DIY diskreettiopari audiokäyttöön vakiokomponeneteilla

[BWS]

Päätin avata ihan uuden ketjun näin perjantai-iltapäivän kevennykseksi ja toteankin heti alkuun, että "tässä hankkeessa ei ole sitten mitään järkeä" ja toivon ettei tämänkaltaisia kommentteja tulisi tähän ketjuun lainkaan ja voisimme keskittyä keskustelemaan pelkästään teknisistä seikoista. Vänkäysketjut ovat tuolla "parempien ihmisten puolella" kuten KKuikka asian osuvasti ilmaisee. Toki ymmärrän hyvin, että ylläoleva on pelkkää toiveajattelua ja varmasti vänkääjät löytävät tiensä myös tähän keskusteluun. Hohhoijaa ... väsyttää jo nyt vaikken ole päässyt alkua pidemmälle.

Nykyiset operaatiovahvistimet ovat jo erittäin hyviä ja kohtuuhintaisia, joten miksi suunnitella oma ?

Joitakin vastauksia :
-pääteasteen virranantokykyä voi parantaa
-pääteaste voi olla A-luokassa
-taajuuskompensointia voi muokata haluamakseen
-jne...

Suunnittelu kannattaa aloittaa tutkimalla joitakin valmiita diskreettiopareita. Yksi tällainen on Jensen JE-918, jo alunperinkin julkaistu public domain mielessä eli vapaata riistaa kenen tahansa hyödynnettäksi. Tässä designissa joidenkin transistorien saatavuus on heikkoa ja toisaalta tätä löytynee valmiina rakennussarjana, joten suoran kopion tekeminen ei ole mielekästä, vaan mielestäni lähinnä ajanhukkaa.

Suunnittelu kannattaa aloittaa differentiaalivahvistimen virtageneraattorista, koska se tarvitaan joka tapauksessa. Mielestäni kohtuullinen vaatimus tälle olisi se, että vakiovirta olisi riippumaton käyttölämpötilasta ja -jännitteestä. Yksinkertaiset oppikirjaesimerkit eivät välttämättä täytä näitä kriteereitä, joten asiaan kannattaa hieman perehtyä ennekuin lätkäisee minkä tahansa virtageniksen kytkentäänsä ja toteaa, että nythän se toimii. Olemmehan kuitenkin hifi-foorumilla, joten keskinkertaisen tuotteen tekemistä kannattaa vältellä viimeiseen asti. Löysin foorumilta aiempaakin keskustelua näistä :

Vakiovirtageneraattorit

Olen käyttänyt vaiheenkääntöön differentiaaliparia (long tailed pair), jonka katodeilla on vakiovirtageneraattori. Olen suosinut EF86:ttä, jonka sisäimpedanssi toimintapisteessäni, 170 V ja 2,5 mA, on n. 3 Mohm. Viimeisimmässä vahvistimessani vaihdoin EF86:n EF80:ksi ulkoasusyistä. Sen...

foorumi.hifiharrastajat.org

Viikonlopun / helmikuun suunnitteluhaaste : miten tekisit lämpötilan ja käyttöjännitteen suhteen stabiilin vakivirtageneraattorin vakiokomponeneteista ?

Eli saat käyttää fettejä, transistoreita, diodeja, LEDejä, zenerdiodeja, sekä tietysti erilaisia vastuksia ja konkkia. Unohdetaan toistaiseksi integroidut piirit tästä. Toki tiedän, että näitä on saatavilla ja kävin juuri ostamassa muutaman testejä varten. Idea kuitenkin hieman kärsii jos mennään yli sieltä missä aita on matalin.

