A sada malo detaljnija analiza sklopa:
Iako je najcesce analizu zanimljivije raditi od izlaza, ovdje cu radije poceti od ulaza - u izlazu bas i nema nekih posebnosti, cijevi su spojene s katodnom NPV i bias im je slozen relativno klasicno, zahtijevaju PP pobudu. Nesto kasnije cu se pozabaviti nekim sitnijim detaljima, no tamo se bas i nema sto za vidjeti.
Osnovna je ideja sklopa, kao i uvijek, po mogucnositi imati cim manje veznih kondenzatora - ne samo da pojednostavljuju situaciju s frekventnim odzivom, sto je vrlo bitno kod kasnijeg zatvaranja globalne NPV, nego i pojeftinjuju izvedbu - kvalitetni kondenzatori su skupi, a ovdje pricamo o izvedbama za 630V radnog napona s obzirom da se u takvom sklopu mogu pojaviti puni naponi neopterecenog napajanja na veznim kondenzatorima, taman preko prve nize stepenice radnih napona, 400V.
Dakle, pocnimo od ulaznog stupnja. Radi se o malo drugacije izvedenom diferencijalnom pojacalu, a potreba za 'drugacijim' se namece radi DC veze sa slijedecim stupnjem. Da bi stvari bile jasnije, evo dvije ekvivalentne izvedbe ovog sklopa:
AMB34_stupanj1.gif
Desni je sklop osnova, a lijevi je izvedba u praksi. Slika je iz simulatora, sa naponima u svim tockama, a za prijer je uzeta cijev 6SN7.
Model koji je na raspolaganju usimulatoru nije bas neko cvijece ali za osnovne je stvari sasvim OK, tim vise sto samo jedan parametar zapravo ovisi o odabranoj cijevi. Za sada cemo uzeti otpor od 470 ohma izmedju katoda kao 'izvucen iz sesira', iako j enjegoca uloga da ogranici pojacanje ovog stupnja - zasto bas toliko, za sada je manje bitno.
Ono sto je bitno za znati je da su svi staticki uvjeti u ovom sklopu odredjeni iskljucivo strujnim izvorom. Ako su obje triode iste, struja iz strujnog izvora ce se granati jednako i kroz svaku triodu ce teci tocno pola struje strujnog izvora. Napon na anodama je isklucivo odredjen padom napona kojeg ta struja proizvodi na anodnim otporima, te naponom napajanja, i iznosi 405 - (I/2)*50k. Ovo je posve neovisno o cijevi, i teoretski bi mogla biti skoro pa bilo koja - jednostavno, buduci da struja nigdje drugdje ne moze osim iz napajanja kroz anodu u katodu gdje je precizno odredjena strujnim izvorom, anodni napon je fiksiran. Jedini parametar koji ce se razlikovati je Ugk koji se sam podesi za zadanu struju, i jedini uvjet odabira cijvi je da za dobiveni Uak (sto je priblizno jednako Ua) za datu cijev Ugk nije veci od nule, dapace, zelimo da je barem toliko da:
1) nema stuje resetke,
2) iznosi barem pola peak hoda ulaznog signala
Uvjet 2 je tu za slucaj da nema NPV sto je granicni slucaj i uvijek je dobro racunati s njim - kada se na jednu stranu diferencijalnog pojacala dovede ulazni signal, njegov se iznos rasporedi tako da se s te strane Ugk poveca a s druge smanji za pola ulaznog signala. Pozeljno je barem da rezultat toga ne bude Ugk>0 ni na jednoj strani, dapace, idealno bi bilo da je Ugk i dalje negativan i zadovoljava uvjet 1).
U konkretnom slucaju vidimo na desnom sklopu da su G na prakticno 0V (ovi nanovolti su ne bas uspjesan pokusaj modeliranja struje resetke) a katode su na oko 2.4V. S obzirom da je zadano da je puna snaga izlaza dobivena uz ulazni napon 1Vrms, sto iznosi 1.42 (radije zaokruzimo na gore) V peak, kada se taj 1.42V dovede na ulaz (s lijeve strane), na lijevoj se cijevi Ugk uveca za 0.701V, dakle postane oko -1.3V, a na desnoj se za isto toliko smanji, i bude oko -3.1V. U oba slucaja samo izvan zone struje resetke i zadovoljavamo uvjet 1, a pogotovo uvjet da je Ugk<=0.
