Amplificatore Potenza con Stadio AB

[Federico80]

Non mi tornano i guadagni che indichi, sono un po' troppo alti. la frequenza di taglio inferiore del primo stado e` di circa 5Hz, supposto che il condensatore di ingresso non interferisca troppo. Quella del secondo stadio e` piu` alta, circa 9Hz, sempre che il condensatore di accoppiamento non faccia casini.

La regola da` lo zero, non il polo, quindi essenzialmente e` sbagliata, e si applica solo in qualche circuito, non in questi :)

Capito; cioè ho capito che nel campo della risposta in frequenza ne so quasi nulla

Ad ogni modo domani simulo per bene e controllo i valori di tensione nei punti critici, invece che farmi inviare i dati via email sul mio schema simulato da un altro (che ha Multisim e Microcap, ma chissà come implementa il mio schema nel suo simulatore).

Se si accoppiano in continua i vari stadi certamente la polarizzazione viene piu` incasinata, ma il circuito e` piu` semplice (ma meno didattico) e poi va a finire che bisogna mettere una retroazione globale.

Che criteri si devono seguire per accoppiare in continua ?

La resistenza da 1kΩ sull'emettitore del Darlington serve? Secondo me no, ci sono quelle di polarizzazione dei finali.

Osservazione interessante, non ci avevo pensato.

Per studiare come vanno questi amplificatori audio posso suggerirti di guardare i libri della Biblioteca di EY, c'e` una sezione dedicata all'audio con indicazioni di alcuni libri.

Ho consultato un po' il Bob cordell; dopo i "circuit building blocks" (current source, specchi, coppia differenziale) parla di una topologia classica (differenziale + VAS + PushPull) che trovo spesso in altri scritti, e di tutte le possibili migliorie. Mi piacerebbe approfondire prima per bene la classe A, più che altro per scopi didattici (non certo per costruire un ampli da usare, che se mi servisse andrei ad acquistare). Se non ricordo male non è trattata nel Cordell, o sbaglio ? Purtroppo posso consultarlo solo in biblioteca per tempi non molto lunghi (quando torno a casa dal lavoro).

Monta LT spice, qui abbiamo uno dei mostri sacri dell'uso di LTspice, RenzoDF che ti potra` aiutare a usare il programma, ma l'elettronica devi ripassarla tu :)

Mi sembra abbastanza semplice da usare, e simile in certi aspetti a CircuitMaker (student) con cui ho giocato un po' qualche mese fa. Per qualunque cosa chiederò a renzodf

L'elettronica è arruginita parecchio (troppi anni di lavoro in campo informatico senza più ripassare nulla).

Che cosa stai studiando? A che livello sei di elettronica (e matematica)? Serve per calibrare le risposte, altrimenti potrei anche tirare fuori una trasformata di Hilbert parlando della funzione di trasferimento di un sistema a fase minima :)

Ho letto in ordine: Sedra/Smith, M.Rashid (ed. italiana di P. Terreni) le sole parti dei BJT (e gli opamp ideali), trascurando *FET. Ho trascurato anche quasi del tutto i rispettivi capitoli sulla freq. response.

Per le basi matematiche non ho problemi: calcolo analitico (limiti, differenziali, integrali, logaritmi, esponenziali), geometria algebrica, etc. li mastico ancora bene.

Per le basi di elettronica, fino ad ottobre ricordavo gran poco perfino dell'RC (transiente e filtro in frequenza), da cui sono partito per riprendere in mano la materia. Ma mi sono spostato frettolosamente sui BJT a causa del forte interesse per l'amplificazione. Ho aimé un po' la sindrome dell'impaziente anche perché "purtroppo" devo pure lavorare invece che dedicarmi integralmente agli hobby e il tempo è poco, e l'interesse molto.... e la moglie pure lei reclama il suo tempo

[Federico80]

Ciao Isidoro, ciao tutti.

