Zniekształcenia wnoszone przez transformator głośnikowy

[Vic384]

Czesc
Wyniknie wszystko. W takim ukladzie jak opisalem, tranzystor zachowa sie jak EL84 o bardzo duzym nachyleniu, tak jak 6HB6, czyli ponad 20mA/V. Do normalnej pracy nie bedzie potrzebowal dodatkowego stopnia.
Pozdrowienia

[Romekd]

Witam.

Któryś z Kolegów, wspominał kiedyś, że efekt lampowy, to głównie histereza transformatorów głośnikowych: czy ktoś eksperymentował z podłączaniem na wyjście wzmacniacza półprzewodnikowego, transformatora gł? MOżna do tego użyć jakikolwiek z przekładnią ~1:1. Jestem ciekawy efektu i ewentualnie pomiarów, to do warsztatowców. Sam nie mam takich transformatorów, choć może jakiś sieciowy postaram się przetestować.

Przetestowanie samego transformatora (szczególnie tak prymitywnego jak TG2,5...) pod kątem wprowadzanych zniekształceń nieliniowych (histereza) nie powinno być aż tak trudnym zadaniem. Transformator można podłączyć uzwojeniem wtórnym (przez odpowiednio dobrany rezystor) do wyjścia wzmacniacza półprzewodnikowego o bardzo małych zniekształceniach, a uzwojenie pierwotne obciążyć dzielnikiem rezystorowym (też właściwie dobranym), którego wyjście można podłączyć do miernika zniekształceń lub do wejścia karty pomiarowej. Można w tym celu wykonać również specjalny wzmacniacz z regulacją składowej stałej na wyjściu, który pozwoliłby zbadać parametry transformatora głośnikowego z podmagnesowanym rdzeniem - symulacja prądu spoczynkowego, ale odpowiednio większego, gdyż przepuszczanego przez uzwojenie wtórne transformatora głośnikowego.
Taki pomiar pozwoliłby zbadać poziom zniekształceń nieliniowych dla dowolnej częstotliwości, wprowadzanych przez sam transformator. Przy odpowiednio zaprojektowanym stanowisku pomiarowym i odrobinie pomysłowości, dałoby się zbadać dosłownie każdy parametr dowolnego transformatora głośnikowego niewielkiej mocy... Każdy transformator wprowadza identyczne zniekształcenia, niezależnie od "kierunku" działania...

Pozdrawiam
Romek

[Tomek Janiszewski]

Któryś z Kolegów, wspominał kiedyś, że efekt lampowy, to głównie histereza transformatorów głośnikowych

OIDP nie tak-to było.
Gustaw przytaczał artykuł jakiegoś ruskiego chłopka-roztropka który aż labiedził nad zjawiskami histerezowymi w transformatorze układu PP i dziwił się że "w ogóle daje się tego słuchać". Receptą na te straszliwe jakoby zniekształcenia miało być... użycie dwóch niezależnych transformatorów w anodzie każdej z lamp końcowych, tak aby każdy z nich był podmagnesowany składową stałą prądu anodowego. Nic to że takie rozwiązanie wymusza pracę w klasie A, zaś każdy z transformatorów musi mieć szczelinę niemagnetyczną w rdzeniu ze wszystkimi tego negatywnymi konsekwencjami, identycznie jak to jest w układach SE.
viewtopic.php?f=8&t=23192
Przypomnę ponadto że w dawnych czasach transformatory w stopniach końcowych były praktycznie nieodzowne, z racji braku tranzystorów komplementarnych (choćby wśród produkowanych w Tewie TeGes-TeGes). I jakoś nikt nie zachwycał się wtedy efektem lampowym "Stentorów" czy innych "Lektorów". Nie twórzmy na Triodzie audiofilskich legend!

[Romekd]

Witam.

Reasumując; chcę przez to wszystko powiedzieć, że wiedza jaką posiadłem, czytając ze zrozumieniem książki o transformatorach oszczędziła mi zapełniania tabelek wynikami pomiarów które, nawiasem mówiąc, mogą być nic nie warte, bo ilość zmiennych jakie warunkują zniekształcenia pochodzące od transformatora i jego obciążenia w warunkach pomiarowych, mogą się mieć nijak do warunków pracy w konkretnym układzie.

