Pentoda na źródło prądowe

[Tomek Janiszewski]

Tak tylko z gópia frant zapytam: gdzie taki wzmacniacz różnicowy ze źródłem prądowym miałby znaleźć zastosowanie? W woltomierzu lampowym napięć stałych? W torze Y oscyloskopu? Bo jeśli jednak w roli odwracacza fazy we wzmacniaczu audio PP (aczkolwiek kto bogatemu zabroni zastosować taki stopień i we wzmacniaczu SE, z wykorzystaniem tylko jednego wyjścia, na szczęście Autora tematu nie mam podstaw o to podejrzewać, w przeciwieństwie do paru innych ) to są inne, tańsze sposoby poprawienia symetrii. Np. kołyska lub poprzedzający stopień różnicowy odwracacz z dzielonym obciążeniem (układ Williamsona). Nie zawsze wierne odwzorowywanie współczesnych układów tranzystorowych w tym scalonych daje optymalne rezultaty w przypadku użycia lamp. Tak np. stopień różnicowy na lampach będzie wyraźnie ustępował szumowo lampie pojedynczej (conajwyżej równoległa praca dwóch identycznych lamp pozwala liczyć na pewną poprawę). Polepszenie liniowości dzięki symetrii stopnia różnicowego nie będzie natomiast miało tutaj znaczenia, odmiennie niż w układach tranzystorowych, z definicji pracujących z małymi prądami i małymi napięciami zasilającymi. Już lepsze rezultaty uzyska się zwalniając lampę z funkcji źródła prądowego i angażując ją w głównym torze wzmocnienia, co pozwoli wybrać optymalną konfigurację wzmacniacza, i zastosować silniejsze USZ.

[AZ12]

Witam

Może autorowi chodziło o wyeliminowanie przydźwięku sieciowego we wzmacniaczu przeciwsobnym poprzez poprawę liniowości odwracacza fazy.

[Tomek Janiszewski]

Witam

Może autorowi chodziło o wyeliminowanie przydźwięku sieciowego we wzmacniaczu przeciwsobnym poprzez poprawę liniowości odwracacza fazy.

Chyba symetrię a nie liniowość miałeś tym razem na myśli. Istotnie, całkowicie symetryczny wzmacniacz różnicowy użyty w roli stopnia sterującego końcówką mocy jest niewrażliwy na tętnienia napięcia zasilającego, ponieważ w takim wypadku do siatek lamp końcowych dochodzi identyczne napięcie tętnień. W razie użycia źródła prądowego w takim stopniu do siatek dochodzi po prostu pełne, niczym nie tłumione napięcie tętnień, a więc do głośnika ono nie dojdzie pod warunkiem identyczności lamp końcowych oraz symetrii transformatora wyjściowego.
Tylko właściwie po co zdawać się na powyższe uwarunkowania, zamiast po prostu starannie odfiltrować napięcie zasilające odwracacz fazy i wszelkie stopnie poprzedzające? Można to zrobić z użyciem filtrów RC; to już nie te czasy gdy elektrolity do zasilacza anodowego miały 8, w najlepszym razie 16uF. Tylko w Cirlotronie (oraz proponowanym przeze mnie jego rozwinięciu w postaci Quada 1:1 z elektrolitami spinającymi anodę każdej z lamp końcowych z katodą lampy przeciwnej) dodatkowa filtracja napięć zasilających stopień różnicowy nie jest możliwa, z uwagi na konieczność stosowania bootstrapu. Ale możliwa jest już dla wcześniejszych stopni, z odwracaczem o sprzężeniu katodowym włącznie. Toteż pozostaje już tylko warunek w postaci identyczności lamp, zarówno w stopniu końcowym jak i sterującym go stopniu różnicowym. Gdy ten ostatni warunek nie jest spełniony (np. dlatego że stosuje się duotriody które są na tyle symetryczne na ile producent to zapewnił zaś użytkownik nie może ich dobierać w pary tak jak pojedynczych lamp końcowych) to zastosowanie pentody w roli źródła prądowego istotnie może zmniejszyć poziom przydźwięku. Czy jednak na pewno Autor chce budować taki właśnie wzmacniacz? To raczej dość specyficzny przypadek, potrzebny jest transformator głośnikowy z czterema identycznymi częściami uzwojenia pierwotnego a z uwagi na małe wzmocnienie napięciowe lamp końcowych pracujących na obciążenie dzielone potrzeba w praktyce dwóch dodatkowych lamp (na różnicowy stopień sterujący) w porównaniu z typowym wzmacniaczem PP sterowanym z inwertera o dzielonym obciążeniu, gdzie oczywiście nie ma żadnych problemów tętnieniami w zasilaniu stopni napięciowych.

[kubafant]

Tak tylko z gópia frant zapytam: gdzie taki wzmacniacz różnicowy ze źródłem prądowym miałby znaleźć zastosowanie? W woltomierzu lampowym napięć stałych? W torze Y oscyloskopu? Bo jeśli jednak w roli odwracacza fazy we wzmacniaczu audio PP (aczkolwiek kto bogatemu zabroni zastosować taki stopień i we wzmacniaczu SE, z wykorzystaniem tylko jednego wyjścia, na szczęście Autora tematu nie mam podstaw o to podejrzewać, w przeciwieństwie do paru innych ) to są inne, tańsze sposoby poprawienia symetrii. Np. kołyska lub poprzedzający stopień różnicowy odwracacz z dzielonym obciążeniem (układ Williamsona).

Dziękuję Tomku, że zechciałeś zabrać głos i podzielić się swoją opinią o zaproponowanym układzie. Odpowiadając na Twoje pytanie, jego zastosowaniem będzie sterowanie lamp końcowych w przeciwsobnym wzmacniaczu mocy, najprawdopodobniej z parą pentod EL34 w połączeniu ultraliniowym bądź triodowym. Circlotrona czy quasi-circlotrona nie przewiduję.

