Mosfet ed effetto valanga.

[polarco]

Io per curiosità l'ho simulato (ma con Q1 e Q3=IRF530, R2=2k2, R6=47 C1=nc e collegando direttamente l'in tramite un elettrolitico al segnale) e ti posso dire che funziona, ma la banda passante è limitata in base al guadagno di Q3 che varia al variare di R5 oltre che all'aggiunta o meno di C1.
(da simul. 64Vpp/6ohm 0.5% II harm)

PS
Ci vogliono gli zener di protezione sul Gate-Source di tutti i mosfet

Ciao


http://www.webalice.it/il.ucas/index.html

[Tiz]

Ciao Polarco

grazie mille davvero per la simulazione. Ho apprezzato.

Per i diodi tra source Drain ( mi sono dimenticato di dirlo nel mio messaggio precedente in risposta alla stessa annotazione di Giaime ): non li ho messi perchè dal datasheet dei Mosfet, risulta che sono integrati nei mosfets stessi. Ecco la ragione. Mi sembrerebbe di mettere alla fine un doppio componente.

Per la banda passante, mi dici che è limitata ma di quanto ?

Per i componenti: R2 è da 200 Ohm e R1 da 3k, mettendo questi valori esattamente come nello schema, com'è il funzionamento ?

Poi ... solo 64Vpp ? Uhm ... avrebbe dovuto essere circa 85-86Vpp ...

[polarco]

Per i diodi tra source Drain ( mi sono dimenticato di dirlo nel mio messaggio precedente in risposta alla stessa annotazione di Giaime ): non li ho messi perchè dal datasheet dei Mosfet, risulta che sono integrati nei mosfets stessi. Ecco la ragione. Mi sembrerebbe di mettere alla fine un doppio componente.

-ci vogliono (valori da 6v8 a 9v1) tra gate e source (vedi vari schemi in rete) anche per proteggerli da carichi troppo bassi

Per la banda passante, mi dici che è limitata ma di quanto ?

-non supera i 20KHz (da mia simulazione con irf530)

Per i componenti: R2 è da 200 Ohm e R1 da 3k, mettendo questi valori esattamente come nello schema, com'è il funzionamento ?

-con R2 da 200 ohm non si polarizzano i finali

Poi ... solo 64Vpp ? Uhm ... avrebbe dovuto essere circa 85-86Vpp ...

-85Vpp su che carico e con che distorsione thd ?

Ricorda che è una simulazione con irf530 e potrbbe essere un pò imprecisa visto il mio modello non molto accurato...il modello del buz al momento non mi funziona purtroppo...
Ciao

http://www.webalice.it/il.ucas/index.html

[Giaime]

Per i diodi tra source Drain ( mi sono dimenticato di dirlo nel mio messaggio precedente in risposta alla stessa annotazione di Giaime ): non li ho messi perchè dal datasheet dei Mosfet, risulta che sono integrati nei mosfets stessi. Ecco la ragione. Mi sembrerebbe di mettere alla fine un doppio componente.

Originariamente inviato da Tiz - 21/09/2008 :  02:12:00

Infatti io avevo detto gate-source ; ) 12-15V va bene. E' per proteggere il MOSFET da una Vgs troppo positiva.

Il diodo drain-source è intrinseco nel processo di fabbricazione di un MOSFET, non è aggiunto.

Ciao!
Giaime Ugliano

Don't Be a Wimp. Use NFB and use tons of it.
Bruno Putzeys

[Tiz]

Ok quindi in definitiva su tutti i misfets unozener di quel valore tra Gate e Source, suppongo con il katodo sul gate. Provvederò subito all'nserimento nello schema.

Sono contento che questo finalino funzioni e lo devo a tutti voi per cui un sentito grazie.

Un'ultima cosa: dato che avete la possibilità di usare Spice, mi avete detto che la banda passante ha qualche problema: secolo voi come risolverla ( Giaime lo so che mi dirai: ci metti un differenziale con l'opportuna controreazione )) Ma vorrei mantenerlo così appunto per quel tassodi distorsione in più, data l'applicazione a cui si rivolge )? E in che senso ha qualche problema ? Da quanto a quanto entro 3 dB ?

