MICROSOUND-100 - Un proiect complet de amplificator audio

[donpetru]

Doresc sa dezvolt un amplificator audio (mono) care sa incapa fix pe un PCB de 100 x 40mm, nici mai mult si nici mai putin. De ce aceasta dimensiune PCB ? Deoarece am doua radiatoare mai vechi care au deja gaurile date pentru un asemenea cablaj si as vrea sa ma folosesc de facilitatea asta. Din acest motiv, lansez in acest topic, un nou proiect de amplificator audio care va trebui sa se incadreze pe acea dimensiune de cablaj.

 

Tensiunea de alimentare a amplificatorului va fi +/-35Vcc, va trebui sa fie capabil sa functioneze pe sarcini minim admise de 4 Ohm si as dori neaparat (ramane sa vedem daca mai incape) o limitare de curent.

 

Nu doresc sa abordez solutie cu circuite integrate dedicate, ci as dori, cu sprijinul vostru, deoarece va fi un proiect de amplificator audio "free", cu toate detaliile necesare puse la dispozitia tututor utilizatorilor acestui site web, sa gasim o schema (numai cu tranzistoare bipolare sau cu amplificator operational+tranzistoare bipolare - deci, nu as prefera MOSFET-uri verticale), care sa fie fiabila, pe care sa o cosmetizam, sa-i dam o forma potrivita ca sa incapa pe cablajul imprimat de care va spuneam mai sus.

 

Asadar, astept ceva propuneri de scheme de amplificatoare audio (daca va fi necesar voi folosi atat componente THT cat si SMD - mai ales cele care sunt mai usor de lipit) si bineinteles, comentarii la topologiile de amplificatoare propuse. Dupa ce voi analiza, impreuna cu voi, solutiile prezentate, o sa incerc, pana la sfarsitul acestui an, daca nu mai repede, sa ajung la o schema care sa impace pe toata lumea. Tot atunci va trebui sa botezam acest montaj. Cum o sa-i spunem, o sa vedem asta pe parcurs, in functie si de interesul vostru pentru acest topic. Iar intr-un final, poate voi face si cateva cablaje imprimate la comanda. Vom vedea.

 

Numai bine

[donpetru]

Ma gandeam initial la doua variante:

- o schema cu AO+bipolari, dar are dezavantajul ca circuitul de alimentare a amplificatorului operational ocupa un spatiu destul de consistent pe cablaj (ma refer in special la rezistoarele de putere daca voi alege solutia cu rezistor si dioda Zener, pentru plus si minus alimentare operational). Aici ar trebui sa cantaresc bine cam cat spatiu ar ocupa cele doua rezistoare.

- o schema strict numai pe bipolari (ma gandeam sa fac o variatiune pe marginea schemei pe care am propus-o aici):

http://www.tehnium-a...u-amplificator/

Bineinteles ca ar mai fi ceva optiuni strict numai pe bipolari, dar, in acest moment, nu sunt deloc hotarat pe care varianta sa merg. Din acest motiv am deschis topicul, poate voi vedea/citi cateva opinii care sa ma faca sa ma hotarasc asupra unei variante.

 

Bineinteles, voi merge tot pe un etaj final dublet pe iesire (in nici un caz triplet deoarece spatiul nu-mi permite asta). Cade din start ideea folosirii unor finali in capsula TO-3 desi se pot conecta cu conductoare de cablaj dar nu prea as vrea sa optez pentru asta. Si ma gandeam sa folosesc ca finali MJL1302/3281 sau chiar ceva mai ieftin, dar in niciun caz 2SC5200/1943. Ceva recomandari in privinta asta?!

Pe post de prefinali, as putea merge pe niste tranzistoare in capsula TO-220, care la puterea care urmeaza sa fie obtinuta, s-ar putea sa nu fie nevoie sa le atasez vreun radiator. In privinta asta mai trebuie sa fac niste calcule/teste.

