Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy

[zbuffer]

Witam!

Jakiś czas temu wybudowałem dzięki Waszej pomocy uproszczony wzmacniacz Scream Machine. Teraz zabieram się za polutowanie Murder One i powstał mi jeszcze jeden pomysł w głowie - wzmacniacz słuchawkowy.

Kupiłem dwie lampy 6111 na wszelki wypadek, bo musiałem je ściągnąć z USA.
Stałem się też ostatnio posiadaczem niezłych słuchawek - Grado SR60i - i chciałbym wycisnąć z nich maksimum jakości dźwięku.
Wiem, że teoretycznie nie potrzebują one wzmacniacza ale zapas mocy na pewno nie zaszkodzi a może coś poprawi np. w basie.
Poszukałem trochę w sieci ale widzę, że na 6111 ciężko coś znaleźć. Jedyne projekty słuchawkowców jakie znalazłem nie posiadały schematów a tylko zdjęcia.
Znalazłem jednak taki projekt na 12AU7 -http://diyaudioprojects.com/Solid/12AU7 ... 7-Headamp/.

Czy da się ten projekt przerobić pod 6111?
Czy ta lampa da radę przy napięciu 12V? Jakie minimalne napięcie byłoby potrzebne, jeśli nie? Tak patrząc na noty to 6111 da chyba niższy prąd?
Może trzeba zrobić przetwornicę jak w Murder One i wtedy zasilać lampę wysokim napięciem a tranzystor prosto z 12V?

Pozdrawiam

[Einherjer]

6111 będzie pracować przy napięciu 12V, ale praca z tak małymi napięciami różni się od normalnej. Po pierwsze maksymalny sygnał wejściowy będzie na poziomie 0.1-0.5V. Po drugie pojawi się prąd siatki, rezystancja wejściowa lampy będzie stosunkowo niska, a zniekształcenia bardzo duże, chociaż będzie to głównie druga harmoniczna. Przepuściłem kiedyś sygnał audio przez ECC88 zasilaną z 12V, z wiernością przekazu to nie miało wiele wspólnego. Sensowniej dorobić jakiś powielacz napięcia (jeśli zasilać z AC) albo przetworniczkę na UC3843 na przykład i zwiększyć napięcie zasilania części lampowej do 50-80V przynajmniej. Wtedy oczywiście musisz sprzęgnąć stopień tranzystorowy przez kondensator i odpowiednio spolaryzować. Kiedyś nabazgrałem coś takiego jak w załączniku. Sprawdzone tylko symulacyjnie.

[kolawski]

http://www.skarabo.net/sid-22-hybryda.htm

[Thereminator]

Nowa moda na słuchawkowce z niskowoltażowo zasilaną lampą w stopniu wejściowym zatacza jak widać coraz szersze kręgi. Oczywiście każdemu z budujących te kurioza zależy na "jak najlepszej jakości dźwięku i lampowym brzmieniu" (chyba trudniej o lepszy oksymoron) i mimo, że efekt końcowy brzmi jak po przepuszczeniu dźwięku przez lekko odkręconego fuzza zachwycają się owa "jakością"...

[zbuffer]

Może faktycznie określenie "jakość dźwięku" sugeruje tutaj liniowość wzmacniacza ale mi raczej chodziło o zapas mocy i nadanie brzmieniu lampowego charakteru. Zdaję sobie sprawę, że jak coś ma charakter to nie może być liniowe, czy też nie może mieć płaskiej charakterystyki.
Jeśli chodzi o to niskie napięcie to się przy nim nie upieram.
Nie ma problemu żeby zrobić przetwornicę.

Zastanawia mnie jedna rzecz. Jeśli sygnał z wejścia (wyj. liniowe/słuchawkowe) ma być wzmocniony przez lampę i jego p-p na bramce MOSFET'a musi się mieścić w przedziale (Gth , VD), przy zasilaniu 12 V, to jakie powinno być rozsądne wzmocnienie?
Z tego co widzę z przytoczonego przeze mnie schematu niskonapięciowego wychodzi coś około 6x.
Ze schematu kolegi Einherjer wychodzi coś ok. 8x. Mam rozumieć, że nie ma tam kondensatora by-pass właśnie po to, żeby wzmocnienie nie skoczyło do 'nominalnego' ok. 15x?

Czy lampy przy mniejszym wzmocnieniu niż podawane w datasheet'ach, w sekcji o zastosowaniu jako wzmacniacz klasy A, mają gorszą charakterystykę?

