Modyfikacje (sensowne) wzmacniaczy z rodziny WS4XX
- Zaloguj Zarejestruj się by odpowiadać
Mod 5.
Wzmacniacz mocy.
Mamy tu do czynienia z klasyczną końcówką mocy z różnicowym stopniem wejściowym, wzmacniaczem napięciowym w postaci pojedynczego tranzystora i stopniem prądowym w układzie klasycznego Darlington z dynamicznym źródłem prądowym. Dodatkowo zastosowano zabezpieczenie przeciw przeciążeniowe z tzw. cofającą się charakterystyką (foldback) - prąd płynący przez tranzystory końcowe w momencie zadziałania zabezpieczenia maleje w stosunku do progowego prądu zadziałania.
1. Różnicowy stopień wejściowy.
Zastosowano tu kiepskie tranzystory BC307 zasilane przez dzielnik rezystancyjny z diodą Zenera. Co można tu poprawić?
A. Najprościej (wersja light):
- wymienić BC307 na BC560 - dobieramy 2 pary o możliwie zbliżonym wzmocnieniu
- wymienić wszystkie rezystory w obwodzie par różnicowych na 1%
- wymienić kondensatory 100uF w obwodzie bazy 2 tranzystora różnicowego na kondensatory wysokiej jakości (można wstawić 220uF) i od strony druku bezpośrednio do ich końcówek dolutować kondensatory polipropylenowe 100nF
- równolegle z diodami Zenera wlutowujemy kondensatory 100uF/50V - wylutować diody, w ich miejsce wlutować kondensatory, diody wlutować od strony druku.
B. W miejsce dzielnika z diodą Zenera wstawiamy źródło prądowe.
Najprościej jest skopiować je ze schematu PW9010 - ma dokładnie takie parametry jak trzeba. Oczywiście tu też należy zadbać o precyzyjne rezystory, diody to popularne 1N4148
Te kilka elementów lutujemy w zgrabnego pajączka i wlutowujemy w odpowiednie otwory po usuniętych rezystorach.
Zastosowanie źródła prądowego zapewnia jeszcze lepsze tłumienie zakłóceń przenikających z szyny zasilania, a dzięki swojej wysokiej impedancji wpływa na zmniejszenie zniekształceń nieliniowych.
Kolejnym małym usprawnieniem jest wstawienie w emitery pary różnicowej rezystorów o wartości 22-33 omy 1%, co ma wpływ na równoważnie stopnia, a przez to na dalsze zmniejszanie zniekształceń (mówimy tu o wartościach rzędy setnych). Rezystory wlutowujemy pionowo w miejsce emiterów pary różnicowej, a emitery lutujemy do rezystorów.
C. W kolektory pary różnicowej wstawiamy lustra prądowe.
Lustra prądowe jak najbardziej da się zlutowac w postać gustownego pająka i wlutować w płytę wzmacniacza bez przeróbek. Wykorzystamy tu otwory po usuniętych rezystorach R505/506, dla tranzystora T503 musimy wylutować z płytki jego kolektor, podgiąć do góry i dolutować do niego jedną gałąź lustra. Dla T504 w drugim kanale jest prościej - usuwamy zworę Ł15 i tam lutujemy gałąź lustra. Miejsce lutowania zaznaczyłem czerwonymi kropkami.
Jako tranzystory w lustrach najlepiej zastosować coś z rodzaju 2SC, bo ze względu na układ wyprowadzeń łatwiej to zlutowac w pająku. Kondensator 1nF to styrofleks, tranzystory parowane, rezystory 100 omów 1%.
Co do tych modyfikacji to wersja eksportowa WS-440 była troche ulepszona dokładnie już nie pamiętam ale miała pare zmian poza o wiele lepszymi isostatami oryginalnymi a nie na licencji i tranzystory końcowe też były całkiem inne. Diora WS-440
Tak jak pisało tam w opisie to WS-440 miał dodatkowo elementy RC na wejściu i RLC na wyjściu. Tak samo było w pierwotnych wersjach wzmacniacza WS-354, tylko że tam są miejsca w płycie PCB na te elementy, a w WS-440 chyba to na pająka zrobili.