Kerron vielä loppuun, että minulla on jo kohtalaisen hyvin toimiva protyyppi joka tuottaa 400µA vakiovirtaa 9 voltin neppariparistolla ja tämä on muokattavissa toimimaan normaaleilla +/- 15V käyttöjännitteillä. Tehtävä ei siis ole mahdoton vaan loppupeleissä yllättävänkin helppo ja oletankin, että joku kehittää vielä paremman ja yksinkertaisemman ratkaisun. Minun protossa on 12 komponenttia mikä on ehkä liikaa kokonaisuutta ajatellen kun kyseessä on vasta differentiaaliasteen vakiovirtageneraattori ja muitakin komponentteja tarvitaan vielä. Mutta kysymys on nyt heitetty peliin ja vastauksia odotellaan. Kunhan saan kytkentäni viimeisteltyä niin kirjoittelen siitä lisää kuvien kanssa, joten hiukan malttia tarvitaan vielä jos tämä aihe nyt edes kiinnostaa ketään ...

Näin talviaikana laitteet on helppo heittää parvekkeelle jäähtymään ja mittailla niitä siellä, kesällä joutuisi käyttämään jääkaappia ja pizzauunin jälkilämpöä on hyvä hyödyntää lämpimän pään mittauksissa kunhan muistaa, että puolijohteet eivät oikein tykkää +200 asteen lämpötiloista. Nykytilanteessahan kaikki säästävät sähköä, eikös niin ?

 

[Markus Kantola]

Vakiovirtageneraattorin täytyy luonnollisesti olla myös taajuuden suhteen hyvälaatuinen vähintään audioalueen yli jotta toteutuu kohtuullinen cmrr.
Tämä sulkee pois sellaiset komponentit joissa esiintyy kapasitanssia, esim suurehko drain-gate kapasitanssi.
Oman oparin teko on kiinnostanut pitkään, on vain jäänyt ajatuksen asteelle kun on tullut tuhrattua noiden putkien kanssa.
Joskus sai semmoista 6-pinnistä piiriä kun TAA861 jonka pääte oli A-luokassa ja sisäisiä komponenttejakin siinä oli tosi vähän.
Siitä sai tehtyä vaikkapa C-kasetin äänipäälle kohtuukelvollisen korjainvahvistimen. No tämä nyt vain tuli mieleen korvalle kelvollisena oparina sieltä 80-luvulta. Tähän uuteen täytyy kai A-luokkainen pääte olla tehty komplementtiparilla.

 

[Analog]

Nykyiset operaatiovahvistimet ovat jo erittäin hyviä ja kohtuuhintaisia, joten miksi suunnitella oma ?

Joitakin vastauksia :
-pääteasteen virranantokykyä voi parantaa
-pääteaste voi olla A-luokassa
-taajuuskompensointia voi muokata haluamakseen
-jne...

Opareita voi käyttää useita rinnakkain jos oikeasti tarve ajaa alle 500 ohmin kuormia. Rinnakkaistaminen pudotaa myös kohinaa.
Minkä on se syy miksi tuo oparien antokyky ei riitä, kysehän ei kai ole päätevahvistimesta, vai?
Minkä ongelman oparin A-luokan pääteaste ratkaisee? Et pääse kuitenkaan pienempään säröön erillisosin kuin vaikka LM4562. Et välttämätä edes NE5532 pienempään.
Miksi haluat muuttaa taajuuskompensointia, eli mitä ongelmaa olet sillä ratkaisemassa?

Minusta on hyvä pitää erillään se että haluaa vain tehdä jollain tavalla ja sitten nuo laadulliset faktat.

 

[Markus Kantola]

Aivoriihen idea on että viskataan huonoja sekä hyviä ideoita kehiin ja ruvetaan seulomaan ja jalostamaan.
Tässä 400.07uA ... Q1 kollektorilla vaikuttaa 20VppAC + 15VDC ja lämpötilastabiilisuutta ei ole tutkittu vielä ollenkaan.

