Chào các bác, Sau scandal lùm xùm vụ mạch X250, em và những người làm nó đành âm thầm, liên hệ nhau bằng yahoo, email để cùng nhau hoàn thành. Và em cũng đã hoàn thành nó, một cách đơn giản nhất. Sau khi nghe, em lại ngứa tay và tiếp tục mày mò, nghiên cứu. Trong thời gian đó, em tham khảo rất nhiều sách của các tác giả Bob Cordell, Douglas Seft, Ben Duncal, Randy Slone, các bằng sáng chế về điện tử analog, các trang web kỹ thuật, diyaudio forum.... Em nghiên cứu sâu hơn về các hiệu ứng Early, Miller và cách khắc phục nó, các cách làm cân bằng dòng điện... (còn tiếp...) Em định post bằng nick kia, nhưng vì số post quá ít, không thể lập topic mới, em đành dùng tạm nick này rồi để nó tạm yên nghỉ. Nó đã không còn diễn tả đúng trạng thái, em không còn ''đi 1 mình'' nữa.
Mừng bác đã trở lại, ae lại có thêm kiến thức kỹ thuật điện tử audio, cái này em đang rất cần(do đọc sách em không hiểu, vì không có được học căn bản) nhưng áp dụng trên thực tế em lại hiểu được
Cảm ơn bác Kitaro đã tin cậy và ủng hộ em nhiều lắm. Từ mạch cơ sở của X250 nguyên thủy, em đã cập nhật lại, và đưa ra sơ đồ của phiên bản cải tiến. Đó cũng là tiền đề của các nâng cấp tiếp theo sau nó. Điểm khác biệt chính, là mức độ degen lớn hơn, hạ dòng tĩnh cặp vi sai vào (từ 4 ~ 5mA xuống 2 ~ 2.5mA), tăng tải của vi sai nhập, và quan trọng nhất là: ứng dụng kiểu mạch gương dòng điện mới nhất, thay thế cho gương dòng điện Wilson improved đã cũ kĩ. Với mục đích tương tự - làm cân bằng dòng điện 2 nhánh vi sai VAS. Và bản cập nhật này, đã được gửi đến những ai quan tâm & thực hiện dự án X250. Bản cập nhật này, có âm thanh thanh thoát, trong trẻo hơn hẳn bản cũ. Ngoài em ra, còn có hơn 1 người cũng trong diễn đàn đã nghe nó và đánh giá. (còn tiếp...)
Nghe danh đã lâu.Hôm nay mới đc đọc bài viết của các bác. Các bác có thể cho em và các bạn xem ảnh rõ hơn chút đc k ạ?
Mừng bác quay trở lại và ko còn alone nữa! Topic trước em cũng tham gia ném đá. Em ném đá vì cách đặt vấn đề và cách nói của bác. Em thấy lần này bác có cách đặt vấn đề và tiếp cận khác! Hy vọng bác thành công trên cơ sở kiến thức bác đã học được và nếu có thể thì chia sẻ kiến thức cho dân ngoại đạo như em. Đừng như bo công suất chỉ là để gắn sò lên tản nhiệt!
