Talán nem kellene Jenő úr témáját tagadásokkal teleírni.
Az én véleményem szerint egy erősítőnek olyan hangja van, mint ahogy megépítették. És ez lehet jó, meg másmilyen.

Abban teljesen igazad van, hogy egy erősítő végső hangját csak akkor ismerjük meg, amikor már megépült és megszólal, ezt semmilyen számítás vagy szimuláció nem helyettesíti. Ugyanakkor ebből nem az következik, hogy a tervezés során a méréseknek és karakterisztikáknak ne lenne szerepük. Egy erősítőt nem lehet úgy megépíteni, hogy „összedobunk valamit, aztán majd meghallgatjuk”, mert akkor a végeredmény puszta véletlen lenne. A tervezési fázisban a számítások, a munkapont-megválasztás, a torzításeloszlás elemzése és az eszközök karakterisztikáinak ismerete pontosan arra szolgál, hogy egyáltalán esély legyen arra a hangra, amit keresünk. A karakterisztika-görbék nem a hang „helyettesítői”, hanem annak az előfeltételei: megmutatják, hogy egy adott eszköz milyen tartományban viselkedik lineárisan, hol változik a belső ellenállása, hogyan alakul a transzkonduktancia, és ezek mind közvetve befolyásolják azt, amit végül hallunk. A hallgatás tehát a folyamat vége, nem a kezdete, a mérnöki munka pedig nem utólagos magyarázkodás, hanem annak az oka, hogy egyáltalán van mit meghallgatni.

A továbbiakban nem szeretnék ebben a topikban reagálni az ilyen jellegű eszmecserékre. A téma eredetileg Tunerman fejlesztéseiről és építéseiről szól, és a „V-FET és SIT erősítő kapcsolások” topik is ezért jött létre. Nem szeretném, ha a mellékszálak, illetve az ezekre adott reakcióim elvinnék a fókuszt vagy teleszemetelnék a témát. Ha a fejlesztésekhez, kapcsolásokhoz vagy a konkrét építésekhez kapcsolódik kérdés vagy észrevétel, arra szívesen reagálok, de a továbbiakban maradjunk ennél a keretnél.

Bocsánat, hogy nem eresztem a témát, de akkor az eredeti kérdéshez ragaszkodva:
Nem akarok újabb topicot nyitni emiatt.

Nem azért nem szeretnék konkrét eladót ajánlani, mert nem akarok segíteni, hanem éppen ellenkezőleg. A V-FET-ek (SIT-ek) ma már annyira ritka és drága alkatrészek, hogy egy ajánlás óhatatlanul felelősséggel jár. Ha valaki egy ilyen tanács alapján vásárol, és később kiderül, hogy az alkatrész mégsem az, aminek látszik – vagy nem úgy viselkedik, ahogy kellene –, az komoly anyagi veszteséget jelenthet. A jelenlegi piaci helyzetben ráadásul olyan mértékű a hamisítás és az újramarkírozás, hogy sokszor még az eredetinek tűnő darabokról is nehéz teljes bizonyossággal kijelenteni, hogy valóban azok. Emiatt én inkább nem neveznék meg konkrét forrást, hanem azt tartom biztonságosabbnak, ha mindenki mérések, karakterisztikák és saját tapasztalat alapján dönt.
Ettől függetlenül szívesen segítek abban, hogy mire érdemes figyelni az ellenőrzésnél – melyik konkrét SIT / V-FET típusra gondolsz?
Ugyanakkor szeretném jelezni, hogy az ezzel kapcsolatos részletes eszmecsere ebben a topikban már off-topicnak számít. Elsősorban Tunerman fejlesztései és építései a lényegesek, hiszen ez az ő topikja, ezért csak az ő beleegyezésével lenne érdemes itt tovább vinni ezt a szálat. Ha megfelel, folytathatjuk ezt egy külön topikban vagy privát üzenetben.

Ok, értem, bocsi.

Ebben a témában próbálkozz: Vásárlás, hol kapható?