 

[Risto_H]

Tämä on ihan mielenkiintoinen ja opettavainen aihe jota ei kannata pilata sillä tiedolla että monoliittisella oparilla saadaan aina paljon parempi kokonaissuorituskyky lopulta kuin diskreetillä ratkaisulla. Diskreetillä oparilla saadaan optimoitua jotain tiettyä asiaa kuten antotehoa tai siihen saadaan sisällytettyä joku kiva piiriratkaisu jonka voi ajatella parantavan ääntä. Hyvällä suunnittelulla diskreettioparilla voi päästä oikein mainioihin tuloksiin äänentoistossa. Oma käsitykseni joitakin mittauksia eri valmistajien diskreettiopareista nähneenä on se että markkinoilla on varsin hyviä esimerkkejä mutta myös aika kuraa, erityisesti hintaan nähden.

Hajasuureet yms. epäideaalisuudet estävät sen että diskreettiopari voisi pärjätä monoliittiselle jos katsotaan kokonaisuutta ja kaikkia parametreja joita opareilta tyypillisesti vaaditaan. Esimerkiksi input bias ja -offset ovat juttuja joista diskreetissä audio-oparissa voisi tinkiä ilman huononnusta varsinaiseen tehtävään eli äänisignaalin vahvistamiseen. Muita vastaavia esimerkkejä löytyy paljon ja juurikin hyvä PSRR on haastava saavuttaa diskreetillä mutta ei toki mahdotonta. Hyvät jännitteestä piittaamattomat virtageneraattorit ovat avaimia tähän.

Markuksen esimerkin 400 uA virtagenis on erinomainen vakiolämpötilassa mutta toimii hyvin myös lämpöanturina. Jos lämpötilaherkkyys ei haittaa niin tuota voi ilman muuta käyttää audiovahvistimessa. Lämpötilakäyttäytyminen on kohtalaisen lineaarista ja hallittua joten sopivasti mitoittamalla piiri toimii laajalla lämpötila-alueella aivan hyvin vaikka biasvirta muuttuukin.

 

[emp]

Oletko tutustunut Walt Jungin audioXpressissä julkaistuihin artikkeleihin aiheesta: https://audioxpress.com/article/Sou...lator-Tests-for-High-Performance-Full-Article.
Addendum osan lopusta löytyy Doug Selfin käyttämän virtalähteen testitulokset, näyttää pesevän muut esitetyt vaihtoehdot selvästi.

 

[KKuikka]

Täydellisyyttä ei vaadita

Mukava havaita se, että muutamat harrastajat ovat kiinnostuneita ihan näistä perusasioistakin. Äänivahvistimissa pieneen säröön pyrittäessä kannattaa tietysti tehdä pari ensimmäistä vahvistinastetta differentiaalivahvistimilla. Tavallisissa äänivahvistimissa ansimmäiseltä differentiaaliselta vahvistinasteelta ei yleensä vaadita kovinkaan suurta yhteismuotoisen signaalin vaimennusta, koska suurta yhteismuotoista jännitettä tuskin koskaan esiintyy sisäänmenossa. Äänivahvistimien differentiaaliasteiden virtageneraattoreiden ei silloin tarvitse olla täysin ideaalisia.

Käyttöjännitteen ja lämpötilan muutokset saavat siis kohtuullisesti vaikuttaa äänivahvistimen (diskreetin oparin) virtageneraattoreiden virtaan, sillä haitallista vaikutusta toistoon pienillä muutoksilla ei juurikaan ole. Varsinaisissa operaatiovahvistimissa sisäänmenoasteen tulee sietää hyvinkin suuria yhteismuotoisia jännitteitä, joten niiden sisäisille virtageneraattoreille asetetaan paljon suuremmat vaatimukset. Monoliittisella oparilla nämä vaatimukset on kuitenkin helppoa saavuttaa.

Olen aika vanha mies, joten minusta tuntuu hyvin luontevalta, että äänivahvistimet tehdään ihan diskreeteillä komponenteilla, jolloin on enemmän tilaisuuksia "säveltää" joitakin itseä miellyttäviä ratkaisuja kytkentään. Jos tässä onnistutaan hyvin, niin silloin musiikkikin tuntuu soivan heleämmin. Tämähän on ihan oikean HiFi-aatteen mukaista harrastamista, joka sopii hyvin kokeneille kolvimiehille.

