Teleprint mosfet forstærker

[Smoelfen]

Kan du kører den uden temperatur kompensering??
og lige hvor meget skal de mos fet have i tomgangs strøm??(K135/J50 køre med ca 100ma)

Dem jeg byggede kørte uden temperaturkompensering, da FET’erne har en positiv temperaturkoefficient.
Et andet trick var at vikle to ekstra viklinger på transformatoren og lave to galvanisk adskilte, ustabiliserede forsyninger, som vist på den vedhæftede tegning. På den måde kunne vi udstyre FET’erne lidt mere og opnå yderligere 2 dB udgangseffekt.

Mvh Smoelfen

forstaerker1.PNG

[JGreen]

Jeg har kun leget med 2sk135/2sj50 har også et par stykker med 2sk1058/2sj162. Og det med at give drivertrinet 8-10V mere en udgangen er en god ide.

Det jeg var lidt efter var om man kunne bruge IRFP240/ IRFP9240 i stedet for 2sk135/2sj50 for så er der en hel del forstærker som kunne vækkes til live for små penge igen. (IRF240/IRF9240 er i To 3 hus)
For dem fra Exicon er der godt nok en heftig pris på 25£ per stk.

(Kan se der er kommet nye priser fra Exicon 5-10£ men det ser ud til de faser to3 huset ud!!)

PS. Mangler du ikke D/Zn mellem G og S når du bruger 135/50 der er vist dioder i dem i plast hus men mange bruger dem for en sikkerhed .

[Klarskov]

Jeg ved ikke hvor relevant det er, men Nelson Pass skriver om hans F5M, hvor han bruger IRFP140 og IRFP9140, at forvrængningen falder med øget bias, hvilket jeg faktisk har verificeret (hvis der skulle være interesse for det uploader jeg gerne forskellige spektra). Jeg husker ikke, hvor langt ned man kan gå for lige netop at slippe af med cross-over-forvringingen, men det vil næppe være klogt at køre med mindre end 100mA.

IRFP140 og IRFP240 er ikke vildt forskellige. IRFP140's Vds er 100V, IRFP140's Vds er 200V, som angivet. Den meste markante forskel er Rds(on): IRFP140: 0,077ohm, IRFP240:0,18ohm. Alt andet lige skulle IRFP140 kunne give en lidt lavere udgangsimpedans og dermed en lidt bedre dæmpningsfaktor - men i Teleprint versionen er der så meget modkobling, at det næppe spiller nogen rolle.

Vh
Hans Jørgen

PS. Pass' F5M er den mest elegante forstærkerkonstruktion, der nogensinde er lavet! Tag et kig på diagrammet:
https://www.diyaudio.com/community/thre ... 5m.406472/

[Skorpio]

IRFP140/240 og lignende er uegnede til den viste forstærker

[Helikon]

IRFP140/240 og lignende er uegnede til den viste forstærker

Hvad er grunden til det? Er det fordi de er beregnet til fast switching applikationer? og derfor svære at styre til andet end tændt eller slukket tilstand?

[Smoelfen]

IRFP140/240 og lignende er uegnede til den viste forstærker

Hvad er grunden til det? Er det fordi de er beregnet til fast switching applikationer? og derfor svære at styre til andet end tændt eller slukket tilstand?

De kan godt bruges. Ser man på overføringskarakteristikken (TC‑kurven), er der en forskel, men den er ikke større, end at det stadig kan lade sig gøre.

Jeg ved ikke hvor relevant det er, men Nelson Pass skriver om hans F5M, hvor han bruger IRFP140 og IRFP9140, at forvrængningen falder med øget bias, hvilket jeg faktisk har verificeret (hvis der skulle være interesse for det uploader jeg gerne forskellige spektra). Jeg husker ikke, hvor langt ned man kan gå for lige netop at slippe af med cross-over-forvringingen, men det vil næppe være klogt at køre med mindre end 100mA.

IRFP140 og IRFP240 er ikke vildt forskellige. IRFP140's Vds er 100V, IRFP140's Vds er 200V, som angivet. Den meste markante forskel er Rds(on): IRFP140: 0,077ohm, IRFP240:0,18ohm. Alt andet lige skulle IRFP140 kunne give en lidt lavere udgangsimpedans og dermed en lidt bedre dæmpningsfaktor - men i Teleprint versionen er der så meget modkobling, at det næppe spiller nogen rolle.