A o lepszych tranzystorach w końcówce mocy to nie słyszałem nigdy, chociaż nie wiem po co mieliby tam wkładać jakieś lepsze. Może chodziło o zamianę polskich BDP na eksportowe 2N? Ale tranzystory z serii 2N często występowały w krajowych wersjach wzmacniacza
2. Wzmacniacz napięciowy
Na schematach mamy tu standardowo BD139, co jest raczej kiepskim rozwiązaniem, bo takie tranzystory jak ten BD są niezbyt szybkie, mają niezbyt wysoką częstotliwość graniczną, takie sobie (kiepskie) wzmocnienie i wysokie pojemności złącza. Szczególnie te pasożytnicze pojemności i niska Ft są szkodliwe, bo za sprawą efektu Millera powodują silne zniekształcenia.
W rzeczywistości w większości wzmacniaczy tej rodziny spotykałem fabrycznie montowane BF457 - tranzystory używane we wzmacniaczach wizji telewizorów, o zdecydowanie lepszych parametrach od BD139 do stosowania w tym stopniu. Ich największa wadą jest niezbyt duże wzmocnienie, ale jak już są, to można zostawić.
Jeśli ktoś w swoim wzmacniaczu ma w stopniu wzmacniacza napięciowego BD, to warto zastąpić go lepszym tranzystorem. Jakim? Nie podam tu konkretnego typu, wybór jest spory i można wzorować się na konstrukcjach japońskich wzmacniaczy (np. stare ale b. dobre i jeszcze do zdobycia 2SC1941) i wstawić to co mamy/uda się kupić. Pamiętać tylko należy o dokładnym sprawdzeniu układu wyprowadzeń.
Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie 2 tranzystorów w układzie kaskody, ale tu już ciężko coś tak po prostu zmontować w pająku i wlutować w miejsce pojedynczego tranzystora, więc takie rozwiązanie zostawiam zaawansowanym, którzy potrafią zaprojektować płytkę - najlepiej pod elementy SMD.
Jeszcze muszę ostrzec: w losowych przypadkach wstawienie szybkiego tranzystora o dużym wzmocnieniu i wysokiej Ft może doprowadzić do wzbudzania tego stopnia. Trzeba wtedy dobrać (zwiększyć) pojemności antyparazytowe.
3. Dynamiczne źródło prądowe stopnia prądowego - bootstrap
Nie demonizowałbym rzekomej "szkodliwości" takiego rozwiązania. Owszem, przyczynia się ono do odrobinę większych - w stosunku do źródła statycznego - zniekształceń i jest wrażliwe na zmiany napięcia zasilania. Pomimo to uważam, że nie warto tu kombinować, bo poprawa parametrów nie będzie jakoś znacząca, a pociągnie to za sobą konieczność dalszych zmian (w stopniu kompensacji temperaturowej).
Wystarczy wymienić stare C bootstrapu na wysokiej jakości kondensatory 100uF i dolutować do ich końcówek od strony druku polipropylenowe 100nF.
4. Stopień wzmacniacza prądowego
Klasyczna konstrukcja - układ OC w konfiguracji Darlingtona, z rezystorami emiterowymi T mocy i rezystorami w obwodzie baz. Co tu jest źle?
Jest nie tyle źle, co archaicznie i ma pewien wpływ na generowanie zniekształceń.
Zastosowana konfiguracja stopnia prądowego to kopia typowego tranzystora Darlington produkowanego zgodnie z istniejącymi wtedy (wczesna lata 70-te) technologiami, stąd rezystor bazy tranzystora sterującego jest podłączony do bazy tranzystora mocy: jedynie tak można było to zrobić, aby zachować typową konfigurację 3 wyprowadzeń.
Po co są te rezystory bazowe? Ano są one głównie po to, aby poprawić własności częstotliwościowe tranzystorów i zmniejszyć wpływ prądu zerowego na punkt pracy, co wpływa na zmniejszenie zniekształceń.
W unitrowskich konstrukcjach zupełnie niepotrzebnie rezystor bazowy tranzystora mocy jest podpięty do emitera. Przecież w obwodzie emitera mamy rezystor, (który zapewnia lokalne sprzężenie zwrotne) ale występujący na nim proporcjonalny do płynącego prądu spadek napięcia automatycznie przenosi się przez Rb na bazę.