Któryś z Kolegów, wspominał kiedyś, że efekt lampowy, to głównie histereza transformatorów głośnikowych

OIDP nie tak-to było.
Gustaw przytaczał artykuł jakiegoś ruskiego chłopka-roztropka który aż labiedził nad zjawiskami histerezowymi w transformatorze układu PP i dziwił się że "w ogóle daje się tego słuchać". Receptą na te straszliwe jakoby zniekształcenia miało być... użycie dwóch niezależnych transformatorów w anodzie każdej z lamp końcowych, tak aby każdy z nich był podmagnesowany składową stałą prądu anodowego. Nic to że takie rozwiązanie wymusza pracę w klasie A, zaś każdy z transformatorów musi mieć szczelinę niemagnetyczną w rdzeniu ze wszystkimi tego negatywnymi konsekwencjami, identycznie jak to jest w układach SE.
viewtopic.php?f=8&t=23192
Przypomnę ponadto że w dawnych czasach transformatory w stopniach końcowych były praktycznie nieodzowne, z racji braku tranzystorów komplementarnych (choćby wśród produkowanych w Tewie TeGes-TeGes). I jakoś nikt nie zachwycał się wtedy efektem lampowym "Stentorów" czy innych "Lektorów". Nie twórzmy na Triodzie audiofilskich legend!

Sam zastanawiałem się kiedyś, jak duży może być poziom nieliniowych zniekształceń, wprowadzanych przez transformator głośnikowy wskutek występowania w jego rdzeniu histerezy magnetycznej. Teoretycznie największe zniekształcenia powinny powstawać na najniższych częstotliwościach pasama akustycznego i powinny występować najmocniej dla rdzenie niemagnesowanego wstępnie prądem stałym (spoczynkowym), płynącym przez uzwojenie pierwotne. Największym problemem mogłoby być sprawdzenie transformatora głośnikowego, przeznaczonego do przeciwsobnego układu z pentodami, gdyż w takich wzmacniaczach transformator sterowany przez anody lamp, których oporność wewnętrzna jest bardzo wysoka, a akceptowalne parametry wzmacniacza uzyskuje się dopiero po zamknięciu pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, która ostatecznie ratuje sytuację, obniżając rezystancję wyjściową i minimalizując wprowadzane przez wzmacniacz zniekształcenia. Jednak mnie interesowały parametry samego transformatora, czyli zniekształcenia i pasmo bez uwzględniania wpływu pozostałych podzespołów wzmacniacza i bez działania pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, więc zbadałem łatwiejszy przypadek, czyli najprostszy transformator do wzmacniacza SE z triodą 6S33S, kupiony kiedyś od pana Ogonowskiego. Wg zapewnień producenta transformator od strony uzwojenia pierwotnego obciąża obwód anodowy lampy impedancją 600 Ω, po obciążeniu uzwojenia wtórnego głośnikiem o impedancji 4 Ω lub 8 Ω (są oddzielne wyprowadzenia na uzwojeniu wtórnym dla obu wartości). By zapewnić zalecane warunki obciążenia transformatora zmontowałem układ testowy jak na schemacie poniżej.

Podłączając do układu napięcie stałe 0...350 V mogłem wymusić przepływ prądu przez uzwojenie pierwotne (od 0 mA do ponad 500 mA), jak to ma miejsce w typowym wzmacniaczu SE z triodą. Byłem przekonany, że przy braku składowej stałej prądu w uzwojeniu (pętla histerezy przy przechodzeniu strumienia przez zero jest najszersza) zniekształcenia od histerezy magnetycznej będą większe, ale nie wiedziałem jak bardzo. Dopiero przeprowadzone doświadczenie pozwoliło mi poznać rzeczywiste wartości dla tego konkretnego typu transformatora (jego zdjęcie poniżej).

Układ testowy sterowałem z wyjścia wzmacniacza o mocy maksymalnej 150 W/4 Ω, podłączonego do wyjścia z sygnałem testowym w karcie pomiarowej. Wyjście transformatora obciążonego impedancję 600 Ω podłączyłem natomiast przez kondensator (separacja składowej stałej) i dzielnik rezystorowy do wejścia karty pomiarowej. Tak więc w układzie znajdowały się tylko liniowe elementy, a za powstające zniekształcenia mógł odpowiadać jedynie transformator głośnikowy. Przy braku prądu podmagnesowującego rdzeń dla częstotliwości 30 Hz i przy mocy odbieranej z transformatora 7,5 W otrzymałem takie oto wyniki
pomiarów:

Po zwiększeniu prądu płynącego przez uzwojenie do 200 mA, zniekształcenia uległy znacznej redukcji i przedstawiały się jak w załączniku poniżej.

Zwiększenie prądu do wartości 500 mA podniosło poziomy zniekształceń, ale i tak były one niższe niż przy braku prądu.

Co Koledzy sądzicie o tych wynikach eksperymentów?

