Dclass+ABclass in Noise&Spur&PowerSupply pumping cancellation

[Macola]

Dragane,

Kao što vidiš, zahteva to dosta rada na konceptu i realizaciji, ali jako obećava kao odličan pojačavač sa nešto manjom korisnosti od čiste class D ali sa pravom analognom reprodukcijom tačno tamo gde treba, odnosno do prvih par W.

Samo napred drugar!. Ne mogu posvetiti dovoljno vremena tome ali ću ponekad "uskočiti" ako imam neki predlog.

LP
Macola

[Dragan100]

Šteta što se više ne proizvodi LME49810 :-(

Jeb**, pa čitaš mi misli!!!
Ne vredi misliti na njega,
mogu razviti diskreno tu gradju skoro pa skoro istih performansi (zamisli koliko CCSa i CurrentMirrora izmedju)
imam več pripremljenu topologiju ultra brzog pojačavača izuzetno malogTHDja

Nebrini, tu ABclassu excelent performansi smatraj čekiranu!!! Va/U-istinu!!! :-)
i to če bit nek dar našem forumu , ta ABclassa sama-samcata! :-)

[Dragan100]

Nego baš želim napraviti tu konverziju VoltageSourse to 1bit OUT sa CLK od 1MHz+, nalik AD740x
ako mi ko daje ideju laku ču tada to pretvoriti u SpiceModel
(može i približan SpiceModel, samo da vidimo tendenciju cijele topologije)

Molim vas, na plan sa idejama!!! Zasad nevidim šume zbog drveta.... oko toga! :-)
...ili možda obrnuto?

[Macola]

Sad sam tesno sa vremenom ali poseti sajt od Hypex. Ima tamo nekih tutorijala oko 1bit konverzija.

[Dragan100]

Dragane,

Kao što vidiš, zahteva to dosta rada na konceptu i realizaciji, ali jako obećava kao odličan pojačavač sa nešto manjom korisnosti od čiste class D ali sa pravom analognom reprodukcijom tačno tamo gde treba, odnosno do prvih par W.

Samo napred drugar!. Ne mogu posvetiti dovoljno vremena tome ali ću ponekad "uskočiti" ako imam neki predlog.

LP
Macola

Uskoči kad zatreba, daj ideju neke implementacije, dodatne smernice....i samo misao biče dovoljna! :-)
razradičemo nekako u cijelinu!!!
:-)
Šteta bi bila da to propustimo, ima se več 80%+ "napravljenog"!

[Dragan100]

Slično i sa našim vrednim članom @Prasimix, exsaltirao se problem,
tražilo se rešenja sa DIC CurrentFed SMPS,
uskočili smo jedan, dva i drugi, napravio se "rebalans" nekih informacija, pronašlo se adekvatne elemente
( !!!asociralo je to nekog drugog na realizaciji OVOG Hybrida :-), tako to ide,... ko čita i zna čitati :-) )
izradilo se orudje za posamične sklopove i došlo do približno (simulacijskog-radnog) konačnog rezutata.

Taj redosled postova zapravo malo revidiran predstavlja cijeli rad DIC CurrentFed AplicationNote ili čak nešto više!!! ,
sa par formula dodatnih i nešto obrazloženja i fino Master delo
:-) stvarno
... bez zafr*ancije!
i to sve skupa sa radnim prototipom!

[Dragan100]

Nego baš želim napraviti tu konverziju VoltageSourse to 1bit OUT sa CLK od 1MHz+, nalik AD740x
ako mi ko daje ideju laku ču tada to pretvoriti u SpiceModel
(može i približan SpiceModel, samo da vidimo tendenciju cijele topologije)

Uradio sam Spice model za 1BIT Stream DeltaSigma ADC konverziju analognog signala reda +/-150mV,
kojeg odčitujemo Rsense otpornikom, Second order modulacija.

