Dispre 2 - komplemetárně symetrický předzesilovač
(poslední modifikace 16.5.2009)
Předzesilovač Dispre 2 (nový Dispre,
Dispre SSE) je pokračovatelem původního konceptu Dispre. Koncept
Dispre vznikl jako studijní projekt a realizace pro ověření
filozofie návrhu předzesilovače s velkou šířkou pásma,
bez omezení dynamických vlastností rychlostí přeběhu, a bez
použití smyčky celkové zpětné vazby. Daní za to bylo
vyšší zkreslení nízkými harmonickými, zejména pro velké
amplitudy výstupního napětí. Dalším důležitým prvkem
původního Dispre byl robustní koncový stupeň a minimální
výstupní odpor. Zvolená jednoduchá struktura měla za
následek poměrně velkou stejnosměrnou složku na výstupu a
vedla k nutnosti použít výstupní kondenzátor, což
neumožňovalo připojit na výstup sluchátka.
Dispre 2 vychází z pozitivních zkušeností, získaných při
provozu původního konceptu. Zachovává velkou šířku pásma,
velmi vysokou rychlost přeběhu, jeho dynamické vlastnosti
nejsou rychlostí přeběhu limitované. Používá stejně
robustní koncový stupeň. Je celý stejnosměrně vázaný,
nepoužívá vazební kondenzátory a umožňuje připojit na
výstup sluchátka.
Topologie Dispre 2 je komplementárně-symetrická. To způsobilo
radikální snížení zkreslení nízkými harmonickými. Je
použita slabá celková zpětná vazba z výstupu na vstup, za
účelem stabilizace DC parametrů. Tato slabá ZV nezanáší
zkreslení vysokými harmonickými a nezpůsobuje nevhodné
omezení rychlosti přeběhu. Pro odstranění DC složky na
výstupu bylo přidáno DC servo.
Koncový stupeň Dispre 2 pracuje ve třídě A pro výstupní
napětí do 6V do zátěže 600 ohm, pro 1k2 a výše až do
limitace je ve třídě A.
Obvodové řešení
Vstupní audio signál přichází na svorkovnici X1, za kterou
bezprostředně následuje potenciometr. Za potenciometrem
následuje RC filtr. Za ním jsou 2 vstupní, komplementární,
NPN-PNP diferenční stupně, s velmi silnou odporovou
emitorovou degenerací. Výstupní proud z tohoto
komplementárně-diferenciálního stupně je převáděn na
napětí vnořenými kaskodami. Tento VAS stupeň je pro
linearizaci zatížen odporem 22k proti zemi. Za VAS je
zařazený diamond buffer s vysokým vstupním a minimálním
výstupním odporem. Výstupní odpor bufferu určuje sériový
odpor na 5 - 75 ohm, podle použité hodnoty odporu. Výstup je
stabilní do jakékoliv kapacitní zátěže. V obvodu je
použita slabá celková zpětná vazba. Zesílení obvodu s
otevřenou smyčkou zpětné vazby je 32,9 dB, signálové
zesílení po uzavření zpětné vazby je cca 12dB. Výstupní
napětí z předzesilovače je vedené jednak na šroubovací
svorkovnici a jednak na XLR konektory. XLR výstup je zvolený
proto, že v případě propojení předzesilovače
s výkonovým zesilovačem, který má pravý symetrický vstup,
je možné 3-drátovým propojovacím kabelem s konektory XLR
docílit zlepšení potlačení brumových napětí, vzniklých
vyrovnávacími proudy po signálovém zemním vodiči (důsledek
smyčky nebo rozdílu potenciálu přístrojů). Pin 1 propojuje
signálové země, a pin 2 (- vstup symetrického vstupu)
odečítá rušivé napětí na signálové zemi. To platí jen
v případě použití výkonového zesilovače s pravým
symetrickým vstupem. Jinak se provede propojení přes konektory
RCA-CINCH z výstupní šroubovací svorkovnice.
Schéma obvodu
Je uvedeno jako slepé, jelikož Dispre 2 nebyl otevřený projekt a prodával se buď ve formě PCB + dokumentace a návod ke stavbě, nebo jako osazený oživený modul.
Vývojové varianty
Dispre 2 byl vyvinutý v květnu 2008, spolu s první verzí PCB, označenou jako "dispre2". Tato varianta nemá osazené součástky 22k, 100R a 68pF, a pro 22k existuje volná pozice. Na této první variantě PCB byla drobná chyba, a sice pravý výstupní XLR byl o 1,27mm více vzdálen od okraje desky, než levý.
Proto byl v srpnu 2008 vyroben nový PCB s označením "dispre2.1", kde byla chybná pozice XLR opravena.
Bohužel po cca 5 měsících provozu řady předzesilovačů vyšlo najevo, že některé kusy trpí na VF oscilace výstupního diamond bufferu. Tyto oscilace se projevily jako zvýšený brum, většinou jen v jednom kanálu, ev. zvýšený šum na nižších kmitočtech. Problém byl řešen v prosinci 2008 a jako řešení byly doplněny červeně označené součástky ve schématu. VF oscilace jsou způsobené interakcí rychlých tranzistorů v budičích výstupního bufferu a parazitních impedancí PCB, a projevují se jen u některých kusů Dispre 2. Nicméně nově přidané součástky jsou doporučené pro všechny dosavadní realizace. VF oscilace potlačuje odpor 100R a kondenzátor 68pF, odpor 22k je dodatečná zátěž pro VAS. V lednu 2009 bude ověřen nový PCB s označením "dispre2 V3", na kterém jsou tyto úpravy provedeny. PCB V3 byl k dispozici od února 2009.
Na prvních 2 variantách PCB je potřeba doplnit úpravu podle následujícího obrázku, jde o přeškrábnutí 2 spojů a přidání 2 odporů 100R a 2 kondenzátorů 68pF. Odpory 22k do volných pozic R64, R65 neosazujte.
Doplnění odporů 22k :
Technické parametry
Vlastnosti obvodu jsou výborné i v otevřené smyčce zpětné vazby, a to jak zkreslení, tak kmitočtový rozsah (60kHz). Rychlost obvodu v otevřené smyčce pro zátěž VAS 22k a modifikaci V3, před uzavřením zpětné vazby, dokumentuje následující obrázek (opakovací frekvence obdélníku je 10kHz) :
Další měření jsou v obvodu s uzavřenou smyčkou zpětné vazby (normální provozní stav).
Obvod je stabilní do libovolné kapacitní zátěže, viz oscilogram do 1uF :
Skoková odezva zachovává stejný tvar pro všechny amplitudy výstupního signálu.
Velmi dobrá je i linearita na vysokých frekvencích a malých zatěžovacích impedancí, viz analýza na 100 kHz do 50 ohm :
Ceny
Schéma a osazovací výkres nyní uvolněny pro osobní, nekomerční využití!
Ukončení projektu Dispre 2 V3 a nastartování Dispre 2 V4
Projekt Dispre 2 V3 a prodej komponentů je od 28.4.2009 ukončen. K dispozici je od května 2009 obvodová modifikace s označením V4.
Ceník Dispre 2 V4 a zdroje ZT15VA
Dispre2 V4 finální provedení ve skříni, se sluchátkovým výstupem
Po dohodě je k dispozici v tomto provedení. Cena cca 500,- EUR.
Pavel Macura 1/2009
