Wzmanciacz "OTL-All-TEWA-german-PNP" :)

[Tomek Janiszewski]

Jak zapewne zauważyli ci co śledzą historię krajowej techniki półprzewodnikowej, nie powstały u nas nigdy germanowe tranzystory npn. Toteż w epoce germanu stosowało się w polskich urządzeniach przeciwsobne układy transformatorowe stopni mocy. Czasem tylko eliminowało się transformator wyjściowy, zachowując sterujący (patrz Koliber).
Zadanie jakie sobie postawiłem polegało na skonstruowaniu beztransformatorowego przeciwsobnego stopnia mocy klasy AB z zastosowaniem wyłącznie germanowych tranzystorów pnp produkowanych przez firmę TEWA. Schemat przedstawiony jest na pierwszym zdjęćiu. W odróżnieniu od firmowego opracowania zastosowałem galwaniczne a nie pojemnościowe sprzężenie tranzystorów końcowych T4 i T5, w celu uniknięcia zniekształceń wywołanych przez zmianę punktu pracy spowodowaną przez detekcję sygnału w obwodzie bazy pracującego nieliniowo trazystora. W tym celu zastosowałem bardzo małe oporniki w obciążeniu odwracacza fazy z tranzystorem T3: R12 = R13 = 10ohm. W konsekwencji należałoby zastosować bardzo dużą pojemność w obwodzie "bootstrap" (C8), większą od pojemności sprzęgającej obciążenie (C10). Uniknąłem tego stosując zdublowany bootstrap, zawierający dodatkowe elementy R15, R16 i C9.
Wpadły mi w ręce dwa radiatory, niechybnie od jakiegoś zasilacza, przewidziane do zamontowania dwóch tranzystorów TG70 i jednego AD365 (TG60) - idealne na moje potrzeby! Po przesymulowaniu układu programem PSPICE (modele tranzystorów germanowych stworzyłem na podstawie danych katalogowych) zmontowałem układ próbny w postaci pająka pętaka (zdj.2 i 3), a następnie zmontowałem drugi kanał już na płytce drukowanej. Wyniki symulacji się potwierdziły: układ pracuje poprawnie, na oscyloskopie ani sluchowo nie stwierdza się nieakceptowalnych zniekształceń aż do pełnego wysterowania. Przy czym warto podkreślić że układ ten w odróznieniu od tewowskiego opracowania jest zdolny wysterować stopień końcowy "rail-to-rail". Zasilany jest napięciem niestabilizowanym max.28V, i obciążony jest kultowym głośnikiem GD31-21/5 15ohm, współpracującym z głosnikiem wysokotonowym GDW6,5/1,5. Trzeba będzie czem prędzej zmontować porządnie pierwszy chronologicznie kanał, i zebrać razem jakoś wszystko do qpy, dodając jakiś przedwzmacniacz z regulacją barwy, rzecz jasna na TG4, TG5 a może nawet TG3F.
Naśladownictwo mile widziane: ciekaw jestem jak inni sobie poradzą...

Miłej zabawy!
Tomek Janiszewski

[kris]

Jak dobrałeś, to znaczy wartością którego dokładnie elementu, prąd spoczynkowy tranzystorów końcowych? Jaka jest wartość tego prądu w twoim konkretnie układzie? Zastanawia mnie jeszcze kwestia stabilizacji temperaturowej punktu pracy tranzystorów końcowych. Czy jest to w tym układzie jakoś zapewnione?

Ja chciałbym zbudowac układ na germanowej parze komplementarnej npn-pnp bez kondensatora na wyjściu, jestem właśnie na etapie poszukiwania odpowiednich tranzystorów. Tylko odwracacz fazy i cały stopień sterujący chcę jednak zrobić na krzemie, żeby właśnie dobrze dobrac stabilizację temperaturową całości i nie puścic z dymem kolumn napięciem stałym, które mogłoby sie przypadkowo pojawić na wyjściu.