Mittausterveisin
Kalervo Kuikka

 

[Analog]

Risto_H samaa mieltä että asia on mielenkiintoinen mutta kyseenalaistin tuota lähtökohtaa. Jos tavoitteena on saada aikaan jotain tehdastekoista oparia parempaa niin, no ei tule onnistumaan mutta jos kyse on suunnittelusta mielenvirkistykseksi ja oppimisesta niin erittäin kannatettavaa.
Voihan tavoitteena myös olla tietyn säröspektrin aikaan saaminen vähän kuin mitä putkivahvistimilla haetaan.

Tuosta mitä yllä kirjoitetaan yhteismuotoisesti, sen verran eriävää mielipidettä että jos diffiaste ei oel erittäin kelluva niin se tuppaa tuottamaan säröä ei käntävänä missä parin molempien trankkujen taso heiluu signaalin mukaan. Kääntävänä ongelmaa ei ole. Niinpä jos tullaan käyttämään ei-kääntävänä, olisi syytä satsata siihen virtageneraattoriin ideaalisuuteen laajakaistaisesti. Jos signaalitasot voi tuloissa olla korkeita, myös kollektoripuolella kannattaisi harkita kaskadointia mikä mieluusti olisi myös kelluvaa sorttia. Sillä saisi lisää vahvistusta varsinkin korkeilla taajuuksilla.
Diffiasteen virtageneraattorin ideaalisuus (vakiovirtaisuus) parantaa myös hurinan ja muun ulkoisen häiriön vastustuskykyä.

Ylipäänsä erilliskomponenttioparin suunnittelu on aikas samanlaista kuin päätevahvistimen. Pääteaste vaan voi olla kevyempi.

Se missä erillisosat on lyömättömiä on maximaalinen signaalitaso, eli yliohjattavuus. On mahdollista tehdä esivahvistin missä signaalitasot voisi nousta jopa 30V tasolle tyypillisen 10V sijaan mihin opareilla pääsee. Tuolla saisi jo liki 10dB lisää yliohjausvaraa.

Omissa virityksissä voisi myös kokeilla virtatakaisinkytkentää, diamond bufferia jne..

MUTTA myös oparien kanssa voi touhuta poikkeavasti. Selfin esivahvistin ratkaisuissa esmes on 4 oparia rinnan aktiivisessa voimakkuuden säätöosiossa kohinan minimoimiseksi. Täydellistä tavoittelevassa opariesivahvistimiesskain voi olla tusinan verran opareita per kanava.
Erilliskomponentein tehdyssä riittää että oton diffiaste on moninkertaistettu kohinan vuoksi.

 

[Markus Kantola]

Tässä on kollektoreilla vaikuttava taajuus 20kHz ja jännitemuutos 20Vpp.
Transistorit on vaihdettu yleisesti saatavilla olevaan BC547B - tyyppiin ... tämän vaikutusta tuloksiin en nyt lähde arvioimaan.
Vihreä käyrä on audioexpressin artikkelin lopussa esitetyn kytkennän virranmuutos kollektorijännitteen muutoksen funktiona.
Sininen on esittämäni kytkennän vastaava.

 

[Risto_H]

Tässä on kollektoreilla vaikuttava taajuus 20kHz ja jännitemuutos 20Vpp.
Transistorit on vaihdettu yleisesti saatavilla olevaan BC547B - tyyppiin ... tämän vaikutusta tuloksiin en nyt lähde arvioimaan.
Vihreä käyrä on audioexpressin artikkelin lopussa esitetyn kytkennän virranmuutos kollektorijännitteen muutoksen funktiona.
Sininen on esittämäni kytkennän vastaava.

katso liitettä 235995

Toimii erittäin hyvin. BC547B:n vahvistus on isompi kuin AE:n artikkelissa käytettyjen tyyppien. Mahdollisesti vielä vähän parannusta saa C-tyypillä.

