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Lo schema elettrico può essere scaricato dallo stesso link della part-list.

AF-6: lo schema elettrico 15167127605_053692935c_o_d


Ultima modifica di bandAlex il 5/6/2015, 14:44 - modificato 10 volte.
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Commenti

bandAlex
4/8/2014, 14:29bandAlex
(riservato)

Ultima modifica di bandAlex il 11/9/2014, 20:11 - modificato 1 volta.
bandAlex
4/8/2014, 17:10bandAlex
(riservato)

Ultima modifica di bandAlex il 11/9/2014, 20:11 - modificato 1 volta.
b.veneri
4/8/2014, 21:15b.veneri
Va bene inizio io...manca il valore di R11... e' per i cinesi???   grande sorriso
bandAlex
4/8/2014, 21:41bandAlex
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Va bene inizio io...manca il valore di R11... e' per i cinesi???   grande sorriso

E' un valore facile, anche i cinesi ci arriverebbero da soli...  grande sorriso 
E non è nemmeno un valore critico, quindi può spaziare tra un range di valori abbastanza ampio.

Vediamo chi indovina...  grande sorriso grande sorriso 
RanocchiO
5/8/2014, 00:07RanocchiO
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Va bene inizio io...manca il valore di R11... e' per i cinesi???   grande sorriso

E' un valore facile, anche i cinesi ci arriverebbero da soli...   grande sorriso 
E non è nemmeno un valore critico, quindi può spaziare tra un range di valori abbastanza ampio.

Vediamo chi indovina...  grande sorriso grande sorriso 

Io dico 68Ohm, vediamo se ci ho visto giusto  fisch 
bandAlex
5/8/2014, 00:14bandAlex
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Io dico 68Ohm, vediamo se ci ho visto giusto  fisch 

Ahi ahi, faresti soffrire non poco il povero T3...  bye 

Il valore deve essere più alto...
RanocchiO
5/8/2014, 00:37RanocchiO
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Io dico 68Ohm, vediamo se ci ho visto giusto  fisch 

Ahi ahi, faresti soffrire non poco il povero T3...   bye 

Il valore deve essere più alto...

Era troppo facile copiare R37/38 lo sapevo!  tongue 
Come si fa il reverse engineering del circuito? Io riesco solo a intuire a cosa servano i vari blocchi, ma vorrei capire, vorrei imparare grande sorriso 

L.
bandAlex
5/8/2014, 01:38bandAlex
Intanto, ho aggiornato lo schema con il valore anche di R11.  wink 
b.veneri
5/8/2014, 07:21b.veneri
Mannaggia lo stavo per dire io...    bleh  bleh  bleh
avatar
5/8/2014, 14:22ancestrale59
Ho notato che ormai lo schema della protezione cuffia è diventato bello corposo, 2 sub regolatori, un opeazionale, 6 transistor, ed un congruo numero di componenti passivi, relativo ingombro su PCB, aumento della possibilità di errori in fase di montaggio etc. etc.

Se posso chiedere, perchè non hai mai preso in considerazione soluzione monolitiche integrate, ad esempio mi viene in mente l'upc1237, ma presumo esisteranno soluzioni analoghe più moderne.

Anche nella sezione di commutazione ingressi, si sarebbe potuto prendere in considerazione di usare un array di transistor integrato stile ULN 2004, tanto per intenderci. 

Inoltre ho notato che nell'arco degli anni hai un agito un pò dappertutto nelle parti che compongono i vari stadi dell'amplificazione, ma non hai mai preso in considerazione di migliorare lo specchio di corrente nello stadio di ingresso, con le varie tipologie ampiamente illustrate ad esempio nei testi di Douglas Self, con i decrementi significativi nella distorsione armonica (almeno a suo dire) da lui misurati.

Ci potrebbero essere diverse inesattezze nelle sigle o citazioni, ma sono in ufficio e vado a memoria.

