté mal, sino que simplemente no fue necesario usarlas ya que no aportaban grandes cambios en las simulaciones en cuanto a mejoras de THD o reducción de armónicos.

"a modo subjetivo, no probaste con un input en singled ended? Es decir, todo el amplificador single ended." No, todavía.

"no está compensado en frecuencia ese amplificador??" No fue necesario ya que dió los márgenes de fase y márgenes de ganancia necesarios para que sea incondicionalmente estable.

Saludos

 

[juanma]

De cuanto es el factor de realimentación?

Que sea estable a cualquier frecuencia lo sacaste por simulación?

Ese espejo de corriente en el input te da muchisima ganancia de lazo abierto.
Si tenes tiempo probate algo sin espejo de corriente, para tener un menor factor de realimentación, y nos contas si escuchas alguna diferencia.

Y en lo posible que esa evaluación auditiva la realice alguien que no tenga idea del audio, a modo de hacerlo lo mas imparcial posible. Yo hice eso, y el voto positivo fue para el amplificador sin realimentación.

 

[diegomj1973]

"juanma;De cuanto es el factor de realimentación?"

Lo tengo calculado, ni bien lo encuentre entre mis papeletas lo subo.

"Que sea estable a cualquier frecuencia lo sacaste por simulación?"

Verifiqué que el margen de fase esté en torno a 45 grados (135 grados en la grafica de fase) de modo que la respuesta impulsional sea una solución de compromiso entre sub y sobreamortiguado, cuando la ganancia es 1 (0dB).

La prueba más concreta de estabilidad es el hecho de tenerlo en perfecto funcionamiento y verificados sus parámetros más indicativos de estabilidad. Estuvo ya un poco más de 6 horas bajo pruebas sin indicios de oscilaciones, corrimientos de puntos estáticos o inestabilidades térmicas.

"Ese espejo de corriente en el input te da muchisima ganancia de lazo abierto." Si, bastante. Mucho más si todavía no tienen resistencias de emisor los 2 transistores más inferiores del Wilson mejorado y los 2 del diferencial.

"Si tenes tiempo probate algo sin espejo de corriente, para tener un menor factor de realimentación, y nos contas si escuchas alguna diferencia." Voy a disfrutar un buen rato este diseño y luego lo pruebo, porque la verdad me gusta muchísimo como suena. Requiere muchas horas de escucha para "sacarle la ficha".

"Y en lo posible que esa evaluación auditiva la realice alguien que no tenga idea del audio, a modo de hacerlo lo mas imparcial posible. Yo hice eso, y el voto positivo fue para el amplificador sin realimentación" Muy cierto!!!

Saludos

PD: ni bien pueda subo una audición como con el buffer. Es muy llamativo pero no tiene el famoso hiss de fondo que se suele escuchar en muchos amplificadores, es simplemente mudo aún en los tweeters más sensibles. No hay ronquido de ningún tipo en la salida. Juanma: si podés simulalo y contame. Incluso es tan simple que podés probarlo armar. No te va a defraudar.

 

[diegomj1973]

Aquí les dejo una pequeña prueba de audición del amplificador subida en youtube. Condiciones de prueba: reproductor de CD Sharp directamente conectado a su entrada. Carga de 12 ohmios (dos bafles de 6 ohmios en serie por canal). Tema: solo de batería del grupo MANA en vivo (Coladito, track 9). Como detalle se alcanza a ver un ventilador de pie a mano para tranquilizar a la "bestia" que tiene muchísima fuerza en sus pulmones.

Adicionalmente, les muestro un pequeño adelanto de mis bafles esféricos, con un volúmen de 22 litros cada uno y con parlantes coaxiales de rango extendido de 8 pulgadas. Están operativos ya pero faltan culminar detalles de construcción. El damping interno se realizó con dos tipos de materiales. Como características: ausencia de coloración del bafle e imágen estéreo inmejorable.

 

[diegomj1973]

Hoy entro a este foro para distraerme y tratar de no caer, después de una muy penosa transición que me tocó pasar justo en el día de mi cumpleaños. He perdido a mi cumpa de la vida... mi querido viejito. No caigo aún. Lo necesitaba un poquito más todavía. Quería hacerlo partícipe de muchos momentos gratos que podían sucederme. No pudo conocer nietos... Lamento tanto haber postergado demasiado la decisión de la venida de los hijos. Hubiera deseado verle la carita de felicidad de conocerlos.

Asimismo les agradezco a todo el foro la atención de saludarme en ese día que podría haber sido tan especial para mí.

