Koronawirus, hobby, kreatywność.

Na każdy temat.
Awatar użytkownika
STUDI
Gaduła
Posty: 1890
Rejestracja: wt 12:22, 25 cze 2013

Koronawirus, hobby, kreatywność.

Post autor: STUDI »

Jak w temcie. Mamy przymus siedzenia w domu. Knajpy pozamykane. Z musu powracamy do swojego hobby. W sumie to idzie dalej i coś tam niechcąco tworzymy.

Tematyka elektorniczna, audio no i DIY. Milym zaksoczeniem było to jak grają tanie wzmanciacze impulsowe (cyfrowe) pracujące w tzw klasie D jak flagowy TPA3116. Przede wszystkim wysoka szczegołowość żwieku, silny, precyzyjny bas. Jako że moje sentymentalne tęksnoty zawsze kierują do starej techniki lamp elektronowych wpadło do mojego głupiego łba aby zrobić wzmancniacz hybrydowy, czyli lampa i krzem. Z tymże ten rkzem to nie jakś tradytcyjna końcówka mocy ale ten TPA. Wszysko na jednej płytce. Wszystkie dodatkowe napięcia dla lamp z przetwornic napięcie na tejże płytce. Zwnetrzny to aislacz całości 24V / 100W, przemysłowy bo jest nie do zabicia a zpajektowany układ ma wyoskie tłumienię tętnień tym bardziej tych o wyoskiej częstotliwości. Żadnego brumu 100Hz czy 50Hz.

Pierwsze założenie. Czułość tzw komeryjna czyli 316mV z zapasem. Dwa jako atrakto jakie oczko magiczne. Całość maksymlamnie kompaktowa. Więc jako lampy to metalowoceramiczne triody, których konstrukcję nazywano nuvistor. Lampy te, to radzieckiej produkcji 6S51N. Wersje radzieckie miały długie wyprowadzenia drutowe bo towarzysze radizeccy ocenili negatywnie podstawki w sprzęcie militarnym. Oczko magiczne - no takie do lampowych radii turystycznych z lat 50-tych - DM70. Ma ono pole wskaźnikowe w formie wykrzyknika. Było użyte w naszym radiu turystycznym Szarotka oraz radiach Figaro i Violetta a także stołowych bateryjnych jak Limba i Malwa (lampowo-tranzystorowe).

Pierszy krok to pojekt stopnia lampowego. Symulacje w programie LTCSpice. Potem prowizoka - ten stopień lampowy, zmontowany w fomie pająka i dołącozny do jednek z płytek chińskich z TPA3116. Do tego przetworniczki chińskie ze sklepu za rogiem. Model matematyczny SPICE tych 6S51N dał bardzo dobrą zgodność z rzeczywistymi lampami. Punkt pracy tych lampy dopasowałem do względnie niskiego napięcia zasilającego lampy - około 46V. Efekt był rewelacyjny. Wtedy jeszcze zastanawiałem się na tym oczkiem magicznym. Próbowałem radzieckie lampy IV15 - analog burżuazyjnej DM160 które przed erą LED używano w modułach cyfrowych i komputerowych do sygnalizacji stanów logicznych. One w swoim działaniu mają wiele wpłśnego z wyświetlaczami VFD. Mozna napięciem sterować jasnością świecenia tej lampy. Jednak w końcu sięgnąłem do DM70, wskaźnika poziomu z prawdziwego zdarzenia. Wymaganym było dodatkowe wższe napiecie. Nie potrzeba było dodatkowej przetwornicy bo do istniejącej podnoszącej napięcie wystarczyło dodać opdowiednio podłączony podwajacz napięcie i oprócz 46V dla zasilania lamp w przedwzmacniaczu dostałem 68V dla lampy DM70. Czułość DM70 w tych warunakc odpowiadała temu co "wychodzi" z wyjść układu TPA3116 przy zasilaniu go napęciem 24V. Zniknięcie pionowej kreski to pełna niezniekształcona moc. Wygaszenie kropki już przy wyraźnych zniekształceniach. Wygaszenie lampy to już przester. Jedna DM70 dla obydweu kanało bo to ma byc brdzij wizualny atraktor niż precyzyjny miernik VU. OK chwila przerwy poniżej ten próbny 'pajączek".
experiment2.JPG
experiment2.JPG (149.82 KiB) Przejrzano 140 razy
Kolejny krok. Projekt płytki. Docelowo dwustornna. Wiekszość elemetów to elementy SMD. No musiałem sobie zrobić footprinty do lamp, gniezd, potencjometru. Ale projekt mial taką scieżkę. Najpierw patrzymy na dostępność elementu. Tak by wszyskie szły z jednego źrodła. Niestety nasze TME to uboga oferta.