Jos aikoo tehdä diskreettioparista järkevän kokoisen niin SMD-kotelossa löytyy BC847/857 -sarja. Inputin differentiaaliasteeseen kannattaa etsiä tuplatransistori jossa siis diff-pari samassa kotelossa mikä auttaa huomattavasti lämpötilastabiilisuuteen ja muutenkin samassa kotelossa olevien osien arvot ovat mahdollisesti paremmin jiirissä vs. täysin erilliset transistorit.

 

[Markus Kantola]

En löytänyt transistoreille lämpötilariippuvaisia LTspice-malleja niin tein sitten vanhanaikaisesti.
Tinasin genun kasaan ja pistin peltilaatikkoon. Emitterivastukset laitoin 1k5 ja ensimmäisen genun biasvastuksen 100k.
Käyttöjännite 15V akusta ja vanha Fluke 77 mittaamaan.
Siinä ei ole mikroampeerialuetta joten otin virran jännitteenä 10k vastuksen yli.
Ensin laitoin genun pihalle ... siellä oli 0,3 astetta. Puolen tunnin päästä otin tuloksen.
Samaan aikaan oli kiertoilmauuni lämpiämässä sataan asteeseen ihan vain oman termostaatin tarkkuudella.
Laitoin puoleksi tunniksi uuniin ja otin tuloksen.
0 astetta 435uA
100 astetta 261uA
Täytynee värkätä jonkinlaista lämpökompensointia.
Ja sitten täytyy muistaa että ketjun aloittajalla on ässä hihassa ... sieltä voi tulla semmoinen genu jossa kaikki on jo mietitty valmiiksi.

 

[Risto_H]

En löytänyt transistoreille lämpötilariippuvaisia LTspice-malleja niin tein sitten vanhanaikaisesti.
Tinasin genun kasaan ja pistin peltilaatikkoon. Emitterivastukset laitoin 1k5 ja ensimmäisen genun biasvastuksen 100k.
Käyttöjännite 15V akusta ja vanha Fluke 77 mittaamaan.
Siinä ei ole mikroampeerialuetta joten otin virran jännitteenä 10k vastuksen yli.
Ensin laitoin genun pihalle ... siellä oli 0,3 astetta. Puolen tunnin päästä otin tuloksen.
Samaan aikaan oli kiertoilmauuni lämpiämässä sataan asteeseen ihan vain oman termostaatin tarkkuudella.
Laitoin puoleksi tunniksi uuniin ja otin tuloksen.
0 astetta 435uA
100 astetta 261uA
Täytynee värkätä jonkinlaista lämpökompensointia.
Ja sitten täytyy muistaa että ketjun aloittajalla on ässä hihassa ... sieltä voi tulla semmoinen genu jossa kaikki on jo mietitty valmiiksi.

Juu, toimii lämpömittarina tarvittaessa. Normaali piitransistorin PN-liitoksen riippuvuus.

Olen itse käyttänyt valmiina LTspicessä mukana olevia transistorimalleja joissa on lämpötilakäyttäytyminen mallinnettu. Niitä on aika paljon ja tässäkin jo mainitut transistorit löytyvät kirjastosta. Onnistuin tuossa joku aika sitten simuloimaan ihan vastaavan virtageniksen lämpötilariippuvuuden kirjastomalleilla. Onkohan LTspice-asennuksessasi jotain pielessä jos malleja ei löydy?

 

[BWS]

Perjantaipäivä on jälleen saapunut iloksemme ja on illan loppukevennyksen aika näin kympin uutisten aikaan ...