Tutto sempre sia ben inteso nel tentativo di contribuire attivamente  a migliorare questi o i futuri progetti.

Saluti
bandAlex
5/8/2014, 16:49bandAlex
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Ho notato che ormai lo schema della protezione cuffia è diventato bello corposo, 2 sub regolatori, un opeazionale, 6 transistor, ed un congruo numero di componenti passivi, relativo ingombro su PCB, aumento della possibilità di errori in fase di montaggio etc. etc. Se posso chiedere, perchè non hai mai preso in considerazione soluzione monolitiche integrate, ad esempio mi viene in mente l'upc1237, ma presumo esisteranno soluzioni analoghe più moderne.

Il circuito che io chiamo per brevità "di protezione", in realtà svolge anche la funzione accessoria di indicazione visiva dello stato dell'amplificatore. Lo schema di tale circuito può infatti essere diviso in due parti: la prima, quella principale dedicata al monitoraggio dell'offset di uscita e che pilota il rele' della cuffia, la seconda che fa lampeggiare il led oppure lo tiene acceso fisso in base allo stato attuale del rele'. Quindi se il led lampeggia vuol dire che l'amplificatore è stato appena acceso e ancora deve passare allo stato normale di funzionamento (per il quale occorre una decina di secondi circa) oppure c'è qualcosa che non va.

Con un circuito integrato come ad esempio l'UPC1237 la parte relativa alla segnalazione non c'è (a meno che non ci si accontenti della semplice accensione di un led) e andrebbe aggiunta comunque. Quindi il risparmio di spazio si riduce, ammesso di voler mantenere le stesse funzionalità. Poi c'è la faccenda dell'ordine di grandezza dell'offset che si deve controllare, o meglio, la soglia di intervento. Per un diffusore una componente continua di 0.6 V è del tutto innocua (e infatti nel datasheet dell'UPC1237 viene considerata una soglia tipica proprio quella di 0.6 V) mentre per alcune cuffie (quelle a bassa impedenza soprattutto) sarebbe devastante. E' vero che nel datasheet è specificato che tale soglia per l'UPC1237 può essere tarata modificando il valore di un paio di resistenze, ma non è specificato per quale valore di soglia minima è garantito il funzionamento.

Su ebay ci sono diverse schede cinesi che utilizzano l'UPC1237, alcune anche dedicate ad amplificatori per cuffia, come questa: link.

Ma per nessuna di esse è specificato a quale valore di soglia scatta l'intervento della protezione. Un conto è scattare a 50 mV (come nell'AF-6), un conto è scattare a 1 V di offset. Anche dal punto di vista economico, non è che tali circuiti integrati siano proprio regalati: l'UPC1237 costa ben 7 sterline + VAT + spedizione su littlediode, l'unico sito affidabile dove l'ho trovato (ma forse non ho cercato bene). Ci sono i soliti cinesi che lo mettono a 1 dollaro, ma non affiderei un compito così delicato come la protezione di una cuffia (che può costare migliaia di euro) a un chip che potrebbe essere contraffatto (come succede con gli opamp e i transistor cinesi).  

Quindi, non essendo il costo un fattore determinante (in effetti nell'AF-6 si potrebbe usare il TL072 al posto dell'OPA2604), rimane la faccenda dello spazio occupato, che (ammesso che sia un problema) ha una soluzione molto più efficiente che un integrato SIP8 che ha bisogno comunque di qualche componente esterno per funzionare: l'uso di componentistica SMD. Con i transistor e l'opamp SMD lo spazio occupato sarebbe una frazione di quello che è ora, ma tale discorso ovviamente è valido per tutto il resto dell'amplificatore.

Anche nella sezione di commutazione ingressi, si sarebbe potuto prendere in considerazione di usare un array di transistor integrato stile ULN 2004, tanto per intenderci.