Niestety muszę się z Tobą nie zgodzić co do takiej wysoce bezkrytycznej oceny układu Williamsona. Ja również tak myślałem, zwłaszcza pozostając po wielkim wrażeniem jego innowacyjności (w latach 40.) i powszechności i ogólnie całej otoczki i legendy. Williamson najlepszym wzmacniaczem jest! Natomiast jeżeli uczciwie spojrzeć na jego osiągi (zwłaszcza przed zamknięciem pętli USZ), to są one po prostu mierne. Mam tu na myśli konkretnie poziom zniekształceń harmonicznych, który przy poziomach napięć odpowiadających pełnej mocy, w stopniu sterującym jest dwukrotnie większy niż w końcówce mocy!

Jest to dla mnie niedopuszczalne i niezgodne z moją filozofią konstruowania wzmacniaczy, aby stopnie sterujące przesterowywały się szybciej niż końcówka, w mojej opinii powinny dysponować znacznym zapasem amplitudy, tak żeby przy początku przesterowania końcówki mieć jeszcze sporo tzw. headroomu.

Kołyska istotnie ma pewne zalety, jak już zresztą wspomniałem zaproponowany przeze mnie układ jest pewną jej odmianą, w moim mniemaniu ulepszoną - co zresztą pokażą (potwierdzą bądź zaprzeczą) badania.

Nie zawsze wierne odwzorowywanie współczesnych układów tranzystorowych w tym scalonych daje optymalne rezultaty w przypadku użycia lamp. Tak np. stopień różnicowy na lampach będzie wyraźnie ustępował szumowo lampie pojedynczej (conajwyżej równoległa praca dwóch identycznych lamp pozwala liczyć na pewną poprawę).

Panie Boże broń, gdybym miał odwzorowywać układy tranzystorowe. O tranzystorach mam bardzo ograniczone pojęcie, bywa że aby zrozumieć ten czy inny schemat zastępuję sobie w myślach tranzystory triodami.
Jak już wcześniej zaznaczyłem, układ jest moim pomysłem, wpadłem nań podczas rozmyślań na nudnym wykładzie.

Parametry szumowe nie mają w tym konkretnym zastosowaniu znaczenia, bo taki inwerter pracuje z dużymi amplitudami sygnału (rzędu 50 V RMS na wyjściu). Najważniejsze było dla mnie uzyskanie maksymalnej liniowości, bo przy pracy z takimi napięciami ma to już niebagatelne znaczenie.

Polepszenie liniowości dzięki symetrii stopnia różnicowego nie będzie natomiast miało tutaj znaczenia, odmiennie niż w układach tranzystorowych, z definicji pracujących z małymi prądami i małymi napięciami zasilającymi. Już lepsze rezultaty uzyska się zwalniając lampę z funkcji źródła prądowego i angażując ją w głównym torze wzmocnienia, co pozwoli wybrać optymalną konfigurację wzmacniacza, i zastosować silniejsze USZ.

Nie doceniasz Tomku doniosłej roli kompensacji zniekształceń w stopniu różnicowym. Jest to szczególnie widoczne w przypadku triod, które wytwarzają głównie parzyste harmoniczne, takie też zostają skompensowane. W inwerterze siedzi zatem duotrioda nieprzypadkowo - wszystko celem minimalizacji zniekształceń, co - powtórzę raz jeszcze - przy tych amplitudach sygnału ma pierwszorzędne znaczenie.

Niech zresztą przemówią fakty eksperymentalne. Porównajmy na szybko układ Williamsona (odwracacz o dzielonym obciążeniu + quasi-różnicowy driver - ściśle wg oryginalnego projektu DTN Williamsona, z użyciem dwóch 6SN7) - 1,9% @ 50 V RMS, konwencjonalny odwracacz o sprzężeniu katodowym (ECC83) - 0,8% @ 50 V RMS, inwerter różnicowy ze źródłem prądowym (bez ulepszenia mojego pomysłu - ECC83 + 6BH6) - 0,11% @ 50 V RMS. Mój układ zapewne wykaże jeszcze dodatkową przewagę nad tym ostatnim, ale aby to stwierdzić trzeba poczekać aż przeprowadzę badania (nieprędko).

Symulacja w LTSpice pokazuje, że jest on znacznie mniej wrażliwy na nierówne obciążenie wyjść, obciążanie pojemnościowe, niesparowanie i starzenie się lamp, oporników itd. w każdym porównaniu wypadał lepiej niż układ z samym tylko źródłem prądowym. Moim zdaniem jest więc o co walczyć.

Jedyną pięta achillesową mojego układu, jaką na ten moment dostrzegam (poza wadą w postaci konieczności użycia dodatkowej lampy) jest ogromna wrażliwość na sparowanie oporników sumujących sygnał. Jest to jedyny newralgiczny punkt, ale za to bardzo krytyczny. Od tego jak dobrze sparowane zostaną te dwa rezystory zależą w istocie wszystkie osiągi układu. W dzisiejszych czasach to oczywiście nie jest problem, należy do tego użyć laboratoryjnego mostka RLC i wysokostabilnych precyzyjnych rezystorów, których wartość z czasem i temperaturą zmienia się minimalnie.

Spokojnie Tomku, będzie jeszcze jedna lampa (zapewne niskoszumna pentoda EF86) jako pierwszy stopień wzmocnienia, sprzężony bezpośrednio z inwerterem. Sprzężenie zwrotne będzie zapewne w okolicach 30 dB, bo mamy spory zapas wzmocnienia i przewiduję tylko jedną stałą RC w torze.

Istotnie, za jego wadę można uznać zaangażowanie dodatkowej lampy. Dla mnie to nie przeszkadza, jeśli pozwoli obniżyć poziom THD dziesięciokrotnie (a na to wszystko wskazuje). Oczywiście nierozsądnie byłoby rzucać perły przed wieprze i napędzać takim doskonałym odwracaczem mierną końcówkę mocy, która sama w sobie generuje kilka % zniekształceń.