Tak powstał prototyp.Zmontoway wygląda tak:
WidokPrzod3.jpg
WidokPrzod3.jpg (220.4 KiB) Przejrzano 140 razy
Lutowanie wszytkiego naszą zwykłą zwarciówką marki Lutola wyprodukowaną z ZDZ w Łodzi. Nawet ten TPA3116 z rastrem 0.5mm poniżej:
TPA3116_2.jpg
TPA3116_2.jpg (89.41 KiB) Przejrzano 140 razy
Lutowanie jest łatwiejsze niż się wydaje. Potrzeba płyynego topnika. Może byc ropzuszcozna kalafonia w alkoholu, ale tponijest gotowy i tani. Odpowiedni drto do zwarciówki. Jest w skeplach. Ma on walcowy czubek skośnie ściety. Porządna pęseta i plecionka miedizna do wysywania nadmiaru cyny (nawet przewód linka daje radę). Pokrywamy topnkiem pola. Przykładamy scalak tak by nożki były dokąłdnie na padach na płytce. Byle jak lutujemy wręcz byle jak po narożnikach by go przymocowąc do płytki. To że cyna się roleje nieważne. Smarujemy topnikiem i lutownicą zalewamy pozostałe wyprowadzenia cyną. Nie przejmujemy się że coś się rozleje, zewrze. Na koniec ta plecionka. Trochę ją zwilżamy topnikiem i przyciskamy ją gorącym grotem to tych wyprowdzeń. Tasiemka jak bibuła zbierze nadmiar cyny. Gotowe. Jakieś 30 sekund bez napinki. Gwarantuję zero zwarć. To że mamy na płytce resztki topnika, spokojnie całość zmontowanej płtki wykąpiemy w kuwecie wypełnionej IPA. On zmyje te pozostałości topnika. To nie takie straszne jak sie wydaje. Tak, fakt, dzień wcześnieje nie pić - bo pogubicie te rezystory i kondensatory.

No zagrało. no coż kilka zmn będzie do fanlnej wersji, Rezygnuję z wyłczania zasilania od stronie pradu stałego 24V. Kondensatory elekrolityczne mają nisk arezystancję dzeregoą W chwili załącznia mamy w zasadzie zwarcie dla zasilacza. W zwykłym przekaźniku speżyna kotwy z słaba by styki oderwać - po prostu w końcu się "sklei". Tak są przekźniki ze stykami tzw high inrush current (polskie RM83 - ciagł prąd stku 16A chwilowy 120A). Akurat ich nie było.Dodatkowo wyszło iż przyda się wymuszon po ząćzeniu zaislania MUTE bo pojawienie się napięcia 46V da skok napięcia wjeściach TPA3116 na tyle duży że będzie łup. Drugi moment jak lampy sie nagrzeją i zaczną przwodzić prąd. Nagrzewają się te nuvistory dość szybko. Pojawia sie drugi cichszy stuk. Ostania modyfikacja. Przetwornicę 46V i 68V trzeba było dociążyć by nie dochodziło do przerw w przepływie prądu przez cewkę przetwornicy gormadzącą energię. To wyciszyło bardzo cichutki przydźiek okoł 5 - 6 kHz.

No to osiągi wzmanicacza. Dla 24V zaislania, przy 8Ω mamy moc wyjściową 32W dla 1% THD. Psamo przenoszenia dla niskoimpedancyjnego źrodła sygnału audio to przy spadku 0.5dB 20kHz - 24kHz. Dla spadku 3dB pasmo przenoszenia dla pęłnej mocy nie gorsze niż 10Hz - 50kHz. Ta niska impednacja źródła sygnału, tak bo na wejściu jest dodatkowy filtr górnozaporowy by pozbyć sie zakłóceń powyżej pasma akustycznego.
Awatar użytkownika
STUDI
Gaduła
Posty: 1890
Rejestracja: wt 12:22, 25 cze 2013

Re: Koronawirus, hobby, kreatywność.

Post autor: STUDI »

Szumy.
noise2.jpg
noise2.jpg (116.47 KiB) Przejrzano 137 razy
To przy 50Hz i kojne nieparzyte hamrocnze - 150Hz, 250Hz... To niestety przenikanie przez ekran kabla audio. Generlanie mamy szumy na poziemie -120dB. Dla kolumn to aż za dobrze. Bo przy tle akustycznym 40dB (ciche mieszkanie w dzień) i dodaniu 90dB dynamiki to osiagamy próg bólu.
Co widać program RMAA miał jakiś ból z prametrami próbkowania - były 24bity ale tylko 48kHz.
Klasyczny tranformatorowy liniowy zasilacz dałby brum 100Hz i kolejno 200Hz, 300Hz. Dwa razy wiecej niż 50Hz bo pełnookresowe prostowanie.