Junto fuerzas y entereza para tomar la posta de la familia y preservarlos del dolor.

Gracias, Santiago y hasta siempre!

 

[Dr. Zoidberg]

Diego:
Te doy mi mas sentido pésame.
Si bien no tuve la posibilidad de conocerlo, la pérdida de un padre es una situación muy difícil...
Que Dios lo guarde.

 

[diegomj1973]

Gracias Eduardo

 

[DOSMETROS]

Lo siento mucho viejo.

Que esté en paz.

 

[kacharero]

Mi sentido pésame, colega
un dia emigre y no volví a ver mas a mi viejo , su nieto solo lo conoció por photos. animo

 

[diegomj1973]

Les acerco algunas gráficas de simulación del amplificador para que se les clarifiquen los datos numéricos.

Corresponden al Espectro de distorsión en la salida y a la Distorsión Armónica Total en % (gráfica 1)
La gráfica 2 representa las Distorsiones de 2da y 3era Armónicas.
La gráfica 3 es la función de transferencia (Magnitud y Fase). En estas gráficas podemos analizar la estabilidad, es decir, en Magnitud 1 (0dB) corresponde aprox. -135 grados de Fase (45 grados de margen de fase referido a -180 grados).

Cualquier duda que haya podemos discutirlo. Gracias

PD: ¿alguien lo pudo armar?
PD2: no probé aún reemplazar la Wilson por una sola resistencia para bajar la ganancia a lazo abierto y ver que sucede con la tonalidad (según referencias al tema de factor de realimentación con relación a cambio de tonalidad general)

 

[diegomj1973]

Estuve buscando como efectuar el gabinete del amplificador (que me suele resultar siempre tedioso!) y se me ocurrió utilizar el gabinete de una vieja PC AT486DX4 que tenía tirada por ahí con mis basuras tecnológicas. Más precisamente el "esqueleto" del gabinete, debido a que voy a colocarle tapas laterales de madera (para darle un cierto toque a delicado y vintage, jajaja) para aprovechar atornillar los cuatro disipadores a estas tapas, ya que los mosfet no están aislados de los disipadores (los uso sin micas). Me viene al pelo. Voy a ver si consigo unos disipadores mucho más grandes para no llegar a disipación por aceite ni mucho menos usar coolers.

Adquirí un reproductor de Blue Ray por lo que voy a darle "jubilación" a mi antiguo reproductor de CD Sharp (que me resultó un caño).

Ni bien disponga los primeros resultados, muestro fotos.

 

[DOSMETROS]

Suelo utilizar los gabinetes de las VHS , solo hay que rehacer el frente

Tengo el miiiiiiiiismo osciloscopio , solo que el mio es la versión portatil a baterías. LBO308S

Saludos !

 

[diegomj1973]

Muy buena idea lo del gabinete del VHS. Tengo una Noblex, pero la estoy usando para transmitir audio y video inalámbricamente (uso el modulador de la video para atacar un booster de 36 dB y de ahí a una antenita y recepciono en cualquier TV conectado a otra antenita aérea dentro de unos 50m sin problemas!!!). Es como una pequeña emisora de TV!!!.

Una modificación que voy a implementar en breve en el amplificador de audio es intercalar una resistencia de entre 2k2 y 2k7 máximo entre el colector de la primer fuente de corriente constante (a la izquierda y arriba en mi esquema) y los dos emisores unidos del diferencial. Es simplemente para evitar el disipador del BC560C. La potencia de la resistencia la voy a fijar en 1 a 2W máximos, para darle cierta estabilidad térmica al circuito.

Saludos

 

[diegomj1973]

La asimetría intrínseca de los bobinados de los transformadores con secundarios con punto medio y el gran secreto para su empleo exitoso en circuitos de audio de alta calidad:

En un par de oportunidades mencioné el hecho de que en mis diseños de amplificadores o buffers de audio había empleado para sistemas estéreos cuatro transformadores en lugar de uno (en sistemas de calidad baja) o dos (en sistemas de calidad media). Les había comentado también lo de las asimetrías de voltajes en los casos de secundarios con punto medio para casos de fuentes duales y su implicancia en el rizado de fuente. También les había comentado una forma de reducir rizados utilizando cuatro trafos con secundarios de arrollamiento simple y cuatro rectificadores tipo mesa (diodos apareados constructivamente) para obtener sistemas de calidad alta, como yo los llamo.

