Dwa pomysły na hybrydowy wzmacniacz

[Einherjer]

W załącznikach dwa układy wzmacniaczy hybrydowych, które zaprojektowałem kiedyś dla rozrywki i nie dawno "odkryłem" porządkując pliki. Oba z tranzystorami bipolarnymi, inspirowane wzmacniaczem prezentowanym kiedyś przez RomkaD w wątku viewtopic.php?f=25&t=6593&start=120 Ja spróbowałem uprościć stopnie napięciowe --- jak już w układzie ma być trioda to niech dodaje odrobinę drugiej harmonicznej. Rozbudowałem za to stopień mocy, używając po trzy tranzystory na stronę.

W pierwszym z układów wzmacniacz napięciowy jest w zasadzie taki jak w Haiku Bright --- stopień WK z bootstrapem i za nim wtórnik. W stopniu mocy wtórnik emiterowy sterujący parą Sziklaiego, czyli dość klasycznie. Stopień mocy ma bardzo duże wzmocnienie prądowe, więc nie obciąża znacząco stopnia napięciowego. Lampa 6F12P zapewnia w tym układzie wzmocnienie ponad 90 razy. Dlatego też zastosowałem globalne ujemne sprzężenie zwrotne, głównie w celu obniżenia rezystancji wyjściowej.

Drugi wzmacniacz miał być bez globalnego USZ, a to oznacza pewne problemy z osiągnięciem niskiej rezystancji wyjściowej. Zrezygnowałem więc z bootstrapowania rezystora anodowego w pierwszym stopniu i zamiast tego zastosowałem układ mu-followera na lampie 6N3P. Dolna trioda "widzi" bardzo dużą rezystancję w obwodzie anody (tutaj około 1MOm), więc jej wzmocnie jest bliskie mu, a liniowość przy odpowiednio dobranym punkcie pracy bardzo dobra. Górna trioda pracuje jako wtórnik co zapewnia małą rezystancję wyjściową stopnia. Stopień wzmacniacza prądowego o ile pamiętam zaczerpnąłem z książki Douglasa Selfa i był chyba też fabryczny wzmacniacz z takim rozwiązaniem. Jest nietypowy, bo dwa pierwsze tranzystory z trójki pracują w układzie WE a ostatni jako wtórnik. Cała trójka poprzez rezystory jest objęta silnym lokalnym sprzężeniem zwrotnym, dającym wzmocnienie stopnia bliskie jedności, niską rezystancję wyjściową i małe zniekształcenia. I zapewne skłonność do oscylacji również.

UWAGA. Projekty nie wyszły poza fazę symulacji. Nie były też poważnie przemyślane O ile z stopniami lampowymi nie powinno być problemów, to stopnie mocy mogą wykazywać skłonność do wzbudzeń i przy realizacji projektu należałoby temu problemowi bliżej się przyjrzeć. Nie zastanawiałem się też głębiej jak w praktyce zrealizować kwestię kompensacji termicznej takich potrójnych stopni mocy. RomkuD, może Ty coś podpowiesz?

[Piotr]

Ja chciałem tylko zapytać w jakim celu stopień wyjściowy ma być zrealizowany na tranzystorach bipolarnych. Czy tylko z ciekawości, czy jest jakiś głębszy podtekst?

[Einherjer]

Ciekawość i to, że trochę różnych 2SA i 2SC mi się kurzy w szufladzie. Poza tym więcej możliwych do wypróbowania konfiguracji. Robienie np MOSFETowych Darlingtonów jest raczej mało sensowne (chociaż Sziklaiego mam zamiar wypróbować), a sterowanie MOSFETa przy pomocy bipolarnych driverów w hybrydzie całkiem nie ma sensu. Plan jest też taki, żeby porównać liniowość różnych konfiguracji stopni mocy, sterując je przy pomocy OPA544.