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

Witam.Ten eksperyment udowodnił że transformator może być dużym żródłem zniekształceń,ale niekoniecznie największym.Na krańcu pasma 1 procent to jeszcze nie tak dawno dla tranzystorowego HI-FI było barierą,a dla lampiaka na triodzie to chyba jest nieistotne-CZYLI NIE BÓJMY SIĘ TRANSFORMATORÓW. z poważaniem M.

[Romekd]

Masz rację Marku. Przy normalnym słuchaniu muzyki zniekształcenia leżące w zakresie tonów niskich mogą być w większości przypadków niedostrzegalne, szczególnie przez mało wymagającego i mającego przeciętny sprzęt i słuch odbiorcy. Jednak nie możemy wykluczyć, że osoby o dużym osłuchaniu z muzyką, posiadające doskonałej jakości sprzęt mogą odbierać sporą różnicę. W moich testach przy dalszym zmniejszaniu częstotliwości wartości wnoszonych przez transformator zniekształceń szybko rosły, przy czym były wysokie również dla mniejszych mocy przenoszonych przez transformator (już przy napięciu 1 V dla częstotliwości 20 Hz były spore). Ze wzrostem częstotliwości bardzo szybko spadały. Np. przy 100 Hz i mocy wyjściowej 7,5 W, bez składowej stałej prądu w uzwojeniu przedstawiały się jak w załączniku poniżej.

-
-
Przy prądzie spoczynkowym 250 mA ich poziomy też spadały (spadek jest niemal dziesięciokrotny), co widać na kolejnym wykresie.

-
-
Przy częstotliwości 1 kHz wpływ rdzenia i jego histerezy staje się bardzo mało znaczący. Poniżej wykres dla 1 kHz (ta sama moc wyjściowa i zerowy prąd spoczynkowy):

-
Przy tej częstotliwości podmagnesowanie rdzenia składową stałą prądu (250 mA) nie zmniejsza już poziomu zniekształceń, a nawet go minimalnie podnosi, co widać w załączniku pod spodem:

-
-
Sprawdziłem zniekształcenia wnoszone przez sam generator mocy i były one znacznie niższe niż w sygnale wyjściowym z transformatora:

-
-
Pasmo przenoszenia transformatora nie zależało od tego czy przez uzwojenie płynie prąd spoczynkowy, czy też jego wartość jest zerowa:

Na wykresie widać ładny rezonans...

Pozdrawiam
Romek

[Locutus]

Świetny materiał !
Jesli chodzi o pasmo, to transformator nie jest najwyższych lotów (rezonans tuż powyżej pasma akustycznego to chyba standard w transformatorach LO, w niektórych zdarza się jeszcze w górnej części pasma ). Na odczepie 4omy powinno byc trochę lepiej.
Osobiście sądziłem, że zniekształcenia będą zdecydowanie wyższe....
O ile układ nadal 'na warsztacie' to mnie bardzo interesuje pomiar zniekształceń przy mocach używanych przy 'normalnym' słuchaniu (0.1 - 1W)...

[faktus]

Witam. Kolego Romku ja również przyłączam się do podziękowań za te badanie. Mam jednak do Ciebie prośbę tak jak Kolega Locutus w związku z tym eksperymentem. Czy zechciałbyś sprawdzić jak zmieniają się te zniekształcenia po przekroczeniu dopuszczalnego prądu powodującego nasycenie rdzenia transformatora, powiedzmy o 10-20%, co może się zdarzyć w pracującym wzmacniaczu przy przesterowaniu, lub przy złym doborze punktu pracy lampy. Pytam bo swoją wiedzę czerpie z literatury, gdzie jednak nie natrafiłem na to jak wykonano badania tego zjawiska poprzestając na podaniu suchych faktów. Pozdrawiam.

[Romekd]

Witam Koledzy.
Dziękuję za zainteresowanie wynikami moich eksperymentów Do dalszych badań najlepszy byłby mały transformator głośnikowy z tamtej epoki, coś bardzo typowego i wtedy popularnego, jakiś TG5... Niestety znajomi "oskubali mnie" ze wszystkich starych transformatorów głośnikowych, a obecnie przeze mnie posiadane (kilka lat temu wyprodukowane) transformatory były od czasu mojego zakupu kilkakrotnie przez producenta modyfikowane, więc nie można uznać ich za typowe... Gdy coś starszego, z epoki lampowej wpadnie mi w ręce, wykonam odpowiednie pomiary i zamieszczę je na naszym Forum.

Pozdrawiam
Romek

[faktus]

Witam. Ja nie posiadam transformatora TG5, ale posiadam inny zagraniczny transformator który współpracował z lampą EL84. Z krajowych transformatorów rodzimej produkcji posiadam zapewne TG2,5 jak sądzę po gabarytach, bo oznaczeń nie można odczytać, więc jeśli była by taka potrzeba to bardzo chętnie służę. Pozdrawiam.