Hoce li neka elektronka zadovoljiti uvjete rada u sklopu je vrlo lako ocitati iz grafa anodnih karakteristika. Znamo da je struja kroz cijev 5.715mA, i napon Uak je priblizno 119V (tocnije, 119V minus Ugk ali kako tu vrijednost trazimo, a znamo da je urangu par V, aproksimiramo za pocetak). Za tu radnu tocku ocitamo Ugk i ako je bar -0.701V a pozeljno oko -1.7V, ili jos negativniji, cijev je upotrebljiva u sklopu. E sad, pojacanje je vec druga prica, zato je odabir cijevi za pocetak suzen na one s mu priblizno 20. Za druge vrijednosti treba korigirati otpore medju katodama, a vrijednosti manje od oko 10-12 ne mogu dati dovoljno ukupno pojacanje pobudnih stupnjeva cak ni uz direktnoi spojene katode (otpor izmedju je nula), dakle bilo bi pozeljno da je mu >10-12.
Time je data osnova rada sklopa - ali, za razliku od teorije u kojoj nema razlike ismedju teorije i prakse, u praksi te razlike itekako ima. Dakle, ovo je slucaj u simulatoru, gdje su sve triode istog tipa iste na bar 7 decimala preciznosti. A sto kada (ne ako!) se razlikuju?
U tom slucaju dolazi do nejednakog grananja struja i naponi na anodama nisu vise jednaki. Jednakost napona je vrlo bitna jer se razlika prenosi direktno (DC veza!) na slijedeci stupanj, koji je jos i pojacava za svoj faktor pojacanja, vise nego dovoljno da slijedeci stupanj izadje u potpunosti van normalnih radnih uvjeta. Radi toga je u lijevom sklopu otpor izmedju katoda nacrtan kao potenciometar, tocnije, trimer. Premda je njime relativno lako moguce 'utrimati' balans sklopa, unjeki smo dva problema u sklop:
1) Dodatna tocka za podesavanje, uz potencijalno kontradiktorni uvjet da otpor mora iznositi 470 ohma radi zeljenog pojacanja ali s tim iznosom mozda nece moci iskompenzirati nejednakost sekcija u cijevi,
2) Pad napona na otporniku potencijalno moze zakomplicirati izvedbu strujnog izvora.
Sto se tice problema 1), vidi se da je na klizacu potenciometra oko 1V a na krajevima (katode) oko 2.4V, dakle 1.4V se potrosi na polovicama potenciometra, i +-1.4V je stoga maksimalna korekcija Ugk. To je vise nego dovoljno za 6SN7 familiju cijevi, no za 6N6P, Ugk je izmedju 6 i 7V i za neke bas rasparene primjerke moguce je da stvar bas ne bi funkcionirala. Mozda je moguce sklop izvesti tako da nije potrebna rucna korekcija?
Put prema tome nam pokazuje problem 2) - i lijeva slika. Buduci da nam je na raspolaganju napon od -50V, koji nije apsolutno tocan nego slijedi napon mreze, kao i sto ga slijedi i napon napajanja. Napredni ce odmah skuziti da je tu ideja kompenzacija biasa izlaznih cijevi prema naponu napajanja, no pozeljna je donekle ista takva kompenzacija i za predstupnjeve kako bi se otprilike zadrzale radne tocke u mjerilima proporcionalnim naponu napajanja. U tim je uvjetima mozda neocigledno, ali jako jednostavno prevesti 'rep' diferencijalnog pojacala iz obicnog otpora u strujni izvor, dodavanjem jednog tranzistora. Osnovna ideja je vidljiva na lijevoj slici. U stara vremena, strujni bi izvor bio zamjenjen otporima koji bi osiguravali zeljenu struju katoda. Dodavanjem tranzistora tako da mu je baza na nuli an emiter ide na isti taj otpor, a kolektor na katodu, dobiva se strujni izvor za gotovo istu struju - razlika je samo u Ube+Ugk, u gornjem slucaju na desnoj slici, razlika bi bila da je na otporima 51V, a uz tranzistor bi bilo 49.4V, oko 3% manje. No, na desnoj slici bi imali jedan problem, a to je svega 1V izmedju baze i kolektora, plus i dalje bi trebalo rucno podesiti sklop.