Azért egy kicsit pontosítanék. Itt nincs olyan hogy valakinek a témája, és annak a belegyezése kellene - valamit nagyon félreértettél a fórummal kapcsolatban.. Olyan van, hogy vannak témák, és bárki írhat bele, természetesen lehetőleg olyat, ami a témába vág. Tehát ha V-FET erősítőt építenék, akkor ugyanúgy betehetném ide, és ha erről kérdeznék valamit, akkor sem kell külön engedély rá. Egyéb esetben pedig OFF-ba teszem, ha nem feltétlenül témába vég, de itteni hozzászólásra reagálok, vagy ebbe a beszélgetésbe illik bele.

Rendben, köszönöm a pontosítást, akkor ezt én értelmeztem félre. Természetesen nem úgy gondoltam, hogy egy témának „gazdája” van, vagy hogy bárkinek engedélyt kellene kérnie a hozzászóláshoz. Teljesen jogos, hogy bárki írhat egy témába, amennyiben az a tárgyhoz kapcsolódik, és az OFF megjelölés is erre szolgál.
Én csak arra szerettem volna utalni, hogy jó lenne a fókuszt a V-FET/SIT erősítőkkel és a konkrét kapcsolásokkal, építésekkel kapcsolatban tartani, és nem volt szándékom sem a fórum működését, sem a hozzászólás jogosságát megkérdőjelezni. Ha ez félreérthetően jött le, akkor azt elfogadom és korrigálom.

Bár mindenki a fórumon hasonló etikát tudna magáénak!

Sony TA-N7B V-FET teljesítmény erősítő javítása

Ikonikus erősítő került hozzám javításra - egy Sony TA-N7B V-FET teljesítmény erősìtő

Hibásan vették meg, elképesztő kockázatot vállalva, mivel ha a V-FET-ek mentek tönkre benne, akkor az azonnali gazdasági totálkár...viszont ha mégsem, akkor az viszont évszázad üzlete lenne.
Az eladó rövid üzenete csak annyi volt, hogy nem lehet bekapcsolni, ami valóban fennállt, mivel a "SOFT START" áramkör két teljesítmény ellenállása szétrobbant benne.
(A két hibrid BJT/V-FET végfok nem volt zárlatos, mivel már így a toroid trafók primer oldala nem kapott feszültséget)

Az elvi kapcsolást átnézve ennek az ellenállás szétrobbanásnak egy oka lehetett, nem kapcsolt be "SOFT START" relé, ami két ellenállást rövidrezárva megszünteti azok áramköri szerepét.

A dual monó kivitel miatt két különálló hangszórórelé tápegység van, de jobb oldalira rá van kötve a hálózati puha indítást intéző relé is. Na ez a 22µF/100v-os pufferkondenzàtor megadta magát a dupla terhelés alatt, és ezért nem indult el a "SOFT START" funkció.

Mindkét oldali 22µF/100v-os puffert kicserélve - és két próba 1R/20W-os ellenállást ideiglenesen beforrasztva - az erősítő bekapcsolt és rendben működött.
Mekkora szerencse volt tehát egy ilyen tipushibás erősítő megvétele
TJ.

Ez a TA-N7B mindig jó példa arra, hogy a Sony mennyire nem „szokványos” módon használta a V-FET-eket.

A javítás része teljesen valid, a soft-start kör hibája ismert jelenség (puffer elkó → relé nem húz → soros ellenállások megsemmisülnek). Ilyenkor tényleg kritikus, hogy a végfok egyáltalán nem kap tápot, mert ha igen, és bármi elcsúszik, a V-FET-ek azonnal viszik a projektet gazdasági totálkárba.

Ami a végfokot illeti:

Ez nem source follower VFET kimenet, hanem egy kaszkódolt hibrid fokozat.

Felépítés:
– felül V-FET-ek (2SK60 / 2SJ18)
– alattuk bipoláris tranzisztorok
– a kimenet a BJT emitteréről jön

A V-FET gate vezérlése határozza meg az áramot, de a tényleges terhelést a BJT viszi.

