Obliczenia wzmacniacza lampowego SE

[M.B.1997]

Dzień dobry,

To mój pierwszy post w świecie elektroniki, więc proszę o przeniesienie wątku w razie potrzeby.

Zabrałem się za projektowanie wzmacniacza lampowego m. cz. klasy A1 z RCA 7586 Nuvistor jako stopniem wstępnym i EL84-Cz jako końcówką mocy. Schemat jest inspirowany książką „Lampy elektronowe” autorstwa Jana Hennela.

Parametry rezystorów ustalałem na podstawie danych katalogowych, w których bywają opisane optymalne punkty pracy. Rezystory katodowe Rk, prądy anodowe, napięcia anodowe i napięcia siatki podają producenci. Wartość rezystorów sprzęgających Rs jest wzięta z teorii. Reszta wyznaczona z prawa Ohma na poniższym schemacie kanału lewego.

[załącznik 1, żółty]

Następnie przychodzi kolej na kondensatory i tu zaczynają się schody. Wiem tyle: kondensatory katodowe mają mieć duże pojemności, by nie zaburzać punktu pracy; pojemność kondensatora wejściowego na pierwszy stopień ma mieć pojemność wyznaczoną na podstawie najniższej wzmacnianej częstotliwości (np. 20Hz); kondensatora między anodą triody i siatką pentody nie rozumiem (mam parę pomysłów, ale wolę usłyszeć Wasze zdanie); kondensator na samej górze zapewnia stabilizację napięcia anodowego

Transformator głośnikowy dobrałbym jako 5200/4, ponieważ rezystancja wyjściowa końcówki mocy to 5200 Ohmów, a mój głośnik to 4 Ohmy. Pomyślałem też, że do wyznaczenie tego trafa, musiałbym zwinąć cały obwód w impedancję zastępczą, jednak nie umiem tego zrobić.
Poniższy schemat zawiera wyznaczone kondensatory i ich impedancję dla f = 1000 Hz.

[załącznik 2, zielony]

Nie mogę pozwolić sobie na testowe przepalanie lamp:) i w związku z powyższym mam dwa pytania:
1. Czy i gdzie w moim rozumowaniu tkwi błąd?
2. Załóżmy, że podany sygnał wejściowy ma 1mV, 1kHz. Jak mam łopatologicznie (bez programów - na razie umiem modelować cyfrowo tylko proste układy RLC) wyznaczyć, co pojawi się na wyjściu transformatora? Dodatkowo myślę, że droga takiego sygnału pozwoli mi wyznaczyć napięcie pracy kondensatorów.

Docelowo chciałbym powyższy wzmacniacz porównać „naukowo” ze zbudowanym przeze mnie wzmacniaczem AVT 300B, który ma podobną konstrukcję. Oba wzmacniacze zagrają z gramofonem SONY PS-HX500 i kolumnami SONY SS-HW1.

Łączę pozdrowienia,
MB

[Marek7HBV]

Nie ma się co bać.Przy tych parametrach {wartościach elementów} lampom nic złego się nie stanie.Natomiast realnie sygnał 1 mV/1 kHz będzie wzmocnionu do mocy kilkudziesięciu miliwatów. Zwiększenie tego napięcia nie spowoduje nic innego niż wzrost zniekształceń {do drastycznie wielkich}. Można eksperymentować .

[Einherjer]

A czytałeś już coś na temat charakterystyk lamp i prostych pracy? Jak sobie wygooglasz "EdW lampy elektronowe" to powinieneś znaleźć pdfy z artykułami Piotra Góreckiego, które dobrze wprowadzają w temat.

[CHOPIN66]

Witaj

Na schemacie wkradł Ci się mały błąd - siatka trzecia nie może być połączoną z masą w przypadku EL84 - jest ona połączona wewnętrznie z katodą - nie ma możliwości podłączenia jej fizycznie z masą.