Chce sprawdzić pewne dziwne "audiofylskie" opinie, że podobno germanowe tranzystory mocy brzmią inaczej. Oczywiście w to nie wierzę, ale z ciekawości sprawdzę.

Tak przy okazji to skąd wziąłeś jeszcze w pełni sprawne i niewyschnięte kondensatory elektrolityczne ELWA ?

Nie wiem czy za chwilę admin nie wywali nam tego tematu do kosza z racji, że to nie lampa

[AZ12]

Do tranzystora T1 można by podłączyć jeszcze jeden tranzystor, co zwiększyło by impedancję wejściową.

[Jasiu]

Czołem.

Tomek -> Twoja koncepcja podoba mi się.
- Nie boisz się o życie kondensatora wyjściowego? 16V to trochę niskie napięcie. Kondensatory z bootstrapu też mają podejrzanie niskie napięcia...
- Po co jest R14?
- Również obawiał bym się o stabilność termiczną - naprawdę nie chcesz termistorków równolegle do oporników w bazach tranzystorów końcowych?

Pozdrawiam,
Jasiu

[george6]

Tu zgadzam się z Jasiem.... Kondensator wyjściowy dałbym minimum 30V, i pamiętaj , że dryft temperaturowy tranzystorów germanowych trzeba kompensować...

[_idu]

- Również obawiał bym się o stabilność termiczną - naprawdę nie chcesz termistorków równolegle do oporników w bazach tranzystorów końcowych?

Tyle że te takich termistorów do stopni mocy na germańcach juz nie ma w handlu. Pozostaje tylko demontaż urządzeń.

[_idu]

Do tranzystora T1 można by podłączyć jeszcze jeden tranzystor, co zwiększyło by impedancję wejściową.

Wystarczy C2 odłaczyć od masy i podlączyć do emitera T1. Powstanie bootstrap, który skutecznie zwiększy impedancję wejściową - bo na obydwu kończach rezystora R1 będzie ten sam potencjał wzmacnianego przebiegu - czyli nie będzie przepływał przez niego prąd pobierany ze źródła sygnału m.cz..

[_idu]

Chce sprawdzić pewne dziwne "audiofylskie" opinie, że podobno germanowe tranzystory mocy brzmią inaczej. Oczywiście w to nie wierzę, ale z ciekawości sprawdzę.

Jak tranzystor ma niską częstotliwśc graniczną to brzmi inaczej...
Ale są takie o przyzwoitym paśmie wzmocnenia - np. AL103 - pracują do 3MHz. Fakt wzmacniacz z tymi tranzystorami gra milej dla ucha niż drugi z typowymi germanćami AD149 (ft = 300kHz) - a stopień mocy jest objęty pętlą USZ z regulacją basów (podbicie i obniżenie).

[Tomek Janiszewski]

Jak dobrałeś, to znaczy wartością którego dokładnie elementu, prąd spoczynkowy tranzystorów końcowych?

Ptrąd ten jesty funkcją napięcia na R12, ten zaś zależy od prądu płynącego przez rezystory w kolektorze T3. Z kolei ten prąd jest funkcją napięcia stałego na wyjściu, utrzymywanego w pobliżu połowy wartości napięcia zasilającego wzmacniacz za sprawą ogólnej ptli sprżężenia zwrotnego przez R8.

Jaka jest wartość tego prądu w twoim konkretnie układzie?

Przy 20V napięcia zasilającego (mam na tej płytce prostownika niewidoczny przełącznik bocznikujący diodę Zenera BZP620 na 8,2V co pozwala mi symulować znaczne zmiany napięcia; porządnego zasilacza laboratoryjnego nie chciało mi się dotąd klecić ) prąd ten wynosi ok. 50mA, przy 28V rośnie do ponad 200mA.

Zastanawia mnie jeszcze kwestia stabilizacji temperaturowej punktu pracy tranzystorów końcowych. Czy jest to w tym układzie jakoś zapewnione?