Ez gyakorlatilag egy cascode jellegű működés:
– a V-FET viszonylag fix Vds körül dolgozik → kisebb nemlinearitás
– csökken a Miller-hatás
– javul a nagyfrekvenciás viselkedés

A bipoláris rész:
– emitter ellenállásokkal jól párhuzamosítható
– stabilabb árammegosztás
– robusztusabb terhelhetőség

Ez a kombináció adja:
– a V-FET karaktert (transzfer görbe)
– és a BJT megbízhatóságot

Lényegében a V-FET itt transzkonduktancia elemként működik, a BJT pedig áram-pufferként.

Ezért tűnik elsőre furcsának, hogy „a jel még átmegy egy tranzisztoron a V-FET után”, de valójában nem egy sima emitter follower lánc, hanem egy tudatosan felépített kaszkód struktúra.

Pont emiatt tud ez a végfok túlélni bizonyos hibákat, és ezért nem annyira kritikus a táp stabilitása sem, mint egy direkt VFET kimenetnél.

Szóval igen, volt benne szerencse – de az is látszik, hogy nem vakon lett javítva ?

A TA-F7B integrált erősítővel együtt ez volt a Sony V-FET projekt erősítők "hattyúdala"(1977-79), a BJT/V-FET bootstrap kimenet pedig elfogadhatóbb biztonságot nyújtott a csak V-FET-es kimenetekhez képest.

A rejtett előnye ennek a BJT/V-FET bootstrap kimenetnek, hogy a BJT-n csak a felső V-FET GS feszültsége van,. Így gyakorlatilag nagyobb kivezérlésnél sem nő meg jelentősen a disszipációja, mert a V-FET nyitásakor lecsökken annak a GS feszültsége - nagy ötlete volt annak aki ezt kitalálta
TJ.

Ez a GS-alapú bootstrap rész tényleg nagyon elegáns megoldás.

Ami még érdekes lehet, hogy ezzel a felépítéssel a V-FET kvázi egy „védettebb” tartományban dolgozik, mert a BJT miatt nem közvetlenül a teljes kimeneti lengést látja. Ez szerintem a linearitáshoz is hozzájárul, nem csak a disszipációhoz.

Az jutott eszembe, hogy ez mennyire tekinthető klasszikus cascode-nak, és mennyire egy saját Sony-féle hibrid megoldás, mert működésben hozza a cascode előnyeit, de topológiában azért eltér.

Te hogy látod, inkább cascode-ként értelmezhető, vagy inkább egy bootstrapelt emitter follower variáns?

1. A klasszikus "kaszkód" feszültségerősìtő alapkapcsolásban a felső aktív elem vezérlő elektródája van földelve, és az anód/kollektor/drain a jelkimeneti pont.

2. A példának hozott Sony TA-N7B végfok kimenetén a felső V-FET drain elektródája földelt, és followerként üzemelve utánhúzza - ez a bootstrap elve - az alatta lévő BJT kollektorát.

3. A megoldás lényegi eleme, hogy a nagyáramú kimeneten használt BJT eszköz áramához csak kb. harmad-negyedannyi CE feszültségváltozás tartozik - ez a V-FET GS vezérlő feszültsége.
TJ.

Akit érdekelnek az ilyen és ehhez hasonló kimeneti megoldások, az a Nelson Pass féle STASIS (Threshold, USA) kapcsolásokat mindenképpen nézze meg.
TJ.

Így már teljesen érthető, köszi a részletes levezetést

Ez alapján tényleg jobban leírható bootstrapelt emitter followerként, mint klasszikus kaszkódként, még ha működésben hozza is annak több előnyét. Az, hogy a BJT gyakorlatilag csak a V-FET GS viselkedéséből „lát” egy töredék feszültséget, a kulcsa az egésznek. Így jön ki az, hogy viszonylag kis eszközzel is nagy áramot lehet stabilan kezelni, anélkül hogy elszállna a disszipáció.