Konverzija je extremno brza, pošto sam upotrebio razne VC-Switch, VC-VS... koji rade "idealno" bez nekih Delay-ova
Jedino za Sigma integrisanje upotrebio sam vrlo brzog THS4631 i za lečovanje 1BIT izlaza vrlo brzi D- FlipFlop SN74HC74.
Komparatori napravljeni diskretno naponsko kontroliranim prekidačima VC-Switch tako za 1BIT DAC
kojeg zatrebamo za feedback kao i za 1BIT ADC za kvantiziranje integrisanog signala...

Clock sam stavio 4MHz, tako da je minimalna širina 1BITa 2MHz ili 500nsec, externo je podesiv.
Stream je onda sastavljen iz različitih širina {n x"1"} i pauzi {n x"0"} izmedju u zavisnosti ulaznog signala.

Izlaz ADC stavljamo na HalfBridge mosfet drivere koji imaju programabilni DeathTime
Pronašao sam LM5106 driver za SynchroBuck koji radi do 118V Bootstrap napona, znači max mu je cca100V DCbus

Simulacija je na TinaCloud iako i na mom PCju radi vrlo pristojno.

EDIT link: https://www.infineon.com/goto?icpa=tinau...c3d0bbe517

Kondom C_intgr podešavate brzinu integratora, kad promenite brzinu Clocka treba i kondu pronači adekvatnu vrednost...

Evo nekoliko grafova sinusnog 20KHz ulaza i drugih mernih tačaka ADCja

Shemica za sada bez izlaznih Mosfeta, moram se pozabaviti još sa izolacijskim oddvajanjem ulaza i izlaza ADCja.

[Dragan100]

Doradio sam ISOlacijsku barieru ADCja tako da možemo postaviti Sensing u jedno okruženje (sa svojim potencialima)
a izlaz da se veže u svoje okruženje.
Naime D-classa driveri počivaju na -Vee napajanju i to jim je referenca (driverima),
High drive ima onda svoje Bootstrap napajanje
Ulaz u driver takodjer je referisan na -Vee napajanje,
pa zato sva ta priča oko tog razdvajanja izmedju ulaznog/izlaznog dela ADCja.

Na izlazu drivera postavio sam za sada Mosfete (SIC kad nadjem koji spice model) i klasični LC filtar
i simulirao rad.


https://www.infineon.com/goto?icpa=tinau...c3bc8f2b11

10KHz preko 1BIT ADC i HalfBridga D-classe sa izlaznim LC filtrom izgleda po simulaciji ovako:

[Dragan100]

Rezultati koji su prezentirani su naravno bez !!!bilo-kakve povratne veze...!!! HB SyncroBuck Dclasse
koja odčitava stanje na nekom Rsense
Gain Dclass je tako ranga 100+
ili tot njegov OLG
koji nije klasično limitiran freq/Gain nego OverSampling/Gain, naravno da do freq {Clock/2} ispada to isto! ...stime da tu odziv opada ne -tot dB/dec nego ravno i strmo! :-)

Master excellent AB-amp radiče naravno PID regulaciju svojim RemoteSensingom
i na Rsense otporniku (koji mu je u RemoteSensing NFB loop-u) odčitače i sve pogreške koje unosi Dclass svojim radom i postaviče zahtjevu za popravak,
jer je odčitan error, koji je unešen radom tako Dclasse kao i od strane ABclasse (minorno naspram pogrešku Dclasse), potom PID regulacije AB classe,
popravak koji če biti odčitan na Rsense otporniku kao "sledeča zadača" Dclasse.... i tako u krug "brzinom" (ranga 500-700KHz) odziva PID.

Koliki Gain Dclasse nam je potreban?,
-zapravo je to OpenLoopGain Dclasse koji mora biti zarobljen unutar odziva Rsense odčitavanja, sa odzivom Gaina Dclasse za {1,xxx+} od Master ABclasse?!

