V-Fet Single Ended Amplifier

[tunerman]

OFF
Egy utólagos megjegyzés a Triad HS60 interstage transformer 20kHz-es négyszögméréséhez - az egész interneten nem található ilyen 20kHz-es négyszögmérésről fotó...
Mivel ilyen magas frekvenciás négyszögjelet mérés céljából NEM adnak interstage transformer-re.
De viszont most már van egy ilyen mérés, aminek az oszcilloszkópos fotóját én tettem fel (1v/div)
ON

Más:
Kicseréltem az eddig próbára betett BB3553AM buffert a végleges LH0063K -ra, és jó híreim vannak ezzel kapcsolatban:
- kisebb az áramfelvétele az LH0063K-nak, ami 30mA körüli, tehát majd kevésbé fog melegedni
- optimalizálni lehet a tápfeszültség pontos beállításával a minimális THD-t
- ez a minimum +13v/-14v-nàl van, itt 1kHz/2,83v szekunderköri kimenőfeszültségnél 0,002% a THD+N
(Ezt úgy tudom mérni, hogy a hanggenerátorom 0,014% THD+N bemeneti értéke felmegy 0,016%-ra )
TJ.

[tunerman]

Felmerült kérdés a 20kHz-es, 100nsec felfutású négyszögjel direkt átvitelével kapcsolatban - mivel ilyen sebességű jel műsorforrásból nem jöhet -, ezért a bemenetre egy 100kHz -3dB-s LPF került.
(Az analóg jelforrások ezt a frekvenciahatárt meg sem közelitik, a digitális formátumok közül pl. DSD512 kimeneti szűrője pedig általánosan ilyen.)
A bemeneti szűrő beiktatása után a fotón látható 20kHz-es négyszög jelalakot tudta a Triad HS60 transzformátor.
TJ.

[tunerman]

Akkor nézzük a TRIP-FET unity coupled SE driverének a deszkamodell rajzát, amiben a Triad HS60 végzi a bemeneti jelek feszültségerősítését. A 600 ohmos szimmetrikus bemenet egy TKD T65CS bridged T attenuatorral kezdődik, utána a HS60, amely kb. 4,5x feszültségáttétellel dolgozik.

Az aszimmetrikus RCA bemenetre kapcsolva, ott egy National Semiconductor LH0063K buffer fogadja jeleket, és hajtja meg az attenuatort.
Az RCA bemeneti/kimeneti mérésekről teszek fel oszilloszkóp fotókat (1v/div):
- szinusz 100Hz
- négyszög 100Hz
- 20kHz szinusz
- 20kHz négyszög
TJ.

[tunerman]

A quadrfiláris transzformátorok a tekercselő mesternél várják a kibontakozást - addig is egy újításról számolnék be.
Az eddig használt Altec 15095 bemeneti transzformátor helyett kisérletezem egy Triad HS60-al, amely nagyon komoly technológiai szintet képvisel:

- MIL-T-27 specifikáció
- HS= hermetical sealed
- Trialloy árnyokoló tokozás
- aranyozott kivezetések
- 600R balanced winding

A meghajtását egy LH0063K (vagy esetleg BB3553AM) buferre bízom, ez is rendkivüli minőségű eszköz...pl. a slew rate 6000v/usec
A buffer szerencsésen ráépíthető a Triad HS60-ra, mivel azonos a TO-3 tokozás csavartávolsága a Triad HS60 felfogató csavarjaival
TJ.

[tunerman]

Újabb alkatrészt sikerült beszereznem a V-FET Unity Coupled quadrifilar SE erősítő projekthez - a rézzel bevont trafókeretek ma érkeztek meg.
TJ.

[tunerman]

Szépen gyülekeznek az alakotó elemek a Trip-FET quadrifil unity coupled SE erősítőhőz.

A 0,9mm-es ezüstözött tekercselő rézhuzalt sikerült kétféle színben beszerezni, így mindenképpen láthatóvá válik a quadrifil tekercselés elképesztő színkavalkádja
A CACC100 amorphous C magból kettő is bekerül a csévetestbe, remélhetőleg a mélyhangok értékelik ezt a nem kicsi magkeresztmetszetet.
Már csak tekercselés van hátra, remélem kitesz magáért a mester
TJ.

[tunerman]

Ja...a legfontosabb adatot elmullasztottam beírni, a trifiláris deszkamodell verziójának a bemérését:
A THD+N 1kHz/0,5W/15R terhelésnél 0,005%
TJ.

