Topologie Federmann
- Základní údaje
- Napsal Bohumil_Federmann
- Nadřazená kategorie: Nf. technika
- Kategorie: Topologie Federmann
- Zobrazení: 11421
Úvod
Po velmi dlouhé řadě článku patřící do problematiky Topologie Federmann, přichází čas pro další článek v řadě, který posouvá hranice lidského poznání dále s dále.
Jak bylo naznačeno v článku HQQF-55-507W nejvyšší řada zesilovačů Topologie Federmann, je připravena další řada naprosto dokonalých zesilovačů, která úspěšně navazuje na řadu předchozí. Poněvadž se jedná o řadu zesilovačů zpětnovazebních, kde je snaha o dosažení maximální rezervy zisku a tím i minimálního zkreslení a předchozí řada již tyto možnosti vyčerpala, musely být hledány další cesty, jak hranice dokonalosti posunout.
Napájecí zdroje Hi-Fi přístrojů
Další, doposud téměř neprobádanou cestou jsou zdroje pro HI-Fi přístroje, neboť průnik rušení je u HI-Fi techniky velmi významný a značně převyšuje jiná chyby různých zesilovačů. Na toto téma byl zpracován článek Hi-Fi zesilovače a síťové rušení, ve kterém jsou porovnány jednotlivé topologie a jejich možnosti.
Topologie Federmann si stojí v žebříčku potlačení rušení nejvýše, přesto není odstup rušivých složek proniknuvších z napájecích zdrojů uspokojivý a další nejvyšší řada zesilovačů Topologie Federmann, HQQF-55-507W, doznává značných změn právě v této oblasti.
Principielní zapojení zdrojů Topologie Federmann
Jak již bylo napsáno, potlačení rušivých napětí přicházejících ze zdrojů je u většiny zesilovačů nedostačující a jeho další zlepšení by bylo značně neekonomické, často i na úkor vlastností samotného zesilovače, proto je nutné upravit samotné napájecí obvody.
U elektronkových zesilovačů se velmi často používala v napájecích obvodech indukčnost, při obdobném použití indukčností v tranzistorových či integrovaných zesilovačích bychom zesilovače museli výrazně zvětšit a prodražit, neboť potřebné indukčnosti by vyšly rozměrově velké, materiálově těžké a drahé. Proto bylo nutné vyvinout nový typ filtrů, který nebude příliš velký, přičemž bude i materiálově a cenově dostupný.
Nutno podotknout, že je nutné každý filtr pro dané Hi-Fi zařízení správně spočítat, použít optimální hodnoty, jen tak se může dosáhnout optimálního výsledku. Jak již bylo zmíněno v článku Hi-Fi zesilovače a síťové rušení jsou současné zesilovače řady HQQF-55-506W s odolností proti síťovému rušení snad tím nejlepším co se v Č-S prostoru vyskytuje.
Z grafu je patrné potlačení rušení přicházejícího z napájení a to od 130 do 70dB s výrazně lepšími výsledky na nižších kmitočtech, rovněž je velmi dobře patrné, že jak klesá rezerva zisku, popsaná v článku Vliv rezervy zisku na zkreslení, klesá i odolnost proti rušivému napětí.
Zařazením vhodného L-C filtru do napájení dosáhneme výrazného zlepšení poměru na napájecích obvodech:
-
Žlutě je zobrazeno napětí na transformátoru
-
Modře je zobrazen průběh napětí na filtračních kondenzátorech, je patrný jak rozkmit tak tvar napovídající o velkém množství vyšších harmonických.
-
Fialově je zobrazen průběh napětí za první částí filtru, je dobře patrné, že se téměř vytratily vyšší harmonické a první harmonická má výrazně menší amplitudu.
-
Zeleně je průběh za druhou částí filtru, kde se první, základní harmonická ještě více zmenšila a vyšší harmonické byly dále výrazně potlačeny.
Hi-Fi svět - ISSN 1803-733X a Autorský zákon
Je třeba mít na paměti, že vše zde zveřejněné se považuje za současný stav techniky a nelze již nic patentovat či jinak chránit, ale v žádném případě se nejedná o GNU licenci! Jedná se o ochranu danou celosvětově Autorským zákonem, o stejnou ochranu jakou požívají umělecké či kterékoliv jiné díla.
