Průzkum zájmu o HQQF-55-503W-4-2

Blíží se čas dalších maturitních prací, mnozí však řeší dilema co si postavit za zesilovač i bez maturitní práce. Pro všechny zájemce jsem připravil diskuzi, ve které můžou uplatnit své případné požadavky a návrhy, ale také vyjádřit svůj zájem o konstrukci HQQF-55-503W-4-2 o plošný spoj či celou stavebnici, případně již oživený modul a možná i celý zesilovač.

Technické parametry PS

• Velikost 108 x 170mm
• Síla 2,5 či 3mm
• Síla Cu 75 či 105µm
• Oboustranný, prokovený
• Nepájivá maska, potisk, cínovaný

Technické parametry zesilovače pro 4Ω

• Budič HQQF-55-502D
• Zapojení HQQF-55-503W-4-2
• Koncové tranzistory 2 x 4 x IRFP240/9240
• Napájení střídavé 230V + 2 x 48V (doporučuji 300÷800W)
• Chladič, tepelný odpor 0,20÷0,08°C/W, dle transformátoru
• Usměrňovací můstek 35(25)A mimo PS
• Filtrace 16 x 1m/100V (16mF÷64mF)
• Přídavný blok filtračních kapacit 48 x 1m/100V, samostatný PS
• Maximální výstupní napětí Uš ±65V (Uef 46V)
• Zátěž, typická 4Ω
• Výkon, maximální 2 x 500W (2 x 250W/8Ω)
• Proudová ochrana cca 17A
• Rozpiska součástek pro 4Ω!

Zesilovač lze dimenzovat na trvale maximální výkon při použití transformátoru 1,5kW, kde je zapotřebí použití chladiče s tepelným odporem 0,04°C/W (nedoporučeno)

Technické parametry zesilovače pro 2Ω

• Budič HQQF-55-502D
• Zapojení HQQF-55-503W-4-2
• Koncové tranzistory 2 x 4 x IRFP240/9240
• Napájení střídavé 230V + 2 x 34V (doporučuji 300÷800W)
• Chladič, tepelný odpor 0,20÷0,08°C/W, dle transformátoru
• Usměrňovací můstek 50(35)A mimo PS
• Filtrace 16 x 2m2/63V (35mF÷140mF)
• Přídavný blok filtračních kapacit 48 x 2m2/63V, samostatný PS
• Maximální výstupní napětí Uš ±45V (Uef 32V)
• Zátěž, typická 2Ω
• Výkon, maximální 2 x 500W (2 x 250W/4Ω, 2 x 125W/8Ω)
• Proudová ochrana cca 35A
• Rozpiska součástek pro 2Ω!

Zesilovač lze dimenzovat na trvale maximální výkon při použití transformátoru 1,5kW, kde je zapotřebí použití chladiče s tepelným odporem 0,04°C/W (nedoporučeno)

Technické parametry zesilovače pro 8Ω

• Budič HQQF-55-502D
• Zapojení HQQF-55-503W-4-2
• Koncové tranzistory 2 x 4 x IRFP240/9240
• Napájení střídavé 230V + 2 x 66V (doporučuji 300÷800W)
• Chladič, tepelný odpor 0,20÷0,08°C/W, dle transformátoru
• Usměrňovací můstek 25(35)A mimo PS
• Filtrace 16 x 1m/100V (16mF÷64mF)
• Přídavný blok filtračních kapacit 48 x 1m/100V, samostatný PS
• Maximální výstupní napětí Uš ±92V (Uef 65V)
• Zátěž, typická 8Ω
• Výkon, maximální 2 x 500W
• Proudová ochrana cca 8,5A
• Rozpiska součástek pro 8Ω!

Zesilovač lze dimenzovat na trvale maximální výkon při použití transformátoru 1,5kW, kde je zapotřebí použití chladiče s tepelným odporem 0,04°C/W (nedoporučeno)

Diskuse

Plošné spoje 

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Úvod

Mnohé jsem již o Tranzistorovém zvuku napsal. Když jsem si myslel, že jsem neopomněl žádnou maličkost, vynořila se ještě frekvenční závislost impedance reproduktoru.

Již jsem si zvykl na chování „Vymítačů Tranzistorového zvuku“, tedy chování komunity lidí sdružených na Českých či Slovenských webech zabývajících se audiotechnikou, kteří kategoricky popírají rozdílnost zvuku elektronkových a tranzistorových zesilovačů, ani v tomto případě tomu nebylo jinak.

