Ser detta OK ut? LM3886 slutsteg

[weedo]

Jag har kollat på diverse designs med LM3886 ("Gainclone"), läst i datablandet etc och ritat ihop schemat & layout nedan. Jag vill ha en robust design så jag har ritat in "extra allt" (C9/R5, LR1, C10) där syftet är att stabilsera för induktiva/kapacitiva laster etc.

Jag använder ytmonterat för allt utom LM3886 och elektrolyterna. Detta för att jag jag ska få ett stort och obrutet jordplan med låg impedans.

Ser det vettigt ut? Kom gärna med synpunkter

En annan fundering jag har i sammanhanget är effekten av att använda en 22 uF keramisk kondensator (XR7) som DC spärr (C13). Ger den dist? Kanske två 47 uF elektrolyter i serie "rygg mot rygg" är att föredra?

Enligt...

http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4333

... är det ok med fysiskt "stora" kondingar av typ XR7 . Så jag har använt storlek 1210.

Samtidigt i står det i denna låååånga artikel...

http://www.scribd.com/doc/2610442/Capacitor-Sound

att XR7 är hemska och att elektrolyter är bättre. Men artikeln är å andra sidan skriven innan "stora" keramiska kondingar fanns.

[icko]

som en liten petitess kan man påpeka att du kan vara lite frikostigare med vior till jordplanet för avkopplingarna. Du har ju gott om plats.

Har aldrig byggt en gainclone men man brukar vilja minska induktansen vid avkopplingar.

mvh
icko.

[Naqref]

Jag noterar tre saker.
Du saknar rf-filter.
DC-biaseringen är inte korrekt (såvida du inte alltid ansluter ett försteg med utresistans på 35k).
C10 kan vara en bra sak att ha men den kan oxå vara mindre bra. Allt beroende på hur man ser på saken. Och då ska den caddas lite olika. Vad är eg syftet med den här?

[weedo]

som en liten petitess kan man påpeka att du kan vara lite frikostigare med vior till jordplanet för avkopplingarna. Du har ju gott om plats.

Har aldrig byggt en gainclone men man brukar vilja minska induktansen vid avkopplingar.

mvh
icko.

Bra grej, impedansen för höga frekvenser minskar med fler via mot jordplanet. Jag ska addera.

Jag noterar tre saker.
Du saknar rf-filter.
DC-biaseringen är inte korrekt (såvida du inte alltid ansluter ett försteg med utresistans på 35k).
C10 kan vara en bra sak att ha men den kan oxå vara mindre bra. Allt beroende på hur man ser på saken. Och då ska den caddas lite olika. Vad är eg syftet med den här?

RF filter: Jag antar att du menar att jag bör ha ett LP filter på ingången? Tänker du främst på att ta bort eventuellt skräp straxt ovanför audiobandet eller ett EMC filter (störning från mobiler och liknande)?

DC-biasering: R1 ska alltså vara 20k (balansera mot R3)? Jag kommer att driva slutsteget direkt från en OP-amp med mkt låg utimp. R1 är bara där för att inte utspäningen ska fara iväg om insignalen kopplas bort. Därmed kan jag använda "vad som helst", bara biasströmmen på ingången (max 1 uA) inte får utspänningen att dra iväg vid öppen ingång?

C10: Jag vill ha kondingen för att minska DC offset på utgången. Max offset är 10 mV, på utången kan jag få 10 * (R3 + R4) / R4 = 210 mV. Det är kanske inte egentligen är ett problem för vanliga högtalarelement? I så fall behövs ju inte C10.

[Michael]

http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4333

Intressant

men dom skrev väl inte så mycket om hur omgivande ljud påverkar?
men det skulle kanske kunna gå att ljudisolera kondingen.

//Michael

[Naqref]

Jag noterar tre saker.
Du saknar rf-filter.
DC-biaseringen är inte korrekt (såvida du inte alltid ansluter ett försteg med utresistans på 35k).
C10 kan vara en bra sak att ha men den kan oxå vara mindre bra. Allt beroende på hur man ser på saken. Och då ska den caddas lite olika. Vad är eg syftet med den här?

1. RF filter: Jag antar att du menar att jag bör ha ett LP filter på ingången? Tänker du främst på att ta bort eventuellt skräp straxt ovanför audiobandet eller ett EMC filter (störning från mobiler och liknande)?