[tunerman]

Elérkezett az idő, hogy a Trip-FET unity coupled SE amplifier első működő deszkamodelljének a teljes kapcsolási rajzát feltegyem

Ebbe a trifilar verzióba beleintegráltam a már korábban használt " Münchhausen drive " megoldásomat, amely teljesen kitörli a D1 diódán jelentkező nemkívánatos jeleket.

viewtopic.php?f=28&t=1043&start=25

A jelenlegi kapcsolásban azt a két darab 8K2 ellenállást ezért a lehető legkisebb eltérésre kell kiválogatni, mert akkor a D1 diódán nem mérhető értékelhető zavarjel.
Ezzel a feszültségerősítést végző Altec 15095 Line transformer " virtual ground " üzeme bíztosìtva van, azzal együtt, hogy a Q1 V-MOSPOWER FET előfeszültségét is átvezeti.
TJ.

[tunerman]

Az erősítőben megvalósított " ideal MOSFET " ötletéről írnék néhány fontos információt.

- a Trip-FET elnevezés valójában 3 párhuzamosan működő MOSFET - et jelent
- ebben a két laterális MOSFET anti parallel SE (APSE) kapcsolásban van
- a driver V-MOSPOWER FET vezérli a két laterális MOSFET -et
- mivel ez a Trip-FET az unity coupled elve szerint az L1/L3 tekercsek között van, rajta működés közben feszültség esik
- ez a vezérlési "ablak" a Q1 DS és a Q2/Q3 GS feszültsége (kb. 7-8v)
- a prototípusban használt aktív eszközök esetén ez az " ablak " A és B pontok között van, és ez csökkenti a hasznos kivezérlési tartományt.

Oszcilloszkóp fotó mellékelve a felső "A" és az alsó "B" ponton látható jelalakról.
TJ.

[tunerman]

Elérkezett a napja a Trip-FET trifilar unity coupled SE összeszerelt deszkamodelljének (Altec 15095 transformator + Trip-FET output) az első bemérésének.

A trifiláris fojtó egy, a kimenetnek használt tekercse 1kHz-en 8v eff. feszültséget adott le a 15 ohmos terhelésre, a négyszögjelek àtviteléről a fotók mellékelve
( 100Hz/1kHz/10kHz/10v/div. ).
TJ.

[tunerman]

A trifilar unity coupled SE kimenet előtt van az Altec 15095 line transformer mint feszültségerősítő fokozat.
Ennek a line trafónak egy Natonal Semiconductor LH0033CJ buffer lesz a bemeneti meghajtója, a 10 kHz-es négyszögméréséről teszek fel fotót (input 0,2v/div, output 2v/div)
TJ.

[tunerman]

Újabb deszkamodell mérésekről teszek fel fotókat, miután a TO-3 tokozású VMP1 driver drain köri parazita kapacítását megszüntettem a testelt hűtőborda felé

Az első fotó a hagyományosnak mondható 20kHz-es négyszögjelet mutatja 5v/div állásban.
A második fotó szerintem egyedülálló a High End single ended erősítők világában, ez 100kHz-es négyszögjellel készült - 1usec/2v/div állásban.
(Aki műszaki beállítottságú, mérésekkel is foglalkozó érdeklődő, ez számukra régóta várt elemzésre ad lehetőséget.)
TJ.

[tunerman]

A következő gondolatom támadt a driver fokozattal kapcsolatban:

A trifiláris fojtó meghajtási pontjai nagyjából szimmetrikusak lettek, de a driver drain és source köre továbbra sem az, mert a TO-3 tok/drain a testelt hűtőborda felé kapacítást mutat - nem is keveset (korábbi összehasonlító mérésről fotók mellékelve).
Ezért a frissen berakott Siliconix VMP-1 V-MOSPOWER FET drivert alumina/ceramic szigetelő alátéttel láttam el. A mérések a driver csere és a kisebb parazita kapacitás hatására javuló paramétereket mutattak

- THD/1kHz/1W/15R: 0,02%
- THD/1kHz/3W/15R: 0,08%
- THD/1kHz/6W/8R: 0,16%
TJ.