Vliv impedance reproduktoru

Pokud napíši cokoliv kolem frekvenční závislosti impedance reproduktorů, neříkám vlastně nic nového. Pokud se budu zabývat zkreslením a přenosovou charakteristikou zesilovače, tak si každý představí ideální a naprosto rovnu charakteristiku.

Dovolil jsem si, se oprostit od „naprostých samozřejmostí“ a celou problematiku jsem podrobil dalšímu zkoumání. Mnohé kolem Dynamické saturace, jako příčině Tranzistorového zvuku, jsem již dostatečně zdokumentoval a nyní mne zajímalo chování zesilovačů v návaznosti na frekvenční vlastnosti zátěže.

Napěťový zesilovač

Jde o běžné zapojení tranzistorového zesilovače, jehož výstupní napětí je úměrné napětí vstupnímu. Při změnách přenášené frekvence a tomu úměrných změnách impedance zátěže (reproduktoru) si musí zesilovač s touto změnou poradit a udržet konstantní napětí.

.

Proudový zesilovač

Tento druh zapojení se téměř nepoužívá. Žádný výrobce takto své zesilovače nekonstruuje. Pokud by se však takový zesilovač realizoval, pak by výstupní proud byl konstantní a napětí na zátěži (reproduktoru) by bylo úměrné výstupní impedanci.

.

Elektronkový zesilovač

Elektronkové zesilovače se stále staví, jsou doménou různých kytarových komb, jejich uživatelé stále preferují elektronky a jejich specifický „kvalitnější“ zvuk. Elektronkové zesilovače nemívají dlouhou a silnou zápornou zpětnou vazbu, která by naprosto přesně korigovala výstupní napětí v závislosti na vstupním. Elektronkové zesilovače mívají elektronky, jejichž anodový proud je řízen napětím na G1, jde tedy spíše o proudové zesilovače a ne napěťové.

.

Československá DIY komunita

Neopomněl jsem vznést dotaz na uvedené fakta na Československou DIY komunitu, výsledkem však bylo pouze jejich nadřazené, arogantní a urážlivé chování. Nic nového, ale alespoň jsem to zkusil, zda nemá někdo k problematice co říci. Vyjádření bylo zcela jednoznačné 40let jsou všeznalí …

.

ČS DIY "experti" mají pravdu, že jde o věci bádané a probádané před více jak čtyřiceti roky. Faktem však zůstává, že za uplynulých 40let nikam nepokročili a úplně ustrnuli. Mají však pravdu i ti, kteří dodnes preferují elektronky a vyhazují hříšné peníze za jejich zvuk.

Komunita se omezila na popisování vlastností reproduktoru, ale podstata problematiky stojí v zesilovači, nikoliv v reproduktoru. Při napěťovém zesilovači, s nárůstem impedance zátěže klesá dodávaný výkon. Při proudovém buzení je výsledek přesně obrácený,  s nárůstem impedance zátěže roste dodávaný výkon.

Fakt závislosti napěťového zesílení na připojené impedanci zátěže a její frekvenční závislost zůstala zcela mimo oblast chápání DIY komunity.

Závěr

Abych mohl celou problematiku uzavřít, alespoň v tomto stádiu nezbylo, než abych odsimuloval chování elektronkového zesilovače a vzájemně vše porovnal.

Simulace jsem provedl jen velmi zběžně. Pro zvýraznění jednotlivých vlastností jsem zcela záměrně nepoužil žádné korekční členy, pro elektronkový zesilovač jsem záměrně nepoužil výstupní transformátor ale deset reproduktorů.

 .

Výsledek naprosto naplnil očekávání. Je zřejmé, že elektronkové zesilovače mají svými vlastnostmi velmi blízko zesilovačům proudovým.

Další směr vývoje HQQF-55-503W bude směřován i do oblasti kytarových komb, pro tento účel bude nastaven poměr proudové a napěťové zpětné vazby tak, aby se co nejvíce blížil výsledek zesilovači elektronkovému.

Tranzistorový zvuk

Úplným závěrem musím podotknout, že jde o další zadokumentovaný rozdíl ve vlastnostech elektronkového a tranzistorového zesilovače. Jde o další krok jak zdokonalit zvuk, jak jej přiblížit požadavkům toho či onoho uživatele.

Je zde názorná ukázka toho, že se nemůžeme spolehnout na to, že jsme některou problematiku již před čtyřiceti roky zcela vyčerpali. Když budeme opravdu chtít, můžeme její hranice posunout ještě malý kousek dále. Brzy přijdou další články věnované této problematice.