Ajattelin edetä askel kerrallaan ja on siis aika palata lähtöruutuun. Kuvassa on halvin mahdollinen virtageneraattori, joka on suoraan kopioitu JE-918 diskreettioparista. Pari vastusta, pari diodia ja transistori. Tämä toimii riittävän hyvin vakiojännitteellä ja vakiolämpötilassa. Ei siis hätää sen puoleen.

Kun lämpötila tai käyttöjännite muuttuu niin muuttuu myös virta. En ole tarkemmin tutkinut virran muutosta taajuuden funktiona, mutta se onnistuisi helposti kytkemällä maan ja 9V pariston miinusnavan väliin funktiogeneraattori esim. 1 Voltin huippujännitteellä. Sitten vain skooppi maan ja kuormana olevan 998 ohmin vastuksen toiseen päähän transistorin kollektorille. Sama tietysti helpommin LT spice simulaattorissa kytkemällä kaksi jännitelähdettä sarjaan joista toinen tuottaa siniaaltoa jonka taajuutta voi säätää. Tätä olen luonnollisesti jo kokeillut monimutkaisemmila ratkaisuilla ja tulokset ovat lupaavia. Mikään ei kuitenkaan korvaa prototyypillä tehtyjä mittauksia.

Tässä on sen takia punainen kortti skemassa, että tätä skemaa ja protoa ei voi kelpuuttaa jatkoon. Kahden diodin sarjakytkennästä johtuen lämpötilariippuvuus on melkoinen ja on ilmeistä, että virta vaihtelee myös käyttöjännitteen funktiona. Jos diodien sarjakytkentää syötetään vakiovirralla niin tämä toimii jo paremmin, mutta lämpötila riippuvuutta se ei ratkaise. Lämpötilakompensointiin tarvitaan siis jokin muu ratkaisu, joita minulla on tällä hetkellä kaksi kappaletta valmiina mitattuina protoina. Näistä lisää seuraavassa jaksossa.

Tärkeä havainto oli minusta se, että jännitteestä riippumattoman vakiovirran tekemiseen tarvitaankin vakiovirtaa.

Kumpi oli siis ensin : muna vai kana ?

Toinen tärkeä havainto on se, että en ole oikeastaan keksinyt mitään uutta. Kaikki seuraavassa jaksossa esiteltävän kytkennän ominaisuudet on keksitty jo yli 50 vuotta sitten ja perustuvat vahvasti puolijohteiden teorian ymmärtämiseen. Jännää on se, että näitä ratkaisuja en ole löytänyt suomenkielisistä oppikirjoista ja olen kuitenkin lukenut useampia.

Jos asiassa haluaa päästä eteenpäin onkin luettava Bob Peasen ja Jim Williamsin kirjoituksia. Google auttaa tässäkin ellei sitten halua tilata paperikirjaa amazon.com:ista. Suomen kielellä et näitä löydä, eikä näitä taida olla kirjastoissakaan. Piirikortille tehdyn prototyypin idea on itse asiassa kopioita Jim Williamsilta, mutta on näitä muutkin tehneet. Jim Williams käytti loppuun saakka Tektronixin putkiskooppeja ja hänen mielestään ne olivat ja ovat edelleen parempia kuin digiskoopit. Tästä on tietysti helppo olla samaa mieltä parin tämmöisen laitteen omistajana.

Yksi oleellinen laite on kuitenkin digitaalinen lämpömittari. Itse ostin "hinnat alkaen" mallin motonetistä. Tässä digitaalisuus ja paristokäyttö on etu. Näitä saa myös Fluken valmistamina, mutta eri hintaluokassa, joka ei ole ainakaan halvempi. Yleismittarissa sen sijaan ei kannata tinkiä ja siinäkin nykyaikana digitaalisuus on valttia.

Prototyypin tekemiseen ei siis tarvitta kummoisia tai kalliita välinetä ja halvalla yleismittarilla pärjää aivan yhtä hyvin kun ei tässä tiedettä olla tekemässä kuitenkaan. Juotosasema, tinaa ja muutamat käsityökalut ovat kuitenkin välttämättömiä, jos haluaa tehdä samantyylisiä protoja.