Ho apportato qualche modifica al circuito. Invece di allegare il fidocaj, ho incluso direttamente l'asc compresso di LTSpice (esiste un qualche traduttore di file .asc in FidoCadJ per caso ?). Ho tolto il darlington e sostituito con un semplice EF. Ho tolto i diodi e messo un VBE multiplier. I finali di potenza (i due BD911/912) li ho "bufferizzati" (come si dice nei testi) con degli EF. Ho ridotto un po' le impedenze di ingresso degli stadi iniziali di guadagno. Ho aumentato un po' il guadagno complessivo di suddetti stadi aggiungendone anche un terzo. Ora arrivo ad una dinamica di 17Volt picco-picco. Non è molto dal momento che ho una alimentazione 15 + 15. Notare che non ho connesso ancora l'EF con lo stadio finale; mi piacerebbe qualche parola di chiarimento su questo. Se connetto in DC, non mi serve il resistore R12 (perché come mi faceva notare ieri Isidoro già le R di polarizzazione dei finali fanno da carico); ma in tal caso sul carico R13 circolerebbe una continua. Se invece accoppio in AC con un opportuno condensatore ci sono particolari controindicazioni (a patto di dimensionarlo per non tagliare le frequenze di interesse) ?

Ho visto che in alcuni testi (Bob Cordell in primis) nello stadio finale la R9 viene sostituita da un generatore di corrente; ma per ora se possibile preferirei non addentrarmi oltre.

Come sempre, grazie in anticipo per la vostra disponibilità.

[DirtyDeeds]

Mi piacerebbe approfondire prima per bene la classe A

Diceva un progettista di amplificatori: "Class A is good for cooking!"
Insomma, se non hai problemi di riscaldamento, lascia stare la classe A (per lo stadio finale; i primi stadi, invece, lavorano tipicamente in classe A).

Invece di allegare il fidocaj, ho incluso direttamente l'asc compresso di LTSpice

Male, perché così costringi chi vuole vedere il tuo circuito a scompattare il file, salvarlo da qualche parte e aprire LTSpice.

[Federico80]

Mi piacerebbe approfondire prima per bene la classe A

Diceva un progettista di amplificatori: "Class A is good for cooking!"
Insomma, se non hai problemi di riscaldamento, lascia stare la classe A (per lo stadio finale; i primi stadi, invece, lavorano tipicamente in classe A).

Invece di allegare il fidocaj, ho incluso direttamente l'asc compresso di LTSpice

Male, perché così costringi chi vuole vedere il tuo circuito a scompattare il file, salvarlo da qualche parte e aprire LTSpice.

Hai perfettamente ragione, ma magari qualche volta per fare presto non avendo un convertitore LTS->FCD si deve ricorrere a scorciatoie. Senza contare che così c'è il vantaggio di poter simulare subito il circuito che ho postato e potersi confrontare velocemente sui risultati (che devono essere gli stessi).

Hai qualche dritta/critica da darmi sul circuito ?

E imparare a citare un po' meglio?

[claudiocedrone]

Ciao, scusa se mi intrometto pur sapendo molta meno (anzi, quasi nulla ) elettronica e matematica di chi ti ha risposto ma secondo me qualsiasi simulatore è inutile e fuorviante da usarsi come approccio per imparare a progettare un amplificatore; molto meglio vedere esempi "pratici" di come l'argomento della amplificazione di potenza è stato affrontato e le problematiche inerenti risolte dai progettisti di schemi collaudati e funzionanti ed analizzandoli; il simulatore non ti dirà che transistor reali "uguali" sono in realtà diversissimi tra loro a causa della "dispersione dei parametri", non ti dirà di porre estrema attenzione al layout per evitare accoppiamenti capacitivi e induttivi, non ti dirà che (se) stai "tirando per il collo" i componenti, non ti dirà che stai pilotando un carico con forti componenti reattive e quali soluzioni circuitali implementare per compensarle etc. etc., non ti dirà tante cose che non può sapere se non gliele "insegni" tu prima di usarlo.

