RIAA simulointeja ja analyysejä

Voisitko samassa mallissa kokeilla (kun aikaa sattuu hetki olemaan), mitä tapahtuu, kun C403/R413 ketjun korvaa yksinkertaisella 5/10/50/100pF kondensaattorilla? Olisi valistava tiedä, mitä tapahtuu.
 
Tässä simulointitulos jossa verrataan RC-ketjulla tehtyä kompensointia pelkkään kondensaattoriin.

Grundig_A905_phase-margin_470R_470p_only_470p.PNG

Pelkällä 470 pF kondensaattorilla tehty simulointi näkyy tässä vihreällä. Käyrien alkuosa kulkee samaa rataa ja kokonaan kompensoimattomaan tapaukseen verrattuna vahvistuskäyrä taittuu laskuun paljon aikaisemmin, kohdassa jossa siirtofunktioon muodostuu 470 pF konkan aiheuttama napa. Kun vastus jätetään pois, nolla isommalle taajuudelle jää muodostumatta ja käyrät eroavat. Pelkällä kondensaattorilla vahvistus leikkaa 0 dB:ä n. 4 MHz kohdalla, vaiheen ollessa -40 astetta eli tämäkin värähtelisi varmasti.

Kompoarvoja muuttamalla RC-ketjussa saataisiin mahdollisesti pientä parannusta kompensointiin mutta ainakaan näillä kompomalleilla näyttää siltä ettei vahvitsinta saa stabiiliksi tekemättä muita muutoksia. Seuraavaksi voisi koittaa vaihtaa fettimallia toiseen jos se onkin ongelmien syy.

En kokeillut vielä mitä tapahtuu pienemmillä kondensaattoriarvoilla mutta se on varmaa että yksi siirtofunktion navoista siirtyy sitä ylemmäs, mitä pienempi kondensaattori on. Tilanne tuskin kuitenkaan paranee ellei vastusta lisätä takaisin.
 
Erittäin mielenkiintoista analysointia vaikka meneekin oman osaamisen yli.
Vähän ihmettelen kohteeksi valittuja kytkentöjä, ainakaan itselleni ko laitteet "eivät sano mitään".
Tyypillisiä tunnettuja laitteita ja siten kiinnostavia analysoitaviksi olisivat vaikka EAR 834p ja Pass Xono
T71inomh.png


xono%20MM%20sym%20V1.2.jpg


Ja miksipä ei vaikka JC Vendetta:
Vendetta.jpg

Joku Accuphase phono voisi olla myös mielenkiintoinen...
Olisipa kiva tietää miksi joihinkin komponenttivalintoihin on päädytty, miten päätetään impedanssitasot tai syöttöjännitteet, PSRR, toimipisteet jne jne. No, eihän noita voi tietää kuin suunnittelija mutta ainahan voi yrittää arvailla.
Laitteen lopullinen ääni on toki muutakin kuin kytkentäkaaviosta riippuvainen mutta eihän tässä kukaan muuta ole väittämässäkään.
 
Viimeksi muokattu:
Vähän ihmettelen kohteeksi valittuja kytkentöjä, ainakaan itselleni ko laitteet "eivät sano mitään".

Se ilmeisesti johtuu siitä, että et ole lukenut ketjua alusta lähtien - niiden valinnalle löytyy sieltäpäin selitykset ;)
 
Se ilmeisesti johtuu siitä, että et ole lukenut ketjua alusta lähtien - niiden valinnalle löytyy sieltäpäin selitykset ;)
Itseasiassa olen kyllä lukenut kaikki viestin. Ehkä vähän hötkyilin ajatuksieni kanssa, jos tarkoitus on vertailla vuosituhannen vaihteen AV-vahvistimen ja erillisen phono asteen eroja niin ei siinä todellakaan ole mitään väärää - jatkakaa.

Lähinnä halusin, mikäli siihen kykeneviä kiinnostaa, tuoda hifiharrastajaa todennäköisemmin kiinnostavia ja yleisesti tunnetuja vaihtoehtoja esiin.
Varsinkin kun ovat lähtöisin tunnetun ja arvostetun suunnittelijan kynästä.
 
