在diyaudio 發表的新型A類後級互補達靈頓鑽石緩衝 (SDDB)架構

DIY 電子電路技術相關討論專區。

版主: Jeff, Korping_Chang

在diyaudio 發表的新型A類後級互補達靈頓鑽石緩衝 (SDDB)架構

文章mtlin12 發表於 週日 3月 27, 2005 3:37 pm

最近在diyaudio 發表的新型後級互補達靈頓鑽石緩衝 (SDDB)架構,目前使用
耳機擴大機已經實驗 OK,將嘗試作成 精緻的小型 CLASS-A POWER AMP.

歡迎舊雨新知,來捧個人場,謝謝。 mtlin12 [:)]

http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=&threadid=54247

原文如下:

sziklai-darlington diamond buffer (SDDB) for power output stages Post #1
==============================================
Hi,

I've seen two interesting threads recently, one is
four transistor emitter follower (diamond buffer) as power output stage?
--------------------------------------------------------------------------------
quote:

capslock said,

The good old four transistor unity-gain buffer which consists of a complementary emitter follower, another emitter follower pair
that replaces the bias diodes and two current sources is very popular in complementary integrated op amp designs as well as
some discrete designs. For a schemetic, take a look at Sonny's page:

http://www.geocities.com/sonnya5000/basicb1.jpg

He did some nice simulations about distortion and how to improve it for low impedance loads.

What I wonder about : why is this nice topology apparently not used for power output stages? Is it because it is too difficult to
keep the bias constant?

Puzzled,

Eric

-----------------------------------------------------------------------------------
the other is The Ultimate Suplifier

and found Marc. Vi's design gave me an idea , why not use
sziklai-darlington diamond buffer (SDDB) for power output stages ?

So I changed a little circuit of my own DB-01 headphone Amp,
to test the SDDB power output stages, and find it works very
good with my AKG-501.

I think it can be changed with only few components to
be a small Class-A power Amp.

here are the two circuits' pdf.files and pictures about the head
phone amp, please note the first output stage with only 4 bjts
, and the second with 6 transistors.

M.T.


[url=homepage20.seed.net.tw/web@3/asaas/PDF/DB-01%20headphone%20Amp%20V1.2.pdf]DB-01 headamp amp circuit[/url]

[url=homepage20.seed.net.tw/web@3/asaas/PDF/ULTIMA-SDDB%20POWER%20AMP%20V1.0.pdf]ULTIMA-SDDB CLASS-A POWER AMP[/url]

圖檔

圖檔

[:)]
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文章mtlin12 發表於 週二 3月 29, 2005 9:18 am

2005-03-28 22:22, wubash013005 寫道:
我看到的文章,此電路是算電流放大的,就以第二個回應的人,所的的零件一樣,而此電路是要加在前級後面嗎?
<br>如果是的話,那加完後還可加一個小瓦數的後級嗎?
<br>還是,要往哪方去加入此電路才是正確的。
<br>請指導指導,謝謝∼


圖檔

就像上圖一般

ULTIMA-SDDA amp can be seen as a classical op amp plus
a high-current high-speed buffer just like Burr-Brown BUF634 with
a op amp on page 9 Fig 5 high performance headphone dirver.

(A) 1st differential stage + 2nd p-JFET SE VAS as normal op amp.

(B) sziklai-darlington diamond buffer just works like BUF634 but
can get higher current gain and supply more current using
6- transistor like Marc Vi's output stage (BC639/640 +BD139/140
+ 2SA1943/2SC5200).


即 (A) 第1.2級是HIGH GAIN 電壓放大器就像OP
(B) SDDB or DB or BUF634...都是電流放大器

只是 SDDB 比 DB 的電流增益 多了功率晶體的hfe
倍,足夠拿來當後級使用,DB-01 最多也只有200mA左右.
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文章mtlin12 發表於 週二 3月 29, 2005 8:33 pm

diyaudio 正在熱烈討論一個會燒晶體的sziklai-Diamond Buffer,要不要去插一腳? :D


http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=&threadid=54408
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文章tackyla 發表於 週二 3月 29, 2005 10:08 pm

mtlin12大哥.看您如此用心的研究開發.的確讓人敬佩.只是您之前的”無字天書”版前級.讓小弟不知該不該嘗試?小弟非科班出身.對您的大作亦只能鼓掌叫好.myav的叫屈.我看過了.期您能有佳績和大作不斷.
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文章mtlin12 發表於 週三 3月 30, 2005 9:29 am

2005-03-30 03:16, wubash013005 寫道:
您好,我看到你的SDDB的DB-01電路圖,跟原本的DB-01比較下,發現跟LS844前級好像蠻類似的,請問LS844可否向你改DB-01一樣,加入一個SDDB線路嗎?