Todo esto no es capricho mío, ni locura, ni estravagancia, sino que responde a un gran secreto que les paso a comentar y muy probablemente hasta a los más experimentados se les haya pasado. Este secreto es producto de observaciones que uno fue haciendo con el transcurso de los años y creo que merece especial reconocimiento.

Considerando constructivamente a los transformadores acorazados, concentrémonos en la forma de bobinar el secundario. Supongamos que necesitamos bobinar un secundario con punto medio… Comenzaríamos por un extremo del carrete con nuestro primer extremo del arrollamiento al que vamos a llamar punta Inicial… Arrollamos las vueltas específicas de nuestra primera mitad del secundario hasta culminar en nuestro punto medio al que vamos a llamar punta Central... Con mucha suerte supongamos que nuestra primera mitad del arrollamiento secundario quepa en una sola capa (ocupando todo el ancho del carrete)… A continuación, sobre la segunda capa ya, arrollamos las vueltas específicas de nuestra segunda mitad del secundario hasta culminar en el segundo extremo al que vamos a llamar punta Final.

Llamemos radio medio de arrollamiento a la distancia geométrica comprendida entre el centro de la sección transversal del alambre (de nuestra primera capa, por ejemplo, correspondiendo a nuestra primera mitad del arrollamiento secundario) y el centro de la sección de nuestro núcleo central. Vamos a tener en nuestro ejemplo dos radios medios (el de la primera capa y el de la segunda capa).

Ahora bien, el radio medio de arrollamiento de nuestra primera mitad es más pequeño que el radio medio de arrollamiento de nuestra segunda mitad (por más que la cantidad de espiras en cada mitad de arrollamiento sean iguales), con lo que las longitudes físicas de alambre de los dos arrollamientos serán diferentes y por ende sus resistencias de pérdida e incluso sus inductancias y capacidades.

Ya se podrán imaginar que con corrientes nulas de consumo por cada rama las tensiones inducidas en cada una de ellas van a ser iguales o muy parecidas (dependiendo de las tolerancias típicas del bobinador) peeeeeeroooooo.... con corrientes incrementándose en valor (puede que también corrientes diferentes) la cosa cambia e incluso puede empeorar muy asimétricamente las regulaciones de voltaje propias de cada mitad de secundario.

No se asusten!!! Puede haber algún tipo de paleativo para este problema de modo de intentar reducir esas asimetrías identificando el bobinado más largo y otorgándole a este bobinado los consumos más reducidos (si así se diera).

Créanme, las diferencias entre emplear dos transformadores para un sistema estéreo y emplear cuatro son muy importantes, muy a pesar de su mayor costo. El rizado en este último caso es sensiblemente menor y carece de la onda superpuesta que se produce debido a las asimetrías de los bobinados.

Saludos

 

[DOSMETROS]

Muy buena idea lo del gabinete del VHS. Tengo una Noblex, pero la estoy usando para transmitir audio y video inalámbricamente (uso el modulador de la video para atacar un booster de 36 dB y de ahí a una antenita y recepciono en cualquier TV conectado a otra antenita aérea dentro de unos 50m sin problemas!!!). Es como una pequeña emisora de TV!!!.

Saludos

Si tenés ese circuito , lo subirías ?

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El tema de los transformadores con punto medio tiene dos soluciones , una es dividir el espacio en dos y hacer los secundarios uno al lado del otro , incluso se pueden utilizar los carretes comerciales divididos y hacer dos medios primarios y sobre ellos los medios secundarios , la otra solución es hacer los dos secundarios simultaneamente , en ese caso algunos cuestionan que quedan espiras apoyadas con otras con diferencias de tensión que en algunos casos son cercanas a los 100 V , pero que considero que para los barnices actuales no tiene importancia.

Por ahí esto te interese leer esto :

https://www.forosdeelectronica.com/f21/fuente-bajisimo-ripple-high-end-18808/

Saludos !

 

[diegomj1973]

Hola Dosmetros (disculpame que use tu nick ya que no se tu nombre!!!):

Las dos soluciones que proponés son estupendas técnicamente hablando!!! más para cuando te toca hacerlos bobinar con características especiales y a veces menos frecuentes de encontrar en almacenes de electrónica. Las dos soluciones son perfectamente válidas y aplicables, a diferencia de la solución que propongo donde podemos rescatar algún trafo de características más frecuentes y comunes. Habrá que analizar diferencias de costos entre uno y los otros dos métodos que proponés (que creo, si técnicamente se puede implementar económicamente, de seguro son más bajos que los que propongo). Además tenés en tus casos, a iguales condiciones de potencia, menos pérdida en vacío, menos peso, reducción de cableado, espacio, etc., etc. El único problema es convencer a los "fenicios que bobinan" de hacerlos distintos de como los vemos casi siempre!!!. JAJAJA!!!!

