PreamP DA - czyli zupełnie nowy przedwzmacniacz z Aktywną korekcją RIAA

[Jaculek]

Od jakiegoś czasu myślałem nad innym podejściem do tematu przedwzmacniacza gramofonowego. Przełożenie korekcji RIAA do pętli USZ, czyli zastosowanie aktywnego kształtowania charakterystyki przenoszenia już przećwiczyłem: viewtopic.php?p=388514#p388514 i prototyp nadal działa ale stwierdziłem, że czas oderwać się od koncepcji układowej z najprostszego opampa. Coś tam się w "międzyczasie" dokształciłem i wymyśliłem coś takiego:

Mamy tu dwa stopnie oparte o pary różnicowe napędzane źródłami prądowymi zbudowanymi na jFetach i obciążone aktywnie. Pierwsza para różnicowa zbudowana jest z tranzystorów NPN, druga PNP. Pozwala to na zejście z napięciem stałym na wyjściu do ok. 0V i łatwe podanie sygnału z wyjścia na pierwszy stopień. Jakie są zalety użycia takiej konfiguracji? Nieporównywalnie większa liniowość w porównaniu do układu wzmacniającego ze wspólnym emiterem, a skutkiem tego znacznie mniej zniekształceń. Na wyjściu jest wtórnik emiterowy, również zasilany ZP (to także zmniejsza zniekształcenia).
Realizacja takiej topologii wymaga użycia par różnicowych i luster prądowych na wspólnym krzemie. Obecnie nie ma już dostępnych takich okładów do montażu przewlekanego, więc trzeba było iść w SMD. Wyszperałem stosowne tranzystory w ofercie Toshiby (na schemacie Q101, 102, 104 i 105). Zaprojektowaną płytkę:

dałem zrobić w JLCPCB i zlutowałem przedwzmacniacz:

Z lekkim strachem podłączyłem do zasilania ale gdy pomierzyłem napięcia w newralgicznych punktach i wyszły zgodne z założeniami podłączyłem "na pająka" do gramofonu i wzmacniacza:

No i zagrał Późno było więc słuchałem tylko kilkanaście minut ale zapowiada się bardzo dobrze
Muszę jeszcze wlutować pozostałe kondensatory obciążenia i włożyć do obudowy. To ostatnie to najbardziej upierdliwa część roboty. Jeżeli sprawdzi się przy dłuższym niż kilka minut słuchaniu to pojawi się stosowna oferta .

[Mawis]

Jakies testy przewidujesz? W sensie mozliwosc testowania przez forumowiczów.

[Jaculek]

Tak. Jak będzie całkiem gotowy to będzie możliwość testowania

[kinky]

Nic nie rozumiem z tego technicznego opisu, ale kibicuję
Lubię te tematy diy, podziwiam wiedzę, umiejętności i chęci do realizowania własnych pomysłów

[darkman]

Nic nie rozumiem z tego technicznego opisu,

Maciek skup się:

Od jakiegoś czasu myślałem nad innym podejściem do tematu przedwzmacniacza gramofonowego.

Coś tam się w "międzyczasie" dokształciłem i wymyśliłem coś takiego:

Zaprojektowaną płytkę:

i zlutowałem przedwzmacniacz:

podłączyłem do gramofonu i wzmacniacza:

No i zagrał

zapowiada się bardzo dobrze

Może pomogę po koleżeńsku. Maćku, będzie nowy przedwzmacniacz

[Mawis]

Nic nie rozumiem z tego technicznego opisu, ale kibicuję
Lubię te tematy diy, podziwiam wiedzę, umiejętności i chęci do realizowania własnych pomysłów

Nie przejmuj sie. Mam tak samo jak Ty. Widocznie Maćki tak mają

[Mawis]

Tak. Jak będzie całkiem gotowy to będzie możliwość testowania

Fajnie! To ja bym sie zapisał

[kinky]

Maciek skup się:

Dobra, napinam szare komórki

będzie nowy przedwzmacniacz

Pfff... to akurat jedyne co kumam, reszta magia

Nie przejmuj sie. Mam tak samo jak Ty. Widocznie Maćki tak mają

Ważne, że jest magia, nie muszę wiedzieć jak się robi te sztuczki żeby podziwiać

[kinky]

ja bym sie zapisał

Też chętnie, miałbym porównanie z nowym Buphono2.
Mogę być na końcu łańcucha, najpierw doświadczeni koledzy niech posmakują.

[Ukaniu]

C115 i C116 pogarszają parametry w zakresie wyższych częstotliwości drugiego wzmacniacza różnicowego. Jak chcesz wprowadzić dominujący biegun kondensator powinien wisieć pomiędzy kolektorami Q104. Zwykle daje się kondensator szeregowo z rezystorem.
R108 i R109 to drugie wejście wzmacniacza o takim samym wzmocnieniu sygnału jak tego z kolektora Q101, trzeba mieć na uwadze szum prądu polaryzacji bazy, samych rezystorów i śmieci z zasilania które się wzmocnią. Dobrze by to było je zablokować kondensatorem do masy.
Napięcia na kolektorach par różnicowych nie będą równe ale niech to będzie pewien smaczek tego układu. Jak by próbować to poprawić to wyjdzie kanoniczny trójstopniowy wzmacniacz operacyjny - nie o to pewnie chodzi
Bo na końcu zawsze jest pytanie - a jak to gra? i ta odpowiedź jest najważniejsza. Kiedyś widziałem schemat bardzo drogiego urządzenia audio które ze sztuką projektowania nie miało nic wspólnego - ale jak grało! (podobno)

PS Gdzie produkujesz taki ładne płytki? JLCPCB?

