Prakrično igranje sa Tina-TI simulatorom

[TDA]

Sad mi je jasnije...

[Dragan100]

Evo iz TinaTI shema za LM741 u diskretnoj tehniki,
numeracija priključnih internih mesta kao u mom spice modelu LM741,
tako če vam biti lakše da uočite .subckt model

priključio sam ga u osnovnoj shemi NON inverting sa pojačanjem cca 25X, THD mu je cca 0,3%, offset se vrlo lepo štela!!!

-Vbe množač sa vrednostima R_be = 7K5 i R_cb = 4K5 ne polarizira dovoljno izlaze (ha, trebalo bi tačno nači parametre transistora ICja...) pa radi izlaz u Bclassi.
-VAS ima cca 1,1mA, šta je dobro za takvog "prcoljku",
-ulazni caskodni diff.par radi sa jedva nekoliko desetina uA...

--------------------------------------------------------

Sad je pojačalo u .TSC formatu:


  LM741 discrete AMP.TSC (Size: 30,98 KB / Downloads: 6)

Ajde da napravimo pojačalo (shemu imam u mislima) sa cca 70WRMS/8R0 ovom topologijom:

Redom:
-odlučiti se sa kojim napajanjem želimo pogurati "741 topologiju" i koje zvučnike da teramo (4R0 ili 8R0)
-odaberemo neke komplementarne darlingtone sa par K pojačanja i željenog napona ili dodamo još emmiter folover u drivere
(ako je napajanje +/-50VDC odaberemo izlazne transistore napona najmanje 120V)
-Degeneracija mnogo-mnogo manja (cca 0,22 - 0,47R), limiter Q15 možemo eliminisati ili ostaviti, ali ga treba malo promenuti i dodati jednog još u P izlaz

-VAS treba te darlingtone hraniti, a radi skoro na TOT napajanju
(znači max napon, max struja, max term. disipacija,
to su nam glavni parametri VAS transistora pa i aktivnog CCSa
VAS darlington = Q17 sa Q18
aktivni CCS = Q13, Q14 je sa njim u mirroru, može isti, ili stavimo neki drugi ali če sa svojim (drugačijim) h_fe da nam kasnije pravi probleme,
ponovno treba računati ili simulatorom par puta promeniti tip transistora ili nači odgovarajuču struju sa R5

-opet strujno ogledalo sa Q10 i Q11 koje preslikava struje VASa sa ulaznim sklopom
-ulaz, caskode diff.par sa mirrorom kao potrošačem, tu treba odabrati niskošumne transistore, tu je najdelikatnije oko SN ratio!
-povečati mu mirnu struju (ulaza)

-kompenzacije??? (treba, netreba)

LP
Dragan

[TDA]

Nacrtah pločice za ono gore malo pojačalce sa TIP122/127.

  PL1050+ ver.1.0.lay6 (Size: 112,24 KB / Downloads: 1)

Onda sam se iznervirao zato što sam sve to nepotrebno sabio na 5x5cm (kao da ću da ga pakujem u paklicu od cigareta) pa je malo proširih na 6x5cm.

  PL1050+ ver.1.01.lay6 (Size: 118,42 KB / Downloads: 4)

Može da se okači na hladnjak od procesora i opet da ne bude šira od njega...

[Dragan100]

Na želju @TDA postavljam deo našeg PP razgovora oko PL1050:

--------------------------------------------------

-ulazni deo i VAS sabio sam, moraju tako da "ne kupe prljavštinu" iz vlastitog sistema,
-nekoliko sam razdvojio jako strujne vodove od signalnih,
zbog interferenci (može da ispadne i positiv feedback, i za tren samozaosciluje i puffff...)
-u napajanje ubacio sam nekoliko C:bulk aku, ima placa, tu su prekopotrebni,
tu su i za decoupling izlaznog dela, ... i osigurač...ima za njega placa

-signalni GND odvojen
signalni GND za napajanje ulaznog dela takodjer odvojen od strogo signalnog GND
....nešto nalik zvezdištu!

--------------------------------------------------

Bootstrap tehnika za VAS, to si moraš pogledati.... (po-googlaj!)