En cuanto al circuito de la emisorita de TV es simplísimo: la salida de video compuesto de tu VCR (la que se conectaba antiguamente a la entrada de VHF/UHF del TV) la conectás a la entrada de un booster comercial (de los que vienen con ganancia fija de 10dB o mejor aún de los que vienen con ganancia ajustable de hasta 36dB). Estos booster suelen venir con su fuentecita incluída ó externa que generalmente se alimentan con 12Vcc y hasta 500 mA (suelen ser de mejor calidad). No es necesario acá inventar nada, se compra (< $100 con fuentecita y todo). A la salida de tu booster conectás una pequeña antenita (con medidas estandarizadas para el caso de VHF). En este punto podés incluso (a modo de pruebas caseras) usar un trozo de alambre (se me vino el alma de Argentino!!!!!). Luego, a distancia, conectás otra antenita (léase alambre también!!!!!) a un TV y sintonizás en canal 3 ó 4 dependiendo por qué canal tu VCR transmite y listo!!!. Si te queda algún cassette de VHS, lo colocás y probás la señal a distancia (es muy buena!!!). Si tu VCR te permite entrar con video y audio externo podés emitir también esas señales (que pueden ser provenientes de una videocámara, etc.). Se pueden emular así económicos circuitos de video vigilancia con VCR que están en deshuso.

Lo de la fuente High End que linkeaste, yo ya te había comentado con anterioridad que sirve para emular una especie de rectificación polifásica con la consiguiente reducción de los tiempos de carga/descarga de los condensadores de filtrado. Muy ingenioso pero hay que analizar costos (que en High End, por ahí, los que tienen la papota no se miden en gastar).

Saludos y gracias por sumarte a este foro!!

 

[diegomj1973]

Para tratar de dejar la mayor cantidad de datos posibles sobre el amplificador en cuestión, es que voy a intentar simular, calcular y medir (de resultarme posible) el Slew Rate y la impedancia de salida (arrojando el Damping Factor). En principio, como primera aproximación, el Slew Rate estimo (corríjanme, de estar numéricamente equivocado) en bastante más de 5V/uS. Como corriente de carga/descarga tomo unos 10 mA aprox. y como capacidad unos 2000 pF (considerando las peores condiciones para el mosfet). Muy probablemente esa capacidad sea bastante menor en la realidad. En este punto creo que puede mejorarse el Slew Rate sustituyendo el mosfet. No hice simulaciones ni mediciones al respecto. No veo necesario (ni conveniente) incrementar el Slew Rate aumentando la corriente del par diferencial (10 mA ya es más que importante para todo el par).

¿Colocar varios mosfet en paralelo, para manejar mayor potencia, deterioraría el Slew Rate por aumento de la capacidad resultante parásita entre los múltiples Drain y Gate? De ser así, ¿qué ventajas/desventajas traen las etapas en paralelo aparte de una mayor estabilidad térmica, mayor capacidad de manejo de corriente y confiabilidad?.

En las simulaciones, colocando varios mosfet en paralelo (en mi diseño y con el agregado de pequeñas resistencias de source de ecualización (0,1 ohm), más unas resistencias de Gate de 100 ohmios) se deterioran las bondades que logro con solo un mosfet por rail (para las mismas características de carga, corriente y tensión).

¿Es posible que haya diseños que se presten para "paralelearlos" y otros simplemente no?

Leí por ahí que puede existir una especie de fenómeno cancelatorio en "paralelear" transistores mosfet en cuanto al efecto de las capacidades parásitas y el problema de carga/descarga de estas capacidades que influyen en el Slew Rate. ¿Quién puede hechar más luz sobre ésto?

Ni bien cuente con datos más consistentes, los subo.

PD: quisiera probar utilizar los 2SK1058, ya que sus capacidades interelectródicas son bastante menores a las del IRF150N, e incluso son especialmente diseñados para audio. Tengo en disponibilidad unos 6.

Eduardo (Ezavalla): puede que debido al Slew Rate que estoy estimando esté notando (o subjetivamente me pareció) solo en algunas muy pocas grabaciones (por suerte no en todas) el detalle en los agudos, que te mencioné en un MP.