Vh
Hans Jørgen

PS. Pass' F5M er den mest elegante forstærkerkonstruktion, der nogensinde er lavet! Tag et kig på diagrammet:
https://www.diyaudio.com/community/thre ... 5m.406472/

Jeg er enig i dine betragtninger omkring bias. Der er kun én vej frem, at lægge en bias på omkring 100 mA. Mange har forsøgt at slippe af med cross‑over‑forvrængningen ved at øge forstærkningen og dermed modkoblingen – altså forsøge at modkoble sig ud af problemet – men det går sjældent godt, fordi man hurtigt løber ind i slew‑rate‑begrænsninger, især på grund af de kapaciteter, der sidder i gaten på FET’erne..

PS. Pass' F5M er den mest elegante forstærkerkonstruktion, der nogensinde er lavet! Tag et kig på diagrammet:
https://www.diyaudio.com/community/thre ... 5m.406472/

Det elegante, er at det er enkelt

Mvh Smoelfen

[Skorpio]

IRFP140/240 og lignende er uegnede til den viste forstærker

Hvad er grunden til det? Er det fordi de er beregnet til fast switching applikationer? og derfor svære at styre til andet end tændt eller slukket tilstand?

Nej, det er deres fysiske opbygning, der kræver en temperatur kompencerende bias. De originale er selvregulerende. Søg på vertikale og horisontale MOS-FET typer.

[JGreen]

2sk135/2sj50 er lateral MOSFETs de kræver ikke en temperatur kompencerende bias.

(jeg har en rat heftig en den er der lavet temperatur kompencerende bias på driver trans)

Det var lidt det jeg var på jagt efter om man kunne bruge IRFP240/ IRFP9240 i stedet for
2sk135/2sj50 og 2sk1058/2sj162

[Klarskov]

Med forbehold for at det kan se ud som off topic, men i betragtning af at nogen faktisk er i gang med at bygge med IRFP'erne er det for mig at se værd at undersøge lidt dybere. Derfor dette indlæg.

Nej, det er deres fysiske opbygning, der kræver en temperatur kompencerende bias. De originale er selvregulerende. Søg på vertikale og horisontale MOS-FET typer.

Meget interessant!
Som du foreslog har jeg søgt lidt rundt. I et papir (https://www.diyaudio.com/community/atta ... df.692456/ ) nævner Erno Borberly rigtigt nok deres positive temperaturkoeficient. I en decideret applicationsnote hedder det dog: "You can often recognize the IRFP240's thermal stability under challenging conditions,(...)" (https://www.allelcoelec.com/blog/Unders ... %20IRFP240 ). Vishay, der producerer IRFP-serien, nævner ikke noget om det overhovedet.

Jeg har "prøvebygget" Pass's F5M og testet den med forskellige bias (fra 100mA til 500mA). Når jeg prøver at huske tilbage på projektet er det rigtigt, at man skulle starte med "for lav" bias - en 80-100mA, fordi strømmen igennem den steg en del efterhånden som den blev varm. Jeg har også brugt IRFP'erne i en hybrid klon og gjort nogenlunde den samme iagttagelse - uden dog at hæfte mig så meget ved den. I alle tilfælde så det dog ud som om de blev termisk stabile efter nogen tid (30-60min.). Og heldigvis forblev DC-niveauet på udgangen lavt hele tiden! Jeg er stadig i gang med hybrid-dyret, så jeg vil holde øje med det. Nelson Pass nævner intet om temperaturkoeficienten i hans beskrivelse af F5M.

Og for så vidt angår Teleprint-projektet: hold øje med den termiske stabilitet - og brug under alle omstændig ordentlig køling!

[Smoelfen]

Med forbehold for at det kan se ud som off topic, men i betragtning af at nogen faktisk er i gang med at bygge med IRFP'erne er det for mig at se værd at undersøge lidt dybere. Derfor dette indlæg.

Nej, det er deres fysiske opbygning, der kræver en temperatur kompencerende bias. De originale er selvregulerende. Søg på vertikale og horisontale MOS-FET typer.