Tego obawiałem się najbardziej. Galwaniczne sprzężenie sprawia, że prąd ten nie może być zbyt mały; w takim bowiem wypadku zbyt mały okazałby się prad spoczynkowy pracującego w kl. A odwracacza fazy z T3, który nie zapewniłby wówczas należytego wysterowania T5. Jednakże dzięki bardzo dobremu wykorzystaniu napięcia zasilającego (proszę porównać ze schematem "tewowskim" zaczerpniętym z książki Janusza Justata "Amatorskie odbiorniki tranzystorowe" gdzie dla uzyskania tej samej mocy wyjściowej 6W na 15 ohm trzeba było użyć aż 35V zamiast 28V), moc tracona w tranzystorach końcowych jest na tyle mała, że na tak sporym radiatorze grzeją się tylko minimalnie, zarówno przy pełnym wysterowaniu jak i w spoczynku. I prąd spoczynkowy zachowuje się wystarczająco stabilnie.

Ja chciałbym zbudowac układ na germanowej parze komplementarnej npn-pnp bez kondensatora na wyjściu, jestem właśnie na etapie poszukiwania odpowiednich tranzystorów.Tylko odwracacz fazy i cały stopień sterujący chcę jednak zrobić na krzemie

Ale właściwie w imię czego? Mi przyświecała jasna jasna idea: udowodnić wszem i wobec, że niedasie to tylko na PKP : już we wczesnych latach 60-tych można bylo zrobić beztransformatorowy wzmacniacz z zastosowaniem krajowych elementów (cóż, skoro i tak zbliżony mocowo wzmacniacz na EL84 SE kosztowałby wtedy kilkakrotnie taniej ). Jeśli chcesz użyć germanowej pary komplementarnej, to wybór jest oczywisty: AD161/162, względnie teslowskie odpowiedniki GD607...609/GD617...619. Przynajmniej w katalogach istniała też para sowiecka: ZTCP miała oznaczenia GT703/GT705. Mocniejszych komplementarnych tranzystorów germanowych nie znam, jest natomiast cała plejada słabszych acetek, w kolejności wzrastajacej mocy: AC127/128 lub AC127/132 (Philips), AC117P/175P oraz AC178/179 (TFK) AC153K/176K oraz AC187/188 (Siemens), wreszcie najsilniejsze AC180K/181K (MISTRAL). Podobne tranzystory produkowała też TESLA (GC510...512K/GC520...522K) oraz sowieci (GT402/404). Ale po co Ci w takim wypadku odwracacz fazy? Poza tym wzmacniacz z takimi tranzystorami nie byłby czysto rodzimy. Jak może to być ortodoxyjnie tewowski wzmacniacz - popróbowałbym z "parami komplementarnymi"... krzemowo - germanowymi: ADP670...672/BUYP52...54. Nnawiasem mówiąc, wzmacniacz o schemacie zbliżonym do mojego z parą takich butów w stopniu końcowym obiecuje jeszcze lepsze rezultaty, nie tylko ze względu na wysoką fT > 10MHz, ale i dlatego ze dzięki wyższemu progowemu napięciu baza - emiter można przy tych samuyvh rezystorach emiterowych R12 i R13 uzyskać 2-3 raza większy prąd odwracacza fazy, gdzie niestety trzeba byłoby użyć trzeciego buta z racji braku tewowskich krzemowych tranzystorów średniej mocy, za to jako T2 zastosowałoby się BSYP62 oraz ASY37 jako T1 co radykalnie poprawiłoby zależności stałoprądowe w układzie dzięki odmiennemu typowi przewodnicwa tranzstora wejściowego. Inną możliwością jest użycie "pary komplementarnej" TG50...55/BF504...506, choć te ostatnie nie zawsze mają przzwoite parametry. Użycie zamiast nich epiplanarnych BF519...521 otwarłoby już właściwie drogę do użycia krzemowych tranzystorów pnp w rodzalu BC177, i "tewowskość" wzmacniacza poszlaby się kichać.