I: kad neka Dclassa počne da radi?... {recimo 1Wrms Aclassa+(5-10)Wrms ABclassa+(AB+D)classa do max Wrms}

[Dragan100]

Za ABclass pojačalo predložio bi OVO:

http://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=24770

U temi: CFA Project
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?ti...8#pid76308

Sa lakočom ga možemo skalirati sa potrebom višeg napona.
BW, SNR, Input voltage noise, razvidni su iz shematika,

GBWP je Gain 10x @ 3,5MHz BW = 35MHz+
Bracahifi je onda simulirao THD na 1W/8R0@1KHz i rezultat je cca 0,0004%

SR ranga 800-900+ V/usec
Podesiv je i nivo Aclasse Vbe množačem

OpenLoopGain sam posebno testirao i vrti se oko 100+dB, i za Integrator biče sasvim OK
-ispod imate i shemicu kako pronadjemo OLG nekom OPampu ili bilo kojem ampu ili preampu...


  OLG test.TSC (Size: 17,52 KB / Downloads: 2)

[Dragan100]

Pojačalo CFA Project AMP uradio sam ga kao BLOK, slično bi bila i njegova PCB (kao BLOK) kod prototipa.
Pustio sam mu definiciju pojačanja, onda podešavanje BiasADJ vanjskim trimmpotom, imamo i tačke TP1 i TP2,
koje su zapravo na Sourse-ovima izlaznih mosfeta, tako da možemo odčitati mirnu struju izlaznih podešavanjem preko BiasADJ.
Sourse otpornici su 0R22+0R22

{Ibias=Ubias/0R44}

Blok AMPu dovedemo i napajanje i ... i to je to. :-)

Postavio sam ga na TinaCloud, ... moj PC je prespor za detaljnu analizu.

https://www.infineon.com/goto?icpa=tinau...e70a4a1593

Simulirao sam i THD sa 100mA Biasa izlaznih na 1W/8R0@1KHz (vidi sliku)

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

Sledeče je postavljanje PID regulacije nalik BatoMM LME49710 ICjem i opet detaljna analiza.

LME49710 radiče sve popravke u svojoj Global NFB (PID)
u njegovom regulacijskom loopu biče i Rsense na kojem čemo raditi odčitak za rad Dclasse.
Sve skupa onda na 8R0 opterečenje, uguraču i RemoteSense...

:-)
???!!!Baš me zanima hoče li prežvakati simulator "tolko mesa" na kraju!!!???

[Dragan100]

LME49710 PID (vrlo sličan kao kod BatoMM ili BatoFusion :-) ) i CFA Project AMP.

-doradio sam kompenzacije i limitirao skupni BW do oko 4MHz
-izbacio sam DCservo CFA Project AMPu, netreba ga više, jer to nam sada radi ulazni LME49710 PID

-ugurao sam i Offset podešavanje, zbog DC offset errora,
isto se nam je dešavalo kod BatoFusion, pošto u LME49710 spise modelu nema nekih direktiva,
i na kraju imamo nešto DC pogreška, inače trebao bi biti ranga par uV ili manji (OLG integratora je cca 140+dB !)
Pokušaču i sa LT1037 iako biče THD nešto slabiji,
pošto kod BatoFusion sa tim OpAmpom radilo je predvidjeni DC servo u okviru PID regulacije
Za sada:
BW 1Hz - 4MHz (-3dB)
Input voltage noise ispod 10nV/sqrt(Hz)
SNR oko 110dB@1KHz
Pošto imamo tu izrazit brz integrator Nynkuist plot pokazuje stabilnost sistema
dok u Bode plotu nemamo te zalihe faze (fazne margine).
Odziv na četvrtku je vrlo brz (simuliraču i taj odziv da mu nadjemo SR)
i po predvidjenju je sa vrlo strmim ivicama,
imamo kratak spike zbog Integratora (integrisanjem tog spike vidimo da je taj skoro bez energije - tako je uzak i oštar),
extremno brz Settling time bez nikakvog Ringinga
(pokušaču postaviti taj odziv četvrtke 10KHz sa analizom grafa simulacije)


TinaCloud link:
https://www.infineon.com/goto?icpa=tinau...f8db34ec52

i simulacija THDja 1W/8R0@1KHz:

[Dragan100]

Odziv četvrtke 10KHz izgleda ovako:

