Abbandonare la classe A

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Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 23/12/2013, 02:21

Tutta la serie VHF, a partire dal VHF-1 e per finire con il VHF-MOS, passando per il Lightning, lo stadio finale dell'amplificatore è un classe A a stato solido. Anzi, nei VHF si arriva all'estremo con il single ended.

Non ci sono in commercio molti single-ended: la maggior parte degli amplificatori è in classe AB, e anche quando sono in classe A si tratta di push pull o di simmetria complementare. I motivi per cui i single ended sono così rari possono essere riassunti in una sola parola: efficienza. Il rendimento di un single ended può arrivare al massimo al 15%, e di solito è più basso. Tutto il resto dell'energia erogata dall'alimentatore viene spesa in calore. Per questo motivo tutti i VHF, nonostante scaldino abbastanza, erogano comunque potenze piuttosto basse, anche se c'è da dire che nel Lightning e nel VHF-MOS la potenza per quanto bassa è sufficiente a pilotare anche cuffie difficili. Ultimamente si è aperta una velata (ma neanche tanto) polemica proprio a riguardo della capacità del VHF-MOS di pilotare una cuffia come la HE-6. Il fatto che io mi sia comprato una HE-6 e che (secondo alcuni) non abbia l'amplificatore giusto per pilotarla fa il paio con Biscottino che invece si è comprato la LCD-X (facilissima da pilotare) pur avendo a disposizione amplificatori da megahertz, pardon, megawatt di potenza. E' strano il mondo, vero?

Riassumo brevemente le differenze tra uno stadio finale single ended e uno in push pull.

In un single ended il finale è composto da un unico dispositivo (un transistor, un mosfet o un triodo) che amplifica tutta l'onda del segnale, mentre in un push pull il segnale è gestito da due dispositivi, ciascuno dei quali contribuisce per una parte del segnale.

Se un push pull è in classe A, allora entrambi i dispositivi sono sempre in funzione, e lavorano in controfase uno rispetto all'altro. Se è in classe B, ciascun dispositivo lavora per una sola semionda, e nell'altra è spento. Nella classe AB si ha una via di mezzo tra le due modalità di funzionamento, ovvero il finale lavora in classe A fino ad una certa corrente e poi passa in classe B per correnti superiori.

La classe B è ovviamente molto più efficiente della classe A, in quanto la corrente di riposo (ovvero la corrente che circola nei finali in assenza di segnale) può essere minuscola e ciò si traduce in una minor quantità di calore da smaltire e quindi dissipatori più piccoli ed economici. Non solo, ma nella classe A anche l'alimentatore deve essere adeguatamente dimensionato, e poichè il costo maggiore in produzione è dato proprio dalla ferraglia, ovvero dal trasformatore di alimentazione e dai dissipatori, ne consegue che la classe A è in genere prerogativa degli amplificatori più costosi, oppure di quelli che erogano potenze inferiori. Un ampli da centinaia di watt in classe A è improponibile, anche se credo esistano rari e costosi esempi in tal senso.

Il vantaggio sostanziale della classe A è la completa assenza dei problemi derivanti dalla commutazione dei dispositivi finali, essendo questi sempre in conduzione. Nella classe B la commutazione, per quanto questa possa essere ben congegnata e tarata, non è mai perfetta, e genera la cosiddetta distorsione di incrocio, o distorsione di cross-over.

Nei classe AB si cerca di ottenere un compromesso, facendo sì che il finale lavori in classe A per i primi watt di erogazione, per poi passare in classe B quando il segnale è abbastanza elevato da mascherare meglio i prodotti di distorsione. In sostanza questo significa tarare il finale per una corrente di riposo più alta, anche 1 o 2 ampere.

Naturalmente tutto è legato alla potenza massima che si deve erogare. Con le cuffie, le potenze necessarie sono in genere piuttosto basse, per cui si può usare quasi sempre la classe A (tranne che nei portatili). Scegliendo in maniera oculata la corrente di riposo, si può fare in modo che l'ampli lavori quasi sempre in classe A, e passi in classe B solo nei rari momenti in cui è necessario un alto livello di potenza, quindi a volumi molto sostenuti e con cuffie particolarmente inefficienti.

(segue)
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da password il 23/12/2013, 09:41

Tutto ciò è premessa per intraprendere nuove strade?
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Edmond il 23/12/2013, 11:02

Molto interessante........
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 23/12/2013, 13:30

@password ha scritto:Tutto ciò è premessa per intraprendere nuove strade?

Nuove strade mi sembra esagerato. Diciamo che si comincia a parlare dell'HeadMOS, che avrà lo stadio finale a simmetria complementare in classe AB.