Kondensator katodowy dla EL84 radzę Ci dać od razu 2200 uF - dzięki temu częstotliwość podziału wypadnie poza pasmem akustycznym - coś koło 5 Hz . Rezystor katodowy EL84 lepiej dać 150 om ( lampa Ci się odwdzięczy dłuższą pracę ).

Do obliczeń warto użyć kalkulatora filtru katodowego - http://www.trioda.com/fonar/ wprowadzasz danie Ia, Is2, Us1 oraz Fd i otrzymujesz Rk i Ck dla dowolnej lampy .


Rezystor w katodzie nuvistora - Lepiej dać tam dzielnik 2 kom i 100 om i Ck 100 uF - dzięki temu zyskujesz możliwość objęcia wzmacniacza USZ i możesz zastosować kondensator katodowy. Zyskasz też stabilizację punktu pracy dla napięć zmiennych bowiem dla prądu zmiennego rezystor 2 kom będzie zwarty do masy kondensatorem 100 uF a dla napięć stałych lampa będzie widziała 2,1 kom w katodzie .

[M.B.1997]

Czołem,

Dziękuję za Wasze szybkie odpowiedzi i przepraszam za swoją późną. Błędnie myślałem, że zaznaczając pole "Powiadamiaj mnie o nowych postach w tym temacie" dostanę powiadomienie mailowe:)

Einherjer - natknąłem się już na artykuły pióra tego Pana - rzeczywiście kształcące
CHOPIN66 - dla Ciebie więcej adnotacji:
1. masz rację, przyjrzałem się bliżej nóżkom tej lampy i siatka trzecia jest połączona z katodą.
2. kondensatory katodowe są dobierane na podstawie dolnej częstotliwości granicznej. W moim przypadku będzie to 50Hz. Zdecydowałem się przetestować kondensatory 50 i 100uF, bo 2200uF w życiu nie widziałem i pewnie zapłacę za niego tyle co za lampy, choć w teorii rzeczywiście, im więcej tym lepiej.
3. zmieniając Rk dla EL84 na 150 ohmów przesunę punkt pracy lampy w stronę mniejszej mocy. Myślę, że otrzymam mniejsze wzmocnienie.
4. ujemnego sprzężenia zwrotnego jeszcze nie umiem zastosować. Czy myślisz o takim układzie jak na załączniku czarnym? Bo takie coś znacznie zmieni mi punkt pracy i musiałbym zmienić też napięcie anodowe nuwistora przez zmianę Ra.

Nie znalazłem prostej informacji jak dobierać kondensator pomiędzy lampami. Wydaje mi się, że powinien być szybki, czyli mieć małą pojemność.

Dalej pozostaje też kwestia transformatora. Dla lampy EL84, producent podaje "load resistance" 5200 ohmów, co według moich obliczeń zgadza się z rezystancją statyczną lampy, czyli Ua/Ia w punkcie pracy. Czy jest to jednoznaczna informacja, że w takim razie strona pierwotna transformatora powinna mieć 5200 ohmów?

Usunąłem kondensator na samej górze, ponieważ w moim przekonaniu jego funkcją jest stabilizacja stałego napięcia anodowego.

Zastanawia mnie też, co określa górne pasmo przenoszenia mojego wzmacniacza.

Załącznik biały przedstawia obwód po zmianach podyktowanych lekturą G. S. Cykina - Wzmacniacze elektroniczne. Na czarno zapisano wartości domyślne, na żółto możliwości regulacji. Proszę wybaczyć wciąż niepoprawione uziemienie siatki trzeciej.

W języku polskim nie ma czegoś takiego jak "ohm". Jednostka oporności nazywa się "om", oznacza symbolem wielkiej greckiej litery omega - "Ω". Tak więc "oporność 5200 omów" lub "oporność 5200Ω". Ohm to nazwisko fizyka i pisze się je z wielkiej litery. - T.S.

[AZ12]

Witam

Ujemne sprzężenie zwrotne we wzmacniaczu z pentodą mocy stosuje się w celu zmniejszenia zniekształceń nieliniowych i celu tłumienia rezonansu głośnika ze względu na wysoką impedancję wewnętrzną pentody. Pasmo przenoszenia wzmacniacza w zakresie górnych częstotliwości jest określone przez indukcyjność rozproszenia transformatora głośnikowego. Jest to najsłabszy element układu.

