Argento Vivo.

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LuCe68
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Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

........................................................................................Argento Vivo ........................................................................................

Le moderne tecnologie di archiviazione della musica, oltre a rappresentare un' ormai irrinunciabile comodità, donano anche nuovi punti di vista per sviluppare soluzioni diverse all'amplificazione. Argento Vivo è un progetto nato un anno fa con l'idea ambiziosa di ridisegnare il flusso dell'informazione sonora per ridurne al minimo il percorso elettrico.

Se prendiamo ad esempio la riproduzione di un CD musicale, la catena di amplificazione, utilizzata dagli anni '80 ad oggi, può essere rappresentata col seguente schema:

Sorgente digitale -> Conversione Digitale Analogico -> conversione corrente-tensione ->Preamplificazione di tensione -> Amplificazione di potenza -> Altoparlante.

Il flusso contiene ben 4 stadi di elaborazione dei segnali e adattamento tra la sorgente e l'altoparlante : è una configurazione ereditata probabilmente dalla esigenza di sfruttare le preesistenti catene analogiche piuttosto che frutto della effettiva necessità. Sappiamo che ogni blocco, oltre ad assolvere il compito assegnato, aggiunge inevitabilmente degli effetti indesiderati che alterano il messaggio originale in termini di distosione, banda, rumore, ecc. Molte strategie possono essere adottate per rendere tale catena un sistema ben suonante, passando dal riduzione ai minimi termini dei singoli effetti indesiderati (uso della retroazione, selezione dei componenti, ecc) , alla loro armonizzazione (compensazione delle distorsione, abbinamento tra componenti, ecc). Scorciare la catena di amplificazione può essere un ulteriore metodo: sia per la riduzione del numero di alterazioni introdotte, sia per la riduzione del numero di variabili da ottimizzare.

Prima di pensare a "come si fa" è necessario fissare gli obbiettivi da raggiungere. Gli obbiettivi che ho scelto sono alcuni tra i tanti possibili, probabilmente molti saranno condivisi da tutti, altri invece saranno personali come lo sono le necessità e le esperienze. Ecco l'elenco in ordine sparso:

1) Accoppiamento diretto tra gli stadi e le parti che lo costituiscano

2) Nessun condensatore (ad eccezione per l'alimentazione)

3) Nessun retroazione

4) Circa 10Wrms di potenza di uscita (per poter pilotare quasi tutti gli altoparlanti)

5) Bassa distorsione (per quantificare 0,05% circa a potenza max)

6) una sola unica maglia per il percorso del segnale (2 per segnali bilanciati)

7) percorso di segnale scorrelato dalla sezione di alimentazione

8 ) Utilizzo di valvole termoioniche

9) Possibilità di utilizzare anche sorgenti analogiche


Assieme a ce ne sono altri che ho dato per scontati perché comuni a ogni progetto: ad esempio una banda passante sufficientemente estesa, assenza di rumore, ronzii e hum, ecc.

Il raggiungimento di questi obbiettivi passa con Argento Vivo attraverso la seguente riduzione della catena di amplificazione:

Sorgente digitale -> Conversione Digitale Analogico -> Amplificazione di potenza -> Altoparlante.

Continua......
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

Schema.gif
Lo schema illustra 2 possibili implementazioni della filosofia minimale che ha orientato la progettazione di Argento Vivo; non si tratta di qualcosa di innovativo ma contiene, credo, delle novità:

1) Includere il DAC all'interno della catena di amplificazione.

2) Il blocco di polarizzazione del tubo è costituito dal DAC stesso assieme ad un moltiplicatore di corrente.

3) L'utilizzo di un moltiplicatore di corrente a "cifra intera" (blocco "X")

4) Accoppiamento completamente in corrente

5) Configurazione Cascode fra tubo e moltiplicatore

6) il Tubo di potenza di uscita amplifica esclusivamente in tensione

Credo sia importante sottolineare che, indipendentemente da quale delle due configurazioni si adotta, l'amplificatore piloterà l'altoparlante in corrente e con una altissima impedenza d'uscita: anche utilizzando tubi a bassa resistenza anodica , come la 2A3, la 300B o la 6C33 l'impedenza sarà la tipica alta resistenza di un Cascode.