Inoltre, il Vpp che avete misurato è 65Vpp su 6 Ohm, quando dovrebbe essere 80-85Vpp su 8 Ohm. Ora può dipendere solo dal modello di finale usato nella simulazione ? Od ho sbalgito io qualche cosa nei conteggi ?

Ringrazio

[Giaime]

Inoltre, il Vpp che avete misurato è 65Vpp su 6 Ohm, quando dovrebbe essere 80-85Vpp su 8 Ohm. Ora può dipendere solo dal modello di finale usato nella simulazione ? Od ho sbalgito io qualche cosa nei conteggi ?

Originariamente inviato da Tiz - 21/09/2008 :  12:13:00

Penso che anche nel "mondo reale" non andrai molto oltre i 60-65Vpp, non è certo questa una topologia efficiente in grado di sfruttare tutta la tensione di alimentazione disponibile. Tieni conto che i finali perdono almeno 10Vpp (persa a causa della necessità della Vgs positiva e del guadagno inferiore a 1), e tieni conto che il primo stadio è un povero mosfet a carico resistivo, quanto di peggio si può fare se si cerca efficienza rispetto alla tensione di alimentazione.

Se tu volessi sfruttare tutta la tensione di alimentazione a disposizione, bisognerebbe (tenendo i finali a MOSFET) allestire tutto il resto dell'amplificatore seriamente, quindi differenziale (a due o un transistor), VAS, etc etc... non è escluso che si possa fare tutto a MOSFET, non certo con dei MOSFET a carico resistivo.

Sicuramente però migliorare l'efficienza rispetto alla tensione di alimentazione renderebbe più "pulito" l'amplificatore, con un clipping più violento, mentre da quanto ho capito tu vuoi una macchina da distorsione per strumento, quindi con un clipping progressivo e dolce... se ti suona bene, questa topologia dovrebbe essere la più indicata (sempre però col problema dell'inefficienza). Non penso che otterrai più di 50W/8ohm.

Ciao!
Giaime Ugliano

Don't Be a Wimp. Use NFB and use tons of it.
Bruno Putzeys

[Tiz]

Quindi al posto del carico resistivo dovrei metterci un generatore di corrente costante e poi creare una forma di controreazione con un differenziale di ingresso. Questo vuoi dirmi giusto ? (non conosco l'abbreviazione VAS)

[ValerioV]

Dalla mia esperienza, talvolta ho riscontrato che quello che funziona sullo Spice
poi non funziona nella realtà e viceversa...

Un paio di trucchi :
Anche se dalle simulazioni con lo Spice sembra che non servirebbe,
è sempre meglio aggiungere delle resistenze (0.33/0.47Ohm) di emettitore allo stadio finale
push pull in classe A o AB, questo soprattutto se i dispositivi attivi hanno
un coefficente di temperatura negativo, il Thermal Runaway è sempre in agguato...

Se il guadagno di tensione è abbastanza elevato, è quasi sempre obbligatorio
disaccoppiare le alimentazioni, (CCS, bootstrap, rete RC, ecc. ecc. )
altrimenti l'amplificatore diventa particolarmente instabile... provare x credere..

Io penso che realizzare un ottimo amplificatore è come trovare
la soluzione di un equazione difficile.. ci saranno 3 o 4 soluzioni,
al di fuori delle quali le speranze di trovare qualcosa di buono sono davvero minime...
(Imho)

Perchè non sostituire i Transistor con i mosfet in questo ?
http://sound.westhost.com/project3a.htm
CCS sul differenziale e Bootstrap (C5) sul driver..

[Tiz]

Ciao Valerio

in effetti non è che differisca tanto Allora le resistenze da 0.33 etc le ho messe.

