Preliminarna razmišljanja o pojačalima

[zuzi]

PC900, šasija od čini mi se Portoroža, trafo od WEGA music centra, izlazni trafo /jedan/ od Grundigovog magnetofona a drugi vrag zna od kojeg leša. Što bi danas rekli - bastard samo takav.

[Pao Pepeo]

Kolko sam skužijo nekih W,1.5W se može očekivat iz ovih pojačala?I kakvu se kvalitetu zvuka može očekivat od ovakvog ustroja pojačala,mislim ako su sve stvari kako štimaju čistokrvni SPUD?Možda to mi nebi bilo dosta w-ta kad bih poželio raspalit neku stvar ali ima neki šarm ova jednostavnost,sigurno bi bila dobra za neke experimente s manjim zvučnicima ili nekim bookshelf i odmah integrirat pojačalo u njih...bo

Nadam se da se našao adekvatan prijevoz Pula - Fužine.

Već se nešto raspitujem ali vidim da ću morat posudit ili rentat neki manji kombi ili nešto jer zvučnici nisu baš sitni ali do tad ću nešt riješiti..,gledat ću doći u subotu.

[davorin]

Vidim da je "zdravo za gotovo" prihvaćeno da se pod SPUD podrazumjeva samo pojačalo sa jednim stupnjem pojačanja, ali to nije točno!
Pod terminom SPUD se svrstavaju sva pojačala koja imaju JEDNU elektronku po kanalu, a unutar balona elektronke može biti i više sistema. Tako se sa svim elektronkama koje imaju izlaznu pentodu-tetrodu-triodu plus naponsko pojačanje sa triodom-tetrodom-pentodom unutar istog balona može napraviti SPUD pojačalo. Dakle "igraju" sve ECL..., EFL..., kao i njihove TV-varijante sa oznakama PCL..., PFL..., kao i već pomalo rijeđe one iz serije U (UCL...). Naravno tu je i velika gomila Američkih elektronki sličnog ustrojstva (2 ili više sistema u jednom balonu, a jedan sistem radi u izlaznom audio pojačalu snage), pa i ovdje često korištena 13DR7 koja može dati vrlo pristojnih 1,5-2W izlazne snage u potpuno triodnom ustroju. Tu ima i vrlo jakih elektronki koje mogu dati već respektabilnih 3W izlazne snage u triodnoj SE-topologiji sa vrlo malim izobličenjuma uz primjenu nikakve i vrlo male negativne povratne veze (npr. 6GF7A sa Pa=11W).
Izdvojio bih ipak nekoliko trioda-pentoda koje mogu u triodnom spoju dati i više od 4W sa vrlo malim izobličenjima, kao što su 6LR8 (16LR8 i 21LR8) i 6LU8 (16LU8 i 21LU8). Sve elektronke su u stvari gotovo jednake i sa maksimalnom anodnom disipacijom od Pa=14W, a razlikuju ih samo različiti naponi grijanja (6xxx, 16xxx i 21xxx) ili tip baze (xLR8 je NOVAR tip sa 9-pinskom bazom, a xLU8 je COMPACTRON tip sa 12-pinskom bazom.
Postoji još jedan model u tri varijante sa još većom maksimalnom anodnom disipacijom od Pa=16W, ali je vrlo rijetka pa i nema radova samograditelja s njom. Radi se o elektronci 6MY8 (kao i varijante 16MY8 i 21MY8) koja ima 12-pinsku COMPACTRON bazu, a u triodnom spoju može dati više od 5W!

[Pao Pepeo]

Hvala Davorine na opsirnom obijasnjenju svakako interesnatna vrsta pojacala o kojoj cu si jos pronjuskat cim stignem a i mozda smo bacili bubu u uho kojem graditelju za nesto malo drugacije
Cestitam isto na jubilarni 2t post

[ilimzn]

Evo jedne uvrnute ideje...

hmt_otl.gif

[davorin]

Nije baš uvrnuta (Push-Pull koncept sa SE harmonijskom strukturom izobličenja; šteta što nema "P-elektronki", već su sve "N-elektronke" ), ali imam nekoliko pitanja:
-nije li maksimalni radni napon zaštitne diode 1N4148 od samo 100V prilično mali za slučaj da nešto pođe po zlu?
-nema mogućnosti fine regulacije struja kroz izlazne elektronke (i u slučajevima potpuno identičnih struja kroz izvore konstantne struje, pad napona kroz svaku izlaznu elektronku neće biti jednak)?
-vrijednosti otpornika od 2,7 Ohma određuju nešto veću struju (~120mA) od nazivne (110mA), a čini mi se da bi vrijednosti od 2,8 Ohma (2x5,6 Ohma paralelno) bile primjerenije za nazivnu struju?
-Ukoliko je nazivna snaga 25W, za pad napona na izvorima konstantne struje treba barem 40V, pa za elektronke preostane samo 85V što i nije baš previše? Podizanjem napona napajanja na 140V bi se disipacija anoda zadržala u prihvatljivoj granici, ali bi elektronka imala puno veći "komfor"?