Dlaczego w niektórych wzmacniaczach na wejściu jest kondensator filtrujący, który tworzy z rezystorem filtr górnoprzepustowy, a w innych nie?

Gdzie najlepiej umieścić potencjometr?

Jak zapewnić wyrównanie głośności kanałów?

[Einherjer]

Napięcie zmienne podane na brmkę MOSFETa nie musi się mieścić w podanych przez Ciebie granicach, bo pracuje on jako wtórnik z głębokim sprzężeniem zwrotnym --- prawie cały sygnał wejściowy pojawia się na jego źródle. Stąd napięcie zmienne bramka-źródło wynosi co najwyżej kilka procent napięcia podanego na bramkę. Musisz sobie też zdać sprawę, że we wzmacniaczu dla 32-omowych słuchawek wzmocnienie napięciowe w zasadzie nie jest potrzebne. Napięcie 1Vrms wytwarza ponad 30mW mocy w słuchawkach --- wystarczy żeby skutecznie ogłuszyć. Dlatego też w stopniu triodowym lepiej nie stosować kondensatora bocznikującego. W ten sposób powstaje lokalne sprzężenie zwrotne, które zmniejsza wzmocnienie, ale również zniekształcenia. Powoduje też, że wzmocnienie stopnia mniej zależy od parametrów samej lampy. Krótko mówiąc, jeśli nie trafi Ci się felerna lampa, nie musisz się martwić zrównoważeniem obu kanałów. Kondensator na wejściu odcina składową stałą. Niby nie powinna ona się pojawić na wyjściu liniowym żadnego urządzenia, ale bywa różnie.

[zbuffer]

Zrobiłem kolaż zaproponowanych projektów i tego, który znalazłem na początku.
Wartości policzyłem dla wzmocnienia 5x i prądu anodowego 2 mA. Napięcie anodowe 50V przy zasilaniu ok. 72V z przetwornicy.
Czy to ma szansę (dobrze) działać?

Mam kilka pytań dodatkowych:
1. Czy dawać na wejściu kondensator? Jeżeli tak to chyba za potencjometrem?
2. Kiedy właściwie stosuje się elektrolity? Chodzi tylko o przypadki dużysz pojemności? Czy lepsze są tantale?
3. Dlaczego rezystor na wyjściu ma 1k ? Przez taką niską wartość trzeba stosować tą dużą pojemność....
4. Co dają rezystory o małych wartościach na bramce Mosfeta i siatce lampy?

[Einherjer]

ad 2. Tantale zwykle tam gdzie jest potrzebne niższe ESR i lepsze parametry od aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych. Tyle, że są droższe i tylko na niskie stosunkowo napięcia.
ad 3. Rezystor jest po to, żeby kondensator nie zbierał przypadkowych ładunków przy odłączonych słuchawkach. A pojemność kondensatora jest tak duża, bo impedancja Twoich słuchawek jest tak mała
ad 4. To są rezystory antyparazytowe, czyli przeciwdziałające powstawaniu pasożytniczych oscylacji (wzbudzaniu się). Fizycznie powinny być jak najbliżej wyprowadzenia lampy.

Po co Ci ten dzielnik na wejściu? Rezystor anodowy jest za mały. Żeby trioda sensownie pracowała powinna być obciążona rezystancją przynajmniej dwa razy większą od jej rezystancji wewnętrznej w punkcie pracy. Spokojnie możesz zejść z prądem anodowym nawet do 0.5mA i dobrać rezystor anodowy o większej wartości. Zapominasz też, że dzielnik polaryzujący MOSFETa też obciąża lampę. Dla prądu zmiennego R4 i R5 są połączone równolegle.

Głupszej przetwornicy już nie było?

[zbuffer]

ad.3. Fakt....zapomniałem o nich
ad.4. A czy wartość tych rezystorów antyparazytowych ma jakieś uzasadnienie? Tzn. czy wylicza się ją jakoś?

Dzielnik usunięty. Był tam bo nie wiem tak naprawdę jakich napięć się spodziewać na wyjściu z karty muzycznej i obawiałem się, że napięcie będzie za duże i ograniczy się mocno zakres użytkowy potencjometru (wiem, że można skręcić głośnośc w kompie ale też nie wiem jak to wpływa na sygnał (jakość)?).
Tak swoją drogą - czy przy 'prawdziwym' wyjściu liniowym amplituda sygnału jest stała (ustandaryzowana)?