2. DC-biasering: R1 ska alltså vara 20k (balansera mot R3)? Jag kommer att driva slutsteget direkt från en OP-amp med mkt låg utimp. R1 är bara där för att inte utspäningen ska fara iväg om insignalen kopplas bort. Därmed kan jag använda "vad som helst", bara biasströmmen på ingången (max 1 uA) inte får utspänningen att dra iväg vid öppen ingång?

3. C10: Jag vill ha kondingen för att minska DC offset på utgången. Max offset är 10 mV, på utången kan jag få 10 * (R3 + R4) / R4 = 210 mV. Det är kanske inte egentligen är ett problem för vanliga högtalarelement? I så fall behövs ju inte C10.

1. Både och. För maxiaml effekt bör rf-filtret vara tvådelat. En del sitter precis så nära kontakterna in i lådan som möjligt för att ta det mesta som kommer in via antennkabeln och en så nära opampen som möjligt för att se till att ta bort det mesta som redan finns inne i låden från att komma in på opampens ingånger.

2. Om du driver direkt med en opamp med låg utimpedans så ska R3 ha samma låga resistans. I princip omöjligt men man kan alltid koppla ett seriemotstånd precis innan plusingången.

3. C10 minskar inte DC-offset. Det är en kondensator som blockerar DC. Den kommer i praktiken bara ha verkan för väldigt höga frekvenser. Och även då är den bäst för att göra om störningar på ingången till common mode.

0.21V i dc-offset på utgången är inga problem för en högtalare att klara. För en högtalare med 4 ohms resistans motsvarar det mindre än 0.05W.

[weedo]

1. Både och. För maxiaml effekt bör rf-filtret vara tvådelat. En del sitter precis så nära kontakterna in i lådan som möjligt för att ta det mesta som kommer in via antennkabeln och en så nära opampen som möjligt för att se till att ta bort det mesta som redan finns inne i låden från att komma in på opampens ingånger.

2. Om du driver direkt med en opamp med låg utimpedans så ska R3 ha samma låga resistans. I princip omöjligt men man kan alltid koppla ett seriemotstånd precis innan plusingången.

3. C10 minskar inte DC-offset. Det är en kondensator som blockerar DC. Den kommer i praktiken bara ha verkan för väldigt höga frekvenser. Och även då är den bäst för att göra om störningar på ingången till common mode.

0.21V i dc-offset på utgången är inga problem för en högtalare att klara. För en högtalare med 4 ohms resistans motsvarar det mindre än 0.05W.

1. Jag håller med.

2. Är det så? Jag antar att vi talar om impedansanpassning. Det är något man använder där signalen man för över har så pass hög frekvens att sladden mellan in och ut är att betrakta som en transmissionsledning. I det fallet måste man matcha in- och ut impdance annars får man ojämn frekvensgång. I fallet audio signaler är frekvensen så pass låg att det inte behövs. Eller...?
Impedansmatching för audio innebär snarare en nackdel i detta fall då signalen dämpas 0,5ggr (ca 6 dB) och det innebär en oönskad amplitudförlust vilken man måste kompensera för vilket i sin tur innebär sämre signal-brus förhållande.
Eller har jag fått det om bakfoten?

3. Kanske jag använder fel termer. Som jag förstår det så för en opamp (som ju i princip LM3886 är) blir DC nivån på utgången offset (Input Offset Voltage, Vos) gånger förstärkningen. C10 minskar DC förstärkningen till 1, dvs DC på utgångten begränsas till Vos. Utan C10 är DC förstärkningen 21 ggr och därmed ökar max utspänning utan signal till 0,21 V.
På samma sätt kommer en eventuell DC spänning från den drivande opampen inte att förstärkas, vilken den skulle göra utan C10.
Eller har jag fått mer om min bakfot?

[Naqref]

2. Är det så? Jag antar att vi talar om impedansanpassning. Det är något man använder där signalen man för över har så pass hög frekvens att sladden mellan in och ut är att betrakta som en transmissionsledning. I det fallet måste man matcha in- och ut impdance annars får man ojämn frekvensgång. I fallet audio signaler är frekvensen så pass låg att det inte behövs. Eller...?
Impedansmatching för audio innebär snarare en nackdel i detta fall då signalen dämpas 0,5ggr (ca 6 dB) och det innebär en oönskad amplitudförlust vilken man måste kompensera för vilket i sin tur innebär sämre signal-brus förhållande.
Eller har jag fått det om bakfoten?