[Federico80]

:-) Ciao, scusa se mi intrometto pur sapendo molta meno (anzi, quasi nulla ) elettronica e matematica di chi ti ha risposto ma secondo me qualsiasi simulatore è inutile e fuorviante da usarsi come approccio per imparare a progettare un amplificatore; molto meglio vedere esempi "pratici" di come l'argomento della amplificazione di potenza è stato affrontato e le problematiche inerenti risolte dai progettisti di schemi collaudati e funzionanti ed analizzandoli; il simulatore non ti dirà che transistor reali "uguali" sono in realtà diversissimi tra loro a causa della "dispersione dei parametri", non ti dirà di porre estrema attenzione al layout per evitare accoppiamenti capacitivi e induttivi, non ti dirà che (se) stai "tirando per il collo" i componenti, non ti dirà che stai pilotando un carico con forti componenti reattive e quali soluzioni circuitali implementare per compensarle etc. etc., non ti dirà tante cose che non può sapere se non gliele "insegni" tu prima di usarlo.

Ciao Claudiocedrone; il tuo intervento è quantomai pertinente. Tanto per citare una cosa pratica, il simulatore (almeno quello che usiamo noi, non so poi se tool professionali come Cadence possano farlo) non mi permetterà mai di osservare il thermal runaway...

A tal proposito, nelle ultime settimane ho spesso assemblato su breadboard piccoli stadi singoli classe A con tanto di tester multipli in vari punti per vedere se i miei circuiti potevano "esistere" nella realtà e quasi sempre con risultati abbastanza coerenti coi calcoli su carta e col simulatore; tanto per citare la dispersione dei parametri del transistor, ho poi sostituito il bc547 con esemplari diversi acquistati in negozi diversi e di marche diverse e vedendo che, ad esempio, la rete pensata per fornire stabililità di polarizzazione al variare di effettivamente funzionava.

Detto questo sarei molto interessato a leggere documentazione di come il problema dell'amplificazione è stato sviscerato in pratica da persone esperte; ed è questo il motivo per cui mi sono iscritto nel forum migliore (penso, e a detta di miei amici) sull'argomento. E le risposte ricevute in quest e altri thread di alcuni di voi dimostrano l'ottima scelta.

Un forum così grande è pieno di informazioni; purtroppo però non ho tantissimo tempo per cercarci dentro e per questo ho aperto un thread... spero appropriato.

Se hai qualche link da darmi te ne sarei grato. Ma anche se vuoi discutere il circuito sia dal punto di vista pratico che teorico te ne sarei ancora più grato.

Fede.

[claudiocedrone]

Mi fa piacere che tu abbia comunque apprezzato anche il mio intervento ma sono solo un praticone con quattro nozioni in croce (non sarei in grado di progettare un ampli "da zero" ne di analizzare a fondo un circuito) posso solo limitarmi a... dare buoni consigli non potendo più dare il cattivo esempio , ti affido pertanto alle cure dei veri esperti elettronici di EY ; però posso dire alcune cose con abbastanza cognizione di causa (spero ) per prima cosa... evita di citare i post per intero, ritaglia solo i punti salienti degli interventi che vuoi citare poi alcune considerazioni, un buon ampli audio deve essere stabile e affidabile, non occorre che abbia una banda troppo estesa al di sopra delle possibilità uditive dell'orecchio umano (hifi e... audiofilia a parte ) calcola che un adulto non sente un bel nulla oltre i 15-16 kHz e che quindi è inutile (e addirittura dannoso) che arrivi oltre i 25-30 kHz, parimenti "in basso" (a meno che non si voglia amplificare un sub) scendere a pochi Hz serve solo a aumentare la possibilità di amplificare eventuali captazioni dei 50 Hz della rete uqello che in realtà conta di più è la linearità all'interno della banda passante e anche per quanto riguarda la distorsione (se ci si riferisce alla THD) si può tranquillamente arrivare al 10% senza che l'ascolto ne risenta (sempre salvo hifi e audiofilia ) ; deve avere un'ottima reiezione alla alimentazione, deve essere ben controreazionato localmente e globalmente per non risentire delle variazioni termiche, di alimentazione, di invecchiamento dei componenti e... non autooscillare; i componenti non devono essere tirati per il collo, se serve più potenza o si passa a componenti più "potenti" (che però generalmente sono anche meno sensibili e quindi richiedono un pilotaggio più consistente) o si mettono più finali in parallelo; deve avere un circuito di regolazione del punto di lavoro dei finali (per compensare la dispersione dei parametri) che sia fatto anche in modo da garantire le compensazione termica e qui si va sul discorso del layout (nel caso "brutale" dei diodi di compensazione vanno "appiccicati" ai finali per sentirne bene il riscaldamento, come ti è già stato detto, oppure si usa un transistor applicato sempre sullo stesso dissipatore) e poi va tenuto conto delle componenti reattive del carico, il che sostanzialmente si riduce alla introduzione di una rete di Zobel (condensatore in serie ad un resistore in parallelo al carico) e una di Boucherot (induttore parallelato con un resistore, in pratica qualche spira di filo avvolto sul corpo dello stesso resistore, in serie al carico). Sperando di non aver detto troppe cavolate ti saluto. P.s. ... Butta il simulatore !