Un primo prototipo, derivato dal VHF-MOS, è già sotto test. Ne parlerò a breve.
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Biscottino il 23/12/2013, 13:50

Grande sperimentatore Alex, inarrestabile come sempre.
La Lcd X sembra, che sia facilmente amplificabile, ma non è cosi...gli eccessi non vanno mai bene.
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Biscottino il 23/12/2013, 17:53

@bandAlex ha scritto: Il fatto che io mi sia comprato una HE-6 e che (secondo alcuni) non abbia l'amplificatore giusto per pilotarla fa il paio con Biscottino che invece si è comprato la LCD-X (facilissima da pilotare) pur avendo a disposizione amplificatori da megahertz, pardon, megawatt di potenza. E' strano il mondo, vero?

L'unico ampli in mio possesso che ha qualche watt, è il Peyote, mi sembra 2,5w ad 8 ohm per canale, essendo un bilanciato ne ha 4.
A proposito, è un classe A/B.
Quando fu realizzato, circa 3 anni fa, ricordo parecchi commenti critici sull'enorme potenza disponibile, valutando esagerato il progetto...adesso, col senno di poi, consideranto che sono uscite cuffie esigenti come la he6, penso che quel progetto sia piu' attuale che mai, tra l'altro, se si aumentassero le dissipazioni sui transistor, di watt c'è ne potrebbero tirare fuori anche il doppio.
Sulla Lcd X, ci sarebbero molte cose da dire, una su tutte, è vero che funziona con l'ipod, il volume è ottimo e si raggiungono discrete pressioni sonore, ma le potenzialità della cuffia sono espresse in minima parte.
Penso che un discorso del genere possa valere anche per la He6, io a Roma l'ho sentita suonicchiare, ma ho la sensazione che il potenziale di questa cuffia è molto, molto di piu' dell'impressione che ho avuto.
In quest'ottica, penso che un progetto che disponga di maggiore potenza, sia probabilmente una giusta scelta, anche perchè non sappiamo mai il futuro(cuffiofilo) cosa ci riserva!

Ad Alex la parola. essen
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 11:34

Innanzitutto, buon Natale.

Sostituire lo stadio finale di un amplificatore coinvolge diversi aspetti, che devono essere valutati attentamente per non rischiare di ottenere risultati contrari a quelli che ci si prefigge. Partiamo ad esempio da quello che è ora un VHF-MOS: stadio di ingresso con LTP a JFET, VAS a mosfet e stadio finale a mosfet in single-ended con cascode e CCS formato da  BJT. In particolare abbiamo:

- input JFET: p channel 2N5460/61

- VAS: n channel mosfet 2N7000

- output vertical mosfet: n channel RFP12N10L

- output cascode e CCS: NPN BJT BD139/2SD889

Ciascuno di questi elementi attivi ha la sua influenza sull'ascolto. Soprattutto con il VAS, è stato ampiamente dimostrato come la sostituzione di questo elemento con un mosfet rispetto al bjt modifica radicalmente le cose in fase di ascolto.

Ma lo stadio finale finora non era mai stato modificato, tranne che con il passaggio dal VHF-1 al VHF-N. Nel VHF-N è stato eliminato un cascode, mentre nel VHF-MOS è stato sostituito solo il dispositivo di uscita con un mosfet, rimanendo il circuito e la tipologia dello stadio sostanzialmente invariati.

Attualmente, lo stadio finale presente in tutti i VHF e nel Lightning ha le seguenti caratteristiche:

- classe A
- tipologia single-ended
- nessuna controreazione globale

Le caratteristiche sopra elencate garantiscono i seguenti benefici:

1) assenza di distorsione di incrocio e commutazione dei finali
2) prodotti di distorsione tipicamente di ordine pari (seconda armonica, in primis)
3) prodotti di distorsione limitati alle prime armoniche, con assenza quasi totale delle armoniche superiori alla quarta
4) prodotti di distorsione proporzionali alla potenza erogata

Il punto 1) è abbastanza auto-esplicativo: assenza di commutazione vuol dire la completa assenza di tutte le problematiche legate alla classe B/AB.

Il punto 2) è una garanzia sulla qualità della distorsione prodotta dal finale; come ben si sa, una THD di ordine pari è meno fastidiosa rispetto a quella dispari (terza, quinta armonica), anche se questa non è una regola generale e molto dipende dal livello delle armoniche.

Il punto 3) è forse quello più importante, in quanto è stato ampiamente dimostrato che le armoniche più fastidiose sono quelle di ordine più elevato (dalla quarta in poi).