Scusami ma certe abbreviazioni non le conosco come appunto VAS e CCS. Magari poi CCS significa Constant Current Source ed allora ok, ma così sui due piedi rimango perplesso. Anche perchè poi nello schema tutto a transistors il generatore di corrente costante è dove deve essere: nel differenziale di ingresso. Il mio ampli vorrebbe rimanere ad anello aperto, possibilmente, proprio per aumentare lievemente ciò che in Hi-Fi è odiata: la distorsione

Ad ogni modo, se proprio il problema è il MOSFET Q3 messo in quella configurazione, allora forse è meglio che uso un MOSFET tipo Q2 posto come nel transistor driver nello schema che sia tu che prima Giaime mi avete fatto vedere ?
Entrambi però sono equivalenti nel senso che sono caricati con una resistenza.

Quindi potrei dividere R1 in due resistori da 1k5, e con un condensatore da 100µ connettere questo nodo ( diciamo R1A,R1B ) all'uscita dell'ampli, al noto tra i resistori R9,R1,R8 e il condensatore C2.

Mi interessa aumentare il rendimento di questo amplificatorino in modo da portarlo più alto dei 65Vpp su 6 Ohm visti con Spice ( perchè non vedere su 8 Ohm quanto c'è ? )

è il mio ragionamento corretto ? ( non saprei dove trovare qualche esempio di calcolo del bootstrap per cui cero di vedere gli schemi già pronti e poi cercare di capire da lì ... non è certo un metodo scientifico ma tra questo ed il vostro aiuto, fà molto ).

Che ne pensi ? E che ne pensate ?



P.S. ho installato PSPICE per studenti. Ho messo lo schema. Mi risulta che tra massa e il nodo con le due resistenze di Source dei finali, ho 99V quando l'alimentazione è 100. Non ci credo nemmeno se mi pagano.
Ho la sensazione di avere un bel PSPICE bacato. Pure la DDP sul moltiplicatore di VBE varia di pochi mV quando dai conti dovrebbe variare di diversi volts. Non mi fido del mio PSPICE per studenti

[Tiz]

E dall'euforia passiamo alla tristezza. Ho provato con PSPICE Student il circuito. e a me no sembra funzioni.
In uscita ho il mosfet sul positivo che è in saturazione costante, l'altro in interdizione. Il mosfet di ingresso ( il driver ) in pratica sembra non funzionare per niente. Gli ho dato tramite un partitore 5V circa sul gate positivi come suggerito da Giaime ma niente. In uscita ho un segnale addirittura attenuato ( microvolts !!!! ) ... mentre il generatore di ingresso dava 2Vpp ... non credo che questo circuito potrà mai andare in questa configurazione.

Ho provato anche a realizzare un normale source comune con un mosfet di questo tipo ma in PSPICE mi da gli stessi risultati. In uscita sul drain ho un'attenuazione del segnale, invece di avere un'amplificazione. Ed il valore di attenuazione è in funzione della tensione sul partitore sul gate.

Sono stato dietro tutto il pomeriggio per capire bene il programma, ed alla fine niente di fatto.

Ad ogni modo deve esserci qualche difetto in PSPICE per studenti, perchè ho messo dentro l'ampli di Redcircuits.com. E mi dà in uscita qualche PICOVOLT !!!! Qualsiasi cosa faccia con i MOSFETS con questo PSPICE è una tragedia. Per cui non è affidabile e lo cancello subito.

[polarco]

Prova con Micro-Cap Evaluation/Student Version

Ciao

[Tiz]

Prova con Micro-Cap Evaluation/Student Version

Ciao


Originally posted by polarco - 22/09/2008 :  00:28:48

Ciao Polarco
Purtroppo non lo conosco. Tu hai provato ad inserire quel circuitino ? Ti funziona ?