[Marek7HBV]

Tak dla miłośników retrotechniki lampowej audio http://www.sowter.co.uk/pdf/GAVS.pdf przykład złożoności problemu transformatora wyjściowego, a jednocześnie przestroga by nie liczyć na niebywały sukces przewijając trafo sieciowe z Bambino na super HI-FI. Ciekawe czy blachy w naszych starych transformatorach spełniają minimalne kryteria, a może wsio rawno aby sztuka? Propozycja Kolegów, aby sprawdzić możliwości w/w jest słuszna i bardzo ją popieram. Z poważaniem M.

[Tomek Janiszewski]

A jak miał się przy tych pomiarach poziom składowej stałej pola magnetycznego (wywołanego prądem magnesującym) do jej składowej zmiennej, wynikającej ze skończonej indukcyjności uzwojeń? Innymi słowy: czy znacząca redukcja zniekształceń istotnie następowała wówczas gdy pole magnetyczne w rdzeniu nie zmieniało kierunku a tylko natężenie?
Ponieważ niezależnie od powyższych wyników pomiarów trudno uznać że dwa transformatory SE (ze szczeliną) będą właściwszym elementem dla wzmacniacza PP od normalnie w tym miejscu stosowanego transformatora symetrycznego (bez szczeliny) - pojawia się pytanie czy w tym ostatnim można by w jakiś sposób zniekształcenia histerezowe wyeliminować. Poza próbą podmagnesowania rdzenia za pośrednictwem specjalnego uzwojenia (co rodziłoby te same problemy jak próba wyeliminowania składowej stałej a tym samym i potrzeby stosowania szczeliny w transformatorze SE) nasuwa się myśl o doprowadzeniu do rdzenia składowej w.cz, swego rodzaju "prądu podkładu" jaki jest stosowany w magnetofonach podczas nagrywania. Doprowadzałoby się go do jednego z uzwojeń przez kondensatory o niewielkiej pojemności, stanowiące bardzo dużą reaktancję dla sygnału użytecznego. Być może dałoby się zmusić samą końcówkę mocy do generowania przebiegu w.cz. o stabilnej, niewielkiej amplitudzie. A jednak chyba nikt nie stosował ani podmagnesowania, ani "prądu podkładu" dotąd nie stosował. Może miękka stal czy permalloy jest nieporównywalna do gamma-tlenku żelaza (III), tlenku chromu (IV) lub innych magnetycznie twardych materiałów używanych w taśmach magnetofonowych?

[Marek7HBV]

Może miękka stal czy permalloy jest nieporównywalna do gamma-tlenku żelaza (III), tlenku chromu (IV) lub innych magnetycznie twardych materiałów używanych w taśmach magnetofonowych?

Trwałość zapisu oraz poziom sygnału wymaga jak najszerszej histerezy, więc materiały na transformatory i taśmy wzajemnie się wykluczają. Natomiast prąd podkładu zdarza się dość często początkującym konstruktorom i może by ich poprosić o obserwację skutków, ha, ha. M.

[Tomek Janiszewski]

Natomiast prąd podkładu zdarza się dość często początkującym konstruktorom i może by ich poprosić o obserwację skutków,ha,ha. M.

Taaa, szczególnie gdy miało się pecha natrafić za pierwszym podejściem na schemat pozbawiony obwodu Zobla a nawet samego tylko kondensatora bocznikującego uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego (inspirowany jakimś gitarowcem) i potem zdziwienie że toto się wzbudza ale już przy amplitudzie takiej jaką tylko lampa wydoli

[Romekd]

Witam.

Ja nie posiadam transformatora TG5, ale posiadam inny zagraniczny transformator który współpracował z lampą EL84. Z krajowych transformatorów rodzimej produkcji posiadam zapewne TG2,5 jak sądzę po gabarytach, bo oznaczeń nie można odczytać, więc jeśli była by taka potrzeba to bardzo chętnie służę.

Dziękuję za propozycję, ale nie chcę robić Koledze kłopotu. Byłem dzisiaj u Bogusia z naszego Forum i dostałem od Niego trzy stare polskie transformatory głośnikowe. Są to transformatory TG2-10-666, oraz transformator współpracujący z lampą EBL21 oraz ECL86, wymontowane z jakichś polskich odbiorników lampowych (niestety bez oznaczeń). W wolnej chwili wykonam odpowiednie pomiary (myślę, że gdzieś w okresie weekendu), a wyniki zamieszczę w tym wątku.

Pozdrawiam serdecznie
Romek