Jos tinkii hieman alkuperäisistä vaatimuksista niin integroiduilla jännitereferensseillä on tehtävissä varsin hyvä ja yksinkertainen vakiovirtagenis, joka saattaa päätyä myös käytännön kytkentään, mutta sitä ennen pitää testata vielä muutamalla transistorilla ja vastuksella tehty jännitereferenssi, josta on US patentti yli 50 vuoden takaa eli kytkentä on siis vapaata riistaa nykypäivänä.

Vielä loppukommenttina, kuvan protosta tekemäni mittaukset ovat samaa suuruusluokkaa kuin Markus Kantolan protossa ...

 

[Analog]

Fettiä kannattaa kokeilla vakiovirtalähteenä. Sopivalla fetillä ei tarvi muita osia ja enimmillään yksi lisävastus riittää.
Pääsee vähemmällä jos pitää mahtua pieneen tilaan. Lisäksi se ei luo lisälämpöä kun kaikki virta teho mikä hukataan on sitä mikä tulee kuormasta.

 

[KKuikka]

En löytänyt transistoreille lämpötilariippuvaisia LTspice-malleja niin tein sitten vanhanaikaisesti.
Tinasin genun kasaan ja pistin peltilaatikkoon. Emitterivastukset laitoin 1k5 ja ensimmäisen genun biasvastuksen 100k.
Käyttöjännite 15V akusta ja vanha Fluke 77 mittaamaan.
Siinä ei ole mikroampeerialuetta joten otin virran jännitteenä 10k vastuksen yli.
Ensin laitoin genun pihalle ... siellä oli 0,3 astetta. Puolen tunnin päästä otin tuloksen.
Samaan aikaan oli kiertoilmauuni lämpiämässä sataan asteeseen ihan vain oman termostaatin tarkkuudella.
Laitoin puoleksi tunniksi uuniin ja otin tuloksen.
0 astetta 435uA
100 astetta 261uA
Täytynee värkätä jonkinlaista lämpökompensointia.
Ja sitten täytyy muistaa että ketjun aloittajalla on ässä hihassa ... sieltä voi tulla semmoinen genu jossa kaikki on jo mietitty valmiiksi.

Ei syytä huoleen

Vaikka vakiovirtageneraattorissasi onkin sivutuotteena myös kohtalainen lämpömittariominaisuus, niin siltikään syytä ei ole suureen huoleen. Käytännössä virtageneraattorin maksimi- ja minimilämpötilan erotus ei ole lähelläkään 100 astetta, joten normaalissa ajossa vakiovirta muuttuu paljon vähemmän. Useimmissa differentiasteella toteutetuissa kytkennöissa tuollainen 20 asteen lämpötilanmuutos ei vielä aiheuta mitään harmia.

Jos sitten hienostelemaan ryhdytään, niin silloin täytyy pitää huoli siitä, että jokaisen P-N rajapinnan lämpöryömintä kompensoidaan sopivassa paikassa toisen P-N rajapinnan vastakkaisella vaikutuksella, jolloin merkittävä lämpömittariominaisuus saadaan riittävästi häivytettyä. Tämä merkitsee sitä, että vakiovirtageneraattoriin pitää laittaa sopiviin kohtiin lisää transistoreita, jolloin rakenne monimutkaistuu. Näissä lämpöryömintöjen poistamisissakin pitää muistaa se, että paras on hyvän vihollinen.

Mittausterveisin
Kalervo Kuikka

 

[Markus Kantola]

Juu, toimii lämpömittarina tarvittaessa. Normaali piitransistorin PN-liitoksen riippuvuus.

