Dynamiczna kaskoda

Układy półprzewodnikowe pełniące ważne funkcje pomocnicze w układach lampowych.

Moderatorzy: gsmok, tszczesn, Romekd, Einherjer, OTLamp

ludo
125...249 postów
125...249 postów
Posty: 225
Rejestracja: sob, 15 października 2005, 20:05
Lokalizacja: SE

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: ludo »

Zastanawia mnie jednak jakie postawiles zalozenia konstrukcyjne, t.zn. jakie miales wizje zastosowania, czy to rozwiazuje jakis istniejacy problem czy tez jest to rozwiazanie poszukujace zastosowania ?
O zaletach ukladow kaskodowych wspomnialem (-wspominalismy) wszesniej w watku.
Jesli chodzi o zastosowanie to wyobrazam sobie ten uklad jako jedyna czesc aktywna przedwzmacniacza 'line' poprzedzona potencjometrem i selektorem wejsc. W dzisiejszych czasach sygnalow wyjsciowych o wysokich amplitudach (1-2Vrms) a takze wzmacniaczy mocy o duzej czulosci wejsciowej (0.3-1Vrms) nie widze potrzeby przedwzmacniaczy o wiekszym wzmocnieniu niz 1.
Awatar użytkownika
VacuumVoodoo
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 2007
Rejestracja: śr, 11 sierpnia 2004, 15:51
Lokalizacja: Goteborg, Szwecja
Kontakt:

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: VacuumVoodoo »

Czyli jest Ci po prostu potrzebny bufor ktory bedzie mogl spokojnie nakarmic kilkanascie metrow kabla, do tego zupelnie wystarczy taki zabytek (lata 80-e) jak ten:

http://www.intersil.com/data/fn/fn2921.pdf

Prosciej, duuuzo taniej i chyba jednak lepsze parametry, niestety pozbawiony wszelkiego mojo i voodoo.... chyba ze absolutnie musi w tym byc lampa bo w koncu siedzimy na lampowym forum :D
Aleksander Niemand
_______________________________________
Wzmacniacz ma sie do gitary tak jak smyczek do skrzypiec - AN
Awatar użytkownika
KaKa
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 2337
Rejestracja: śr, 22 listopada 2006, 14:45
Lokalizacja: Poznań

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: KaKa »

ludo pisze:
Stare czasy, dobra szkola.....
Byc moze ale trzeba brac poprawke na to ze dzisiejsza technika bardzo szybko posuwa sie do przodu.

Być może. Tylko zasada, że prostota jest najlepsza nie wywodzi się, z całym szacunkiem, Henry'ego Wallmana, lecz od starożytnych Greków. No wiesz tw. (nie tow. :wink: ) Pitagorasa, wino, śpiew, te sprawy :wink:

Vacuum :arrow: Studiowałeś w Göteborgu czy na MITcie?
http://www.pajacyk.pl/index.php
--
Wszelkie pytania o proszę kierować na kacper@selenoid.pl
--
Pozdrawiam, Kacper
Awatar użytkownika
VacuumVoodoo
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 2007
Rejestracja: śr, 11 sierpnia 2004, 15:51
Lokalizacja: Goteborg, Szwecja
Kontakt:

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: VacuumVoodoo »

KaKa pisze: Vacuum :arrow: Studiowałeś w Göteborgu czy na MITcie?
W Göteborgu. Wallman poszedl na emeryture jak bylem w polowie studiow.
Aleksander Niemand
_______________________________________
Wzmacniacz ma sie do gitary tak jak smyczek do skrzypiec - AN
Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 6927
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: Romekd »

Witam.
Tomek Janiszewski pisze:W takim razie proszę podać przykład wzmacniacza niekaskodowego, skoro najprostszy wtórnik zalicza się jakoby do wzmaczniaczy kaskodowych. Aby było ciekawiej, przypomnę że u naszych Braci zza Buga każdy stopień wzmacniający to "kaskad"
Zwykłego wtórnika katodowego (emiterowego), z jedną lampą (tranzystorem) w stopniu wzmacniającym, nie można zaliczyć do wzmacniaczy kaskodowych, gdyż nie ma w tym przypadku kaskodowego połączenia kilku elementów aktywnych (lamp, tranzystorów). W moim przekonaniu, być może mylnym, połączenie kaskodowe tworzą co najmniej dwa elementy aktywne, zwykle połączone ze sobą w sposób galwaniczny (bez kondensatorów) w taki sposób, że dla składowych stałych lub zmiennych prądu (lub jakiejś ich części) są one ze sobą połączone szeregowo.