Quali siano i vantaggi di pilotare un altoparlante in corrente ce lo ricorda Nelson Pass: http://www.passdiy.com/pdf/cs-amps-speakers.pdf. Mio dovere ricordarvi, qualora ce ne fosse bisogno, che un cassa multivia con un crossover progettato per lavorare in tensione, difficilmente potrà riprodurre correttamente la musica senza rifare il filtro.

La scelta tra Single Ended e Push-Pull è dettata generalmente dalle preferenze personali, Argento Vivo è nato come un push-pull principalmente per sfruttare l' uscita differenziale del DAC e in secondo luogo perché, in questa fase, mi permette maggiori possibilità di sperimentare: per passare a un SE basta togliere un tubo ;-)
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Re: Argento Vivo.

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Re: Argento Vivo.

Messaggio da marziom »

LuCe68 ha scritto:
5) Configurazione Cascode fra tubo e moltiplicatore

6) il Tubo di potenza di uscita amplifica esclusivamente in tensione

Credo sia importante sottolineare che, indipendentemente da quale delle due configurazioni si adotta, l'amplificatore piloterà l'altoparlante in corrente e con una altissima impedenza d'uscita: anche utilizzando tubi a bassa resistenza anodica , come la 2A3, la 300B o la 6C33 l'impedenza sarà la tipica alta resistenza di un Cascode.
Non mi è chiaro.
La configurazione a griglia comune, se ben ricordo, ha la stessa resistenza di uscita del catodo comune.
Se cosi è, sei esattamente nella stessa configurazione del classico SE/PP ovvero una via di mezzo tra generatore di tensione e generatore di corrente, in pratica, a seconda di come dimensioni i ferri, hai una resistenza da qualche ohm in serie al carico.
Dove non ho capito?
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

La configurazione non è un griglia comune ma un cascode, dove la risistenza di uscita è data da Rout = (ro1 + ro2) [1+gm1(ro1//ro2)] ( vedi http://en.wikipedia.org/wiki/Cascode)
Con ro1 e gm1 le resitenze di uscita e la trasconduttanza del tubo e ro2 la resistenza di uscita del Moltiplicatore.

In Argento Vivo la resistenza di uscita del Moltriplicatore è data l'impedenza di uscita di un ulteriore cascode di MOS e quindi elevatissima: di conseguanza anche la Rout totale sarà a maggior ragione alta.
Argento Vivo si comporta, rispetto al carico trasferito all'anodo, come un generatore di corrente praticamente ideale.
Ultima modifica di LuCe68 il 22 feb 2012, 17:59, modificato 1 volta in totale.
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da UnixMan »

Interessante! :nod: :up: :handshake: :clap:

Anche il solito, vulcanico Broskie aveva proposto qualcosa di simile:
Simple V-to-I Amplifier.png
"Simple Hybrid Current-Output Amplifiers" http://www.tubecad.com/2011/10/blog0217.htm
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Ciao, Paolo.

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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

Esatto, cercavo il momento giusto per segnalarlo.
Lo schema di Brooksie è uno schema didattico idele per illustrare il funzionamento e postato adesso è perfetto :up:
Dal punto di vista pratico ha dei limiti che ne pregiudicano il risultato finale:
1) Doppia conversione: Corrente-Tensione (non si vede ma c'è all'interno del DAC) e poi nuovamente Tensione-Corrente (ad opera del BJT)
2) Il BJT è in configurazione emettiore comune, pilotato in tensione tramite la sua base. E' probabilmente il modo peggiore di utilizzare un BJT in termini di distorsione (imho) in quanto la giunzione base-emettiore ha caratteristica espeonenziale. C'è da attendersi, dalla configurazione Brooksie, un'alta distorsione non compensata completamente neanche dalla resitenza di emettitore perchè la.....
3) Resistenza di emettitore è bassa per permettere al BJT di assolvere anche la funzione di polarizzare il tubo termoionico.