EDIT, allora, ieri notte tra una ricerca e l'altra per capire come fare per testare questo circuito, dato che mi sono giocato OrCAD, e PSPICE Student, ho notato quanto segue. Se polarizzo il MOSFET driver così com'è, cioè seguendo i consigli di Giaime, dando cioè dai 4 ai 8 V sul Gate, lo Zener tra Gate e Source di protezione, ma sopratutto se prima di R1 ci metto un generatore di corrente costante, quello che viene fuori ( correggetemi se sbaglio, ma la topologia è assai simile ) non è altro che uno stadio in classe A, e questo già lo è, ma è lo ZEN. Per cui, rispetto ad un classe A normale, il rendimento è molto più alto. già con quello potrei, volendo, pilotare un altoparlante. Ma non sarebbero in ogni caso un centinaio di Wrms su 8 Ohm, cosa a cui miro ( watt più, watt meno, non è n adecina di W che fà la differenza ). Quindi quello stadio: funziona, polarizzato così. Mi sbaglio ?

[polarco]

Io l'ho provato con Microcap 8 demo, ma al posto del buz (non mi funzionava il modello) ho messo un irf530 e come ho scritto almeno la simulazione funzionava...arrivava a circa 20KHz-3dB, ma questa dipende dal tipo di mosfet Q3 impiegato e dalla sua polarizzazione.

Ciao.

http://www.webalice.it/il.ucas/index.html

[Tiz]

Io l'ho provato con Microcap 8 demo, ma al posto del buz (non mi funzionava il modello) ho messo un irf530 e come ho scritto almeno la simulazione funzionava...arrivava a circa 20KHz-3dB, ma questa dipende dal tipo di mosfet Q3 impiegato e dalla sua polarizzazione.

Ciao.

http://www.webalice.it/il.ucas/index.html


Originally posted by polarco - 22/09/2008 :  10:14:22

Grazie mille Polarco. La cosa mi fà sentire molto meglio Su 8 Ohm riusciamo ad avere qualche V in più prima del clipping ?

Nel frattempo ho ripristinato OrCAD ma non ho mai usato Spice nella versione Windows ( sono rimasto alla vecchi DOS, ricordi ? ) e nella 10.5 pare non ci sia più schematics, sto cercando di capire come farlo andare per simulare qualcosa.

Sono davvero contento del vostro aiuto. È stato molto prezioso. Ora penso non mi rimanga altro che realizzarlo. Certo caricato con resistenza per il momento.

Sai, volevo mettere il generatore di corrente costante come suggerito da Giaime, ma non potendo poi simulare se va o meno, non vorrei fare pasticci.

Ancora grazie di cuore a tutti.

[Giaime]

Sai, volevo mettere il generatore di corrente costante come suggerito da Giaime, ma non potendo poi simulare se va o meno, non vorrei fare pasticci.

Originariamente inviato da Tiz - 22/09/2008 :  11:08:35

Il problema in quel caso, adottando un generatore di corrente, è che nella situazione "collettore contro collettore" (o drain) che si verrebbe a creare, niente definirebbe il potenziale DC del nodo comune (ossia ai gate dei MOSFET finali), l'uscita quindi si troverebbe ad un livello DC saturato (o alimentazione o massa) e non funzionerebbe niente, solo la retroazione potrebbe stabilizzare il punto di lavoro.

Con questa topologia mi sa che bisogna tenere il carico resistivo...

Ciao!
Giaime Ugliano

Don't Be a Wimp. Use NFB and use tons of it.
Bruno Putzeys

[Tiz]

Verissimo ... grazie mille Giaime dell'aiuto. Ora, dato che i componenti ci sono, cercherò di costruire un prototipino su 1 000 fori e provarlo. Monto dei bei dissipatori in ogni caso. Non vorrei che funzioni si ma per 2 minuti

[Tiz]

... Nel frattempo, mentre tribulo con OrCAD 10.5 ed il suo spice che mi considera tutti i componenti disconnessi tra loro pur avendo messo le connessioni, pensavo ( ripeto: solo a titolo di pensiero ): se lo stadio pilota lo si facesse funzionare in Classe A col suo generatore di corrente in pratica uno ZEN, e si disaccoppiasse l'uscita con un condensatore, mentre i gates dei finali vengono polarizzati da una propria rete in modo da farli lavorare correttamente, mantenendo il moltiplicatore di VBE, si otterrebbe l'elongazione necessaria in tensione, del segnale di BF, per pilotare i gates, con una più alta efficienza rispetto ad uno stadio pilota in classe A convenzionale. Ma a questo punto, riflettendoci, si ricade nello schema originale a cui ho già apportato parte delle modifiche, in cui però il driver è sostituito da un MOSFET al posto del BF245, ed alimentato a 100V insieme ai finali ( oltre ad avere l'opportuna polarizzazione di gate ).
È sbagliato quanto dico ?