Porównanie do kaskady (a nie kaskody) u naszych wschodnich sąsiadów wydaje mi się całkowicie logiczne. Jeżeli mamy kilka podobnych, następujących po sobie, stopni, które spełniają tą samą funkcję (wzmacniają, lub tłumią sygnał) i są one od siebie odseparowane kondensatorami, przez co każdy z nich posiada własne elementy bierne, zapewniające odpowiednią polaryzację elementu aktywnego, przez co tworzy integralny stopień, to skojarzenie z kaskadą jest chyba poprawne :wink: .
We wzmacniaczu kaskodowym zmiana polaryzacji jednego elementu aktywnego wpływa na warunki pracy pozostałych, mamy więc zupełnie odmienną sytuację.
Tomek Janiszewski pisze:Tym bardziej że z punktu widzenia sygnału żadna kaskoda tu nie funkcjonuje. Na odwrót, istnieją wzmaczniacze kaskodowe z równoległym zasilaniem elementów.
Myślę, że określenie "kaskoda" nie oznacza dokładnie tego samego co "wzmacniacz kaskodowy". Wzmacniacze kaskodowe stanowią pewną specyficzną grupę układów, do której wlicza się również kaskoda. Źródło prądowe ze schematu Kolegi ludo też jest kaskodą (tak przynajmniej twierdzą autorzy książki "Sztuka elektroniki" P. Horowitz i W. Hill, a myślę, że jako znawcy elektroniki raczej się nie mylą), choć nie wzmacnia ona żadnych sygnałów, a jedynie stabilizuje wartość płynącego przez nią prądu. Pewne określenia weszły do żargonu stosowanego przez konstruktorów, choć pierwotnie oznaczały coś zupełnie innego. Jako przykład przytoczę określenie katodyna, którego większość z moich znajomych "lampoców" używa w odniesieniu do odwracacza fazy z dzielonym obciążeniem:
http://www.trioda.com/forum/viewtopic.p ... 125#p89125
Może podobnie jest z kaskodą?
Tomek Janiszewski pisze:
Romekd pisze:Zastosowanie źródeł prądowych i sprzężeń typu "bootstrap" ma ogromne znaczenie również w zakresie niskich częstotliwości i jest w takich układach szeroko stosowane, gdyż przyczynia się do poprawy liniowości wzmacniaczy, przez co redukuje poziom wnoszonych przez nie zniekształceń nieliniowych i intermodulacyjnych.
I jak rozumiem, szeroko są stosowane układy w których redukcja zniekształceń z ułamków procenta do tysięcznych jego części jest aż taka istotna?
Niemal wszyscy producenci elementów przeznaczonych do zastosowań audio starają się poprawiać ich parametry. Z jednej strony próbuje się zwiększać szybkość układów i tranzystorów przy zachowaniu ich dużej stabilności i niskiego poziomu szumów, z drugiej dąży do uzyskania coraz większej liniowości tychże elementów. Nie tak dawno temu firma National Semiconductor opracowała wzmacniacz operacyjny o symbolu LME49860, przeznaczony do zastosowań w aplikacjach audio, który wnosi zniekształcenia nieliniowe i szumy na poziomie 0,00003% (przy jednostkowym wzmocnieniu), a firma Texas Instruments w wysokiej klasy wzmacniaczach słuchawkowych proponuje stosować wzmacniacz TPA6120 o dynamice przekraczającej 120 dB, zniekształceniach 0,00014% i szybkości narastania napięcia wyjściowego 1300 V/us. Pierwsza z wymienionych przeze mnie firm ma swojej ofercie również ciekawy sterownik tranzystorów mocy stopnia końcowego niskiej częstotliwości o symbolu LME49810. Wzmacniacz z tym sterownikiem cechuje się zniekształceniami nieliniowymi 0,0007% i szybkością narastania sygnału wyjściowego 50 V/us.
Czytając Twoją wypowiedź Tomku można by dojść do wniosku, że inżynierowie tych firm marnują cenny czas i pieniądze, gdyż produkty przez nich oferowane mają zbyt dobre parametry, parametry których nawet nie warto wykorzystywać. Idąc dalej tym tokiem myślenia doszlibyśmy do wniosku, że tych "przebajerzonych" i "cudacznych" elementów nie warto w ogóle stosować, gdyż wymyślony ze 100 lat temu zwykły lampowy wtórnik katodowy, wprowadzający zniekształcenia o poziomie ok. 0,5%, jest tak doskonały, że nie warto niczego w nim zmieniać.
A jakie dla parametrów układu może mieć fakt że kaskodowe źródło prądowe ma opór liczony w megaomach zamiast w setkach kiloomów jak zwykłe źródlo prądowe na tranzystorach? Takie że wzmocnienie wtórnika wyniesie 0.999999999 zamiast 0,999? Tym bardziej że mamy tu rezystor 100kohm na wyjściu który i tak "psuje" dokładność wtórnika.(...)
Gdyby tak zastosować w omawianym układzie kaskodowe źródła prądowe nie na dwóch lecz na dwudziestu tranzystorach - to też napisałbyś że mają one sens bo każdy tranzystor pełni swoją rolę? Gdyby przynajmniej zastosowano źródła z dzielnikiem w obwodzie baz - mogłoby to mieć sens. o ile brakowałoby wysokonapięciowych tranzystorów. Tu jednak taki przypadek nie zachodzi. Stąd moja diagnoza - ten układ to curiosum, wymyślone na potrzeby naiwniaków którzy każdą kasę zapłacą porażeni magią jednej jedynej w całym układzie lampy.
A jesteś pewny, że impedancja prostego źródła z jednym tranzystorem bipolarnym wynosi kilkaset kiloomów? W życiu przebadałem mnóstwo różnych układów i często zauważałem, że teoretyczne obliczenia mają się nijak do wyników otrzymanych z przeprowadzonych pomiarów zmontowanych układów, bo czegoś w tych wyliczeniach się nie uwzględniło. Weźmy jako przykład to proste źródło prądowe, w którym napięcie bazy stabilizowane jest czerwoną diodą świecącą LED (załącznik).
z1.JPG