Itseasiassa olen kyllä lukenut kaikki viestin. Ehkä vähän hötkyilin ajatuksieni kanssa, jos tarkoitus on vertailla vuosituhannen vaihteen AV-vahvistimen ja erillisen phono asteen eroja niin ei siinä todellakaan ole mitään väärää - jatkakaa.

Lähinnä halusin, mikäli siihen kykeneviä kiinnostaa, tuoda hifiharrastajaa todennäköisemmin kiinnostavia ja yleisesti tunnetuja vaihtoehtoja esiin.
Varsinkin kun ovat lähtöisin tunnetun ja arvostetun suunnittelijan kynästä.
Nämä esimerkit olisivat ihan hyviä analyysin kohteita myös. Vähän tajunnanvirtamenetelmällähän näitä on tähänkin mennessä valittu. Meinasin vielä sen verran jatkaa tuota Grundigin simulointia että selviäisi miten sen saa teoreettisesti stabiiliksi eli onko vika FET-simulointimallissa kuten arvailen. Osasyynä voi olla melko yksinkertaistettu JRC:n oparin mallikin. Sivumennen sanottuna jos olisin suunnittelija niin itse en oikein uskaltaisi tuota NJM2068:aa käyttää koska sen datalehti on aika heikko esitys ja jättää paljon oleellista kertomatta.

Bipolaaritransistorien mallit ovat useimmiten hyvin toimivia ja opareista Linear Technologyn sekä uudemmat ADI:n ja TI:n mallit. Näihin on mallinnettu myös kaikki CMRR:n, virrantarpeen, kohinan ja särön simulointiin tarvittavat jutut.

Koska en ole oikein asiantuntija putkivahvistimien suhteen, jätän mielelläni niiden tutkimisen muille vaikka samat menetelmät ja rajoitukset niihinkin pätee. Nähtävästi yleisimpien putkityyppien spice-mallit ovat aika hyvällä tolalla? Tuosta MPS:n esimerkkilistasta voisi huvikseen ottaa jonkun lähempään tarkasteluun. Sitä ennen pitää vielä perehtyä tuohon mielenkiintoiseen MM-RIAA:n kohina-asiaan joka linkitettiin tänne hieman aiemmin.
 
...jos tarkoitus on vertailla vuosituhannen vaihteen AV-vahvistimen ja erillisen phono asteen eroja niin ei siinä todellakaan ole mitään väärää - jatkakaa.

Tarkoitus oli tutki ja simuloida alustavaksi niitä laitteita, joita palstalukijoilla löytyvät ja joista joku kysymys on heräännyt. Omat (työasemassa olevat) vehkeet pääosin hetkellä ovat 70-luvuilta - en löydä syytä häpäeämmiseksi ;)

Se Grundig on tietyn RC-ketjun tutkimista vuoksi "stripattu" malli Risto_H-n Sonysta.
 
Eikö siellä Pass Xono-n piirikuvassa T2-n kollektorista puuttuu yksi 4k02 resistori?
Tuo virtapeili toimii ilman vastusta mutta myös vastuksen kanssa. Todennäköisesti ero toiminnassa jää aika pieneksi muuten mutta PSRR -arvo todennäköisesti paranee hieman jos lisää vastuksen. Toisaalta aste saattaa hidastua himpun verran kun kollektorijännite pääsee muuttumaan ja kapasitanssit alkavat vaikuttaa. Ei siis voi sanoa suoraan olisiko vastuksen lisäys kokonaisuuden kannalta hyvä juttu vai ei. Simuoiminen olisi yllättäen yksi konsti selvittää asia... 😁
 
Tuo virtapeili toimii ilman vastusta mutta myös vastuksen kanssa.
Jostain syystä on mieleen painunut valtava enemmistö symmetrisiä asteita - että sellaisen transistoriparin kollektoreilla ovat samanlaiset vastukset.
 
Jostain syystä on mieleen painunut valtava enemmistö symmetrisiä asteita - että sellaisen transistoriparin kollektoreilla ovat samanlaiset vastukset.
Tämä pitää paikkansa ja omassakin päätevahvistimen suunnitteluharjoituksessa päädyin laittamaan molempiin haaroihin vastukset. Mutta kuten sanottu, homma toimii hyvin myös ilman, kyse on aika pienistä eroista jos vastuksen jättää pois.