Mừng bác trở lại,nhưng không biết lợi-hại thế nào. Đợt nà bác nào cùng gánh vác với bác ấy quả tạ này vào nhận đi ạ,không phải em,sau khi X250 bị tai nạn thì em cũng bị xòe
Xòa là xòe thế nào bác nhỉ, quả tạ đợt này không nặng như đợt trước đâu bác khỏi lo cho nhoc trí. dạo này có gì mới không bác Dinh, Chúc vui bác nhé. Brgs,
GƯƠNG DÒNG ĐIỆN: Như chúng ta đã biết, gương dòng điện là 1 mạch điện tử đặc biệt, sao chép lại dòng điện lại 1 cách y hệt, hay theo 1 tỷ lệ ta muốn giữa mạch tiêu chuẩn (có dòng điện tiêu chuẩn - Iin) và các dòng điện muốn có Iout. Trong điện tử analog, chúng ta đã có gương đơn giản thường thấy 2 transistor Widlar với 1 transistor nối tắt B-C và phân cực B cho transistor nhánh Iout. Mạch gương dòng điện Wilson với mức độ chính xác giữa In & Iout tỷ lệ 1:1 tốt hơn. Và cuối cùng là mạch Wilson Improved, khắc phục Early effect của gương Wilson. Đã là gương, thì cần có mức độ chính xác giữa 2 nhánh thật tốt, tổng trở thật cao. Vì hầu hết gương dòng điện chính là 1 tải chủ động - mà tải càng lớn thì càng nhẹ tải cho linh kiện nguồn. Về lý thuyết lẫn thực hành, đều nói rằng gương Wilson & Wilson Improved có độ chính xác giữa Iin & Iout rất tốt. Trong thực tế, em đo bằng DMM cho thấy mức độ sai lệch ở mức độ micro-ampe - độ chính xác gần như tuyệt đối. Kém nhất là gương 2 transistor, độ chính xác giữa In & Iout không cao. [attachment=0]Current mirror.gif[/attachment Về tổng trở ngõ ra: gương Wilson & Wilson improved có dạng 2 transistor mắc cascode nhau (trans này nối tiếp trans kia), nên tổng trở ngõ ra rất cao. Ngoài ra, gương Wilson cải tiến khắc phục được Early effect tác động lên Q4 gương Wilson. Chính vì lý do trên (độ chính xác cao + tổng trở ngõ ra Iout cao), em đã quyết định ứng dụng gương Wilson improved trong mạch X250. Nói thêm 1 chút, tại sao ta cứ phải loay hoay vấn đề cân bằng trong mạch symmetry?! Umm, mạch symmetry, chứa 2 mạch khuếch đại vi sai liên tiếp nhau. Mà khuếch đại sai, cần sự cân bằng giữa 2 nhánh của nó, để tránh méo (méo hài). Có bao giờ các bác tự hỏi tại sao phải match 2 trans vi sai chưa? Để DC offset thấp, thế DC offset thấp thì làm sao? Đó là câu trả lời. Với LTP (Long Tail Pairs - cặp đuôi dài, em hay gọi vi sai đầu vào là LTP) ta đã giải quyết được vấn đề cân bằng, DC offset <50mV, thế sao không làm cho vi sai VAS cũng như thế?! // Mấy vấn đề lùm xùm gạch đá gì đó, em không thích đôi co, cái gì qua cho nó qua. Ở đây em chỉ trình bày về kỹ thuật, con đường để đi đến đích muốn đến.
Khâm phục tinh thần tìm tòi của bác. Nhưng chỗ này em có ý kiến một chút, chỉ cần 1 động tác rất nhỏ thay đổi trị số con trở ở trong gương mà bác nói cũ kỹ thì nó sẽ đạt được độ cân đối của nó gần như tuyệt đối. Gương đơn giản đó có 1 ưu điểm là kháng rất tốt với sự thay đổi nhiệt và quan trọng đường đi của tín hiệu qua nó là ngắn nhất. Ngắn để làm gì? Nếu nhìn kỹ sơ đồ thì bán kỳ âm của tín hiệu đi quảng đường dài hơn bán kỳ dương khá nhiều, sự chênh lệch đường đi này tạo ra một hệ quả rất không tốt cho một yếu tố khác mà em chưa nói ở đây. Phần nữa nhìn kỹ chút dòng điện qua trở Bias xuất phát từ con vi sai của cặp vi sai thứ 2 rồi qua 1 nhánh của gương. Theo định luật Kiếc xốp nó không hề thay đổi. Em cũng nói luôn là điểm yếu của topo kiểu GM bác đang theo chính là con đường chiều dài khác của 2 bán kỳ tín hiệu như em nói ở trên, đây lại là điểm mạnh của topo Lin như topic bác Khoi mới mở vì 2 bán kỳ tín hiệu của nó cùng đi trên 1 con đường. Và vấn đề nữa mạch CCS cho vi sai bác dùng kiểu đó nó kháng rất kém với sự thay đổi nguồn, mạch nàu dòng cho vi sai quyết định dòng toàn bộ mạch bác nên chú ý chút. Em cũng đã cải tiến được mạch GM và giảm méo nó xuống thấp hơn 10 lần so với cũ, kèm theo em dùng 1 thủ thuật để méo này gần như không thể xuất hiện ra loa được. Em chỉ có ý góp ý với bác 1 chút để việc tìm tòi của bác sớm hoàn thành, chứ ko có ý gì khác. Nhưng 1 điều không thể quên là mình làm ampli nghe nhạc không giống như làm 1 con OPAMP, các bác nên nghiền ngẫm thêm sơ đồ bên trong những con OPAMP khủng (Rất tiếc là tài liệu không có nhiều) cũng ngộ ra nhiều cái hay.