3. Kanske jag använder fel termer. Som jag förstår det så för en opamp (som ju i princip LM3886 är) blir DC nivån på utgången offset (Input Offset Voltage, Vos) gånger förstärkningen. C10 minskar DC förstärkningen till 1, dvs DC på utgångten begränsas till Vos. Utan C10 är DC förstärkningen 21 ggr och därmed ökar max utspänning utan signal till 0,21 V.
På samma sätt kommer en eventuell DC spänning från den drivande opampen inte att förstärkas, vilken den skulle göra utan C10.
Eller har jag fått mer om min bakfot?

2. Du har fått det lite om bakfoten. DC-biasering betyder bara att man fokuserar på alla potentiella inströmmar vid DC. Impedans ÄR växelströms"resistans" och den kan vi skippa här. DC-biasering används för att ge plusingången samma förutsättningar som minusingången just för att få så låg DC-offset som möjligt. Man ska då se till att från alla lågimpediva punkter se till att båda ingångarna får samma inresistans.
Om vi ser till plusingången så är den då kopplad från en långresistiv punkt från försteget. Inresistans ungefär 0.1 ohm eller lägre. För minusingånen så är det bara R3 som bestämmer det hela. Utgången på 3886 är att betrakta som en lågresistiv punkt. R4 kan vi skippa för den är bortkopplad via C13.

Enkelt betraktat. Där det finns kondensatorer så kan man koppla bort dom och göra ett avbrott i ledaren. Alla återkopplade utgångar är att betrakta som nollohmiga punkter. Jord och matningsspänning är att betrakta som nollohmiga punkter. Sätt alla dessa punkter till noll och se vad för resistanser det finns kopplade till varje ingång. Om det är 20k in till minus så ska det vara 20k in till plus. Är det 0 ohm in till plus så ska det vara noll ohm in till minus. Allting sett från ett DC-perspektiv.

3. C10 minskar inte förstärkningen vid DC. Tänk dig att det inte finns någon koppling av en kondensator vid DC. C13 däremot minskar förstärkningen till 1 vid DC (impedansen för C13 + R4 blir mycket, mycket större än R3).

[Naqref]

Ber om ursäkt om jag verkar lite neggo ovan.
Men jag vill bara att du och kanske någon annan får tänka efter lite.

Jag kör f ö med mycket mindre optimerad koppling i min mätmojäng.

[weedo]

Nä, du är inte neggo, Nagref, och jag är sugen på att lära mej saker.

2. Nu är jag är med på vad du menar. Men att balansera + och - ingång fullt ut är inte alltid möjligt, som du själv är inne på.

3. Fel av mej! Jag skrev C10 när jag menade C13. Så vi talade förbi varandra. Så jag håller med, C10 har inget med DC förstärkningen att göra.
Man kan fundera över nyttan med C13. Den minskar förstärkningen vid höga frekvensen på ett sätt som liknar C9.

Jag tror jag bygger ihop ett provkort som ser ut som det jag har ritar men som alltid vid analog design får man "tweaka" designen lite, dvs justera värden på komponenterna.

Jag ska också rita in två elektrolyter "rygg mot rygg" istället för C13, så kan jag glömma eventuellt dist-problem. Jag har ju ingen direkt brist på plats, det är ju ingen superkompakt mobil eller liknande!

[Naqref]

Ett tips är att cadda in fler komponenter än man kanske behöver använda i praktiken. Det är lätt att sätta ett nollohmsmotstånd eller helt enkelt skippa komponenter om de inte behövs.

Ang olinjära kondingar: Om bara den reala delen av impedansen är låg för en olinjär konding så kan man alltid få ner olinjäriteten genom att överdimensionera. Det är så man brukar göra med ellyter. Vem upptäcker 10% dist vid 0.3Hz exempelvis?

[weedo]

Okkidokki, här kommer reviderad upplaga. Ändringarna är:

> Elyt "dubbelkonding" C13/C14 istället för ceramisk konding.
> R1 = 20 k
> Något ändrad lösning för MUTE. Nu kan jag ha stärkaren på jämnt eller välja att styra med extern signal (genom att mixtra med R2 och R7).

[Naqref]

Att ändrar R1 påverkar ingenting egentligen. Ett förslag är att du caddar in ett extramotstånd efter R1 på väg mot plusingången. Det däremot kan vara 20k (samma som R3).