SDDB的確是從DB-01修改而來的,因為它們同樣
屬於diamond buffer架構,但是與傳統的LS-844
前級並不相同,只不過LS-844 輸出級也可以改為
Sziklai-darlington 沒有問題,可以參考Marc Vi's
The Ultimate Suplifier

也在此感謝tackyla兄的支持。
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文章skyboat 發表於 週三 3月 30, 2005 1:58 pm

大哥,技術人 "默默耕耘" 是一條路,路難行也是行。等到系統實品完成再發表不嫌遲吧?新鮮度也不致隨日遞減。(開發 "商品",一年或半載有得等,很稀鬆平常吧!)

公開電路圖,最好能將完整零件編號、數值標出,圖紙大小能讓 "髮蒼視茫者" 免用放大鏡更佳,大功一件。
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文章mtlin12 發表於 週三 3月 30, 2005 5:12 pm

skyboat 寫:大哥,技術人 "默默耕耘" 是一條路,路難行也是行。等到系統實品完成再發表不嫌遲吧?新鮮度也不致隨日遞減。(開發 "商品",一年或半載有得等,很稀鬆平常吧!)

公開電路圖,最好能將完整零件編號、數值標出,圖紙大小能讓 "髮蒼視茫者" 免用放大鏡更佳,大功一件。


談論電路架構與"商品"之間是有些區分的,其實我的實驗已經算是ok
了,但是那個仍舊是耳機擴大器,要變成A類擴大器線路上是很簡單
,但是要成為賣錢的"商品",則還有一段路要走。像是老外有人就實
驗這樣的架構,結果因為Re使用0.1 OHM 而燒毀功率晶體,還是照
樣貼文讓 diyaudio 在世界各角落的技術人一同探究原因。

而且目前也還不是公開電路圖的最好時機,等dz ULTIMA-PRE出來
( 已經等非常之久了 ) :roll: ,再來修改各項數值不遲。 :)
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文章skyboat 發表於 週三 3月 30, 2005 6:18 pm

mtlin12 寫:談論電路架構與"商品"之間是有些區分的,其實我的實驗已經算是ok
了,但是那個仍舊是耳機擴大器,要變成A類擴大器線路上是很簡單
,但是要成為賣錢的"商品",則還有一段路要走。像是老外有人就實
驗這樣的架構,結果因為Re使用0.1 OHM 而燒毀功率晶體,還是照
樣貼文讓 diyaudio 在世界各角落的技術人一同探究原因。

而且目前也還不是公開電路圖的最好時機,等dz ULTIMA-PRE出來
( 已經等非常之久了 ) :roll: ,再來修改各項數值不遲。 :)


不太懂您的話語,只能祝福您!打擾了。 :)
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文章mtlin12 發表於 週三 3月 30, 2005 9:16 pm

我在diyaudio 上面還首度公開了dz 晶體緩衝器線路

上面就有標出數值.

http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=&threadid=54408&pagenumber=2
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文章mtlin12 發表於 週三 3月 30, 2005 9:38 pm

上面的討論有提到輸入訊號太大時,有時候可能會
振盪,那是在我的 DB-01上修改成為sziklai-DB
所觀察到的,因為我自己也沒有看過 DZ的6-晶體
緩衝器. PDF file上面標示的是 MPS8099/8599
DZ則可能使用ZTX450/451 and ZTX 550/551

R3.R5 3.3K可以用 1.5~2mA CRD取代.