Meget interessant!
Som du foreslog har jeg søgt lidt rundt. I et papir (https://www.diyaudio.com/community/atta ... df.692456/ ) nævner Erno Borberly rigtigt nok deres positive temperaturkoeficient. I en decideret applicationsnote hedder det dog: "You can often recognize the IRFP240's thermal stability under challenging conditions,(...)" (https://www.allelcoelec.com/blog/Unders ... %20IRFP240 ). Vishay, der producerer IRFP-serien, nævner ikke noget om det overhovedet.

Jeg har "prøvebygget" Pass's F5M og testet den med forskellige bias (fra 100mA til 500mA). Når jeg prøver at huske tilbage på projektet er det rigtigt, at man skulle starte med "for lav" bias - en 80-100mA, fordi strømmen igennem den steg en del efterhånden som den blev varm. Jeg har også brugt IRFP'erne i en hybrid klon og gjort nogenlunde den samme iagttagelse - uden dog at hæfte mig så meget ved den. I alle tilfælde så det dog ud som om de blev termisk stabile efter nogen tid (30-60min.). Og heldigvis forblev DC-niveauet på udgangen lavt hele tiden! Jeg er stadig i gang med hybrid-dyret, så jeg vil holde øje med det. Nelson Pass nævner intet om temperaturkoeficienten i hans beskrivelse af F5M.

Og for så vidt angår Teleprint-projektet: hold øje med den termiske stabilitet - og brug under alle omstændig ordentlig køling!

Det her er faktisk ret spændende – den side havde jeg slet ikke overvejet. Når alt kommer til alt, har den termiske modstand fra FET’en og hele vejen ud til 'stuetemperatur' – altså montering, køleprofiler, luftflow osv. – nok en del at sige. Der forestår en større undersøgelse

For en del år siden sad jeg som R&D‑ingeniør og udviklede HF‑forstærkere til GSM / 4G ‑ basestationer. Dengang fandt man ud af, at hele PA-enheden skulle op i masten – i solskin, i Sahara osv. Det viste sig faktisk at være en større udfordring at sætte matematik på en sort køleprofil i direkte sollys i en mast end at få 50 watt lineært ud af HF‑trinnet
I HF- kredsløb er det næsten altid horisontale RF‑MOSFET’er vi bruger.

Jeg synes faktisk, at det her er mindst lige så spændende. Jeg venter i ydmyghed på hvad der kommer frem af erfaringer. Hidtil har jeg ikke set problemer med IRFP140 og IRFP9140, når de er blevet proppet i noget udstyr.

Mvh Smoelfen

[kj2005]

Mosfet snak......

Det viste sig at IRFP240/IRFP9240 ikke sådan lige kan erstatte mine Hitachi's....

...i begge layout's med henholdsvis Hitachis PNP diagram og "Teleprint 81101" NPN alternativ fungerede Hitachi's PNP uden ændringer...men NPN udgaven hvor jeg havde sænket strømmen for VAS trinnet, betød at jeg ikke kunne åbne for de tungere gates på IRFP'erne...og da jeg så fik differerential trinnet til at øge strømmen opstod der lidt oscillering omkring 2 MHz

....kiggede for at se på forskellen i Gate-kapacitet
der er stor forskel på de gamle Hitachi lateral-MOSFETs og de moderne vertikale IRFP-modeller.
Gate-kapaciteten (som nævnt i datablade) er målt ved en bestemt spænding, og her er de rå tal:

2SK135 (Hitachi N-channel): Ca. 600 pF
2SJ50 (Hitachi P-channel): Ca. 900 pF
IRFP240 (N-channel): Ca. 1300 pF
IRFP9240 (P-channel): Ca. 1200 pF

Så IRFP-transistorerne har over dobbelt så stor gate-kapacitet sammenlignet med de originale Hitachi-transistorer. Som hovedårsagen til, at VAS-trinnet bliver overbelastet og begynder at oscillere i megahertz-området (ved brug af IRFP'erne i kredsløbet).

Der er en lille forskel på IRFP240 og IRFP9240 (ca. 100 pF). Det er normalt at P-channel transistorer har lidt andre kapaciteter og en højere indre modstand end deres N-channel modparter for at opnå samme strømevne.
Jeg tænkte på at forsøge med 27 pF både på T1 og T4?
Det korte svar var, nej, ikke på T4. Men måske justere T1.
T1 (2SA1370) har 22 pF forbundet til sin kollektor. Har læst mig til, at det er en Miller-kondensator og bruges til at bremse VAS-trinnet og skabe stabilitet (dominant pol kompensering).