W wyniku występowania efektu Early'ego napięcie Ube tranzystora zmienia się wraz ze zmianami napięcia Uce mniej więcej o -0,0001* delta Uce. Prąd bazy ma bardzo małą wartość dzięki dużej "becie" tranzystora BC546B, więc możemy przyjąć, że napięcie bazy nie zależy od napięcia emiter-kolektor, a prąd bazy w prądzie emitera ma bardzo mały udział (można założyć, że prądy emitera i kolektora są sobie równe). W podanym przeze mnie przykładzie (załącznik) zmiana napięcia Uce o 10 V (z 10 do 20 V) powinna wywołać zmianę napięcia na emiterze o 0,001 V, co powinno wywołać zmianę prądu kolektora o 0,0196 mA. Tak mała zmiana prądu oznaczałaby, że oporność źródła prądowego wynosi aż 510 kiloomów. Niestety, w rzeczywistości rezystancja źródła, w zależności od użytego tranzystora, potrafi być niemal dwudziestokrotnie niższa. Na dodatek zmiany termiczne, wywołane zmianami mocy traconej w tranzystorze, sprawiają, że źródło jest mało stabilne i jego prąd potrafi zmieniać się w dość dużych granicach (nawet ponad 10%) przy zmianach napięcia Uce i zmianach temperatury otoczenia. Dodanie drugiego tranzystora radykalnie zmienia sytuację. Po takim usprawnieniu, wady, które opisałem, znikają, a rezystancja źródła rośnie do wartości megaomów, a może nawet dziesiątek megaomów.
Budując źródła prądowe na wyższe napięcia (setki woltów) napotykamy na jeszcze większe problemy, albowiem współczynniki wzmocnienia tranzystorów wysokonapięciowych są dużo niższe (beta niektórych tranzystorów potrafi wynosić tylko 10), więc udział prądu bazy w prądzie emitera znacznie wzrasta. Ponadto wzmocnienie prądowe tranzystorów w dużym stopniu zależy od temperatury ich struktury, więc w takich przypadkach użycie kaskody na dwóch tranzystorach jest jeszcze bardziej uzasadnione. Ja, by poprawić parametry takiego źródła prądowego, użyłem czterech tranzystorów i precyzyjnego źródła napięcia odniesienia. Dysponując sporym zapasem napięcia podniosłem spadek na rezystorze w emiterze do 5 V, uzyskując rezystancję źródła na poziomie gigaomów, tłumienie wpływu napięcia zasilania na prąd źródła sięgające prawie 100 dB i stabilność temperaturową prądu w okolicach 20 ppm/'C.