Zdroj: Fender

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Diskuse

Předmluva

Když jsem „oprášil“ svou stařičkou konstrukci, kterých bylo před mnoha lety vyrobeno na sto a postavil ji na moderních polovodičích v podobě miniaturního provedení plošného spoje  QQF-55 KS 500W vzniklo mnoho povyku pro nic.

Našli se mnozí, kteří nedočetli návod až do konce, či mu dostatečně neporozuměli a často se snažili dostat z tranzistorů TIP výkony mnohem větší než mnou doporučené. Pak nestačily desítky popsaných stran a tisíce příspěvků nejenom na Audiowebu, aby někteří „odborníci“ pochopili, že TIP doporučuji pro napájení ±25V a nelze ze zesilovače dostat více jak 50W, dodnes by chtěli 500. Pro výkony větší doporučuji tranzistory jiné a je jich uvedeno více než dost, pro výkony nad 250Wattů včetně, již doporučuji použití můstkového zapojení…

Pro některé jedince jsou však jisté věci nevysvětlitelné, je nad jejich intelektuální možnosti pochopit, že několik tisíc těchto zesilovačů slouží ke spokojenosti jejich majitelů. Desítky zapojení však shořely. Shořely vinou jejich konstruktérů, kteří neměli dostatek vědomostí a nedbali důsledně mých pokynů, nekvalitně pájeli, zaměňovali vědomě či nevědomě součástky a aby své chyby dovršili, připojili nefunkční, neodzkoušený modul na tvrdý zdroj, který rychle vykonal své.

.

Právě takoví jedinci svůj neúspěch odmítají přiřadit ke své neschopnosti či své chybě a obviňují mne z pouhé teorie, nepodložené praxí a je zbytečné jim cokoliv vysvětlovat, stejně by to nepochopili, stojí si za svou pravdou, vždyť oni a jejich kamarádi jsou ti nejchytřejší…

Tranzistorový zvuk

Po neustálém „vymítání“ Tranzistorového zvuku, „odborníky“ z řad výrobců zesilovačů, kteří o jeho příčinách ani netuší, nebo tuší, ale nabouralo by to jejich ekonomické záměry, jsem na problematice zapracoval a dostal jsem se až Dynamické saturaci, jako příčině Tranzistorového zvuku.

Později se ukázalo, že další možný rozdíl Elektronkový vs. Tranzistorový zesilovač lze nalézt v samotných vlastnostech zesilovače, kdy elektronkový bez silné zpětné vazby se chová spíše jako zesilovač proudový a tranzistorové zesilovače jsou konstruovány jako napěťové ze silnou zpětnou vazbou.

Důvody vzniku HQQF-55-503W-4-2

QQF-55 KS 500W je velmi dobrá konstrukce, vypadá velmi jednoduše, ale jako vždy zdání klame a konstrukce vyžaduje velmi přesné dodržení mnoha zásad o kterých mnozí ani netuší. Díky své rychlosti se projeví chyby, které u jiných zapojení nikterak nevynikly, vyžaduje dodržení co nejkratších přívodů k napájení a dobře realizované zemnění.

Původně byla konstrukce pouze jako volně přístupný stavební návod pro řadu studentů, později se rozšířila mezi veřejnost, včetně jejího uveřejnění v Electusu.

Shrnu-li vše výše popsáné, pak je jen krůček ke konstrukci nové, která zohlední poznatky popsané v Dynamické saturaci, neopomene rozdíly Elektronkový vs. Tranzistorový zesilovač a v neposlední míře zamezí naprostým neodborníkům destruovat zcela zbytečně množství tranzistorů a pak to přičítat k tíži někoho jiného.

Topologie je postavena s ohledem na uvedené, návrh je realizován včetně zdroje a to tak, že pro konkrétní výkon bude zcela konkrétní rozpis použitých prvků, bez navržené možnosti změny.

Zapojení Federmann, HQQF-55-503W-4-2

Jedeno z dlouho očekávaných zapojení výkonového Nf. zesilovače „zapojení Federmann, HQQF-55-503W-4-2“. Prozatím bez hodnot součástek, bez technických parametrů a bez plošného spoje.

.

V zájmu zachování jistého napětí před oficiálním zveřejněním kompletní konstrukce není zatím možno prozradit více.

Mohu zatím prozradit, že je naprostou samozřejmostí minimální šířka pásma od 10Hz do 100kHz, cena bude nižší než v této kategorii obvyklá, naopak účinnost výrazně vyšší a rozměry opět menší...  V zájmu zachování jistého napětí před oficiálním zveřejněním kompletní konstrukce není zatím možno prozradit více.

.