Dzięki za zwrócenie wagi na to jak należy traktować dzielnik. Zrozumiałem to tak, że jak wyliczam wzmocnienie, to połączenie równoległe dwóch rezystorów dzielnika jest moim obciążeniem i wychodzi dużo niższe wzmocnienie - 3.35.
Wyliczyłem jeszcze raz wszystkie elementy.

Jakie znaczenie ma napięcie polaryzacji MOSFETu? Zrobiłem symulacje i nie widzę praktycznie żadnej różnicy dla różnych wartości.
Jakie parametry tranzystora mają tutaj znaczenie oprócz rezystancji wewnętrznej?

Przetwornica z mini gitarowca.... może głupia ale prosta jak budowa cepa

[Einherjer]

Jeśli nie dajesz kondensatora na wejściu, to wywal R1. Jeśli dajesz kondensator za potencjometrem to zwiększ R1 do 680k albo nawet 820k. Powinien być duży w stosunku do potencjometru. Zostaw w spokoju wzmocnienie. Potencjometr logarytmiczny odkręcony do połowy daje 1/10 sygnału. Postaraj się żeby obciążenie lampy (równoległe połączenie R3, R4 i R5) było co najmniej dwa razy większe od rezystancji wewnętrznej lampy. Gdy jest mniejsze gwałtownie rosną zniekształcenia.
Rezystancja wewnętrzna MOSFETa nie ma znaczenia Popatrz jak się oblicza podstawowe parametry wtórnika źródłowego. Najistotniejsza jest transkonduktancja (nachylenie ch-ki przejściowej w punkcie pracy). Ta znowu zależy od prądu spoczynkowego. W praktyce powyżej 75mA prądu spoczynkowego parametry wzmacniacza nie powinny się znacząco różnić. A uwzględniasz w symulacjach obciążenie?

[zbuffer]

Dałem kondensator 100n i zmieniłem wartość rezystora na 820k -> potencjometr 50k.

Zmieniłem dzielnik i rezystor przy bramce.
Szczerze mówiąc miałem problem ze znalezieniem informacji jak krok po kroku oblicza się elementy wzmacniacza typu 'source follower'. Obliczanie wzmocnienia było łatwiej znaleźć i w sumie wychodzi na to, że rezystancja dzielnika nie ma specjalnego znaczenia..? Nie znalazłem też jakiegoś prostego wyjaśnienia jakie powinno być napięcie biasu na bramce.
Symulacje robiłem z obciążeniem 32 Ohm i jedyny element, który faktycznie wpływa na zakres sygnału (amplitudy), jaki może przenieść bez zniekształceń wzmacniacz, to prąd spoczynkowy ustawiany na LM317.
Wkresy w DS są niestety tak zrobione, że przy moich malutkich prądach niewiele na nich widać. Wychodzi na to że transkonduktancja wynosi ok. 0.75-1 ?

Patrząc na pasmo znaczenie ma kondensator sprzęgający i rezystory z dzielnika, które tworzą filtr górnoprzepustowy.
Poza tym zauważyłem sposób działania rezystora antyparazytowego - tłumienie w wysokich częstotliwościach.
Starałem się znaleźć jakieś konkretne informacje co do jego właściwej wartości, ale widzę, że tu nie ma jakiegoś prostego przepisu.
Zauważyłem tylko tyle, że stosuje się raczej większe wartości niż była i dlatego go zmieniłem. Symulacja pokazuje, że przy tranzystorze IRF530 pasmo dalej sięga megaherców.
Co do rezystancji to myślałem o wydzielaniu się ciepła na tranzystorze ale faktycznie przy tak małych prądach to ma niewielkie znaczenie.

Czy rezystancja wewnętrzna lampy to rezystancja anody ('plate resistance')?
Jeśli tak to równoległe połączenie tych trzech rezystorów daje teraz 26.4k a plate resistance wynosi dla tej lampy 4k.

Jak policzyć impedancję wyjściową tego wzmacniacza?

Czy ładowanie się kondensatora 1000u nie może zaszkodzić słuchawkom?
Robiąc symulację bez wstępnego wyznaczenia stanu ustalonego, zauważyłem że słuchawki dostają na początku napięciem zasilania i ładowanie trwa jakieś 100 ms. Prąd zaczyna się w okolicach 380 mA.