Czy w świetle tych faktów nadal uważasz, że dodanie do prostego źródła prądowego jednego tranzystora i jednej diody LED, których koszt nie przekracza 20 groszy, lub kilku następnych elementów o łącznej wartości kilku zł, które poprawiają parametry układu co najmniej stokrotnie, stanowi aż takie kuriozum?

Pozdrawiam,
Romek
α β Σ Φ  Ω  μ π °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^ Δ − ∞ α β γ ρ . . . .
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: Piotr »

Bardzo ciekawy temat.
Zastanawiam się ostatnio nad zastosowaniem źródeł prądowych jako obciążenia lamp w hybrydach i tu przyszedł mi do głowy pewien pomysł, mianowicie bootstrap z wyjścia wzmacniacza do stopnia lampowego. Teoretycznie problemy mogą pojawić się dopiero na skrajach pasma, bo zakładam że stopień wyjściowy nie pracuje w klasie B, więc nie powinno być szkodliwych efektów związanych z przełączaniem tranzystorów.
Szczególnie jestem ciekawy co miłośnik źródeł prądowych RomekD sądzi na ten temat.
Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 6927
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: Romekd »

Witam.
Piotr pisze:Szczególnie jestem ciekawy co miłośnik źródeł prądowych RomekD sądzi na ten temat.
Długo zastanawiałem się co odpisać na Twojego posta, albowiem chciałem by dalsza część dyskusji miała charakter merytoryczny, a by tak było, należałoby przedstawić wyniki pomiarów wzmacniaczy, w których zastosowano oba typy rozwiązań i porównać je z parametrami wzmacniaczy zaprojektowanych w sposób klasyczny. Niestety w ostatnim czasie nie znalazłem czasu na eksperymenty (obowiązki, praca :cry: ).
Gdy w swoim hobby powróciłem do lamp i zacząłem ponownie analizować ich charakterystyki, zauważyłem, że wraz ze wzrostem impedancji obciążenia triody monotonicznie maleją wnoszone przez nią zniekształcenia, natomiast z pentodami jest już zupełnie inaczej. Zastosowanie źródeł prądowych w stopniu wzmacniacza z triodą pozwala uzyskać znacznie większą amplitudę sygnału i większe wzmocnienie, przy znacznie zredukowanych zniekształceniach. Niska impedancja wewnętrzna triody zapewnia jednocześnie niską impedancję wyjściową stopnia, co może mieć duże znaczenie gdy stopień tego typu zostanie obciążony następnym o dużej pojemności wejściowej (tranzystory MOSFET we wzmacniaczach hybrydowych; poziom zniekształceń zaczyna rosnąć dopiero od pewnej częstotliwości, która z reguły leży dość wysoko w paśmie akustycznym, lub nawet powyżej tego pasma). W przypadku pentod wzrost wzmocnienia jest zdecydowanie większy, ale niestety duża oporność wewnętrzna tych lamp niweczy korzyści z zastosowania źródła prądowego, ponieważ powoduje, że stopień taki staje się mało stabilny i ma bardzo dużą impedancję wyjściową przy stosunkowo dużym poziomie wnoszonych zniekształceń. Zapewnienie niskiego poziomu zniekształceń wprowadzanych przez każdy ze stopni wzmacniacza jest bardzo ważne, albowiem gwarantuje uzyskanie bardzo niskich zniekształceń nieliniowych i intermodulacyjnych całego wzmacniacza po zamknięciu pętli sprzężenia zwrotnego. Zniekształcenia nieliniowe jednego stopnia wzmacniacza mogą się w następnym stopniu zwiększać lub zmniejszać, w zależności od jego charakterystyki, natomiast zniekształcenia intermodulacyjne mogą się jedynie sumować (tego ostatniego nie jestem do końca pewny i prosiłbym o zweryfikowanie moich przypuszczeń przez kogoś bardziej biegłego w teorii sygnałów).