Un array di darlington, a meno che non sia a montaggio superficiale, occupa sicuramente più spazio di 3 TO92. E' vero che nell'AF-6 di darlington ne uso 8, ma per la collocazione dei vari circuiti pensare di usare un unico array sarebbe stato una follia dal punto di vista del routing delle piste sullo stampato. E' molto più pratico collocare un singolo TO92 dove serve sulla pcb, mantenendo lo sbroglio più semplice. Un array di solito è usato quando i componenti dell'array stesso sono utilizzati nei dintorni dell'integrato (come ad esempio il pilotaggio di un display a sette segmenti, nel caso dell'ULN2004 da te indicato).  

Inoltre ho notato che nell'arco degli anni hai un agito un pò dappertutto nelle parti che compongono i vari stadi dell'amplificazione, ma non hai mai preso in considerazione di migliorare lo specchio di corrente nello stadio di ingresso, con le varie tipologie ampiamente illustrate ad esempio nei testi di Douglas Self, con i decrementi significativi nella distorsione armonica (almeno a suo dire) da lui misurati.

La tua osservazione è sensata, in quanto il mirror utilizzato per il differenziale dell'AF-6 non è certamente perfetto. Come non lo è neanche lo stesso differenziale, a dirla tutta. Si potrebbe fare il cascode dei due JFET ad esempio, per limitare lo swing in tensione visto da essi e minimizzare le capacità di input. Delle due opzioni, quella che darebbe maggiori incrementi prestazionali sarebbe proprio il cascode, piuttosto che un Wilson come mirror.

Insomma, si potrebbe in effetti intervenire su diversi aspetti circuitali per ottenere una THD di qualche zero virgola zero zero più bassa, e in questo Douglas Self è certamente un maestro. Io credo che i grossi decrementi della distorsione armonica di cui parli siano relativi alle differenze tra un LTP senza specchio di corrente e uno che ce l'ha.

Bisogna considerare anche il fatto che il decremento di una THD già allo 0.005% è del tutto ininfluente all'ascolto, e che se il mio obiettivo principale fosse stato quello di ottenere risultati spettacolari alle misure, avrei senz'altro utilizzato la NFB per linearizzare ulteriormente lo stadio di uscita, che invece ho volutamente tenuto fuori dal loop di controreazione. Il mio obiettivo è quello di ottenere risultati spettacolari in fase di ascolto, e questo comporta tutta un'altra metodologia di valutazione che non sia quella esclusivamente dettata dalle misure di THD, che per altro nel caso dell'AF-6 sono particolarmente buone (presto saranno pubblicate).

Pgragnani2
5/8/2014, 17:59Pgragnani2
Ar Cavaliere Nero nu je devi cacà ........
b.veneri
5/8/2014, 18:26b.veneri
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Ar Cavaliere Nero nu je devi cacà ........
 grande sorriso  grande sorriso  grande sorriso  grande sorriso  grande sorriso  grande sorriso  grande sorriso
avatar
5/8/2014, 18:28ancestrale59
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Ar Cavaliere Nero nu je devi cacà ........
Pacatamente, credo tu confonda cacaà con collaborà, paisà famo a capirci ........
bandAlex
5/8/2014, 18:58bandAlex
Ma chi è il Cavaliere Nero?  blink 
password
5/8/2014, 19:32password
Si scherza eeehh... 

 grande sorriso
b.veneri
5/8/2014, 20:54b.veneri
Qui si gioca eh!!!
INSINDACABILMENTE  grande sorriso
Pgragnani2
5/8/2014, 20:59Pgragnani2
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Ar Cavaliere Nero nu je devi cacà ........
Pacatamente, credo tu confonda cacaà con collaborà, paisà famo a capirci ........
Qui si dice : famo a capisse!