 

Dar, inainte de toate, mi-ar place sa vad niste recomandari de scheme de amplificatoare audio si de ce nu, de topologii.

[cristi_74]

De ce nu ceva pe darlingtoni? BDW83C / BDW84C fac treaba buna la +-35v,zic eu

[DjLeco]

Sa stii ca am folosit inntrecut seria BDW darlington 83C+84C la 100V, originali, si cedau saptaminal...

 

Am pus 2SA+2SC cu BD441+BD442 si n-am mai avut probleme.

 

Alimentarea 2x37Vcc sarcina 4 ohm pentru 80W

[Adrian_BBS]

donpetru, cablaj pentru AS15201 am facut si eu (de fapt inca optimizez la el), de fapt 2xAS15201 pe acelasi cablaj, practic in oglinda, a iesit foarte compact, dar are 12/8cm...tot special pentru un anumit tip de radiator....pe cablajul de 10/4 ar merge o singura varianta si ar incapea si o protectie dc...

[leo_electro]

petrule, dupa parerea mea, ai putea sa modifici AS15201 dar cred ca va iesi un mare f?s de amplificator. Nu zic ca nu va iesi ceva ca lumea dar eu iti propun sa personalizezi un amplificator cum este cel de mai jos (merge bine, se aude bine, nu este cine stie ce state of art in audio, dar e un amplificator Ok):

Ca finali, parerea mea este sa folosesti MJl4281 si MJL4302. Daca are cablajul 100mm, cred ca ar merge sa folosesti doua perechi, la mijloc montezi superdioda iar prefinali poate sa stea in aer, ca la +-35Vcc nu o disipe cine stie ce putere si daca se incalzesc poti sa le montezi un radiator micut la fiecare.

La schema de mai sus mai trebuie o limitare - cred ca merita imprumutata cea de la ampliful GX400 sau putem creea o limitare care sa aduca curentul la zero prin finali (cum a facut Leco, poate vine el cu vreo idee!).

 

O alta schema de amplif ca cea de mai sus este asta:

 

A doua optiune, cum ii spui tu, ar fi o schema cu amplificator operational. Tin minte ca am vazut ceva prin niste manuale de service audio dar o sa caut si daca gasesc o sa postez ca exemplu.

Editat Septembrie 14, 2014 de leo_electro

[leo_electro]

mariane, schemele sunt niste exemple, dar nu inseamna ca nu se pot materializa pe o placa de 100 x 40mm, mai ales prima schema.

Pai, prima schema de mai sus, daca folosim componente SMD si THT, cred ca incape. Sau, daca nu vrea petru sa foloseasca SMD, poate sa foloseasca rezistoare de astea:

http://www.tme.eu/ro...mff04ff1003a5/#

sunt ceva mai mici, sunt usor de plantat chiar si de un incepator care nu vrea sa-si bata capul cu SMDuri. Rezistoare de astea se pot folosi in circuitul de intrare si chiar si in circuitul de bias si VAS.

Eu nu garantez ca incap toate componente daca vrem sa avem doua perechi de finali, dar cu o pereche de finali, eu zic ca ar merge.

Editat Septembrie 14, 2014 de leo_electro

[Adrian_BBS]

@leo_electroCum incluzi tu vre-una din schemele alea pe o placa de 100*40mm? Adica lungime 10 cm si latime 4 cm, cum pui toate acelea pe o singura placa asa mica, mai ales ca vrei si 2 perechi de finali...

 

http://i00.i.aliimg.com/wsphoto/v0/725708592_1/Assembled-and-tested-L12-2-Power-Amplifier-2-CH-font-b-AMP-b-font-font-b.jpg

[donpetru]

Prima schema propusa de utilizatorul @leo_electro, este, intr-adevar o solutie destul de buna, desi asemenea topologii de amplificatoare au nevoie de un circuit pentru reglarea OFFSET-ului, lucru care va face mult mai dificil incadrarea tuturor componentelor pe o bucatica de PCB de 100x40mm.