Czy ma sens budowanie układów z lampami i źródłami prądowymi wykonanymi z półprzewodników? Jeżeli traktujemy to w kategorii ciekawego hobby, to na pewno ma sens. To co mnie najbardziej denerwuje, to mieszanie elektroniki z argumentami typu religijnego. Zarówno w technologii lampowej, jak i półprzewodnikowej, czy mieszanej, da się stworzyć układ, którego zniekształcenia będą niższe niż człowiek jest w stanie usłyszeć. Tworzenie wzmacniaczy o współczynniku tłumienia przekraczającym 100, czy wnoszących zniekształcenia na poziomie 0,000... ileś tam, uważam z próby bicia kolejnych rekordów. Najprościej uzyskać takie parametry kupując gotowe "kostki", jednak najprzyjemniej tworząc coś samemu :D . Dlatego polecam eksperymenty i zabawę. Możemy nawet zrobimy konkurs - komu uda się stworzyć wzmacniacz lampowy, lub hybrydowy o mniejszych zniekształceniach i większym współczynniku tłumienia? :).

Wracając do Twojego pytania o bootstrap, to czy widziałeś schemat wzmacniacza, który wykonałem jakiś czas temu i przedstawiłem w wątku:

viewtopic.php?p=116183#p116183

Zastosowałem w nim dwa sprzężenia tego typu (wyniki pomiarów znajdują się na następnej stronie). Zacząłem też budowę kolejnego wzmacniacza, mam nadzieję, że o jeszcze lepszych parametrach (gdy go ukończę i pomierzę, to wyniki zamieszczę na Forum).


Pozdrawiam,
Romek
α β Σ Φ  Ω  μ π °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^ Δ − ∞ α β γ ρ . . . .
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: Piotr »

Romekd pisze:Wracając do Twojego pytania o bootstrap, to czy widziałeś schemat wzmacniacza, który wykonałem jakiś czas temu i przedstawiłem w wątku:
A więc ten wzmacniacz, który z resztą widziałem będąc u Ciebie, miał zastosowane właśnie takie rozwiązanie. Nie wiedziałem.
W takim razie muszę wymyślić coś innego, bo w tym momencie jestem krok do tyłu 8)
KaW
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 1188
Rejestracja: ndz, 13 listopada 2005, 11:14
Lokalizacja: lodz

Re: Dynamiczna kaskoda

Post autor: KaW »

1-przykłady pokazane przez "Romekd" są stopniami kaskodowymi.Wykorzystuja w nich elementy lamp specjalnie budowanych do takiego zastosowania -m.
innymi do budowy obciazeń dynamicznych .
2-przykłady i propozycje "ludo" są próbą powiązania techniki termoemisji z elektronika póprzewodnikową -wg. mnie to są dwa różne światy.
Inny jest szum emisji a inny szum w półprzewodnikach .Inne sa temperatury pracy przyrządów półprzew. a inne lamp .Będą generowane różne szumy .
Chyba ,że poółprzewodniki będa z innych materiałów -o których nic nie wiemy-może one już są stosowane.
ODPOWIEDZ