SRPP i SEPP u izlaznom stupnju

[davorin]

Bez namjere da se upuštam u teoriju rada ovakvih izlaznih stupnjeva, odlučio sam otvoriti temu iz više razloga:
-uglavnom zapostavljena (neopravdano?!) kategorija izlaznih stupnjeva (osim u topologiji bez izlaznih transformatora-OTL)
-relativno jednostavna konstrukcija
-korištenje jednostavnih (čitaj: jeftinijih!) izlaznih transformatora od uobičajenih topologija (uglavnom bez protoka DC-struje)
-korištenje elektronki koje su relativno jeftine (u odnosu na uobičajene) i/ili korištene uglavnom za druge namjene (TV)
Sve je započeto u relativno davno doba (~'50-ih godina prošlog stoljeća!) u firmi PHILIPS kad su htjeli napraviti jednostavno i jeftino pojačalo, a koje iz tih razloga nije smjelo imati izlazni trafo. Tako su razvijene posebne, za niski napon prilagođene i sa vrlo malim unutrašnjim otporom, izlazne elektronke, kao i visoko-ohmski zvučnici koji su se bez izlaznog trafa spajali na takva pojačala direktno. Iz toga doba su nam preostale elektronke, ali visoko-ohmski zvučnici se već dugo ne proizvode i postali vrlo rijetki, skupi i egzotični. No tu je ostala mogućnost da u takvo pojačalo ponovo uvede transformator i prilagodi zvučnicima uobičajenih impedancija. Zbog malog prijenosnog omjera, odsustva istosmjeren komponente kroz trafo, male primarne impedancije i malog unutrašnjeg otpora pojačala, takvi transformatori ne traže visoke primarne iduktivitete. Time se smanjuje potrebni broj primarnih zavija, a time su manji i štetni kapaciteti i rasipni induktivitetei, pa je i frekventni spektar puno širi i ne traži posebno komplicirani raspored namotaja ("sendvičiranje").
Cijelo to pojednostavljenje izlaznog stupnja omogućava da se za izlazne transformatore iskoriste pojedini 100V-ni (kao i 70V-ni i 50V-ni) linijski transformatori, maročito oni koji nisu bili izvorno namjenjeni prvenstveno za prijenos govora i informacija, već i za reprodukciju glazbe.
U nuždi i kompromisno se mogu iskoristiti čak i poneki mrežni transformatori sa pogodnim prijenosnim omjerom primar/sekundar, čak i auto-transformatori (i/ili tako spojeni "obični" transformatori!) ukoliko imaju minimalno potrebni induktivitet.
Sa osnovnom šemo firme PHILIPS i elektronkama EL86 sam prilično eksperimentirao, pa u prilogu dajem i neke rezultate koji su dobiveni kroz praksu modifikacijom (vrlo male modifikacije, samo u vrijednosti elemenata!) osnovnog spoja. Takav sklop traži i predstupanj, pa se iz njega može dovesti i negativna povratna veza koja bi dodatno smanjila unutrašnji otpor izvora i izobličenja, a time i za audio veći iskoristivi dio izlazne snage.
Navedena je impedancija zvučnika, ali radi se zapravo o primarnoj impedanciji prilagodnog trafa i na sekundar spojenim zvučnicima uobičajene impedancije.

[Zmajz]

Ovaj je za napredni stupanj:
http://www.diyaudio.com.hr/viewtopic.php?f=11&t=1328

[davorin]

"Preko bare"(USA, Canada) su u istoj kategoriji imali i svoje predstavnike, pomalo prilagođene za niže napone napajanja, naročito za direktno (bez mrežnog trafa!) napajanje iz mreže (~110-127V). Početno su to bile elektronke 6FE5 (sa grijanjem od 6,3V) i 50FE5 (sa grijanjem od 50V) koje su tražile oktalno podnožje, a naknadno su konstruirane i NOVAL elektronke 7754 (sa grijanjem od 6,3V) i 7695 (sa grijanjem od 50V).
Elektronke 6FE5 i 50FE5 su u izvornoj konstrukciji imale gotovu anodu od elektronke 6V6GT od Pa=14W, a iako su elektronke 7695 i 7754 imale gotovo identične parametre, anoda im je bila nešto veće površine i bila nešto jača (P=16W).

[davorin]