 

Ideea de asezare a componentelor dupa exemplu aratat mai sus de @Adrian_BBS, nu este rea deloc, problema este ca gaurile de prindere a cablajului de radiator sunt deja date, inclusiv facut filet la ele (sunt patru gauri la extremitatile placutei, deci cablajul se va prinde paralel de radiator prin distantieri corespunzatori iar terminalele finalilor vor face un unghi de 90 de grade pentru a putea fi prinsi de cablaj). Bineinteles ca as putea sa renunt sa folosesc o parte din gaurile radiatorului dar parca nu as vrea lucrul asta. Deci, intr-o prima faza as incerca sa merg pe un PCB cu 4 gauri de 3.2 mm la extremitati date. Stiu ca acest lucru reduce si mai mult spatiu util dar, pentru inceput, va fi o provocare.

 

Amplificatorul nu doresc sa fie cine stie ce amplificator, vreau doar sa sune foarte bine si sa fie pe placul multor utilizatori. Din acest motiv, mai multe pareri, inseamna mai multe sanse sa construim ceva compact si performant pentru aplicatii audio de casa.

 

Tranzistoare Darlington nu doresc sa folosesc din acelasi motiv invocat de @DjLeco mai sus (deci, sunt prea multe copii piratate la noi de proasta calitate iar imperecherea in functie de beta e un chin).

 

Adrian, AS15201 nu a fost conceput pentru alimentarile cerute de Donpetru, ar trebui destule modificari aduse unei scheme cvasicomplementara care in final nu prea ar mai fi AS15201...

 

Daca se doreste curent mic prin VAS pentru disipatie mica atunci se poate apela la varianta cu prefinali darlington, se obtine per ansamblu tot un triplet si deci o amplificare in curent a etajului final foarte buna.

Asa este, sunt cam multe de modificat la AS15201, deci, in acest moment, pe lista a ajuns doar prima schema propusa de @leo_electro mai sus.

Mai astept si alte pareri.

[leo_electro]

Petrule, eu m-am gandit mai bine si cred ca pana la urma un amplificator cu AO+bipolari se incadreaza cel mai bine pe cablajul ala.

O sa caut in niste manuale de service o schema cu AO, dintr-un amplificator audio vechi Sony sau Sanio, care le-am depanat candva si am vazut ca suna bine. Sa vad daca gasesc manualele alea sau altceva asemanator.

[donpetru]

In sfarsit, in seara asta, dupa cateva zile bune de documentare am ajuns la o varianta de schema de amplificator audio, pe care intentionez sa o testez practic in zilele urmatoare, pentru inceput cu ceva piese echivalente iar dupa aceea cu NJM2068, inclusiv acei prefinali si finali.

 

Schema sau proiectul l-am botezat - nu ma intrebati de ce asa, ci pur si simplu, asa a fost sa fie, a fost o chestie de moment - deci, proiectul l-am denumit MICROSOUND-100.

Editare ulterioara: Am inlocuit fisierul atasat mai sus la ora 22:20, 15-09-2014. Daca ati descarcat acest fisier inainte de ora si data mentionata anterior, mai descarcati-l inca o data.

 

Microsound din cauza ca vreau sa fie cat mai compact si cat se poate de performant. Apropo de performante, am atasat mai jos trei capturi cu simularile realizate, la 1kHz si 15KHz sinusoidal (la 50Hz THD-ul este ca la 1kHz) si 1kHz rectangular (aici as dori sa vad cateva opinii pentru anularea acelor spike-uri - chiar nu am mai avut rabdare astazi sa ma gandesc si la asta). Apropo, cum vi se par simularile?