Ili otvori u TinaTI shemu, ulaz stavi sinusni od 1KHz / cca 1,3V amplitude (to je skoro max),

Osciloskopom promatraj izlaz (recimo na 20V/div)
Umiriš prikazivanjem NORMAL (to je kao trigering na pravom osciloskopu).
Klikneš sondu na osciloskopu i postaviš je na + pin C6 bootstrap kondenzatora

U prilogu imaš sliku toga!

Bootstrap kondenzator puni se naizmeničnim naponom samog izlaza, kad je izlaz u negativnoj poluperiodi,
U gornjoj poluperiodi je na početku porasta amplitude napunjen.

Prema VASu koji ima radnu struju cca 10mA, delimično i prema gornjem izlaznom bipolarcu,
on se počne prazniti kako VAS nivo izlaza počinje rasti u pozitivnoj poluperiodi.

Vrednost se i lako izračuna, ja postavljam barem duplu izračunanu vrednost (pronadji na netu taj izračun...),
kako bi upadanje napona bootstrap kondenzatora bilo usporeno, napon skoro konstantan na kondu!!!

Kako je napunjen sa razlikom potenciala od tačke R1 (2K2) i R2 (1K8) - gdje imamo skoro napon napajanja,
do tačke "izlaza", izmedju emiterskih otpornika, prije izlaznog bulk kondenzatora,
gdje imamo 1/2 napona napajanja umanjenu za (-) amplitudu izlaza = skoro celi napon napajanja!!!
u vreme max negativne amplitude izlaza...

Kondenzator kasnije "šeta tim naponom po envelopi izlaza, i ako je dobro izračunan održava taj napon,

Koji je naravno potreban da VAS pravilno radi, mora imati nešto viši napon nego napajanje izlaznih... :-)
To mu je kao aktivni CCS (strujni izvor).

Tu imamo max cca 40VDC (u našem primeru), "DC" napisao sam, jer je razlika potenciala uvijek konstantna,
i pliva izlaznom envelopom amplitude!

Postavljaj radni napon bootstrap kondenzatora barem 63VDC!

------------------------------------------------

Sprint file:


  PL1050+ ver.1.02.lay6 (Size: 409,46 KB / Downloads: 2)

TinaTI file:


  TDA proba popravljeno ver 1.0.TSC (Size: 28,35 KB / Downloads: 1)

LP
Dragan

PS:
@TDA
Samo malo sam korigovao tvoj design PCB, slobodno se na nju podpiši!!!

[TDA]

A, ne...
To ne bi bilo lepo od mene. Pa ti si uradio većinu posla.
Kad budem imao malo vremena baš ću ga sklopiti jer me zanima kako zvuči...
Bilo bi dobro da ga sklopljenog pošaljem nekome ko ima osciloskop pa da vidimo kako će se ponašati i u stvarnosti...

[Dragan100]

Oooo, da, da...

Tvojih je više nego 80%,
iniciativa, pa design PCB, pa inercija jaka....

Na kraju mozes ga i poslati autoru, kao remastering... :-)

Mi ostali smo tu da ako zatreba, pomognemo...

Potpiši se bato slobodno!!!

LP
Dragan

[TDA]

Dragane, šta misliš o ovome?

  motorola darlington 0.1.TSC (Size: 24,68 KB / Downloads: 3)
Ovo je osnovna ideja:
http://english.cxem.net/amplifier/amplifier15.php

[TDA]

Evo par popravki...

  motorola darlington 0.2.TSC (Size: 24,68 KB / Downloads: 5)

[TDA]

Ova prva dva fajla nisu OK.
Evo trećeg fajla koga sam nacrtao tačno po šemi sa LM741N modelom koga je nacrtao Dragan100.
Očigledno nešto nije u redu sa šemom...

  motorola darlington 0.3.TSC (Size: 20,31 KB / Downloads: 5)

[Dragan100]

Tek sam sad primetio igranje sa TINA!

@TDA

Inače ne svidjaju mi se te topologije!

IC napajamo preko caskode,
njegov izlaz moramo opteretiti, recimo sa 1K, da bi imali u vodovima napajanja
odziv na caskodi, da mogu izlazni darlingtoni uopšte raditi.
Tu treba biti vrlo pažljiv sa dodatnim kapacitivnim opterečenjem!

Rezime:

-vrlo teško naštelamo rad u AB classi
-iako simetrija radi, vrlo je odzivno njeno štelanje, jer su darlingtoni sa pojačanjem par K,
pa ako nisu baš dobro upareni, vrlo teško i sa mnogo muke nastavimo optimalni rad.