A STASIS párhuzam is teljesen helytálló, ott is hasonló filozófia jelenik meg: egy vezérlő fokozat adja a karaktert, és egy robusztusabb rész viszi a terhelést.

Viszont maga a STASIS kivitel számomra már egy kicsit a „túl van tolva” kategória.

Műszakilag teljesen rendben van:
– alacsony kimeneti impedancia
– nagy áramtartalék
– jól elosztott disszipáció

Ugyanakkor az a tranzisztormennyiség, amit a kimeneten látni, inkább brute force megközelítésnek hat.

A Sony V-FET + bootstrap megoldása ezzel szemben letisztultabb irány: kevesebb eszköz, de jobban kihasznált működési elv.

Számomra:
– STASIS: műszakilag korrekt, de túlméretezett
– Sony: elegánsabb, „okosabb” megközelítés

Mindkettő működik, csak más filozófia.

A termikus torzítás mint jenenség abból adódik, hogy a félvezető lapkahőmérséklete a disszipáció függvényében változik. A hőmérséklet változás munkapont változást okoz, ami idegenfeszültségként meg fog jelenni a kimeneten. Nem az a baj hogy tíz perc alatt eltolódik a kimeneti nulla volt néhány tized volttal, hanem hogy ez a változás nagyon gyors. TO3 tokozás esetében is több száz Hz-ig követi a lapkahőmérséklet a disszipáció változását. Ezt a változást lehet csökkenteni, ha a disszipációt több eszközön osztjuk el.
Más oka is lehet a sok tranzisztornak. Bár nem végeztem sem szimulációt, sem mérést bipoláris tranzisztorokkal olyan céllal hogy az optimális terhelő impedanciát megtaláljam, feltételezhető, hogy Pass úr foglalkozott a dologgal. Nem nagyon foglalkoznak ugyanis ilyen jellegű tesztekkel, pedig nem elhanyagolható. Elektroncsöveknél igen, mert ha már el kell fűteni sok-sok villamos energiát, nem mindegy mennyi kerül a hangsugázóra. A kapcsolások többnyire ki is használják a lehetőségeket. Félvezetőknél viszont már nem ez a helyzet. Ugyanazzal a tranzisztor párral készülhet 10W-os, de 100W-os erősítő is. Nem kell neki fűtőteljesítmény, nem kell impedanciát illeszteni, a határadatok betartásáig szabad kezünk van. Vagy mégsem?
Laterális fetekkel végeztem szimulációt és valós teszteket, ahol visszacsatolás nélküli "AB" osztályú buffer torzítására voltam kíváncsi a terhelő impedancia függvényében. K1058/J162 páros esetében 2X33V tápfeszültségről 100mA nyugalmi árammal bár 4Ω simán vállalható, de a legkisebb torzítás 16Ω esetében lesz. Ezek szerint 4Ω-hoz 4 pár kellene. Ilyenkor a nyugalmi áram összesen 400mA. Ha egyetlen pár fet 400mA nyugalmi árammal dolgozik, már nem ez a helyzet. A torzítás magasabb a 4 pár fettel készült kapcsolásétól.
Gondolom minden erősítő elemnek meg lehet találni az optimális terhelő impedanciáját, ahol jól teljesít. LU1014 powerjfet esetén például nagyon kicsi ez az érték, ezért Pushpull teljes híd kapcsolásban még 2Ω is magasnak tűnik. Ha viszont kaszkód kapcsolásban üzemel, más a helyzet. Ott pentóda jellegű a karakterisztikája, az optimális terhelő impedancia pedig attól függően változik, hogy mekkora DS feszültségen üzemel. Nelson Pass is foglalkozott a dologgal, úgy rémlik az F1J erősítőjében.