Thực tế là em đã hoàn thành hết tất cả rồi. Bây giờ chỉ là nghe nhạc bằng nó và soạn thảo tư liệu đễ diễn giải thôi. //Những điều mà bác Tú nói về CCS LTP, có vẻ đi ngược lại với kiến thức em đã biết, đã học và đọc.
GƯƠNG DÒNG ĐIỆN (Tiếp theo)... Sau khi thực hiện hoàn thành mạch nguyên mẫu X250 với gương dòng điện Wilson improved, em đã nghiên cứ sâu thêm về mảng gương dòng điện. Em thấy còn có 1 kiểu mạch, tuy xuất sắc, đơn giản nhưng còn ít phổ biến đại trà. Có chăng, chỉ là ở phần thảo luận trong các forum kỹ thuật, và trong 1 vài sản phẩm hi-end ''bí ẩn'' nào đó thôi. Tài liệu về nó cũng tương đối nhiều, nhưng nổi trội nhất là bằng sáng chế số US20090315618A1, do Hashimoto (Sanyo electric/semiconductor) đăng kí tại US, ngày 24/12/2009. Nội dung của nó, trình bày về 1 gương dòng điện, gần tương tự gương Widlar 2 transistor cơ bản, nhưng transistor ở nhánh Input không nối tắt B-C nữa. Có thể thấy, nó đã dùng 1 transistor (gọi là compensated tranny, hay ''helper'' transistor - phong cách lão Bob) để nhận 1 phần dòng từ Iin, phân cực dẫn, từ đó cấp dòng phân cực B cho 2 transistor gương dòng điện (Sink). Như vậy, ta có thể thấy ở gương dòng điện Widlar, vì đã nối tắt B-C nên Early effect không thể tác động lên mối nối B-E (là 1 diode) được, nhưng nó sẽ tác động lên transistor nhánh Out, đây là nguyên nhân khiến cho gương Widlar không cân bằng nhau lắm. Cường độ dòng điện càng lớn thì Early effect xảy ra càng mạnh, do hiệu ứng Early liên quan đến dòng Ic. Còn ở gương dòng điện này (tạm gọi là gương dòng điện Compensator), Early effect sẽ tác động đều lên cả 2 transistor gương, trong điều kiện dòng gần như bằng nhau, thì sẽ cho tỷ lệ Iin/Iout 1:1. Iout = Iin/[1+(2/Hfe+Hfe^2)] Nhưng vấn đề ở đây, là transistor ''Helper'' có nhận dòng từ nhánh Iin để phân cực 2 lần Ib cho 2 trans gương, như vậy là có kéo dòng, khiến Iin & Iout không hoàn hảo. Biện pháp đề ra là làm sao khắc phục?! Linh kiện gì không kéo dòng mà điều khiển bằng áp nhỉ? MOSFET, BJT super-beta? Vâng, đó là câu trả lời! MOSFET thì hoàn hảo, nhưng nó lại có Ciss rất cao, mà Ciss này theo tần số AC sẽ kéo dòng Ig (lý thuyết là MOSFET không kéo dòng Ig). Công thức của Semelab/Exicon dùng được trong trường hợp này (Ig = 2.pi.Ciss.Vgs.f). Và thứ hai nữa là phải lo bảo vệ áp G-S của MOSFET - nếu như nó không tích hợp zener. Đó là 2 phiền phức, nhưng thực tế thì em đã dùng IRF610/TO-220 làm, và kết quả tốt. Một lựa chọn nữa, là BJT có hệ số Hfe lớn. Zetex semiconductor là 1 nhà sản xuất bán dẫn, có các sản phẩm chứa đựng điều này, em chọn ZTX696B/TO-92 nhỏ gọn, mà Hfe lớn (500), Pc, Ic ổn... Helper transistor cấp dòng Ib x 2 cho 2 transistor gương, thế nên dòng Ic/Ie của nó không lớn. Vd: Ic nhánh Iin = 5mA, Hfe transistor đó = 100 => Ib = 50uA. 2 lần con số này và 1 ít hao hụt, như vậy, cũng không lớn. điều kiện về dòng Ic/Pc của transistor thỏa, vậy còn điều khiện Vce. Ta thấy Vce của nó gần bằng nguồn, do đó Vce linh kiện cũng phải đặt được điều này để tránh