Přeloženo do Češtiny, není dán souhlas pro užití podobných či obdobných filtrů konkurenci, nelze tedy tyto filtry použít bez patřičného souhlasu u zařízení DPA, HYPA, BVaudio, ALDAX a dalších!
Dosažitelné odstupy
na grafu jsou patrné hodnoty odstupů při použití jednostupňových filtrů, při použití dvoustupňových filtrů se odstupy ještě zlepší.
Pointa je v tom, že je použit toroid, vinutí jsou navinuta proti sobě a střed přes vhodnou kapacitu uzemněn, velké proudy protečou vinutími a vzájemně se magnetické toky vyruší - odečtou, pro rušení odvedené za prvním vinutím kapacitou proti zemi to však neplatí. Proud odtékající kapacitou se druhým vinutím neodečte a stejně tak se nevyruší indukčnosti, indukčnost je pro tento proud velká, jako kdyby tam druhé vinutí nebylo, jádro je syceno pouze tímto malým proudem, čímž dosáhneme vynikající výsledky, aniž bychom použili velké jádro.
V konečném důsledku nám filtry s indukčnostmi nahradí pokles ztráty zesílení otevřené smyčky zesilovače, tedy již vzpomínanou rezervu zisku a zesilovač má méně práce se, se síťovým rušením vypořádat. Zde je třeba si uvědomit, že nejde jenom o síťové rušení přicházející po síťovém vedení, ale hlavně s rušením, které vytváří každý zdroj, každý usměrňovač, tedy rušení, které vzniká nabíjením a vybíjením kondenzátorů v napájecí části každého zdroje zesilovače.
Psáno pod čarou
Česko-Slovenští podvodníci?
Jak je patrné z webů věnujícím se Hi-Fi technice a problematice, s webů jako je Stereophile, není ve světě nikterak jednoduché překročit u hotových zařízení hranici potlačení rušení 100dB. Žádný výrobce doposud, pro zaslepenost samotnou Hi-Fi problematikou, nevěnoval dostatek pozornosti napájecím částem, tak se stalo, že jsou u tranzistorových či integrovaných obzvláště výkonových částí dlouhodobě podceňovány a zanedbávány.
Česko-Slovenští konstruktéři pojali problematiku, tak trochu po svém a své vytvořené zařízení měří na laboratorních stabilizovaných zdrojích a deklarují u hotových výrobků tak trochu neexistující vlastnosti, neboť žádný takový výkonový zesilovač nekompletují a již vůbec ne se zdrojem na kterém zázračné výsledky deklarovali.
Stalo se již zvykem, že Hi-Fi svět na tyto podvodné praktiky poukazuje a konkurence se brání seč může, co naplat že převážně nekalými a podlými praktikami, neboť na jiné se nezmůžou. Jak je patrné z článků Nebuďte negramotní pojedenácté, aneb DPA podvod, Pavel Dudek vzestup a pád?, Nebuďte negramotní poosmé, aneb Ještě větší blb než jsme si mysleli, majitelé DPA330 třeste se!!!, ale také MISTŘI se mýlí, aneb 50let slepé cesty a řady dalších. Poslední článek mířící na nepravosti a hledání cest byl Hi-Fi zesilovače, síťové rušení a falešné měření, ale ani po tomto článku se nedá předpokládat, že by se Hi-Fi komunita pohnula správným směrem a to k lepšímu zvuku a nenechala se vést jako slepé stádo někam od Hi-Fi problematiky zcela jinam.
- Základní údaje
- Napsal Bohumil_Federmann
- Nadřazená kategorie: Nf. technika
- Kategorie: Topologie Federmann
- Zobrazení: 9674
Úvod
Po loňském veleúspěšném tažení zesilovače HQQF Českou a Slovenskou republikou, kde si HQQF vedl lépe jak dobře, je čas se poohlédnout po dalších potenciálních konkurentech HQQF. Texty Tranzistorový zvuk, čas otázek a odpovědí, rekapitulace posledního srpnového týdne, Tranzistorový zvuk, čas otázek a odpovědí, poslední srpnový týden a Tranzistorový zvuk, čas otázek a odpovědí, první záříový týden popisují řadu neveřejných, soukromých srovnání, vyjma jednoho provedeného panem. Křečkem u kterého zůstal viset otazník, proč byl zvuk na dvou různých reprobednách diametrálně odlišný, zda šlo o pochybení pana Křečka či dokonce záměr test vyhodnotit s předem určeným výsledkem či jen shodu náhod. Test pana Křečka jako jediný diametrálně vybočil z řady a díky jeho nekomunikaci a nehledání možných příčin, zůstane zřejmě navždy zahalen rouškou tajemství.
