Omzetten spanningsversterker naar stroom

Discussies over ontwikkelingen van MfbLabs
Plaats reactie
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Nog steeds te veel klussen in het nieuwe huis, maar toch even wat tijd voor wat leuks 8-).

Het stond al een tijdje op het menu, het omzetten van een spanningsversterker naar stroom. Dit naar het idee zoals beschreven in de Whitepapers van Rob.
Current amplifier feedack principle.png
Doel is een universele manier om elke versterker om te zetten stroom.

Om het gelijk wat moeilijker te maken heb ik de 544 versterker gekozen.
544 amplifier schema.png
In deze versterker zitten al wat filteringen, met name de 4700uF uitgangs elco en C525 zorgen voor wat uitdagingen.
In serie met de luidspreker heb ik een 0,13 Ohm weerstand gezet om de stroom te meten.
Je meet het volgende:
stroom meting 0,13 ohm, C525 33uF blauw, 10uF zwart.png
Die C525 lijkt erin te zitten om het laagafval van de uitgangselco van 4700uF te compenseren (blauwe lijn). Ik neem aan dat Hans veel meer weet van de achtergrond. Nadeel van de compensatie is dat de fase snel omhoog gaat. Door C525 te verkleinen naar 10uF (zwarte lijn) neemt de compensatie af en wordt het fase gedrag beter. Verder zitten er in de versterker laagdoorlaat fiteringen, C530 en C529, deze maken het stroom tegenkoppelen wel extra makkelijk. (rode lijn is 1st order hoogdoorlaat 9Hz, doet verder niet terzake)

Ik heb een en ander gesimuleerd met LSPCad, maar je kunt ook VirtuixCad gebruiken. Note: de luidsprekers in LSPcad gebuik ik als meetpunt.
Simulatie met 10uF 20dB extra gain.png
Ik heb voor 20dB extra gain gekozen, je komt dan op een uitgangsimpendantie van 30 Ohm in het werkgebied van de woofer.

De open loopgain met C525 origineel 33uF ziet er zo uit:
Simulatie met 33uF 20dB extra gain freq zonder stroomfeedback.png
Note de "Total SPL mag" heb ik blank gemaakt. Doet hier niet terzake.

En met 10uF zo:
Simulatie met 10uF 20dB extra gain freq zonder stroomfeedback.png
Je ziet de verbetering van de fase.

Sluit je de feedback dan krijg je met 33uF dit:
Simulatie met 33uF 20dB extra gain freq met stroomfeedback.png
Je krijgt wat extra gain onder de 5Hz.

en met 10uF dit:
Simulatie met 10uF 20dB extra gain freq met stroomfeedback.png
Dit lijkt goed te werken.

Volgende stap is om dit te bouwen, maar hebben jullie nog tips of verbeteringen? Moet ik nog hf filters toevoegen bij de som versterker?

Groet,

Rene
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Een oplettend oog had natuurlijk al gezien dat de fase niet helemaal klopt voor de openloopgain plaatjes hierboven aangezien het een sommatie is van D1 en D2.

Deze geeft het beter weer, C525 = 10uF
Openloop gain met 10uF.png
Groet Rene
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Test printje gemaakt en het werkt zowaar :) .

Nog wat dingetjes aangepast, C525 verder verlaagd naar 4,7uF, hierdoor neemt de algehele versterking ook iets af. Verder nog wat hoog op gedaan voor de som.

Openloop komt er dan zo uit te zien:
Openloop stroomsturing 115 en -59 graden.png
Je ziet iets minder versterking en wat hoog op.Verder is er wat brom.

Sensor output ziet er zo uit:
Amp direct met stroom sturing, sensor response.png
Versterker output ziet er zo uit:
Amplifier response with current feedback.png
Dit is gelukkig allemaal gelijk aan de simulaties met de aanpassingen hierboven besproken.

Wat er niet goed gaat is het opstarten, dit gaat met een klik/knalletje en brom. Zo gauw de eindversterker helemaal actief wordt dan wordt het stil (met niet aangesloten soundkaart). Met soundkaart is er wel een brom. Dus dat wordt nog puzzelen. Maakt trouwens niet uit of ik de loop open laat of sluit, het knalletje is hetzelfde. Lijkt dat er een pad ontstaat via R647 als de eindversterker nog niet helemaal actief is.

Tot zo ver.

Groet,

Rene

Edit zo zag de sensor response eruit zonder stroom tegenkoppeling:
Amp direct, sensor response, 2 transistor stroom brug met emittor volger, phase.png
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Laatst gewijzigd door Rene_N op do 30 jan, 2020 08:23 am, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
David
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 2401
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:01 pm
Locatie: Utrecht

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door David »

Goed bezig, René!
Yeah party on with MFB DSP!
Gebruikersavatar
motoindo
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 982
Lid geworden op: zo 27 sep, 2015 11:21 am
Contacteer:

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door motoindo »

Rene_N schreef:Maakt trouwens niet uit of ik de loop open laat of sluit, het knalletje is hetzelfde. Lijkt dat er een pad ontstaat via R647 als de eindversterker nog niet helemaal actief is.
R647 is een bootstrap om de ingangsimpedantie van de eindtrap omhoog te krijgen ?