[ballasttube]

A lampy typów np.EF98,EF97 i EBF83 Koledzy próbowali?One są zaprojektowane na 12V Ua.
Polecam Kolegom na aukcjach Al ze względów tylko technicznych,bo nie pracuję w tej firmie i im nikogo nie naganiam:-), dwie lampy po znośnych cenach:12K5 i 13P1S.Pierwsza tetroda końcowa z siatką katodową
na 12V Ua, a druga na Ua 27V.Przy 12V powinna też coś wysterować.
Na początku wspomniane lampy też bywają na aukcjach j.w. N/t ich cen nie dyskutuję.
Sam mogę użyczyć używanej 12AC6,a jak Koledzy poradzą Sobie w takim układzie i z heptodą,to i 12AD6.

[Tomek Janiszewski]

A lampy typów np.EF98,EF97 i EBF83 Koledzy próbowali?One są zaprojektowane na 12V Ua.
Polecam Kolegom na aukcjach Al ze względów tylko technicznych,bo nie pracuję w tej firmie i im nikogo nie naganiam:-), dwie lampy po znośnych cenach:12K5 i 13P1S.Pierwsza tetroda końcowa z siatką katodową

Nie szkoda to takich perełek rzucać przed wieprze stabilizatorów LM317?? Liepiej już zachować je do celów bardziej godnych, jak choćby serwis odbiorników samochodowych (nie mówiąc już o budowie nowych konstrukcji tego rodzaju), a jak sę chce koniecznie klecić takie kundle z użyciam zarówno lamp jak i MOSFETów (na których też można wiele rzeczy cokolwiek lepszych i bardziej użytecznych), wreszcie układów scalonych LM317 (co do których producent raczej nie przewidywał że będą one miały do czynienia z napięciem sygnału fonicznego na swoich końcówkach) - pozostać przy śmieciówkach E88CC bo tych póki co jest (zwłaszcza u Sławka) pod dostatkiem.

[red electron]

Jeżeli chciałbyś zrobić wzmacniacz słuchawkowy wyłącznie na lampach, to taką konstrukcję opisuję tu: Wzmacniacz słuchawkowy z RESVA1
Grado SR60i co prawda mają niską impedancję nominalną (32 ohm), ale wzmacniacz dzięki wtórnikowi katodowemu White'a na wyjściu jest w stanie takie słuchawki wysterować.

[Einherjer]

Wszyscy kochamy wtórnik White'a, ale problem jest taki, że dla uzyskania niskich zniekształceń trzeba dobrać rezystor anodowy górnej lampy wtórnika indywidualnie dla każdego egzemplarza wzmacniacza. A skoro dobierasz ten rezystor pod najmniejszy poziom zakłóceń sieciowych to nie pod zniekształcenia. Ogólnie wszystkie układy samosymetryzujące mają tę wadę, że dają się zrównoważyć tylko dla jednej wartości obciążenia i tylko dla jednego poziomu sygnału, jak sam piszesz. Najwyraźniej też używasz bardzo uproszczonych modeli lamp do symulacji --- takich niskich zniekształceń nie da się w tym układzie uzyskać bez bardzo głębokiego ujemnego sprzężenia zwrotnego. Polecam pomierzyć zniekształcenia w rzeczywistym układzie, nie wszystko w nim funkcjonuje tak jak w teorii, nawet jeśli znajdziesz duotriody o dokładnie identycznych połówkach. Ogólnie próba przeniesienia twórczości Jana Broskiego na nasz grunt bardzo ciekawa, sprawiłbym sobie takie cudo, ale 6N30P u nas koszmarnie droga jest. Widzę, że w ogóle celujesz w audiofilskie lampy.

Wróćmy do hybrydowego wzmacniacza. Gdybyś miał obciążenie o dużej rezystancji napięcie polaryzujące bramkę MOSFETa miałoby większe znaczenie. Tak jak się przekonałeś w tym wypadku najistotniejszy jest prąd spoczynkowy. Rezystor antyparazytowy dobiera się zwykle z zakresu 10-1000Om, tak raczej na wyczucie. Można dać mniejszy i jakby się coś wzbudzało jednak zwiększać jego wartość. Teraz układ wygląda dobrze, myślę że możesz się brać za montaż. Co do kondensatora na wyjściu, to lepiej na wszelki wypadek podłączać słuchawki nieco później, aczkolwiek nic im się nie powinno stać.