hư hỏng sơ cấp breakdown. ZTX696B cũng thỏa mãn điều đó, vì Vce = 180V. Trong hình ảnh của mạch hoàn thành complete, có sự hiện diện của R1, R2, R3, R4. R2, R3 mắc ở cực E 1 BJT? Như vậy, nó là điện trở degeneration. Dĩ nhiên Q4, Q5 không bao giờ giống nhau hoàn hảo được, nên sự xuất hiện của chúng là để khắc phục vấn đề thiếu cân bằng trong thực tế. Ngoài vấn đề cân bằng ra thì nó còn góp phần làm tăng tổng trở ra Zout (Bob Cordell: desiging audio power amplifier). Theo 1 số tài liệu thì R4 để cải thiện băng thông của gương dòng điện này. R4 bằng bao nhiêu là đủ? Theo em thì mức 1 ~ 2mA cho transistor helper là mức ổn thỏa, tránh transistor này tỏa ra công suất nhiệt tiêu tán quá mạnh. Trong thực tế, khi trị số R4 gấp 4.5 ~ 5 lần R2 (R3) thì dòng qua transistor helper khoảng xấp xỉ 1mA. R1 để giảm nhiễu tác động và có tác dụng ''ổn áp''. Trị số thích hợp là từ ''100 ~ 220R). Lưu ý: những điều trên không có trong bất cứ sách vở nào trên toàn thế giới, mà do em đề ra, có thể đúng hoặc không. Em không giỏi mô phỏng, phân tích chuỗi Furier... nên em sẽ mượn hình ảnh từ diyaudio, để minh họa cho chất lượng của mạch điện này. Ngoài ra, thì theo Douglas Seft, thì Hfe của 2 transistor gương cần được cải thiện, tốt nhất trên 25. Khi đó, tỷ lệ giữa Iout/Iin ngang bằng với gương Wilson/Wilson improved. Self viết: ''far superior to the simple mirror''.
Ngoài vài schematic Mark Levinson ra thì có vẻ, con đường đi của em tương đối giống sản phẩm bí ẩn này. Điều đó cũng làm em thấy vui vui, hóa ra điều mình làm cũng không quá tệ. Ở trên là tầng nhập unipolar, với 2 ngõ ra, áp vào 1 tầng VAS symmetry cới cascoded và enhanced beta. Chi tiết về tầng nhập unipolar có trong sách của Bob Cordell. Nhưng em thích tầng nhập single-end hơn, ít tốn kém linh kiện, đơn giản. //Một điều hay khi em thử nghiệm lung tung gương dòng điện. Đó là em đã nghe thử, đo kiểm giữa gương Wilson/Wilson improved với gương Hashimoto/Compensator. Về độ chính xác DC: Gương Wilson/Wilson improved có mức độ chính xác rất cao, đo áp trên 2 trở degen, sai lệch chỉ ở mức phần nghìn của Volt. Gương Hashimoto/Compensator có mức độ chính xác DC kém hơn 1 chút, chỉ ở mức phần trăm đến phần chục của volt (tùy vào mức độ match của 2 trans gương). Nhưng nghe, thì thấy gương Hashimoto/Compensator có vẻ ''trong sáng hơn, tự nhiên, không tối'' như gương kia. Điều này là rất ít, nhưng cũng đủ nghe ra. Em cũng không biết, có phải vì lí do tâm lý?! Thế mới biết, hoàn hảo về kỹ thuật, không phải bao giờ cũng tốt. Đó là 1 ví dụ tốt về kỹ thuật đôi khi không đi cùng nghệ thuật. Em có hỏi bên diyaudio, tại sao các sản phẩm thương mại có vẻ không bao giờ dùng mạch Wilson, mà chỉ dùng mạch này. Câu trả lời bên đó, là vì... tiết kiệm được 1 transistor so với gương Wilson và 1 ý kiến khác nữa là... không biết! Dĩ nhiên là câu trả lời không thuyết phục. Nhưng những nhà sản xuất thương mại thì tiếc gì 1 con transistor, nếu làm sản phẩm họ hoàn hảo hơn. Chắc hẳn phải có lí do nào đó.