żeby właśnie dobrze dobrac stabilizację temperaturową całości

Wszystkie wyżej wymienione germanowe tranzystory komplementarne są dość delikatne z uwagi na cienką bazę, dzięki której uzyskuje się fT o rząd wielkości wyższe niż w TG70. Stabilnośc tericzną prądu spoczynkowego zaopewnia się przez użycie jeszcze jednej acetki między ich bazami, z dodatkowym rezystorem w kolektorze niwelującym wpływ zmian napięcia zasilania na prąd spoczynkowy. Poprawie zaprojektowane stopnie wstępne powinny zapewnić wystarczająco dobrą stabilność napięcia na wyjściu bez wzgędu na to na jakich trazzystorach się je zrobi.

i nie puścic z dymem kolumn napięciem stałym, które mogłoby sie przypadkowo pojawić na wyjściu.

Jakiego napięcia się obawiasz? 1V? Większe napięcie może się pojawić tylko wtedy gdy pindryknie kóryś z tranzystorów. Delikatniejszy głośniko średni - i wysokotonowym nic się nie stanie, gdyż zwrotnica odziela je od składowej stałej.

Chce sprawdzić pewne dziwne "audiofylskie" opinie, że podobno germanowe tranzystory mocy brzmią inaczej.

Chcesz audiofylskie wytłumaczenie powyższej teorii, jaką skleciłem na poczekaniu specjalnie na Twoje potrzeby? No to masz: niezaprzeczalnym faktem jest że nośniki w germanie wykazują kilkakrotnie większą ruchliwość niż w krzemie. Skoro przewody głośnikowe wypełnione rtęcią mialy audiofilitykom zapewnić płynny dźwięk - to tranzystory germanowe zapewniają dźwięk... no właśnie, jaki? "Bystry"? "Blyskawiczny"? "Przenikliwy"?
Żywy!
A tak zupełnie na poważnie, powd dla którego wciąż stosowano germanowe pary w rodzaju AD161/162 czy też AC187/188 w latach gdy byly już do dyspozycji pary krzemowe, np. odpowiednio BD254/255 lub BC140/160 był zupełnie inny. Proste wzmacniacze osiągały większą moc i sprawność w wypadku użycia tranzystorów germanowych, dzięki temu że mniej napięcia zasilającego stopień sterujący traciło się na złączu baza-emiter trazystora mocy. Za cenę pewnej komplikacji (np. obustronny bootstrap) można było obejść tę niedogodność, na szerszą skalę wyeliminowano ją jednak dopiero w układach scalonych, takich jak TBA790 vel UL1490, TBA810 vel UL1498 itd.

Tak przy okazji to skąd wziąłeś jeszcze w pełni sprawne i niewyschnięte kondensatory elektrolityczne ELWA ?

Od szmaciarza , luzem oraz z demontażu (np. z płytek magnetofonów MK125). To jest właśnie audjofylski przesąd, jakoby stare kondensatory z definicji musiały być wyschnięte. Żadną sztuką byłoby sięgnąć po elektrolity współczesne, np. 22 000 uF w miejsce C8, tylko skąd było takie wziąć w epoce do której odnosi się ten wzmacniacz?

Nie wiem czy za chwilę admin nie wywali nam tego tematu do kosza z racji, że to nie lampa

Już kiedyś postulowałem stworzenie strefy germanowej obok lampowej, ale Starszyzna uznała że jest to zbyteczne, i geman jest pełnoprawnym podmiotem niniejszego Forum.

[traxman]

A niby czemu ma być do kosza, to przecież retro... i fajnie się czyta.

[Thereminator]

Podoba mi się koncepcja użycia wszystkich elementów "z epoki", konstrukcja w oparciu o ówczesną technologię i ówcześnie dostępne elementy. Laminat też z dawnej produkcji czy współczesny?

[Tomek Janiszewski]

Tomek -> Twoja koncepcja podoba mi się.

Dżwięk też jest przyjemny, nie charkoczący, choć nie spodziewam się rewelacyjnych wyników. W końcu to tylko tegiesiedemdziesiątki. Coś w rodzaju ECL86 SE...