Argento Vivo supera questi limiti perchè non utilizza convesioni ma una diretta "moltiplicazione a specchio" in grado di garantire l'esatta copia della corrente d'uscita del DAC sul carico.
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da UnixMan »

LuCe68 ha scritto:1) Doppia conversione: Corrente-Tensione (non si vede ma c'è all'interno del DAC) e poi nuovamente Tensione-Corrente (ad opera del BJT)
2) Il BJT è in configurazione emettiore comune, pilotato in tensione tramite la sua base. E' probabilmente il modo peggiore di utilizzare un BJT
in effetti, viene da chiedersi perché non abbia ipotizzato piuttosto l'uso di un DAC con uscita in corrente con il BJT pilotato direttamente da questa, in modo da utilizzare il dispositivo nel suo modo più "naturale". Ma, d'altro canto, va detto che (se si escludono i suoi kit) nella maggior parte dei casi quelle di Broskie sono solo idee sparse, tutte da rielaborare e sviluppare.
LuCe68 ha scritto: Argento Vivo supera questi limiti perchè non utilizza convesioni ma una diretta "moltiplicazione a specchio" in grado di garantire l'esatta copia della corrente d'uscita del DAC sul carico.
:up:

a questo punto però vogliamo vedere lo schema completo! ;) :wasntme:
Ciao, Paolo.

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Re: Argento Vivo.

Messaggio da marziom »

LuCe68 ha scritto:La configurazione non è un griglia comune ma un cascode, dove la risistenza di uscita è data da Rout = (ro1 + ro2) [1+gm1(ro1//ro2)] ( vedi http://en.wikipedia.org/wiki/Cascode)
Con ro1 e gm1 le resitenze di uscita e la trasconduttanza del tubo e ro2 la resistenza di uscita del Moltiplicatore.

In Argento Vivo la resistenza di uscita del Moltriplicatore è data l'impedenza di uscita di un ulteriore cascode di MOS e quindi elevatissima: di conseguanza anche la Rout totale sarà a maggior ragione alta.
Argento Vivo si comporta, rispetto al carico trasferito all'anodo, come un generatore di corrente praticamente ideale.
ah ecco...
...ma il TU è contento di essere pilotato da un generatore di corrente??
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da UnixMan »

marziom ha scritto:...ma il TU è contento di essere pilotato da un generatore di corrente??
dolenti note. Per funzionare funziona, ma ne esalti tutti i limiti e difetti...
Ciao, Paolo.

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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

Il trasformatore è uno delgi argomenti fondamentali per questa tipologia circuitale. D'altra parte per quale non lo è ?!.
Due sono i parametri elettrici basilari per questo trasformatore che si differenziano da un SE classico:
1) Il rapporto spire "n". Il trasformatore contribuisce attivamente all'ampificazio di tensione; la curva di carico anodica non sarà la classica retta inclinata per cercare il massimo trasferimento di potenza ma bensì una retta quasi orizzontale. Il grosso vantaggio è quello di far lavorare il tubo alla massima linearità. Il rovescio della medaglia è che .....
2) Il trasformatore dovrà presentare una alta induttanza sul primario ricavabile dalla formula L=n2RL/(6,28fi). Dove RL è l'impedenza dell'altoparlante e fi è la frequenza di taglio inferiore che si desidera. Avrete notato che nella formula non c'è, come di norma, la resistenza di placca: questo, vi ricordo, è dovuto al fatto che l'amplificatore si comporta come un generatore di corrente ideale. Per chiarire l'ordine di grandezza supponiamo di far vedere all'anodo 10K di impedenza trasferita e volere una frequenza di taglio di 2Hz: l'induttanza minima risulterà di 80H circa. E' una induttanza alta per un SE ma forse non impossibile, mentre è una induttanza "normale" per un Push-Pull.