[ilimzn]

Jucer sam samo stavio shemu (primijetiti vrijeme postanja ) pa nisam imao vrijeme za objasniti o vemu se radi.
Dakle, radi se o pojacalu koj eje funkcionalno SE OTL od ~20W na 8 ohma. U stvarnosti postoji znatna rezerva. Ideja je da bude relativno jeftino, koliko j euopce moguce da tako nesto bude jeftino - pri cemu 'tako nesto' nije ni najmanje uobicajen tip pojacala. U stvarnosti je pojacalo topoloski push-pull a izvedbeno hibrid, sto uopce omogucava da se ovako nesto izvede unutar normalnih granica cijene i generiranja topline. Za razliku od klasicnih hibrida, ovdje zaista cijevi vode glavnu rijec, dok su poluvodici u sluzbi managementa, i izvedbe jednog posebnog elementa - 'zrcala' koje postavlja radnu tocku triode i istovremeno predstavlja 'slave' element koji 'zrcali' izlazne triode OTL-a u anti-triodu. Po sistemu minus minus daje plus, u push-pull spoju ovakav element s triodom daje vecu triodu, radi cega nema ponistavanja parnih harmonika i sklop efektivno radi kao SE.

Evo i odgovora na pitanja:

1) Maksimalni radni napon za 1N4148 od 100V u nepropusnom smjeru bi trebao biti dovoljan. Njen rad je osim tipicne zastite za G-K pentode, povezan s diodom 1N4007 s katode pentode prema 125V napajanju. Njom je napon na katodi limitiran na ~125V, dok je u normalnom radu oko 82V. Razlog tom limitu je struja i napon na MJE350. Da postoji samo 1N4148 inicijalno bi na MJE350 bilo cijelih 300V i u trenu pocetka rada cijevi (kada se katode dovoljno zagriju) potencijalno cak blago pozitivan Ugk na prentodi, cime bi MJE350 morao voditi netrivijalnu struju vrlo blizu maksimumu naponskih mogucnosti, i potencijalno izvan SO limita. 1N4007 u startu ogranicava napon na MJE350. No, samo s njom bi inicijalno napon Ugk za pentodu mogao biti oko 175V ili cak i vise ako napon 125V kasni u pojavljivanju u odnosu na onaj 300V. Radi toga je potrebna i 1N4148. Ona je prakticno uvijek polarizirana propusno. Postoji slucaj kada j emoguce da kratkotrajno bude nepropusno polarizirana s naponima potencijalno vecim od 100V ali je tada struja u uA tako da nece biti ostecena. Umjesto nje se moze staviti BAS21 s vecim probojnim naponom, poanta je da dioda ima cim manji kapacitet (1N4007 ima dosta velik!) jer radi s relativno malim reverznim naponom i u dijelu sklopa koji ima ne bas male impedancije.

Prije odgovora na pitanje 2 i 3 digresija:
Sklop ispod triodnih sekcija 6080 nije zapravo izvor konstantne strujevec radi po slijedecem pravilu: Iizl = 2(110mA-Iul), tj. Iizl=220mA-2Iul. Kada je Iizl=0, sklop degenerira u strujni izvor koji je postavljen na 110mA cime se odredjuje radna tocka triode. Primijetiti treba da je Iul s negativnim predznakom u odnosu na Iizl, sto znaci da sklop predstavlja 'zrcalni element' bilo cega sto odredjuje Iul, a kako je Iul zapravo komponenta ulazne struje, tako taj sklop u ovom slucaju vodjen triodom, predstavlja anti-triodu. Minus predznak implicitno izvodi i faznu inverziju bez potrebe za obrtacem faze. No razlika u odnosu na klasicni PP je da sam izlaz zapravo oduzima signale iz svojih polovica, a to se u odnosu na ulazni signal kompenzira obrtacem faze koji na jednu stranu dovodi ulazni signal obrnute faze, cime izlaz postaje zbroj ulaza. No kad se ta prica malo bolje pogleda, signal se odvaja u dva protufazna prije oduzimanja u izlazu, sto znaci da izlaz zapravo oduzima prenosne funkcije, cime dolazi do ponistavanja parnih harmonika. Kod pristupa s anti-triodom, sama trioda i anti trioda imaju obrnuto nelinearne prenosne krivulje i istofazni ulazni signal, pa minus djeluje i na jedno i na drugo. Za ulazni signal znaci implicitni splitter, ali za obrnutu prenosnu funkciju nema ponistavanja parnih harmonika, vec se prenosne funkcije zbroje, i dobijemo 'vecu' triodu, tj. pojacanu triodu, ovdje za faktor dva.
Ova je digresija potrebna za objasnjenje pitanja 2 i 3.