-razvidna je nota "I" integratora, širine 280nsec iliti rada integratora od "brzine" cca 4MHz
a njegovom odzivu (najstrmiji deo kojeg može sistem u nekom trenutku razviti) možemo oceniti
a to je SR te strmine SR=cca160Vusec

Sam LME49710 ima na opterečenju 600R-1K po DS oko +/-20V/usec SR,
no tu ima opterečenje izlaza ranga 25K,
a kasnije sav naponski swing radi CFA Project AMP (koji ima SR ranga 800-900V/usec),
PID ima izrazitu "I" notu integratora, integrator je brz zbog vrlo visokog OLG LME49710,
pa zato i dobivamo te max strmine do tih 160V/usec
iako je pravi odziv sistema (po definiciji) SR četvrtke 10KHZ od cca +/-25-30V/usec.

Kad bi sistemu oduzeli taj kond integratora (330pF), sistem bi postao sasvim nestabilan,
...fazne margine po Bode grafu nebi imali više, napravili bi tako baš fin brzi Power oscilator! :-)

U odzivu četvrtke imamo zbog Integratora i vrlo izrazit uzak Spike na svakoj fronti
(fronte četvrtke su u simulaciji tek 10psec Rise/Fall time, pa zato i nešto viši Spike),
uzak je zbog toga jer je BW sistema od cca 4MHz,
pa može verno reproducirati i više harmonike osnovne freq.
Settling time mu je takodjer vrlo kratak i nemamo Ringinga!

Kalkulacijom tog Spika (kad ga razvučemo na nekoliko stotina nsec)
možemo dobiti i energiju tog Spika prenešenu na opterečenje 8R0,
pojednostavimo te dve površine u dva trougla visine 7Vpeak i različitih stranica (vidi sliku):

dobivamo površinu ranga 1900Vnsec, znači Spike energija je {((1900V)^2)/8R0}*1nsec = cca 0,45mJ
Koju če najprije "progutati" kablovi do zvučnika , pa paraziti samih kontakta, ... pa na kraju zvučnik kao sistem RLC

Pojačalo može (PSU +/-55VDC) razviti cijelih 165Wrms/8R0 (sa dva izlazna para),
vrlo malog THDja, brzog SR, niskog ulaznog naponskog šuma, 110dB SNR, širokog BW
PID regulacijom (nalik BatoMM)...

U bridgu istim elementima duplu snagu ali treba mu postaviti nešto niži napon,
jer vide izlazi u bridgu (svaki izlaz) po 1/2 opterečenja, pa su i izlazne struje zato više!

No, u Bridge Hybridu izlazi ABclasse (CFA Project AMPa) neče biti značajno strujno opterečeni,
izlazni Mosfeti ABclasse mogu biti i nešto manji TO220 adekvatnog napona,
jer svu "snagu" radiče zapravo Dclassa pa nju treba dimenzionisati za punu snagu.

Da bi ovaj sistem bio i otporan na jaka kapacitivna opterečenja (ABclassa)
uguraču i poveči (ranga 0R47/5W) otpornik na njegovom izlazu (nalik BatoMM) u seriju sa Rsense
koji pak treba biti takav da razvijamo na njemu kod pune izlazne snage Hybrida
max +/-250mVpeak pada napona za pogon AD740x 1BIT ADC Streama.

[Dragan100]

150Wrms/8R0 THD

-morao sam nešto povišati PSU napon (na +/-60VDC) pošto CCSovi i CurrentMirrori u V-to-I converteru CFA Project AMPa
pokupe na max opterečenju i do skoro 10V razlike do max swinga izlaznog OPS (OutputPowerStage)

-jasno i Rout 0R47 skupa sa Rsense 0R033 unose na izlazu prijašnji klipping

150Wrms/8R0 > 4,5Arms > deltaU_{Rout+Rsense} = cca 2,25Vrms ili skoro 3,2Vpeak

-to nam jasno ne smeta kod Hybrida pošto OPS neče raditi strujno,
nego skoro sasvim naponskim swingom SOLO (OK nešto struje ipak zatrebačemo :-) )

Znači tim naponima napajanja +/-60-62VDC Hybrid Bridge može sa lakočom da razvija +/-100Vpeak izlazne amplitude (još uvijek malog THDja)
znači okvirno +/-625Wrms/8R0 termogenih! :-)

[vojinilic]

Dragance, citam i divim se kojim energijom i lakocom izlaganja predstvljas ovako komplikovane stvari. Kada citam tvoje postove, zapitam se da li si ti izumitelj elektrona i supljina!!!
Naklon najveci moguci.