HQQF na Ante Supersonic One?
Měl jsem snahu zesilovač HQQF posoudit na tolik vychvalovaných a hlavně drahých reproduktorových soustavách Ante Supersonic One, když jak již bylo zmíněno v článku Ante Audio Integra Standard One nedokončený Dudkův sen se nedočkaly Dudkova zesilovače Ante Audio Integra Standard One. Několikráte jsem oslovil společnost AnteAudio i společnost MediaControl, abych se nic nedozvěděl.
Společnost AnteAudio i společnost MediaControl, prostě nekomunikuje, odpovědi jsem se nedočkal, otázkou zůstává proč? Jedna z možností nekomunikace je příliš velké sousto pro konkurenční HQQF přepustit mu úspěch předurčen pro nedokončený Dudkův sen Ante Audio Integra Standard One, obzvláště když byl dopředu prezentován slovy hlavního konstruktéra Pavla Dudka "Emoce, síla, kontrola, prožitek. Integrovaný zesilovač Integra Standard One je doslova esencí nejmodernější techniky a emotivního vnímání hudby. Je navržen tak, aby zprostředkoval delikátnost hudebního okamžiku, aby podtrhnul naléhavost každé vteřiny hudebního díla. Dostatečná výkonová rezerva zaručuje plynulý, ničím nerušený poslech, soustředíte se pouze ..." a rázem by kraloval konkurenční Federmannův HQQF.
Testovací prototyp Federmannova HQQF nemá dokonale simulované tvary jako Dudkův sen Ante Audio Integra Standard One, ale je reálný sestaven z opravdu masívního kovu a stejně pevně a dokonale kontroluje pohyb reproduktorových membrán.
Federmannův HQQF
Federmannův HQQF je sestaven z opravdu masívního kovu a stejně pevně a dokonale kontroluje pohyb reproduktorových membrán, zájemci o jeho poslech či o srovnání s tím co jim hraje doma jsou tímto vyzýváni, aby nenechali nic náhodě a sami se ozvali, dohodli se na poslechovém tesu a pak jeho výsledek navždy uchovali v tajemství či zveřejnili.
Ne jinak tomu bylo tento víkend, kde si prototyp HQQF připsal další skalpy, kdy hravě přehrál další zesilovače ve stejné cenové kategorii. Dalo by se slovy popisovat nepopsatelné, ale popisovat prožitky a pocity je poněkud neohrabané a každý si je musí prožít a procítit sám, proto neváhejte a poslouchejte, HQQF je vždy připraven.
- Základní údaje
- Napsal Bohumil_Federmann
- Nadřazená kategorie: Nf. technika
- Kategorie: Topologie Federmann
- Zobrazení: 10577
Úvod
Po článcích Hybridní zesilovač HQQF-55-511W a Hybridní zesilovače Federmann, elektronkový předzesilovač v němž byla nastíněna koncepce zesilovače ultralineárního bez zpětné vazby, jehož plně symetrická vstupní část je tvořena 12 elektronkami, je načase představit plně symetrickou výkonovou část, která je tvořena 10 páry HEXFETů.
Zapojení
Zapojení vychází s osvědčené koncepce Zesilovače HQQF-55-506W. Pro ty jimž by se zdálo HEXFETů na obrázku málo, namísto 10 párů jen párů 5, je vysvětlení vcelku jednoduché, plně symetrická 12 elektronková vstupní část, má vstup i výstup symetrický, na tuto část navazuje jeden či dva HEXFETové moduly, čímž vznikne nesymetrický či symetrický výstup s výkonem 500 či 1000W. Za povšimnutí stojí jak šířka pásma tohoto HEXFETového modulu, tak porovnání vstupního a výstupního napětí.