Bác NguyenLabs ơi, theo em biết thì có sự nhầm lẫn chút ít, trước đó em cũng nghĩ như bác schema này của GM đời mới, có chút hoài nghi vì mạch này quá khác biệt với truyền thống GM, và độ phức tạp quá cao. Sau này em biết thì schematic này của... Mark Levinson No.532, thông tin em thu được từ trang web chính thức của nhà phân phối của bổn hãng tại VN nên có độ tin cậy cao. Vì em không có quyền phổ biến bài viết của người khác nên các bác tự tìm down về vậy, vào Nguyệt san/góc kỹ thuật.
Thì đó chỉ là 1 cái tên thôi bác à, để lưu trữ trong máy vần A, B, C... Chứ nó có là Denon, Pioneers, Sony, Tiến Đạt, VTB gì đó em cũng kệ. Em mệt trò clone lắm rồi. Nên cái tên hãng với em cũng chả quan trọng.
Đây là mạch tham chiếu X250MkI - improved version (theo schematic phía trên) để đối chiếu với các phiên bản sau nó. Tầng xuất của mạch X250MkI là tầng xuất triple emitter - 30 năm qua vẫn thế, nên không có gì cần cải tiến. Nâng cấp, cải tiến là 1 trong những lí do chính khiến em chia mạch điện ra 2 phần khi layout. Sửa đổi đa phần chỉ ở mạch front-end, tầng xuất chỉ là bớt hoặc thêm thắt số lượng transistor. Tiếp tục phần lý thuyết mạch điện, hôm nay là chủ nhật, tranh thủ. CASCODE VAS, NÊN HAY KHÔNG VÀ LOẠI HÌNH CASCODE... CASCODE là một thuật ngữ đặc biệt trong điện tử, nghĩa là ráp chồng - một hình thức nối tiếp (dịch bằng Google không có nghĩa). Để chỉ một cách phối ghép các linh kiện lại với nhau, nhằm phù hợp với đặc tính nào đó mà ta muốn có. Trong kỹ thuật điện tử audio - power amplifier, cascode được sử dụng nhiều. Ta có thể gặp nó ở mọi vị trí trong mạch, từ vi sai nhập, nguồn dòng không đổi, tầng khuếch đại điện áp VAS, tầng xuất (class H và class G phần nào cũng có thể được xem là cascode, tuy nguyên tắc của nó là chuyển mức nguồn dựa theo tín hiệu). Ở đây em không bàn sâu về khái niệm, định nghĩa nữa, mà sẽ trình bày về lí do dùng nó, có nên hay không, và loại cascode mà em chọn. Lợi điểm của cascode lớn nhất là có thể dùng các linh kiện không phù hợp về đặc tính dòng áp vào một vị trí nào đó. Vì ta đã biết, cascode cần phải tạo ra 1 điện áp chuẩn - điện áp cascode, để nuôi thiết bị được cascode. Điện áp này tùy ta chọn, sao cho phù hợp với đặc tính của linh kiện. (Còn tiếp...)
