Otro amplificador de 3 Transistores ! BBB ¡

[Juan Carlos Hernández Púa]

[FogoNota: Como este tema comenzó a tener "Vida propia" lo separé del tema original/general sobre amplificadores de audio]
​

Buenos días ¿ alguien puede simular ésto por favor ?. Gracias y un saludo.

http://www.qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Super-ClassA_3W_PA.gif

 

[Sr. Domo]

Buenos días ¿ alguien puede simular ésto por favor ?. Gracias y un saludo.

http://www.qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Super-ClassA_3W_PA.gif


http://www.qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Super-ClassA_3W_PA.gif

Me gustaría dar mi opinión sin haberlo simulado todavía, pero:

Clase A y entrada singleton.... ¿porqué combinarlos? Si la clase A tiene muy buena calidad, porqué combinarla con entradas singleton, si éstas, según D. Self, tienen mayor distorsión frente al par diferencial.

Ahora, después de haberlo simulado:

Tiene una Iqsc de ≈160mA
Una THD de 11% a apenas 600mW
Una terrible deformación del semiciclo negativo, se puede decir que se recorta pero se "redondea" la onda.

No guta, por la simulación no me gusta.

 

[Juan Carlos Hernández Púa]

Me lo imaginaba Sr. Domo . Gracias.

 

[pandacba]

Cosa curiosa, para tener tan solo 3 transistores su comportamiento no es tan malo, en mi simulacion obtube más de 800mW y una THD10.5 % subiendo la carga a 16Ohms obtuve 850mW y una distorción del 5%
Con bajas tensiónes se complica tener potencia sin distorción
No obstante un número bastante pequeño de componentes, es decir el costo calidad es aceptable
Cambiando la resistencia entre las bases, por dos diodos, la potencia trepa a más de 1.1W y la disotrción sobrepasa el 9%
Tecnicamente con 8ohms y 12V se pueden obtener exiguamente 1.5W siempre sin quiar la vista que son apenas 3transistores, si se observa el esquema de cualquier CI para bajo voltaje se vera que el circuito es bastante complejo, precisamente en haras de obtener la mayor potencia con la menor distorción, por lo tanto pedir a tan simple ciruitos es como pedir peras al olmo

 

[diegomj1973]

Distinguido Pandacba, gracias por la simulación, creo que éste circuitito clase A que publiqué es un "diamante en bruto " que admite mejoras. Diegojm ( sin desacreditar al resto del foro y con el máximo respeto ) tu que has hecho tantos clase a ¿ que opinas ?
Reitero mi agradecimiento y recibid un cordial saludo.

Por lo sencillo del esquema (aunque puede simplificarse aún más), se obtienen aceptables resultados. Incluso, simulándolo y jugando con algún cambio, la THD se mantiene bastante constante en toda la banda audible (cosa que en diseños más complejos o de más etapas ésta tiende a aumentar en alta frecuencia con más facilidad). Son solo dos etapas y, aunque la THD no es de las más bajas, la envolvente del espectro de esa distorsión es interesante (existe poco contenido en el extremo alto, opuestamente a cuando son más etapas). Con corrientes de bías que no superan el 1/4 de amper, se puede jugar bastante. Con muy poquito aluminio y una fuente no muy robusta podés probarlo.

No le dediqué mucho rato al juego y obtuve 849,19 mW con una THD de 4,906 % sobre 16 ohmios, con corriente de bías de 241,7 mA, eliminando 8 componentes del esquema original, pero todo a 16 KHz . Seguro se puede mejorar más.

Acá subo una versión dual supply , donde me ahorro el capacitor de acoplo de salida (aparte de los otros 8 componentes mencionados).



R5 interviene en el offset de salida: debería ser una serie de resistencia más preset.

Saludos

 

[diegomj1973]

Gracias @diegomj1973 y al resto del foro por sus amables respuestas.

Debo reconocer, Juan Carlos, que gracias a que has subido amablemente ese primer esquema (el cual no había visto anteriormente), me ha animado a jugar un rato más y llegar a este otro esquema que se ve muy prometedor en cuanto a potencia, distorsión y eficiencia. Será cuestión de probarlo (tengo ganas de animármele, ya que es una pavada de circuito). Verás que le he metido mosfets (he aprendido a amarlos!!!). Fijate que ya atacamos 8 ohmios y con casi 4 W RMS!!!. Son solo 13 componentes!!! (¿será bueno o malo, según ese número?). El PSRR es de 56,32 dB. Fci es de 4,6 Hz a - 3 dB y Fcs es de 550 KHz a - 3 dB. Al emplear mosfets a la salida, me ha permitido levantar la ganancia de la etapa de entrada, mejorando notablemente la distorsión . Algo interesante a notar, es que si no se dispone dos fuentes simétricas (iguales en voltaje), puede emplearse para V3 (el voltaje negativo ó - Vdd) un voltaje mayor a los 12 V, permitiendo, incluso, obtener THD aún menores a las especificadas con + - 12 V. Se puede llegar a 0,335 % de THD con + 12 V y - 15 V, por ejemplo, a la misma frecuencia y carga nominal. Para + - 12 V de alimentación: disipación en reposo de Q3 = 8,24 W, disipación en reposo de Q2 = 6,18 W.