T1 (VAS-transistoren)...med IRFP'erne kan man godt forsøge at øge denne 22 pF til 27 pF eller 33 pF for at tæmme oscilleringen, mens du tester med IRFP-transistorerne. Men tænker, at med de originale Hitachi i kredsløbet, at gå tilbage til de oprindelige 22 pF for at beholde båndbredde og hurtighed.

Nå, men... skiftede P2 til 5K og ændrede R3 og R5 til 5K6...og kredsløbet fungerede.
Flere udtalelser på nettet beskriver et klassisk problem, når man forsøger at erstatte de oprindelige Hitachi lateral mosfets (2SK135/2SJ50) med moderne vertikale mosfets (IRFP240/9240):

Højere Threshold Spænding , Vgs: Lateral 2SJ50/2SK135 begynder at åbne ved omkring 0,1V til 1,0V
De vertikale IRFP kræver mellem 2V til 4V før de begynder at åbne. Potentiometeret P2 (1K) plus strømmen gennem VAS-trinnet kunne ikke skabe et stort nok spændingsfald til at "åbne" for begge gate-sider samtidigt . Der skal være ca. 7V ~ 8V mellem de to gates for at tomgangsstrømmen fungerer.
IRFP transistorerne har en langt større indgangskapacitet end de gamle Hitachi mosfets.....Jeg bliver nok aldrig helt varm på IRFP'erne...

Som her ses i "Teleprint 811001" versionen

[kj2005]

Dengang med Erno Borbely's "Servo 100" tænkte jeg over årsagen til at det godt designede diagram, ikke levede op til forventningerne. Derfor har alle mulige spørgsmål om mosfet forstærkere været til samtale i torsdagsklubben.

Der var også BUZ900 og BUZ905 som ikke er 100 % identiske med Hitachi's 2SK135 og 2SJ50, selvom de ofte har været solgt og brugt som direkte erstatninger (også til mig) .BUZ900/BUZ905 er begge fra samme type af lateral mosfets, som er forskellen fra de almindelige switch mosfets som IRFP serien.

Der er forklaringer på, hvorfor BUZ'erne adskiller sig, og måske hvorfor man oplevede en forskel i lyden fra Erno Borbely "Servo 100" . Der er forskelle i specifikationer.
BUZ-serien (oprindeligt fra Magnatec/Semelab) blev designet til at overtage markedet, da Hitachi stoppede produktionen af deres legendariske TO-3 metalkapslede modeller. BUZ'erne passer i de samme huller med næsten samme elektriske specifikationer...men der er afvigelser mht. spænding og strøm. BUZ900/BUZ905 er ofte specificeret til en smule højere spænding og kan tåle en anelse mere strøm (8A mod Hitachis 7A).

Kapaciteter og transconductance (gfs), som det blev oplyst er den interne chip geometri ikke helt den samme. Det betyder, at deres indgangskapacitet (Ciss) og overførselskarakteristik (stejlhed/gain) afviger . Selvom afvigelserne ikke forhindrer dem i at fungere i kredsløbet, ændrer det på forstærkerens dynamiske opførsel ved meget høje frekvenser.

Hvorfor manglede den "gode" mosfetlyd?
Erno Borbelys "Servo 100" er en fantastisk og godt konstrueret DC-koblet forstærker.
Når jeg ikke fik den eftertragtede, varme og rør-agtige "Mosfet-sound", kan det skyldes følgende faktorer, som jeg fik oplyst og bare kan gentage , men ikke underbygge!

Citat:
"Hitachi opfandt oprindeligt denne specifikke audioteknologi i 1970'erne. De havde en helt særlig renhed og proces i deres silicium-wafer-produktion. Det betød, at andre producenter der kopierede chippen for at ramme samme elektriske data, de ramte sjældent den præcis samme ulineære forvrængningsprofil i de lave strømområder.
Det er netop denne "milde", harmoniske andens-ordens forvrængning ved lav udstyring, der ofte giver lyden fra Hitachi's mosfet's det "varme" rygte." slut.