Ještě mohu prozradit, že HEXFETové moduly jsou navázány ne elektronkový předek přes kondenzátory, které nejsou na žádném plošném spoji, čímž vzniká možnost použití vazebních kondenzátorů v ceně řádu desetikorun, ale také řádu desetitisíců korun, aniž by se muselo do konstrukce jakkoliv zasahovat.
Závěr
Závěrem je nutno říci, že k hotové a ucelené koncepci ještě chybí představit výkonový zdroj a také předzesilovač FETový, čímž sice vznikne možnost sestavení zesilovače plně tranzistorového, ale stále zůstane bez zpětné vazby a zájemce si může vybrat mezi zesilovačem hybridním a tranzistorovým.
- Základní údaje
- Napsal Bohumil_Federmann
- Nadřazená kategorie: Nf. technika
- Kategorie: Topologie Federmann
- Zobrazení: 22594
Úvod
Ohlédneme-li se do minulosti, která započala zesilovači elektronkovými, jež byly posléze vytlačený zesilovači tranzistorovými a dále integrovanými, nedá se si nepovšimnout, že elektronky mají zvuku co říci i v dnešní době. Konstruktéři se neustále předhání, kdo vytvoří dokonalejší konstrukci s ještě dokonalejším zvukem, přičemž dochází k řadě střetů mezi jednotlivými teoriemi, konečným měřítkem pak zůstává a navždy zřejmě zůstane samotný zvuk.
Zcela samostatnou kategorii dnes zůstávají zesilovače hybridní, kde se neustále hledá spojení polovodičů a elektronek či spojení elektronek a polovodičů. Značná část konstrukcí je založena na zkušenostech a praxi, je jen na škodu věci, že jenom nepatrný zlomek konstrukcí je postaven na řádném teoretickém základu, od kterého se dá konstrukce dále rozvíjet a zdokonalovat.
Hybridní zesilovač Ernyho Borbelyho
V časopise Audio Electronics 4/1998 a Glass Audio 10 /1998 byla zveřejněna konstrukce hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho. Jedná se o konstrukci, která oběhla celý svět a zřejmě napálila nejvíce příznivců Hi-Fi Audio elektrotechniky.
Web Svet elektro jej zveřejňuje pod bombastickým názvem "Kvalitný 100W HiFi zosilovač pre audiofilov", stejně tak je zapojení superlatizováno na řadě nejenom ČR-SR stránkách a fórech, aby se neznalí konstruktéři na vlastní kůži o hořící tranzistory a reproduktory spálili. Málokterý konstruktér je natolik zdatný, aby si sám ještě před samotnou stavbou prošel celou funkci a mohl se tak vystříhat všem nástrahám, které mu to či ono zapojení může připravit, ne jinak je tomu bylo u zapojení Hybridního zesilovač Ernyho Borbelyho, které si nejsem jist bylo původně pro tento účel zamýšleno.
Koncové tranzistory jsou v čisté třídě "A", pro 100W výstupního výkonu by musel být klidový proud až 10A, čímž se okamžitě dostáváme daleko za povolenou výkonovou ztrátu, o možnostech uchlazení 350W na pouzdře TO220 ani nemluvě, pak již vůbec nemusíme uvažovat o tom, že by tento tranzistor byl schopen dodat obdobný proud do zátěže a tekl jím proud až 20A tedy 700W výkonové ztráty.
Další nástraha na konstruktéra či stavitele číhá v podobě stejnosměrného vázání elektronky a koncových tranzistorů. Elektronce chvíli trvá než se její vlákna nažhaví a parametry dostatečně stabilizují kdežto tranzistory jsou poněkud uspěchanější a jejich parametry se nastavují téměř okamžitě. Spodní tranzistor je zapojen jako zdroj konstantního proudu a pokud elektronkou ještě neteče patřičný proud, je vrchní tranzistor zavřen a proudu proudového zdroje si moc nevšímá, ten je nucen téci celý do reproduktoru a to i několik sekund či desítek sekund, je jen otázkou zda dojde dříve k ustálení poměrů na elektronce či zničení značným stejnosměrným proudem drahé reproduktorové soustavy.