[tunerman]

Az egy nap alatti "bűvészkedéssel" a következő műszaki paramétereket sikerült elérni a Trip-FET trifilar unity coupled SE deszkamodellnek nevezett drótkupacával:

- THD/1kHz/1W/15R: 0,03%
- Frekvenciamenet 1W/15R: 10Hz - 400kHz -3dB
- Teljesítmény frekvenciamenet: 6,5W/8R 15Hz - 300kHz -3dB
- THD/1kHz/6,5W/8R: 0,25%
- Munkaponti áram: 0,7A/15R vagy 1A/8R terhelésnél
Fotó melléklet: 100Hz négyszögjel 5v/div
TJ.

[tunerman]

Első mérés a működő Trip-FET trifilar unity coupled SE amplifier prototype modellről.
Fotó: 20kHz/5v/div/15R
TJ.

[tunerman]

Mivel elkészült a trifilar fojtó tekercselése, nekiláttam a Trip-FET - az ideal MOSFET project megvalósításának. Felkerült a hűtordára a V-MOSPOWER FET driver, és a két lateral MOSFET is.
A következő kihívás az lenne, hogy olyan árameloszlást tudjak találni a V-MOSPOWER driver és a MOSFET-ek között, ami a legkisebb THD értéket adja.
TJ.

[tunerman]

Az elkészült " trifilar choke coil " prototípus fojtó mérési fotóit beteszem:

1. A drain és a source köri huzal közé betekert harmadik/kimeneti tekercs induktivitása 100Hz-en - 65,94mH
(a elérési célként kítűzőtt Tango CH120m-2WD dual choke 60mH-s tekercsekkel rendelkezik)
2. A harmadik/kimeneti tekercs DC ellenállása - 0,77 ohm
(a Tango CH120m-2WD egy tekercsének az DC ellenállása 0,69 ohm)
3. A drain köri L1 és az L2 közötti kapacításának értékének a mérése - 5,840nF
4. A source köri L3 és az L2 közötti kapacítás mérése - 5,767nF

A trifiláris tekercselésű fojtó kapacításai alapvetően térnek el a hagyományos kimenő transzformátorokétól (sokkal nagyobb értékűek), mert itt a 3 vezeték igen szoros induktív és kapacitìv csatolásban van egymással.
A jelentősége abban áll, hogy a mágneskörön kívül ez a direkt csatolás a nagyfrekvenciás átvitelt jelentősen kiterjeszheti. Azonkivül mivel fizikailag a drain és a source vezetékei között van, az unity coupled elve szerinti visszahatás részét is képezi.
TJ.

[tunerman]

Beraknám a trifiláris tekercseléshez használt primitív "segédeszköz" fotóját, ami fékezi és szeparálja a 3 zománcozott rézhuzalt tekercselés közben.
(Gyógyszeres tégely fedele + papírcső + kábelkötegelő műanyagspirál)
TJ.

[tunerman]

Régi mondás, hogy amilyen az év kezdete - olyan lesz azután az egész év...

Nálam ez a valaha volt legnehezebb kezdetű év lett, mivel kézzel tekertem egy trifiláris tekercselésű prototípus fojtót...
DIY filozófiának tökéletesen megfelelve (magad uram, ha szolgád nincsen), készítettem egy primítív segédeszközt, hogy a 3 zománcozott huzal olyan könnyen azért ne keveredjen össze.
A két 0,9mm-es hagyományos zománcozott rézhuzal (drain+source kör) közrefog egy 1mm-es OFC zománcozott rézhuzalt - ez lenne a híres harmadik kimeneti tekercs. Összesen így 8 menetsort sikerült rátekerni a Vacuumschmelze SM85B tekercstestjére, ami kb. 3x60mH/100Hz induktivitást jelent.

Ezután már következhetnek a deszkamodell kisérletek
TJ.

[tunerman]

A drain és source köri tekercsek szoros csatolását a kimeneti tekercsre a trifiláris kivitelezés sorról sorra - horizontálisan és vertikálisan is - maximálisan teljesítí.
TJ.

[tunerman]

Az elmúlt hetekben a trifiláris/quadrifilàris tekercselés, és annak a gyakorlati megvalósítása foglalkoztatott leginkább. Több emberrel is beszélgettem erről a ritka tekercselési megoldásról, és számomra nyilvánvalóvá vált, hogy kevesen tudják ennek kivitelezésnek az igazi előnyeit.