圖檔
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文章skyboat 發表於 週三 3月 30, 2005 10:21 pm

"一稿多投" 不太好吧?三句不離 DZ 會不會讓 KP. 版主為難?入會 diyaudio 興緻不高(英文不通啦 :x !) 圖也打不開,在 DZ 發表不是最好嗎 :?:

失態了,不好意思!報告完畢。
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文章mtlin12 發表於 週三 3月 30, 2005 10:33 pm

簡單的電路大家皆可以 CLONE看看效果如何,DZ 本來也說這PCB是
準備 FREE送人 (會員) 的。我並沒有拿任何 royalty。我只想跟diyer
分享一下這個較為特別的sziklai式達靈頓 緩衝器。


dz_sziklai-db.pdf
http://www.diyaudio.com/forums/attachment.php?s=&postid=608628&stamp=1112183634
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文章aprilduck 發表於 週三 3月 30, 2005 10:57 pm

小弟剛好對於 sziklai pair (或是當它拿來做 buffer 時有些大師喜稱它為 CCEF, Complementary Compound Emitter Follower) 有些小經驗可跟眾位前輩先進分享

如果前面那一個工作在低電流的晶體叫做 Q1 後面那個中高電流時過來幫手的不同性別晶體叫做 Q2 跨在 Q2 B-E 間的晶體叫做 R 的話, 這三顆零件這樣兜在一起後就產生了一些有趣的行為, 其中的分析以及失真量的推估太過繁瑣, 且就容小弟不在此班門弄斧, 如果以總和輸出電流為橫軸, 這個 sziklai pair 的總和 gm 為縱軸的話, 看起來就會有些形似下面這個圖

圖檔

在 R 上的壓降未達到 Q2 的 VBE 前也就是低輸出電流時, 只有 Q1 在線性區動作, 看起來就有一點點像一般的射極隨偶器, 由低輸出電流到中輸出電流的區域時 gm 的轉折點發生於 R 上的電壓趨近於 Q2 VBE 時

由中輸出電流跨入高輸出電流時 gm 的轉折點大約發生於 由 Q2 B 腳看進去的阻抗約略等於 R 時, 這在室溫時大約是 25 乘上 Q2 的 hfe 再除上 R

這樣曲折的 gm 軌跡除了在二次及三次諧波失真上有些許影響外, 這兩個晶體的 VBE 也無可避免的必須是其輸出電流及溫度的函數, 因此不太容易掌握轉折點會在何處發生, 換個方式說: 如果打算用 CCEF 在非關音響的電路上做個一些數量出來的話本級的靜態電流必須多方考慮後很保守的來設計

如果各位先進前輩對於 sziklai pair (CCEF) 在音響上的應用有興趣的話可以找 Peter Baxandall 在 1979 年發表的 "Audio power amplifier design" 來看看, 或是近代一點的話 Douglas Self 寫的 "Audio Power Amplifier Design Handbook" 裡也有精闢的見解

純參考.....參考...... :)
aprilduck
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文章david_hsieh 發表於 週四 3月 31, 2005 9:00 am

aprilduck很精采的說明,小弟一台25年前裝的OTL就是採用
此種輸出架構.Douglas Self 寫的 "Audio Power Amplifier Design Handbook" 值得推薦,但很貴就是.
david_hsieh
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文章skyboat 發表於 週四 3月 31, 2005 12:44 pm

david_hsieh 寫:aprilduck很精采的說明,小弟一台25年前裝的OTL就是採用
此種輸出架構.Douglas Self 寫的 "Audio Power Amplifier Design Handbook" 值得推薦,但很貴就是.


他們家網站上有一些 "免費" 的呀 :) !只不過版面編排不佳,讀來吃力 :eeh:

電路架構,各有優缺點,多一種玩法總比少一樣好,這種架構小的也喜歡耶 :ho:
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文章uuu 發表於 週四 3月 31, 2005 4:46 pm

照圖"抄""作" :ho:
無源"單機"插上電源直接測試.. :mad:
那...會不出問題....才怪 :P
無源測試時最好
1.Vin接電阻到地
2.R9.R10或者R6.R8換成可變電阻

DZ
這樣作Q1Q3集極電流太小工作非線性
他們作測試不知道有沒有量 :(
這樣夠不夠 :ale:
Q1Q3集極電阻到地也許線性可安定之
Q2Q4又射極直接落地(電壓放大乎?!電流放大乎?!)
訊號加大當然會震 :ale:
最後由 uuu 於 週五 4月 01, 2005 12:26 pm 編輯,總共編輯了 2 次。
uuu
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文章番薯寶寶 發表於 週四 3月 31, 2005 9:18 pm

這個線路架構與梁老的架構頗像耶... :o
http://www.acanddc.com/cho5.htm
我已陷入音響的泥沼裡動彈不得...救命阿~~~
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番薯寶寶
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文章mtlin12 發表於 週四 3月 31, 2005 9:58 pm