W układzie dyskretnym jest to zupełnie to bez sensu, bo wpływa na punkt pracy tranzystorów. Rezystory bazowe tranzystorów mocy powinny być podłączone bezpośrednio do szyny wyjściowej.
Rezystory B-E T sterujących usunąć, są zbędne.
Oryginalne rezystory bazowe T mocy wylutować, dać nowe z długimi końcówkami w koszulkach izolacyjnych, lutować do miejsc zaznaczonych czerwonymi kreskami.
Lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie układu Sziklaiego (compound pair).
W układzie Sziklaiego napięcia polaryzujące pierwszy stopień wzmacniacza prądowego jest dwa razy mniejsze niż to dla stopnia w układzie Darlingtona, więc konieczne będzie zwiększenie wartości rezystancji w obwodzie bazy tranzystora odpowiedzialnego za BIAS - prąd spoczynkowy+kompensacja temperaturowa (peerek).
Układ Sziklaiego ma mniejsze zniekształcenia skrośne i większą odporność na zmiany temperaturowe niż układ Darlingtona i o wiele łatwiej utrzymać w miarę stałą temperaturę T sterujących i mocy, stąd często w tym układzie tranzystory sterujące są montowane na małym, własnym radiatorze, do którego mocuje się tranzystor BIASu. Taki sposób stabilizacji jest szybszy i dokładniejszy niż dla klasycznego układu Darlingtona ze wszystkimi tranzystorami na głównym radiatorze.
Przeróbka na układ Szklaiego najprościej polega na zamienieniu miejscami tranzystorów mocy, wylutowaniu oryginalnych rezystorów bazowych i wlutowaniu bezpośrednio do kołków B-C tranzystorów mocy rezystorów 220 omów.
Tranzystory mocy.
BD mocy produkcji CEMI ustępowały parametrami swoim protoplastom; często fabrycznie stosowano 2N64XX - są ok i nadal dostępne (oryginalne).
Jeśli zachodzi konieczność wymiany tranzystorów mocy unikajmy popularnych BD9XX - to chyba najczęściej podrabiane obok słynnych Toshib 2SC5200/2SA1943 tranzystory.
Swojego czasu kupiłem na Aliexpress woreczek parowanych 2SA1492/2SC3856, które sprzedający wystawił jako oryginalne SANKEN (też niby często podrabiane). Okazały się bezproblemowe - żaden nie odleciał po wykonaniu naprawy (takie oryginalne parowane SANKENY były dostępne w Humasklep, ale dużo drożej niż na Ali).
Trzeba się czasem trochę pogimnastykować z wyginaniem końcówek i zakładaniem koszulek izolujących, ale warto, bo to świetne tranzystory.
Dobre (bezproblemowe) okazały się też kupione w lokalnym sklepie popularne TIP35/36, jednak wyszło to 2 razy drożej, niż 2SA/2SC od "majfriendów".
5. Ogranicznik.
Ogranicznik ma chronić stopień prądowy przed nadmiernym obciążeniem (np. silnym spadkiem impedancji obciążenia) lub zwarciem. W praktyce, zazwyczaj podczas zwarcia czy silnego przeciążenia tranzystory lubią paść, zwłaszcza nasze BD.
Ogranicznik oblicza się biorąc pod uwagę bezpieczny prąd zwarcia dla T mocy (w konkretnej aplikacji) na podstawie charakterystyk danego typu tranzystora - musi zawierać się w obszarze jego SOA i nie przekraczać dopuszczalnego prądu kolektora (prądu normalnej pracy, nie szczytowego) dla danego napięcia zasilania.
Prąd ograniczenia wylicza się wg uproszczonego wzoru:
Imax= 0.6/Re(R2/R3+1)
- Imax to prąd ograniczenia
- Re - rezystancja emiterowa
- R2,R3 rezystory w obwodzie bazy T ogranicznika
Dla wartości podanych na schemacie WS442 otrzymujemy wartość 1.35A dla jednej połówki ogranicznika czyli do 2.7 A max prądu, jaki może płynąć do obciążenia przed zadziałaniem ogranicznika.