Aby toto zapojení neohrožovalo samo sebe a reproduktorovou soustavu či samotnou peněženku konstruktéra, muselo by mít patřičně dimenzované prvky a připojování reproduktorů až ve skutečně ustáleném a definovaném stavu, ale i přes to by se do kategorie Fi-Fi nemohlo ani podívat, neboť pracovní bod elektronky není zrovna v dostatečně lineární oblasti a ani celková ZV tomu moc nepomůže.
Hybridní zesilovač Shinichi Kamijo
Další pozoruhodné zapojení hybridního zesilovače je od Japonského autora Shinichiho Kamijo.
Zapojení hybridního zesilovače Shinichiho Kamijo na rozdíl od konstrukce hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho bude plně funkční. Konstrukce Ernyho Borbelyho nahrazuje elektronky ve výkonové části, kdežto konstrukce Shinichiho Kamijo, nahrazuje elektronky v části vstupní, obě konstrukce mají celkovou ZV.
Hybridní zesilovač Bohumila Federmanna
Konstrukce Hybridního zesilovač HQQF-55-511W Bohumila Federmanna nahrazuje elektronky ve výkonové části a rovněž má celkovou ZV, ale na rozdíl od obou předchozích konstrukcí má v signálové cestě hned několik kondenzátorů, což umožnilo ji velmi zjednodušit a zvýšit její spolehlivost a použitelnost, bez čekání na ustálení poměrů na elektronkách.
Opravdový Hi-Fi Hybridní zesilovač
Věčnou otázkou zůstává, jak postavit opravdový Hi-Fi Hybridní zesilovač? Jak je z cíleně vybraných předchozích konstrukcí patrné, cest k dosažení výsledků může být a je mnoho. Snahou je spojit polovodiče a elektronky v jedem dokonalý celek, či jen marketingový trik.
Zkreslení je většinou zapříčiněné vstupními obvody zesilovače, tento fakt je o to důležitější si uvědomit, pokud použijeme celkovou ZV, naopak pokud budeme konstruovat zesilovač bez celkové ZV, pak každý stupeň vystupuje sám za sebe a zesilovač má vlastnosti toho nejhoršího.
Další část komplikací v samotném výkonovém stupni způsobuje u elektronek značné teplo, potřebný výkon a výstupní transformátor, ale nemůžeme nahradit vstupní a výstupní elektronky neboť bychom získali zesilovač tranzistorový, nikoliv hybridní. Otázkou zůstává, kterou část elektronkového zesilovače vlastně tranzistorovat a proč?
Osobně zastávám názor, že charakteristiku zvuku udávají vstupní obvody a hlavně ZV. Mnoho o tom bylo napsáno v článcích Topologie Federmann, část III. Celková vs. lokální zpětná vazba, Vliv rezervy zisku na zkreslení - "Hi-Fi svět" federmann.cz a dalších. Tyto odborné články však byly zaměřeny právě na zesilovače s celkovou ZV, na druhém konstrukčním konci však stojí zesilovače bez ZV, kterými se téměř nikdo nezabývá.
Představené zapojení hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho, Shinichiho Kamijo i mé vlastní zapojení má totiž celkovou ZV, která vždy nějakým způsobem do signálu zasahuje. Většina konstruktérů, hlavně tranzistorových zapojení se snaží svá zapojení všelijak lokálně zpětnými vazbami linearizovat a vylepšovat, aby je v konečném důsledku ještě celkovou ZV znemožnili.
Podívejme se na možnosti zapojení zesilovače bez celkové ZV, která by nám do zvuku jakkoliv zasahovala a zapojení degradovala na podobnou úroveň. Pokud chceme zapojení realizovat bez celkové ZV, je zapotřebí navrhnout takové zapojení, které by bylo ultralineární, alespoň v oblasti ve které jej chceme používat. Pro elektronky to znamená, použít vhodné zapojení a zároveň značné napájecí napětí, aby změna pracovního bodu při jejich činnosti byla nevýznamná, osadit jimi vstupní obvody, které vytvoří dostatečné napětí pro buzení výkonového stupně.
Bipolární tranzistory se rázem stávají nepoužitelné, naopak tranzistory MOS lze použít jako výkonové elektronky, vhodným zapojením lze realizovat nebývalé výkony a to při velmi slušných vlastnostech, nepatrné zkreslení a šířkou pásma řádu desítek MHz. Pro spojení obou stupňů však zůstává stále kondenzátor, sic jediný nutný v signálové cestě, jinak by bylo nutné čekat desítky minut na ustálení parametrů elektronek a dořešit jejich dlouhodobou stabilitu, ve výsledku by to byla vždy větší újma na zvuku, jak použití kvalitního kondenzátoru.