Tuota omaa tuli aikanaan myös simuloitua aika perusteellisesti silloisella Pspicella mutta en muista enää ulkoa kuinka paljon juuri tuota kohtaa tuli tarkasteltua.
 
Tuo Xono voisi kyllä olla monellakin tapaa opettavainen projekti simuloida ja selvittää. Kytkentäkaavio on nähtävästi täältä:

Pass Labs on näköjään myynyt tuota samannimistä vahvistinta valmiinakin mutta en ekalla lukemisella päässyt täysin selville, onko tuon saksalaisen sivun versio ihan sama sisuskaluiltaan.
 
Ei siis voi sanoa suoraan olisiko vastuksen lisäys kokonaisuuden kannalta hyvä juttu vai ei. Simuoiminen olisi yllättäen yksi konsti selvittää asia... 😁

Olisiko sinulla jossakin vaiheessa aikaa sellaiseen simuloinniin? Tai edelläpäin ylösladatun Grundig-mallin kohina- ja särösimuloinniin (että voisi oppia, kuinka sitää tehdään)?
 
Olisiko sinulla jossakin vaiheessa aikaa sellaiseen simuloinniin? Tai edelläpäin ylösladatun Grundig-mallin kohina- ja särösimuloinniin (että voisi oppia, kuinka sitää tehdään)?
Tämä on hetkeksi jäänyt kun on ollut kaikkea muuta säätöä. Koitan jossain vaiheessa palata tähän kun sen Grundigin simulointimallin virittelykin jäi hieman kesken. Piti kokeilla eri fettimalleilla...

Kohinasimulointi onnistuu jos vaihtaa oparin sellaiseen jonka kohina on oikein mallinnettu. Sama pätee särön tutkimiseen. Sen verran olen kokeillut molempia että ainakin ADI/Linear opareilla saa kohinasimuloinneista hyviä tuloksia. Samoin transistorikytkennöistä. TI:n uusimmat oparit on myös huolellisesti mallinnettu ainakin kohinan suhteen ainakin sen perusteella mitä simulointimallien kommenteissa lukee.

Säröytymisen simulointi on opareilla astetta hankalampaa mutta tulokset ovat oikeansuuntaisia ja kertovat selkeästi ainakin sen milloin vahvistimen jokin aste alkaa leikata. Aivan tarkkoja säröprosentteja on sitten hiukan hankalampi saada irti. Transistori- ja putkilaitteille tämä toimii myös erittäin hyvin sillä yhden transistorin tai putken käytös on aina helpompi mallintaa kuin kokonaisen oparin.

Tuossa muuten yksi ketju jossa kertaan yhtä opiskeluaikana harjoitustyönä suunnittelemaani päätevahvistinta joka jäi protoasteelle. Ketjun loppupuolella olin onnistunut kaivamaan esiin alkuperäisen erikoistyödokumentin jossa olikin aika perusteellisesti selvitetty miten lopputulokseen oli aikanan päädytty. Muistin ja skemalukutaidon varassa tehty ketjun alkuosa osoittautui lähes oikeaan osuvaksi mutta yllätyin siitä miten hyvin olimme kaverini Jukan kanssa parikymppisinä olleet perillä analogiasuunnittelusta. Laitan tämän tähän osin sen takia että ottoasteessa on vastukset molemmilla puolilla. Siinä ne ovat tarpeelliset kompensoinnin apuna ja symmetriaa parantamassa.
 
Kohinasimuloinnista pikaisesti sen verran että periaate toimii näin:
1603228235617.jpg
Tuossa olen simuloinut RH_RIAA 2.01 kytkentää MM-rasialla (eli standardi-MM sijaiskytkennällä). MM-sijaiskytkentä on yksinkertaisesti 500 mH kela ja 1 k vastus sarjassa ja tässä vastus on V3 jännitelähteen sisäinen resistanssi. Lopputulos olisi sama jos V3 olisi ideaalinen ja vastus erikseen.