[Dragan100]

Hvala Vojine! :-)
Ovih dana imam nešto vremena, ...pa i punu kuču, ....pa si oduzmem i malo odmora izmedju...!

Postavljanjem tih shema na TinaCloud izbacim zauzetost mog PCja dok se rade analize na Cloud-u,
a za to vreme pronadjem u mojoj biblioteci po koju zanimljivu shemu, ili na TI sajtu, doradim je i opet je postavljam na Cloud...
i tako u krug,
pa neka kod njih puhaju serveri... :-)

Ulaz biće sa Fully differential opampom LME49724 ili OPA1632 ili slični...
Imače barem 3x naponsko pojačanje (ostalo mi je u dB a treba popraviti u diagramu u V/V)
jer sam kod ABclass pojačala pustio cca 12,5x naponskog pojačanja zbog GBWP produkta kako bi imali širok BW,
tako da čemo moči drivati pojačalo na max snagu ulaznim signalom od 1Vpeak preko FullyDiff predpojačala.

OPA1632 (a LME49724 razradio sam u temi BatoFusion ili BatoMDM)


  OPA1632.TSC (Size: 777,68 KB / Downloads: 2)

Opazimo vrlo širok BW (skoro do 20MHz) i izuzetno mali THD
SNR ranga 120dB
SR je ranga 50V/usec, no tu je striktno analogni signal ili differencialni ili single-ended, amplituda do +/-4Vpeak,
pa nam ne zatreba viši SR (a i ovaj je podosta visok)
ako zatreba postavičemo prekidač ulazne konekcije RCA/XLR

[Gosha]

Dragance, citam i divim se kojim energijom i lakocom izlaganja predstvljas ovako komplikovane stvari. Kada citam tvoje postove, zapitam se da li si ti izumitelj elektrona i supljina!!!
Naklon najveci moguci.

Nisi jedini

[Bocko]

Dragane, dubok naklon za profi pristup i znanje, koje uz to nesebično deliš!
Pomno pratim, kao i većina nas, no se ne javljamo, da ne "zagađujemo" temu, vidi se i po broju pregleda teme! Samo naprej...

[Dragan100]

Uspio sam Dclassu sa 1BIT ADC Streamom driverom sa DT LM5106 i izlaznimi mosfeti sa LC filtrom spojiti sa ABclassom
-ABclassa je zapravo LM3886 sa LME49710 PIDom pošto radi brže simulacija sa njim, nego sa CFA Project AMPom,
a meni je zatrebalo samo da postavim koncept, podesim nivoe Vsense odčitavanja i isprobam kako to simulacijski radi:

TinaCloud link:

https://www.infineon.com/goto?icpa=tinau...189c1a50e3

Grafovi rada:
Dclassu uključujemo poslije 50usec, da se može prvo ABclassa fino stabilizirati
nakon toga vidan je strujni sharing
ABclassa cca 1Apeak i Dclassa cca 2,65Apeak
izlaznu amplitudu imamo cca 24,4Vpeak

U diagramu se vidi da napon na Rsense (Vsense) ima več popravku pogreške rada Dclasse
sovraponiranu koristnom signalu ulaza sinusa 10KHz

THD (Spectral Density) je tako oko 0,011%@35Wrms@10KHz
(vidi detalj spectra) 2nd@-79,33dB, 3rd@-98dB, 4th@-91,1dB...  
SUM cca @-79dB=0,011%THD@10KHz

[BeliNinja]

.........
Naklon najveci moguci.

Nisi jedini

..........Samo naprej...

+1
Sramota me je sto sam parazit i sto pasivno cekam ishod ove teme. Svaka cast autorima teme i njihovim saradnicima.