番薯寶寶 寫:這個線路架構與梁老的架構頗像耶... :o
http://www.acanddc.com/cho5.htm


我的和梁老的架構應該都是來自Walter G. Jung 的
Realizing High Performance: Buffers (Part II)

http://www.elecdesign.com/Globals/PlanetEE/Content/2800.html

只不過梁老使用 JFET,但是 BJT的Vbe遠比 JFET 的Vgs容易挑選
、控制,所以 diamond buffer是很巧妙地建立在 Q1.Q3...之間的
Vbe相近及平衡性,梁老的ch05則還是需要借助 源極電阻 R7上的
電壓來提供輸出級晶體的偏壓。
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文章aprilduck 發表於 週五 4月 01, 2005 9:23 am

小弟臆測另一個 sziklai pair 有可能的震盪原因如下, 請參考下圖及說明
圖檔
Q1 BC 極間直觀來說在直流時存在著 -180 度的相位差(也就是反相了), 非直流情況下真實的相位差角度是頻率的函數.

Q1 的電流增益以簡化模型著眼來說也是隨著頻率升高到某一點時以 -6dB/oct 斜率滑落, Q2 也有同樣類似的表現.

在 Q1 與 Q2 以 sziklai pair 的方式接在一起用來當無電壓增益 buffer 的情況下, 可約略看成輸入與輸出間在直流時存在著 -360 度的相位差 (也就是同相了), 同樣的這個複合晶體在非直流情況下真實的輸入輸出相位差角度也是頻率的某種函數, 且由某一個頻率點開始這個複合晶體的電流增益會是以 -12dB/oct 斜率滑落, 這種情況其實還好也並不少見, 當然也不一定會造成震盪的情況......

小弟在前文中提過, 這個 sziklai pair 的本級 gm 曲線在不能忽略的工作範圍間並不是一條近似一次方函數的直線, 在用來當無電壓增益 buffer 的情況下本級 gm 改變等同於本級的輸入阻抗改變, 如果輸入訊號又剛好驅使本級動作在某 gm 轉折點附近 (這可能是輸入訊號剛好大到某一程度或是剛好小到某一程度), 使得輸入電壓變化時本級所需的輸入電流並未隨著電壓升高或下降而跟著升高或下降, 反而是跟它對著幹 (換句話說不是安安分份扮演一個電阻的角色....本級輸入阻抗不像個電阻啦.......), 這樣就隱含了至少一個本級增益的函數會隨著輸入電壓改變而改變.....(也就是本級增益在某一或某幾點附近受本級輸入電壓調變)....Q1 E 腳與 Q2 C 腳間又是百分之百的回授(先別想這回授的符號是正還是負, 會變的) ....... 這樣一來再配合小弟上一段提到的相位差, -12dB/oct 以及溫度變化的多重影響下, 這簡單的無電壓增益 buffer 會產生震盪的可能性就提高不少了......可能還是要把本級的靜態電流多方考慮後很保守的來設計才能減低震盪的機會了.

*PS* 小弟以上的描述可能有語病或辭不達意...還請見諒海涵...

這 sziklai pair 有個很有趣的變體, 簡化的示意圖小弟畫在上圖的下半部, 這是一個帶有丁點電壓增益的射極隨偶電流 buffer (....這描述的語病很嚴重...小弟先自首....), 他的好處是多了 R2 可以順便補掉單級射級隨偶器在 simple transconductance 模型中因為等效射極電阻而損失掉的丁點電壓增益 (因為那個等效射極電阻的關係, 使得單級射極隨偶器的電壓增益略小於1, 一般值是介於 0.91~0.97 之間), 擺一個小阻值的 R2 就可以約略在有限度的頻率範圍內補掉損失.

純參考....參考..... :)
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文章mtlin12 發表於 週五 4月 01, 2005 4:34 pm

感謝 aprilduck 兄詳盡的解說,可惜我的已經拆掉而 當初又沒有跟dz
要PCB,還以為只是即興之作,有振盪就調低輸入訊號當作沒事發生! :ho:
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文章ijaywu 發表於 週五 4月 01, 2005 11:33 pm

這線路,沒有人擔心thermal runaway嗎?
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文章mtlin12 發表於 週五 4月 01, 2005 11:58 pm

理論上Q6.Q8.Q2.Q3同用一個散熱片、沒有振盪的話應該不會.
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