Przyjmując, że mamy "sztywne" zasilanie +- 37V i stałą impedancję 8 omów, to max prąd (bezpieczny) jaki może płynąć przez stopień prądowy wynosi teoretycznie 4.6A, czyli 2.3A przez jedną połówkę wzmacniacza.
Jeśli popatrzymy na wykres SOA dla tranzystora 2N6488 i założymy, że połowa napięcia zasilającego to "sztywne" 18.5V, to widzimy, że max prąd płynący przez 2N6488 w tej aplikacji mieści się (z zapasem) w SOA (max to ok. 3.5A).
Jak widać zabezpieczenie wyliczone jest prawidłowo (o ile sam coś nie pokręciłem) i powinno zapewniać pracę wzmacniacza w dopuszczalnym zakresie mocy wyjściowej bez zniekształceń wprowadzanych na skutek ograniczania prądu.
Co tu można poprawić?
Dobrać tranzystory zabezpieczenia pod kątem wzmocnienia - 4 jednakowe; wymienić rezystory na precyzyjne 1%; wyselekcjonować diody pod kątem max zbliżonego spadku napięcia na złączu ( mając diody z jednej serii produkcyjnej, solidnego producenta, powinny mieć ten parametr zbliżony na tyle, że nie trzeba nic dobierać); dobrać 4 rezystory emiterowe 0.47 oma (jak ma się odpowiedni miernik).
Takie zmiany zapewnią, że oba ograniczniki będą zachowywać się identycznie dla obu połówek sygnału - o ile rezystory emiterowe 0.47 oma uda się dobrać wystarczająco dokładnie.
Pamiętać też należy, że nasze BD miały gorsze parametry od 2N64XX i jeśli w naszym WS4XX mamy takie tranzystory, to warto sprawdzić, jakie są wartości rezystorów w układzie ogranicznika i ew. skorygować je.
To - jak mawiał klasyk - byłoby na tyle - ode mnie.
Mam nadzieję, że temat nie umrze i jeszcze ktoś doda coś sprawdzonego i poprawiającego te wzmacniacze.
Czy dołożenie źródła i lustra prądowego wygląda dokładnie tak samo w amplitunerze Tosca czy muszę samemu się pobawić w dobieranie rezystorów z racji, że jest tutaj mniejsze napięcie zasilania niż w wzmacniaczu WS-442. Oba wzmacniacze są identyczne, tylko różnią się mocą
Druga sprawa to zastanawiam się czy nie dołożyć rezystora nastawnego do regulacji zera na wyjściu głośnikowym, chociaż z drugiej strony może lepiej jest dokładniej dobrać elementy i unikać wstawiania dodatkowych podkówek którymi ktoś może bez zastanowienia pokręcić
Czy dołożenie źródła i lustra prądowego wygląda dokładnie tak samo w amplitunerze Tosca czy muszę samemu się pobawić w dobieranie rezystorów z racji, że jest tutaj mniejsze napięcie zasilania niż w wzmacniaczu WS-442. Oba wzmacniacze są identyczne, tylko różnią się mocą
Zamieniając diodę Zenera na źródło prądowe można kierować się zachowaniem prądu zasilającego parę różnicową. Prąd ten wynosi 2,78mA (z dokładnością do faktycznego napięcia na diodzie Zenera bo ta zależy od płynącego przez nią prądu, ale takimi drobiazgami można się nie przejmować). A więc gdy zastosuje się źródło stałoprądowe dostarczające od 2,5 do 3mA to powinno być. O.K.
Lustro prądowe - rzekłbym że ma ono jeszcze większy sens niż samo tylko źródło. Jedną z istotnych korzyści jakie ono daje jest podwojenie maksymalnego prądu przeładowującego pojemność millerowską stopnia sterującego (własną plus dołożoną w postaci C409). Gdy się zastosuje scaloną parę tranzystorów npn małej mocy (np. z rodziny MAT) można nie stosować rezystorów emiterowych. W przeciwnym razie, (szczególnie gdy tranzystory nie będą dobierane na równość UBE przy tych samych prądach emitera równych połowie prądu dostarczanego przez źródło) wskazane jest dołożyć rezystory emiterowe, ale nie za duże, tylko takie aby odkładało się na nich napięcie w granicach 50-100mV. Za małe rezystory nie będą skuteczne, za duże - sprawią że tranzystor od strony stopnia sterującego wejdzie w nasycenie i symetria lustra zostanie zniweczona. Przy prądzie źródła 2.78mA właściwe wydają się rezystory emiterowe 47-68 omów.