[Marek7HBV]

Próbuje Kolega teoretycznie rozpracować układ, ale jego praktyczne zastosowanie zostało już określone,,,,

Docelowo chciałbym powyższy wzmacniacz porównać „naukowo” ze zbudowanym przeze mnie wzmacniaczem AVT 300B, który ma podobną konstrukcję. Oba wzmacniacze zagrają z gramofonem SONY PS-HX500 i kolumnami SONY SS-HW1.

Takie rozwiązanie powinno mieć zadane określone wymagania docelowe co do parametrów zanim zacznie się rysować schemat. Pomijając istniejące błędy na schemacie {w obecnej wersji} należy zdać sobie sprawę, że układ zbudowany na pentodzie różni się od tego na triodzie 300B i kopiowanie rozwiązania może być złym pomysłem.Zaczynając od pierwszego stopnia.Można zastosować nuvistor, ale nie koniecznie w układzie katalogowym przeznaczonym do pracy we wzmacniaczu wielkiej częstotliwości. Zastosowanie pentody w stopniu mocy powoduje zwiększenie zniekształceń w porównaniu to rozwiązań triodowych i wskazane jest stosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego {obejmującego oba stopnie lub tylko pojedyncze}. Zastosowanie pentody EL84 znacznie zwiększa czułość wzmacniacza w porównaniu z 300B i obecne rozwiązanie byłoby nie do wykorzystania praktycznego ze żródłem sterującym o amplitudzie wiekszej niż 100 mV {potencjometr byłby wykorzystany w bardzo małym zakresie kąta obrotu}.Pojemności międzystopniowe oblicza się jako element filtru górnoprzepustowego o częstotliwości granicznej 2-5 razy mniejszej niż najniższa użyteczna częstotliwość wzmacnianego sygnału. A ta zależy od zastosowanego transformatora i głośnika.

[tszczesn]

2. kondensatory katodowe są dobierane na podstawie dolnej częstotliwości granicznej. W moim przypadku będzie to 50Hz. Zdecydowałem się przetestować kondensatory 50 i 100uF, bo 2200uF w życiu nie widziałem i pewnie zapłacę za niego tyle co za lampy, choć w teorii rzeczywiście, im więcej tym lepiej.

Masz rację, że kondensatory te zależą od dolnej częstotliwości granicznej. A dokładnie - stała czasowa obwodu RC (równoległego połączenia kondensatora i opornika) musi być odpowiednio duża, aby filtr górnoprzepustowy miał częstotliwość graniczną co najmniej kilkukrotnie niższą od założonej dolnej częstotliwości granicznej wzmacniacza. I nie - nie im więcej tym lepiej. Zbyt duży kondensator może spowodować problemy. Poczynając od faktu "męczenia" katody lampy prądem jego ładowania po fakt, że przesuwając dolną częstotliwość graniczną w bardzo niskie rejony możemy spowodować wzbudzanie się wzmacniacza na bardzo niskich częstotliwościach.
BTW - 2200µF nie jest specjalnie drogi, w każdym razie nie na napięcia występujące na katodach.

3. zmieniając Rk dla EL84 na 150 ohmów przesunę punkt pracy lampy w stronę mniejszej mocy. Myślę, że otrzymam mniejsze wzmocnienie.

Zmiana opornika katodowego zmieni punkt pracy (prąd katody, a co za tym idzie - prąd anody i siatki drugiej), ale praktycznie nie zmieni wzmocnienia (to zależy od nachylenia lampy, a "normalne" pentody mają je w miarę stałe) i nie musi zmienić mocy stopnia./ Moc zależy od amplitudy napięcia i prądu na obciążeniu i oporu tego obciążenia. Zmieniając jeden parametr (w tym wypadku - maksymalną amplitudę prądu) nie oznacza to konieczności spadku maksymalnej mocy wyjściowej.