Saludos

 

[diegomj1973]

Una mejorada segunda versión del anterior:



El lazo de realimentación está un poco más exigido en disipación. Se reduce el ruido de fondo, se extiende la respuesta en alta frecuencia y se reduce al 66 % la THD del circuito anterior en las mismas condiciones (ahora, es de 0,44 %).

Será cuestión de armarlo, verificarlo, corregirlo, mejorarlo (si es que lo admite, todavía), bautizarlo y disfrutarlo.

Una sugerencia para el nombre, si todo sale bien, BBB13 (Bueno, Bonito y Barato 13 componentes)

Aquí subo de ejemplo cómo sigue bajando la THD empleando una pequeña asimetría de 2,7 V en la alimentación y modificando unas pequeñas cositas más.



Subo también el archivo para la simulación del primer esquema de este post.

Subo, además, una versión High Output de hasta 8 W pero sobre 4 ohmios!!!. Nos pusimos un poco más derrochones!!!. Sobre 8 ohmios logra 4,007 W a 0,097 % de THD (nada mal por la porquería de circuito que es y en clase A pura!!!). Este ya no es BBB13, sino BBB19. Ooops, casualmente 13 y 19 son números PRIMOS: uhhhmmm, qué extraño todo esto!!!. Alguien posteará el BBB23 o el BBB11, acaso?.



Por último, subo una versión Super High Output de hasta casi 15 W pero sobre 2 ohmios!!!. Vendría a ser la BBB23. Habrá que verificar en la práctica que se puedan manejar esos 3 pares de mosfets desde un simple BC560 (principalmente en alta frecuencia, de lo cual dudo bastante). De lo contrario, podrá ir para algún pequeño ampli de bajo (previo pedal o pre) y cortado convenientemente en frecuencia superior (por el bajo Slew Rate que intuyo tiene este último esquema). Será cuestión de probar cada esquema y subir opiniones.



Saludos

PD: en todos los esquemas, V1 requiere de muy buen filtrado y estabilización (en lo posible). V3 no es crítico: no requiere ni muy buen filtrado ni estabilización. Es un amplificador bastante atípico y particular.

 

[Juan Carlos Hernández Púa]

¡¡¡ Grande Diego !!!. Ya comenté que me parecía un proyecto a pulir. Un saludo.

 

[diegomj1973]

Finalmente, el BBB11!!!. Solo 3 resistencias fijas, 3 transistores, 3 capacitores y 2 presets. Solo para arriesgados y entendidos. Prestar atención a la disipación máxima del preset del lazo de realimentación. Riesgos por cuenta y orden de terceros. Están advertidos.

Sería la versión más reducida en componentes que se me ha ocurrido. Es la simplificación a la máxima expresión posible. Admite ajustes de bías (A) y ganancia (B).



Saludos

 

[diegomj1973]

Ordenando y puliendo más cosas en los esquemas ya presentados: se emplean fuentes simétricas, se mejora el Slew Rate (manteniendo esquema original), se unifica la sensibilidad de entrada en todos los modelos, se minimiza la distorsión, se maximiza el ancho de banda, se unifica la corriente de bías por cada par de mosfets en torno a 1 A (para garantizar el funcionamiento en clase A pura en todo el rango estipulado de salida para cada modelo). Se limita la disipación en reposo de cada mosfet a menos de 15 W, de modo de garantizar la confiabilidad de funcionamiento.

Con bastante seguridad, considero que pueden funcionar tal cual están esquematizados en la práctica, es decir, sin modificaciones (a excepción de C3, que quién lo quiera implementar verá qué es lo que le convenga utilizar como corte).

BBB11, 4 W a 8 ohmios:



BBB13, 4 W a 8 ohmios:



BBB19, 8 W a 4 ohmios:



BBB27 (sería el que reemplaza al BBB23), 16 W a 2 ohmios:



Saludos

PD: todos los modelos admiten impedancias nominales de carga iguales o mayores a las especificadas. De optar por impedancias mayores a las mostradas, se obtienen potencias menores pero a niveles de distorsión aún más bajos a los especificados.