Il punto 4) è fondamentale per l'ascolto in cuffia: è importante che l'eventuale distorsione sia legata al livello del segnale, in modo che ai bassissimi livelli di ascolto - nel momento cioè in cui l'orecchio è particolarmente sensibile - sia garantita la migliore accuratezza. Una piccola distorsione a livelli più alti è meno importante, in quanto la sensibilità dell'orecchio ad alti livelli diminuisce (in parte grazie all'effetto di mascheramento, e in parte perchè anche l'orecchio di per se' produce una distorsione).

Lo stadio finale di tutti i VHF e del Lightning rispetta questi 4 punti fondamentali.

(segue)
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 11:57

Piccola parentesi con qualche numero.

Il primo prototipo di stadio finale in classe AB, ad 1 W RMS su 50 ohm, mostra una THD allo 0.03%, quasi tutta di terza armonica. 1 W RMS rappresenta un livello di potenza che attualmente il VHF-MOS non può raggiungere, e corrisponde circa ai 4 o 5 watt comunemente dichiarati da alcuni produttori per i loro apparati.

Considerando che tale stadio era al di fuori del loop di controreazione, è un risultato che mi permette di proseguire con una certa tranquillità su questa strada.

Il prototipo è un VHF-MOS a cui è stato sostituito tout-court lo stadio finale, con uno in classe A/AB composto da una coppia di mosfet per canale, alimentato dallo stesso alimentatore del VHF-MOS, ovvero 20 Volt per ramo.

Un risultato così positivo è reso possibile dai dispositivi utilizzati, che sono dei LATERAL mosfet di altissima qualità, abbastanza rari e molto costosi:

http://www.profusionplc.com/pro/gex/pcatdtl0?ipartno=ECW20N20-Z

Si tratta di ECW20N20-Z/ECW20P20-Z, una coppia complementare da 250 W e 16 A, che andrebbero bene per un amplificatore da 100 Watt per canale.

L'utilizzo dei lateral mosfet permette di ottenere ottime prestazioni con estrema facilità. Nei prossimi post vedremo insieme perchè.

(segue)
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Pgragnani2 il 25/12/2013, 14:00

Se posso permettermi, io ho ascoltato brevemente il primo prototipo e ho subito notato una grande dinamica, una scena molto larga e profonda e un basso profondo, potente e controllato. Se queste sono le premesse, credo che a breve avremo un nuovo campione, e questa volta vale anche per la HE-6.
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Biscottino il 25/12/2013, 14:15

@Pgragnani2 ha scritto:Se posso permettermi, io ho ascoltato brevemente il primo prototipo e ho subito notato una grande dinamica, una scena molto larga e profonda e un basso profondo, potente e controllato. Se queste sono le premesse, credo che a breve avremo un nuovo campione, e questa volta vale anche per la HE-6.

Tutto quello che dici, è molto interessante.
Hai avuto modo di capire come si comporta in gamma acuta, vero pezzo forte del VHF Mos?
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 14:35

@Biscottino ha scritto:Tutto quello che dici, è molto interessante.
Hai avuto modo di capire come si comporta in gamma acuta, vero pezzo forte del VHF Mos?

E' quello che sto cercando di capire pure io...  grande sorriso 

Per questo le misure mi saranno di aiuto non da poco... se ci sono problemi in gamma acuta, con la THD a 10 KHz saltano fuori che è una bellezza...

Comunque, sono previsti ascolti serrati nei prossimi giorni. E tutta una serie di test per ottimizzare il circuito.

Il watt RMS a cui ho fatto riferimento prima, non è la potenza massima, ovviamente. Credo che, così com'è, dovrebbe riuscire ad erogare almeno 5 W RMS su 50 ohm. Ma il test di potenza non l'ho ancora effettuato (devo pure preparare un carico fittizio, se non voglio bruciare quello che uso ora  grande sorriso ).
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Biscottino il 25/12/2013, 14:45

Ovviamente gli strumenti servono, ma gli ascolti sono comunque indispensabili per altri parametri, quelli tanto cari agli audiofilo.
Intanto, dalle parole di Pierpaolo, si ha l'impressione che   
questo ampli ha un "ampio" respiro, e la cosa non dispiace.
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 14:54

@Biscottino ha scritto:Ovviamente gli strumenti servono, ma gli ascolti sono comunque indispensabili per altri parametri, quelli tanto cari agli audiofilo.

Ovviamente sono indispensabili, tanto che ho cominciato ad ascoltare, prima ancora di fare le misure...