[Romekd]

Witam.
Ja, w odróżnieniu od Piotra polecam eksperymenty z tranzystorami bipolarnymi. W większości typowych układów z tymi tranzystorami bardzo łatwo realizuje się kompensację temperaturową, a małe pojemności ułatwiają budowę wzmacniaczy o bardzo szerokim paśmie przenoszonych częstotliwości (można uzyskać szybkość narastania napięcia wyjściowego nawet do kilkuset V/us). Przy trzech tranzystorach w gałęzi, połączonych w układzie Darlingtona (lub Sziklaiego, lub mieszanym) można uzyskać wzmocnienie prądowe na poziomie wielu milionów, co pozwoli sterować taki wyjściowy wzmacniacz prądowy nawet bezpośrednio z anody pojedynczej triody ECC83.
W pierwszym z przedstawionych przez Ciebie układów nie podoba mi się dobór prądów poszczególnych tranzystorów. Tranzystory sterujące końcowymi pracują z prądami spoczynkowymi o wartości ok 6,2 mA (ja podniósłbym je do ok. 18 mA przez zmniejszenie R1 i R3 do 33 Ω; dlaczego na Twoim schemacie R1 i R3 mają różne wartości?), a poprzedzające je, zdecydowanie słabsze BC546B/BC556B, będą w tym układzie pracowały z prądem 12,5 mA (te prądy zmniejszyłbym do poziomu ok. 4 mA przez zwiększenie rezystancji R12 do 300 Ω). Przy prądzie 12,5 mA, płynącym przez BC546B/BC556B, traciło by się w tych tranzystorach po ok. 0,3 W (przy maksymalnej dopuszczalnej 0,5 W), co powodowałoby ich znaczne nagrzewanie się, w wyniku dużego wzrostu temperatury struktur spadałyby napięcia Ube, czego skutkiem byłby wzrost prądów spoczynkowych tranzystorów końcowych... W pierwszym układzie tranzystor Q6 musi kompensować zmiany temperaturowe napięć Ube tranzystorów Q2, Q7, Q4 i Q5, więc wszystkie te tranzystory powinny znaleźć się (wraz z Q6) na wspólnym małym radiatorze, natomiast tranzystory końcowe Q1 i Q3 mogą mieć oddzielny duży radiator.

Na dolnym schemacie Twojego pierwszego postu kompensacji temperaturowej wymagają jedynie tranzystory Q2 i Q7 i to one wraz z Q6 powinny zostać przymocowane do małej blaszki, wyrównującej temperatury wszystkich trzech tranzystorów. Jako tranzystora Q6 w obu wzmacniaczach można użyć BC548B, lub podobnego w obudowie TO-92, gdyż BD135, w tym konkretnym zastosowaniu wydaje się nieco za duży i za mocny. Rezystory ustalające napięcie na bazie Q6 trzeba zmienić (raczej niezbędne są w tych miejscach potencjometry, by precyzyjnie ustawić wartość prądów spoczynkowych). W pierwszym wzmacniaczu rezystor R8 powinien mieć około trzykrotnie większą wartość od R7 (napięcie kolektor-emiter Q6 powinno wynosić około 2,4 V), w drugim obie rezystancje powinny być do siebie zbliżone (Uce Q6 ok. 1,25 V). Myślę, że przy zwartej konstrukcji i przy odpowiednim prowadzeniu połączeń między elementami żaden z przedstawionych układów nie powinien się wzbudzać.
Sam jestem ciekaw jaki poziom zniekształceń wnosiłyby do wzmacniacza hybrydowego tego typu wtórniki, przy braku w nim globalnego ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Pozdrawiam,
Romek

[Einherjer]

Romku, jesteś nieoceniony Wartości prądów (a tym samym rezystorów) są dość przypadkowe --- o ile pamiętam doszedłem z tymi schematami do momentu "jakoś działa". Dlatego też zatytułowałem wątek "pomysły na wzmacniacz". Jak będę miał chwilę, to wprowadzę poprawki. Oczywiście do ustawiania prądów spoczynkowych są potrzebne potencjometry, ale w symulacji wygodniej wpisać odpowiednią wartość rezystora. Jeśli chodzi o fizyczną realizację, to w tej chwili skłaniam się bardziej ku drugiemu schematowi.

Jeszcze jedna rzecz mnie ciekawi. Dałoby się jakoś zastąpić w tych układach bootstrapy rezystorów zasilających Q6 statycznymi źródłami prądowymi? W zasadzie problemem w takim wypadku będzie niejednakowość obu źródeł.