Avain on .noise Spice direktiivi joka käskee tehdä kohinasimuloinnin V(out) ja V3 nodejen välillä. Taajuusalueeksi kannattaa laittaa 20 Hz - 20 kHz luonnollisesti. Input-jännitteen arvolla ei ole tässä väliä. Käppyrä V(onoise) tulostuu kun klikkaa simuloinnin jälkeen OUT -nodea. Y-akselin yksikkö on neliöjuuri Hz ja käyrä kertoo siten kohinan spektritiheyden taajuuden funktiona.

RMS kohinajännitteen kuuloalueella saa kun pitää CTRL-napin pohjassa ja klikkaa hiiren vasemmalla napilla käpyrän labelia. Kuvassa näkyy tuloksena oleva ruutu jossa outputin RMS-kohinaksi on ilmoitettu 271.12 uV. LTspice siis integroi käyrän simulointialueen yli tällä kikalla. Periaatteessa tästä arvosta ja output-signaalin suhteesta saa laskettua kohinaetäisyyden tutulla desibelikaavalla. Tämä on sitten ihan painottamaton raakakohina mikä ei välttämättä kerro paljoakaan siitä miten kuuluva tai häiritsevä kohina on. Itseäkin kiinnostaisi kokeilla lisätä lähtöön A-painottava filtteri jolla saisi sitten A-painotetun kohina-arvon myös. Löysinkin jo joitain A-filtterin sijaiskytkentöjä mutta en ole vielä jaksanut niitä kokeilla.

Oheisesta kytkennästä vielä sen verran että LT1028A on erittäin matalakohinainen opari jos sen syöttöimpedanssi on tarpeeksi matala. MC-rasialla se toimii erittäin hyvin kun rasian impedanssi on matala ja oparin molemmissa tuloissa on lähelle sama impedanssi kuuloalueella. MM-rasialla oparin virtakohina pääsee dominoimaan matalilla taajuuksilla ja hieman myös korkeilla MM-sijaiskytkennän ominaisuuksien vuoksi mutta kohina on silti vaikea kuulla. Jos joku kaupallinen taho tekisi tästä brosyyrin ja laittaisi mittausarvoja sinne, mittaus takuulla tehtäisiin input oikosuljettuna jolloin saadaan superhyvä kohinaetäisyys.

Samaa kytkentää voisi kokeilla MM-versiona esim. TI:n uudella OPA1656 CMOS-oparilla jossa on FET-input ja siten erittäin matala virtakohina bipolaariseen LT1028A:han verrattuna. Toisaalta sen jännitekohina on taas n. kolminkertainen mutta aika hyvä silti. Näppituntumalla sillä saisi MM-rasialla paremman kohinasuhteen mutta penaltynä joutuisi asentamaan asteiden väliin DC-erotuskonkan sillä sen offset on paljon huonompi kuin LT1028A:n jossa on muutenkin pienen offsetin lisäksi offset trim pinnit säätötrimmeriä varten. RH_RIAA onkin MM-versiona kokonaan DC-kytketty jos niin halutaan.
 
Kokeilin nyt pikaisesti Grundigin phonoasteen simulointia 2SK170GR fettimallilla ja se muutti tilannetta jonkin verran parempaan suuntaan. Vaihevara parani 15 astetta edelliseen verrattuna. En ole tutkinut tarkemmin näitä fettimalleja, onko jommassa kummassa jotain epäilyttävää joten en tiedä kumpi nyt sitten vastaa paremmin todellisuutta. Silti aito Grundig on oletettavasti stabiili mutta kumpikaan simulointimalleista ei ole. :)

Vikaa voi olla tietysti myös oparin mallissa kuten jo aiemmin mainitsin.

1603573364144.png
 
Millainen pitäisi ollaa vaihevara ideaaliolosuhteissa? Viitsisitkö vaikkapa käsiin skissata ja postittaa valokuvan?
Tässä on yksi lähes kansantajuinen esitys asiasta:

Googlaamalla "amplifier phase margin" löytää aika paljonkin kirjallisuutta aiheesta. Perinteinen nyrkkisääntö on että vaihevara saisi olla 45 astetta mutta se ei ole mikään tiukka raja. Pienemmälläkin voi pärjätä jos suunnittelu on muuten sellainen ettei vahingossa ajauduta liian lähelle värähtelyä.
 
Back
Ylös