Druga sprawa to zastanawiam się czy nie dołożyć rezystora nastawnego do regulacji zera na wyjściu głośnikowym, chociaż z drugiej strony może lepiej jest dokładniej dobrać elementy i unikać wstawiania dodatkowych podkówek którymi ktoś może bez zastanowienia pokręcić
Obstawiałbym to drugie. Ewentualna asymetria DC na wyjściu nie powinna przekroczyć kilkudziesięciu mV a trudno przypuszczać aby takie napięcie stałe mogło wpłynąć niekorzystnie na pracę głośników o mocy liczonej w dziesiątkach watów. Jak kogoś drażnią te miliwolty - może sprawdzić czy zamiana miejscami tranzystorów lustra prądowego lub ich rezystorów emiterowych (a także traznystorów pary różnicowej) nie poprawi symetrii. Podkówki mają sens raczej przy pojedynczym napięciu zasilającym, głośniku włączonym przez kondensator oraz jednotranzystorowym stopniu wstępnym, bo wtedy asymetria podziału napięcia z przypadkowymi elementami może okazać się większa.
I może dorzucę coś jeszcze na temat wtórnika wyjściowego (dotyczy to także tytułowych WS4XX). Zgadzam się całkowicie co do celowości wywalenia R429 i R431: są one bezmyślnie skopiowaną spuścizną po scalonych tranzystorach Darlingtona i jedyne co czynią - to powiększają zniekształcenia skrośne. Natomiast R433 i R435 najkorztystniej będzie dołączyć nie do przewodu wejściowego, ale do siebie i do niczego więcej. Albo jeszcze prościej - zastąpić je pojedynczym rezystorem włączonym między bazy tranzystorów końcowych. Jego rezystancja powinna wynosić 200 omów ale może być też mniejsza, co przyspieszy zatykanie się tranzystorów końcowych przy przejściach przez zero, ale przy takim połączeniu nawet znaczne zmniejszenie rezystora międzybazowego nie będzie prowadziło do bocznikowania sygnału a tym samym zmniejszenia wzmocnienia prądowego końcówki. Zaproponowana wcześniej konfiguracja Sziklayego nie pozwala niestety na taki chwyt, a główną jej zaletą w porównaniu z układami Darlingtona (poza poprawą stabilności termicznej) jest zmniejszenie strat napięcia zasilającego o jedno napięcie złączowe dla każdej z połówek.
Można wstawić 1:1, warunkiem jest, aby prąd płynący przez parę różnicową zawierał się w przedziale 2-6mA.
Zamiast proponowanego przeze mnie wcześniej źródła prądowego z tranzystorem bipolarnym prościej jest wstawić źródło na FET, ale należy dobrać parę FET z max. zbliżonym prądem drenu.
W Tosce chyba nie warto robić większych modów. Wystarczy wywalić BC307 i dać BC557 (byle nie jakieś podrabiane czajniki), wymienić elektrolity pary różnicowej i bootstrapu na nowe wysokiej jakości i zbocznikować je polipropylenami 100nF, dodać elektrolity 100uF równolegle do zenerek par różnicowych, dać coś szybkiego we wzmacniaczach napięciowych zamiast BD139 i ewentualnie zamienić tego durnego darlingtona w stopniu prądowym na np. compound pair - tu wypada mieć oscyloskop, aby oblukać, czy się nie wzbudza i ew. wstawić odpowiednie pojemności antyparazytowe.
Taki mod nie wymaga jakiejkolwiek ingerencji w PCB.
- « pierwsza
- ‹ poprzednia
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- następna ›
- ostatnia »
Nie zgodzę się że w Diorze się na niczym nie znali, np. WSH-303 to bardzo dobry wzmacniacz.
Mydłem! Dobijemy go mydłem!