Diskuse

Plošné spoje 

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Rychlost přeběhu

Rychlost přeběhu je u zesilovače měřitelný parametr, který mnohé napoví a nelze ji v žádném případě opomenout. Obecně platí, že zesilovače s větší rychlostí přeběhu mají lepší vlastnosti a tím i výsledný zvuk.

Leach

W. Marshall Leach se dlouhodobě věnoval zesilovačům s nízkým zkreslením TIM (transient intermodulation distortion). K dosažení šířky pásma zesilovače alespoň 400kHz používal tranzistory s F_T větší jak 8,5MHz, dosahoval rychlost přeběhu zesilovače až 60V/µs, následně vstupním R-C filtrem upravoval výslednou šířku pásma tak, aby nebyla větší jak 220kHz.

Ostatní konstruktéži

Většina konstruktérů však nemá žádný recept na řešení rychlosti přeběhu a bere ji pouze jako výsledek své práce na topologii. Mnozí ani nevidí přímou souvislost mezi topologii a rychlostí přeběhu...

Federmann

Dlouhodobě jsem se právě problematikou rychlosti přeběhu zabýval a cesty jak rychlost řešit najdete již v článku  Model ... a dále.

Z principu je každý tranzistor na vstupu jako R-C člen, kde se uplatňuje jeho vnitřní odpor báze R_BE a kapacita C_BE. Na výstupu si lze představit tranzistor jako zdroj proudu I_C, který je odvozen od proudu I_B. Proud I_C pak nabíjí připojené kapacity, včetně své kapacity C_CB.

K dosažení maximální rychlosti přeběhu je nutno použít co největší nabíjecí proudy vzpomenutých kapacit. Jako další, mnohem elegantnější řešení je omezení vlivu těchto kapacit, proto jich musíme použít minimální počet...

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Pro rychlost přeběhu použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom ve výsledku tak odlišných topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V a rozkmitu výstupního napětí ±50V.

Výpočet strmosti ∆U/∆t, 80V/4,211=18,998V/µs

.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V a rozkmitu výstupního napětí ±50V.

Výpočet strmosti ∆U/∆t, zde to již nebylo tak jednoduché a bylo nutno přistoupit ke zvětšení měřeného průběhu.

80V/0,13023=614,295V/µs

.

Verdikt

Srovnáním rychlosti přeběhu samotného budiče obou zesilovačů, dojdeme k pozoruhodnému výsledku.

614/19=32,335

Budič HQQF-55-502D je více jak 32krát rychlejší jak budič zesilovače SPV 250.

Fázová charakteristika

Fázová charakteristika je parametr, který je konstruktéry totálně opomíjený, přičemž jde o parametr lehce měřitelný a napoví o zesilovači mnohem více jak si většina konstruktérů dokáže jen představit.

Fázová charakteristika přímo zobrazuje dění uvnitř zesilovače, ať je zesilovač jakýkoliv, postaven z  OZ či sestaven z diskrétních prvků, ať jde o zesilovač výkonový či předzesilovač.

Než jsem postavil na první místo měření fázové charakteristiky, pokusil jsem se vlastnosti zesilovače definovat dobou odezvy.

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Opět použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom ve výsledku ještě odlišnějších topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V

Pro fázové natočení 1° (2π/360) je kmitočet 4kHz. Lze vypočíst zpoždění průchodu signálu jako T/360

250µs/360=0,694µs. Hodnotu 694ns můžeme označit za dobu odezvy.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V

Pro fázové natočení 1° (2π/360) je kmitočet 25kHz. Lze opět vypočíst zpoždění průchodu signálu jako T/360

40µs/360=0,111µs. Hodnotu 111ns můžeme rovněž označit za dobu odezvy.

Verdikt

Srovnáním fázového zpoždění samotných budičů obou zesilovačů, dojdeme k výsledku.

694/111=6,253

Budič HQQF-55-502D je více jak 6,235krát rychlejší jak budič zesilovače SPV 250.  Budič HQQF-55-502D se vejde s frekvenčním pásmem 20Hz ÷ 25kHz do fázového natočení ±1°, kdežto budič SPV 250 má ve fázovém natočení ±1°, šířku pásma pouze 800Hz ÷ 4kHz!

.

Zesílení otevřené smyčky a zkreslení

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Do třetice použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom tak odlišných topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

Zde bych ještě připomněl, že jsem byl neprávem kritizován za uvedení různých měřítek na ose X, při jednotlivých měřeních v prvním srovnávacím článku. Rozdílnost měřítek byla použita pro lepší čitelnost grafů. Zde jsem použil vždy měřítka stejné, čímž se dostala řada hodnot mimo graf, ale ten zůstal ke svému účelu stále dobře čitelný.