Zaproponowany układ jest przeto dedykowany do wysokojakościowych wzmacniaczy, zaprojektowanych w ten sposób, że końcówka mocy nie wytwarza dużo więcej niż 1% zniekształceń harmonicznych, a w dodatku potrzebuje dużego napięcia sterującego. Te dwie cechy wprost sugerują użycie inwertera mojego projektu. Przy mniejszych wymaganiach na napięcia sterujące ustępuje odwracaczowi o dzielonym obciążeniu bezpośrednio sprzężonym ze stopniem oporowym (pod względem komplikacji, bo wyniki nie będą lepsze). Jeżeli zaś końcówka generuje na dzień dobry kilka % zniekształceń to już żaden odwracacz jej nie pomoże

Pozdrawiam serdecznie,
Jakub

[kubafant]

Może autorowi chodziło o wyeliminowanie przydźwięku sieciowego we wzmacniaczu przeciwsobnym poprzez poprawę liniowości odwracacza fazy.

To jest skutek uboczny, że tak powiem. Tłumienie zakłóceń sieciowych jest dodatkowym atutem, aczkolwiek moim głównym celem było uzyskanie jak najlepszej liniowości przy dużej możliwej do uzyskania amplitudzie sygnału.

Istotnie, całkowicie symetryczny wzmacniacz różnicowy użyty w roli stopnia sterującego końcówką mocy jest niewrażliwy na tętnienia napięcia zasilającego, ponieważ w takim wypadku do siatek lamp końcowych dochodzi identyczne napięcie tętnień. W razie użycia źródła prądowego w takim stopniu do siatek dochodzi po prostu pełne, niczym nie tłumione napięcie tętnień, a więc do głośnika ono nie dojdzie pod warunkiem identyczności lamp końcowych oraz symetrii transformatora wyjściowego.

Zwróć uwagę, że zaproponowany przez mnie układ to nie jest ordynarna para różnicowa ze źródłem prądowym, tam jest coś jeszcze.
Tak więc napięcie tętnień nie dość, że jest sygnałem wspólnym (w idealnym wypadku całkowicie zerowanym w następującym dalej stopniu przeciwsobnym), to w dodatku jest tłumione przez owe sprzężenie, na którym opiera się cała moja idea.

Należy też zwrócić uwagę na jedną bardzo istotną sprawę, zauważoną onegdaj przez kol. Romka. Lampy są nieliniowe i podanie na siatki lamp wyjściowych sygnału zawierającego zakłócenia sieciowe (nic nie szkodzi, że jest to sygnał wspólny) powoduje zmieszanie się tych zakłóceń z sygnałem użytecznym i generację zniekształceń intermodulacyjnych, czego niestety przeciwsobna natura stopnia wyjściowego nie pokona.

Tak więc nie należy lekceważyć obecności przydźwięku, nawet jeżeli ma zostać skompensowany w następnym stopniu. Sygnał powinien być utrzymywany w tak czystym stanie jat to tylko możliwe.

Tylko właściwie po co zdawać się na powyższe uwarunkowania, zamiast po prostu starannie odfiltrować napięcie zasilające odwracacz fazy i wszelkie stopnie poprzedzające? Można to zrobić z użyciem filtrów RC; to już nie te czasy gdy elektrolity do zasilacza anodowego miały 8, w najlepszym razie 16uF.

Oczywiście, filtracja będzie pierwszorzędna. Podkreślę raz jeszcze, efekt z tłumieniem zakłóceń z zasilacza okazał się być miłą niespodzianką, ale nie to stopi za proponowanym układem.

Pozdrawiam serdecznie,
Jakub

[Romekd]

Witam.

Cóż, trochę się rozczarowałem, bo już myślałem, że odkryłem coś nowego, mówię Wam, piękne uczucie... ale zawsze mogę obstawać przy swojej wersji układu, która znamienna jest tym, że zastosowano pentodę zamiast niedorzecznej triody.

Tak czy inaczej, tamten kolega (chyba już się nie udziela na Forum?) jedynie rzucił ogryzkiem schematu, nie wprowadzając zastrzeżeń ani nie doprowadzając koncepcji do etapu prób i pomiarów, co zamierzam uczynić.

Ergo, dalej uważam, jestem autorem układu który przedstawiłem wcześniej, z kompensacją i wzmacniaczem błędu na pentodzie, a jak Pan Bóg raczy dać mi doprowadzić sprawę do końca (do zbudowania prototypu i wykonania pomiarów jego) zastrzegę to sobie w urzędzie patentowym, hehe

Żartuję oczywiście.

Jakub, dokładnie taki sam układ jak przedstawiłeś w tym wątku wykonałem i pomierzyłem kilkanaście lat temu (oczywiście wtedy nie miałem jeszcze obecnych możliwości pomiarowych, w tym analizatora widma). Brałem też udział w tamtej dyskusji z Jasiem, o czym niestety zapomniałem (minęło kilkanaście lat... ). Pamiętam jedynie, że uzyskałem dobrą symetrię, nieco większe szumy, i podobne wartości zniekształceń nieliniowych (wtedy mierzonych jeszcze jako druga harmoniczna oraz suma wszystkich harmonicznych przy pomocy mierników wskazówkowych /wychyłowych/ w przyrządach, jakimi wtedy dysponowałem). Ciężko obecnie być oryginalnym i coś naprawdę nowego wymyślić...

Gdyby Kolega Romek zechciał wykonać pomiary prototypowej wersji, którą dostarczyłbym po dopracowaniu schematu i optymalizacji punktów pracy, byłoby wspaniale. Jak słusznie zauważyłeś wyniki mojego układu mogą być tak dobre, że zniekształcenia okażą się niemierzalne moją lampową aparaturą, o generatorze wzorcowym (o dostatecznie niskim poziomie THD) nie wspominając. Ale o tym później.

Nie widzę problemu. Gdyby była potrzeba przetestowania gotowego układu na mojej aparaturze pomiarowej, służę pomocą.