Za dobijanje veće izlazne snage (a time i veći dinamički raspon rospoložive snage sa niskim izobličenjima) su se koristile jače izlazne elektronke koje su birane po kriteriju da što linearnije rade na niskim naponima (2 elektronke su spojene zapravo u seriju, pa korištenje uobičajenih, "normalnih" elektronki traži da se koriste vrlo visoki naponi napajanja jer samo polovina napona preostane jednoj elektronki za što linearniju radnu točku!), imaju veće strujne mogućnosti (time bi i prilagodni transformatori mogli imati manje primarne impedancije) i što manji unutrašnji otpor.
Tu su svakako uključene elektronke koje su se koristile u vertikalnim i horizontalnim izlaznim stupnjevima televizora (niski napon napajanja, niska cijena zbog rasprostranjenosti), ali asimetrična konstrukcija uobičajenih SRPP i SEPP spojeva ima u startu relativno visoka izobličenja ("gornja" elektronka koristi za pobudu signal iz "donje" elektronke uključujući i tamo nastala izobličenja; izlazni otpor "gornje" elektronke je vrlo mali jer se radi o katodnom slijedilu, a "donje" puno viši jer je to zapravo "obično" pojačalo: anodno slijedilo) isključuje i limitira upotrebu TV-elektronki (naročito onih koje su se koristile u horizontalnim izlaznim stupnjevima gdje je elektronka radila gotovo kao prekidač i nije uopće bila važna njezina linearnost).
Ukoliko bi se koristio okretač faze i odgovarajući protufazni napon odveo na svaku od elektronki (vodeći računa da za pobudu "gornje" elektronke treba za pobudu dovesti puni izlazni napon, čak i nešto veći, jer se radi o pojačalu sa pijačanjem koje je manje od 1 !; na "donju" izlaznu elektronku se dovodi "normalan" pobudni napon za punu pobudu), onda bi izobličenja bila znatno niža, ali takvi sklopovi su kompliciraniji i traže vrlo pažljive proračune (osim različitih ulaznig napona, "gornja" i "donja" elektronka imaju i različite unutrašnje otpore i štetne kapacitete) u praktičnoj provedbi.
Za dobijanje veće izlazne snage se nogu koristiti i paralelni spojevi elektronki koji će imati i manji unutrašnji otpor, ali traže pažljivo uparivanje elektronki (zbog nižih izobličenja), pa se rijetko koristi spoj sa više od 2 paralelno spojene elektronke (ukupno 4 elektronke po kanalu).
Drugi način za dobijanje veće snage (i ostalih pogodnosti dobivenih s time) se može dobiti i sa spajanjem 2 "obična" SRPP pojačala u most!
Izlazni otpor će time narasti na dvostruku vrijednost (a time i prilagodna impedancija) dovođenje pobudnog napona suprotne faze, ali jednake vrijednosti, ali vrijednost izlaznog otpora je svakako vrlo niska pa će to predstavljeti manji problem.
Tako se izbjegnu problemi sa točnim podešavanjem nejednakih pobudnih napona i nejednakih opterećenja za pobudu, komplicirani proračun i vrlo složena izvedba.
Postoji još jedna pogodnost takvog MOST-nog spoja: izobličenja su najmanje ~2x (u praksi i više!) niža od standardnog spoja! Radi se o tome da u jednoj polovini faze radi "gornja" elektronka sa strane A-mosta i "donja" elektronka sa strane B-mosta, a u drugoj polovini faze radi "gornja" elektronka sa strane B-mosta i "donja" elektronka sa strane A-mosta pa se cijeli kompleksni rad ponaša kao korektor izobličenja (distortion cancelling).

[davorin]

U prilogu je prijedlog šeme za izradu relativno jednostavnog pojačala sa uobičajenim okretačem faze (SCHMITT PHASE SPLITTER) i proračunatim vrijednostima elemenata, a uz male modifikacije bi se mogao ubaciti i balansirani ulaz.
U katodama "donjih" elektronki se nalazi trimer potenciometar od 100 Ohma (~4-5W) s kojim se podesi minimalna istosmjerna struja koja bi zbog eventualne nelednakosti elektronki mogla teći kroz izlazni trafo. Sam izlazni trafo može imati široke tolerancije primarne impedancije od ~1100 do ~1900 Ohma (uz manja ili veća izobličenja i izlaznu snagu; svakako je vazano i uz napon napajanja), a moguća je i upotreba odgovarajućih toroidnih mrežnih transformatora (snage P~30-40W i prijenosnog omjera P/S od ~11,73:1 do ~15,4:1 odnosno od 230V/20V do 230V/15V; srednja vrijednost dakle 230V/17,5V). Kod korištenja toroidnih transformatora treba težiti da je istosmjerna struja kroz njih minimalna, ali može se u seriju s njime spojiti kondenzator i time spriječiti bilo kakav protok istosmjerne struje i time predmagnetizaciju i smanjenje primarnog induktiviteta (>30uF/250V-AC ili 2 elektrolitka kondenzatora >100uF/450V-DC inverzno spojena, odnosno minus polom spojena na trafo sa svake strane "mosta")
Trimer potenciometar od 10kOhma u negativnoj povratnoj vezi se podesi uz pomoć instrumenata, ali moguće je i podešavanje "na uho" (kompromis između smanjenja izobličenja i kompresije dinamike).

[davorin]

U prilogu slike publikacije koju je izdavala firma VALVO (Njemački PHILIPS) i vrlo kvalitetnim pojačalom sa elektronkama E130L u izlazu.
Uz minimalne modifikacije (nekoliko otpornika) bi se umjesto svake E130L moglo koristiti 2 komada EL86 (PL84. UL84, itd.).
Predložena šema ima ulaznu osjetljivosat od ~0,2Veff, a u dodatku je i šema bez ulazne elektronke gdje je osjetljivost ~4Veff.
Spoj takva 2 pojačala u most (šema bez ulazne elektronke) sa dodatkom okretača faze bi mogla dati već respektabilnih 50W izlazne snage sa vrlo malim izobličenjim i relativno jednostavnim izlaznim trafom primarne impedancije ~800 Ohma.