Olen itse käyttänyt valmiina LTspicessä mukana olevia transistorimalleja joissa on lämpötilakäyttäytyminen mallinnettu. Niitä on aika paljon ja tässäkin jo mainitut transistorit löytyvät kirjastosta. Onnistuin tuossa joku aika sitten simuloimaan ihan vastaavan virtageniksen lämpötilariippuvuuden kirjastomalleilla. Onkohan LTspice-asennuksessasi jotain pielessä jos malleja ei löydy?

Asennus on varmaan kunnossa vakiomalleineen ... en vain ole älynnyt syöttää lämpötilaa tuohon skemaan.
.step temp 0 100 10 askeltaa 0-100 kymmenen asteen välein. Säästyy taas paljolta tinaamiselta.

 

[Markus Kantola]

Ei syytä huoleen

Vaikka vakiovirtageneraattorissasi onkin sivutuotteena myös kohtalainen lämpömittariominaisuus, niin siltikään syytä ei ole suureen huoleen. Käytännössä virtageneraattorin maksimi- ja minimilämpötilan erotus ei ole lähelläkään 100 astetta, joten normaalissa ajossa vakiovirta muuttuu paljon vähemmän. Useimmissa differentiasteella toteutetuissa kytkennöissa tuollainen 20 asteen lämpötilanmuutos ei vielä aiheuta mitään harmia.

Jos sitten hienostelemaan ryhdytään, niin silloin täytyy pitää huoli siitä, että jokaisen P-N rajapinnan lämpöryömintä kompensoidaan sopivassa paikassa toisen P-N rajapinnan vastakkaisella vaikutuksella, jolloin merkittävä lämpömittariominaisuus saadaan riittävästi häivytettyä. Tämä merkitsee sitä, että vakiovirtageneraattoriin pitää laittaa sopiviin kohtiin lisää transistoreita, jolloin rakenne monimutkaistuu. Näissä lämpöryömintöjen poistamisissakin pitää muistaa se, että paras on hyvän vihollinen.

Mittausterveisin
Kalervo Kuikka

Yleensä kaikkeen löytyy valmis ratkaisu kun hetken googlettelee mutta vv-genun tapauksessa asia tuntuu olevan lämpötilakompensoinnin osalta kohtalaisen hankala. Olen miettinyt pääni puhki mihin voisi sopivan PN-rajapinnan tyrkätä niin ettei se heikentäisi muita ominaisuuksia.
Asia tuntuu yhtä hankalalta kun oikeasti toimivan dynaamisen biasin rakentaminen pääteasteeseen.
Jos NTC-vastus sallitaan kytkentään niin asia ratkeaa sellaisella vastusyhdistelmällä joka on 1k5 nollassa ja 1k sadassa asteessa.

 

[Analog]

Minkä ongelma tuo vakiovirtageniksen lämpötilavakavointi ratkaisee? Miksi se olisi tärkeeä esivahvistimessa mutta ei päätevahvistimessa?

 

[Markus Kantola]

Jätin tästä nyt yksinkertaistamisen vuoksi pois tuon ekan vv-genun joka syöttää tätä toista.
Oikeaan malliin se täytyy lisätä ettei käyttöjännitemuutos vaikuta toimintaan.
Tässä on siis lisätty kompensointitransistori ja tulos näyttääkin jo lämpötilan muuttuessa paremmalta.
Tulos muuttuu alle 6uA aluella 0-100 astetta.

 

[Markus Kantola]

Tämä lähestyy lopullista ehdotustani.
Toinen aste toimii nyt lähinnä virtapeilinä ja se vain sallii ensimmäistä virtagenua suuremman swingin virran muuttumatta. (edit 20.39)
Transistoreina nyt BC847C/857C pintaliitos. (kiitti Risto)
Ensimmäinen vv-genu tehty 10V zenerillä jotta sen lämpöriippuvuus on pienehkö (zenerin virta ei oo optimialueella)
Jos sovitaan että tällä audio-oparilla käyttöjännite on aina +-15V reguloituna niin ekan genun voi korvata vastuksella.