CASCODE (tiếp theo...) Lợi điểm của cascode lớn nhất là có thể dùng các linh kiện không phù hợp về đặc tính dòng áp vào một vị trí nào đó. Vì ta đã biết, cascode cần phải tạo ra 1 điện áp chuẩn - điện áp cascode, để nuôi thiết bị được cascode. Điện áp này tùy ta chọn, sao cho phù hợp với đặc tính của linh kiện. Cascode loại bỏ được 2 vấn đề: Early effect và Miller effect. 2 vấn đề này có ảnh hưởng rất lớn đối với linh kiện làm việc trong vùng điện áp cao và cần điện dung tiếp giáp thấp, như các linh kiện Vas, pre-driver... Cascode thì có nhiều dạng cascode, nhưng trong dự án này, em chú tâm đến 1 kiểu cascode, có tên là: Hawksford cascode. Thạc sỹ Malcolm Hawksford đã giới thiệu loại hình cascode này tháng 4 năm 1988 khi ông ta dạy ở đại học Essex, UK. Nó được giới thiệu với tên: ''Reduction of transistor slope impedance dependent distortion in large signal amplifiers'' (loại bỏ vấn đề sụt trở kháng phụ thuộc độ méo dạng của transistor trong ampli dùng tín hiệu lớn) * Ngoài ra, em còn hiểu với nghĩa là: loại bỏ tác dụng của hiệu ứng Early . Nội dung chính của nó, là trình bày một cách Cascode khác, thay cho những cách đã biết trước đó. Trong hình trên, hình (a), là cách cascode thông thường chúng ta đã biết. Dùng nguồn, phân áp để nuôi thiết bị cần cascode. Hawksford cascode (b) cũng lấy nguồn, nhưng trước điện trở degen trong mạch E chung, qua linh kiện tạo áp chuẩn (zener, LED, diode, điện trở...) tạo áp nuôi thiết bị cascode. Nó và tất cả các loại hình cascode khác, đều loại bỏ vấn đề sụt trở kháng một cách tốt. Mà trở kháng lại là vấn đề rất quan trọng (vd: mạch Vas) quyết định gain. Ưu điểm của Hawkford cascode, là độ méo được giảm thiểu (méo ở đây là vấn đề gây ra bởi Early effect) tối đa. Bảng trên cho ta thấy, Hawksford cascode giảm gần 40 lần méo dạng so với không cascode, và giảm gần 4 lần so với kiểu truyền thống (tại 1KHz). Tần số càng cao, thì méo dạng càng lớn. Nhưng nó cũng có 1 chút nhược điểm, đó là dòng nuôi linh kiện tạo áp chuẩn đi qua điện trở degen, do đó, nó sẽ chung với dòng làm việc của thiết bị. Điều này gây hơi khó khăn cho việc đo đạc tại thiết bị (nhưng tính ra dễ dàng, vì cứ dùng dòng làm việc của thiết bị + dòng linh kiện tạo áp, trừ cho dòng làm việc của linh kiện tạo áp = dòng chính xác của riêng thiết bị đó.) Kiểu truyền thống thì không bị vấn đề này, do tách biệt hoàn toàn. Vậy, cascode giải quyết được Early, Miller efect (Miller effect gây ra bởi nội điện dung giữa ngõ vào và ra mạch khuếch đại, ở đây là Cob của transistor. Cascode gần như là nối tiếp => giảm thiểu Cob) Tổng kết: Việc dùng nó trong ampli, nhất là tầng khuếch đại áp VAS là cần thiết, nơi mà 2 vấn đề này cực kỳ có ảnh hưởng. Mặt khác, các linh kiện có Vce cao, Ic cao, mà Hfe lớn, Ft lớn, Cob nhỏ ngày nay không còn có. Xưa kia, có Sanyo semi sản xuất nhiều , ứng dụng trong TV CRT, ultra-fast amp... Mà các linh kiện phù hợp với yêu cầu (Cob nhỏ, Ft cao, Hfe lớn, tuyến tính...) lại nhiều, như BC549C, BC550C/BC559C, BC560C...) giá rẻ. Cascode đã giải quyết được vấn đề đó nữa. 3 vấn đề to lớn mà cascode đã giải quyết. Tuy rằng, tại Vas, cascode vì lấy 1 phần nguồn tạo áp chuẩn, nên điện áp đỉnh đối đỉnh (swing) tín hiệu ra = Vcc x 2 - (áp chuẩn + áp bão hòa + áp hao phí). Khắc phục bằng cách dùng nguồn lớn hơn để nuôi mạch có cascode.
CASCODE = CASCade the cathODE. Xuất phát của kỹ thuật này có từ thời các cụ dùng bóng đèn điện tử. Không có trong từ điển đâu, ít ra là từ điển thông dụng.
Cảm ơn bác đã cho biết nguồn gốc từ này. Năm 2001, em đọc sách Phan Tấn Uẩn dịch từ cuốn ''50 - 500W High-Power Audio Amplifier Construction Manual'' Randy Slone tác giả viết nó nghĩa là ''ráp/ghép chồng'', em cũng thấy hợp lý nên giữ luôn.