[Giaime]

Allora, sono riuscito a far ripartire OrCAD, sebbene con alcuni problemi...



Il circuito non è molto diverso dal tuo, mi sono limitato a renderlo "potenzialmente funzionante"

Ho rimosso il condensatore in parallelo a R1, per tenere un guadagno adatto per l'interfacciamento ad un pre. R4 e R5 devono essere dei trimmer: la prima controlla la tensione DC all'uscita, tra R9 e R10, la seconda controlla la corrente a riposo per i MOSFET finali. Mentre quest'ultimo valore penso sarà poco critico per il suono finchè ti mantieni tra i 50 e i 100mA, misurabili come caduta su R9 e R10, la tensione DC all'uscita avrà un'impatto sulla simmetricità del clipping, e quindi potrai modificare leggermente il tipo di distorsione introdotta dal circuito (occhio che i due controlli sono interagenti, mentre modifichi il valore di R4 tieni d'occhio la corrente a riposo dei finali...).

Dubito comunque che questo tipo di circuito dia un sound morbido, il clipping sarà comunque aggressivo a causa della presenza di un solo stadio attivo saturabile (mentre per un'ottima distorsione bisogna mettere in cascata parecchi stadi, ciascuno saturabile solo leggermente).

Questo circuito comunque produrrà 65-70Vpp, a partire da un ingresso di circa 1.7Vp, con banda passante più ampia di quella audio (per limitare in alto puoi aumentare R2, per limitare in basso puoi diminuire C3, così otterrai anche un componente più piccolo ed economico, infatti C3 dev'essere almeno da 100V o superiore...).

M1 puoi lasciarlo in aria libera, mentre M2 e M3 vanno montati su un dissipatore da 0.7-1°C/W almeno. Occhio a isolare i tab metallici dei MOSFET dal dissipatore...

R13 e R7 dovrebbero essere da 2-3W e meglio se all'impasto di carbone. R14 ovviamente non devi metterla, rappresenta il carico, ma potresti comunque inserire una resistenza da 1kOhm per tenere l'uscita a un potenziale DC zero, onde evitare il "pop" quando attacchi o stacchi l'altoparlante. Gli zener sono tutti da 12V, vanno bene da 10 fino a 15V.

Se hai qualche dubbio sono qui...

PS un consiglio, descrivere i circuiti a parole è molto più difficile che disegnarli, tra l'altro ci si rende conto subito se si sta dicendo una cavolata o meno

Ciao!
Giaime Ugliano

Don't Be a Wimp. Use NFB and use tons of it.
Bruno Putzeys

[Tiz]

Ciao Giaime

il circuito che hai proposto è quanto poi è risultato dai consigli che hai dato. Infatti nel mio schema fatto poco prima di danneggiare OrCAD avevo aggiunto gli zener di protezione ed il resto. Anche i valori dei resistori sono pressoché identici. Sono quindi contento di aver compreso in modo giusto. L'unico problema era appunto la simulazione che non andava una cippa. Roba di µV in uscita. Pensavo fosse lo schema, poi ho capito che è il programma. Ora OrCAD è reinstallato ma ho altri problemi per cui in ogni caso la simulazione non parte.
70Vpp su 8 Ohm sono circa 75Wrms per cui posso essere contento, calcolando che potrei mettere due stadi connessi a ponte ( e con tanto di alimentatore ben dimensionato ), nel caso mi occorre più potenza. Ma già va bene così. Davvero grazie

[Giaime]

Facci sapere come suona, più che altro

Ciao!
Giaime Ugliano

Don't Be a Wimp. Use NFB and use tons of it.
Bruno Putzeys