Shemu sam samo malo pipnuo, radi naravno... :-)


  motorola darlington 0.3 popravljeno.TSC (Size: 22,2 KB / Downloads: 8)


LP
Dragan

-iskrsnula mi zaj*bancija na poslu, par dana biče "belaja"...
Ali svejedno ču proviriti na forum!

---

R18 popravi na vrednost 10K

[TDA]

Hvala Dragane!
Šta bi ja bez tebe?....

P.S.
Simulacija mi je prikazivala grešku sve dok nisam R11 podigao na 1K2.

[Dragan100]

Bravo TDA, pronašao si rešenje da ti simulacija radi!
Može i tako!

Inače mora simulacija raditi sa bilo kom vrednošču postavljenih elemenata u shemi, neče da pusti dim,
li nesme da "gundja" i pokazuje nam neke greške...jer mu smeta baš ta odredjena vrednost nekog elementa,
kojeg smo mi unapred iskalkulirali i željeli bi da je ta vrednost baš TA!

Evo - Primer baš te sheme!

Javlja nam:

Warning: component:U1.Q20

Pogledajmo u Help, da nam fino objasni šta se dešava sa simulacijom.

-podaje nam rešenje, da promenimo neke od parametara analize,
super!!!,
ali treba znati koje!

-za primer Oscilator (inače i za multimeter ili analizator...) pokazuje na Transient analysis, gdje odkljukamo "Zero initial values"

Ovo drugo bi trebalo več pomoči "iz prve"!!!


Ako zatreba, onda otvorimo iz menuja: Analysis/Set analysis parameters

-Q20 je interni BJT u samom spice modelu LM741N
-potrebno je malo korigirati parametre simulacije za BJT transistore

1.DC Absolute current error je najverovatnije previše precizan, sada 1n, povečajmo ga na 5nA

2.DC Absolute base-current error, opet iz 1p staviti 5pA

3.Gmin (minimalna conductanca) je 1p Siemensa, šta je presičušno, komotno pojačati za barem 10X, recimo na 10p S

Ganjamo simulaciju, i moralo bi da radi NORMALNO, sada sa nekoliko višom tolerancijom, ali to je zanemarljivo,
jer je absolutna greška u iteriranju same simulacije još uvijek izuzetno mala.

Ako nam simulator odredjeno vreme (nekoliko produženo) ne da nikakvog rezultata (multimetar, osciloskop, bilo koja analiza...),
pa javlja neki Warning ili error,
onda najverovatnije imamo definisan premali broj DC max iteration number (koji je 1000),
pa njega povečati 2X, ili 5X, ili staviti ga na max 9999!
(to je več potrebno kod baš kompleksnije sheme sa podosta aktivnih elemenata pogotovo različitih ICja)
Takodjer pronači ga u tabeli Set analysis parameters

Druga varianta je da imamo neadekvatne parametre u spice modelu LM471N, baš za Q20 koji je tipa QXNN,
pronadjimo ga sa desnim klikom na LM471m enter macro i otvori se nam Netlista
u Netlisti pronadjemo .model QXNN, (to je detaljna definicija spice modela NPN transistora... Q20)
pronadjimo na internetu neki spice model od standardnog NPN signal transistora (50V, 250mA, h_fe 300, 650mW....)
i promenimo ga u macro modelu (stavljamo sada novi spice model na mestu .model QXNN, potvrdimo promene macra,

ili pokušamo promeniti parametre QXNN i QXPP (to su izlazni par 741 ICja da su što podjednaki... upareni! :-)
da su što sličniji (IS, VAF, BF, ISE, IKF...tako jih uparujemo u macro spice svetu ... :-) )!



----------------------------------------------

Analiza radne tačke , vidi shemu:

-izlazni rade u AB classi sa nekih 35-40mA
-izlazni offset naštelajmo na 0,0mV DC
-mirnu struju ICja preko caskoda moramo držati barem na oko 2-3mA sa h_fe darlingtona ranga 3-5K, inače pojačati tu mirnu struju za par mA
ako je h_fe manji
-pad napona na R7 ili R8 mora biti u rangu 1,4V x ( 10K+3K9)/10K = 1,95V DC
da bi bili na pragu provodjenja darlingtona (U_be = 2x 0,7V, dva puta napona base-emitor),
tako ga poguramo malo u A classu, da su nam sada crossover izobličenja vrlo mala ( I_bias izlaznih ranga 50mA +/- 10mA)

Poigrajmo se:

-sa vrednostima C1 i R18, šta oni rade?
-sa C3, veča vrednost ?
-sa R4 i R6 ....?
-R1 i R2, smanjimo jih (podjednako), šta smo pridobili...?