Per Alex: googlare proietti/cavaliere nero/video
bandAlex
7/8/2014, 14:04bandAlex
Analisi dello stadio di ingresso
AF-6: lo schema elettrico 14661562729_65bfd2cbc1_o_d

Nell'immagine in alto è visibile il circuito di ingresso dell'AF-6, che si occupa di selezionare il segnale da uno dei tre connettori disponibili, e di amplificarlo in tensione. La commutazione degli ingressi avviene per mezzo di rele', nello schema indicati come K1, K2 e K3. I rele' impiegati sono i cosiddetti contatti "reed", che come caratteristica principale hanno quella di fornire un contatto preciso e un'affidabilità elevatissima nel tempo, a patto di non far scorrere una corrente troppo elevata. Per questo motivo nell'AF-6 i rele' reed sono usati solo dove la corrente è estremamente bassa, ovvero negli input e nel circuito per la selezione del gain.

Il segnale incontra poi il potenziometro, collegato al connettore J20, e dopo finisce nel gate di Q7, che è l'ingresso non invertente del differenziale composto da Q7 e Q8, che sono due JFET della Fairchild, i J175. Tali JFET presentano buone caratteristiche di rumore e un valore di transconduttanza non troppo basso, nonostante siano dei JFET a canale P che come è noto hanno caratteristiche inferiori a quelli a canale N. E' importante che i due JFET siano selezionati per una IDSS il più possibile vicina tra loro. La IDSS sarebbe la corrente che circola nel JFET quando il gate è connesso al source (ovvero quando gate e source stanno allo stesso potenziale). Se si guarda il datasheet, si vede che per il J175 tale corrente ha un range di variazione piuttosto ampio, tra -7 e -60 mA.  E' quindi impensabile utilizzare tali componenti per la coppia di un differenziale senza averli prima selezionati. Tipicamente, la IDSS di un J175 si colloca tra i 20 e i 40 mA, ed è quasi sempre superiore a 10 mA.

Un parametro alternativo per la selezione dei jfet è quello della VGS(OFF), ovvero la tensione che è necessario applicare al gate per l'interdizione. Nel caso dei J175 è dichiarata una tensione tra 3 e 6 Volt. Se si seleziona una coppia per la stessa VGS(OFF), si avrà una buona corrispondenza anche della IDSS. Ho utilizzato quest'ultimo metodo per la selezione dei jfet dei primi esemplari di AF-6, in quanto il mio strumento non mi permette di misurare una IDSS superiore a 12 mA.

Il motivo per cui è importante che i due jfet del differenziale siano il più possibile simili tra loro è dovuto al fatto che la differenza tra le due IDSS si traduce in uno sbilanciamento in tensione del differenziale con generazione di offset eccessivo, ma anche al fatto che peggiorano in maniera significativa le caratteristiche dell'intero stadio. C'è da dire che per l'AF-6 non è necessaria una selezione troppo stringente, in quanto è prevista una regolazione dell'offset per mezzo di R35, ma più simili sono Q7 e Q8 e meglio è.

L'AF-6 impiega un servo-dc per il controllo dell'offset in uscita, per cui qualcuno potrebbe pensare che una regolazione manuale dell'offset sia del tutto inutile ma, come ho già detto, essa serve a rendere meno problematica la selezione dei jfet, e in definitiva a far lavorare meglio il servo-dc, in quanto l'offset residuo da correggere sarà di entità minima.

La corrente che scorre nel differenziale è imposta da T7, che è un generatore di corrente costante (CCS). Il valore di tale corrente è fondamentale, perchè ad esso sono legate le prestazioni dello stadio relativamente a slew rate, rumore e distorsione. Nel caso dell'AF-6 la corrente del differenziale è di 10 mA, un valore molto elevato rispetto alla media degli amplificatori in commercio. Tale valore così alto garantisce un ottimo pilotaggio di T3 e T1, anche per swing molto elevati. La combinazione di un'alta corrente del differenziale, la bassa capacità di C8 di soli 10 pF, e la presenza del beta enhancer T3, permette il raggiungimento di prestazioni eccezionali, sia in termini di slew rate che di THD, soprattutto ad alta frequenza.