A Frank H. McIntosh által benyújtott elektroncsöves PP szélessávú transzformátoros kimenet szabadalmi védettséget kapott 1953-ban, aminek a legfejlettebb változata a trifiláris tekercseléssel rendelkező kimenőtrafó.
A PP kivitelű erősìtő az anódköri + katódköri + driver tápfeszültséget utánhúzó tekercsével "trifilárisan" van kivitelezve. Fontos megjegyezni, hogy ez a megoldás a kimenőtrafó primerkörében hatásos, a szekunder tekercsek a hagyományos "osztott" kivitelben vannak a primerek között elhelyezve.

Az előzmények ismerete szerintem azért fontos, hogy az új fejlesztésű " unity coupled single ended amplifier " elvét össze tudjuk hasonlítani a korábbi PP megoldásokkal.

1. A korai PP trifiláris megoldásban lévő kettő aktív eszközhőz képest képest itt "elvileg" egy aktív eszköz van a kimeneten (single ended)
2. A McIntosh trifiláris tekercselésének az előnyei kizárólag a primer kör vezetékeire hatásosak
3. Az elektroncsövek tulajdonságai miatt impedanciaváltás is van a McIntosh kimenő primer/szekunder tekercsek viszonylatában, ez az új félvezetős kisimpedanciás áramkörben szükségtelen - itt un. "direkt" hajtása van a terhelésnek
4. Talán a legfontosabb előrelépés a trifiláris tekercselés esetében, hogy az új single ended megoldásomnál a kimeneti tekercs(ek) is része lett a trifiláris megoldásnak!
TJ.
(McIntosh szabadalmi, illetve MC75 elvi rajza mellékelve)

[tunerman]

A TRIP-FET unity coupled SE amplifier jövőbeli fejlesztéséhez lenne egy további ötletem, mivel barátaim állandóan azt kérdezgetik:
Mit fogsz még kitalálni? Mert akkor talán azt kellene megépíteni...

Unity coupled SE amplifier " QUADRIFILAR " winding.

Akkor ez lenne a jövőbeli ötlet, ami a trifiláris tekercselés egy szimmetrikusan kivitelezett, alacsony illetve magasabb impedanciájú hangszórókhoz alkalmazható változata.
(Ne kérdezze meg senki, hogy mikor lenne ebből az ötletből működő erősìtő.)
TJ.

[tunerman]

A TRIP-FET unity coupled single ended amplifier trifilar tekercseléses kimenetének az elvi rajzát felteszem.
A VAC SM85B csévetestjére a terveim szerint 3 szál 0,9mm-es ezüstözött rézhuzal lesz trifilárisan feltekerve.
TJ.

[tunerman]

Például vágott C magon bifiláris tekercselést, jobb minőségű ezüstözött rézdróttal, hogy, a Tango szintjét talán elérhessük...meghaladjuk?

Az idézetet nem véletlenül raktam be, mivel elérkezett az az idő, hogy belássam - nincs realitása ilyen Tango CH120m-2WD típusú kéttekercses fojtó beszerzésének.
Sajnos a Tango kéttekercses fojtóinak az anyagai és technológiája ismeretlen, reálisan nézve ugyanolyat valószínűleg DIY körülmények között létrehozni lehetetlen...
Persze ilyenkor lehet és kell egy DIY projektet megújítani és megváltoztatni

Átgondolva a továbblépést, arra jutottam, hogy magam veszem kézbe a kimeneti eszköz létrehozásának a problémáját. Nem maradok a kéttekercses fojtó + drága kicsatoló elektrolit kondenzàtorok megoldásánál, hanem kipróbálok egy újdonságot - a trifiláris tekercselésű fojtót

A source és drain körben elhelyezkedő, betervezett két bifilárisan tekercselt vezeték közé betennék egy harmadikat, ezzel trifiláris tekercselésű fojtót hoznék létre. A két bifiláris vezeték által közrefogott harmadik tekercs lenne a kimenet, a nagyon szoros és közvetlen kapacitív és induktìv csatolàs miatt valószínüleg jó átviteli paraméterekkel.

A kalkulációk oda vezettek, hogy erre a próbálkozásra beszereztem 2 db Vacuumschmelze SM85B transzformátort - a tekercsekhez szükséges ezüstözött ŕezhuzal jelenleg rendelés alatt áll.
TJ.

[tunerman]

Engedjük el ezt a témát, mert másról beszélünk.

Igazad van, Te az ellenkező áramú, én a megegyező áramú felhasználásáról írunk.
(A "bifilar" kifejezés a két egymás mellé tekert vezető elnevezése - van trifilar és quadrifilar is)
TJ.