Non dovrebbero esserci differenze con gli altri paramtre elettrici del trasformatore(Potenza, resistene primario e scondario, ecc) rispetto alle configurazioni classiche.
marziom ha scritto:
...ma il TU è contento di essere pilotato da un generatore di corrente??
Il trasforatore lavora indifferentemete in tensione o in corrente. Io non sono un fabbro, e colto dagli stessi dubbi me lo sono fatto confermare da Bartolucci che ne sa sicuramente più di me. Se esistano delle differenze esoteriche (passatemi il termine senza che nessuno si retenga offeso) ne chiedo, interessato, lumi ai saggi del forum.
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da riccardo »

ma lo schema?
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da UnixMan »

LuCe68 ha scritto:Il trasforatore lavora indifferentemete in tensione o in corrente. Io non sono un fabbro, e colto dagli stessi dubbi me lo sono fatto confermare da Bartolucci che ne sa sicuramente più di me. Se esistano delle differenze esoteriche (passatemi il termine senza che nessuno si retenga offeso) ne chiedo, interessato, lumi ai saggi del forum.
se esistano differenze "esoteriche" non saprei. :tmi: Ma ricordo di aver letto da qualche parte ("ovviamente" non ricordo più dove... :( ) una dimostrazione dettagliata di come e perché un TU (reale) lavora tanto meglio quanto più bassa è l'impedenza con cui viene pilotato. IIRC, la bassa impedenza di pilotaggio è in grado di mitigare gli effetti negativi di alcuni degli elementi parassiti.

(il tutto però era ovviamente riferito a condizioni d'uso "normali". Non saprei se andando all'estremo opposto e lavorando quindi in corrente piuttosto che in tensione/potenza le cose cambino).
Ciao, Paolo.

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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

UnixMan ha scritto:....ricordo di aver letto da qualche parte ("ovviamente" non ricordo più dove... :( ) una dimostrazione dettagliata di come e perché un TU (reale) lavora tanto meglio quanto più bassa è l'impedenza con cui viene pilotato. IIRC, la bassa impedenza di pilotaggio è in grado di mitigare gli effetti negativi di alcuni degli elementi parassiti.

(il tutto però era ovviamente riferito a condizioni d'uso "normali". Non saprei se andando all'estremo opposto e lavorando quindi in corrente piuttosto che in tensione/potenza le cose cambino).
Banalmente l'induttanza primaria, come ho già scritto. Più il generatore di tensione è prossimo all'ideale (=resistenza interna nulla) e più bassa è l'induttanza primaria necessaria. Induttanze più basse significa meno spire e meno spire meno componenti parassiti. Sicuramente, a parità di prestazioni, un trasformatore così costa meno rispetto ad un trasformatore con alta induttanza primaria (specie se SE). Il risparmio non è fra gli obbiettivi di "Argento Vivo", poi ovviamente si deve far i conti con le proprie tasche :oops:
ma lo schema?
Si arriva, lo sto ripulendo per renderlo intelleggibile. Ma mi sorge un dubbio: preferite lo schema effettivo a Push-Pull, o uno schema SE più semplice da analizzare (il push-pull e quasi in doppio SE)?
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da plovati »

LuCe68 ha scritto: Il trasforatore lavora indifferentemete in tensione o in corrente. Io non sono un fabbro, e colto dagli stessi dubbi me lo sono fatto confermare da Bartolucci che ne sa sicuramente più di me. Se esistano delle differenze esoteriche (passatemi il termine senza che nessuno si retenga offeso) ne chiedo, interessato, lumi ai saggi del forum.
Un paio di giri su PSpice?
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

plovati ha scritto:
LuCe68 ha scritto: Il trasforatore lavora indifferentemete in tensione o in corrente. Io non sono un fabbro, e colto dagli stessi dubbi me lo sono fatto confermare da Bartolucci che ne sa sicuramente più di me. Se esistano delle differenze esoteriche (passatemi il termine senza che nessuno si retenga offeso) ne chiedo, interessato, lumi ai saggi del forum.
Un paio di giri su PSpice?
Fatti, simulazioni ok. Prove pratiche pure e confermano le simulazioni.
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da marziom »

non è cosi semplice, devi considerare le correnti di magnetizzazione del nucleo e le sue non linearità.
Io non sarei tanto sicuro che sia la stessa cosa, ma le mie reminiscenze sui componenti ferromagnetici sono troppo arrugginite.
e cmq, a questo punto, perché non un pentodo come finale? visto che approssima ancora meglio un generatore di corrente?
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