2) Vrijdnosti otpora od 2.7 ohma daju vecu struju, no postoji korekcija otporom 150k prema -12V (na bazu BC212B - koji je tu zato sto ih imam more). Osim toga racunu postoji i dodatna korekcija radi temperature - tocna struja ovisi o temperaturi BC212 koja ce biti dosta visa od sobne, s obzirom na blizinu D45H11 na hladilu koje je zajednicko za sve module. Usput, zgodno je sto je kolektor, dakle metalno hladilo tog tranzistora spojeno na power ground tako da se moze staviti na hladilo i bez liskuna a sve skupa umasiti.
Razlog zasto je postavljena nesto veca struja otporima 2.7 ohma i onda dodana korekcija je zapravo osim korekcije i unosenje offseta. Taj blagi offset je potreban da bi se kompenzirala asimetrija triodne karakteristike oko radne tocke, konkretno cinjenica da pomak biasa u minus ne umanjuje toliko struju kroz triodu koliko je isti takav pomak u plus povecava. Ta je asimetrija kod 6080 narocito velika, tako da ju je zapravo gotovo nemoguce kompletno ugasiti, cime se zapravo nikad ne moze dobiti puna struja iz 'anti-triode', koja bi se dobila tek kada bi struja triode bila nula. Racun je napravljen tako da je unutar normalnih granica pri kojima ne bi trebali toliko asimetricni pobudni napon da bi dolazilo do pojave DC offseta i bloking izoblicenja na veznom kondenzatoru, uzeto da ce se struja kroz triodu moci smanjiti na oko 1/10 od postavljenih 110mA. Tih 10% se jednim dijelom kompenzira cinjenicom da struja baze izlaznog tranzistora u 'anti-triodi' kojom upravlja BC212 dolazi iz strujnog izvora (2N5551) ali da bi sklop bio dovoljno brz i linearan, strujni izvor mora imati znatno vecu struju od maksimuma potrebnog za izlazni tranzistor, oko 8x - ostatak (7x) se uzima iz ovih preostalih 10% iz triode i dodaje na kompenzaciju offseta. Ponasanjem 'anti-triode' kompenzira se veci dio te rezidualne struje racunajuci na nesto vise od 2x110mA u pozitivnom smjeru. Preostala razlika u odnosu na pune strujne mogucnosti malo smanjuje i hod struje na izlazu pojacala. Ova mala razlika medjutim odnosi neto vie snage nego bi se ocekivalo jer snaga ide sa strujom na kvadrat.

3) Nazivna snaga koju bi bio spreman garantirati je 20W na 8 ohma, za sto je potrebno 17.89V peak, po (Up^2)/(2*Rzv) -> Up=korijen iz P * 2 * Rzv = korijen iz 320. Kada bi sklop zrcala mogao povuci izlaz do potencijala mase, to bi bio dovoljan prednapon za cijevi. U stvarnosti to nije moguce jer postoji pad napona na tranzistoru u izlazu 'anti-triode' plus na oba otpora 2.7 ohma s kojima sklop 'osjeca' sto se dogadja, sve zajedno teoretski oko 1.3V, u praksi blize 2V. Sklop je namjerno tako napravljen da kod priblizavanja izlaza (prije izlaznih kondenzatora) masi nestaje pobuda za izlazni tranzistor kako bi se osigurao brzi i soft clipping i nemogucnost da se izlazni tranzistor dovede u duboko zasicenje). Kada se na taj neki minimum od oko 2V doda potrebnih 17.9V dobijemo okruglo 20V kao minimum pada napona preko sklopa, i to je mnimalni pad napona u katodi 6080, ujedno i njen prednapon.
U tim uvjetima uz konstantnu struju oko 110mA pad napona na cijevi je 105V i disipacija je oko 11.6W dakle nesto nize od maksimalnih 13. Razlog tom racunu je netocnost strujnog izvora plus inicijalna struja koja je veca od proracunate (dok BC212 ne postigne radnu temperatutu), kako bi se disipacija cijevi odrzala unutar maksimuma od 13W po triodnoj sekciji u svim uvjetima.
U praksi ce medjutim pad napona preko sklopa biti 25-30V i taj je sigurnosni faktor uzet radi tolerancija i starenja elektronki. Ujedno je uzet i sigurnosni faktor po pitanju maksimalne struje na izlazu, za 20W je potrebno oko 2.24A, sklop moze dati oko 2.6A. Oba sigurnosna faktora zajedno daju potencijalno vecu snagu na 8 ohma ali je zapravo pravi razllog iza njih tolerancija na varijabilnu impedanciju zvucnika - pogotovo prema manjim impedancijama. Naime, radi toga sto je sklop limitiran strujno, taj limit odredjuje i maksimalnu snagu. Ista struja na pola otpora opterecenja daje pola napona, dakle pola snage, tako da je sve skupa izracunato da se relativno dobro nosi sa 8-uhmskim zvucnicima koji su u stvarnosti najcesce vise 6-ohmski.