Zesílení otevřené smyčky má přímý vliv na Udif. při použití zpětné vazby, vycházejme tedy z grafů, které zobrazují průběh Udif. v závislosti na frekvenci.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V. Při 1kHz je Udif. rovno 6,969mV a pod frekvencí 2kHz se již začíná zvyšovat.

Obdobně můžeme usuzovat o průběhu zkreslení, které bude mít obdobný průběh jako Udif. a pro frekvenci 20kHz bude již 2,517 krát větší.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V. Při 1kHz je Udif. rovno 0,851mV a až pod frekvencí 20kHz se již začíná zvyšovat.

Obdobně můžeme usuzovat o průběhu zkreslení, které bude mít obdobný průběh jako Udif. a pro frekvenci 20kHz bude teprve 1,120 krát větší.

Verdikt

Budič HQQF-55-502D má při 1kHz 8,189krát menší Udif., jak budič zesilovače SPV 250, tudíž i přibližně tolik-krát menší zkreslení.

Budič HQQF-55-502D má při 20kHz již 18,404krát menší Udif., jak budič zesilovače SPV 250, tudíž i přibližně tolik-krát menší zkreslení.

Hodnoty Udif. které dosahuje budič SPV 250 při 20kHz, dosáhne budič HQQF-55-502D až na hranici 300kHz, kde bude jeho zkreslení teprve obdobné zkreslení budiče SPV 250 při 20kHz.

Z uvedeného rozboru vyplývá, krom konkrétního zkreslení i množství vzniklých modulačních a intermodulačních produktů, které budou u topologii typu "Sinclair" (SPV 250) zastoupeny v akustickém pásmu v mnohem větší míře a nárůstem již od 2kHz.

Naopak u topologie typu "Federmann" (HQQF-55-502D) je zkreslení a množství vzniklých modulačních a intermodulačních produktů v akustickém pásmu výrazně nižší. Hodnot, které jsou pro topologii "Sinclair" naprostou samozřejmostí při 1kHz dosahuje topologie až nad frekvencemi 300kHz.

Závěr

Závěr je zcela jednoznačný, obě topologie HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair jsou naprosto nesouměřitelné a nelze je vůbec srovnávat.

Topologie HQQF-55-502D je postavená na tranzistorech s F_T nad 100MHz, jsou dokonale optimalizovány proudy jednotlivými tranzistory i minimalizován počet použitých aktivních prvků při dosažení maximálního zesílení v otevřené zpětné vazbě.

HQQF-55-502D se svými 600V/µs, je vynikající základ pro překonání všech legendárních zapojení W. Marshalla Leacha s jeho 60V/µs, ale i zapojení, které je známo jako zapojení "Dispre II" od autora Pavla Macury, jehož Dispré II dosahuje rychlost přeběhu 3V/µs v otevřené smačce zpětné vazby a v uzavřené smyčce zpětné vazby dosahuje 30V/µs. 

.

Přímou konkurencí pro budič HQQF-55-502D, který pro pokles -3dB chodí do cca 1,5MHz, by snad mohly být pouze zesilovače THEL, které deklarují svou šířku pásma rovněž do řádu MHz!

Verdikt

Fázová charakteristika vs. Rychlost přeběhu, jde o dvě obdobné metody, přičemž Fázovou charakteristiku považuji za mnohem více vypovídající, obzvlášť pokud se udělá v 3D a vynese se její závislost nejenom na frekvenci, ale i na výstupní amplitudě.

Zdroj: THEL, Pavel Macura Audio

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Diskuse

Psáno pod čarou

Musím však připomenout, či snad uvést na správnou míru, chování některých českých webů, hájících zájmy svých rádoby "odborníků".

.

Když se problematika nechápe, pak se prohlásí za tmářství. Někteří se snažili jen nalézt skulinku v mých znalostech, či jinak odvést pozornost od problematiky.

Našli se však i takoví, kteří neváhali jít za hranice slušného chování i zákonů, veřejně a zcela záměrně uvádí nepravdy, lži a urážky, nezastaví se ani před organizovanými útoky na tento web! Ale i taková je podoba současného, dnešního Internetu se kterou si musí umět čtenář poradit.

.

Inkviziční praktiky aplikované na vše-související s mnou popsaným Tranzistorovým zvukem hrstkou fanatických odpůrců a vymýtačů Tranzistorového zvuku, však nezastaví běh dějin, ale prohloubí pouze jejich vlastní neznalosti.

"Veřejné" diskuze, nejenom na audio témata: Hospůdka, Môj chat