Pozdrawiam
Romek

[Michal_Pol]

Wszystkim chcącym dawać w parze różnicowej triody polecam przeczytać ten art:
http://www.audiomisc.co.uk/HFN/Radford/ ... cuits.html

[Tomek Janiszewski]

Niestety muszę się z Tobą nie zgodzić co do takiej wysoce bezkrytycznej oceny układu Williamsona. Ja również tak myślałem, zwłaszcza pozostając po wielkim wrażeniem jego innowacyjności (w latach 40.) i powszechności i ogólnie całej otoczki i legendy. Williamson najlepszym wzmacniaczem jest! Natomiast jeżeli uczciwie spojrzeć na jego osiągi (zwłaszcza przed zamknięciem pętli USZ), to są one po prostu mierne. Mam tu na myśli konkretnie poziom zniekształceń harmonicznych, który przy poziomach napięć odpowiadających pełnej mocy, w stopniu sterującym jest dwukrotnie większy niż w końcówce mocy!

Jest to dla mnie niedopuszczalne i niezgodne z moją filozofią konstruowania wzmacniaczy, aby stopnie sterujące przesterowywały się szybciej niż końcówka, w mojej opinii powinny dysponować znacznym zapasem amplitudy, tak żeby przy początku przesterowania końcówki mieć jeszcze sporo tzw. headroomu.

Oczywiście że masz tutaj całkowitą rację: gdy stopień sterujący przesterowuje się jeszcze daleko zanim zdąży się przesterować stopień końcowy, to coś jest nie tak. No ale właśnie: co? Dlaczego to akurat Willamsonowi miało być właściwa skłonność do takiego przesterowania? Przeciwnie, powinien być pod tym względem korzystniejszy od prostego dwulampowego inwertera ze sprzężeniem katodowym bez źródła prądowego, gdzie zapewnienie w miarę akceptowalnego poziomu symetrii wymadga stosowania rezystora katodowego o znacznej wartości, na którym traci się miej więcej tyle napięcia co na pentodowym źródle prądowym, o ile wręcz nie więcej. W stopniu różnicowym sterowanym symetrycznie, np. ze stopnia z dzielonym obciążeniem jak to jest w układzie WIliamsona można zastosować oporność katodową tego rzędu co w pojedynczym triodowym stopniu napięciowym (ściślej mówiąc dwa razy mniejszą, bowiem płyną przez nią prądy dwóch lamp). I rezystory siatkowe połączone na masę a nie do potencjału dodatniego kilkudziesięciu woltów (np. z anodą stopnia poprzedzającego) jak się to powszechnie spotyka ggitarowcach gdzie proste inwertery ze sprzężeniem katodowym stosuje się niemal na prawach wyłączności. Jaki więc był tak naprawdę ów stopień sterujący jakoby "Williamsona" który aż tak Cię rozczarował? Jak duży stosujesz tam wspólny rezystor katodowy, czy aby nie taki jaki zwykło było się stosować w stopniu ze sprzężeniem katodowym sterowanym niesymetrycznie?

Kołyska istotnie ma pewne zalety, jak już zresztą wspomniałem zaproponowany przeze mnie układ jest pewną jej odmianą, w moim mniemaniu ulepszoną - co zresztą pokażą (potwierdzą bądź zaprzeczą) badania.

I bez tych badań wiadomo (choćby na podstawie kultowej Niebieskiej Księgi) że akurat kołyska (taka z dzielnikiem między anodami lamp z którego podaje się napięcie na siatkę triody przeciwnej niż ta na którą wchodzi sygnał wejściowy) cechuje się (przy umiarkowanym poziomie napięć wejściowych) wyraźnie wyższym poziomem zniekształceń niż stopień ze sprzężeniem katodowym na tej samej duotriodzie. Przy tym jest wyjątkowo wrażliwa na tętnienia napięcia zasilającego, przenikające na siatkę jednej z triod właśnie przez ów dzielnik. Mimo tych wad bywa niekiedy stosowana: w porównaniu ze stopniem o dzielonym obciążeniu cechuje się dwukrotnie wyższym maksymalnym napięciem wejściowym, w porównaniu zaś ze stopniem ze sprzężeniem katodowym - lepszą symetrią oraz dwukrotnie większym wzmocnieniem przy tej samej liczbie zaangażowanych lamp. Jest też wyraźnie od niego korzystniejsza jeżeli idzie o maksymalny poziom napięć wyjściowych, ponieważ i w kołysce stosuje się mały wspólny rezystor katodowy, a rezystory upływowe siatki łączy się z masą, tak jak powinno byś w Williamsonie.

Parametry szumowe nie mają w tym konkretnym zastosowaniu znaczenia, bo taki inwerter pracuje z dużymi amplitudami sygnału (rzędu 50 V RMS na wyjściu). Najważniejsze było dla mnie uzyskanie maksymalnej liniowości, bo przy pracy z takimi napięciami ma to już niebagatelne znaczenie.

Polepszenie liniowości dzięki symetrii stopnia różnicowego nie będzie natomiast miało tutaj znaczenia, odmiennie niż w układach tranzystorowych, z definicji pracujących z małymi prądami i małymi napięciami zasilającymi. Już lepsze rezultaty uzyska się zwalniając lampę z funkcji źródła prądowego i angażując ją w głównym torze wzmocnienia, co pozwoli wybrać optymalną konfigurację wzmacniacza, i zastosować silniejsze USZ.

Nie doceniasz Tomku doniosłej roli kompensacji zniekształceń w stopniu różnicowym. Jest to szczególnie widoczne w przypadku triod, które wytwarzają głównie parzyste harmoniczne, takie też zostają skompensowane. W inwerterze siedzi zatem duotrioda nieprzypadkowo - wszystko celem minimalizacji zniekształceń, co - powtórzę raz jeszcze - przy tych amplitudach sygnału ma pierwszorzędne znaczenie.

Jedno i drugie wynika z niezrozumienia tego co miałem na myśli. Chodziło mi oczywiście o szumy i zniekształcenia w wysokoczułych wzmacniaczach wejściowych, np. współpracujących z mikrofonem dynamicznym, głowicą magnetofonową bądź adapterem magnetycznym. Tam stosowanie wzmacniaczy różnicowych na lampach nie ma żadnego sensu, chociaż bywają one stosowane w wykonaniu tranzystorowym lub zwłaszcza scalonym.

