3 miesiące minęły, wypadałoby więc przedstawić efekty pracy
v1 okazał się pouczającą porażką. Zaprojektowania końcówka, mimo wielu (papierowych) zalet okazała się zachowywać mocno nieobliczalnie w rzeczywistości. Z bardziej magicznych właściwości, aby uzyskać całkiem niezłe granie trzeba było złapać przez pół laminatu ręką za wszystkie piny
. Brak "rąsi" skutkował pełnym zwarciem "tranzystorków" (dobrze, że zasilałem to z przetwornicy CC/CV) oraz generowaniem (?) na jakiejś częstotliwości daleko za pasmem akustycznym.
W v2 wywaliłem "cudowną" końcówką, a dałem zwykły układ przeciwsobny. Powyżej ~7kHz harmoniczne miały amplitudę wyższą od sygnału właściwego
I w ten oto stosunkowo szybki (1 miesiąc) i tani (200zł) sposób przeprosiłem się z kostkami dedykowanymi (nadal nie wiem do czego wykorzystać te kobylaste tranzystorki
)
Z tego oto miejsca pragnę pochwalić Nokię E52 (będącą źródłem), której podanie z zasilacza CC/CV 12V 0.8A (+ strzał z kondka wyjściowego) spowodował co prawda restart, ale nie uszkodzenie wyjścia audio.
Informuję również, że wpompowanie sobie 1W na kanał spowoduje szybkie zrzucenie słuchawek, a stopniowe zapuszczenie takiego imadła w dłuższej perspektywie pogrubienie portfela laryngologa.
I teraz przechodząc już do działających układów pragnę przedstawić
v3 (
lm4952 sample)
oraz v4 (
tpa6120a2).
Zalety i wady v3
+ bezproblemowe uruchomienie
+ niesymetryczne zasilanie
+ wysoka impedancja wejściowa
+ niska impedancja wyjściowa
+ prosta regulacja głośności (jeden potencjometr na oba kanały i do tego nienależący do toru wejściowego)
+ absolutna obojętność na projekt laminatu oraz wartości i jakość użytych elementów
+ niskie minimalne Vdropy względem zasilania
+ niski prąd spoczynkowy
- strzela przy podłączaniu słuchawek i źródła
- lekko sam z siebie szumi
Wady i zalety v4
- duże trudności z uruchomieniem układu
- symetryczne zasilanie
- niska impedancja wejściowa...
- ... i do tego zmienna w funkcji częstotliwości
- wysoka impedancja wyjściowa
- ogromnie utrudniona opcja dynamicznej zmiany głośności
- ogromna wrażliwość na projekt laminatu i jakość użytych elementów (o tym później)
- wysokie minimalne Vdropy względem zasilania (po 3V) powodują niską sprawność
- ze względu na wysoką impedancję wyjściową wzmocnienie zmienia się razem z impedancją obciążenia
- wysoki prąd spoczynkowy, zalecane szybkie słuchanie muzyki
+ świeci się
+ nie ma mowy, żeby wzmacniacz był źródłem (słyszalnych) szumów na słuchawkach
Jak widać, v4 jest niezaprzeczalnie lepszym układem, a jego liczne zalety bezproblemowo przeważają nad pewnymi drobnymi i nielicznymi wadami
v3 schemat ma jaki ma, nie bijcie, bo to pierwszy element jaki w EAGLU projektowałem
Przy testowaniu wyszło, że R4 i R3 należy zastąpić zworkami (zwiększały szumy). Ot ironia taka, jedno człowiek zmieni względem datasheeta i pogorszy...
Układzik wykonałem na elementach z demobilu (nie doczekałbym paczki) tak więc względem tego co na schemacie mam nawet 20% różnicę (ale symetryczną dla każdego kanału). C5 i C6 mają 2200uF - i tak strzela tak samo, więc po co oszczędzać
Do układu wystarczy dołączyć 12V (zaawansowani zapewne dopasują, aby uzyskać jak najlepszą sprawność, bez wprowadzania zniekształceń) z lm2577, ukręcić wzmocnienie na R1 i gotowe
http://sklep.avt.pl/obudowa-km-35n-111x91x35mm.html
Zanim zacznę opisywać trudności z zaprojektowaniem v4 oraz z uruchomieniem go, poświęcę akapicik na sam problem z zapewnieniem zasilania symetrycznego. Znalezienie przetwornicy symetrycznej/odwracającej z mocą >1W w normalnej cenie jest poważnym wyzwaniem. LM2577 nie radzi sobie z ujemnym prądem, czyt. jeżeli ustawimy przetworniczkę na 12V i jej wyjście podłączymy rezystorem do drugiej (z tą samą masą) ustawionej na 24V to zamiast 12V na rezystorze po chwili zobaczymy 0. Związane jest to z tym, że LM2577 potrafi podnieść napięcie na swoim wyjściu (kondensatorze wyjściowym), ale nie ma jak go obniżyć.