 

[diegomj1973]

Se siguen puliendo los diseños ya presentados: se emplean los mismos valores para los componentes en torno al transistor de entrada (front end), para todos los modelos; se reduce C1 de 470 uF a 47 uF sin detrimento de la respuesta en baja frecuencia, para todos los modelos; se reduce significativamente el valor de R6 de modo de emplear componentes pasivos con menor solicitación de disipación máxima, para todos los modelos; se reducen aún más las distorsiones y se mantienen más bajas hasta mayor frecuencia, para todos los modelos; R4 pasa a ser un preset de 50 K multivuelta, para todos los modelos (en cada esquema figura el valor de ajuste necesario para el mismo).

En el BBB13, R6 es una resistencia de 1 ohmio y 4 W. En el BBB19, R6 son dos resistencias de 1 ohmio y 4 W c/u, en paralelo. En el BBB27, R6 son cuatro resistencias de 1 ohmio y 4 W c/u, en paralelo. De este modo, para ajustar el bías de cada modelo, nos aseguraremos de medir siempre 1 V sobre cada R6 (sea simple ó compuesta). Se probaron otros valores más bajos para R6, pero ninguno daba las distorsiones más bajas y sostenidas en la banda que las que se han encontrado hasta el momento.

Ni bien arme el BBB13 (muy posiblemente, ya que me entusiasmó la relación de la total simpleza al resultado obtenido), subo data real de las mediciones y desempeño. Debido a que es un diseño en single ended desde la entrada hasta la salida, la composición de su distorsión particular lo haría muy agradable de escuchar. Algo que me llamó poderosamente la atención es que la curva de distorsión no despega marcadamente en alta frecuencia, como se suele ver en los diseños clásicos de los amplificadores comerciales (en los que a partir de 1KHz o algo cercano a eso comienza a subir muy marcadamente). Por ejemplo, en las simulaciones del BBB13, la THD a plena potencia y en 100 KHz supera ligeramente el 1%, mientras que, por ejemplo, en el amplificador clase A 2 etapas que armé, la THD alcanza el 1 % ya en los 16 KHz aprox. (también a plena potencia). En los 100 KHz, sería un valor muchísimo más alto que en el BBB13.

BBB13, 4 W a 8 ohmios:



BBB19, 8 W a 4 ohmios:



BBB27, 16 W a 2 ohmios:



Saludos

 

[diegomj1973]

Voy a tirar los dados por este diseño final, ya que dispongo de 4 trafos de 220 V a 12 V 100 VA cada uno, los que me entregarían 15,6 a 15,7 Vcc ya rectificados y filtrados:



Cuya THD vs. frecuencia y a plena potencia sobre 8 ohmios, sería:



Y cuya THD vs. potencia y a 1 KHz y sobre 8 ohmios, sería:



Saludos

PD: vean cómo baja un poquito más aún la THD comparada al anterior esquema presentado del BBB13, empleando unos poquitos voltios más de alimentación.

Sugerencia para los materiales: Potencia de R1 = R5 = R8 = 1/4 W, R2 = 2 W, R3 = 1 W, R6 = 4 W. Voltaje admisible para los condensadores = 35 V. C1 lleva positivo arriba, C2 lleva positivo a la derecha y C3 lleva positivo a la izquierda, en el esquema. Se sugiere disipadores separados para ambos mosfets de resistencia térmica igual o inferior a los 0,8 ºC / W (para Ta de 25 ºC). Se sugiere no emplear micas entre mosfets y disipadores. Con ésto, la temperatura de un disipador debería rondar los 37 a 38 ºC y no más de 100 ºC una de las dos junturas. Aislar eléctricamente los disipadores entre sí. Uno de los mosfets va a trabajar menos caliente que el otro (eso es normal, por la asimetría de funcionamiento).

De emplear disipadores con coolers (no muy sugerible por la baja potencia y relación S/N obtenida), podrían utilizarse de hasta 1,9 ºC / W c/u (resistencia térmica del disipador solo, ojo!!!). Con ésto, las condiciones de funcionamiento en cuanto a temperaturas no diferirían demasiado de las de la situación sin coolers.

 

[diegomj1973]

Mismo análisis para el BBB19, empleando trafos con secundarios de 12 VCA. No creo que los míos aguanten este maltrato , aunque de disponer de 2 pares más de mosfets y los disipadores adecuados, me gustaría hacer una pruebita rápida .



Cuya THD vs. frecuencia y a plena potencia sobre 4 ohmios, sería:



Y cuya THD vs. potencia y a 1 KHz y sobre 4 ohmios, sería:



Saludos

PD: las resistencias de 0,1 ohmios son de 0,5 W.