A mellékelt Sony 2SK60 V-FET munkaponti grafinkonjából kiindulva a Sony TA-F7B BJT kimeneti tranzisztorain a következő közelítő disszipációs értékek adódnak:

- amikor 1A folyik a V-FET-en (kb. 50v lesz a DS), akkor kb. 15v a GS feszültsége, ez egyben a BJT CE feszültsége, így az 15W-ot disszipál
- abban az esetben amikor 2,6A folyik a V-FET-en (kb. 20v lesz a DS), akkor 5v a GS feszültsége, ez egyben a BJT CE feszültsége, így az 13W-ot disszipál.
- ebből az következik, hogy a kimeneten lévő BJT-k - a V-FET bootstrap miatt - elég nagy tartományban közel azonos disszipációval dolgoznak. Ezért ezzel a BJT/V-FET megoldással a hagyományosnak mondható tranzisztoros emitterkövetőknél jobb hangzásra számíthatunk
TJ.

Ilyen és hasonló trükkök jelentenék a megoldást a jó hanghoz. Bár a kaszkód kapcsolásnak is van valamilyen negatív hatása a hangra, mert nem nagyon találkozni vele.
A 2SK60 paraméterei mennyire változnak a hőmérséklet függvényében? Elég kevés adatot találtam róla.

A '70-es évek minőségi V-FET-es erősítői (működési elvei) egy letűnt korszakból ittmaradt bízonyítékok, hogy ha akartak akkor tudtak teljesíteni a gyártók....

Ami a Sony BJT/V-FET kimenetét illeti - a "direkt jelút" a kimeneti komplementer tranzisztorokon keresztűl halad, a V-FET bootstrap csak egy segédáramkör...igaz nem akármilyen hatékonysággal
TJ.

Ez nagyon jó felvetés, főleg a termikus torzítás ilyen szemlélete

Az, hogy nem csak lassú driftként kell nézni, hanem gyors, dinamikus jelenségként, szerintem is kulcs – és innen nézve teljesen logikus, hogy a disszipáció több eszközre osztása tényleg csökkenti ennek a hatását.

A terhelő impedanciás rész is érdekes, mert valóban hajlamos az ember félvezetőknél ezt „elengedni”, miközben a karakterisztikák alapján itt is van optimum, csak kevésbé van kimondva.

Amit írsz a laterális FET példára (több pár vs. egy pár nagyobb nyugalmi árammal), az jól rámutat arra, hogy nem ugyanaz a két eset torzítás szempontból, még ha az összáram azonos is.

Innen visszanézve a Sony megoldásra az tűnik érdekesnek, hogy a V-FET bootstrap miatt a kimeneti BJT-k egy viszonylag szűkebb feszültségtartományban dolgoznak, ami ebbe a „dinamikus termikus stabilitás” irányba hat.

A kaszkód/pentóda jelleg megint csak ide kapcsolódik, mert ott a terhelő impedancia és a működési tartomány erősen függ a DS feszültségtől, ami itt részben kontrollált.

Szóval ez alapján még inkább úgy tűnik, hogy ezek a megoldások nem csak „hangkarakter” miatt születtek, hanem elég komoly fizikai jelenségekre reagálnak.

Elég érdekes irány

Ez így egy érdekes megközelítés

Abban egyetértek, hogy a „direkt jelút” ténylegesen a kimeneti komplementer BJT-n keresztül megy, tehát klasszikus értelemben ők hajtják a terhelést.

Viszont a V-FET bootstrap szerepét én nem érzem ennyire „segédáramkörnek”, mert pont az határozza meg a BJT munkaponti és dinamikus viselkedését.

A korábban említett példából is az jött ki, hogy a BJT CE feszültsége gyakorlatilag a V-FET GS-hez van „kötve”, és emiatt a disszipációja egy viszonylag szűk tartományban marad még nagy áramoknál is.

Ez szerintem már több, mint egyszerű segédkör:
inkább egy olyan vezérlő/linearizáló elem, ami meghatározza az egész kimeneti fokozat működését.

Innen nézve nekem ez továbbra is egy hibrid megoldás:
– a teljesítményt a BJT viszi
– de a működési karaktert és a munkapont viselkedését a V-FET diktálja

Szóval „direkt jelút” szempontból BJT végfok,
működési elvben viszont elég erősen V-FET dominált.

Ez a kettősség szerintem pont a lényege ennek a kapcsolásnak.