Niech zresztą przemówią fakty eksperymentalne. Porównajmy na szybko układ Williamsona (odwracacz o dzielonym obciążeniu + quasi-różnicowy driver - ściśle wg oryginalnego projektu DTN Williamsona, z użyciem dwóch 6SN7) - 1,9% @ 50 V RMS, konwencjonalny odwracacz o sprzężeniu katodowym (ECC83) - 0,8% @ 50 V RMS, inwerter różnicowy ze źródłem prądowym (bez ulepszenia mojego pomysłu - ECC83 + 6BH6) - 0,11% @ 50 V RMS. Mój układ zapewne wykaże jeszcze dodatkową przewagę nad tym ostatnim, ale aby to stwierdzić trzeba poczekać aż przeprowadzę badania (nieprędko).

Czy aby na pewno porównywanie układów wykonanych na zupełnie różnych lampach, pracujących zapewne w różnych warunkach można uważać za miarodajne? Bardziej obiektywne byłoby porównanie trzech różnych układów na tej samej ECC83, pracujących w warunkach najkorzystniejszych w jakich ta lampa może pracować w każdym z nich. A może zniekształcenia oryginalnego układu WIliamsona powstają wcześniej, np. w stopniu z dzielonym obciążeniem? Sprawdziłeś to w symulacji?

Symulacja w LTSpice pokazuje, że jest on znacznie mniej wrażliwy na nierówne obciążenie wyjść, obciążanie pojemnościowe, niesparowanie i starzenie się lamp, oporników itd. w każdym porównaniu wypadał lepiej niż układ z samym tylko źródłem prądowym. Moim zdaniem jest więc o co walczyć.

Jedyną pięta achillesową mojego układu, jaką na ten moment dostrzegam (poza wadą w postaci konieczności użycia dodatkowej lampy) jest ogromna wrażliwość na sparowanie oporników sumujących sygnał. Jest to jedyny newralgiczny punkt, ale za to bardzo krytyczny. Od tego jak dobrze sparowane zostaną te dwa rezystory zależą w istocie wszystkie osiągi układu. W dzisiejszych czasach to oczywiście nie jest problem, należy do tego użyć laboratoryjnego mostka RLC i wysokostabilnych precyzyjnych rezystorów, których wartość z czasem i temperaturą zmienia się minimalnie.

Trochę się w tym momencie pogubiłem. Co ma być tym ulepszeniem: oporowa kołyska zastosowana w stopniu różnicowym gdzie w miejsce rezystora katodowego zastosowałeś źródło prądowe? Faktycznie tak wyszło w symulacji że taki układ generuje zniekształcenia mniejsze niż stopień różnicowy bez źródła prądowego i bez kołyski ale za to symetrycznie sterowany?

[kubafant]

Uaa, widzę że się trochę nie zrozumieliśmy; no to jedziemy:

Wszystkim chcącym dawać w parze różnicowej triody polecam przeczytać ten art:
http://www.audiomisc.co.uk/HFN/Radford/ ... cuits.html

Tak, pojemność wejściowa takiego odwracacza jest znaczna i może stanowić problem, zwłaszcza jeżeli poprzedzającym stopniem będzie pentoda napięciowa (jak planowana EF86). Artykuł, który przytoczyłeś praktycznie tylko o tym wspomina, jest tam bodaj jedno zdanie na ten temat. Dużo lepszy jest ten artykuł: http://www.r-type.org/articles/art-097.htm

Nie twierdzę że w ostatecznej wersji układu zastosuję ECC83 - wprost przeciwnie, moje symulacje wykazały, że lampy wcale nie muszą być jednakowe i że różnice ich parametrów mają minimalny tylko wpływ na symetrię. Oczywiście z punktu widzenia zniekształceń pożądane byłoby użycie dwóch takich samych lamp. To są wszystko jednak sprawy wtórne, do dopracowania i zoptymalizowania później; na razie rozmawiamy o samej idei obwodu, który ewidentnie wykazuje wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnymi układami.

Oczywiście że masz tutaj całkowitą rację: gdy stopień sterujący przesterowuje się jeszcze daleko zanim zdąży się przesterować stopień końcowy, to coś jest nie tak. No ale właśnie: co? Dlaczego to akurat Willamsonowi miało być właściwa skłonność do takiego przesterowania?

Niektórzy badacze w swoich artykułach (np. Talbot M. Wright, 1961) sugerują, że problemem są niewłaściwie dobrane punkty pracy. Nie wiem czy to prawda, Williamson jednak nie wyglądał na takiego, który dobierałby je przypadkowo. Tak czy inaczej silne zniekształcenia są faktem, związanym zapewne z pracą wzmacniacza sterującego z dużymi poziomami sygnału. Należy podkreślić, że lampy 6SN7 są akurat bardzo liniowe i to nie w ich charakterystykach leży problem. W mojej opinii stopień sterujący w układzie Williamsona należałoby raczej rozpatrywać jako dwa stopnie niesymetryczne pracujące przeciwsobnie niż jako prawdziwy wzmacniacz różnicowy. Zwróćmy uwagę na długi ogon, który ma całe... 390 omów!
Tak więc zniekształcenia nie kompensują się ani od strony katod, ani od strony anod, bo te nie są ze sobą w żaden sposób sprzężone (inaczej niż np. w stopniu transformatorowym). Dort ist hund begraben.

Przeciwnie, powinien być pod tym względem korzystniejszy od prostego dwulampowego inwertera ze sprzężeniem katodowym bez źródła prądowego, gdzie zapewnienie w miarę akceptowalnego poziomu symetrii wymadga stosowania rezystora katodowego o znacznej wartości, na którym traci się miej więcej tyle napięcia co na pentodowym źródle prądowym, o ile wręcz nie więcej.

Trzeba na to przeznaczyć ze 100 woltów, jeżeli opornik ma być jakoś choć trochę podobny do źródła prądowego.