[davorin]

Sa moga "VIP" buvljaka su mi stigla 2 jednaka mrežna transformatora namotana na CM-65 (SM-65) četverostrukoj "C"-jezgri (namotao RIZ, a jezgre su najvjerojatnije ISKRA) predviđena za primarni napon od 220V. Svaki trafo ima 2 sekundarna namotaja od ~17,5V sa različitim izvodima, a jedan namotaj je namotan sa žicom od 0,60mm-Cu-Lak i drugi sa žicom ~1,00mm-Cu-Lak. Prijenosni omjer je ~12,57:1, odnosno ukoliko bi na sekundar spojili zvučnik nominalne impedancije od ~8 Ohma, reflektirana primarna impedancija bi iznosila ~1265 Ohma.
Izmjerio sam i primarne induktivitete koji su iznenađujeće veliki, odnosno nešto manji od ~11H, pa ih je to napravilo odličnim kandidatima sa korištenje u SRPP (ili SEPP) pojačalu u mostnom spoju sa EL86. Nekadašnji konstruktori u RIZ-u su u početnim proračunima svojih trafoa na "C"-jezgrama očito polazili od vrlo konzervativnih postavki maksimalne gustoće magnetnog polja (B<1T umjesto po podacima uobičajenih B~1,7-1,8T) pa je i broj primarnih zavoja puno veći.
Napravio sam i mjerenje transfer karakteristike pa tako trafo može prenijeti na ~30Hz snagu od ~15W bez vidljivih izobličenja i tragova saturacije jezgre. Na visokim frekvencijama je situacija još bolja jer se pad od -1,5dB primjeti na frekvenciji od čak ~85kHz, iako je trafo namotan po jednostavnoj recepturi bez "sendvičiranja": primar-sekundar1-sekundar2!
Cijeli slučaj navodim kao primjer mogućnosti korištenja već gotovih mrežnih transformatora kao izlaznih-prilagodnih u SRPP i SEPP pojačalima (u ovom slučaju za spoj u mostu).
To ne znači da ne treba težiti upotrebi pravih, "rasnih" izlaznih transformatora, ali u pojedinim slučajevima se može proći i puno jeftinije (svaki treba pojedinačno izmjeriti!).
Napon na sekundarnim namotajima je identičan (izvodi nisu!?) pa ih je moguće spojiti paralelno s ciljem povećanja damping faktora pojačala (smanjenjem unutrašnjeg otpora namotaja za spoj zvučnika.
Pala mi je na pamet i ideja da se namotaj sa debljom žicom iskoristi za napajanje niskotonskog zvučnika, a namotaj sa tanjom žicom za visokotonac (ili srednji+visoki) kao i mogućnost da se eventualna negativna povratna veza napravi frekventno ovisnom, ali takav slučaj već pripada nekoj praktičnoj izvedbi pojačala i optimizaciji nakon toga.

[midruzin]

Ovi mrežni transformatori su se koristili u RIZ-ovim UKV radio-uređajima RIZ-2000, 4000, 5000 i 8000. Četiri komada takvih sam razmotao za potrebe motanja SE trafića, a ostala su mi još dva cijela komada u RIZ-8000, koje tek trebam rasturiti. Njih bi iskoristio za amp s dvije EL86 u izlazu prema najgornjoj shemi. Da li bi jedna 6ž52p mogla tjerati taj izlazni stupanj uz malo povratne NFB ili će trebati dva pobudna stupnja? Izlazna snaga mi uopće nije bitna, jer posjedujem samo visokoosjetljive zvučnike.

[davorin]

Elektronka 6J52P ima sasvim dovoljno pojačanje (i previše!) za pobudu SRPP spoja 2 komada elektronki EL86 (izvorna šema firme PHILIP po tablici), čak i u slučaju korištenja jake globalne povratne veze.
Za punu pobudu uz napon napajanja izlaza od ~400V (napon napajanja je uvjetovan optimalnom prilagodnom impedancijom toga trafa!) treba na "donju" EL86 dovesti oko ~8-9 Veff, a to znači da za nominalnu ulaznu osjetljivost od 1Veff treba pobudni stupanj imati pojačanje od ~8-9 puta. Elektronka 6J52P ima u triodnom spoju realno pojačanje veće od ~30 puta, što znači da ostaje "bogata rezerva" pojačanja i uz upotrebu jake negativne povratne veze.

[midruzin]

Znači za normalnu pobudu bile bi dovoljne u triodnom spoju i 6E5P ili 6Ž11P ? To me veseli, jer sav potreban materijal za gradnju imam, te me amp neće koštati praktički ništa. Za izradu toga ampa me motivira znatiželja, kako uopće takav izlazni stupanj zvuči, jer ga do sada nisam imam prilike nigdje čuti.