Du kan skippa antingen C13 eller C14. För så här små signaler som det är frågan om och dessutom växelspänning så är det inga problem att använda en vanlig icke bipolär ellyt som signalkonding.

[Naqref]

Tips på två närliggande trådar:

http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... ic&t=27054

http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... ic&t=30438

[weedo]

Jag fick chansen att haka på en prototyprunda på jobbet så nu har jag två kort till förstärkaren (gjorda av Cogra). Blir det bara en liten stund över så ska det byggas, mätas och optimeras. Det blir nog som vanligt - första bygget har alltid lite "buggar".

[weedo]

Dags att bumpa den här tråden lite. Jag har nu äntligen fått en stund över för att komma till nästa steg (stressigt jobb som projektledare och två småbarn där hemma är inte bästa växthusmijön för audioprojekt...).



Hursomhelst har jag monterat ett kort och provat fram och tillbaka. Jag har kört med ett stabilserat agg på +/- 30V. Jag har belastat både resistivt och kapacitivt. Jag har dessutom hela tiden kört Spice parallellt för att testa saker teoretiskt.

Det jag kommer fram till är att C10 (220 p) inte ska monteras alls. Den kondingen sabbar bara fyrkantsvåg och försöker ta hand om ett problem jag inte har (hög källimpedans).

R5/C9 och LR1 är däremot viktiga för bästa stabilitet då man driver kapacitiva laster. I båda fallen minskas ringningsfenomen vid fyrkantsvåg och "besvärliga" laster.

Det jag inte riktigt blir klok på är R6/C12. Jag har inte lyckas få fram någon mätning eller Spice körning som verkligen gör någon direkt skillnad. I databladet står det att dessa komponenter ska "eliminates high frequency oscillations". Så kanske det är är... kanske lika bra att låta dom vara kvar?
Nackdelen med R6/C12 är att det blidas en del värme i komponenterna om man styr ut slutsteget fullt med höga frekvenser.

ÄR DET NÅGON SOM KAN HINTA LITE HÄR, TRO?

I övrigt funkar det bra med ca 50 W i 8 Ohm. Jag har dock ännu inte mätt dist.

[RogerGustavsson]

Det jag kommer fram till är att C10 (220 p) inte ska monteras alls. Den kondingen sabbar bara fyrkantsvåg och försöker ta hand om ett problem jag inte har (hög källimpedans).

Ska du inte ha ett motstånd i serie innan C10? Med t.ex. 1 kOhm bildas då tillsammans med 220 pF ett filter som skär vid höga frekvenser. Egentligen skulle nog C10 ha ett högre värde, kanske 1000 pF?

R6/C12 och LR1/10R är väl lite samma sak, skydd mot självsvängning? Både hängslen och livrem?

[weedo]

Det jag kommer fram till är att C10 (220 p) inte ska monteras alls. Den kondingen sabbar bara fyrkantsvåg och försöker ta hand om ett problem jag inte har (hög källimpedans).

Ska du inte ha ett motstånd i serie innan C10? Med t.ex. 1 kOhm bildas då tillsammans med 220 pF ett filter som skär vid höga frekvenser. Egentligen skulle nog C10 ha ett högre värde, kanske 1000 pF?

R6/C12 och LR1/10R är väl lite samma sak, skydd mot självsvängning? Både hängslen och livrem?

Intressant feedback! Jag satte mej genast och provade med lite olika värden på C10 med ett seriemostånd. Jag kan få lite, lite bättre svar på fyrkantsvåg, men får då i stället lite, lite sämre stabiltet med "besvärlig" last. Just nu lutar jag åt att det inte tillför något egentligen.

R6/C12 och LR1 är inte riktigt samma sak. Med LR1 blir skillnaden i stabiltet tydlig. R6/C12 verkar inte påverka så mycket. Jag ser ungefär samma sak i simulering som verklighet. Men visst, det är nog lite av hängslen och livrem.

Kanske jag inte provar med de allra mest besvärliga lasterna? Vad är värsta tänkbara egentligen? Låg impedans i kombination med stor fasvriding brukar ju ofta anges.

[Michael]

Skulle R6/C12 kunna hjälpa till om det kommer in RF (t.ex. mobiltelefon) via högtalarkablarna?