Rozwiązanie problemu jakie znalazłem może ocierać się odrobinę o szarlatanerię, zapewnia jednak bardzo dobrą stabilność potencjału masy. Kondensator odpowiada za ograniczenie wahań potencjału masy związanej z impulsową topologią kontroli napięcia. W tym zasilaczu masa nie jest do końca masą
. Stabilność masy przy rezystorze dołączonym jak poprzednio zapewnia tworząca się pętla prądowa między wejściem, a wyjściem LM'a od +Vcc (czyt. połączono wejście z wyjściem przetwornicy i uzyskano stabilny potencjał, prawie jak w perpetum mobile
).
Dobrze byłoby dołączyć 1mF między +Vcc, a GND - ograniczy to wahania napięcia na przetwornicy.
Aplikacja to typowy wzmacniacz nieodwracający z potężną filtracją zasilania (100nF X7R, 10uF X5R, jedyne elektrolity to niskoimpedancyjne 100uF).
R4 zapewnia ciszę przy braku podłączonego źródła.
R3 separuje układ od pojemności wyjściowej. Kostka jest na nią przeokrutnie wrażliwa - wpięcie się sondą oscyloskopu lub miernika przed rezystor skutkuje natychmiastowe zwiększenie poboru prądu (układ zaczyna generować >1MHz - zerknijcie na pasmo tej kostki). Przy testach wyszło, że zmniejszenie R3/R8 do (10 || 10) nie powoduje żadnej zmiany - można więc śmiało kupić 4.7 i próbować wlutować 2 równolegle.
Przy wartościach jak powyżej układ ma następujące parametry:
KuV(kostka)=R2/R1=10
KuV(słyszalne)=R2/R1*Rs/(Rs+R3), gdzie Rs to impedancja słuchawek
KuP=KuV^2
Czyli układ zwiększa napięcie x10, a moc x100. W dB jest to +20dB
Słuchawki o impedancji 16ohmów (dla R3=5) mają odpowiednio napięcie x7.61, moc x58, +17.6dB. Wyższe impedancje mają odpowiednio więcej
Zastosowałem rezystory 1% (i jest to minumum precyzji, aby ten układ miał sens
), ale zostały sparowane na mierniku o odpowiedniej do tego celu dokładności.
Nota katalogowa zawiera dużo informacji odnośnie projektowania płytki (polecam zerknąć). Ścieżki mają być maksymalnie krótkie, rezystory maksymalnie blisko wejść a sprzężenie zwrotne priorytetowo krótkie. Przy płytkach wielowarstwowych nie rozlewać polygonów pod nóżkami układu ze względu na zwiększenie pojemności pasożytniczych (
). Krótki feedback nie za bardzo wyszedł, ale jest ok
Widoczne połączenie między JP3 a JP9 należy obowiązkowo wykonać! -Vcc obu kanałów musi być na identycznym poziomie.
I teraz najlepsze - tak zmontowany układ po podłączeniu słuchawek będzie miał pobór rzędu 500mA nawet bez sygnału, ale grać będzie dobrze
. Układ zaczyna generować na wysokiej częstotliwości (>1MHz) i nie pomogą kable z dowolną liczbą 0 przy cenie
. Niezależnie od jakości kabli, będą one miały dostatecznie złe parametry aby sprzęgnąć wejście z wyjściem (~transformatorek z rdzeniem powietrznym) i generować na wyjściu sygnał o dostatecznie wysokiej częstotliwości, żeby nie wpływać na pracę słuchawek, ale dostacznie, żeby grzać kostkę do ~75C
Rozwiązanie problemu jest iście cyfrowe - równolegle do R4/R10 wlutowywujemy legendarne 100nF (na zdjęciach wlutowane koło niewykorzystywanych nóżek układu). I od tego momentu Rwe=/=R4, a
R4 || (1/6,28*C*f)
I tak dla f=20 Rwe~100, dla f=20kHz Rwe~45, a dla wyższych odpowiednio mniej
Jeżeli ktoś ma źródło, które nie radzi sobie z zmienną rezystancją może popróbować z mniejszymi pojemnościami (10nF da ~95 ohmów przy 20kHz i najprawdopodobniej również wyeliminuje oscylacje).
http://www.tme.eu/pl/details/alu-bs23/o ... ne/gainta/
http://www.tme.eu/pl/details/hm-1550m/o ... ond/1550m/
Zalecane jest zastosowanie nieużywanej gąbki
I przede wszystkim - pozostańcie światli i zdrowi, bAMPv4 puszcza świetlne oczko na pożegnanie
A o wrażeniach odsłuchowych powiem wspólnie dla obu wzmacniaczy - względem słuchania bezpośrednio na telefonie poprawia się głośność (
), dynamika i basy
Zawsze można też zawiesić słuchawki na szyi, dać 1W i słyszy się głośniej niż na założonych słuchawkach bezpośrenio z telefonu
Wersja w symulatorze.