Jaki więc był tak naprawdę ów stopień sterujący jakoby "Williamsona" który aż tak Cię rozczarował? Jak duży stosujesz tam wspólny rezystor katodowy, czy aby nie taki jaki zwykło było się stosować w stopniu ze sprzężeniem katodowym sterowanym niesymetrycznie?

Tomku, porównuję ze sobą układy oryginalne, bez wprowadzania własnych zmian czy ulepszeń. Inaczej nie mógłbym ich publikować twierdząc, że to układ Williamsona ma takie a takie zniekształcenia - byłyby to w istocie wyniki mojej wariacji nt. wspomnianego wzmacniacza.
Układ Williamsona w jego kanonicznej wersji wypada znać na pamięć, jest to tak wielki kamień milowy w historii elektroniki. Rezystor katodowy w stopniu sterującym wynosi 390 omów, rezystory anodowe - po 47 kiloomów.

Jedno i drugie wynika z niezrozumienia tego co miałem na myśli. Chodziło mi oczywiście o szumy i zniekształcenia w wysokoczułych wzmacniaczach wejściowych, np. współpracujących z mikrofonem dynamicznym, głowicą magnetofonową bądź adapterem magnetycznym. Tam stosowanie wzmacniaczy różnicowych na lampach nie ma żadnego sensu, chociaż bywają one stosowane w wykonaniu tranzystorowym lub zwłaszcza scalonym.

Oczywiście, nie zrozumieliśmy się Od początku w tym temacie piszę o odwracaczu fazy, nie jestem tak szalony, aby coś takiego stosować w wysokoczułym stopniu wejściowym - tam tylko niskoszumne pentody ew. triody o dużym wzmocnieniu.

Czy aby na pewno porównywanie układów wykonanych na zupełnie różnych lampach, pracujących zapewne w różnych warunkach można uważać za miarodajne? Bardziej obiektywne byłoby porównanie trzech różnych układów na tej samej ECC83, pracujących w warunkach najkorzystniejszych w jakich ta lampa może pracować w każdym z nich. A może zniekształcenia oryginalnego układu WIliamsona powstają wcześniej, np. w stopniu z dzielonym obciążeniem? Sprawdziłeś to w symulacji?

A z tym się nie mogę zgodzić. W moim mniemaniu głównym celem jest porównanie konkretnych układów, powiedzmy: Williamsona, Mullarda, mojego. Z konkretnymi lampami i wartościami elementów, które konstruktorzy uznali za najlepsze - nie zaś moich wariacji czy przeróbek na ich temat. Jeżeli Williamson, to 6SN7. Jeżeli Mullard to ECC83.

Układ Williamsona akurat został dość drobiazgowo przebadany, łącznie z wytropieniem skąd się biorą zniekształcenia (nie ja prowadziłem te badania - wyniki pochodzą z wspomnianej tu już wcześniej strony Angelfire, gdzie autor, emerytowany wykładowca jakiegoś uniwersytetu amerykańskiego zajmuje się elektroniką lampową). Wyniki są następujące:
Zniekształcenia na wyjściu stopnia sterującego przy napięciu potrzebnym do pełnego wysterowania lamp końcowych w połączeniu triodowym (50 V RMS grid-to grid) wynoszą 1,9%. W tym samym momencie na wyjściach odwracacza fazy zniekształcenia mają wartość 0,15%.
Tak więc ewidentnie gro zniekształceń generowanych jest w driverze.

Trochę się w tym momencie pogubiłem. Co ma być tym ulepszeniem: oporowa kołyska zastosowana w stopniu różnicowym gdzie w miejsce rezystora katodowego zastosowałeś źródło prądowe? Faktycznie tak wyszło w symulacji że taki układ generuje zniekształcenia mniejsze niż stopień różnicowy bez źródła prądowego i bez kołyski ale za to symetrycznie sterowany?

Tomku Czy Ty aby na pewno przeczytałeś mój temat od początku, czy tylko zasugerowawszy się tytułem i urywkami rozmowy o wzmacniaczu różnicowym pomyślałeś, że wiesz o czym mowa? Zajrzyj tutaj: viewtopic.php?f=6&t=35356#p357996

I jeszcze uwaga co do wyników, które prezentuję tutaj. Wyniki badań symetrii, balansu zmieniającego się pod wpływem różnych czynników, etc pochodzą z symulacji w LTSpice. Wyniki zniekształceń układów konwencjonalnych pochodzą z rzeczywistych badań na układach, nie symulacji.
Nie mogę niestety zasymulować zniekształceń układu zaproponowanego inwertera, bo nie wiem jak zmusić ten program do policzenia transformacji Fouriera, pod tym względem trzeba będzie więc poczekać aż słowo stanie się ciałem i będzie go można dotknąć sondą.

Pozdrawiam serdecznie,
Jakub

[Einherjer]

kubafant
Tu masz FFT w LTSpice, działa tylko w symulacji typu "tran" i po jej zakończeniu naciskasz Ctrl+L i masz tam w error logu wynik FFT i THD.

[kubafant]

Jak nie znoszę głupich komputerów i programów... po dalszych walkach zaczęło pokazywać jakieś wartości THD, ale pozbawione sensu, rzędu 2%.
Potem program zupełnie zwariował i przy zwykłej analizie AC już nie dawał normalnych wyników tylko jakieś cuda. To nie na moje nerwy.

[Tomek Janiszewski]

Jak nie znoszę głupich komputerów i programów... po dalszych walkach zaczęło pokazywać jakieś wartości THD, ale pozbawione sensu, rzędu 2%.
Potem program zupełnie zwariował i przy zwykłej analizie AC już nie dawał normalnych wyników tylko jakieś cuda. To nie na moje nerwy.

Analiza .TRAN we wszystkich odmianach SPICE stanowi ostateczne rozstrzygnięcie. Tak np. sama tylko analiza AC wygeneruje kompletnie bzdurne wyniki, gdy po drodze znajdzie się człon nieliniowy, np. stopień przeciwsobny pracujący w głębokiej klasie B. Niezależnie od powyższego LTSPICE akurat niestety tak ma, że po przeprowadzeniu analizy .TRAN doznaje takiego szoku, że głąbieje przy ponownej analizie .AC i aby doszedł do siebie, należy go zamknąć (być może wystarczy zamknąć tylko analizowany plik) i otworzyć ponownie.