 

 

Acum, marea provocare va fi sa aleg componentele potrivite (sunt constient de faptul ca o sa fie cateva SMD-uri bune) astfel incat cablajul sa se incadreze pe cei 100x40mm. Sper sa reusesc desi la o prima vedere totul pare cam imposibil, dar pana nu incerci nu ai de unde sa stii. Daca dupa testarea amplificatorului, pe o placuta test, rezultatele sunt mai mult decat multumitoare - vom vedea la momentul potrivit - atunci, chiar daca voi fi nevoit sa maresc PCB-ul, poate la 100x50mm, nu-mi pare rau, asta si din cauza ca, asa cum se prezinta schema, e pacat sa mai tai ceva din ea.

 

Bobina pe iesirea amplificatorului nu a mai prevazut-o din cauza ca intentionez sa o prind pe conectorul de iesire sau de care se conecteaza boxele.

 

Deci, in zilele care urmeaza voi face un prim test, pe o placuta PCB prototip si dupa aceea voi trasa concluziile de rigoare.

 

Daca credeti ca ar mai fi ceva de adaugat la schema amplificatorului, nu ezitati sa spuneti, pentru ca orice idee buna si utila este binevenita.

 

Numai bine

[leo_electro]

Uau!, daca in realitate iese la fel ca in simulari, ma abonez de acum la doua bucati de cablaje.

 

Jos palaria, aveti un stil sa construiti schema perfecta de amplif incat eu de abia astept sa vad cu merge.

Nu am vazut, din pacate, acel NJM2068 pe la noi. Vreun echivalent nu ar merge?

 

P.S. microSOUND, hm, , nu suna rau!

[donpetru]

Mersi,

 

Intre timp m-am uitat cam ce am prin sertarul cu componente electronice si am mai facut niste calcule sa vad daca intr-adevar reusesc sa folosesc doua perechi de finali pe acea suprafata de cablaj. Din pacate, nu prea se poate, asa ca am luat decizia sa modific putin schema amplificatorului si sa folosesc o pereche de NJL4281D - NJL4302D (finali pe care ii am, stiu, sunt cam greu de gasit!).

Schema de protectie e provizorie in acest moment, deoarece intentionez sa o mai personalizez putin (poate o s-o inlocuiesc cu o protectie cu aducerea curentului la zero - asta vom vedea pe parcurs).

 

Asadar, microSOUND-100 versiunea 1.1:

 

Am sortat piesele, mai ramane sa vad ce pot sa folosesc ca echivalenti in locul prefinalilor (cred ca o sa merg, ca proba, pe mana unor MJE15032-15033) iar dupa aceea mai vedem.

 

In ceea ce priveste amplificatorul operational NJM2068, dupa cateva simulari, am obtinut cele mai bune performante cu acest operational. Totusi, deoarece momentan nu detin o asemenea componenta, o sa testez prima versiune a prototipului cu un MC33078. Oricum, ideea este ca doresc sa folosesc mai multe tipuri de operationale si in functie de rezultatul practic, vom vedea daca NJM2068 este cel mai potrivit asa cum spune simulatorul.

 

Deci, urmeaza saptamana asta sa creez montajul prototip pe baza versiunii 1.1., dar folosind ca prefinali MJE15032-15033, respectiv in locul NJM2068, MC33078. In locul perechi MMBTA o sa folosesc versiunea THT a lor, respectiv MPSA06/56.

 

Pana atunci, orice parere sau sfat este binevenit(a).

[donpetru]

Versiunea 1.1.2:

 

Am corectat valorile catorva rezistoare si am mai adaugat doua capacitoare in circuitul de protectie.

Intre timp am realizat un cablaj test care nu are 100 x 40 mm, ci l-am creeat strict pentru testarea acestui kit.

 

Asadar, urmeaza testarea practica a amplificatorului din imaginea de mai sus.

[leo_electro]

Placa din imaginea 3D cred ca are in jur de 10x10cm. O sa fie o provocare buna sa o compactati in 10x4cm. Cu niste SMD-uri, se rezolva treaba dar ar fi pacat sa nu lasati un soclu pentru operational, poate vrea lumea sa-l schimbe. In rest, succes la teste! Poate saptamana asta auzim o veste buna!