Mi riferisco a distorsioni grossolane, errori progettuali che possono venir fuori dalle misure. Poi gli ascolti servono per affinare e capire se si sta andando nella direzione giusta...
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Biscottino il 25/12/2013, 15:04

Possiamo considerare questo ampli una evoluzione del Mos, o vista la potenza in gioco, un prodotto "dedicato" alle orto?
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Messaggio Da Edmond il 25/12/2013, 15:39

La cosa si fa sempre più intrigante..........  fisch
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Pgragnani2 il 25/12/2013, 16:22

Secondo me, un'evoluzione del Mos, se Alex riesce a rendere la gamma alta più vicina al riferimento. Era sicuramente un'aspetto da migliorare.
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da b.veneri il 25/12/2013, 18:05

Deve essere proprio Natale  band

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Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 23:54

@Biscottino ha scritto:Possiamo considerare questo ampli una evoluzione del Mos, o vista la potenza in gioco, un prodotto "dedicato" alle orto?

Il nuovo amplificatore sarà un prodotto diverso dal VHF-MOS, infatti quest'ultimo seguirà un'evoluzione tutta sua, e avrà degli upgrade successivi mantenendo la stessa tipologia circuitale da single-ended.

Il nuovo amplificatore, per via della potenza di uscita più elevata potrà essere inteso come un ampli dedicato alle ortodinamiche, anche se ovviamente potrà essere utilizzato per qualunque tipo di cuffia dinamica.

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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Pgragnani2 il 25/12/2013, 23:56

Upgrades successivi!

Bene! Quando cominciamo?
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Messaggio Da bandAlex il 25/12/2013, 23:58

@Pgragnani2 ha scritto:Upgrades successivi!

Bene! Quando cominciamo?

Cosa vorresti upgradare?  grande sorriso 
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Messaggio Da bandAlex il 26/12/2013, 00:07

In realtà il primo aggiornamento al VHF-MOS riguarderà lo stadio di ingresso: sostituzione dei JFET con altri con caratteristiche migliori, e ritocco di alcuni valori riguardanti il vas. Ma ne parleremo nel thread giusto.  wink 
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Re: Abbandonare la classe A

Messaggio Da Pgragnani2 il 26/12/2013, 09:30

@bandAlex ha scritto:
@Pgragnani2 ha scritto:Upgrades successivi!

Bene! Quando cominciamo?

Cosa vorresti upgradare?   grande sorriso 
Mah, in realtà non lo so. Va bene già così, comunque, forse un pò di gamma bassa in più e una scena un pò più larga. Poi, se potessi scegliere, metterei.........le regolazioni di tono: +\- 6db agli alt e ai bassi. Eresia? Ho mangiato troppo?
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Messaggio Da Biscottino il 26/12/2013, 09:55

@Pgragnani2 ha scritto:
@bandAlex ha scritto:
@Pgragnani2 ha scritto:Upgrades successivi!

Bene! Quando cominciamo?

Cosa vorresti upgradare?   grande sorriso 
Mah, in realtà non lo so. Va bene già così, comunque, forse un pò di gamma bassa in più e una scena un pò più larga. Poi, se potessi scegliere, metterei.........le regolazioni di tono: +\- 6db agli alt e ai bassi. Eresia? Ho mangiato troppo?
Soprattutto bevuto troppo, eheh wow !

Sulla scena mi trovi d'accordo, anche io avevo la sensazione che era stretta al centro, sul   
basso non saprei, a me andava bene, ma io uso come sorgente un Digicode s192 che ha un basso fenomenale, e quindi posso ipotizzare che se percepisci una magrezza sul basso non è l'ampli, ma la sorgente, che però non conosco.
Se dai uno sguardo al Gazebo, l'amico Pappa conferma che passando dall'Audiolab al Lector la qualità del basso sia migliorata tantissimo, e l'Audiolab non è che fosse scarso.
Sui controlli di tono...sarebbe antiaudiofilo, ma sarebbe una gran bella cosa? fisch
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Messaggio Da Edmond il 26/12/2013, 11:17

Mi piace questa dinamicità progettuale di Alex, anche se spiazza un po' chi si compra l'ampli.............

Cosa cambierà nel nuovo ampli, oltre alle caratteristiche tecniche? Mi spiego, ci saranno degli scotti da pagare in termini di raffinatezza e dettaglio a causa della maggior potenza, oppure tutto sarà allineato alle eccellenti prestazioni del medio alto della serie VHF?
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Messaggio Da Edmond il 26/12/2013, 11:18

Un circuito toni fatto come dio comanda non sarebbe il demonio...............  special cool
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