Liep op audioexpres hier tegenaan, geeft wel een mooie aanvulling op waar jij hier mee bezig bent. Vind de duwen / trekken / slip analogen wel tot de verbeelding spreken.
Chris Camphuisen
mfb does to the ear what a pretty face does to the eye
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

motoindo schreef:
Rene_N schreef:Maakt trouwens niet uit of ik de loop open laat of sluit, het knalletje is hetzelfde. Lijkt dat er een pad ontstaat via R647 als de eindversterker nog niet helemaal actief is.
R647 is een bootstrap om de ingangsimpedantie van de eindtrap omhoog te krijgen ?
Klopt. Kijk je naar het schema van de 587, wat in feite dezelfde versterker is, dan zit deze weerstand aan aarde. Dat ga ik ook doen.

Er is nog wat anders, ik heb de oorzaak van het oscilleren (edit is het niet, zie vervolg) gevonden voordat ts428 actief wordt denk ik, er zitten nog 2 extra onderdelen op de print maar niet in het schema getekend. Boefjes! Tussen de basis van ts428 en ts429 zit een 100 ohm en 47nF in serie. Ik zal die er vanavond uit slopen en kijken of het dan goed is.

Groet René
Laatst gewijzigd door Rene_N op di 04 feb, 2020 21:52 pm, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Bijna punthoofd gekregen... ;)

Die 2 extra onderdelen waren dus niet het probleem, ook wel logisch want de het knalletje was er ook zonder de feedback te sluiten. Het is een PL04 modificatie btw, die 47nf en 100 ohm.

Er zijn waren 2 problemen:
1 er is brom
2 er is een knalletje bij het aanzetten

1 Brom komt door het printontwerp. Het centrale aardpunt zit op de print, de voedingselco hangt er buiten. Nu gaan de laadstromen van de brugcel dus door het aardpunt heen. Er zit daar dus brom, dat wordt een issue als je dat zo'n 18dB versterkt met de stroom tegenkoppeling. Ik heb het opgelost door een nieuwe brugcel los te gebruiken en daarmee rechtstreeks de elco te voeden. Ik heb tevens de luidspreker direct op de voedingselco aangesloten. Helemaal doodstil is het nog niet, maar voorlopig goed genoeg. Edit, ik heb de luidspreker weer terug op de print aangesloten, nu is het doodstil. Leerzaam dit.

2 Het knalletje, dat was een hele speurtocht. Ik dacht dat het te maken had met een oplaad issue van de ingangselco van TS428 de C524, van alles geprobeerd bij de NE5532 welke ik gebruikte in de stroom-som versterker. De NE5532 werkt op een enkele voedingsspannings dus je kunt van alles proberen om het zo netjes mogelijk te laten opstarten, het werd wel beter maar weg ging het knalletje niet. Tja, de oplossing was heel simpel, ik heb een TL072 erin gezet en nu gaat het aanzetten en uitzetten goed.

Ik was nog vergeten dat de som versterker van de stroom tegenkoppeling inverterend is, dus er moet nog een inverterende trap voor de ingang, anders werkt MFB niet en moeten mid en tweeter worden omgepoold.

Tot zover maar weer.

Groet,

Rene
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Nog wat vervormings-metingen gedaan stroom versus spanning. Dit is dus nog zonder de MFB loop. Gemeten is aan de sensor.

De frequentie karakteristiek verandert wel met stroom dus ik heb een beetje gemiddeld zodat de output ongeveer gelijk is.

Sweep op laag volume met spanning:
Spanning vol op 19.png
en met stroom:
Stroom vol op 51.png

Sweep op hoog volume met spanning (ik heb de sensor output verzwakt):
Spanning vol op 43.png

en met stroom:
Stroom vol op75.png

Je ziet, zoals verwacht, dat de vervorming met stroom beter wordt. Er gebeurt nog wat raars rond de 4kHz, Er loopt wat vast, ga ik verder onderzoeken.
Daarna verder met de MFB lus opnieuw te modelleren.

Ik had verwacht dat alleen D3 zou verbeteren, ook D2 wordt beter, ik vermoed omdat de versterker het beter gaat doen door de extra tegenkoppeling, ga ik ook nog verder bekijken.

Groet,

Rene
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Laatst gewijzigd door Rene_N op do 06 feb, 2020 16:47 pm, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Omzetten spanningsversterker naar stroom

Bericht door Rene_N »

Dat sprongetje bij 4Khz lijkt een rammeltje van de sensor, er loopt in de versterker in elk geval niets vast. Geen idee nog.

Ik heb de versterker met en zonder stroom tegenkoppeling gemeten maar daar kan ik niet uit verklaren waarom ook D2 beter wordt.

Met spanning de woofer aansturend (note C525 is hier 4,7uF):
Distortion amplifier direct vol 45 spanning.png
Ziet er verder goed uit, edoch niet helemaal de 0,1% zoals op de achterkant staat. Zal met dummy load hoogst waarschijnlijk beter zijn.

Met stroom de woofer aansturend:
Distortion amplifier direct vol 73 stroom.png
Hiet zie je blijkbaar de anti-vervorming :?: om de woofer beter te laten presteren.

Ben alvast aan het kijken hoe de loop eruit gaat zien met gyratoren:
Loopgain V1 4 gyratoren.png
Nog wat schaven maar best aardig voor een eerste poging.

Groet,

Rene
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Plaats reactie