- Nie boisz się o życie kondensatora wyjściowego? 16V to trochę niskie napięcie.

A niby dlaczego mam się bać? Połowa napięcia na wyjściu utrzymuje się bardzo dobrze, a 28V przekraczać nie zamierzam. 1000uF na 15 omach daje dolną częstotliwość graniczną na poziomie 10Hz, zatem normalne basy przeładują kondensator tylko nieznacznie. Przy tym przy większych amplitudach owych basów siądzie nieco zasilanie...

Kondensatory z bootstrapu też mają podejrzanie niskie napięcia...

A policz sobie jakie napięcia się na nich odkładają. Na C8 jest to... niecałe pół wolta: napięcie przewodzenia złącza B-E tranzystora T5. Na C9 - jedna trzecia połowy napięcia: około 5V. Gdyby w tamtej epoce były do dyspozycji elektrolity o bardzo dużych pojemnościach, np. 10 000uF i na granicznie niskie napięcia np. 3V - bez wahania zastosowałbym taki kondensator jako C8, to wtedy C9 okazałby się zbędny.

- Po co jest R14?

Tłumaczyłem Ci kiedy widzieliśmy się w Gdańsku. Nie liczyłem dotąd analitycznie transmitancji takiego złożonego układu bootstrap, ale podczas symulacji przekonałem się że pewne "zepsucie" pomocniczego układu bootstrap poprawia pracę bootstrapu "zasadniczego" na najniższych częstotliwościach. Na schemacie który rysowałem w Twojej obecności rolę "psującą" pełnił dodatkowy rezystor włączony w szereg z C9, nie było natomiast R14. Tu zamieniłem gwiazdę na trókąt, chcąc bardziej równomiernie rozłożyć moc traconą w rezystorach. Chciałem aby układ był ortodoxyjny aż do bólu, stąd postanowiłem nie sięgać nawet po rezystory MŁT a wśród tych węglowych wielkiego wyboru nie miałem.

Również obawiał bym się o stabilność termiczną - naprawdę nie chcesz termistorków równolegle do oporników w bazach tranzystorów końcowych?

Jak dotąd (odpukać!) mają się one dobrze...

Pozdrawiam
Tomek

[Tomek Janiszewski]

Wystarczy C2 odłaczyć od masy i podlączyć do emitera T1. Powstanie bootstrap, który skutecznie zwiększy impedancję wejściową - bo na obydwu kończach rezystora R1 będzie ten sam potencjał wzmacnianego przebiegu

Widzialem to, i w ostatniej chwili chciałem zastosować. Niestety nijak nie mogłem wówczas upchnąć elementów aby nie robić sajgonu na druku. Zwiększyć R1 też nie można, gdyż znaczący się wówczas staje spadem napięcia na nim, co uniemożliwia utrzymanie symetrii na wyjściu przy zmianach napięcia zasilającego. Można było jeszcze próbować zwiększyć go 2-3 raza, i jako T1 zastosować tranzystor o większej becie, np TG3F. Ale szkoda mi ich było na było nie bylo, końcówkę. Zamierzam wykonać aktywny regulator barwy, toteż niska oporność wejściowa bardzo szkodzić nie będzie.

Ale są takie o przyzwoitym paśmie wzmocnenia - np. AL103 - pracują do 3MHz.

W tym wypadku TG70 (fT>100kHz) sprawują się zaskakująco dobrze, dzięki bardzo małym rezystorom w bazie (10ohm) ułatwiających odpływ ładunku. Przynajmniej dopóki nie zamknąłem ogólnej pętli sprzężenia zwrotnego, a T1 jeszcze nie został zamontowany - uklad przenosił z pełną mocą sygnały aż do 20kHz. Po zmontowaniu całości pojawiły się niestety problemy ze stabilnością (choć częściowo mogły być one wywołane nieuziemionym w stadium pętaka radiatorem), i musiałem zastosować dość znaczne pojemności antywbudzeniowe, zwłaszcza C5. Nietypowo natomiast włączony C6 pojawił się jeszcze w stadium symulacji. W wyniku powyżej 15kHz przy pełnej mocy zaczyna z sinusoidy robić się trójkąt. Spróbuję jeszcze z tym powalczyć.