Resistencia térmica sugerida de disipador para montar 2 mosfets y sin coolers: 0,4 ºC / W. Con coolers: 1 ºC / W.

 

[Juan Carlos Hernández Púa]

Diego, estoy ansioso de conocer tus impresiones subjetivas de escucha, que para mí son tanto o más importantes que las científicas. Creo que va atener ( por los fet y el diseño del circuito ) un precioso sonido en los matices medios-agudos ( voces y guitarras eléctricas o instrumentos de viento ) pero con unos graves mas profundos y contundentes que los circuitos valvulares. Enhorabuena por el trabajo realizado y ya nos cuentas como ha ido el montaje y sobre todo la escucha. Un saludo.

 

[diegomj1973]

Mismo análisis para el BBB27, empleando trafos con secundarios de 12 VCA.



Cuya THD vs. frecuencia y a plena potencia sobre 2 ohmios, sería:



Y cuya THD vs. potencia y a 1 KHz y sobre 2 ohmios, sería:



Resistencia térmica sugerida de disipador para montar 4 mosfets y sin coolers: 0,2 ºC / W. Con coolers: 0,5 ºC / W.

Adicionalmente, subo una comparativa entre modelos:





Si al "buque" del BBB27 lo alimentamos con un pelín de voltaje más (entre 0,5 a 1 V más por rail), se mejora notoriamente el quiebre en la THD a partir de los 40 a 50 KHz. Las capacidades de 4 mosfets en paralelo comienzan a molestar en alta frecuencia .

Saludos

 

[Daniel Lopes]

Hola a todos , ?? quanto a lo nonbre "BBBXX" acaso eso serias una abreviación de :Bueno , Bonito y Baratito version XX ?? , jajajajajajajajajajaj
!Saludos cordeales desde Brasil!
Att.
Daniel Lopes.

 

[diegomj1973]

Hola a todos , ?? quanto a lo nonbre "BBBXX" acaso eso serias una abreviación de :Bueno , Bonito y Baratito version XX ?? , jajajajajajajajajajaj
!Saludos cordeales desde Brasil!
Att.
Daniel Lopes.

Así es.

Aunque de barato un clase A pura, digamos que mucho no tiene . Terminan siendo diseños donde debemos gastarnos mucha platita . El mayor problema es que cuando los escuchás por primera vez, se tornan adictivos y no podés abandonar esa modalidad de funcionamiento jamás . Te tenés que acostumbrar a las altas temperaturas y al olor a hierro caliente permanente .

Saludos

PD: bien podrían llamarse BBCXX

 

[Juan Carlos Hernández Púa]

Mirar éste Link https://www.passdiy.com/project/amplifiers/the-pass-a-40-power-amplifier e ir desplegando los menús de la parte izquierda Neslon Pass al poder ¡¡¡¡¡

 

[ericksm]

Al nombre le falta una F de facil :BBBFXX

Me gustaria hacer el modelo de 11 componentes para tener un ampli para laboratorio pero el condensador de salida de 14mF + 100uF creo que no entra en la definicion de la tercera B

Este valor es correcto? hay otro tipo de condensadores que se puede adquirir para estos casos?

gracias

 

[diegomj1973]

Al nombre le falta una F de facil :BBBFXX

Me gustaria hacer el modelo de 11 componentes para tener un ampli para laboratorio pero el condensador de salida de 14mF + 100uF creo que no entra en la definicion de la tercera B

Este valor es correcto? hay otro tipo de condensadores que se puede adquirir para estos casos?

gracias

El condensador de 14.100 uF es compuesto de 3 unidades de 4.700 uF en paralelo. Igual, como dije en uno de los post más arriba, quien lo arme puede decidir qué frecuencia de corte desea implementar. Los 14.100 uF pueden parecer excesivos para el BBB11 ó 13, pero resultan así para conseguir una mínima atenuación desde aprox. 16 Hz en adelante (a 0,2 dB respecto de banda pasante).

Para los otros modelos (el 19 y el 27), ese condensador de salida se compone de la misma forma: múltiplos de 4.700 uF, para obtener mejores resultados con el conjunto respecto a un único gran condensador (por cómo se comportan los parámetros equivalentes del condensador).

Saludos

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Es un diseñador muy respetable, con muchísima experiencia, con ideas siempre innovadoras, y muy humilde ante todo. Tengo la gran dicha de haberme maileado personalmente con él y recibir de su persona gratas palabras de aliento en su momento (es como haber charlado con el mismo George Simon Ohm!!!).

De sus diseños, me gustarían probar el F5 y el PLH (ambos 2 etapas).

Un abrazo