Svaki put simuliramo AC Analizu, Transfer karakteristiku, i dobičemo odgovore!
Naravno i multimetar, pa pogledajmo struje, padove napona...

Lp
Dragan

[TDA]

Malo sam se poigrao.
C1 i R18 utiču na gornji opseg pojačala. Povećanjem vrednosti kondenzatora opada pojačanje u gornjem opegu.
Za C3 nema potrebe da bude veći. I onako ovo nije neki vrhunski pojačivač i donji opseg pojačanja je ovaka sasvim ok. Možda bi čak mogao da se spusti na 2,2uF?
R4 i R6 čini mi se da je najbolje da budu 4,7k... Nekako mi je ravniji grafikon pojačanja sa tom vrednošću.
R1 i R2 ako ih smanjimo biće nam potreban nešto niži napon na ulazu. Ovako je sasvim ok.

Ovo je invertujući pojačivač. Pokušao sam da ulaz dovedem na neinvertujući ulaz na LM741 ali nešto nije ok sa simulatorom...

[TDA]

Sad sam skontao. R4 i R5 određuju mirnu struju.

Sa R3,R4=3,9k je mirna struja oko 34-35mA, sa 3,3k je oko 2mA i tad su krosover izobličenja već vidljiva.

Lepo si rekao. Baš je pipkavo pojačalo. Male izmene vrednosti imaju kao posledicu velike promene u performansama.
Zanimljiva je topologija za igranje, ali nikako za izgradnju. Ono prvo pojačalce sa kojim smo se igrali u simulatoru je mnogo zahvalnije od ovoga a sadrži slične elemente.
Da li bi ovde o bi ovde moglo popraviti situaciju je da se umesto darlingtona postave dva tranzistora u darlington spoju sa odgovarajućim kompenzacijama a tako da njihovo ukupno pojačanje bude nešto manje?

[Dragan100]

Sad sam skontao. R4 i R5 određuju mirnu struju.

Sa R3,R4=3,9k je mirna struja oko 34-35mA, sa 3,3k je oko 2mA i tad su krosover izobličenja već vidljiva.

Bravo!

Lepo si rekao. Baš je pipkavo pojačalo. Male izmene vrednosti imaju kao posledicu velike promene u performansama.
Zanimljiva je topologija za igranje, ali nikako za izgradnju.

Da li bi ovde o bi ovde moglo popraviti situaciju je da se umesto darlingtona postave dva tranzistora u darlington spoju sa odgovarajućim kompenzacijama
a tako da njihovo ukupno pojačanje bude nešto manje?

Tako je,

ili čak triple emmiter follower, izmedju ugurati i Vbe množač, dodati kompenzacijske elemente, ...
Postaviti izlazne limitere preko emiterskih otpornika, ...

....i na kraju skontaš, da je jednostavnije staviti umesto ICja, dva BJTja u diff.spoj ulaza... :-)

[TDA]

Dragane, u ovoj temi sam probao u Tina-TI APEX MiniQuad.
Sa modelima TL071 koji već postoje u Tina-TI nešto nije u redu, ili ja nešto grešim, pa sam iskoristio LM741 koji je već postojao u simulatoru.
Takođe, BD911/912 ne postoje u simulatoru pa sam kotistio TIP33C/34C.

Da li te mogu zamoliti kad budeš imao vremena da pogledaš faj i kažeš mi gde grešim i kako da unesem nove tranzistore.
Već sam hteo da te pitam kako si uneo elektrolitske kondenzatore, tako da je ovo samo još jedan razlog više...

[Dragan100]

Može!

:-)

Probaču naravno...

LP
Dragan

[TDA]

Hvala unapred!
Radujem se da još nešto naučim.

[Dragan100]

Hvala unapred!
Radujem se da još nešto naučim.

Evo nešto za učenje:

Kako do Spice modela iz DS nekog BJTa.

LINK

[TDA]

Ovo je za OrCAD Spice. Da li će odgovarati?