Podoba mi się koncepcja użycia wszystkich elementów "z epoki", konstrukcja w oparciu o ówczesną technologię i ówcześnie dostępne elementy.

Już wcześniej wystepowałem w obronie zabytkowych elektrolitów. Wzmaniacze lampowe w których srebrzyste i okazałe kondensatory KEN zastąpiono czymś krępym i obciągniętym czarnym, zielonym lub niebieskim plastikiem - to już zdecydowanie nie to. I pomyśleć że pogardzane niegdyś przeze mnie węglowe rezystory kolibrowskie których w późnych latach 70-tych od pyty walało się po sklepach podczas gdy te miniaturowre były prawie nieosiągale - staną się kiedyś takie cenne...

Laminat też z dawnej produkcji czy współczesny?

Raczej niestety to drugie: oryginalny byłby zdecydowanie ciemniejszy, i wyglądałby bardziej naturalnie w połaczeniu z resztą. Świadomie jednak wybrałem przynajmniej laminat papierowy zamiast szkłoepoxydowego, i wyrzekłem się druku dwustronnego, mimo że tu byłby ze wszech miar na miejscu, z uwagi na usytuowane od strony przeciwnej pozostałym elementom wyprowadzenia bazy i emitera tranzystorów TG70 oraz AD365. Poradziłem sobie z tym stosując widoczne na płytce "nity" wykonane z... obciętych końcówek od długopisów, których zgromadziłem niegdyś coniemiara łudząc się że zdołam z nich wykonać jakieś podstawki pod tranzystory czy coś w tym stylu.

Aha, i jeszcze pozwolę sobie zaproponować nazwę tego wzmacniacza, w nawiązaniu rzecz jasna do konstrukcji ze znanej książki pana Wojciechowskiego, wykonanej na tych samych tranzystorach:

MINI-MAX Hi-Fi

[_idu]

Niestety nijak nie mogłem wówczas upchnąć elementów aby nie robić sajgonu na druku.

Zworka w razie czego - jak w tamtej epoce (i nie tylko bowiem nawet we współczensym produkcie przy jednostornnej płytce widziałem zworek tyle co elementów biernych - kilkadziesiąt)....

W wyniku powyżej 15kHz przy pełnej mocy zaczyna z sinusoidy robić się trójkąt.

To niedobrze no ale to tylko tranzystory o paśmie 100kHz.. Zapewne to samo dzieje się w końcówce jaką mam w TelefunKenie Opus 2650 na AD149. Przy większej mocy soprany (mimo mojego wieku i ograniczenia od góry pasma przenoszeniA mojego słuchu ) brzmią już nieprzyjemnie a przy podbiciu regulatorem barwy nawet przy małej. Zaś końcówka z SABY na AL103 - milutko aż do pełnego wysterowania. Dam jej schemat z pytaniem o propozycje kilku modyfikacji aby niej zrobic coś bardziej ala wtórnik do nietypowego wzmacniacza hybrydowego.

Poradziłem sobie z tym stosując widoczne na płytce "nity" wykonane z... obciętych końcówek od długopisów, których zgromadziłem niegdyś coniemiara łudząc się że zdołam z nich wykonać jakieś podstawki pod tranzystory czy coś w tym stylu.

We wpsomnianej końcówe SABY zastosowano genialne przykręcone do radiatora podstawki pod tranzystory w odbudowie TO3. Odkręcasz tranzystor, zdejmujesz, zakładasz nowy i koniec wymiany - bez lutownicy. Mała rzecz a cieszy .

[traxman]

MINI-MAX Hi-Fi

To oprócz wzmacniacza kojarzy mi się z fajną muzyka Pana P.Kaczkowskiego, więc nazwa podwójnie dobra...