Tomgangsstrøm: Hitachi's lateral mosfet's har en meget speciel egenskab: De har en negativ temperaturkoefficient ved strømme over ca. 100 mA (for Hitachi). Fortællingen var , at hvis tomgangsstrømmen i Servo 100 dengang var sat for lavt (f.eks. kun 20-40 mA), ville forstærkeren køre med en smule overgangsforvrængning (crossover distortion)..... og så lyder den koldt og analytisk. Lateral fets skal typisk presses op på minimum 70–100 mA pr. par, før de for alvor "åbner op" og leverer den silkebløde lyd.

Jeg har forsøgt, men det kan være vanskeligt at genfortælle gamle historier, og stadig befinde sig på sandhedens smalle sti som er lang og trang...

Vh Kim

Ps. det simple ser ud til at være vejen frem...det bliver ved "Teleprint 811001" som ses i testudgave med IRFP'erne

[kj2005]

Kun foto

[Smoelfen]

God gennemgang, gode observationer – godt gået. Citatet har jeg set før, det lyder næsten religiøst ( ment positivt ).
En strøtanke, ej tænkt til ende. Når nu IRFP’erne stort set har dobbelt så stor indgangskapacitet som 2S’erne, kunne der så være en idé i at køre hele drivertrinnet med den dobbelte strøm? Som sagt, ikke tænkt til ende. Det handler jo om at kunne "flytte" nogle elektroner hurtigere gennem gate‑kapacitansen.

Mvh Smoelfen

[kj2005]

God gennemgang, gode observationer – godt gået. Citatet har jeg set før, det lyder næsten religiøst ( ment positivt ).
En strøtanke, ej tænkt til ende. Når nu IRFP’erne stort set har dobbelt så stor indgangskapacitet som 2S’erne, kunne der så være en idé i at køre hele drivertrinnet med den dobbelte strøm? Som sagt, ikke tænkt til ende. Det handler jo om at kunne "flytte" nogle elektroner hurtigere gennem gate‑kapacitansen.

Mvh Smoelfen

Det giver udfordringer at forstå kredsløb når man er DIY mand, så man må læse ekstra på teksten . Det har tidligere handlet om rør, så de udregninger du ser for denne "Teleprint 811001" forstærker, er det første forsøg på rigtigt at forstå, hvordan kredsløbet fungerer.

Jo, tanken var, i første omgang, at åbne lidt op for indgangs differentialtrinnet. Jeg startede med 3K9 for R3/R5.. men det gav ikke tilstrækkeligt. Så det blev 5K6 for R3/R5. ....1K for P2 kunne ikke tilstrækkeligt åbne op for strømmen så P2 skiftet til 5K....og så kom der gang i sagerne, næsten for meget!

Nelson Pass nævner intet om temperaturkoeficienten i hans beskrivelse af F5M.

Og for så vidt angår Teleprint-projektet: hold øje med den termiske stabilitet - og brug under alle omstændig ordentlig køling!

Da strømmen begyndte at løbe gennem P2 skruede vi langsomt op til 100mA..så langt så godt, fin sinus.....ved 115mA begyndte de første tegn på ustabilitet og den mangelfulde køling med de to TO-3 aluhuse begyndte at blive godt varme...og hvad skete der? Som IRFP'erne "fik varmen" forsvandt en del, eller det meste af den "uldne" sinus som pludselig stod helt rolig?? Vi spillede på "Teleprint" og det lød umiddelbart ok.....strømbegrænseren viste nu 120mA og rolig

Der sker et eller andet med IRFP'erne i takt med at "de får nogle mA at arbejde med "... jeg tænker, at det "klarskov" skrev om tilstrækkelig køling til den type mosfet's nok er en god idé...

Hvis man ønsker at bruge IRFP'erne...de skruer ikke ned for varmen som Hitachi's... jeg har set P2 udskiftet med en Vbe multiplier, en BD139 som kan monteres i serie på samme måde som potmetret, men monteret på kølepladen sammen med de to IRFP udgange....det kan måske holde styr på at IRFP ikke "løber" med strømmen....tror ikke man bruge et 5K potentiometer i denne forstærker hvis valget er IRFP transistorer i udgangen?

...til næste test tænkte over at skifte de to 220 Ohm gate modstande til 470 Ohm eller 680 Ohm...beholde de 3K9 for R3/R5 og sænke R7 til f.eks 180 Ohm.....det vil nok give nogle erfaringer.

Mvh Kim