marziom ha scritto:..... perché non un pentodo come finale? visto che approssima ancora meglio un generatore di corrente?
Certamente, ma anche un Mos, anzi pure meglio quest'ultimo. Non credo di dire nulla di nuovo se dico che una configurazione circutale può essere utilizzata, con gli opportuni accorgimenti, con qualsiasi dispositivo: un cascode (che poi di questo, estremizzando, si tratta) lo puoi realizzare con Pentodi, Triodi, BJT,MOS, FET,IGBT. La bassa impedenza di uscita di un Triodo permette di tenere più bassa la tensione di alimentazione (in questa tipologia circuitale) rispetto al Pentodo. Il componente probabilemte più adatto sarebbe il MOS.
Argento Vivo utilizza una coppia di Triodi in push-pull piuttosto che un componente a stato solido. Penso sia l'unica scelta dovuta a gusti personali pittosto che alla razionalità anche se, pur rimanendo difficile da dimostrare, sono convinto che la fragranza degli ingredienti di una ricetta sia importante quanto la ricetta stessa.
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Re: Argento Vivo.

Messaggio da LuCe68 »

Posto lo schema così "semplificato" per maggiore chiarezza:
1) SE anziche Push-Pull.
2) Le alimentazioni sono rappresentate da batterie. In particolare la sezione anodica è gestita dall' alimentatore http://www.audiofaidate.org/forum/viewt ... tor#p96526
Schema_SE_.gif
-Il Blocco verde con scritto DAC è il modello di un PCM1794. Ovviamente il DAC può essere qualsiasi purchè in corrente ma sostituendolo si dovranno fare i conti con le correnti di uscita che saranno diverse da 12.4mA in continua e i 7,8mA di segnale tipici delll'integrato della Texas.

- Immediatemente sotto trovate un alimentatore shunt con CCS "giratorato" ad induttore. Prove effettuate mostrano che l'aggiunta del condensatore C2 in parallelo al LED1 aumentano ulteriomente l'impedenza di uscita del CCS. Lo zener D4 è scelto in modo tale da presentare una bassisima resistenza dinamica e polarizzato con alte correnti in così da farlo lavorare lontano dal ginocchio.

- La scelta tubo 6AS7, è dettata dalla necessità di utilizzare valvole con bassa resistenza di placca. La 2A3, 300b, 6C33, 6C41, MOS e chi più ne ha più ne metta sono delle valide sostitute e persino migliori in termini elettrici. In effetti è il dispositivo che presente minori criticità fra tutti: basta sostiuire lo zoccolo e 2 collegamenti per passare da un valvola all'altra permettendo di scegliere "ad orecchio" la migliore.

- Del trasformatore abbiamo gia discusso. E' suo il compito di adattare l'impedenza dell'altoparlante, come sempre del resto.

- in rosa il Moltiplicatore a cifra intera. E' una variazione del Wilson current mirror. I 5 BJT Q2,Q8,Q14,Q15,Q3 fissano il fattore moltiplicativo a 5 e quindi a circa 62mA la corrente iniettata nel source del MOS. Se si desidera moltiplicare per 4 basta togliere una cella. Ovvviamente per moltiplicare per "tot" occorreranno "tot" celle.
Il MOS U2 è collegato a cascode con i BJT sottostanti. Questo fa si che la tensione sul collettore dei BJT resti praticamente costante garantendo così estrema linearità alla cella moltiplicatrice. Il compito di U2 non finisce qui: infatti questo polarizza la valvola obbligandola su una corrente di 62mA. U2 si farà inoltre carico delle variazioni di VGS del tubo in presenza di segnale.
Gli elementi che costituiscono il moltiplicatore sono sicuramente i più importanti di tutto il circuito. Le resistenze di emettitore servono a compensare piccole varizioni tra la Vbe tra i BJT e gradienti termici. L'impiego di transor arrays potrebbe rivelearsi una scelta giusta: da provare.

- Destra dell'immagine ci sono delle misure simulate. Alla potenza di uscita è 3,4W la distorsione è di solo lo 0,034%. Una carateristica degna i nota di questa configurazione è che la distosione non dipende dal livello del segnale di uscita fino a che non si raggiunge il clipping.
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Re: Argento Vivo.

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Excellent! :up: :clap: :clap: :clap:
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