A V-FET bootstrap erősítő mérése alapvetően eltér egy hagyományos bipoláris vagy MOSFET végfok vizsgálatától.
Ennek fő oka:
a SIT tranzisztorok triódás, nem-szaturálódó karakterisztikája, valamint
a dinamikusan emelkedő tápfeszültség (rail-lift).
Ezért a mérési módszereknél különösen ügyelni kell a fejlesztés két kritikus pontjára:
1.A nagyfrekvenciás viselkedés és stabilitás (VAS–SIT együttműködés)
2.A clipping és headroom mérése – amely bootstrap áramkörnél nem statikus
Az alábbi fejezet összefoglalja a professzionális mérési eljárásokat, kiegészítve a Tunerman-féle V-FET erősítő speciális vizsgálati pontjaival.
12.1 – Alapmérési elrendezés (labor setup)
A precíz méréshez ajánlott konfiguráció:
Differenciál oszcilloszkóp vagy lebegő mérés
– kétcsatornás, legalább 100 MHz sávszélesség
– szükséges a vas–drain jelalak vizsgálatához
Precíz terhelő ellenállás (dummy load)
– 4 Ω és 8 Ω, legalább 200 W
– induktivitásmentes (cement ellenjavallt → ajánlott: TO-247 fémréteg vagy ventilált drótelem)
KV MP (Kelvin-típusú) csatlakozás a pontos áram- és feszültségméréshez
Frekvenciagenerátor / AWG
– 1 Hz – 200 kHz tartomány
– 24-bit DAC ajánlott FFT-hez
True-RMS multiméter
– torzításra érzéketlen, nagy pontosság
Audio analyzer (opcionális, de erősen ajánlott)
– Audio Precision APx széria
– vagy PC-alapú: QuantAsylum QA401 / Virtins Multi-Instrument
12.2 – Spektrum- és torzításmérés (FFT, THD, THD+N)
A V-FET erősítő torzítása eltérő karakterű: lágy, döntően 2. harmonikusú, triódás.
Ezért a mérési hangsúly az FFT-n van.
12.2.1 – 1 kHz FFT (kis jel)
A mérés célja a SIT linearitás vizsgálata headroom-tartományon belül.
Követelmények:
1 Vrms bemenet
4 vagy 8 Ω műterhelés
96 kHz – 192 kHz mintavételezés
legalább 16k FFT-size
Eredmény:
THD ≈ 0.005–0.01% tipikus
2.harmonikus domináns
3.és magasabb komponensek mélyen a zajszint körül
12.2.2 – 1 kHz FFT (nagy jel, rail-lift tartomány)
Ez mutatja meg a Tunerman-féle bootstrap előnyét:
a clipping nem hirtelen, hanem lágy
a felharmonikusok növekedése fokozatos
a 2. harmonikus még clipping közelében is dominál
a 3., 4., 5. komponensek jelentősen kisebbek mint MOSFET/BJT végfoknál
12.2.3 – THD-sweep (10 Hz – 30 kHz)
A V-FET egyik egyedi előnye:
a torzítás nagyon kis mértékben nő magas frekvenciákon
→ mivel a SIT-ek kapacitásai kisebbek és lineárisabbak.
12.3 – Intermoduláció (IMD) mérések
A SIT tranzisztorok „csőszerű” karaktere miatt az IMD rendkívül fontos mutató.
12.3.1 – SMPTE IMD (60 Hz + 7 kHz)
Ezt az AES-szabvány szerint mérjük.
SIT esetén a torzítás:
0.01–0.03% jellemző
az IM komponensek döntően lágyak (2. harmonikus-szerűek)
12.3.2 – CCIF IMD (19 kHz + 20 kHz)
Ez a legnehezebb mérés bármely audio fokozatnak.
A SIT:
sokkal alacsonyabb össz-IMD-t produkál, mint a bipoláris tranzisztorok
a kimeneti spektrum tiszta, a kombinációs torzítás minimális
Ez okozza a „térbeli”, „analóg” hangérzetet.
12.4 – Frekvencia-átvitel és stabilitásmérés
A Tunerman V-FET bootstrap erősítő tipikus sávszélessége:
–3 dB pont: 350–550 kHz
fázistartomány: 65–75° a teljes sávban
Ez a VAS + SIT kombináció miatt jön létre:
alacsony kimeneti kapacitás
kis Miller-hatás a bootstrap miatt
rendkívül lineáris drain–source átmenet
12.4.1 – Tunerman-féle kompenzációk hatása
A kompenzáló RC elemek (2.7 nF, 22 Ω, 47 nF, 10 Ω stb.) stabilizálják:
1.a VAS terhelhetőségét
2.a SIT-ek dinamikus kapacitását
3.a rail-lift okozta feszültségemelkedést
Hatásuk:
stabil kimeneti jel 30 kHz–1 MHz között
csökkentett csengés
nagyobb fázistartalék
jobb aluláteresztő viselkedés
12.5 – Zajmérés (Noise Floor)
A V-FET erősítők zajszintje meglepően alacsony:
≈ 20–40 µV(A)
A bootstrap hálózat NEM növeli a zajt, mert:
a SIT-ek kapuzása PN-junction
nincs MOSFET-oxid réteg zajkomponens
nincs kapcsolóüzem (nem kapcsolgat a rail)
12.6 – Ajánlott műszerek listája
Kötelező minimum
Rigol DS1054Z vagy Siglent SDS1104 → oszcilloszkóp
Rigol DG1022Z → jelgenerátor
UNI-T UT61E+ → multimeter
200 W dummy load (8 Ω)
Professzionális szint
Rodhe&Schwarz vagy Keysight 200 MHz scope
Audio Precision APx555 → referencia minőségű torzításmérés
QuantAsylum QA403 → költséghatékony PC-alapú analyzer
Siglent SDG2042X → nagyon tiszta jelgenerátor
Linear Research LR2000 → precíz árammérő
Extrák (VAS-szintű mérésekhez)
1:100 differenciálszonda (HVP70-kategória)
DC current probe 20 MHz-ig
12.7 – Mérési veszélyek (figyelmeztetések)
A V-FET tranzisztorok NEM pótolhatók, ezért különösen vigyázni kell:
TILOS túlvezérelni a 2SK82 / 2SJ28 gate-et
TILOS 0 V alá vinni a gate–source határt
TILOS hirtelen terhelést rákapcsolni
TILOS földhurokban mérni → VAS instabilitást okoz
Megemelkedett rail miatt a drain feszültsége extrém módon nőhet
Ezért ajánlott védőáramkör:
Soft-start
DC protection
Output muting
12.8 – Összegzés
Ez a fejezet definiálja azokat a mérési módszereket, amelyekkel:
a V-FET bootstrap működése
a triódás jelkarakter
a rail-lift headroom
valamint a stabilitás
kimutatható és dokumentálható.
Letölthető mellékletek