Per un circuito di ingresso così veloce diventa fondamentale la realizzazione del layout, altrimenti ci si può imbattere in instabilità o peggio in oscillazioni difficili da eliminare.

(segue)

Ultima modifica di bandAlex il 11/8/2014, 11:52 - modificato 1 volta.
b.veneri
7/8/2014, 14:30b.veneri
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto: Ho utilizzato quest'ultimo metodo per la selezione dei jfet dei primi esemplari di AF-6, in quanto il mio strumento non mi permette di misurare una IDSS superiore a 12 mA.

lo strumento e' il DCA75 ?
bandAlex
7/8/2014, 14:32bandAlex
Esatto.  smile 
b.veneri
7/8/2014, 14:39b.veneri
Grazie!
Le tue spiegazioni sono sempre interessanti wink
bandAlex
7/8/2014, 15:08bandAlex
(segue)

T2, coadiuvato da Q8, è il generatore che imposta la corrente che circola nel VAS T1, ovvero il componente al quale è demandata l'amplificazione in tensione dello stadio. T1 è coadiuvato da T3, ed essendo quest'ultimo un emitter follower l'impedenza vista come carico da Q7 è piuttosto elevata;  l'effetto di questo è un aumento considerevole dell'open loop gain (OLG) e in definitiva una diminuzione della distorsione.

La corrente che scorre in T1 imposta i limiti di erogazione del VAS nei confronti dello stadio finale, composto dai due mosfet di uscita. Anche il valore di questa corrente è fondamentale, in quanto imposta un limite allo swing massimo erogabile in relazione alla frequenza del segnale. In sostanza, la corrente non deve essere più bassa di un certo valore minimo, necessario allo swing massimo che si vuole ottenere ad una determinata frequenza sui gate dei due mosfet di uscita.

Dal momento che i gate dei mosfet sono isolati, essi presentano un'impedenza vista dal VAS praticamente infinita e quindi dovrebbero essere un carico piuttosto facile da pilotare. In realtà però entrano in gioco le capacità intrinseche Cgs e Cgd dei mosfet, che per gli ECX10 utilizzati nell'AF-6 corrispondo a 500 e 300 pF rispettivamente. Per pilotare tali capacità serve energia, ovvero corrente, e tale corrente sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà la frequenza del segnale da riprodurre. A nostro favore gioca il fatto che i mosfet di uscita adottano la configurazione source follower, per cui la capacità di input Cgs, la più elevata, viene bootstrappata con l'effetto risultante di una capacità che è molto inferiore. Generalmente, per una configurazione source follower dello stadio di uscita, per la quale vale un gain di circa 0.9, la reale capacità di input vista dal VAS corrisponde a circa un decimo della Cgs, più la Cgd.

Il valore di corrente adottato per il VAS dell'AF-6 è molto più elevato rispetto al minimo necessario a garantire un'ottima prestazione ad alta frequenza fino allo swing massimo consentito dalla tensione di alimentazione.

(segue)
RanocchiO
7/8/2014, 20:51RanocchiO
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:

La combinazione di un'alta corrente del differenziale, la bassa capacità di C8 di soli 10 pF, e la presenza del beta enhancer T3, permette il raggiungimento di prestazioni eccezionali, sia in termini di slew rate che di THD, soprattutto ad alta frequenza.


Ciao Alex, C8 serve a compensare l'effetto Miller giusto? Esistono alternative a questa soluzione?
E T3 che hai chiamato beta enhancer? Serve a disaccoppiare meglio il differenziale di ingresso dal VAS?
Che differenza c'è tra questa configurazione e invece un transistor darlington al posto di T1 T3?
Se il mio prof di elettronica fosse stato bravo quanto te a quest'ora non farei tutte ste domande!  fisch 

Lorenzo
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