Egyébként amit a termikus viselkedésről írtatok, az is jól ráerősít erre, mert pont ez a fajta „kontrollált disszipáció” segíthet a dinamikus torzítás csökkentésében.

Ha a túlzott tranzisztor mennyiség jó út lehet a termikus torzítás csökkentésére, akkor érdemes lehet foglalkozni a gondolattal. Arról már olvastam, hogy egy alapjában nagyobb teljesítményű erősítő jobban szól kis hangerővel, mint az eleve kis teljesítményre gyártott. Gondolom itt is a kisebb illetve nagyobb hőmérséklet változás lehet az egyik ok.

Az optimális terhelő impedancia probléma akkor került előtérbe, amikor a csöves vs félvezetős erősítők torzításáról esett szó. Akkor fogalmazódott meg egy kép, miszerint az erősítő elem transzver karakterisztikája lehet négyzetes, de ez csak egy szakasz az egész karakterisztikában. Ez a négyzetesség nem tart a végtelenig, mert valamikor vége lesz a görbének. Vagy azért mert kilép a SOA tartományból, azaz tönkremegy, vagy elfogy a lendület, azaz a meredekség nem növekszik tovább, hanem kezd csökkenni. Ebben az utóbbi esetben egy "S" görbe lesz a transzfer karakterisztika. Egy ilyen "S" görbe középső szakasza a legegyenesebb, ide lehet helyezni a munkapontot. Itt lesz valamekkora használható feszültségváltozás, valamint áramváltozás. Ez határozza meg az optimális terhelő impedancia értékét.
Azokban az esetekben ahol a transzfer karakterisztika visszagörbülő szakasza nem használható, ott lehet trükközni, erre rá is világított tunerman a Sony esetében.

Úgy gondolom, valamilyen szinten meg lehet találni a lehető legjobb megoldást, de tökéletes nem lehet. A kaszkód is csak részmegoldás, mert valójában az erősítő elem tervezésekor lehetne a legtöbbet tenni.

Ez nagyon jól össze lett rakva, főleg az „S” görbés megközelítés

Így már teljesen érthető az is, hogy miért jön elő az optimális terhelő impedancia kérdése félvezetőknél is, még ha nem is szokás ennyire explicit módon kezelni.

Az a gondolat is ül, hogy egy nagyobb teljesítményre méretezett fokozat kis jelszinten „nyugodtabban” dolgozik, mert kisebb a relatív hő- és munkapont-ingadozás. Ez jól összecseng azzal, amit korábban a párhuzamos eszközökről írtál.

Az „S” karakterisztika középső, leglineárisabb szakaszára helyezett munkapont pedig szerintem kulcs, mert ott még van tartalék mind feszültségben, mind áramváltozásban, anélkül hogy a görbe elkezdene visszahajlani.

Innen nézve a Sony megoldása tényleg egyfajta „trükközés”, ahogy írod: a V-FET bootstrap révén próbálja a BJT-ket ebben a kedvezőbb tartományban tartani, még változó kimeneti viszonyok mellett is.

És igen, az is nagyon találó, hogy a kaszkód sem csodaszer, inkább egy eszköz a sok közül. A végén tényleg az számít, hogy az adott erősítő elem karakterisztikájából mennyit sikerül „hasznos tartományban” kihasználni.

Ez így egy elég kerek kép

Megjöttek a megrendelt MPC71 1R/5W ellenállások a Sony TA-N7B V-FET erősítőbe, de a beépítésük előtt a két hangszórórelét szétszedtem és az érintkezőiket kitisztítottam.

Az ellenállások beforrasztása után egyből indult az erősítő, egyedi jelenség lehet a két hangszórórelé kb. 1mp-es időkéséssel való bekapcsolása (nem egyforma a két relé tápegység terhelése )

Megmértem a végfokok torzítását 1kHz/100W/8R műterheléssel, hát a hanggenerátorom saját THD értékét láttam megjelenni a kimeneten (0,015%)
It's a Sony
TJ.