Pogledajmo sad lijevu sliku - tu je zajednicki strujni izvor podijeljen na dva sa po pola struje, svaki za svoju katodu. U principu, kada bi se izmedju katoda stavi direktno otpornik 470 ohma, dobio bi se spoj kompletno ekvivalentan desnoj slici, osim sto je sada Ubc na tranzistorima prakticno jednak Ugk, a iz gornje analize sto se dogadja kada je doveden maksimalan napon pobude, znamo da Ugk nikada ne pada ispod oko 1V, sto znaci da tranzistori imaju sasvim dosta 'prostora' da uvijek budu posve upotrebljivi strujni izvor. S obzirom da je Uce maksimalno svega par V, moze se koristiti zaista sirok raspon malosignalnih tranzistora.
No, kod direktnog spoja i dalje ostaje problem disbalansa sekcija cijevi i prenosa greske na slijedeci stupanj radi DC veze.
Rijesenje je odvajanje diferencijalnog pojacala na dva odvojena sklopa za istosmjernu struju, tako da se 470 ohma otpor spoji serijski s kondenzatorom. Kondenzator za istosmjerne uvjete predstavlja otvoreni krug, tako svaka razlika Ugk ostaje na njemu.
Na konkretnoj shemi je serijski kondenzator naoko jako male vrijednosti, i intuitivno bi ocekivali znacajno vecu vrijednost (neku koja ima impedanciju jednaku 470 ohma otporu na nakoj jako niskoj donjoj granicnoj frekvenciji), i bili bi u pravu. Kada se sklop gleda zasebno, vrijednost koja bi se tu nasla bi bila izmedju 47 i 100uF ili cak vise, i naravno zahtijevala bi elektrolitski kondenzator, i to bipolarni, ili razna druga interesantna rijesenja. No, kako ovaj stupan ipak radi u jednom sirem kontekstu, vrijednost kondenzatora je smanjena radi kompenziranja jednog nezgodnog problema koji nastaje kod zatvaranja globalne NPV i ima veze s ponasanjem kod pojave subsonika, no o tome (puno) kasnije.
Za lijevi je sklop bitno znati da su staticki uvjeti njegove lijeve i desne strane skroz odvojeni i iskljucivo diktirani strujnim izvorima, otporima i iznosima napajanja, a Ugk postaje ovisan o toleranciji cijevi, ali njega 'pojede' kondenzator. U uvjetima realnog signala, kondenzator predstavlja malu impedanciju i sklop ponovno postaje diferencijalno pojacalo s 470 ohma izmedju katoda, cime je uz mu i Rp cijevi odredjeno i pojacanje.
No, tu prica nije gotova jer postoji jos jedan izvor disbalansa a to su tolerancije otpornika. Iako ih normalno zanemarujemo, ovdje treba voditi racuna da radimo s velikim naponima. Primjerice, pad napona na 50k anodnom otporu je nominalno 286V, a ako je otpor tolerancije +-5%, to je razlika od +-14.5V u odnosu na nominalni anodni napon - +-12% njegove nominalne vrijednosti! Jos gore, i otpori u strujnom izvoru mogu imati iste tolerancije, sto prouzrocuje situaciju da se 'taman' mogu zbrojiti tako da greska bude dvostruka, +-29V, i naravno, skroz suprotna na suprotnoj anodi. Jos gore, pojacanje slijedeceg stupnja, koji je spojen diferencijalno, i potencijalno moze vidjeti razliku i do 58V, je dovoljno veliko da ta razlika kompletno izbaci taj stupanj van radnog podrucja.
Kako rijesiti taj problem? Zapravo ostaje samo jedan nacin a to je uporaba uparenih otpora, ili otpora niske tolerancije. Sto se tice onih u strujnom izvoru, nije tesko naci otpore 1% tolerancije, a ta ce tolerancija statisticki biti jos dodatno smanjenja (za korijen iz 2) ako se do zadane vrijednosti dodje spajanjem dva otpora u seriju ili paralelu. Ista je metoda uzeta i za anodne otpore, koji moraju biti snage 2-3W pa je tu 1% ili 2% tolerancije vec teze za naci. No, ako covjek radi par pojacala i uzme 10 otpora od 100k, koji nisu bas najgori kineski krsh, nije tesko odabrati parove parova
koji imaju bliske vrijednosti. U ovom slucaju je balans napona vazniji od apsolutnog iznosa, jer je on taj koji se prenosi na slijedeci stupanj.
Pažnja! Nemaš dopuštenje kao gost foruma za pregledavanje i/ili preuzimanje privit(a)ka dodan(og)ih postu.