[Federico80]

Grazie mille claudiocedrone per il tuo intervento. Anche il punto di vista pratico è importante.

evita di citare i post per intero, ritaglia solo i punti salienti degli interventi che vuoi citare

cosi ? In effetti se guardi il thread dall'inizio lo avevo già fatto. Poi mi è scappato un "cita" che nella fretta non ho ben riformattato

Le cose che dici sulla banda passante sono sacrosante. Ho passato del tempo a leggere e confrontare specifiche di impianti HiFi e di impianti molto economici per capire i due estremi, e in effetti se volessi farmi un impianto da usare sul serio mi converrebbe senz'altro l'acquisto. Invece il mio scopo è semplicemente l'apprendimento. Per dirla tutta: mi accontenterei di vedere un funzionamento su breadboard con tutti i rumori e le capacità parassite del caso. Ma avrei almeno la certezza che i principi di base li ho capiti (che, ripeto, è il mio unico scopo). Anche per questo uso parecchio il simulatore. Al massimo potrei farmi un PCB in casa giusto per vedere/capire quanti e quali aspetti migliorano con un montaggio più serio.

Mi sono documentato recentemente anche sull'accoppiamento termico da te citato. Mi sono procurato un'aletta grande da un vecchio apparato di laboratorio, fatto dei fori col trapano per montarci più transistor (finali e moltiplicatore di Vbe), mica e pasta conduttiva. Devo ancora montare il tutto ovviamente, perché prima vorrei arrivare a capire bene il funzionamento dello stadio di potenza (manca poco credo).

Inoltre ho cercato in rete documentazione sull'argomento specifico (http://vlsi.iet.unipi.it/corsi/CEAD/Lezioni_2003/Lezione-26.pdf) che mostra dei calcoli pratici per un ampli di potenza (100W in realtà, quando mi basterebbe non superare i 10).

Anche per la distorsione hai ragione: in generale si parla del 5% come limite accettabile (almeno così ho letto in giro). Ma probabilmente si può salire un po' se lo scopo, come ho detto, è solo auto-didattico. Il Multisim del mio amico ha un tool per il THD, LTSpice ha solo la FFT View che è meno intuitiva perché devo farmi i calcoli a mano con le differenze di dB... aprirò un thread al riguardo e vediamo se qualcuno ha qualche consiglio.

Sperando di non aver detto troppe cavolate ti saluto. P.s. ... Butta il simulatore !

Secondo me non hai detto cavolate. Io sono quasi totalmente a digiuno e qualsiasi intervento costruttivo può essere utile. Ma non concordo con te di buttare il simulatore (sai... lavoro in campo informatico da tanti anni... sarebbe contro la mia natura ).