Připravovaný Hybridní zesilovač bez celové ZV
Pro začátek mohu snad prozradit, že zapojení bude několikadeskové, krom precizních zdrojů bude obsahovat elektronkový plně symetrický ultralineární předzesilovač (12 elektronek) a HEXFETový plně symetrický ultralineární konec (10párů HEXFETů), jak předzesilovač tak samotný konec je koncipován jako jednokanál a je bez celkové ZV, ve výsledku bude disponovat výkonem až 1000W na kanál a svou konstrukcí a hlavně kvalitami nebude mít a nemá ve světě obdoby.
Závěr
Připravovaný Hybridní zesilovač je dalším krokem v mozaice k dokonalosti zvuku, dalším krokem ve využití možností součástkové základny a dokonalostí návrhu Topologií Federmann.
- Základní údaje
- Napsal Bohumil_Federmann
- Nadřazená kategorie: Nf. technika
- Kategorie: Topologie Federmann
- Zobrazení: 10408
Úvod
Po článcích Hybridní zesilovač HQQF-55-511W a Hybridní zesilovač HQQF-55-511W pokračování přichází konkrétní podoba hybridního zesilovače.
Zapojení
Zapojení již bylo zveřejněno v předchozích textech. Signál je přiváděn přes vstupní konektor a kondenzátor na první mřížku první elektronky, zapojené se společnou katodou, z jejíž anody je dále veden přes vazební kapacitu na první mřížku druhé elektronky, rovněž zapojené se společnou katodou, jejíž anoda budí mřížky výkonových HEXFETů, mezi mřížkami je tranzistor zajišťující nastavení klidového proudu. Výkonové HEXFETy jsou zapojeny jako emitorový sledovač, výstupní signál je odebírán z jejich emitorů oddělených malými odpory, sloužícími pro přesné omezení výstupního proudu a výstupní kondenzátor. Z výstupu je zavedena do katody první elektronky silná záporná zpětná vazba.
Měření a poslech
Hybridní zesilovač HQQF-55-511W dle konkrétního sestavení má šířku pásma od méně jak 10Hz do daleko přes 1MHz, nabízí přednosti elektronek s využitím výhod tranzistorů. Použitím výkonových HEXFETů, nejsou degradovány vlastnosti elektronky, naopak výkonové HEXFETy se pro větší výkony chovají příznivěji jako transformátorový konec s elektronkami.
Zvuk je naprosto čistý, teplý a příjemný, limitace excelentní a sinusovka při 1MHz stále čistá, nikde ani stopy po zkreslení, jak tomu často bývá u zesilovačů s Bi-polárními tranzistory, o příčném proudu ani nemluvě.
Sestavení a montáž
Jak je již v Topologiích Federmann zvykem, opět jde o smíšenou montáž, kde je část prvků osazená v bezvývodovém provedení SMD a část prvků v klasickém vývodovém pouzdře. Výkonové tranzistory jsou opět pod plošným spojem, uchyceny šroubem přístupným přes otvor v plošném spoji. Kompaktní plošný spoj o rozměrech 82,5x115mm je uchycen na čtyřech distančních sloupcích, je na něm pro funkci zesilovače vše potřebné, jsou tam tři usměrňovací můstky s potřebnými filtračními kapacitami. Ke zprovoznění stačí pomocí Faston konektorů připojit síťový transformátor.
Závěr
Hybridní zesilovač HQQF-55-511W vykrývá značnou díru na poli výkonových zesilovačů, která dlouhodobě setrvává. Skloubením elektronky a výkonových HEXFETů vzniklo velmi kvalitní zapojení, umožňující pracovat ve třídě A-B, ale také v čisté třídě A. Zapojení bylo měřeno s transformátorem 21V, což neskýtalo ani 30V napájecího napětí pro výkonové HEXFETy, přesto byl rozkmit výstupního napětí až 27V! Typické napájecí napětí je doporučeno 35V, tedy 48V stejnosměrných s rozkmitem výstupního napětí přes 40V.