//Michael

[Naqref]

Dags att bumpa den här tråden lite. Jag har nu äntligen fått en stund över för att komma till nästa steg (stressigt jobb som projektledare och två småbarn där hemma är inte bästa växthusmijön för audioprojekt...).



Hursomhelst har jag monterat ett kort och provat fram och tillbaka. Jag har kört med ett stabilserat agg på +/- 30V. Jag har belastat både resistivt och kapacitivt. Jag har dessutom hela tiden kört Spice parallellt för att testa saker teoretiskt.

1. Det jag kommer fram till är att C10 (220 p) inte ska monteras alls. Den kondingen sabbar bara fyrkantsvåg och försöker ta hand om ett problem jag inte har (hög källimpedans).

2. R5/C9 och LR1 är däremot viktiga för bästa stabilitet då man driver kapacitiva laster. I båda fallen minskas ringningsfenomen vid fyrkantsvåg och "besvärliga" laster.

3. Det jag inte riktigt blir klok på är R6/C12. Jag har inte lyckas få fram någon mätning eller Spice körning som verkligen gör någon direkt skillnad. I databladet står det att dessa komponenter ska "eliminates high frequency oscillations". Så kanske det är är... kanske lika bra att låta dom vara kvar?
Nackdelen med R6/C12 är att det blidas en del värme i komponenterna om man styr ut slutsteget fullt med höga frekvenser.

ÄR DET NÅGON SOM KAN HINTA LITE HÄR, TRO?

I övrigt funkar det bra med ca 50 W i 8 Ohm. Jag har dock ännu inte mätt dist.

1. Så är det. Den fungerar inte vid dc (som du avsåg) och den fungerar inte som något stöd vid högre frekvenser. Den kan ha ett berättigande om man kör med mikrovågsförstärkare men då ska man hålla tungan rätt i munnen och veta vad man gör. Men är den ditcaddar så är det bara att strunta att montera den. Hade den däremot varit kopplad mot jord istället för mot minusingången så hade den tillsammans med ett seriemotstånd gjort nytta som ett rf-filter.

2. R5/C9 är en klassisk tvåpolskompencering som gör att man får bättre fasmarginnaler och därmed bättre stabilitet vid hf. LR1 är ett klassiskt skydd om man har kapacitiva laster (som elektrostater). Det finns dock andra trix man kan ta till (typ R5/C9) som kanske är bättre. Och vanligen så körs det inte så mycket med elektrostater men jag vet ju inte vad du egentligen hade tänkt att använda förstärkaren till.

3. R6/C12 är en klassisk sobellänk som ser till att förstärkaren belastas om man har induktiva laster (typ vanliga dynamiska högtalare) och kan som sagt generera en del värme så som de är specade för höga frekvenser. Det är därför jag väljer att köra med 100nF/10 ohm istället. motståndet bör vara på 2w eller mer. Men detta tror jag redan står i någon av de länkade trådarna.

I övrigt så ser det mycket smutt och trevligt ut.

[weedo]

Tack Naqref.

Nu börjar jag få koll vad de olika kompenseringarn är till för. Och därmed hur jag ska se på dimensionering.

På Google böcker kan man läsa om Zobel networks i Audio Power Amplifier Design Handbook Av Douglas Self. Han skriver att typiska värden är 4,7-10 Ohm och 100nF. Jag tror därmed jag seriekopplar 2 st ytmonterade 2,7 Ohm motstånd på 2 W. Det blir smått och bra nog.

Jag sökte på det där med "svåra laster och hittade en firma i Linköping som heter Audiograph som tillverkar något dom kallar "PowerCube". Den är egentligen inte konstigare än en låda med olika laster för att testa audioförstärkare. Grejen är att man inte bara lastar med resistanser. Man tester även med kapacitiva och induktiva laster (upp till +/- 60 grader). Här är ett datablad som är rätt informativt.

http://www.audiograph.se/Downloads/PowerCube_12p_brochure_complete.pdf

En sån där låda ska ju inte vara så svårt att sätta ihop. Man behöver ju inte heller ha med alla varianter på last för att få pejl på om det man bygger är stabilt å bra.

Vad jag ska ha min stärkare till? Den ska vara slutsteget i en manick för att mäta på högtalare. Jag vill att slutsteget ska vara väldigt stabilt för alla tänkbara (och otänkbara) laster. När man håller på och testar är det ju lätt hänt att man har gjort något galet innan den nya högtalaren är helt klar och livet kan bli extra svårt för förstärkaren.