Znieszkałcenia THD dla progu zniekształćeń.
thd2.jpg
thd2.jpg (121.38 KiB) Przejrzano 137 razy
Wykresik ma zniekszłcenia wzmacniacza ora zuzytegointefejsu audio do pomiarów.
Ja ktoś nie rozumie dB: -20dB to 10%, 40dB to 1%, 60dB to 0.1%, 80dB to 0.01%. Róznica w dół 10dB to koło 3 razy mniej.
Pik dla 1kHz - sygnła doprowadozny ma pozim -4dB. Druga harmonczna, której nasz słuch nie traktuje jako zniekształcenie (odstep o oktawe, czyli alikwot) to -52 + 4 - -48dB to jest 0.4%, trzecia harmoniczna czyli przester i "obcinanie" to -57dB czyli -57 + 4 = -53dB -> 0.22%. Czwarta to -82dB czyli -82 + 4 = -78dB -> 0.013%, piąta harmoniczna to -70dB cczyli -70 + 4 = -64bB -> 0.06%. Kolejne harmicnze poniżej 85dB -czyli - 85 + 4 = -81dB -> 0,009%
Tu potrzebny komentarz. Parzystą harmocniczna "wprodukowała" lampa z racji swoje nieliniowości. Owszem trochę trzeciej telampa "od siebie dodała". Cwarta harmoniczna to tosamo co druga ale już nieco dokuczliwa. Piąta to dalszy efekt "obcinania". Tranzystorowe współczesne wzmacniacze mocy maja silne USZ i z racji szybkiego wchodzenia w przester to generują nieparzyste harmoczne. W tmy pomiarze dość duze wartość trzeciej i piątej harmonicznej to wnosozne przez wejście prztwornika DAC interfejsu audio. Szacuję i w artościach trzeciej i piatej harmocznych połowa wartości to intefejs audio. Wysszych harmonicznych nie analizuję bo poziom znikomy.
Nieźle. Obciążeniem wzmanicza były kolumny Altus 110. Czyli warunki "rzeczywiste". Interfejs muzyczny to Focusrite Scarlett 2i2 2gen.

Separacja kanałów - prześłuch lepszy od -60dB. W tym jest przesłuch kabelkach. W tym jest ręż efekt mikrofonowani lamp. Czyli regowani ich na wibracje. Jak podczas pomiarów lampa jednego kanału była naprzeciw wysokotonowego głośnika w odległości 40cm to przesłuch dal 10Hz wyszedł -50dB.

Pomine inne pomiary jak IMD bo one niewiele mówią przecietnej osobie nawet fascynatom audio i HiFi.

Aaa fodam znieksztłącneia dla niższego pozimu nadal głośno w sosunku do mocy maksymalnej -20dB - to średni poziom muzyki ngranej tak porządnie bez lodness war gdy gramy na maksa tak by nie było chjwilowych przesterowań.
thd2.jpg
thd2.jpg (121.38 KiB) Przejrzano 137 razy
Druga harmoniczna to 0.1%, trzecia harmoniczna to mniej niż 0.03%.
Awatar użytkownika
STUDI
Gaduła
Posty: 1890
Rejestracja: wt 12:22, 25 cze 2013

Re: Koronawirus, hobby, kreatywność.

Post autor: STUDI »

No to koniec schemat. Obrazki z hosingu bo w dopuszczalnej rozdzielczości forum byłby nie czytelny.
To już ta druga wersja.

Obrazek

Oraz renedery płytki drukowanej z obu stron:

Obrazek

Obrazek

Troche danych o elementach. Ceki to dopasowane tak by płnace natężenie prądów nie nasycały ich rdzeni.
Kondensatory w torze audio.
Z elektrolitycznych te krytryczne co do filtrowania tętnie to hybrydowe - zwane czasem OSCON - C7, C8, C45, C51
Pozostałe elektorlityczne to aluminiowe ale dobrej jakości o niskim ESR.
C3, C4, C9, C10 C11, C12 - fo poliestrowe metlaizowane, MKS2. Przewlekane (THT)
Pozostałe to cermaiczne ale C1, C2, C5, C6, C17-C20, C25-C28, C29, C30, C39, C40 to klasy 2 czyli C0G, reszta to klasy 2 czyli X7R.
Mareriał X7R ma przenikalnoś cdielektryczność silnie zalezną od napęcia a na dofdatek wystęuje zjawisko histery (nawe podójnej). Klasa 2 to tam gdzie jej wady nie są istotne dla jakości dżwięku. Te które są w torze audio, boobstrapy (podciągnij się w górę ciagnąc z swoje sznurówki ;) - to taka sztuczka w elektronice), snubbery na wyjściu i w obwodach zobla na wyjśiu mają tolerancję 5%. Reszta poza elektorlitycznymi mają tolerancję 10%

Rezystory - R1-R20 to metalizowane SMD MELF i MiniMELF o toleranci 1%. Reszta to zwykłę grubowartwowe SMD o rozmiarze 0805 (poza jednym - R32).

Laminat o grubości 1.55mm materiał klasy FR4, miedź o grubości 35μm. (powszechnie w sprzęcie konsupcyjnym to 16-18μm). Wymiary PCB to 147 na 98 mm.
Ostatnio zmieniony ndz 15:51, 24 sty 2021 przez STUDI, łącznie zmieniany 2 razy.
Awatar użytkownika
STUDI
Gaduła
Posty: 1890
Rejestracja: wt 12:22, 25 cze 2013

Re: Koronawirus, hobby, kreatywność.

Post autor: STUDI »

No i poglądowy filmik. Niestety wtedy było ciemnawo na zewnątrz. Kręcone durszlakiem (ma limiter głoścności) ;) No 4K to to nie jest.
https://files.fm/u/58fxsj3u9#/view/tutuyfsba
ODPOWIEDZ