Da bi sve skupa radilo bez prevelike osjetljivosti na radne uvjete, napon 125V je stabiliziran. Ovaj sklop zahtijeva poprilican stupanj povratne veze jer mu je inherentno izlazni otpor oko 9 ohma, tako da bi ista inace bez problema rijesila prigusenje eventualnog bruma u napajanju, pa to nije razlog stabilizaciji napona. Problem su varijacije napona napajanja. Iako je struja kroz sekciju 6080 strogo ogranicena konstrukcijom 'anti-triode' na oko 110mA, varijacije dosta uticu na faktor sigurnosti koji treba osstaviti za disipaciju cijevi, pogotovo kod starijih i manje strmih cijevi kod kojih je prednapon za zeljenu struju manji - kada se poklopi kombinacija visokog napona mreze i niskog prednapona, disipacija cijevi moze preci dozvoljeni limit. Za razliku od push-pull OTL-a ovaj radi po definiciji u punoj klasi A i cijevi su prakticno su stalno blizu maksimumu disipacije. Dodatni faktor sigurnosti zahtijeva ili smanjenje izlazne snage, ili povecanje broja cijevi.

Postoje i uvjeti rada za koje sklop moze preci u rezime opasne po samog sebe.
Kod ekstremnog clippinga, moguce je natjerati sklop u neku vrstu klase AB no pri tome se pojavljuje bloking izoblicenje u izlazu. Nisu ucrtane zastitne diode sa izlaza svake anti-triode prema masi i prema 'clampu' na oko 70V, vezane na tocke TP. Pojava napona veceg od 70V ujedno je i potencijalno znak seispravnosti neke od triodnih sekcija, i ako se dogodi, izkljucuje se izvor 125V. On ujedno ima i prekostrujnu zastitu koja ga iskljuci kod duljeg trajanja prevelike struje.
Predvidjen je i sklop koji monitorira da je napon na svim tockama TP barem 20V. Radi se o par dioda koje cine analogni 'ili' - izlaz pojacala je kratko spojen a ulaz odspojen tako dugo dok sve tocke TP ne postignu napon od barem 20V. Osim toga, napon se moze sklopkom dovesti na odgovarajuci mali mjerni instrument za provjeru stanja cijevi bez signala. Kako cijevi stare, potreban je sve manji negativni prednapon za postizanje struje, radi smanjenja emisije, i takodjer nije moguce postici punu izlaznu struju pri Ugk=0. Smanjenje ispod 20V znaci ili staru ili ekstremno rasparenu cijev. Ako se takva situacija pojavi, signal na izlazu 'ili' sklopa nece nikad preci 20V i pojacalo ostaje u standby/error rezimu (s odgovarajucom LED za indikaciju ).

Sve skupa, bazirano na ulaznom naponu u stabilizator oko 140V, ukupnoj struji 1.32A, struji grijanja od ~16A i struji pobudnog tupnja, generira oko 300W topline, sto daje iskoristivost od cak 6.67% sto je, vjerovali ili ne, za SE OTL koji po definiciji radi u A klasi zapravo jako dobar rezultat. Doduse, sklop je zapravo striktno gledano hibridno pojacalo, ali ovdje zaista glavnu ulogu bez svake sumnje imaju triode. Ekcicalentni sklop izveden klasicno zahtijevao bi poveliku prigusnicu umjesto 'anti-trioda', a sklop izveden s strujnim izvorima umjesto anti-trioda bi zahtijevao dvostruki broj cijevi za istu izlaznu snagu i proizvodio dvostruko vise topline.

PS: korekcija, otpori 51k u ulazu i NPV dijelilu trebaju biti 47k.

[davorin]

Kakva "komplikacija" da bi se izbjegao izlazni trafo!
Evo u prilogu par transformatora za SE u klasi A (Idc=110mA) za snagu od P=32W (20Hz-0,5dB) i primarnu impedanciju od Ra=11,25 kOhma i impedanciju zvučnika od Rzv=8 Ohma (ili Ra=8438 Ohma na Rzv=6 Ohma).

[ilimzn]

Za koju cijev je to ako nije tajna?

[davorin]

Za koju cijev je to ako nije tajna?

Ima nekoliko kandidata, ali 845 je primarni!