4. ujemnego sprzężenia zwrotnego jeszcze nie umiem zastosować. Czy myślisz o takim układzie jak na załączniku czarnym? Bo takie coś znacznie zmieni mi punkt pracy i musiałbym zmienić też napięcie anodowe nuwistora przez zmianę Ra.

Rozwiązanie z czarnego obrazka to jedna z form ujemnego sprzężenia zwrotnego obejmującego jeden stopień. Przedpiśca miał raczej na myśli globalne sprzężenie zwrotne z wyjścia wzmacniacza do stopnia wejściowego, czyli obejmującego wszystkie stopnie wzmacniacza.

Nie znalazłem prostej informacji jak dobierać kondensator pomiędzy lampami. Wydaje mi się, że powinien być szybki, czyli mieć małą pojemność.

Nie ma czegoś takiego jak "szybki kondensator" Kondensator ten wraz opornościami w układzie (wyjściową poprzedniego stopnia, siatkową następnego stopnia) tworzy filtr górnoprzepustowy, musi być na tyle duży, aby zapewnić przenoszenie założonej dolnej częstotliwości granicznej - analogicznie jak w przypadku kondensatora katodowego.

Dalej pozostaje też kwestia transformatora. Dla lampy EL84, producent podaje "load resistance" 5200 ohmów, co według moich obliczeń zgadza się z rezystancją statyczną lampy, czyli Ua/Ia w punkcie pracy. Czy jest to jednoznaczna informacja, że w takim razie strona pierwotna transformatora powinna mieć 5200 ohmów?

Nie do końca wiem o co się pytasz. Oporność uzwojeń dla prądu stałego powinna być jak najmniejsza, typowo ma kilkadziesiąt do kilkuset omów. Oporność obciążenia to oporność dla prądu zmiennego, wynika z oporności głośnika i przekładni transformatora. Dobiera się ją tak, aby uzyskać (w zadanym punkcie pracy, czyli napięciu zasilania i prądzie anody) możliwie dużą moc przy akceptowalnych zniekształceniach. Najlepiej posiłkować się danymi producenta, bo są one zoptymalizowane dla uzyskania najlepszych efektów. Wartość oporności obciążenia pozostaje w pewnym związku ze statyczną opornością lampy w punkcie pracy, ale nie jest z nią tożsama, ani bezpośrednio wyprowadzana (typu 1.5 raza większa)

Usunąłem kondensator na samej górze, ponieważ w moim przekonaniu jego funkcją jest stabilizacja stałego napięcia anodowego.

Który? Między napięciem anodowym a masą? On jest niezbędny, zamyka drogę dla prądów zmiennych w gałęzi zasilania, bez niego wzmacniacz ci się zapewne wzbudzi.

Zastanawia mnie też, co określa górne pasmo przenoszenia mojego wzmacniacza.

Przede wszystkim - transformator. Potem - filtry górnoprzepustowe tworzone przez oporności i pojemności w układzie (głównie montażowe i będące "częścią" elementów jak np. pojemność wejściowa lampy)

[M.B.1997]

Dziękuję za odpowiedzi,

Marek7HBV czy mógłbyś wyjaśnić dlaczego oceniłeś maksymalną amplitudę sygnału wejściowego na 100mV? Według moich obliczeń, podając na wejście 190mV, po wzmocnieniu wstępnym otrzymam 5,51V, a to mniej niż napięcie siatki mocy.

[Marek7HBV]

Dziękuję za odpowiedzi,

Marek7HBV czy mógłbyś wyjaśnić dlaczego oceniłeś maksymalną amplitudę sygnału wejściowego na 100mV? Według moich obliczeń, podając na wejście 190mV, po wzmocnieniu wstępnym otrzymam 5,51V, a to mniej niż napięcie siatki mocy.

Wzmocnienie 7586 w układzie katalogowym wynosi ok 35, a pełne wysterowanie EL84 uzyskuje przy 4,3 V {katalogowo}.