[Jaculek]

Dzięki Łukasz za zainteresowanie się moim projektem . Dyskusja z zawodowcem zawsze jest pożyteczna.

C115 i C116 pogarszają parametry w zakresie wyższych częstotliwości drugiego wzmacniacza różnicowego.

W zakresie akustycznym, a nawet poza nim nie powinny mieć wpływu na pracę układu.
Zastosowana filtracja RIAA ma dodatkowe zero dla 50kHz i bez kompensacji charakterystyka przenoszenia wygląda tak:

i oczywiście prosi się o kłopoty.
Próbowałem różnych sposobów na poradzenie sobie z tym problemem ale nie tego zaproponowanego przez Ciebie. Wrzuciłem do spice'a i udało mi się uzyskać takie coś dla jednak dość dużej pojemności (22n) i rezystancji 100R:

Jak widać pik jest złagodzony ale pozostaje wyraźna górka (btw. rezystancja nie jest tu opcjonalna, bez niej korekcja praktycznie nie działa ).
Charakterystyka z kondensatorami między kolektorami a emiterami wygląda tak (na schemacie z pierwszego postu jest błąd C115 i C116 mają 330pF nie 470pF):

Żeby nie było, że jestem taki genialny i odkryłem Amerykę, to tak samo zaprojektowali biegun konstruktorzy cenionego preampa w Arcamie A32

trzeba mieć na uwadze szum prądu polaryzacji bazy, samych rezystorów i śmieci z zasilania które się wzmocnią.

Oczywiście przeanalizowałem także ten aspekt. Analiza szumu wykazała, że obydwa rezystory praktycznie nie wpływają na poziom szumów na wyjściu (sam się zdziwiłem ). Głównym źródłem szumu w układzie jest tranzystor wejściowy pierwszej pary różnicowej i 75 omowy rezystor z pętli USZ (no i rezystor obciążenia wejścia). Pewnie jest tak dlatego, że druga para różnicowa pracuje już ze znacznie większym sygnałem niż pierwsza. O czystość zasilania dba superregulator (wg. pomysłu Junga i Diddena).

nie o to pewnie chodzi

Dokładnie

Bo na końcu zawsze jest pytanie - a jak to gra?

No właśnie. Wydaje mi się, że bardzo dobrze ale ciągle nie miałem dość czasu, żeby posłuchać

Gdzie produkujesz taki ładne płytki? JLCPCB?

Tak. Napisałem w pierwszym poście . Do projektowania także używam ich narzędzia. Jestem bardzo zadowolony zarówno z pracy z tym, jak by nie było, darmowym narzędziem jak i z jakości, i szybkości wykonania płytek. Cena też jest bardzo zachęcająca. Mogę polecić.

[Ukaniu]

W zakresie akustycznym, a nawet poza nim nie powinny mieć wpływu na pracę układu.

Chodzi mi o to, że w takim układzie pogarsza się CMRR.

Zastosowana filtracja RIAA ma dodatkowe zero dla 50kHz i bez kompensacji charakterystyka przenoszenia wygląda tak:

Widać masz za mały margines fazy pod koniec pasma przenoszenia, musisz zmniejszyć wzmocnienie bebechów w tym zakresie, co już się dzieje chyba dominującym biegunem ale za słabo, bo wzmocnienie tej konfiguracji jest bardzo duże. Generalnie by okiełznać dziką fazę stosuje się typowo tylko jeden stopień wzmocnienia napięciowego. Możesz teraz też albo "przyspieszyć pętlę" - mały kondensator spinający wejście z wyjściem Q107, Q101. Albo zwiększyć wzmocnienie szumu dodając szeregowe C + R pomiędzy bazami Q101. Ale zawsze sprawdź stabilność po obciążeniu wyjścia jakąś sensowną pojemnością.

Dzięki za info o płytkach, muszę coś puścić w małej serii.

[Jaculek]

w takim układzie pogarsza się CMRR

No to jest argument. W sumie to można nawet wypróbować na istniejącej płytce . Z małym zastrzeżeniem: dodanie tych kondensatorów nie pogarsza CMRR względem "gołej" PR, natomiast zastosowanie RC między kolektorami je wyraźnie poprawia (ok. 10dB)

Możesz teraz też albo "przyspieszyć pętlę" - mały kondensator spinający wejście z wyjściem Q107, Q101.

To daje dość kiepskie rezultaty. Wyraźnie wybija w charakterystyce dodatkową częstotliwość rezonansową.

Albo zwiększyć wzmocnienie szumu dodając szeregowe C + R pomiędzy bazami Q101

Tutaj mam lukę w wiedzy a wzmocnienie szumu brzmi niepokojąco przy sygnałach z wkładek gramofonowych.
Generalnie myślę, że charakterystyka 3. obrazka wygląda wystarczająco dobrze.

Dzięki za info o płytkach, muszę coś puścić w małej serii.

Po zamówieniu dostajesz kupon na 8$ na każdy miesiąc. W tej cenie zrobisz 5 niedużych płytek.

[wydra]

Zastanawia mnie troszkę czemu te charakterystyki rysują się poniżej 20dB na 20hz, Wkradł się błąd czy wzmocnienie wyszło nie takie jak trzeba?

[szczepan_def]

Gratuluje posiadania czasu resztę dostroisz na ucho