[kubafant]

A niech idą w diabły, wolę poczekać do lipca i wtedy na własne oczy przekonać się co i jak, niż wierzyć komputerom. Jaką mam gwarancję, że to nie są losowe liczby tylko rzeczywiste wartości?

Po ochłonięciu po tamtych nerwach (z godzinkę później) znalazłem w sobie dość samozaparcia by spróbować jeszcze raz. Od nowa starannie narysowałem obwód (uprzednio tak się wkurzyłem, że zgasiłem go bez zapisania), przeprowadziłem analizę AC (doskonałe wyniki, jak wcześniej), a następnie analizę TRANS z transformacją Fouriera. I znowu bzdury. Bzdury w stylu: zmniejszam amplitudę, zniekształcenia rosną. Bzdury w stylu: 2,5% zniekształceń dla podstawowego typu odwracacza różnicowego (który zbadano jako rzeczywisty obwód i okazało się, że zniekształcenia są poniżej 1%. Bzdury w stylu 2% zniekształceń dla inwertera ze źródłem prądowym (który według doświadczeń ma ok. 0,1% THD)...

Po prostu nie wierzę w takie rzeczy jak komputery przewidujące cokolwiek z dobrą dokładnością. Pewnie wchodzą w grę takie sprawy jak efekt Lorenza, zbyt wiele zmiennych, nie wiem. Tak czy inaczej od tej pory nawet jak wyniki będą prawdopodobne (znaczy właściwy rząd wielkości) to cyfrowemu bydlakowi nie wierzę.

Zostawmy te diabelskie wynalazki i wracajmy prędko do umocowanych w rzeczywistości rozważań nad układem.

[Tomek Janiszewski]

A niech idą w diabły, wolę poczekać do lipca i wtedy na własne oczy przekonać się co i jak, niż wierzyć komputerom. Jaką mam gwarancję, że to nie są losowe liczby tylko rzeczywiste wartości?

Niesłusznie odrzucasz programy symulacyjne. Ja również podczas studiów nienawidziłem pisać w języku FORTRAN nikomu do niczego niepotrzebnych programów do przysłowiowego rozwiązywania równań kwadratowych, a do kolegów z wypiekami na twarzy strzelającymi robale i innych kosmitów na swoich "Spektrumnach" czy "Atari" odnosiłem się wręcz z szyderstwem. Ale w końcu mędrsi ode mnie i od tych kolegów napisali program PSPICE po czym z miejsca przekonałem się jak łatwo można przy jego pomocy uzyskać odpowiedź na pytanie co się stanie w układzie w którym nawet tylko analiza charakterystyk częstotliwościowych wymagałaby żmudnego wypisywania układu równań, o których i tak z góry było wiadomo że nie dadzą się rozwiązać tak jak na klasówce z arytmetyki. Trzeba tylko wiedzieć jak się tymi programami posługiwać. Podręcznik wskaże która instrukcja do czego służy, jak to robić aby wyniki były sensowne - to już kwestia wprawy. Zwykle to co zasymuluję - działa w realu, a dzięki symulacji oszczędzam mnóstwo czasu i popalonych tranzystorów.

Po ochłonięciu po tamtych nerwach (z godzinkę później) znalazłem w sobie dość samozaparcia by spróbować jeszcze raz. Od nowa starannie narysowałem obwód (uprzednio tak się wkurzyłem, że zgasiłem go bez zapisania),

Konserwatywny jestem, czytaj: leniwy jeśli chodzi o naukę, i skoro pierwsze wersje SPICE, jeszcze dla systemu MS-DOS nie zawierały edytora schematów, to do dziś posługuję się wyłącznie edytorem tekstowym. Niby trochę żmudniej wprowadza się wówczas analizowany schemat, a chcąc go sobie przypomnieć trzeba zwykle rysować go ołówkiem na podstawie zapisu sieci połączeń, ale chyba błędy popełnić wówczas trudniej.

przeprowadziłem analizę AC (doskonałe wyniki, jak wcześniej), a następnie analizę TRANS z transformacją Fouriera. I znowu bzdury.

Ale co mogą mieć wspólnego doskonałe wyniki analizy AC z bzdurnymi jakoby wynikami analizy TRAN? Podczas tej pierwszej uzyskujesz charakterystki częstotliwościowe w konkretnym punkcie pracy a wyniki będą "doskonałe" nawet gdy zamiast napięcia wejściowego 1V wprowadzisz 1kV. Podczas zaś analizy TRAN - trzeba zadać przebieg wejściowy o jednej zadanej częstotliwości (są od powyższego pewne odstępstwa, np. do dyspozycji jest sygnał z modulacją FM a składając kilka przebiegów sinusoidalnych można uzyskać sygnał z modulacją AM) względie niesinusoidalny przebieg okresowy lub wreszcie aperiodyczny (np. liniowo narastający) a wynikiem będzie też tylko konkretny przebieg wyjściowy. To są zupełnie różne analizy. Analiza .FOUR owszem potrafi dać bzdurne wyniki... gdy durne dane wprowadzi użytkownik programu. I tak czysty przebieg sinusoidalny, ale zaczynający się z opóźnieniem da zupełnie inne wyniki od spodziewanych gdy każe się go programowi analizować od początku, gdy sygnału jeszcze nie ma. Ustawiłeś odpowiednie granice jak należało, w szczególności tak aby przedział analizy obejmował całkowitą liczbę okresów?

Bzdury w stylu: zmniejszam amplitudę, zniekształcenia rosną. Bzdury w stylu: 2,5% zniekształceń dla podstawowego typu odwracacza różnicowego (który zbadano jako rzeczywisty obwód i okazało się, że zniekształcenia są poniżej 1%. Bzdury w stylu 2% zniekształceń dla inwertera ze źródłem prądowym (który według doświadczeń ma ok. 0,1% THD)...