 

[diegomj1973]

Producto de investigar exhaustivamente en las simulaciones con el diseño ya armado del último amplificador 2 etapas, han resultado nuevas mejoras que van a dar origen a una nueva versión, la 2.

Los cambios más significativos son:

- la inclusión de una resistencia de 3150 ohmios entre el colector de la primera CCS y los emisores del diferencial (izquierda del esquema), en un principio para reducir exigencias térmicas del BC560 que lleva un pequeño disipador. Anteriormente había anticipado colocar un valor de entre 2k2 y 2k7 (que pueden ser factibles también). Como resultado inesperado: la inclusión de esta resistencia además aumenta el rechazo de ripple a 93,76 dB!!!, logrando valores teóricos de menos de 2,05 uV RMS a la salida para un ripple de 100 mV RMS y 100 Hz por rail, para entrada cortocircuitada y carga de 12 ohmios. La mejora de rechazo alcanza los 11,95 dB.
- la degeneración de los emisores del diferencial con resistencias de 330 ohmios.
- la modificación de la CCS de salida para mejorar composiciones de la distorsión y lograr también mayores niveles de potencia de salida (bajo el mismo tipo de carga, 12 ohmios) o lograr similares niveles de potencia de salida bajo cargas menores como 8, 6 o 4 ohmios, sin entrar en clipping dado el limitado valor de bias. Todo ésto se logra con el mismo nivel de bias original. Como resultado: se mejora la eficiencia de potencia. En carga de 12 ohmios, la eficiencia de potencia, puede llegar hasta casi el 42 %!!!, de un 7 % en el diseño original.

Como resumen comparativo:
En la anterior Versión 1:
Máxima tensión de entrada de diseño para una salida con THD de 0,00049 % en 12 ohmios: 2 V RMS a 1 KHz sinusoidal y potencia máxima de 5,11 W RMS por canal (10,22 W RMS en estéreo).
Máxima tensión de entrada para una salida con THD < 1 % en 12 ohmios: 2,46 V RMS a 1 KHz sinusoidal y potencia máxima de 7,72 W RMS por canal (15,44 W RMS en estéreo).
2da armónica: -82,70 dB a 16 KHz, -111,03 dB a 16 Hz.
3era armónica: -96,09 dB a 16 KHz, -131,44 dB a 16 Hz.

Versión 2:
Máxima tensión de entrada de diseño para una salida con THD de 0,00051 % en 12 ohmios: 2 V RMS a 1 KHz sinusoidal y potencia máxima de 4,80 W RMS por canal o 9,60 W RMS en estéreo (muy cercano al diseño original).
Máxima tensión de entrada para una salida con THD < 1 % en 12 ohmios: 5,06 V RMS a 1 KHz sinusoidal y potencia máxima de 30,43 W RMS por canal. Aquí se da un gran cambio!!!. Podemos llevar al sistema estéreo a casi 61 W RMS totales con distorsiones inferiores al 1 % y con la misma fuente de alimentación original!!!.
2da armónica: -80,07 dB a 16 KHz, -127,15 dB a 16 Hz. Mejora en Baja Frecuencia de 16,12 dB
3era armónica: -101,61 dB a 16 KHz, -152,52 dB a 16 Hz. Mejora en Alta Frecuencia de 5,52 dB y mejora en Baja Frecuencia de 21,08 dB.

Comparar el espectro de distorsión de esta nueva versión con el de la anterior. Verán que los armónicos superiores (por encima del 5to) quedan muy "planchados".

Hay una resistencia de valor próximo a los 2 K (en la salida) que se logra ajustando con presets. Este ajuste se realiza midiendo la relación de caída de tensión en alterna en las dos resistencias de potencia de 0,56 ohmios y 0,39 ohmios, de forma que sobre la resistencia de 0,56 ohmios caiga aprox. un 70 % de lo que cae en la de 0,39 ohmios para que la eficiencia de potencia pueda alcanzar niveles teóricos del 50 %. En la nueva versión, la eficiencia se acerca al 42 %, como ya dije, en cargas de 12 ohmios. La fuente de corriente en la salida (que para señales ya no es constante) es "modulada" (por así decirlo) por la misma señal de salida.

He simulado también una entrada balanceada dando iguales resultados pero con la ventaja adicional de permitir interconexiones un poco más largas de lo habitual y más inmunes al ruido de modo común.

Pronto estaré implementando estas mejoras.

Saludos

PD: acepto críticas de quienes quieran armarlo y disfrutarlo.