Może modele lamp są jakieś nie teges? Zwykle tworzą je amatorzy, tacy jak my.

Zostawmy te diabelskie wynalazki i wracajmy prędko do umocowanych w rzeczywistości rozważań nad układem.

Wedle życzenia

[Tomek Janiszewski]

Tak czy inaczej silne zniekształcenia są faktem, związanym zapewne z pracą wzmacniacza sterującego z dużymi poziomami sygnału. Należy podkreślić, że lampy 6SN7 są akurat bardzo liniowe i to nie w ich charakterystykach leży problem. W mojej opinii stopień sterujący w układzie Williamsona należałoby raczej rozpatrywać jako dwa stopnie niesymetryczne pracujące przeciwsobnie niż jako prawdziwy wzmacniacz różnicowy. Zwróćmy uwagę na długi ogon, który ma całe... 390 omów!
Tak więc zniekształcenia nie kompensują się ani od strony katod, ani od strony anod, bo te nie są ze sobą w żaden sposób sprzężone (inaczej niż np. w stopniu transformatorowym). Dort ist hund begraben.

Co racja to racja, teraz zrozumiałem że chodzi o zniekształcenia mierzone nie między anodami stopnia sterującego, lecz anodą każdej z nich z osobna a masą. Tam rzeczywiście mają prawo hulać parzyste harmoniczne o znacznym poziomie. Jeszcze większe byłyby w krańcowym przypadku: gdyby podręcznikowo zbocznikować wspólny rezystor katodowy elektrolitem. Ale... czy one naprawdę aż tak przeszkadzają aby trzeba było się uciekać do pentody w roli źródła prądowego? Są one wszak zgodne w fazie (dlatego źródło prądowe redukuje je niemal całkowicie) a więc przez przeciwsobny stopień końcowy przejść nie powinny. Przynajmniej o ile nie są na tyle silne aby mogły przyczynić się do przedwczesnego przesterowania, lub do wystąpienia intermodulacji. Stopień końcowy w klasie B, zwłaszcza głębokiej sterowany przeciwsobnie sygnałem użytecznym a synfazowo sygnałem zniekształceń to przecież podręcznikowy wręcz przykład modulatora zrównoważonego dla tego ostatniego sygnału. Na wyjściu stopnia końcowego nie pojawi się zatem druga harmoniczna, ale może pojawić się produkt jej zmieszania z sygnałem użytecznym, na który składać się będzie odtworzona pierwsza harmoniczna (co wywoła efekt kompresji względnie ekspansji) oraz harmoniczna trzecia. I to jak się domyślam Cię niepokoi.

Tomku, porównuję ze sobą układy oryginalne, bez wprowadzania własnych zmian czy ulepszeń. Inaczej nie mógłbym ich publikować twierdząc, że to układ Williamsona ma takie a takie zniekształcenia - byłyby to w istocie wyniki mojej wariacji nt. wspomnianego wzmacniacza.
Układ Williamsona w jego kanonicznej wersji wypada znać na pamięć, jest to tak wielki kamień milowy w historii elektroniki. Rezystor katodowy w stopniu sterującym wynosi 390 omów, rezystory anodowe - po 47 kiloomów.

W takim razie różnych terminologii używamy. Pisząc o układzie analogicznym do układu Williamsona nie miałem na myśli oryginalnego wzmacniacza sprzed dziesięcioleci na obskurnych oktalach i ściśle zachowanymi nominałami rezystorów, tylko dowolny wzmacniacz o charakterystycznej strukturze: inwerter z dzielonym obciążeniem sprzężony galwanicznie ze stopniem napięciowym (ten fragment z kolei bywa chyba niekiedy nazywany układem Concertino) współpracujący z symetrycznym różnicowym stopniem sterującym. Skoro zatem w układzie Williamsona, tym oryginalnym występuje wspólny rezystor katodowy tylko tak mały aby siatki lamp sterujących otrzymywały należytą polaryzację poprzez rezystory upływowe połączone z masą - to może w imię redukcji owych drugich harmonicznych do akceptowalnego poziomu wskazane byłoby go radykalnie zwiększyć, oczywiście na tyle aby wystarczyło napięcia zasilającego do wygenerowania odpowiednio wysokiego napięcia sterującego i nie pojawiła się w nim trzecia i inne nieparzyste harmoniczne, przynajmniej na poziomie porównywalnym lub nawet większym niż w stopniu końcowym. Wymagać to będzie rzecz jasna doprowadzenia napięć dodatnich do siatek lamp sterujących, najprościej będzie je uzyskać z odczepu na rezystorze katodowym. Nie uzyska się zapewne wówczas tak radykalnej redukcji drugich harmonicznych jak w układzie z pentodą, do tego jeszcze ze sprzężeniem z kołyski na siatkę pierwszą - ale może to co się uzyska wystarczy? Wszak w porównaniu z oryginalnym Williamsonem wymagałoby to tylko dołożenia dodatkowego opornika katodowego, nie zaś pentody z kołyską.

Oczywiście, nie zrozumieliśmy się Od początku w tym temacie piszę o odwracaczu fazy, nie jestem tak szalony, aby coś takiego stosować w wysokoczułym stopniu wejściowym - tam tylko niskoszumne pentody ew. triody o dużym wzmocnieniu.

Jeszcze inni zaś w imię redukcji szumów stosują równolegle połączone triody (bynajmniej nie jakieś niskoszumne lecz siermiężne ECC82)... w stopniach napięciowych poprzedzających stopień końcowy! No ale jak wiadomo - to nie nasza działka

Tomku Czy Ty aby na pewno przeczytałeś mój temat od początku, czy tylko zasugerowawszy się tytułem i urywkami rozmowy o wzmacniaczu różnicowym pomyślałeś, że wiesz o czym mowa? Zajrzyj tutaj: viewtopic.php?f=6&t=35356#p357996

Teraz chyba wreszcie pojąłem o czym jest mowa.